(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる管路と、
前記管路内に形成された弁室と、
前記弁室内に形成された弁座と、
前記弁座を開閉する弁体と、
前記弁体を流れ方向に間隔をもって前記弁体を前記弁座に対して平行に移動させる第１の駆動部と、
前記第１の駆動部に設けられ前記弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したとき前記第１の駆動部による弁体の移動方向の力を流れ方向の移動の力に変換して前記弁体を前記弁座へ押圧する第２の駆動部と、
からなる弁装置において、
前記第１の駆動部は、
前記弁座に対して垂直となるように前記弁室の外周側に設けられ、一端が当該弁室より突出する軸と、
一端が前記軸の他端側に接続され、前記軸の回転により当該一端側を支点として回転するアーム弁軸と、
前記アーム軸の他端側に、前記流れ方向に貫通して設けられた孔と、
からなり、
前記第２の駆動部は、
一端に前記弁体が取り付けられるとともに前記孔を貫通して設けられ、他端側に前記アーム弁軸の回転方向の外力が加わることにより前記弁体を前記弁座の方向へ移動させるように伸張するリンク機構と、
一端が前記リンク機構の他端に接続され、他端が前記アーム弁軸の回転方向に突出して設けられたロッドと、
からなり、
前記軸が回転することにより前記アーム弁軸が回転して前記弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したときに前記ロッドの他端が前記弁室の内壁に当接するように構成してなる弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の流れる管路を閉塞する弁装置に関し、特に、弁体を摺動させずに管路の開口を開閉することができる弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、弁装置としては種々の方式が存在する。特に、流体が流れる管路を閉塞する弁装置としては、小型，軽量なバタフライ弁が多用されており、又、遮断後の確実性が要求される場合にはボール弁も用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、これらの弁装置では、弁体に設けられたシール部材が弁座と摺動することによって破損し、弁装置自体の寿命が著しく短くなる場合がある。特に、ボール弁構造の弁装置にあってはシール部材が弁体と常時、摺接するため、シール部材の破損は著しく、このための改良も多々提案されている。
【０００４】
上記課題を解決するために、請求項１の弁装置では、流体が流れる管路と、前記管路内に形成された弁室と、前記弁室内に形成された弁座と、前記弁座を開閉する弁体と、前記弁体を流れ方向に間隔をもって前記弁体を前記弁座に対して平行に移動させる第１の駆動部と、前記第１の駆動部に設けられ前記弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したとき前記第１の駆動部による弁体の移動方向の力を流れ方向の移動の力に変換して前記弁体を前記弁座へ押圧する第２の駆動部と、からなる弁装置において、前記第１の駆動部は、前記弁室の外周側に一端が当該弁室より突出するとともに、前記弁座に対して垂直に設けられた軸と、一端が前記軸の他端側に接続され、前記軸の回転により当該一端側を支点として回転するアーム弁軸と、前記アーム軸の他端側に、前記流れ方向に貫通して設けられた孔と、からなり、前記第２の駆動部は、一端に前記弁体が取り付けられるとともに前記孔を貫通して設けられ、他端側に前記アーム弁軸の回転方向の外力が加わることにより前記弁体を前記弁座の方向へ移動させるように伸張するリンク機構と、一端が前記リンク機構の他端に接続され、他端が前記アーム弁軸の回転方向に突出して設けられたロッドと、からなり、前記軸が回転することにより前記アーム弁軸が回転して前記弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したときに前記ロッドの他端が前記弁室の内壁に当接するように構成したものである。
【０００５】
従って、請求項１の発明によれば、第１の駆動部により流れ方向に間隔をもって弁体を弁座に対して平行に移動させ、次いで、弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したとき前記第１の駆動部による弁体の移動方向の力を流れ方向の移動の力に変換して前記弁体を前記弁座へ押圧する第２の駆動部を設けたので、弁体の変位過程でも弁体のシール部分が摺動せずに損傷されず、弁装置の長期間の安定した性能が保持できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００７】
