(57)【要約】【課題】  ハンドルによる回転操作を可能としつつもバルブの開閉操作に要する労力および時間を短縮し、かつ作業者が安全に開閉操作を行うことができるバルブの開閉装置を提供する。【解決手段】  バルブ開閉装置のバルブ操作機構１１に取り付けられた入力軸２１に連結軸２２を連結し、連結軸２２に回転工具３の駆動軸３１を接続するための接続穴２２ｂを設け、ハンドル４の基部４１と連結軸２２の間にラジアル軸受６を介設し、ハンドル４と入力軸２１を周方向に係合するためのピン挿入穴９、およびピン８を備え、ピン挿入穴９と接続穴２２ｂが直交して連通するようにした。ピン８をピン挿入穴９に挿入してハンドル４と入力軸２１を周方向にピン係合させた状態でハンドル４による操作を可能にし、ピン８をピン挿入穴９から抜いてハンドル４と入力軸２１とのピン係合を解除させた状態で回転工具３により操作したときにハンドル４が連結軸２２に連れてまわらないようにした。【選択図】図１
2005207476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸にハンドルが取り付けられ、入力軸を回転操作することにより操作される装置の入力構造において、
前記入力軸に設けた回転工具の駆動軸を接続する接続部と、前記ハンドルをベアリングを介して入力軸に回転自在に取り付け、前記ハンドルと入力軸を周方向に係合させる係合手段とを備え、
前記係合手段により、ハンドルと入力軸を周方向に係合させた状態でハンドルによる操作を可能にし、ハンドルと入力軸の係合を解除させた状態で前記回転工具により操作したときにハンドルが連れまわらないようにしたことを特徴とする入力構造。
【請求項２】
前記係合手段が、ハンドルと入力軸を貫通したピン挿入穴と、ピンとからなり、前記ピンをピン挿入穴に挿入した状態で、ハンドルによる操作を可能にし、ピンをピン挿入穴から抜いた状態で、前記回転工具により操作したときにハンドルが連れまわらないようにしたことを特徴とする請求項１に記載の入力構造。
【請求項３】
前記接続部を、回転工具の駆動軸を挿入する穴にし、前記ピン挿入穴を入力軸に設けた回転工具の駆動軸を挿入する穴に連通して、ピンをピン挿入穴に挿入した状態では回転工具の駆動軸を入力軸に接続することができないようにしたことを特徴とする請求項２に記載の入力構造。
【請求項４】
バルブと、バルブを操作するバルブ操作機構と、前記バルブ操作機構に回転動力を入力する入力軸とを備えたバルブ開閉装置の入力構造に、請求項１から３の何れかに記載した入力構造を備えていることを特徴とするバルブ開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸を回転操作することにより操作される装置の入力構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の入力構造は、例えば複合火力発電プラントに設けられた排熱回収ボイラのバルブの開閉装置に採用されている。バルブ開閉装置は、例えば、複合火力発電プラント内に設けられたガスタービンのメンテナンス等の作業において、バルブを閉じたり、バルブを開いたりする作業に用いられている。この他にも、例えば特開２０００−１８２８３号公報に、上述の入力構造を備えたバルブ開閉装置が記載されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１８２８３号公報
【０００３】
バルブ開閉装置１０は、例えば図３に示すように、バルブ操作機構１１と、バルブ操作機構１１の入力軸１２に回転動力を入力する入力構造１３を備えている。
【０００４】
バルブ操作機構１１は、弁棒５５（バルブシャフト）の上端部に固定的に配設したハウジング１５と、ハウジング１５内に配設したベベルピニオン５１と、ベベルピニオン５１と回転軸を直交した状態で噛合させたベベルギア５２と、ベベルギア５２の内周に圧入したドライブスリーブ５３と、ドライブスリーブ５３の内周にキー５３ａにより係合したステムナット５４とで構成されている。
【０００５】
詳しくは、ベベルピニオン５１は、ラジアル軸受１６、１６により、ハウジング１５に回転自在に固定されており、ベベルギア５２及びドライブスリーブ５３は、スラスト軸受１７、１７によりハウジング１５に回転自在に軸支されている。ベベルピニオン５１とベベルギア５２は減速機構を構成しており、ベベルピニオン５１からベベルギア５２に回転数を落として回転動力が伝達されるようになっている。ステムナット５４の内周面５４ａと、弁棒５５の外周面５５ａにはそれぞれ螺合溝が形成されており、ステムナット５４は、弁棒５５に螺合させた状態で、ドライブスリーブ５３に取り付けられている。また、このバルブ開閉装置１０の入力構造１３は、ベベルピニオン５１に取り付けた入力軸１２にハンドル１４を連結したものである。
【０００６】
