(57)【要約】【課題】気密性の高い遮断機能をそなえた遮断弁において、小さな力で開放動作を行うこと。【解決手段】遮断弁１は連通部材６の側面に閉止を確実にするための気密リブ１４を形成し、連通部材６の回動と連動してダイアフラム１５を、気密リブ１４に密着させるように構成することにより、連通部材６の閉止時の気密性を高め閉止時の信頼性を高めることができる。また、カム２７、２８の形状により、開放時にはダイアフラム１５が非対称に移動するよう構成することにより、小さい力で遮断弁の開放動作を実現することができる。【選択図】図１０
2013228026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口と流出口を備えたケーシングと、
前記ケーシング内に一対の回動軸により回動可能に配置され、貫通孔を有する連通部材と、
前記連通部材に設けた閉止部と、
前記ケーシングに移動可能に設けられ、前記閉止部と当接する閉止可動部材と、
前記閉止可動部材を前記閉止部に対して閉止方向に押圧する押圧部材と、
前記閉止可動部材に一体的に取り付けられた一対の脚部を有するガイドと、
駆動軸と、
前記駆動軸の回転を前記回動軸に伝達するギア伝達部と、を有し、
前記ギア伝達部による前記連通部材の回転と連携して前記閉止可動部材が前記閉止部から離間する動作において、
前記閉止可動部材の移動が、前記閉止可動部材の中心軸に関して非対称となるように前記駆動軸に取り付けられたカム、および前記回動軸に取付けられたカムの形状を定めたことを特徴とする遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス等の流体の遮断弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の遮断弁として、開口部を有するボールバルブを回動して、流路の開閉を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１１は特許文献１に記載されている従来のボールバルブ方式の遮断弁を示すものである。図１１に示すように、バルブ１００は開口部１０１を有するボール１０２を、ボール１０２に設けた軸１０３を中心として回動し、流路１０４の流れに対する開閉を行う。ボール１０２の周囲にはシートリング１０５が円環状に配置されており、シール材１０６による閉止がなされるよう、ばね１０７にて、ボール１０２の球面部１０８の方向に付勢される構成となっている。
【０００４】
シートリング１０５には、ばね１０７に抗してシートリング１０５を図面上、左右移動するためのカム板１０９が当接している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６１−８９５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、開口部１０１を回動する場合、カム板１０９が、ばね１０７を図の右方向に移動させてシール材１０６を球面部１０８から遠ざけることにより、シール材１０６の摩擦によるボール１０２の回転を妨げることが無いようにしている。
【０００７】
このようにしてボール１０２が回動し、球面部１０８で流路１０４を閉止する場合には、カム板１０９が左方へ移動して、ばね１０７の付勢により、シール材１０６がボール１０２の球面部１０８に押圧され、流路１０４の遮断における気密を保持するよう作用する構成となっている。
【０００８】
このような構成では、バルブの球面自体がシール面を兼ねているため、必ずしも気密のための十分な性能を発揮できるものではなかった。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、気密部を独立して構成するとともに、その気密形成のための駆動メカニズムを構築することにより、確実な閉止性能の確保を図ることを目的とするものである。
【００１０】
また、開放時における作動負荷の低減を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の遮断弁は、可動閉止部材の配置とあわせて、連通部材の側面に閉止を確実にするための閉止部を形成し、連通部材の回転駆動と連携して閉止可動部材を、閉止部に密着するメカニズムを構築するとともに、開放時には、閉止可動部材を閉止方向に付加する圧力が緩和されるように閉止可動部材を移動するための
カムを構成する。
【００１２】
これによって、遮断弁閉止時の気密性を高め、閉止の信頼性を高めたものである。また、小さい力で遮断弁の開放動作を実現することができるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の遮断弁は、閉止可動部材の配置とあわせて、連通部材の側面に閉止を確実にするための閉止部を形成し、連通部材の回転駆動と連携して閉止可動部材を、閉止部に密着するメカニズムを構築することにより、遮断弁閉止時の気密性を高め、閉止の信頼性を高めることができる。