図１は本発明の弁装置の正面外観図で、図２は図１の平面図である。図３は図１の左側面図である。図４は図１のIV−IV矢視断面図、図５は本体１の側方に位置する駆動機構６の拡大部分断面図である。
【０００８】
図において、１は本体で、この本体１は、薄い円筒状を呈し、２つの円筒1a，1bが複数のボルト２で締結されて構成されている。３，４は前記本体１にそれぞれ固着して設けられた流入管路，流出管路である。そして、この流出管路４には内部に流出口4aが形成され、この流出口4aは前記本体１内に形成された弁室５に連通している。又、図１，４に見られるように前記流入管路３には内部に流入口3aが形成され、この流入口3aは前記本体１内に形成された弁室５に連通している。
【０００９】
６は前記本体１外に形成して設けられた駆動機構で、この駆動機構６により弁室５内部の弁７が後述の弁座（後述の文章ではこの弁座は弁座シート4bとして述べられている）に対して流体の流れ方向に間隔を持ちながら平行に、次いで、流出口4aへの流体の流れ方向に変位し、前記弁座を閉塞する。
【００１０】
この駆動機構６の作動原理は、特開昭５２−１２５８２４号に記載されており、次に、駆動機構６について図５を中心に説明する。８はソレノイドで、このソレノイド８内にはコイルとこのコイルの中心に鉄芯が位置して配置されている（共に図示せず）。９は前記ソレノイド８の端子箱で、9aはこの端子箱９の蓋、9bは端子箱９内へのケーブルの引出口である。10は、前記鉄芯の一端を覆うキャップで、前記鉄芯を手動により操作する場合にこのキャップ10を外し、露呈した鉄芯を手動により上方へ引っ張る。このようにすれば、前記弁７を手動で閉止操作できることになる（詳細は後述）。前記ソレノイド８の他端はフック11に結合されており、このフック11にはニードル12が取り付けら、前記ソレノイド８を作動すると前記フック11を介してニードル12が上動し（図５の状態）、ロッド13がばね14に付勢されて下動し、弁７が閉弁動作する。前記フック11はニードル12側が二股に分岐した分岐部11ａとなり、前記ニードル12の上端12ａはこの分岐部11ａに挟まれている。前記ニードル12は中央が大径部12ｂとなり、最下方は前記大径部12ｂより細い細径部12ｃとなっている。ところで、前記駆動機構６を構成する駆動機構本体6aは前記円筒1bから側方に突出して形成され、前記ロッド13は駆動機構本体6aに形成された孔15内に上下に摺動自在に設けられ、下端部15ａにはラック15ｂが形成され、途中には、前記ばね14のばね受け14ａがワッシャ16により固定されている。
【００１１】
符号17は軸受で、この軸受17は前記駆動機構本体6aにボルト18，18，…により螺着され、前記ソレノイド８は、この軸受17にボルト19，19，…により螺着されている。又、前記駆動機構本体6aには前記孔15に連続し、孔15より大径の中孔20とこの中孔20に連続し、中孔20より大径の大孔21が形成されている。そして、中孔20と大孔21の接続箇所が前記ばね受け14ａのストッパ22となっている。一方、軸受17には前記ロッド13が貫通する孔23が形成され、この孔23の上部は孔23より大径の大径部23ａとなっている。そして、前記ロッド13にはロッド13の上端から孔24とこの孔24に連続し、孔24より小径の孔24ａが形成されており、孔24の周壁にはロッド13の内外を連通する孔25が形成され、この孔25内にはボール26が収納されている。
【００１２】
前記ニードル12の細径部12ｃは前記孔24ａ内に摺動自在とされ、大径部12ｂは孔24内に遊嵌され、前記ボール26が大径部12ｂと当接している状態では前記ボール26の１／３程を孔25外方に突出させ、前記ボール26が細径部12ｃと当接している状態では前記ボール26の１／３程は孔25の内方へ突出させる。
【００１３】
ラック15ｂに噛合しているのはピニオン27で、このピニオン27は軸28の端部28ａに形成されている。軸28の他の端部28ｂは前記円筒1aから外部に突出して手動端29となっており、軸28の中央は大径部28ｃとなってこの大径部28ｃに前記弁７のアーム弁軸30が取り付けられている。
【００１４】
