JP2004044702A - 手動機構付きバルブ用アクチュエータ - Google Patents
手動機構付きバルブ用アクチュエータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】構造が簡単でコンパクトであり、スパナ等の工具を用いることなく手指で簡単に操作が可能であり、保温材を設ける等の理由によってバルブ全体が隠れた状態になったとしても手動操作の障害となることがなく、容易に手動操作できる手動機構付きバルブ用アクチュエータを提供すること。
【解決手段】ステム１６に回動不能で上下動自在に接続したピン１５をスプリング１７を介して上方へ付勢させ、このピン１５は、手動操作部１８に固定させて、手動操作部１８とともにスプリング１７に抗してステム１６の軸心方向へ押下げ自在に設けて出力軸１０の下端とピン１５を接離自在に設けると共に、手動操作部１８を押下時に最下端の内周面１９ａがステム１６を軸装するステム軸装部１２の上端に設けたフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙３１を形成可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【選択図】 図１
【解決手段】ステム１６に回動不能で上下動自在に接続したピン１５をスプリング１７を介して上方へ付勢させ、このピン１５は、手動操作部１８に固定させて、手動操作部１８とともにスプリング１７に抗してステム１６の軸心方向へ押下げ自在に設けて出力軸１０の下端とピン１５を接離自在に設けると共に、手動操作部１８を押下時に最下端の内周面１９ａがステム１６を軸装するステム軸装部１２の上端に設けたフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙３１を形成可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動機構付きバルブ用アクチュエータに関し、特に、手指で簡単に手動操作可能とし、しかも、アクチュエータとの連結復帰が確実に行い得られるようにした手動機構付きバルブ用アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアクチュエータには、電動や空油圧等を駆動源とする駆動方式があり、この駆動源によってバルブを開閉又は制御する自動弁が多く用いられている。ところが、例えば、停電時やアクチュエータの故障時或はその他の緊急時の際に、バルブを手動操作によって開閉制御する必要がある。
【０００３】
そこで、一般に、アクチュエータには、手動操作する各種の機構が付設されており、この手動操作する機構としては、例えば、電動モータのシャフトを直接回動する方式が提案されているが、この場合、バルブのみの操作力が小さくてもアクチュエータの減速機構も同時に回動しなければならないため手動操作力が大きくなり、そのため、操作用のスパナ等の工具が別途必要となる。
【０００４】
また、手動操作時に電動モータのシャフトとバルブ用ステムについてクラッチ機構を介して切り離した状態でステムを回動操作する方式があり、更には、電動モータのシャフトとは別の手動操作用の専用軸を設け、この専用軸をクラッチ機構を介してシャフトと切り離し、専用軸を操作棒や工具等により手動操作する方式も提案されているが、これらのクラッチ機構を用いた方式は、何れの方式もスパナ等の工具が不可欠であり、しかも、別構造のクラッチ機構を必要としているため、構造が複雑になり、コンパクト化の点に課題を有している。そこで、例えば、特開２００１−１１６１６０号公報に示される技術が提案されている。
【０００５】
この特開２００１−１１６１６０号公報は、ステムに回動不能で上下動自在に接続したキーをスプリングを介して上方へ付勢させ、このキーを筒形状のリング部材に係合ロックさせて、リング部材とともにスプリングに抗してステムの軸心方向の押下げによりリング部材の上方より嵌入した出力軸の下端とキーを接離するように設け、手動操作時においては、リング部材を手指で押下げながら回転することによってバルブを全閉から全開状態、又は全開から全閉状態に操作するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１１６１６０号公報は、仮に、流体を保温するためにバルブボデーに対して保温材を設けようとする場合には、この保温材の効果を十分に高めるためにバルブボデー全体を包み込むように巻装すると、手動操作する際にリング部材を押下げたときに手動操作部分が保温材に埋もれてしまったり、又は、操作時に保温材を巻き込んだりして手動操作し難くなる場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みて開発に至ったものであり、その目的とするところは、構造が簡単でコンパクトであり、スパナ等の工具を用いることなく手指で簡単に操作が可能な手動機構付きバルブ用アクチュエータであり、保温材を設ける等の理由によってバルブ全体が隠れた状態になったとしても手動操作の障害となることがなく、容易に手動操作できる手動機構付きバルブ用アクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共に、手動操作部を押下げたときにこの手動操作部最下端の内周面がステムを軸装するステム軸装部の上端に設けたフランジ部の外周面よりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙を形成可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記手動操作部は、手動操作用に環状に形成した把持部と、弁ステムや出力軸との接続部とを有すると共に、把持部と接続部との接続部分を面状部分によって接続した構成とした手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記手動操作部に手動操作時において弁開度を規制可能なストッパ機構部を設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記ストッパ機構部は、手動操作部の把持部に開口部を穿孔して設け、この開口部にバルブを固定するためのボルト固定部を内挿することにより形成した手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記ストッパ機構部は、手動操作部の環状把持部の内周面側に設けた段部に、バルブの取付け用フランジの外周面側を係合可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共にこの手動操作部を本体下部の外周面側に周設した手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータを図面に従って説明する。図１〜図７は、本発明の手動機構付きバルブ用アクチュエータの一実施形態を示したものである。