【００１４】
また、開放時には閉止可動部材を閉止方向に付加する圧力が緩和されるように閉止可動部材を移動するためのカムを構成することにより、小さい力で遮断弁の開放動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における遮断弁の概略断面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における連通部材の構成を示す正面図、（ｂ）（ａ）のＡ矢視図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１におけるダイアフラムの構成を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＢＢ’断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１におけるガイドの構成を示す平面図、（ｂ）（ａ）のＣ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＤＤ’断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１におけるカム２７の断面図、（ｂ）同実施の形態１におけカム２８の断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１におけるギア伝達部の構成を示す正面図、（ｂ）（ａ）のはＧＧ’断面図
【図７】本発明の実施の形態１における遮断弁の閉止状態における概略断面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１におけるギアとカム２７の動作説明図、（ｂ）同、カム２８の動作説明図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態１における遮断弁閉止状態から開放状態に移行するときのカム２７とギアの動作説明図、（ｂ）同、カム２８の動作説明図
【図１０】本発明の実施の形態１における遮断弁の微少開放状態における概略断面図
【図１１】従来のボールバルブの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、流体の流入口と流出口を備えたケーシングと、前記ケーシング内に一対の回動軸により回動可能に配置され、貫通孔を有する連通部材と、前記連通部材に設けた閉止部と、前記ケーシングに移動可能に設けられ、前記閉止部と当接する閉止可動部材と、前記閉止可動部材を前記閉止部に対して閉止方向に押圧する押圧部材と、前記閉止可動部材に一体的に取り付けられた一対の脚を有するガイドと、駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記回動軸に伝達するギア伝達部と、を有し、前記ギア伝達部による前記連通部材の回転と連携して前記閉止可動部材が前記閉止部から離間する動作において、前記閉止可動部材の移動が前記閉止可動部材の中心軸に関して非対称となるように前記駆動軸に取り付けられたカム、および前記回動軸に取付けられたカムの形状を定めたことにより、閉止状態から開放状態に推移するにあたり、閉止可動部材の非対称移動により閉止方向に付加される圧力を緩和しながら開放動作への移行が行われるため、小さな力での開放ができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
実施の形態１について、図１〜図１０を用いて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における遮断弁の概略断面図を示すものである。図１において１は遮断弁である。円筒型のケーシング２は、流入口３、および流出口４を有している。
【００２０】
ケーシング２の内部には、貫通孔５を有する円筒型の連通部材６が配置されている。また、連通部材６は、回動軸７ａと回動軸７ｂとを有している。回動軸７ａと回動軸７ｂとは、同軸上に配置されており、回動軸７ａはケーシング２に設けられた軸受け部８ａにて、また、回動軸７ｂはケーシング２に設けられた軸受け部８ｂにて、回転可能に保持されている。
【００２１】
駆動源９は、駆動軸７ｃに接続されており、ケーシング２に設けられた軸受け部８ｃにて支持されており、ギア伝達部１０を介して連通部材６との連携駆動がなされるよう構成されている。
【００２２】
図２は、連通部材６の構成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）においてＡ方向から見た側面図である。
【００２３】
図２（ａ）において，連通部材６の貫通孔５を有しない側面１１には図２（ｂ）に示すようにシート部１２が形成されている。シート部１２はその上部において、円柱状の窪み１３を有している。また、窪み１３の上部外周には気密リブ（閉止部）１４が形成されている。
