JP3110000B2 - 回転弁の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、別体の回転弁と結
合させ、ハンドル操作により、任意の弁開度に停止固定
できるようにした回転弁の駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転弁特にバタフライ弁の駆動装
置として、ウォームギヤ式減速機或いは遊星歯車式減速
機等を使用しているが、このような構成では駆動装置自
身のみならず弁全体が大型化或いは大重量化し、また経
済性など時代の要請に合わないものが多く、又配管設置
面や取扱い、運搬、保管面にも問題点が多かった。

【０００３】特に、ウォームギヤ式減速機のハンドル車
が横向き（水平方向）になっており、複奏する配管系に
おいてもスペースの確保が必要であり、設置面積の拡大
を問題点とされていた。また、この種減速機の開閉指示
板は機側に近寄らないと確認できず、多数の弁が設置さ
れている配管系において、遠方から弁の開閉を視認でき
る必要性があった。

【０００４】上記のような問題点に対処するために、必
要操作力が小さく且つ任意の弁開度を安定的に維持する
ことができ、しかも小型化できるようにしたものが既に
開発され、公知である（特公昭55− 14952号公報参
照）。

【０００５】図５は、上記従来公知のものの一例を示す
弁全体の縦断面図である。図において、２個の筒状部材
を結合してなる軸受部１が弁本体（弁箱）２にボルト止
めされると共に、該弁本体２内の弁体３を固着した弁棒
４の上端側が軸受部１内に突出され、該軸受部１内にお
いて、リード角の大きい多条ねじ５を介して、スプライ
ン嵌合部６ａによって軸芯方向へのみ変位する摺動筒体
６が、同芯状に螺合外装されると共に、該摺動筒体６に
リード角の小さい１条ねじ７を介して回転筒体８が同芯
状に螺合外装され、該回転筒体８に付設された嵌合部８
ａに図示しないハンドルを嵌着して、回転筒体８を回転
することにより減速して弁体３を回動するようになって
いる。図中、９は、軸受部１側に固定され且つ摺動筒体
６に軸芯にほぼ平行に設けられた貫通孔内に挿入された
杆体、１０は、回転筒体８の内面側の凹部に揺動自在に
軸支された係止部材で、摺動筒体６の下降に伴って自重
で下降揺動して凹部から突出し、摺動筒体６の上昇に伴
って該筒体６の上面に押圧されて凹部内に引退するよう
になっている。

【０００６】そして摺動筒体６の下降時、上記係止部材
１０の下降揺動に伴って、貫通孔から突出する杆体９上
部と該係止部材１０とが回転筒体８の回転方向において
当接して該回転筒体８の回転が阻止され、且つこの回転
阻止状態において弁体３が全開又は全閉状態の何れか一
方になるように構成されており、また、摺動筒体６の上
昇時、回転筒体８の下端部と摺動筒体６のスプライン嵌
合部６ａ上面とに対向してそれぞれ設けられた当接部材
の当接時に、弁体３の全開又は全閉状態の何れか他方に
なるように構成されている。

【０００７】また、この種減速機は、主に埋設用弁に多
用されるために操作ハンドル車がなく、図中嵌合部８ａ
に延長軸を挿着し、該延長軸に、上端部にハンドル車を
取付け且つ下端部に上記延長軸上端部の角形軸部に嵌合
するめす形嵌合部を有するＴハンドルを挿着し、該Ｔハ
ンドルによって弁開閉を行なうものである。従って弁口
径も大口径のものが多く、一般的に開又は閉の２位置操
作とされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来公知のも
のは、回転筒体８と摺動筒体６との螺合は、リード角の
小さい条ねじ７によって行われ、摺動筒体６と弁棒４と
の螺合はリード角の大きい多条ねじ５によって行われる
ので、弁体３の開度調整に必要な力が小さくて済み、且
つ弁体３への流体圧によって弁体３の開度が不測に変化
しないようになっているが、弁棒と軸受部内における回
転軸とが一体のものからなるため、分解組立が不便であ
るばかりでなく、弁体３の全閉又は全開時の係止手段
が、一方では、回転筒体８の内面に軸支される係止部材
１０と、摺動筒体６に設けられた軸方向の貫通孔に挿入
され軸受部１側に固定された杆体９との回転方向の当接
によって行われ、また他方では、回転筒体８の下端面
と、摺動筒体６のスプライン嵌合部６ａ上面にそれぞれ
対向するように設けられた当接部材の当接によって行わ
れるようになっており、何れも構造が複雑であるばかり
でなく、弁体の全閉位置を高精度に調整設定できるよう
になっておらず、そのため、弁座漏洩の原因となり、そ
れを回避するために、回転弁及び駆動装置の各部の製作
加工を超高精度に仕上げる必要があるという問題点があ
った。