図１において、１はバルブボデー１１内のステム１６を介してバルブの図示しないボール等の弁体を回転駆動可能に設けたアクチュエータ本体であり、このアクチュエータ本体１のハウジングは、樹脂製のベース２に樹脂製のアクチュエータカバー２ａをＯリング２ｂを介して固定することにより構成されている。
【００１５】
本例におけるバルブは、特に、略９０度の回転によって開閉するボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁を用いている。このバルブはステム１６をステム軸装部１２に軸装し、このステム１６は、Ｏリングであるシール材２９をインサート３０で密封軸装されながら回転するように構成されている。
【００１６】
アクチュエータ本体１内には、電動モータ４を設け、更に、この電動モータ４を駆動源として回転する出力軸１０を設け、この出力軸１０をベース２上に設けた樹脂製の円筒形カム６に嵌入させている。また、アクチュエータ本体１内には、円筒形カム６に設けた図示しないスイッチ接触面に接離してオン・オフするマイクロスイッチ５を配設するような構成とした。
【００１７】
カム６に設けた嵌入孔６ａの上端には環状凹部６ｃを形成し、この凹部６ｃには軸受３を挿着している。電動モータ４の出力軸１０は、軸受３を挿通するように下方に突出させ、この出力軸１０をベース体２に回転自在に設けたカム６の嵌入孔６ａに嵌入して、カム６を出力軸１０と同軸上に配置している。なお、図中、２８は電源ケーブルである。
【００１８】
ステム１６の上部には、回動不能で上下動自在に接続したピン１５をスプリング１７を介して上方へ付勢させており、電気操作（自動）時は、ピン１５を出力軸１０の下端に形成された割溝１０ａに嵌入させて回動不能状態に接続している。このピン１５は、筒形環状の樹脂製の手動操作部１８に固定させて、手動操作部１８とともにスプリング１７に抗してステム１６の軸心方向へ押下げ自在に設けており、手動操作時には、手動操作部１８を押下げることにより、手動操作部１８の上方よりステム１８に挿入した出力軸１０の下端に形成した割溝１０ａからピン１５が外れるようにして割溝１０ａとピン１５を接離自在に設け、出力軸１０との接続を断った状態でバルブの開閉手動操作を可能にしている。
【００１９】
また、図６において、手動操作部１８の上方に形成した一対の係合溝１８ｂをカム６の内周に形成した係合突部６ｂに常時回動不能で、上下動自在に係合させており、ステム１６の回転に伴ってピン１５と手動操作部１８が回転し、この手動操作部１８に設けた切欠状の視認部１８ｃによってバルブの開閉位置が正確に確認できるように構成されている。
【００２０】
スプリング１７は、手動操作部１８内部に設けた段状部１８ａと、ステム軸装部１２のフランジ部１３上のインサート３０に軸装固定した樹脂製のガイドリング３６の上端部分との間に設け、このスプリング１７によってガイドリング３６の筒状の装着部３６ａ上方より手動操作部１８を装着したときに手動操作部１８が上下動自在となり、かつ、回転可能となるようにしている。なお、上記ガイドリング３６の筒状の装着部３６ａは、手動操作部１８にも内挿しており、ステム１６の外周面を覆う形状であると共に、フランジ１３の上面や側面も覆う形状としており、バルブの金属露出面積を少なくして結露の発生を抑制する構造としている。
【００２１】
手動操作部１８は、手動操作用に環状に形成した把持部１９と、ステム１６や出力軸１０との接続部位となる筒状の接続部２０とを有し、この手動操作部１８は、アクチュエータ本体１下部に配置しており、把持部１９と接続部２０との接続部分を面状部分１９ｃによって接続して一体構成している。
手動操作部１８は、接続部２０がアクチュエータ本体１のベース２に形成した嵌合孔２ｃ内を上下動自在に摺動するように設けており、通常時には、把持部１９の上面側がベース２の下面に当接することによってスプリング１７の弾発力を規制している。
【００２２】
手動操作部１８を押下げたときには、手動操作部１８の把持部１９最下端の内周面１９ａがステム軸装部１２の上端に設けたアクチュエータ本体１取付用のフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙３１を形成可能に設けている。
【００２３】
２５は手動操作部１８に設けたストッパ機構部であり、このストッパ機構２５は、図６に示すように、環状把持部１９に円弧状の開口部（本例では略９０度の円弧状溝）２７を２箇所に穿孔して設け、この開口部２７，２７にアクチュエータ本体１とバルブボデー１１を固定するためのボルト１４ａが挿通されているボルト固定部１４を内挿して設け、このストッパ機構部２５によって手動操作時における弁開度を規制可能に設けている。なお、本実施例においては、手動操作部１８が略９０度の範囲で回転可能になるように設けているが、この回転角度は開口部２７の長さを変えることで任意に変更することができ、また、本実施例のように、把持部１９に対して２箇所に開口部２７を形成したストッパ機構部２５を設けることによって手動操作時において手動操作部１８がぐらついたりすることがなく、安定した手動操作を行うことができる。
【００２４】
また、ストッパ機構部２５は、手動操作部１８の内周面１９ａに設けた段部１９ｂと、フランジ部１３の外周面１３ａ側のガイドリング３６とを係合可能に設けており、手動操作部１８を押下げたときにはこの外周面１３ａ側のガイドリング３６が段部１９ｂに係合可能になるように設けることにより、バルブにアクチュエータが固定されていない状態であっても、ストッパ機能を得られる構造としてもよい。