【００２４】
図１において、連通部材６の上部には、ダイアフラム（閉止可動部材）１５が、ケーシング２に固定して取り付けられている。
【００２５】
ダイアフラム１５はケーシング２に設けられた凹部１６に配置されたスプリング（押圧部材）１７により、下方に付勢されている。また、このダイアフラム１５は、下部に気密部１８を有するとともに、ガイド１９が取り付けられている。
【００２６】
図３にダイアフラム１５の構成図を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ’断面図である。
【００２７】
ダイアフラムは形状可変な弾性体により形成されており、図３（ａ）に示すように、ダイアフラム１５は円環状の形状をしている。また、図３（ｂ）に示すように、ガイド１９を保持するための保持部２０が円周上に形成されている。
【００２８】
図４は、ガイド１９の構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）のＤＤ’断面図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、ガイド１９は平板状の円環部２１に一対の脚部２２，２３を有した構成となっている。
【００３０】
図４（ｃ）に示すように、一対の脚部２２、２３はそれぞれ先端部２４，２５を有している。また、円環部２１の内側端部２６が、ダイアフラム１５の保持部２０にて保持される構造となっている。
【００３１】
このようにすることにより、図１において、ガイド１９は、ダイアフラム１５と一体的に移動するように構成されている。
【００３２】
また、ガイド１９の脚部２２、２３は、駆動軸７ｃ、および回動軸７ｂにそれぞれ設けられたカム２７、２８に当接して、駆動軸７ｃ、および回動軸７ｂの回転に伴い、カム２７、２８の形状にしたがって上下移動を行うように形成されている。
【００３３】
図５は、カム２７、２８の断面図であり、（ａ）は図１におけるカム２７のＥＥ’断面図、（ｂ）は図１におけるカム２８のＦＦ’断面図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、本実施の形態の場合、カム２７の外周面は、駆動軸７ｃの中心からの距離ｒが時計方向への回転とともにｒ１＝ｒ２＞ｒ３となるように形成されている。また、ｒ３以降では、カム２７としての役割を維持する形状とはなっていない。
【００３５】
また、図５（ｂ）に示すように、本実施の形態の場合、カム２８の外周面は、駆動軸７ｃの中心からの距離ｒが反時計方向回転とともにＲ１＞Ｒ２＞Ｒ３となるように形成されている。また、Ｒ３以降では、カム２８としての役割を維持する形状とはなっていない。
【００３６】
図６は、ギア伝達部１０の構成図であり、（ａ）は連通部材６を含む正面図、（ｂ）は（ａ）のＧＧ’断面図である。
【００３７】
図６（ａ）に示すようにギア伝達部１０は、駆動軸７ｃに設けられたギアＰ２９と，連通部材６が有している回動軸７ａに設けられたギアＱ３０とより構成されている。
【００３８】
図６（ｂ）に示すようにギアＰ２９は端面３２と端面３３とで区切られた扇形の形状をしている。この場合、扇形形状の開き角は９０°に設定されている。ギアＱ３０は全周にわたるものである。
【００３９】
図６ではギアＰ２９とギアＱ３０に関して、ギアの歯は示さず、かみ合いの中心線のみを示している。これは、図１、および、図６以降の図でも同じである。
【００４０】
以上のように構成された遮断弁１について、以下、その動作、作用を説明する。
【００４１】
図１は、遮断弁の開放状態を示すものである。連通部材６は、その貫通孔５が図の上下方向を向いており、ケーシング２の流入口３より流入する流れは、流出口４より流れ出る。
【００４２】
図８は、駆動源９の駆動軸７ｃの回転に伴い生じる、カム２７，２８とギアＰ２９、ギアＱ３０の動作を示したものである。
【００４３】
図８の（ａ）はカム２７とギアＰ２９、ギアＱ３０の動作を示したものであり、図８の（ｂ）はカム２８の動作を示したものである。
【００４４】
図１における駆動軸７ｃの状態を初期位置（角度０°）とし、駆動軸７ｃを時計方向に回転させた場合の３ケースについて示してある。（１）〜（３）のそれぞれの角度は（ａ）と（ｂ）とで対応している。
【００４５】
図１の場合、ギアＰ２９と、カム２７、カム２８の位置は、図８の（ａ）、（ｂ）それぞれについて（１）の場合に該当する。
【００４６】
図８（ａ）の（１）において、ギア伝達部１０について言えば、ギアＰ２９はギアＱ３０とかみ合った状態である。
【００４７】
カム２７について言えば、図８（ａ）の（１）に示すように、カム２７はｒがもっとも大きいｒ１の位置にある。このときのガイド１９の脚部２２先端部２４の垂直方向の位置をｙ１とする。
【００４８】
カム２８について言えば、図８（ｂ）の（１）に示すように、カム２８はｒ＝Ｒ１の位置にある。
【００４９】
