(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作される操作対象物と、
電動モータによって回転される出力軸を有するアクチュエータと、
一端が前記出力軸に連結されると共に他端が前記操作対象物体に連結されて該操作対象物体に回転力を伝達する回転軸およびこの回転軸に一方向の回転力を付与するバネを有するスプリングユニットと、
前記回転軸の一端に前記出力軸を連結して前記アクチュエータを着脱自在に固定すると共に、このアクチュエータの取り付け前の状態においてだけ前記回転軸の他端に前記操作対象物を連結して前記スプリングユニットを着脱自在に固定し、且つこのスプリングユニットの取り付け前の状態においてだけ前記操作対象物に着脱自在に固定されて前記操作対象物、スプリングユニットおよびアクチュエータを順に連結して支持するヨークと
を具備したことを特徴とするスプリングリターン型操作器。
【請求項２】
前記ヨークは、少なくともその一側面を開放して前記スプリングユニットにおける回転軸の一端と前記アクチュエータの出力軸との連結部、および前記スプリングユニットにおける回転軸の他端と前記操作対象物との連結部を、それぞれ外部から視認可能に露出させた構造を有する請求項１に記載のスプリングリターン型操作器。
【請求項３】
前記ヨークは、略Ｕ形をなし、その中央底部を前記操作対象物体に固定される第１の取付部とする共に、上記中央底部に連なって相対向する両側立ち上がり部の略中央に前記スプリングユニットを取り付ける為の第２の取付部を形成し、更に前記両側立ち上がり部の上端に前記アクチュエータを取り付ける為の第３の取付部を形成した構造を有する請求項１に記載のスプリングリターン型操作器。
【請求項４】
前記第１の取り付け部は、前記操作対象物の操作軸が挿通される軸孔を備え、この軸孔に操作軸を挿通させて前記ヨークの下面側に位置付けられた前記操作対象物を該ヨークの上方側からねじ止めするものであって、
前記第２の取り付け部は、前記第１の取り付け部に前記操作対象物を固定したねじの操作を阻止する状態で前記スプリングユニットを支持して該スプリングユニットを前記ヨークの上方側からねじ止めするものであり、
更に前記第３の取り付け部は、前記第２の取り付け部に前記スプリングユニットを固定したねじの操作を阻止する状態で前記アクチュエータを支持して該アクチュエータを前記ヨークの上方側からねじ止めするものである請求項３に記載のスプリングリターン型操作器。
【請求項５】
前記操作対象物の操作軸には、その回転角を示す指針が設けられている請求項１に記載のスプリングリターン型操作器。
【請求項６】
前記操作対象物体は、弁軸の回転操作により流体流路の開度を変化させて流体流量を制御する弁である請求項１に記載のスプリングリターン型操作器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば流体通路を流れる流体の流量を制御する弁等の被操作対象物体の回転軸に回転を付与するスプリングリターン型操作器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体通路を流れる水、蒸気、ガス、空気、油等の流体の流量を制御する弁装置としてスプリングリターン型弁装置がある。図１１は、従来のスプリングリターン型弁装置の一例を示し、流体通路（図示せず）に介挿されて当該流体通路を開閉制御する弁７０と、弁７０に装着されてスプリングのバネ力により一方向に回転力を付与するリターンスプリング部８０と、リターンスプリング部８０に装着されて電気モータの回転力によりリターンスプリング部８０のバネ力に抗して弁７０を開弁もしくは閉弁させる電動アクチュエータ９０から成る。
【０００３】
リターンスプリング部８０のハウジング８１の下面は、回転軸８２周りに形成された凹部８３が弁７０のハウジング７１の弁軸７２周りに形成されたインロウ部７３に嵌合して弁７０に載置装着され、ハウジング８１の下端面に形成されたフランジ８４がハウジング７１の上端面に形成されたフランジ７４にボルト１００により複数箇所で固定される。弁軸７３の先端と回転軸８２の一端は、ハウジング８１の凹部８３内においてジョイント１１０により連結される。
【０００４】
電動アクチュエータ９０のハウジング９１の底面は、出力軸９２周りに形成された凹部９３がハウジング８１の上端面に回転軸８２周りに形成されたインロウ部８５に嵌合してリターンスプリング部８０に載置装着され、ハウジング９１の下端面に形成されたフランジ９５がハウジング８１の上端面に形成されたフランジ８６にボルト１０１により複数箇所で固定される。回転軸８２の他端と出力軸９２は、ハウジング９１の凹部９３内においてジョイント１１１により連結される。
【０００５】