【００２５】
なお、図７は本発明における手動操作部の他のストッパ機構部を示す説明図であり、手動操作部１８´の内周面１９ａ´側に手動操作部１８´を略９０度の角度で回転規制する段部１９ｂ´を設けたものである。
本例においては、仮にアクチュエータ本体１´をフランジ部１３´から取外すためにボルト１４ａを取り除いたとしても、このボルト１４ａ以外によって角度規制を行なうようにしたものであり、フランジ部１３´の最外周側である角部１３ｂがこの溝部１８ｄに案内された後、段部１９ｂ´に当接されることで角度規制を行なうことができる。
【００２６】
３３、３４はカム６に装着したＯリングであり、Ｏリング３３はカム６と出力軸１０、また、Ｏリング３４はカム６とベース２とをシールしている。このようにＯリング３３、３４をカム６に対して集中させて取付けるようにしているので、手動操作部１８すなわち上下摺動する部分にはこのＯリング３３、３４が接触しない構造となり、Ｏリングによる摩擦力が発生しないので、電動・手動切替時における手動操作部１８の押下げの操作力が軽くなる。
従って、スプリング１７の弾発力を小さくすることができ、また、Ｏリング３３の線径も小さくすることができるので、アクチュエータ本体１のコンパクト化及びコストダウンも図ることができる。
【００２７】
３２はステム１６上部に係止固定した止め輪であり、この止め輪３２によってスプリング１７の弾発力によって上方に付勢している手動操作部１８の飛び出しを防ぐようにしている。仮に、バルブボデー１１からアクチュエータ本体１を取外し、ステム１６から出力軸１０を抜くようにしたとしても手動操作部１８がステム１６から抜け出すことがなく、このようにアクチュエータ本体１を外した状態でもバルブの手動操作を行うことができる。
また、手動操作部分がバルブボデー１１側に一体に集約されてユニット化することができるので、アクチュエータ本体１の組み付け及び交換などを容易に行うことができ、メンテナンス性にも優れている。
【００２８】
次に、上記の実施形態における作用を説明する。
まず、図１、図２において、バルブの弁体が全閉状態で電動モータ４をオンさせると、出力軸１０がピン１５を介してステム１６を略９０度回転させてバルブを全開状態にする。
なお、このとき、マイクロスイッチ５が作用して、電動モータ４をオフさせ、弁開動作を停止させると共に、弁開状態を示すランプ等（図示しない）を点灯させる。次に、電動モータ４を逆方向に略９０度回転させると、図１に示す位置に回動してバルブは全閉状態になる。
【００２９】
アクチュエータ本体１が停電や故障等の緊急時にバルブを手動で開閉する場合、図１において、手動操作部１８を図中、ストローク（Ｓ）分だけ押し下げると、スプリング１７に抗してピン１５が出力軸１０の割溝１０ａ内を下降してこの割溝１０ａを外れ、出力軸１０との接続を断った状態で、バルブの開閉手動操作が可能となる。
この状態を保持しながら、手指で手動操作部１８の把持部１９を略９０度回転させると、出力軸１０と切り離されたピン１５は、依然としてステム１６と連結されているので、小さい操作力でそのまま回転でき、バルブを全閉から全開状態又は全開から全閉状態に操作できる。
【００３０】
このとき、手動操作部１８最下端の内周面１９ａがステム１６を軸装するステム軸装部１２の上端に設けたフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるように間隙３１を設けるようにしているので、バルブボデー１１に保温材３５を巻装してバルブボデー１１全体を包み込んだ場合でも手動操作部１８を押下げたときに間隙３１内に保温材３５が入り、保温材３５を抱き込むようにして把持部１９の外側にはみ出ることを防ぐことができ、従って、手動操作部１８が保温材３５に埋もれたり、保温材３５を巻き込んだりすることなく手動操作を行うことができる。しかも、この手動操作部１８は、大径のリング状としているので手指で握り易く、操作を容易に行うことが可能である。
【００３１】
また、手動操作部１８は、把持部１９と接続部２０との接続部分を面状部分１９ｃによって接続するようにしているので、手動操作部１８は手動操作部分から出力軸１０との接続部分にかけて一体型となり、保温材３５の巻き込みを確実に防ぐことができる。
更に、保温材３５も、手動操作部１８の操作に支障を与えることなくフランジ部１３の上面付近までバルブボデー全体を包み込むことができるので、金属製バルブボデー１１の露出面積を減らすことにより、結露の発生を抑制することができる。
【００３２】
手動操作部１８にはストッパ機構２５を設けているので、弁開度を規制することができ、この手動操作部１８を手動操作によって回転させると、把持部１９に穿孔して設けた開口部２７をボルト１４ａが挿通されているボルト固定部１４が案内されながら、図６に示すように開口部２７の端部にボルト固定部１４が当接したときに手動操作が停止する。
従って、この開口部２７及びボルト固定部１４からなるストッパ機構２５によって手動操作時における弁開度を規制でき、例えば、所定の略９０度の範囲内で確実にバルブの回動操作が可能となる。
【００３３】
また、ストッパ機構部２５は、手動操作部１８を押下げたときに把持部１９の段部１９ｂとフランジ部１３の外周面１３ａとが係合し、この状態で手動操作することができるので、このストッパ機構部２５をコンパクトに設けることができる。
【００３４】
なお、手動操作部１８から手指を離すと、スプリング１７の付勢力で手動操作部１８が上方に移動し、このときに電動モータ４をオンさせると、出力軸１０が回転し、ピン１５の上端と出力軸１０の割溝１０ａが一致したときに、ピン１５がこの割溝１０ａに嵌入してピン１５と出力軸１０が連結されるので、出力軸１０の駆動力でピン１５を介してステム１６を回転させ、バルブの開閉を自動化させる状態への自動復帰が完了する。
【００３５】