このときのガイド１９の脚部２３先端部２５の垂直方向の位置をＹ１とする。
【００５０】
この状態は、図１に示すように、ガイド１９、およびガイド１９と一体的に移動するダイアフラム１５がもっとも上の位置に上げられた状態である。
【００５１】
図１に示すように、このとき、連通部材６は、貫通孔５が上下方向に配置された状態である。
【００５２】
これらの状態により、ケーシング２の流入口３より流した流れは、抵抗を生じることなく、下方の流出口４より、流れ出る。
【００５３】
次に、駆動源９により、駆動軸７ｃが時計方向に９０°回転したとする。
【００５４】
このとき、ギアＰ２９と、カム２７、カム２８の位置は、図８の（ａ）、（ｂ）それぞれについて（２）の場合に該当する。
【００５５】
図８（ａ）の（２）において、ギアＰ２９はギアＱ３０とかみ合った状態で（１）の状態から（２）の状態へと推移する。
【００５６】
これにより、ギアＱ３０に連結されている回動軸７ａは反時計方向に９０°回転する。すなわち、図１において、回動軸７ａに連結している連通部材６は図１の状態から９０°回転する。
【００５７】
カム２７について言えば、図８（ａ）の（２）に示すように、カム２７はｒがｒ１に等しいｒ２の位置にある。このときのガイド１９の脚部２２先端部２４の位置はｙ１の状態に維持される。
【００５８】
カム２８について言えば、図８（ｂ）の（２）に示すように、連通部材６の回転に伴い、連通部材６の回動軸７ｂに形成されているカム２８も反時計方向に９０°回転する。このとき、カム２８はその機能を発揮しない位置にある。
【００５９】
このときのガイド１９の脚部２３先端部２５の位置は、カム２８の規制を受けないが、スプリング１７がダイアフラム１５を下方に押し下げているため、Ｙ１位置より下方のＹ２位置まで下降する。この位置は、ダイアフラム１５の気密部１８が連通部材６の気密リブ１４に当接することにより定まる位置である。
【００６０】
これらの状態により、連通部材６は図１の状態から９０°回転しているが、ダイアフラム１５の気密部１８が連通部材６の気密リブ１４を完全に閉鎖している状態でなないため、ケーシング２の流入口３より流した流れは、下方の流出口４より流れ出る。
【００６１】
次に、駆動源９により、駆動軸７ｃがさらに時計方向に１８０°回転したとする。
このとき、ギアＰ２９と、カム２７、カム２８の位置は、図８の（ａ）、（ｂ）それぞれについて（３）の場合に該当する。
【００６２】
図８（ａ）の（３）において、ギアＰ２９はギアＱ３０とのかみ合いが外れた状態で（２）の状態から（３）の状態へと推移する。
【００６３】
すなわち、ギアＰ２９からの動力は、もはやギアＱ３０に伝達されないため、駆動軸７ｃの回転は回動軸７ａに伝わらない。すなわち、ギア伝達部１０の動作としては、伝達不感帯領域にあるといえる。このとき、回動軸７ａと一体である連通部材６は、９０°回転された状態のままにとどまる。
【００６４】
カム２７について言えば、図８（ａ）の（３）に示すように、カム２７はｒが最少のｒ３に等しい位置にある。
【００６５】
このときのガイド１９の脚部２２先端部２４の位置はｙ１より低いｙ２の状態となるが、もはやカム２７の規制を受けない状態となる。
【００６６】
これは、図７に示すように、ガイド１９がスプリング１７の押圧力により下降して、ガイド１９の気密部１８が連通部材６のシート部１２の気密リブ１４に当接している状態である。
【００６７】
カム２８について言えば、図８（ｂ）の（３）に示すように、連通部材６は動かないため、連通部材６の回動軸７ｂに連結されているカム２８も、図８（ｂ）（２）と同じ状態のままである。
【００６８】
しかしながら、図８（ａ）（３）に示すように、もう一方の側の脚部２２先端部２４の位置がｙ２に下降しているため、脚部２３先端部２５の位置もこれに伴い同程度移動したＹ２の位置まで下降する。
【００６９】
この状態は、図７に示すように、ガイド１９、およびガイド１９と一体的に移動するダイアフラム１５が下降して、ダイアフラム１５の気密部１８が連通部材６のシート部１２の気密リブ１４に当接している状態である。
【００７０】
これらの状態により、ダイアフラム１５の下降により、流れが閉止されているため、ケーシング２の流入口３より流した流れは、下方の流出口４より、流れ出ることは無い。
【００７１】
また、このときダイアフラム１５の受圧面積を気密リブ１４の気密を構成している当接面のシール面積より大きな値としているため、ダイアフラム１５にかかる背圧により、シール効果が一層効果的に働くものである。
【００７２】
このように、本発明の遮断弁１は、ダイアフラム１５の配置とあわせて、連通部材６の側面に閉止を確実にするための気密リブ１４を形成し、連通部材６の回転駆動と連携してダイアフラム１５を、気密リブ１４に密着するメカニズムを構築することにより遮断弁１の閉止時における気密性を高め、閉止の信頼性を高めることができるものである。
【００７３】
次に遮断弁の状態を閉止から開放に戻す場合について述べる。