リターンスプリング部８０は、ハウジング８１と回転軸８２との間に設けられたリターンスプリング８７のバネ力により回転軸８２を回転させて、弁軸７２を回転させて弁体７５を一方向に回転させる。電動アクチュエータ９０は、モータ９６の回転を歯車列から成る減速機構９７を介して出力軸９２に伝達し、リターンスプリング８７のバネ力に抗して弁軸７２を回転させて所定の開弁位置に開弁させ、流量を制御する。リターンスプリング部８０は、モータ９６への通電が遮断されて当該モータ９６の回転力が消滅すると弁７０を一方向に回転する。これにより、弁７０が安全側に制御される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構造のリターンスプリング型弁装置は、弁７０の弁軸７２とリターンスプリング部８０の回転軸８２と電動アクチュエータ９０の出力軸９２との各連結部分が夫々ハウジング８１、９１の凹部８３、９３内に収納されているために、外部から弁７０の開弁状態を視認することができない。このため、例えば、電動アクチュエータ９０が故障（例えば、減速機構９７の歯車の折損によりロックする等）して弁７０がある開度で停止した場合に電動アクチュエータ９０を取り外す際、作業者が不用意にボルト１０１を取り外すと、リターンスプリング部８０のバネ力（復帰力）により電動アクチュエータ９０全体が急激に回される虞がある。特に、大型の弁においてはリターンスプリングのバネ力が大きく、作業者が咄嗟に支えきれない場合がある。また、リターンスプリング部８０は、故障の原因である電動アクチュエータ９０が取り外されると、無負荷状態となり、弁７０を急激に閉弁させることで、ウォターハンマが発生して弁７０が破損する虞がある。
【０００７】
また、リターンスプリング部８０は、ハウジング８１が弁７０のハウジング７１に直接装着されているため、弁７０が蒸気等の高温の流体通路に接続されている場合には弁７０からの熱の影響を受けて高温となっている。このため、故障等によりリターンスプリング部８０を取り外す場合、取り外し作業が困難である。また、弁軸７２と回転軸８２の一端、当該回転軸８２の他端と出力軸９２とをジョイント１１０、１１１により結合する場合、これら各軸の平取り部７２ａと８２ａ、８２ｂと９２ａとの向きを揃えておきジョイント１１０、１１１に挿入する必要があるが、これらのジョイント１１０、１１１がハウジング８１、９１の凹部８３、９３内に入り込んでいるために外部から視認することができず、組み付ける際に作業性が悪い。また、各ハウジング７１、８１、９１間のインロー部７３、８５の周縁部や、凹部８３、９３の開口部等が傷付いたり変形したり、異物の付着、錆の発生等により組み付け不良の原因となる場合がある。
【０００８】
更に、電動アクチュエータ９０を取り外した後、弁７０からリターンスプリング部８０を取り外す際、或いは組み付ける際に、ハウジング８１の大きさや高さ等によっては、ドライバ等がハウジング８１の上端のフランジ８６に干渉して下端のフランジ８４のねじ１００の脱着作業をすることができず、このため先端がＬ型に曲がった工具等を使用してハウジング８１の側方からの作業となり、作業性が悪い。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、弁等の被操作対象物体、スプリングユニット及びアクチュエータの組付性の向上を図ると共に、スプリングユニットの前記被操作対象物体からの熱の影響を少なくするようにしたスプリングリターン型操作器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明に係るスプリングリターン型操作器は、回転操作される操作対象物と、電動モータによって回転される出力軸を有するアクチュエータと、一端が前記出力軸に連結されると共に他端が前記操作対象物体に連結されて該操作対象物体に回転力を伝達する回転軸およびこの回転軸に一方向の回転力を付与するバネを有するスプリングユニットと、前記回転軸の一端に前記出力軸を連結して前記アクチュエータを着脱自在に固定すると共に、このアクチュエータの取り付け前の状態においてだけ前記回転軸の他端に前記操作対象物を連結して前記スプリングユニットを着脱自在に固定し、且つこのスプリングユニットの取り付け前の状態においてだけ前記操作対象物に着脱自在に固定されて前記操作対象物、スプリングユニットおよびアクチュエータを順に連結して支持するヨークとを備えたことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは前記ヨークは、少なくともその一側面を開放して前記スプリングユニットにおける回転軸の一端と前記アクチュエータの出力軸との連結部、および前記スプリングユニットにおける回転軸の他端と前記操作対象物との連結部を、それぞれ外部から視認可能に露出させた構造を有する。
【００１２】
また前記ヨークは、略Ｕ形をなし、その中央底部を前記操作対象物体に固定される第１の取付部とする共に、上記中央底部に連なって相対向する両側立ち上がり部の略中央に前記スプリングユニットを取り付ける為の第２の取付部を形成し、更に前記両側立ち上がり部の上端に前記アクチュエータを取り付ける為の第３の取付部を形成した構造を有することが好ましい。
【００１３】
更に本発明の好ましい態様は、前記第１の取り付け部は、前記操作対象物の操作軸が挿通される軸孔を備え、この軸孔に操作軸を挿通させて前記ヨークの下面側に位置付けられた前記操作対象物を該ヨークの上方側からねじ止めするものであって、