図８〜図１１は、他の発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの実施形態を示したものである。なお、上記に述べた実施形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図８において、手動操作部３８は、手動操作部１８の構造と異なり、樹脂製のアクチュエータカバー４２ａよりやや大径となる環形状にカバー４２ａと同様に樹脂によって形成し、この手動操作部３８をアクチュエータ本体４０下部の外周面側においてベース４２との間にスプリング４３を介在させるようにして周設した。
【００３６】
４４はカムであり、このカム４４の内部に設けた段部４４ａとガイドリング３６の上端部との間にスプリング１７を介在させてカム４４を上方に付勢させながらカム４４内部に固定させたピン１５によってステム１６とともに回動自在に軸着している。
４４ｂはカム４４に設けた突起部であり、カム４４のステム１６への軸着時にはこの突起部４４ｂを手動操作部３８の内周面に設けた係止溝３８ａに係止させている。
【００３７】
手動操作部３８をスプリング４３の付勢力に抗して下方にストローク（Ｓ´）分だけ押下げると、カム４４の突起部４４ｂの上面側は係止溝３８ａの上面側に当接しているので、カム４４は手動操作部３８とともにスプリング１７の付勢力に抗して下方に移動しようとする。このとき、ピン１５はステム１６の軸心方向に押下がり、手動操作部３８に固定して出力軸１０の下端とピン１５とが接離自在となるため手動操作が可能となる。
【００３８】
この状態で手動操作部３８を回転させると、係止溝３８ａへの突起部４４ｂの係止によってカム４４を回転させることができ、このカム４４と軸着しているステム１６を回転させて弁開度を規制しながら、例えば、略９０度の範囲内でバルブを開閉させることができる。
なお、本例においても、ステム１６の上部に止め輪３２を設けているので、手動操作部３８の飛び出しを防ぐことができる。
【００３９】
この発明によると、手動操作部３８をアクチュエータ本体４０下部の外周面側に周設するようにしているので、アクチュエータ本体４０に手動操作機構として一体化して設けることができ、このアクチュエータ本体４０は、ステム軸装部１２下端部付近まで樹脂製のアクチュエータカバー４２ａと手動操作部３８で覆うような構造としているので、手動操作時には保温材３５を巻き込むことがなく手動操作し易い。また、手動操作部３８を押下げるための空間を殆ど必要とすることがないため、狭い場所での手動操作が容易に行うことができる。
【００４０】
本例において、保温材３５はアクチュエータ本体４０の下端から間隔をおいて設けているが、保温材３５によって手動操作部４０の上まで巻装し、保温材３５に手動操作部３８をもぐらせるような形態とした場合でも、手動操作部３８の周囲に手指を入れることが可能な隙間を設けるようにすれば手動操作可能に設けることができる。
【００４１】
このように手動操作の機構部分をアクチュエータ内部に収納して手動操作部分を小型化することができるため、アクチュエータの直下にバルブを接続することが可能となり、スペースを有効に活用することが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、構造が簡単でコンパクトであり、工具を用いることなく手指での手動操作を簡単に行うことのできる操作性に優れた手動機構付きアクチュエータであり、バルブを保温材で覆う場合、バルブの上部付近まで保温材を設けた場合にも手動操作時に影響がなく容易に手動操作を行うことができる。更には、この手動操作部をインジケータとして使用でき、このインジケータの視認を保温材によって妨げられることがないので、弁の開閉状態を確認しながら所望の弁開度に手動操作できるものである。
【００４３】
請求項２に係る発明によると、保温材の巻き込みを確実に防止することができ、メンテナンス等を頻繁に行う必要がなくコスト的にも有効な手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００４４】
請求項３及び４に係る発明によると、手動操作時に必要以上に弁が開閉して開閉度に狂いが生じたり、手動操作部分に余計な力が加わったりすることがなく、しかもこのストッパ機構部分を新たな機構として別に設ける必要がなく、アクチュエータとバルブとの接続部分を利用して設けることができ、コスト的にも優れている。
【００４５】
請求項５に係る発明によると、手動操作時のストッパ機構をコンパクトに設けることができ、手動操作時においてもこのストッパ機構が外部に突出することがない。
【００４６】
請求項６に係る発明によると、手動機構をアクチュエータに一体化して設けることができ、手指で簡易に手動操作することのできる操作性に優れた手動機構付きバルブ用アクチュエータであり、狭い場所においても手動操作が容易であるため、あらゆる場所に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの一例を示す部分縦断正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータをバルブに装着した状態を示す側面図である。
【図４】図１の手動操作部を押下げた状態を示す部分縦断正面図である。
【図５】図２の手動操作部を押下げた状態を示す一部切欠き側面図である。
【図６】本発明における手動操作部のストッパ機構部を示す説明図である。
【図７】本発明における手動操作部の他のストッパ機構部を示す説明図である。
【図８】他の発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの実施形態を示した部分縦断正面図である。
【図９】図８の手動操作部を押下げた状態を示す部分縦断面図である。
【図１０】カムの回転状態を示した説明図である。
【図１１】カムの回転状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ本体
１０ 出力軸
１１ ボデー
１２ ステム軸装部
１３ フランジ部
１３ａ 外周面
１４ ボルト固定部
１５ ピン
１６ ステム
１７ スプリング
１８、３８ 手動操作部
１９ 把持部
１９ａ 内周面
１９ｂ 段部
２０ 接続部
２５ ストッパ機構部
２７ 開口部