このバルブ開閉装置１０は、ハンドル１４を回転操作してベベルピニオン５１に回転動力を入力すると、ベベルギア５２、ドライブスリーブ５３及びステムナット５４がハンドル１４の回転方向に合わせて回転し、ステムナット５４に螺合した弁棒５５がステムナット５４の回転方向に合わせて上下動するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
火力発電プラントに設けられたバルブ開閉装置は、上述のように減速機構を介して動力伝達を行うものであるから、その開閉操作を行うためには、ハンドルを非常に多く回転操作する必要がある。特に、大型のバルブ装置になれば、開閉操作に要する回転数も多くなり、また一つのプラントには斯かる大型のバルブ開閉装置が複数個配設されている。そのため、バルブの開閉操作に多大な時間が費やされ、作業者の大きな負担となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る入力構造は、入力軸にハンドルが取り付けられ、入力軸を回転操作することにより操作される装置の入力構造において、入力軸に設けた回転工具の駆動軸を接続する接続部と、ハンドルをベアリングを介して入力軸に回転自在に取り付け、ハンドルと入力軸を周方向に係合させる係合手段とを備えるものとした。
【０００９】
この構成によれば、係合手段によりハンドルと入力軸を周方向に係合させると、ハンドルによる入力操作が可能になり、係合手段によるハンドルと入力軸の係合を解除させ、入力軸に回転工具（例えば、エアモータ、電気モータ）の駆動軸を接続すると、回転工具による入力操作が可能になる。そして、回転工具により操作したときに係合手段によるハンドルと入力軸の係合を解除させておくことにより、回転工具で入力操作する際にハンドルが連れまわらず、作業者の安全性を確保することができる。
【００１０】
係合手段は、例えばハンドルと入力軸を貫通したピン挿入穴と、ピンとで構成することができ、ピンをピン挿入穴に挿入した状態で、ハンドルによる操作を可能にし、ピンをピン挿入穴から抜いた状態で、回転工具により操作したときにハンドルが連れまわらないようにすることができる。
【００１１】
さらに、接続部を、回転工具の駆動軸を挿入する穴にし、ピン挿入穴を入力軸に設けた回転工具の駆動軸を挿入する穴に連通するように設けるとよい。この場合、作業者はピンをピン挿入穴に挿入した状態では回転工具の駆動軸を入力軸に接続することができず、回転工具によるバルブ開閉装置の操作を、必ずピンを抜いて行うことが必要となる。これにより、回転工具でバルブ開閉装置を操作する際には、必ずハンドルが連れまわらないようになっており、作業者の安全を確実に確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明に係る入力構造によれば、ハンドルの回転操作による入力軸への回転動力の伝達と、回転工具による入力軸への回転動力の伝達を必要に応じて切り替えることができる。これにより、ハンドルと回転工具の両方を回転動力の入力手段とすることができる。従って、回転工具を用いることにより、作業時間及び作業者の負担を軽減することができ、人的コストを低減させることができる。また、ベアリングを介してハンドルを入力軸に回転自在に取り付けているので、回転工具による入力軸への動力伝達を、ハンドルと入力軸の係合を解除させて行うことにより、ハンドルが入力軸に連れまわらず、作業者の安全を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る入力構造を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態は、本発明に係る入力構造をバルブ開閉装置に適用したものであり、上述したバルブ開閉装置と同じ作用を奏する部材、部位には同一の符号を付して説明する。
【００１４】
本発明の一実施形態に係る入力構造１は、図１に示すように、バルブ操作機構１１のベベルピニオン５１（図３参照）に連結した入力軸２１に、ラジアル軸受６と係合手段７を介してハンドル４を取り付けるとともに、入力軸２１に回転工具３の駆動軸３１を接続する接続部を設けたものである。
【００１５】
この入力軸２１は、端部に連結軸２２を取り付けており、この連結軸２２の端面に回転工具３の駆動軸３１を接続する接続部を備えている。なお、この実施形態では、入力軸２１の端面に、連結軸２２を締結するボルト２４を装着するためのボルト穴２１ａを入力軸２１の中心線に沿って形成している。
【００１６】
連結軸２２は、一端に軸の中心線に沿って挿入穴２２ａを形成し、この挿入穴２２ａを入力軸２１に挿入している。連結軸２２の他端には、その端面に回転工具３の駆動軸３１を接続する接続部としての接続穴２２ｂを軸の中心線に沿って形成している。接続穴２２ｂは、回転工具３の駆動軸３１が接続され、かつ、駆動軸３１と周方向に係合する構造を備えている。例えば、回転工具３の駆動軸３１の断面形状が四角形で構成されている場合には、接続穴２２ｂは回転工具３の駆動軸３１がぴったり嵌まるような断面が四角形の穴で形成される。