前記第２の取り付け部は、前記第１の取り付け部に前記操作対象物を固定したねじの操作を阻止する状態で前記スプリングユニットを支持して該スプリングユニットを前記ヨークの上方側からねじ止めするものであり、
更に前記第３の取り付け部は、前記第２の取り付け部に前記スプリングユニットを固定したねじの操作を阻止する状態で前記アクチュエータを支持して該アクチュエータを前記ヨークの上方側からねじ止めするものとして実現される。
【００１４】
また本発明の好ましい態様として、前記操作対象物の操作軸に、その回転角を示す指針を設けるようにしても良い。
【００１５】
ちなみに前記操作対象物体は、弁軸の回転操作により流体流路の開度を変化させて流体流量を制御する弁からなる。
【００１６】
好ましくは、前記第１の取付部は、中央部の中央に前記弁軸が遊貫する軸孔が設けられ、前記軸孔の周りに前記弁装置の弁軸の周りに設けられた複数のボルト孔と対応して複数のボルト挿通孔が穿設されていることを特徴とする。
好ましくは、前記ボルト挿通孔は、半径方向に長い長孔とされていることがよい。
【００１７】
好ましくは、前記ボルト挿通孔は、周方向に沿って等間隔に配置されていることがよい。
好ましくは、前記第２の取付部は、前記両側部の一部を切り起こして内側に逆Ｌ形に折曲して形成され、且つ前記スプリングユニットを取り付けるねじ孔が穿設されていることがよい。
【００１８】
好ましくは、前記第３の取付部は、前記両側部の上端の一部を内側に逆Ｌ形に折曲して形成され、且つ前記アクチュエータを取り付けるねじ孔が穿設されていることがよい。
好ましくは、前記第３の取付部は、前記第２の取付部に対して少なくともこれらのねじ孔に螺合するねじ頭部の大きさ分ずれて設けられていることがよい。
【００２０】
好ましくは、前記指示手段は、マーキングであることがよい。
好ましくは、前記弁開度は、終端位置であることがよい。
被操作対象物体、又は弁にヨークの第１の取付部としての下面を載置し、軸孔に被操作対象物体の回転軸又は弁の弁軸を遊貫してボルトにより固定した後、スプリングユニットをヨークの両側部間に収納し、その回転軸の一端を被操作対象物体の回転軸又は弁の弁軸に結合する。このときスプリングユニットの回転軸と被操作対象物体の回転軸又は弁軸との結合部分を外部から目視することができるため、これら両軸を容易に結合することができる。そして、スプリングユニットをヨークの第２の取付部に載置してボルトにより固定する。
【００２１】
次いで、アクチュエータをヨークの両側部間に収納し、出力軸の先端をスプリングユニットの回転軸の他端に結合する。このとき、回転軸と出力軸の結合部分を外部から目視することができるため、これら両軸を容易に結合することができる。そして、アクチュエータをヨークの第３の取付部に載置してボルトにより固定する。このようにして被操作対象物体又は弁にヨークを介してスプリングユニットとアクチュエータを順次組み付ける。
【００２２】
ヨークの第１の取付部は、第２及び第３の取付部が空いているとき即ち、スプリングユニット及びアクチュエータが取り付けられていない状態のときにのみ被操作対象物体又は弁への着脱が可能とされ、スプリングユニットは、第３の取付部が空いているとき即ち、アクチュエータが取り付けられていない状態のときにのみヨークへの着脱が可能である。そして、これらの取り付け、取り外しの際におけるボルトの着脱作業は、全て上方から行うことが可能であり、作業性がよい。また、被操作対象物体の回転軸の回転位置又は弁の弁開度を外部から認識可能であり、故障時に有効に対処可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は、本発明に係るスプリングリターン型弁装置の正面図、図２は、図１の側面図、図３は、図１の平面図、図４は、図１の矢線IV−IVに沿う底面図である。
【００２４】
図１乃至図３に示すようにスプリングリターン型弁装置１は、流体通路の途中に介挿されて該流体通路を開閉する弁２と、バネ力により弁２を一方向（例えば、閉弁方向）に回転させるスプリングユニット３と、スプリングユニット３のバネ力に抗して弁２を他方向（例えば、開弁方向）に回転させるアクチュエータ４と、弁２に着脱可能に取り付けられ、スプリングユニット３とアクチュエータ４が前記順序で取り付けられるヨーク５とから成る。
【００２５】
弁２は、ハウジング２１内に回動可能に収納された回転形の弁体（図示せず）が弁軸２２に固定されており、ハウジング２１の外部へ一端が導出された弁軸２２の回動操作により前記弁体が回動して流体通路の断面積即ち、弁開度を変化させて流体流量を制御する。弁軸２２の一端は、ハウジング２１の上面２１ａから突出されており、図５に示すように外周面が四角形状に面取りされて平取り部２２ａとされている。ハウジング２１の上面２１ａは、ヨーク５の取付面とされており、弁軸２２の周りに同心的に複数例えば、４本のボルト孔（図示せず）が同一円周上に周方向に等間隔で穿設されている。尚、回転形の弁体として、ボール形、バタフライ形、偏心形等の形状のものを用途に応じて用いることができる。
【００２６】