３１ 間隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、手動機構付きバルブ用アクチュエータに関し、特に、手指で簡単に手動操作可能とし、しかも、アクチュエータとの連結復帰が確実に行い得られるようにした手動機構付きバルブ用アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のアクチュエータには、電動や空油圧等を駆動源とする駆動方式があり、この駆動源によってバルブを開閉又は制御する自動弁が多く用いられている。ところが、例えば、停電時やアクチュエータの故障時或はその他の緊急時の際に、バルブを手動操作によって開閉制御する必要がある。
【０００３】
そこで、一般に、アクチュエータには、手動操作する各種の機構が付設されており、この手動操作する機構としては、例えば、電動モータのシャフトを直接回動する方式が提案されているが、この場合、バルブのみの操作力が小さくてもアクチュエータの減速機構も同時に回動しなければならないため手動操作力が大きくなり、そのため、操作用のスパナ等の工具が別途必要となる。
【０００４】
また、手動操作時に電動モータのシャフトとバルブ用ステムについてクラッチ機構を介して切り離した状態でステムを回動操作する方式があり、更には、電動モータのシャフトとは別の手動操作用の専用軸を設け、この専用軸をクラッチ機構を介してシャフトと切り離し、専用軸を操作棒や工具等により手動操作する方式も提案されているが、これらのクラッチ機構を用いた方式は、何れの方式もスパナ等の工具が不可欠であり、しかも、別構造のクラッチ機構を必要としているため、構造が複雑になり、コンパクト化の点に課題を有している。そこで、例えば、特開２００１−１１６１６０号公報に示される技術が提案されている。
【０００５】
この特開２００１−１１６１６０号公報は、ステムに回動不能で上下動自在に接続したキーをスプリングを介して上方へ付勢させ、このキーを筒形状のリング部材に係合ロックさせて、リング部材とともにスプリングに抗してステムの軸心方向の押下げによりリング部材の上方より嵌入した出力軸の下端とキーを接離するように設け、手動操作時においては、リング部材を手指で押下げながら回転することによってバルブを全閉から全開状態、又は全開から全閉状態に操作するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００１−１１６１６０号公報は、仮に、流体を保温するためにバルブボデーに対して保温材を設けようとする場合には、この保温材の効果を十分に高めるためにバルブボデー全体を包み込むように巻装すると、手動操作する際にリング部材を押下げたときに手動操作部分が保温材に埋もれてしまったり、又は、操作時に保温材を巻き込んだりして手動操作し難くなる場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みて開発に至ったものであり、その目的とするところは、構造が簡単でコンパクトであり、スパナ等の工具を用いることなく手指で簡単に操作が可能な手動機構付きバルブ用アクチュエータであり、保温材を設ける等の理由によってバルブ全体が隠れた状態になったとしても手動操作の障害となることがなく、容易に手動操作できる手動機構付きバルブ用アクチュエータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共に、手動操作部を押下げたときにこの手動操作部最下端の内周面がステムを軸装するステム軸装部の上端に設けたフランジ部の外周面よりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙を形成可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記手動操作部は、手動操作用に環状に形成した把持部と、弁ステムや出力軸との接続部とを有すると共に、把持部と接続部との接続部分を面状部分によって接続した構成とした手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記手動操作部に手動操作時において弁開度を規制可能なストッパ機構部を設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、前記ストッパ機構部は、手動操作部の把持部に開口部を穿孔して設け、この開口部にバルブを固定するためのボルト固定部を内挿することにより形成した手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、前記ストッパ機構部は、手動操作部の環状把持部の内周面側に設けた段部に、バルブの取付け用フランジの外周面側を係合可能に設けた手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共にこの手動操作部を本体下部の外周面側に周設した手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータを図面に従って説明する。図１〜図７は、本発明の手動機構付きバルブ用アクチュエータの一実施形態を示したものである。
図１において、１はバルブボデー１１内のステム１６を介してバルブの図示しないボール等の弁体を回転駆動可能に設けたアクチュエータ本体であり、このアクチュエータ本体１のハウジングは、樹脂製のベース２に樹脂製のアクチュエータカバー２ａをＯリング２ｂを介して固定することにより構成されている。
【００１５】
本例におけるバルブは、特に、略９０度の回転によって開閉するボールバルブ、バタフライバルブ等の回転弁を用いている。このバルブはステム１６をステム軸装部１２に軸装し、このステム１６は、Ｏリングであるシール材２９をインサート３０で密封軸装されながら回転するように構成されている。
【００１６】
アクチュエータ本体１内には、電動モータ４を設け、更に、この電動モータ４を駆動源として回転する出力軸１０を設け、この出力軸１０をベース２上に設けた樹脂製の円筒形カム６に嵌入させている。また、アクチュエータ本体１内には、円筒形カム６に設けた図示しないスイッチ接触面に接離してオン・オフするマイクロスイッチ５を配設するような構成とした。
【００１７】