【００１７】
この実施形態では、連結軸２２は、連結軸２２の挿入穴２２ａに挿入された入力軸２１のボルト穴２１ａに連通するように、連結軸２２の接続穴２２ｂの奥にボルト穴２２ｃを軸の中心線に沿って形成している。そして、このボルト穴２２ｃから入力軸２１のボルト穴２１ａにボルト２４を装着することにより、入力軸２１と連結軸２２を一体的に締結している。また、この実施形態では、さらに連結軸２２の回り止めとして、半径方向にビス穴２２ｄを連結軸２２の軸方向２箇所に設け、このビス穴２２ｄにそれぞれビス２３を２つずつ取り付けることにより入力軸２１に対して連結軸２２を回り止めしている。
【００１８】
連結軸２２の外周面には、軸方向の両端にそれぞれハンドル４を取り付けるべくラジアル軸受６（ベアリング）を取り付けている。以下、ハンドル４について説明する。
【００１９】
ハンドル４は、略円筒状の基部４１と、基部４１から半径方向外側に延びた腕部４２と、腕部４２の先端において基部４１と同心円状に延在したハンドル部（図示省略）とで構成されている。ハンドル４は、基部４１を連結軸２２に取り付けたラジアル軸受６に圧入して、連結軸２２に回転自在な状態で取り付けている。
【００２０】
ハンドル４と入力軸２１との間には、ハンドル４と入力軸２１を周方向に係合させる係合手段７を取り付けている。この実施形態では、係合手段７はピン係合で構成している。ピン８を挿入するピン挿入穴９は、ハンドル４の基部４１と、入力軸２１に取り付けた連結軸２２を貫通するように形成している。これにより、ピン挿入穴９にピン８を挿入したときに、ハンドル４の基部４１と入力軸２１の連結軸２２が周方向に係合し、ハンドル４によりバルブ開閉装置を操作できるようになっている。
【００２１】
なお、この実施形態では、ピン挿入穴９は、連結軸２２において、回転工具３の駆動軸３１を挿入接続する接続穴２２ｂと連通するように形成している。これにより、ピン挿入穴９にピン８を挿入した状態では回転工具３を接続することができず、また回転工具３を接続した状態ではピン挿入穴９にピン８を挿入することができず、ハンドル４による操作ができないようになっている。
【００２２】
次に、この入力構造１が組込まれたバルブ開閉装置の開閉操作を説明する。
【００２３】
この入力構造１は、作業者がハンドル４によりバルブの開閉操作を行う場合には、図１に示すように、ピン８をピン挿入穴９に挿入した状態で行う。この状態では、ハンドル４の基部４１が連結軸２２に周方向に係合して、ハンドル４と入力軸２１が一体的に回転するようになっており、作業者のハンドル操作により回転動力がバルブ開閉装置に入力されるようになっている。
【００２４】
なお、この実施形態では、図１に示すように、ピン８を挿入するピン挿入穴９が、回転工具３の駆動軸３１を挿入する連結軸２２の接続穴２２ｂと連通するように形成されており、回転工具３の駆動軸３１を連結軸２２の接続穴２２ｂから抜かなければ、ピン８をピン挿入穴９に挿入できないようになっている。このため、作業者がハンドル４でバルブの開閉操作を行うときには、必ず連結軸２２の接続穴２２ｂから回転工具３の駆動軸３１を抜いて、ピン挿入穴９にピン８を挿入するようになっている。これにより、作業者がハンドル４でバルブの開閉操作を行う際に回転工具３を連結軸２２から抜き忘れるといった人為的ミスの発生を防止できる。
【００２５】
次に、作業者が回転工具３を用いてバルブの開閉操作を行う場合には、図２に示すように、ピン８をピン挿入穴９から抜いて、回転工具３の駆動軸３１を連結軸２２の接続穴２２ｂに接続した状態で行う。これにより、回転工具３の回転操作でバルブ開閉装置に回転動力が入力される際、ピン８がピン挿入穴９から抜かれているのでハンドル４が入力軸２１の回転に連れてまわることはない。
【００２６】
この実施形態では、回転工具３の駆動軸３１を連結軸２２の接続穴２２ｂに接続する際、ピン８をピン挿入穴９から抜かなければ、回転工具３の駆動軸３１を連結軸２２の接続穴２２ｂに接続することができないようになっている。これにより、回転工具３を使用する際に作業者がピン８を抜き忘れるといった人為的ミスの発生を防止できる。従って、回転工具３を用いてバルブの開閉操作を行うときには、必ずピン８が抜かれており、ハンドル４が入力軸２１につれて回転しないようになっている。従って、作業者がハンドル４に触れたとしても、ハンドル４は連結軸２２に対してフリーに回転することが保証されているので作業者が怪我をするなどの危険性はない。
【００２７】