また、弁軸２２の端部には弁開度位置例えば、閉弁位置を示す弁開度指示手段としてのマーキング２２ｂ（図１）が設けられている。このマーキング２２ｂは、前記弁体の開度位置（向き）と対応しており、例えば、図１に示すようにハウジング２１の上部外周面に設けられた閉弁位置を示す突起等のマーク２１ｂと合致する位置即ち、流体通路に対して直行する方向に向いているときに閉弁位置を指示するように設けられている。特に、ボール形弁体の場合、弁軸を３６０°以上回転させることが可能であるため、閉弁位置標示は有用である。尚、ハウジング２１側のマーク２１ｂは、所望の弁開度位置毎に設けてもよい。
【００２７】
図５に示すようにスプリングユニット３は、回転軸３２の両端がハウジング３１の本体３１ａ、蓋体３１ｂから突出され、軸心に弁軸２２の平取り部２２ａと同軸に嵌合する角孔３２ａが貫通して設けられている。本体３１ａ内には例えば、ゼンマイ形のリターンスプリングが収納されており、その一端が本体３１ａの内面に固定され、他端が回転軸３２に固定されて当該回転軸３２に復帰力を付与している。
【００２８】
更に詳述すると、本体３１ａの内面には、回転軸３２の閉弁方向の回転限度位置を規制するストッパ（図示せず）が設けられている。この回転限度位置は、弁体を完全に閉弁状態にできる位置である。回転軸３２がストッパに接触して回転限度位置にある状態で、ゼンマイ形リターンスプリングは所定量だけ巻き込まれて閉弁方向のトルクを発生している。このときのトルクの大きさは、弁軸２２を回動操作するのに十分な大きさに予め設定されている。これにより、リターンスプリングを用いて完全に閉弁操作を行うことが可能である。尚、アクチュエータ４により、弁軸２２が開弁方向に回動されるにつれてゼンマイ形リターンスプリングも巻き込まれて行き、ゼンマイ形リターンスプリングが発生するトルクが増大する。図９は、弁開度に応じてゼンマイ形リターンスプリングのバネにより発生するトルクの一例を示す概略図である。図９に示すように、弁開度が０％（全閉）の前記回転限度位置において、リターンスプリングのトルクがＴ１に設定されており、弁開度が100％（全開）の状態においてトルクがＴ２（＞Ｔ１）となる。
【００２９】
ハウジング３１は、本体３１ａと蓋体３１ｂとが図１に点線で示すように複数のボルト３４により固定され、且つこれらのボルト３４は、本体３１ａの下側からのみ着脱可能とされており、スプリングユニット３をヨーク５から取り外した状態においてのみボルト３４を取り外して本体３１ａから蓋体３１ｂを取り外すことができるようになっている。これにより、作業者がヨーク５からスプリングユニット３を取り外す際に間違えて本体３１ａから蓋体３１ｂを取り外すことが防止される。本体３１ａの両側部には四隅所定位置にヨーク５への取付部３１ｃが設けられており、蓋体３１ｂと本体３１ａとを貫通してボルト挿通孔が穿設されており、蓋体３１ｂの上方から取付用のボルト６２が挿通可能とされている。
【００３０】
アクチュエータ４は、例えば、電動アクチュエータで、ハウジング４１の本体４１ａ内にモータと、このモータの回転を減速して出力軸４２（図５）に伝達する減速機構（歯車機構）と、モータと減速機構との間に介在してモータの回転力を減速機構へ伝達する状態又は非伝達状態にする電磁クラッチ、電磁クラッチが非伝達状態になされたときに、リターンスプリングのトルクにより閉弁状態へ復帰する速度を制限する発電ブレーキ機構、及びこれらのモータや電磁クラッチを制御する制御回路等（何れも図示せず）が収納されている。即ち、出願人が特開平１０−１６４８７８号公報に開示した電動アクチュエータを適用することができる。蓋体４１ｂは、ボルト４４（図１）により本体４１ａに固定されている。図５に示すように出力軸４２の先端は、本体４１ａの下面から突出しており、外周面が四角形状に面取りされて平取り部４２ａとされ、スプリングユニット３の回転軸３２の角孔３２ａに同軸に嵌合可能とされ、出力軸４２の回転力が回転軸３２へ伝達される。本体４１ａの両側部には四隅所定位置にヨーク５への取付部４１ｃが設けられており、上方から取付用のボルト６３が挿通可能とされている。
【００３１】
また、出力軸４２の平取り部４２ａの基端には弁２の弁開度位置例えば、閉弁位置を示す弁開度指示手段としての指針４５が設けられている（図１、図２）。一方、図１に示すようにアクチュエータ４の本体４１ａの外周面下端所定位置には閉弁位置を示す突起等のマーク４１ｄが設けられており、指針４５の先端４５ａの指示方向が当該マーク４１ｄと合致したときに閉弁位置を指示するようになっている。このマーク４１ｄは、図１及び図２に示すように指針４５の指示方向がヨーク５の両側部５２、５２'と平行をなすときに閉弁位置を指示するような位置に設けると視認し易い。尚、本体４１ａ側の弁開度位置を示すマーク４１ｄは、所望の弁開度位置毎に設けてもよい。
【００３２】
尚、弁２の弁開度指示手段として弁軸２２のマーキング２２ｂに代えて前記指針を設けてもよい。また、出力軸４２の弁開度手段として前記指針４５に代えてマーキングを設けてもよい。
図２及び図３に示すようにスプリングユニット３のヨーク５への取付部３１ｃの前記ボルト挿通孔とアクチュエータ４のヨーク５への取付部４１ｃの前記ボルト挿通孔の位置は、少なくともこれらをヨーク５に固定する前記ボルト６２と６３の頭部の大きさ以上離れて設けられている。
【００３３】