カム６に設けた嵌入孔６ａの上端には環状凹部６ｃを形成し、この凹部６ｃには軸受３を挿着している。電動モータ４の出力軸１０は、軸受３を挿通するように下方に突出させ、この出力軸１０をベース体２に回転自在に設けたカム６の嵌入孔６ａに嵌入して、カム６を出力軸１０と同軸上に配置している。なお、図中、２８は電源ケーブルである。
【００１８】
ステム１６の上部には、回動不能で上下動自在に接続したピン１５をスプリング１７を介して上方へ付勢させており、電気操作（自動）時は、ピン１５を出力軸１０の下端に形成された割溝１０ａに嵌入させて回動不能状態に接続している。このピン１５は、筒形環状の樹脂製の手動操作部１８に固定させて、手動操作部１８とともにスプリング１７に抗してステム１６の軸心方向へ押下げ自在に設けており、手動操作時には、手動操作部１８を押下げることにより、手動操作部１８の上方よりステム１８に挿入した出力軸１０の下端に形成した割溝１０ａからピン１５が外れるようにして割溝１０ａとピン１５を接離自在に設け、出力軸１０との接続を断った状態でバルブの開閉手動操作を可能にしている。
【００１９】
また、図６において、手動操作部１８の上方に形成した一対の係合溝１８ｂをカム６の内周に形成した係合突部６ｂに常時回動不能で、上下動自在に係合させており、ステム１６の回転に伴ってピン１５と手動操作部１８が回転し、この手動操作部１８に設けた切欠状の視認部１８ｃによってバルブの開閉位置が正確に確認できるように構成されている。
【００２０】
スプリング１７は、手動操作部１８内部に設けた段状部１８ａと、ステム軸装部１２のフランジ部１３上のインサート３０に軸装固定した樹脂製のガイドリング３６の上端部分との間に設け、このスプリング１７によってガイドリング３６の筒状の装着部３６ａ上方より手動操作部１８を装着したときに手動操作部１８が上下動自在となり、かつ、回転可能となるようにしている。なお、上記ガイドリング３６の筒状の装着部３６ａは、手動操作部１８にも内挿しており、ステム１６の外周面を覆う形状であると共に、フランジ１３の上面や側面も覆う形状としており、バルブの金属露出面積を少なくして結露の発生を抑制する構造としている。
【００２１】
手動操作部１８は、手動操作用に環状に形成した把持部１９と、ステム１６や出力軸１０との接続部位となる筒状の接続部２０とを有し、この手動操作部１８は、アクチュエータ本体１下部に配置しており、把持部１９と接続部２０との接続部分を面状部分１９ｃによって接続して一体構成している。
手動操作部１８は、接続部２０がアクチュエータ本体１のベース２に形成した嵌合孔２ｃ内を上下動自在に摺動するように設けており、通常時には、把持部１９の上面側がベース２の下面に当接することによってスプリング１７の弾発力を規制している。
【００２２】
手動操作部１８を押下げたときには、手動操作部１８の把持部１９最下端の内周面１９ａがステム軸装部１２の上端に設けたアクチュエータ本体１取付用のフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙３１を形成可能に設けている。
【００２３】
２５は手動操作部１８に設けたストッパ機構部であり、このストッパ機構２５は、図６に示すように、環状把持部１９に円弧状の開口部（本例では略９０度の円弧状溝）２７を２箇所に穿孔して設け、この開口部２７，２７にアクチュエータ本体１とバルブボデー１１を固定するためのボルト１４ａが挿通されているボルト固定部１４を内挿して設け、このストッパ機構部２５によって手動操作時における弁開度を規制可能に設けている。なお、本実施例においては、手動操作部１８が略９０度の範囲で回転可能になるように設けているが、この回転角度は開口部２７の長さを変えることで任意に変更することができ、また、本実施例のように、把持部１９に対して２箇所に開口部２７を形成したストッパ機構部２５を設けることによって手動操作時において手動操作部１８がぐらついたりすることがなく、安定した手動操作を行うことができる。
【００２４】
また、ストッパ機構部２５は、手動操作部１８の内周面１９ａに設けた段部１９ｂと、フランジ部１３の外周面１３ａ側のガイドリング３６とを係合可能に設けており、手動操作部１８を押下げたときにはこの外周面１３ａ側のガイドリング３６が段部１９ｂに係合可能になるように設けることにより、バルブにアクチュエータが固定されていない状態であっても、ストッパ機能を得られる構造としてもよい。
【００２５】
なお、図７は本発明における手動操作部の他のストッパ機構部を示す説明図であり、手動操作部１８´の内周面１９ａ´側に手動操作部１８´を略９０度の角度で回転規制する段部１９ｂ´を設けたものである。
本例においては、仮にアクチュエータ本体１´をフランジ部１３´から取外すためにボルト１４ａを取り除いたとしても、このボルト１４ａ以外によって角度規制を行なうようにしたものであり、フランジ部１３´の最外周側である角部１３ｂがこの溝部１８ｄに案内された後、段部１９ｂ´に当接されることで角度規制を行なうことができる。
【００２６】
３３、３４はカム６に装着したＯリングであり、Ｏリング３３はカム６と出力軸１０、また、Ｏリング３４はカム６とベース２とをシールしている。このようにＯリング３３、３４をカム６に対して集中させて取付けるようにしているので、手動操作部１８すなわち上下摺動する部分にはこのＯリング３３、３４が接触しない構造となり、Ｏリングによる摩擦力が発生しないので、電動・手動切替時における手動操作部１８の押下げの操作力が軽くなる。
従って、スプリング１７の弾発力を小さくすることができ、また、Ｏリング３３の線径も小さくすることができるので、アクチュエータ本体１のコンパクト化及びコストダウンも図ることができる。
【００２７】
３２はステム１６上部に係止固定した止め輪であり、この止め輪３２によってスプリング１７の弾発力によって上方に付勢している手動操作部１８の飛び出しを防ぐようにしている。仮に、バルブボデー１１からアクチュエータ本体１を取外し、ステム１６から出力軸１０を抜くようにしたとしても手動操作部１８がステム１６から抜け出すことがなく、このようにアクチュエータ本体１を外した状態でもバルブの手動操作を行うことができる。
また、手動操作部分がバルブボデー１１側に一体に集約されてユニット化することができるので、アクチュエータ本体１の組み付け及び交換などを容易に行うことができ、メンテナンス性にも優れている。