【００７４】
図９は遮断弁１を閉止から開放に戻すときの初期動作において、駆動源９の駆動軸７ｃの回転に伴い生じる、カム２７，２８とガイド１９の脚部２２，２３の動作、ならびにギ
アＰ２９、ギアＱ３０の動作を示したものである。
【００７５】
図９の（ａ）はカム２７とガイド１９の脚部２２の動作を示したものであり、図９の（ｂ）はカム２８とガイド１９の脚部２３の動作を示したものである。（１）、（２）のそれぞれの角度は（ａ）と（ｂ）とで対応しており、その角度は図８の基準に対応したものである。すなわち、図９（ａ）、（ｂ）の（１）は、図８（ａ）、（ｂ）の（３）と同じ状態を示している。したがって、この状態は遮断弁１全体としては、図７に示すように閉止の状態である。
【００７６】
今、駆動源９により、駆動軸７ｃが反時計方向に９０°回転したとする。このとき、ギアＰ２９と、カム２７、カム２８の位置は、図８の（ａ）、（ｂ）それぞれについて（２）の場合に該当する。
【００７７】
図９（ａ）の（２）において、ギアＰ２９はギアＱ３０とのかみ合いが外れたままの状態である。
【００７８】
すなわち、ギアＰ２９からの動力は、もはやギアＱ３０に伝達されないため、駆動軸７ｃの回転は回動軸７ａに伝わらない。すなわち、回動軸７ａと一体である連通部材６は、そのままの位置にとどまる。
【００７９】
カム２７について言えば、図９（ａ）の（２）に示すように、カム２７はｒが最少のｒ３からｒ２に至る増加途中の位置となる。このときガイド１９の脚部２２先端部２４の位置はｙ２より上方のｙｃとなりとなり、ガイド１９の脚部２２の先端部２４を上方に押し上げ始める。
【００８０】
他方、カム２８について言えば、図９（ｂ）の（２）に示すように、連通部材６は動かないため、連通部材６の回動軸７ｂに連結されているカム２８も、図９（ｂ）（１）と同じ状態のままである。
【００８１】
すなわち、ガイド１９の脚部２３先端部２５の位置はほぼＹ２の位置を保ったままとなる。
【００８２】
この状況を図１０において説明すると、カム２８側では気密部１８が気密リブ１４にほぼ密着しているが、カム２７側では、気密部１８が気密リブ１４から離れつつある状態である。
【００８３】
すなわち、ダイアフラム１５の上方移動に際し、気密部１８の気密リブ１４からの引き離しが、左右同時に行われるのではなく非対称に引き離されることになる。同時に行われる場合は引き離しに大きな力が必要とされるが、左右非対称とすることにより、わずかな力で、引き離し動作が行われるものである。
【００８４】
このように、ダイアフラム１５を閉止方向に付加する圧力が緩和されるようにカム２７，２８の動作メカニズムが構成されているため、小さい力で遮断弁の開放動作を実現することができる。
【００８５】
これ以降の遮断弁１の開放動作は、以下のようになる。
【００８６】
図９の（ａ）、（２）からさらに駆動軸７ｃが反時計方向に９０°回転するとギアＰ２９、ギアＱ３０にかみ合い始めることにより、回動軸７ａが時計方向に回転を始める。
このとき、連通部材６が時計方向に回転を始めるため、図９の（ｂ）、（２）の回動軸７
ｂも時計方向に回転を始める。これによりカム２８が徐々にガイド１９の脚部２３先端部２５をＹ２から上方に押し上げ始める。
【００８７】
このとき、カム２８の形状が、脚部２３の先端部２５の位置Ｙ２に達しないＲ３から、最終的には先端部２５の位置がＹ１に至るＲ１となるように、滑らかな曲線で形成されているため、スムーズなガイド１９の押上げを達成することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる遮断弁は、閉止時の気密性の向上を図ることが可能となるとともに、小さい力での開放動作が可能となるため、ガスメータ等、少ない消費電力で高い安全性を要求される装置の弁として、幅広い応用が可能となるものである。
【符号の説明】
【００８９】
１  遮断弁
２  ケーシング
３  流入口
４  流出口
５  貫通孔
６  連通部材
７ａ  回動軸
７ｂ  回動軸
７ｃ  駆動軸
１０  ギア伝達部
１４  気密リブ（閉止部）
１５  ダイアフラム（閉止可動部材）
１７  スプリング（押圧部材）
１９  ガイド
２２  脚部
２３  脚部
２７  カム
２８  カム
【図１】
2013228026.tif 000003
【図２】
2013228026.tif 000004
【図３】
2013228026.tif 000005
【図４】
2013228026.tif 000006
【図５】
2013228026.tif 000007
【図６】
2013228026.tif 000008
【図７】
2013228026.tif 000009
【図８】
2013228026.tif 000010
【図９】
2013228026.tif 000011
【図１０】
2013228026.tif 000012
【図１１】
2013228026.tif 000013