図６は、図１に示すヨーク５の正面図、図７は、図６の平面図、図８は、図６の側面図である。図６乃至図８に示すようにヨーク５は、正面視略Ｕ字形状をなし、対向する両側部５２、５２’ の間にスプリングユニット３、アクチュエータ４が収納可能とされている。ヨーク５は、中央部（下面）５１が弁２のハウジング２１の上面２１ａへの取付部（第１の取付部）とされており、対向する両側部５２、５２’の略中央位置にスプリングユニット３の取付部（第２の取付部）５３が、上端にアクチュエータ４の取付部（第３の取付部）５４が夫々形成されている。
【００３４】
図７に示すようにヨーク５の第１の取付部としての下面５１の中央に弁２の弁軸２２が遊貫する軸孔５１ａが穿設されており、この軸孔５１の周りにボルト挿通孔５１ｂが弁２のハウジング２１の上面２１ａに設けられた前記４本のボルト孔と対応して穿設されている。これらのボルト挿通孔５１ｂは、半径方向に長い長孔とされており、基端側が軸孔５１ａに開口している。尚、ボルト挿通孔５１ｂの基端側は、必ずしも軸孔５１ａに開口する必要はない。このようにボルト挿通孔５１ｂを半径方向に長い長孔とすることで、弁２のボルト孔の弁軸２２からの半径方向の位置が異なる場合にも対応することが可能であり、種々の弁装置に適用可能となる。
【００３５】
また、弁２の前記ボルト孔を４本として周方向に等間隔で配置し、ヨーク５のボルト挿通孔５１ｂを対応して設けることで、弁２に対してヨーク５を軸周りに９０°回した位置に取り付けることが可能となる。また、弁軸２２の先端の平取り部２２ａ、回転軸３２の軸孔３２ａ、及び出力軸４２の先端の平取り部４２ａを、四角形状とすることで、軸周りに９０°毎に軸孔３２ａと平取り部４２ａとを嵌め合わせることができ、これら軸間の回転方向の結合の自由度が大きくなる。これにより、後述するように流体通路へのスプリングリターン型弁装置１の取付の自由度が大きくなる。
【００３６】
図７及び図８に示すように第２の取付部５３は、両側部５２、５２’の各一側端及び板面の一部を夫々内側に逆Ｌ形に切り起こして形成された対向する舌片状の２対の支持片５３ａ、５３ｂ、５３ａ’、５３ｂ’から成り、スプリングユニット３の両側部に形成されている取付部３１ｃが載置可能とされており（図１、図２）、当該取付部３１ｃの各ボルト挿通孔と対応する位置に夫々ねじ孔５３ｃが穿設されている。
【００３７】
第３の取付部５４は、両側部５２、５２’の上端の一部を夫々内側に逆Ｌ形に切り起こして形成された対向する舌片状の２対の支持片５４ａ、５４ｂ、５４ａ’、５４ｂ’から成り、アクチュエータ４の両側部に形成されている取付部４１ｃが載置可能とされており（図１、図２）、当該取付部４１ｃの各ボルト挿通孔と対応する位置に夫々ねじ孔５４ｃが穿設されている。
【００３８】
前述したようにスプリングユニット３の取付部３１ｃのボルト挿通孔とアクチュエータ４の取付部４１ｃのボルト挿通孔の位置は、少なくともこれらをヨーク５に固定するボルト６２、６３の頭部の大きさ以上の間隔を存して一側にずれて設けられていることで、これに応じて図７に示すようにヨーク５の取付部５３と５４の支持片５３ａ、５３ｂと５４ａ、５４ｂ、及び５３ａ’、５３ｂ’と５４ａ’、５４ｂ’、及びこれらの各ねじ孔５３ｃと５４ｃとが前記間隔を存して一側にずれて配置されている。これにより、下側に位置する取付部５３の取付台５３ａ、５３ｂ、５３ａ’、５３ｂ’に螺合する各ボルト６２の上方からの着脱に際してドライバ等の工具が上側に位置する取付部５４の取付台５４ａ、５４ｂ、５４ａ’、５４ｂ’により干渉されることが防止される。
【００３９】
また、下側の取付部５３の２対の支持片のうち、板面に切り起こして形成された１対の支持片５３ｂと５３ｂ’は、上側の取付部５４に取り付けられるアクチュエータ４の下方に位置するように形成されている（図２）。これにより、アクチュエータ４を取り外した後でなければ、出力軸４２の平取り部４２ａと回転軸３２の軸孔３２ａとの嵌め合い、及び弁軸２２の平取り部２２ａと回転軸３２の軸孔３２ａとの嵌め合いを解除することができないので、スプリングユニット３を取り外すことができないようになっている。
【００４０】
尚、取付部５３の支持片５３ａ、５３ａ'は、両側部５２、５２’の各一側端を切り起こして形成したが、これに限るものではなく、支持片５３ｂと５３ｂ’と同様に板面に切り起こして形成してもよい。
また、ヨーク５の両側部５２、５２’の他側端には夫々補強用のリブ５２ｄ、５２ｅ、５２ｄ’、５２ｅ’が内方に略直角に折曲されて形成されている。かかる構造のヨーク５は、金属板により一体に形成されており、放熱板（又は吸熱板）としての機能も有している。
【００４１】
以下に組み付け手順について説明する。
まず、図１に示すように弁２の弁軸２２のマーキング２２ｂを閉弁位置に合わせて当該弁２を閉弁状態に設定した後、ハウジング２１の上面２１ａにヨーク５の中央部（下面）５１を載置し、軸孔５１ａ（図７）に弁軸２２を遊貫し、ボルト挿通孔５１ｂ（図６）を介してボルト６１により固定する。
【００４２】