【００２８】
次に、上記の実施形態における作用を説明する。
まず、図１、図２において、バルブの弁体が全閉状態で電動モータ４をオンさせると、出力軸１０がピン１５を介してステム１６を略９０度回転させてバルブを全開状態にする。
なお、このとき、マイクロスイッチ５が作用して、電動モータ４をオフさせ、弁開動作を停止させると共に、弁開状態を示すランプ等（図示しない）を点灯させる。次に、電動モータ４を逆方向に略９０度回転させると、図１に示す位置に回動してバルブは全閉状態になる。
【００２９】
アクチュエータ本体１が停電や故障等の緊急時にバルブを手動で開閉する場合、図１において、手動操作部１８を図中、ストローク（Ｓ）分だけ押し下げると、スプリング１７に抗してピン１５が出力軸１０の割溝１０ａ内を下降してこの割溝１０ａを外れ、出力軸１０との接続を断った状態で、バルブの開閉手動操作が可能となる。
この状態を保持しながら、手指で手動操作部１８の把持部１９を略９０度回転させると、出力軸１０と切り離されたピン１５は、依然としてステム１６と連結されているので、小さい操作力でそのまま回転でき、バルブを全閉から全開状態又は全開から全閉状態に操作できる。
【００３０】
このとき、手動操作部１８最下端の内周面１９ａがステム１６を軸装するステム軸装部１２の上端に設けたフランジ部１３の外周面１３ａよりも軸方向において所定間隔で離れるように間隙３１を設けるようにしているので、バルブボデー１１に保温材３５を巻装してバルブボデー１１全体を包み込んだ場合でも手動操作部１８を押下げたときに間隙３１内に保温材３５が入り、保温材３５を抱き込むようにして把持部１９の外側にはみ出ることを防ぐことができ、従って、手動操作部１８が保温材３５に埋もれたり、保温材３５を巻き込んだりすることなく手動操作を行うことができる。しかも、この手動操作部１８は、大径のリング状としているので手指で握り易く、操作を容易に行うことが可能である。
【００３１】
また、手動操作部１８は、把持部１９と接続部２０との接続部分を面状部分１９ｃによって接続するようにしているので、手動操作部１８は手動操作部分から出力軸１０との接続部分にかけて一体型となり、保温材３５の巻き込みを確実に防ぐことができる。
更に、保温材３５も、手動操作部１８の操作に支障を与えることなくフランジ部１３の上面付近までバルブボデー全体を包み込むことができるので、金属製バルブボデー１１の露出面積を減らすことにより、結露の発生を抑制することができる。
【００３２】
手動操作部１８にはストッパ機構２５を設けているので、弁開度を規制することができ、この手動操作部１８を手動操作によって回転させると、把持部１９に穿孔して設けた開口部２７をボルト１４ａが挿通されているボルト固定部１４が案内されながら、図６に示すように開口部２７の端部にボルト固定部１４が当接したときに手動操作が停止する。
従って、この開口部２７及びボルト固定部１４からなるストッパ機構２５によって手動操作時における弁開度を規制でき、例えば、所定の略９０度の範囲内で確実にバルブの回動操作が可能となる。
【００３３】
また、ストッパ機構部２５は、手動操作部１８を押下げたときに把持部１９の段部１９ｂとフランジ部１３の外周面１３ａとが係合し、この状態で手動操作することができるので、このストッパ機構部２５をコンパクトに設けることができる。
【００３４】
なお、手動操作部１８から手指を離すと、スプリング１７の付勢力で手動操作部１８が上方に移動し、このときに電動モータ４をオンさせると、出力軸１０が回転し、ピン１５の上端と出力軸１０の割溝１０ａが一致したときに、ピン１５がこの割溝１０ａに嵌入してピン１５と出力軸１０が連結されるので、出力軸１０の駆動力でピン１５を介してステム１６を回転させ、バルブの開閉を自動化させる状態への自動復帰が完了する。
【００３５】
図８〜図１１は、他の発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの実施形態を示したものである。なお、上記に述べた実施形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図８において、手動操作部３８は、手動操作部１８の構造と異なり、樹脂製のアクチュエータカバー４２ａよりやや大径となる環形状にカバー４２ａと同様に樹脂によって形成し、この手動操作部３８をアクチュエータ本体４０下部の外周面側においてベース４２との間にスプリング４３を介在させるようにして周設した。
【００３６】
４４はカムであり、このカム４４の内部に設けた段部４４ａとガイドリング３６の上端部との間にスプリング１７を介在させてカム４４を上方に付勢させながらカム４４内部に固定させたピン１５によってステム１６とともに回動自在に軸着している。
４４ｂはカム４４に設けた突起部であり、カム４４のステム１６への軸着時にはこの突起部４４ｂを手動操作部３８の内周面に設けた係止溝３８ａに係止させている。
【００３７】
手動操作部３８をスプリング４３の付勢力に抗して下方にストローク（Ｓ´）分だけ押下げると、カム４４の突起部４４ｂの上面側は係止溝３８ａの上面側に当接しているので、カム４４は手動操作部３８とともにスプリング１７の付勢力に抗して下方に移動しようとする。このとき、ピン１５はステム１６の軸心方向に押下がり、手動操作部３８に固定して出力軸１０の下端とピン１５とが接離自在となるため手動操作が可能となる。
【００３８】
この状態で手動操作部３８を回転させると、係止溝３８ａへの突起部４４ｂの係止によってカム４４を回転させることができ、このカム４４と軸着しているステム１６を回転させて弁開度を規制しながら、例えば、略９０度の範囲内でバルブを開閉させることができる。
なお、本例においても、ステム１６の上部に止め輪３２を設けているので、手動操作部３８の飛び出しを防ぐことができる。
【００３９】
この発明によると、手動操作部３８をアクチュエータ本体４０下部の外周面側に周設するようにしているので、アクチュエータ本体４０に手動操作機構として一体化して設けることができ、このアクチュエータ本体４０は、ステム軸装部１２下端部付近まで樹脂製のアクチュエータカバー４２ａと手動操作部３８で覆うような構造としているので、手動操作時には保温材３５を巻き込むことがなく手動操作し易い。また、手動操作部３８を押下げるための空間を殆ど必要とすることがないため、狭い場所での手動操作が容易に行うことができる。