例えば大型のバルブ装置などで、バルブの開閉を全て回転工具３により行うと、入力される回転トルクが大きいため、バルブの開閉動作の終わりでバルブがシール材に食い込み過ぎて、シール材を破損させる可能性がある。このためバルブの開閉を全て回転工具で行うことはできず、バルブ開閉操作の終わりでは回転工具３による操作からハンドル４による操作に切り替える必要がある。この入力構造１は、上述したようにハンドル４と回転工具３による操作の両方を用いる用途において、ハンドル４による操作と回転工具３による操作の両方を可能にするものである。従って、この入力構造１は、斯かる大型のバルブ開閉装置などの用途に好適である。また、この入力構造１は、回転工具３が使用できなくなる等のトラブルが発生した場合には、ハンドル４の回転操作に切り替えることで対応でき、このような不測の事態に対応できる点でも有利である。
【００２８】
本発明者らは、本発明に係る入力構造の有用性を立証するため、複合火力発電プラントの既設のバルブ開閉装置に本発明に係る入力構造を組込んで、従来の入力構造とバルブを閉める操作を比較した。
【００２９】
従来の入力構造では、延べ人数５人で２１４２回転ものハンドル操作を必要とし、５２分掛かっていた。これに対し、本発明に係る入力構造を採用した場合には、バルブを閉める操作の最初に回転工具を１９分使用し、斯かる操作の終わりにハンドルを４分操作し、その他、回転工具からハンドル操作への切り替え及び回転工具の準備、片付けが６分程度掛かったが、合計２９分で全行程を終えることができた。また、本発明に係る入力構造を採用した場合には、ハンドル操作は２１３回転で済み、２人の作業員で済んだ。このように、本発明に係る入力構造によれば、従来の入力構造に比べて、バルブ開閉操作の省力化および作業時間の短縮を図ることができ、人的コストの低減を進めることができる。
【００３０】
さらに、回転工具を用いる場合には、回転工具をバルブ装置に固定するようにしておけば、回転工具を用いている間、作業者は他の作業を行うことができる。また、例えば回転工具にタイマーと停止制御装置を取り付け、回転工具が所定時間で自動的に停止するようにすれば、作業者が回転工具を停止させるタイミングを監視する必要もなくなるので、さらなる作業の効率化を図ることもできる。
【００３１】
以上、本発明に係る入力構造の一実施形態を説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
上述した実施形態では、接続部は、回転工具３の駆動軸３１を接続するための接続穴２２ｂになっているが、エアモータ等の回転工具３の駆動軸３１を入力軸２１に接続するものである限り、任意に構成することが可能である。
【００３３】
また、係合手段７は、ハンドル４の基部４１と連結軸２２を貫通したピン挿入穴９と、ピン挿入穴９に挿入可能なピン８とで構成されたものを例示したが、ハンドル４と入力軸２１を周方向に着脱自在に係合するものであれば、特にこの構成に限定されない。例えば、基部４１と連結軸２２の間に形成されるキー溝と、このキー溝に嵌合可能なキーとで係合手段を構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る入力構造は、バルブの開閉装置に適用したものを例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、水門の開閉装置など、他の分野に係る装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】ピンをピン挿入穴に挿入した状態での本発明の一実施形態に係る入力構造を概念的に示す縦断面図である。
【図２】ピンをピン挿入穴から抜いた状態での本発明の一実施形態に係る入力構造を概念的に示す縦断面図である。
【図３】バルブ操作機構及び入力構造を備えたバルブ開閉装置の従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      入力構造
３      回転工具
４      ハンドル
６      ラジアル軸受（ベアリング）
７      係合手段
８      ピン
９      ピン挿入穴
１０    バルブ開閉装置
１１    バルブ操作機構
１２    入力軸
１３    入力構造
１４    ハンドル
１５    ハウジング
１６    ラジアル軸受
１７    スラスト軸受
２１    入力軸
２１ａ  ボルト穴
２２    連結軸
２２ａ  挿入穴
２２ｂ  接続穴
３１    駆動軸
４１    基部
４２    ハンドル部
５１    べベルピニオン
５２    ベベルギア
５３    ドライブスリーブ
５３ａ  キー
５４    ステムナット
５５    弁棒（バルブシャフト）
【図１】
2005207476.tif 000003
【図２】
2005207476.tif 000004
【図３】
2005207476.tif 000005