次いで、スプリングユニット３をヨーク５の両側部５２、５２’間に収納し、回転軸３２の角孔３２ａの下端に弁軸２２の先端の平取り部２２ａを嵌合してこれらを結合する（図５）。このとき弁軸２２及び回転軸３２の各先端即ち、結合部分を外部から目視することができるため、これら両軸を容易に結合することができる。更に、弁軸２２の先端平取り部２２ａと回転軸３２の角孔３２ａが四角形状とされていることで、これら両軸を結合する際の回転方向の整合可能位置が９０°毎となり、自由度が大きく、組み付け作業が容易となる。次いで、ハウジング３１の両側部の各取付部３１ｃをヨーク５の取付部５３に載置してボルト６２により固定する。
【００４３】
次いで、アクチュエータ４をヨーク５の両側部５２、５２’間の上部に収納し、出力軸４２の先端の平取り部４２ａをスプリングユニット３の回転軸３２の角孔３２ａの上端に嵌合してこれらを結合する（図５）。このとき、出力軸４２に取り付けられている指針４５を閉弁位置に合わせて弁軸の２２のマーキング２２ｂと一致させる。回転軸３２及び出力軸４２の各先端即ち、結合部分を外部から目視することができるため、これら両軸を容易に結合することができる。更に、出力軸４２の先端平取り部４２ａと回転軸３２の角孔３２ａが四角形状とされていることで、これら両軸を結合する際の回転方向の整合可能位置が９０°となり、自由度が大きく、組み付け作業が容易となる。次いで、アクチュエータ４の両側部の各取付部４１ｃをヨーク５の取付部５４に載置してボルト６３により固定する（図３）。そして、これらの取り付けの際におけるボルト６１〜６３の取り付け作業は、全て上方から行うことが可能であり、作業性がよい。このようにして弁２にヨーク５を介してスプリングユニット３とアクチュエータ４を順次組み付けてリターンスプリング型弁装置１を構成する。
【００４４】
図１及び図２に示すように、ヨーク５の下面（第１の取付部）５１を弁２に固定する４本のボルト６１は、スプリングユニット３の下方に位置しており、当該スプリングユニット３が第２の取付部５３に取り付けられている状態においては取り外し工具が周囲と干渉して操作が困難であるためボルト６１の取り外しはできないか、或いは非常に困難である。また、スプリングユニット３をヨーク５の第２の取付部５３に固定する４本のボルト６２のうち、支持片５３ｂ、５３ｂ'に螺合する２本のボルトは、アクチュエータ４の下方に位置しており、当該アクチュエータ４が第３の取付部５４に取り付けられている状態においては取り外し工具が周囲と干渉して操作が困難であるためこれらの２本のボルトの取り外しはできない。
【００４５】
換言すれば、ヨーク５の中央部（第１の取付部）５１は、第２及び第３の取付部が空いているとき即ち、スプリングユニット３及びアクチュエータ４が取り付けられていない状態のときにのみ弁２への着脱が可能とされ、スプリングユニット３は、第３の取付部５４が空いているとき即ち、アクチュエータ４が取り付けられていない状態のときにのみヨーク５への着脱が可能である。
【００４６】
このリターンスプリング型弁装置１は、弁２が図示しない流体通路に介挿されて接続される。前述したように、弁２のヨーク５を取り付けるボルト孔を４本として周方向に等間隔で配置し、ヨーク５のボルト挿通孔５１ｂを対応して設けることで（図４、図７）、弁２に対してヨーク５を９０°回した位置に取り付けることが可能となり、更に、弁軸２２の先端平取り部２２ａ、回転軸３２の角孔３２ａが四角形状とされていることで、これら両軸を結合する際の回転方向の整合可能位置が９０°毎となり、弁２へのスプリングユニット３及びアクチュエータ４の取付の自由度が大きくなり、リターンスプリング型弁装置１の前記流体通路への取付の自由度が大きくなる。これにより、前記流体通路に応じてスプリングユニット３及びアクチュエータ４を作業しやすい向きに取り付けることが可能となる。
【００４７】
このリターンスプリング型弁装置１は、アクチュエータ４（モータ及び電磁クラッチ及び制御回路）に外部から給電されていないとき（以下「初期状態」という）には、スプリングユニット３のリターンスプリングの予め与えられたバネ力（図９のＴ１）により弁２が閉弁されており、前記流体通路が閉塞されている。アクチュエータ４に外部から給電されると、電磁クラッチが通電励磁されてモータの出力軸と減速機構とを機械的に結合して回転力を伝達可能な状態にすると共に、制御回路が動作状態になる。制御回路には外部から弁開度設定値が与えられ、現在の弁開度が設定値と異なる場合には、弁開度を設定値に一致させるようにモータに開閉駆動力を与える。前記モータは、前述した制御回路により通電されると、出力軸４２が回転してスプリングユニット３の前記リターンスプリングのバネ力に抗して弁軸２２を開閉方向に回転させて所定の弁開度位置まで駆動され、当該位置でモータへの通電が停止され、モータの保持力によりリターンスプリングのバネ力に抗して停止する。
【００４８】
もし、停電等によりアクチュエータ４への外部からの給電が途絶えた場合、前記電磁クラッチへの通電がなくなり、モータの出力軸と減速機構との間の機械的結合が解除されると、モータの保持力がリターンスプリングのトルクを拘束しなくなるためスプリングユニット３のリターンスプリングのバネ力により弁２が閉弁されて、前記流体通路が閉塞される。このようにして、前記流体通路を流れる流体が制御される。また、前記流体通路内を蒸気等の高温の流体が流れている場合には、ヨーク５が弁２からの熱を放熱してスプリングユニット３、アクチュエータ４への熱伝達が抑えられ、これらスプリングユニット３、アクチュエータ４の熱の影響による劣化が軽減され、耐久性が向上する。