ここで前記軸28と前記アーム弁軸30と駆動機構６とにより弁座に対して流体の流れ方向に間隔を維持しつつ平行に弁体７を移動させる第１の駆動部が構成され、この第１の駆動部には弁体７と弁座とが対峙したときに第１の駆動部の弁体７平行移動力を変換して弁体７が流体の流れ方向に移動する力とする第２の駆動部としてのリンク機構31，ロッド33等が取り付けられている。以下、この第２の駆動部を詳述する。
【００１５】
第２の駆動部の一部であるリンク機構31部分の拡大図を図６〜８に示す。
【００１６】
図６において、アーム弁軸30先端表面には中空の円筒32がアーム弁軸30に溶接されている。そして、円筒32内には円筒32の内径と略等しい径のロッド33が出没自在に嵌合されている。又、円筒32の端部32ａには長溝32ｂが形成され、この長溝32ｂ内に前記ロッド33に固定された可動ピン34が摺動自在に設けられ、この可動ピン34の両端は前記円筒32を貫通して円筒32の両側に突出している。35は、前記円筒32の端部32ｃに位置され、前記円筒32を貫通して設けられた固定ピンで、この固定ピン35も両端が前記円筒32を貫通して円筒32の両側に突出しており、固定ピン35の全長は前記可動ピン34より短くなっている。一方、前記円筒32の下方のアーム弁軸30にはアーム弁軸30を貫通する矩形の孔36が穿設され、この孔36内に後述のリンクも配置される。
【００１７】
37は前記弁７の一面7aに設けられた環状のシールで、このシール37が図４の流出口4aに取り付けられた弁座としての環状の弁座シート4bに着座することにより流出口4aが閉塞される。前記弁７の他面7bには凸所38が弁７から隆起して形成され、この凸所38は前記アーム弁軸30の孔36内に位置するように配置される。そして、前記凸所38には単一のピン39が凸所38を貫通して設けられ、ピン39の両端39ａ，39ｂも前記孔36内に位置する。
【００１８】
40，41は第１，第２のリンクで図６に見られるように左右にそれぞれ１本づつ配置されて２本で一対となり、第１のリンク40は一端40ａが前記ピン34の両側に回動自在に結合され、他端40ｂは前記ピン39の両端39ａ，39ｂに回動自在に結合されている。又、第２のリンク41は一端41ａが前記ピン35の両側に回動自在に結合され、他端41ｂは前記ピン39の両端39ａ，39ｂに回動自在に結合されている。
【００１９】
42，43はばね機構で、このばね機構42，43は同一の機構であるためばね機構42のみを説明し、ばね機構43の説明は省略する。
【００２０】
ばね機構42は、アーム弁軸30に穿設され端部がばね受け42ａとなった孔42ｂと、この孔42ｂより小径となされ孔42ｂに連続する孔42ｃと、一端が前記弁７の一面7bに螺着され他端がばね受け42ｄとなったボルト42ｅと、前記ばね受け42ａとばね受け42ｄとの間に縮設されたばね42ｆとからなる。そして、このばね機構42は、前記弁７に常時開弁方向の力（図７において弁７の上方向の力）を付与している。尚、前記ばね機構42，43の代わりにロッド33の端部33ａと固定ピン35との間にばねを設けるようにしても良い。この場合、ロッド33の端部33ａに孔を穿設し、その孔内にばねを設けるようにすればばね自体の取付けが安定する。
【００２１】
次に、実施形態につきその作動を説明する。
【００２２】
図９は弁７の作動前を符号Ａで、作動後を符号Ｂで示す。そして、弁室５の内壁には前記ロッド33が当接する突起5aが形成されているが、この突起5aはロッド33が若干長く、かつ、弁室５の内壁を傷付けない工夫がロッド33先端にあれば必要はない。
【００２３】
作動前は、弁７はＡの位置にある。このとき、駆動機構６のロッド13はばね14を圧縮して上方に位置しており、このとき、ボール26はニードル12の大径部12ｂと軸受17の大径部23ａとの間に位置しており、ロッド13の下方への移動は阻止されている（ロッド13が下方へ移動しないことについては特開昭５２−１２５８２４号により詳述されている）。
【００２４】
そして、この状態で図示しない感震器等の機器より前記端子箱９へ信号が送られ、ソレノイド８が励磁され、ソレノイド８の鉄芯が上方へ変位する。この鉄芯の変位は前記フック11の変位となり、フック11の上方変位は前記ニードル12を上方へ引き上げることになる。すると、前記ボール26とニードル12の細径部12ｃとが対峙することになり、ボール26は内方への変位が可能となり、図５の状態となってロッド13はばね14のばね力により下方へ変位し、ラック15ｂがピニオン27を回動させる。この結果、弁７はアーム弁軸30を介して図９のＡの状態からＢの状態に変位する。このとき、弁７は弁座4bに対して流体の流れ方向に間隔を維持しつつ平行に移動される。そして、図９のＢの状態では弁７は流出口4aの弁座シート4bと隙間をもって対峙する。弁７が弁座シート4bと対峙するように変位したときも弁７のシール37はどこにも接することがなく、シール37が不要に損傷しない。更に、アーム弁軸30の変位が進行すると、ロッド33が突起5aと当接し、アーム弁軸30が更に変位すると、ロッド33が円筒32に対して没することになる。