【００４０】
本例において、保温材３５はアクチュエータ本体４０の下端から間隔をおいて設けているが、保温材３５によって手動操作部４０の上まで巻装し、保温材３５に手動操作部３８をもぐらせるような形態とした場合でも、手動操作部３８の周囲に手指を入れることが可能な隙間を設けるようにすれば手動操作可能に設けることができる。
【００４１】
このように手動操作の機構部分をアクチュエータ内部に収納して手動操作部分を小型化することができるため、アクチュエータの直下にバルブを接続することが可能となり、スペースを有効に活用することが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、本発明によると、構造が簡単でコンパクトであり、工具を用いることなく手指での手動操作を簡単に行うことのできる操作性に優れた手動機構付きアクチュエータであり、バルブを保温材で覆う場合、バルブの上部付近まで保温材を設けた場合にも手動操作時に影響がなく容易に手動操作を行うことができる。更には、この手動操作部をインジケータとして使用でき、このインジケータの視認を保温材によって妨げられることがないので、弁の開閉状態を確認しながら所望の弁開度に手動操作できるものである。
【００４３】
請求項２に係る発明によると、保温材の巻き込みを確実に防止することができ、メンテナンス等を頻繁に行う必要がなくコスト的にも有効な手動機構付きバルブ用アクチュエータである。
【００４４】
請求項３及び４に係る発明によると、手動操作時に必要以上に弁が開閉して開閉度に狂いが生じたり、手動操作部分に余計な力が加わったりすることがなく、しかもこのストッパ機構部分を新たな機構として別に設ける必要がなく、アクチュエータとバルブとの接続部分を利用して設けることができ、コスト的にも優れている。
【００４５】
請求項５に係る発明によると、手動操作時のストッパ機構をコンパクトに設けることができ、手動操作時においてもこのストッパ機構が外部に突出することがない。
【００４６】
請求項６に係る発明によると、手動機構をアクチュエータに一体化して設けることができ、手指で簡易に手動操作することのできる操作性に優れた手動機構付きバルブ用アクチュエータであり、狭い場所においても手動操作が容易であるため、あらゆる場所に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの一例を示す部分縦断正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータをバルブに装着した状態を示す側面図である。
【図４】図１の手動操作部を押下げた状態を示す部分縦断正面図である。
【図５】図２の手動操作部を押下げた状態を示す一部切欠き側面図である。
【図６】本発明における手動操作部のストッパ機構部を示す説明図である。
【図７】本発明における手動操作部の他のストッパ機構部を示す説明図である。
【図８】他の発明における手動機構付きバルブ用アクチュエータの実施形態を示した部分縦断正面図である。
【図９】図８の手動操作部を押下げた状態を示す部分縦断面図である。
【図１０】カムの回転状態を示した説明図である。
【図１１】カムの回転状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ本体
１０ 出力軸
１１ ボデー
１２ ステム軸装部
１３ フランジ部
１３ａ 外周面
１４ ボルト固定部
１５ ピン
１６ ステム
１７ スプリング
１８、３８ 手動操作部
１９ 把持部
１９ａ 内周面
１９ｂ 段部
２０ 接続部
２５ ストッパ機構部
２７ 開口部
３１ 間隙
Claims (6)
- ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共に、手動操作部を押下げたときにこの手動操作部最下端の内周面がステムを軸装するステム軸装部の上端に設けたフランジ部の外周面よりも軸方向において所定間隔で離れるような間隙を形成可能に設けたことを特徴とする手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
- 前記手動操作部は、手動操作用に環状に形成した把持部と、弁ステムや出力軸との接続部とを有すると共に、把持部と接続部との接続部分を面状部分によって接続した構成とした請求項１記載の手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
- 前記手動操作部に手動操作時において弁開度を規制可能なストッパ機構部を設けた請求項２記載の手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
- 前記ストッパ機構部は、手動操作部の把持部に開口部を穿孔して設け、この開口部にバルブを固定するためのボルト固定部を内挿することにより形成した請求項３記載の手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
- 前記ストッパ機構部は、手動操作部の環状把持部の内周面側に設けた段部に、バルブの取付け用フランジの外周面側を係合可能に設けた請求項３又は４記載の手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
- ボデー内の弁体をステムを介して回転駆動させるバルブ用アクチュエータにおいて、前記ステムに回動不能で上下動自在に接続したピンをスプリングを介して上方へ付勢させ、このピンは、筒形環状に形成した手動操作部に固定させて、手動操作部とともに前記スプリングに抗してステムの軸心方向へ押下げ自在に設け、この手動操作部の押下げにより手動操作部の上方よりステムに挿入した出力軸の下端とピンを接離自在に設けると共に、この手動操作部を本体下部の外周面側に周設したことを特徴とする手動機構付きバルブ用アクチュエータ。
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