【００４９】
また、弁２の流路に低温の流体が流れている場合には、弁２全体が低温になるが、ヨーク５が外気から吸熱してスプリングユニット３及びアクチュエータ４の温度が低下するのを防ぐ。これにより、スプリングユニット３及びアクチュエータ４の内部の結露を防止或いは低減する。そして、金属部品の錆発生や電気回路の水滴による短絡を防ぐことができる。
【００５０】
アクチュエータ４が故障例えば、万が一内蔵する減速機構の歯車が折損してロックし、弁２が全開付近で停止した場合、作業者は、アクチュエータ４の出力軸４２に固定されている指針４５により、弁２の弁開度が全開位置付近にあることを知ることができる。これにより、作業者は、アクチュエータ４の取り外し作業を慎重にすべく認識することができる。作業者は、スプリングリターン型弁装置１のアクチュエータ４、スプリングユニット３及び弁２が全て全閉状態にあるとき以外は、前記交換作業を行わないようにすることが好ましい。
【００５１】
作業者は、アクチュエータ４を取り外す場合には、ボルト６３を取り外し、当該アクチュエータ４を上方に引き上げることで、スプリングユニット３との結合を簡単に解除することができ、アクチュエータ４をヨーク５から取り外すことができる。また、スプリングユニット３が故障して交換する場合には、上述したようにアクチュエータ４を取り外し、次いで、ボルト６２を取り外して上方に持ち上げて弁軸との結合を解除し、ヨーク５から取り外す。前述したように前記流体通路に高温の流体が流れている場合でも、ヨーク５により放熱されてアクチュエータ４のハウジング４１やボルト６２等の作業部の温度が低くなっており、作業しやすい。
【００５２】
スプリングユニット３は、ヨーク５から取り外した後でなければハウジング３１の本体３１ａから蓋体３１ｂを取り外すことができないように構成されているため、作業者の不慣れや不注意によるスプリングユニット３の取り外す際のリターンスプリングに起因する事故を防止することができる。
また、ヨーク５を弁２から取り外す場合には、前述したようにアクチュエータ４、スプリングユニット３を取り外した後、ボルト６１を取り外して、弁２から取り外す。このように、リターンスプリング型弁装置１の組み付け、分解作業は、所定の手順に従ってのみ可能とされることで、作業者の不注意等による事故を未然に防止することが可能となる。
【００５３】
尚、上記実施の形態においては、弁２が全閉した状態を初期状態として説明したが、これに限るものではなく、どのような弁開度を初期状態としてもよい。全閉全開のみならず中間開度でもよい。
また、上記実施の形態では、中間開度で制御可能な調節弁を示したが、単なる開閉二位置弁装置にも適用可能である。
【００５４】
また、上記実施の形態では、被操作対象物体として弁を使用し、流体流量を制御するスプリングリターン型弁装置について記述したが、これに限るものではなく、被操作対象物体として他の例えば、ダンパ、ドアの開閉装置、バスや電話ボックス等の折り畳み式扉のヒンジ操作、或いはロボットアームの操作等に適用しもよいことは勿論である。
【００５５】
図１０は、弁装置の他の実施形態を示す。この弁装置は、スプリングリターン機能を持たないノンスプリングリターン型弁装置で、弁２にヨーク７を介してアクチュエータ４を取り付け、ジョイント８により弁軸２２とアクチュエータ４の出力軸４２とを結合した構成としたものである。
ヨーク７は、図１に示すヨーク５のスプリングユニット３を取り付けるための取付部が設けられていない点を除いて同様に形成されており、中央部７ａが弁２のハウジング２１の上面２１ａへの取付部とされ、対向する両側部７ｂ、７ｂの上端にアクチュエータ４の取付部４１ｃを取り付ける取付部としての支持片７ｃ、７ｃが形成されており、両側部７ｂ、７ｂの間にアクチュエータ４が収納可能とされている。
【００５６】
ヨーク７は、弁２のハウジング２１の上面２１ａに中央部７ａが載置され、軸孔（図示せず）に弁軸２２が遊貫されてボルト６１により固定されている。アクチュエータ４は、ヨーク７の両側部７ｂ間に収納され、両側の各取付部４１ｃが夫々ヨーク７の支持片７ｃに載置されてボルト６３により固定されている。
ジョイント８は、軸心に角孔（図示せず）が貫設されており、下端が弁軸２２の上端の平取り部に嵌合され、上端がアクチュエータ４の出力軸４２の平取り部に嵌合されて、これら両軸を結合している。これにより、スプリングリターン型弁装置とノンスプリングリターン型弁装置とにおいて、アクチュエータ４を共用することが可能となる。
【００５７】