【００２５】
ロッド33が円筒32に対して没すると、図６において、可動ピン34が固定ピン35方向に変位し、第１，２のリンク40，41が変位する。第１，２のリンク40，41の変位はピン39の変位となり、ピン39の変位は図７において弁７をばね42ｆに抗して下動させる（図７は弁７が閉じてしまった状態を示す）。即ち、第１の駆動部による弁７の弁座に対する平行な移動力を、弁７の流出口4aへの流体の流れ方向に変位する力に変換している。そして、アーム弁軸30が更に変位すると、その変位はロッド33の変位となってその変位で弁７が図７のように弁座シート4bを完全に閉塞し、流出口4aの流体の流れは完全に遮断される。
【００２６】
以上の作動は連続して行われるので、緊急に流体の流れを遮断したい場合、特に、ガスの供給ラインや石油プラントのライン等に用いられて好適となる。
【００２７】
また、遮断してしまった流出口4aを開放するときには前記ニードル12を手動で上方に変位させたまま、手動端29を回動し（前記ピニオン27が反時計方向に回動するように）、所定の位置までロッド13が上動したらニードル12を開放（下動させる）すれば弁７は待機状態となる。
【００２８】
尚、前記ラック15ｂとピニオン27との間に更にピニオンを入れれば、待機状態の弁７の位置は上方となり、閉弁時には弁７が下動するので重力に逆らわない構造の弁装置とすることもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、流体が流れる管路と、この管路の弁座を開閉する弁体と、前記弁体を駆動する駆動部とからなる弁装置において、流れ方向に間隔をもって前記弁体を前記弁座に対して平行に移動させる第１の駆動部と、前記第１の駆動部に設けられ前記弁体が前記弁座に対峙した位置まで変位したとき前記第１の駆動部による弁体の移動方向の力を流れ方向の移動の力に変換して前記弁体を前記弁座へ押圧する第２の駆動部とを設けたので、弁体が弁座を密閉するまで他の部材に接触せず、弁体のシールが損傷せず弁装置としての長寿命化が期待でき、特に、普段は作動することが無い緊急遮断弁等に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である弁装置の正面外観図である。
【図２】図２は図１の平面図である。
【図３】図３は図１の左側面図である。
【図４】図４は図１のIV−IV矢視断面図である。
【図５】図５は本体１の側方に位置する駆動機構６の拡大部分断面図である。
【図６】図６はリンク機構31部分の拡大平面図である。
【図７】図７は図６のVII−VII断面図である。
【図８】図８は図７のVIII−VIII断面図である。
【図９】図９は本装置の作動状態を示す図である。
【符号の説明】
１    本体
1a    円筒
1b    円筒
３    流入管路
４    流出管路
4b    弁座シート
５    弁座
5a    突起
６    駆動機構
6a    駆動機構本体
７    弁
８    ソレノイド
９    端子箱
10    キャップ
11    フック
12    ニードル
13    ロッド
14    ばね
15    孔
16    ワッシャ
17    軸受
20    中孔
21    大孔
22    ストッパ
23    孔
24    孔
25    孔
26    ボール
27    ピニオン
28    軸
29    手動端
30    アーム弁軸
31    リンク機構
32    円筒
33    ロッド
34    可動ピン
35    固定ピン
36    孔
37    シール
38    凸所
39    ピン
40    第１のリンク
41    第２のリンク
42    ばね機構
43    ばね機構
【図１】
0004055032.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004055032.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004055032.tif 000008
【図８】
0004055032.tif 000009
【図９】
0004055032.tif 000010