このノンリターンスプリング型弁装置は、初期状態のときには例えば、弁２が閉弁されており、流体通路が閉塞されている。アクチュエータ４に外部から給電されると、電磁クラッチが通電励磁されてモータの出力軸と減速機構とを機械的に結合して回転力を伝達可能な状態にすると共に、制御回路が動作状態になる。制御回路には外部から弁開度設定値が与えられ、現在の弁開度が設定値と異なる場合には、弁開度を設定値に一致させるようにモータに開閉駆動力を与える。前記モータは、前述した制御回路により通電されると、出力軸４２が回転して弁軸２２を開閉方向に回転させて所定の弁開度位置まで駆動され、当該位置でモータへの通電が停止される。このようにして、前記流体通路を流れる流体が制御される。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、被操作対象物体又は弁に着脱可能にヨークを取り付け、前記ヨークに、回転軸の一端が前記被操作対象物体の回転軸又は弁の弁軸に結合されてバネ力により一方向に回転させるスプリングユニットと、出力軸が前記スプリングユニットの回転軸の他端に結合されて前記スプリングユニットのバネ力に抗して前記被操作対象物体の回転軸又は弁軸を他方向に回転させるアクチュエータとを取り付けることで、スプリングユニットの回転軸の一端を被操作対象物体の回転軸又は弁軸に結合するとき、及びアクチュエータの出力軸をスプリングユニットの回転軸の他端に結合するときに、これらの結合部分を外部から目視することができるために結合が容易となり、組み付けの作業性の向上が図られる。
【００５９】
また、被操作対象物体や弁にヨークを介してスプリングユニットとアクチュエータとを組み付けることで、前記被操作対象物体や弁の温度が高温の場合には当該弁からの熱がヨークにより放熱され、被操作対象物体や弁の温度が低温の場合には、前記ヨークが外気から吸熱して前記スプリングユニット及びアクチュエータへの熱の影響を少なくすることが可能となり、スプリングユニットやアクチュエータの耐久性の向上が図られる。
【００６０】
ヨークは、正面視略Ｕ形をなし、中央部（下面）が被操作対象物体又は弁への第１の取付部とされ、対向する両側部の略中央にスプリングユニットを取り付ける第２の取付部が、上端にアクチュエータを取り付ける第３の取付部が形成されていることで、極めて簡単な構造とすることができ、コストの低減が図られる。
【００６１】
ヨークの第１の取付部は、スプリングユニット及びアクチュエータが取り付けられていない状態のときにのみ被操作対象物体又は弁への着脱が可能とされ、前記スプリングユニットは、前記アクチュエータが取り付けられていない状態のときにのみヨークへの着脱が可能であることで、分解作業時における事故や種々の不具合を防止することが可能となる。
【００６２】
また、前記ヨークの第１の取付部に設けられた前記弁への取付用の複数のボルト挿通孔は、半径方向に長い長孔とされていることで、ボルト孔の位置が異なる弁装置に対応可能となり、汎用性が向上する。
更に、ボルト挿通孔は、周方向に沿って等間隔に配置されていることで、弁装置に対するヨークの取り付け方向を変えることが可能であり、流体通路に応じた取り付けが可能であり、作業性の向上が図られる。
【００６３】
前記弁の弁軸及びアクチュエータの出力軸に弁開度を示す指示手段が設けられていることで、弁の弁開度を外部から簡単に知ることが可能となり、作業者に注意を喚起することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスプリングリターン型弁装置の正面図である。
【図２】図１に示すスプリングリターン型弁装置の側面図である。
【図３】図１に示すスプリングリターン型弁装置の平面図である。
【図４】図１に示すスプリングリターン型弁装置の矢線IV―IVに沿う底面図である。
【図５】図１に示すスプリングリターン型弁装置の弁軸とスプリングユニットの回転軸とアクチュエータの出力軸との各結合部を示す要部断面図である。
【図６】図１に示すスプリングリターン型弁装置のヨークの正面図である。
【図７】図６に示すヨークの平面図である。
【図８】図６に示すヨークの側面図である。
【図９】弁開度に応じてゼンマイ形リターンスプリングのバネにより発生するトルクの一例を示す概略図である。
【図１０】弁装置の他の実施形態を示す正面図である。
【図１１】従来のスプリングリターン型弁装置の断面図である。
【符号の説明】
１  スプリングリターン型弁装置
２  弁
３  スプリングユニット
４  アクチュエータ
５、７  ヨーク
８  ジョイント
２１  ハウジング
２２  弁軸
２２ａ  平取り部
２２ｂ  マーキング（弁開度指示手段）
３１  ハウジング
３１ｃ  取付部
３２  回転軸
３２ａ  角孔
４１  ハウジング
４１ｃ  取付部
４２  出力軸
４２ａ  平取り部
４５  指針（弁開度指示手段）
５１  中央部（第１の取付部）
５２、５２'  側部
５３  第２の取付部
５３ａ、５３ａ'、５３ｂ、５３ｂ'  支持片
５４  第３の取付部
５４ａ、５４ａ'、５４ｂ、５４ｂ'  支持片
６１〜６３  ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003818363.tif 000008
【図８】
0003818363.tif 000009
【図９】
0003818363.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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