【０００９】また、弁体開度位置を外部から確認できる
ようになっておらず、そのため、専ら作業員の勘に頼ら
ざるを得ず、又不慣れな作業員により駆動装置内の部材
を破損せしめ、弁の開閉不能が原因で重大事故の発生を
招くことがあり、且つ修理のために駆動部のみならず、
回転弁共一式配管より取り外す事態となることがある等
の問題点があった。

【００１０】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決し、ハンドル操作力が小さく、任意の弁開度位置に停
止固定でき、且つ遠方から弁開度を確認でき、また閉弁
位置は樹脂成形品によって精確に仕上げて調整を不要と
し、分解、組立作業が容易な回転弁の駆動装置を提供す
ることを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の採った手段は、駆動部本体内に収納され
外部からハンドル車を介して駆動されるスリーブの内側
に、リード角の小さい１条ねじを介して螺合され且つ回
転を阻止された筒状部を有する上下動ねじ部を設け、該
上下動ねじ部の内側に、リード角の大きい多条ねじ機構
を介して螺合される回動ねじ部を設け、該回動ねじ部を
弁棒に接続するようにした回転弁の駆動装置において、
上記リード角の大きい多条ねじ機構を、リードの大きい
ボールねじ機構によって構成し、上記上下動ねじ部の下
部の円筒部外面に、筒状本体部の内面に形成され上下動
ねじ部の回転を阻止する平坦部と係合する平坦部を形成
すると共に、上記回動ねじ部に、筒状本体部の内面に形
成され回転弁の回動角度を制限する凸部に係合する扇形
突部を一体に設け、更に上記上下動ねじ部の頂部に開閉
指示板を取付け、該開閉指示板をハンドル車頂部に取付
けられた指示筒内に位置させたことを特徴としている。

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に記載した実施例を用いて説明する。図１は、本発明
の一実施形態を示す回転弁の駆動装置の縦断面図であ
り、図２は、図１のａ−ａ線断面図であり、図３は、図
１のｂ−ｂ線矢視断面図である。

【００１４】図において、駆動装置１１の本体（駆動部
本体）１２の上部に内接してスリーブ１３が収納され、
該スリーブ１３は、その外側に植込キー１４を介して嵌
合されたハンドル車１５により、本体１２によって上下
動しないように保持されながら回転駆動されるようにな
っている。

【００１５】上記スリーブ１３の内側には、リード角の
小さい１条ねじ１６Ａを介して上下動ねじ部１６が螺合
され、該上下動ねじ部１６は、下端に、下部を筒状に形
成した連結部１７が一体に連結され、上記上下動ねじ部
１６の下部筒状部の外面は、図２に示すように、筒状本
体部１２の内面に形成され、上下動ねじ部１６の回転を
阻止する平坦部１２Ａと係合する平坦部１７Ａが形成さ
れており、更に該筒状連結部１７の下端には、リード角
の大きい多条ねじ機構を介して螺合され下方の弁棒１９
と連結される回動ねじ部１８に対応（螺合）する回動ね
じナット部２０のフランジ２１が、連結用ボルト２２を
介して一体に取付けられている。そして上記回動ねじ部
１８の下部の非ねじ部の下端と弁棒１９の上端とが当接
され、該当接面を挿んでその上下に一定長さを有する筒
状の回動制限部２３が該当接部に嵌合されており、該回
動制限部２３の内面には、回動ねじ部１８と弁棒１９に
それぞれ植込まれた植込キー２４と２５とが嵌合する軸
方向の一本のキー溝が形成されている。

【００１６】回動ねじ部１８には、筒状本体部１２の内
面に形成され回転弁の回動角度を制限する凸部１２Ｂ
（図３）と係合する扇形突部２３Ａが、一体に形成され
ており、該扇形突部２３Ａの端面２３Ｂと、上記回転弁
の回動角度を制限する凸部１２Ｂの端面とが互いに当接
して、図示しない弁体従って弁棒１９の回動角度を制御
するようになっている。なお、図３に示されたものは、
弁体の開閉角度が９０°の場合を示しているが、例え
ば、同開閉角度が１００°の場合は、それに対応するよ
うに凸部１２Ｂと扇形突部２３Ａの両対向端面を１０°
削減すればよい。

【００１７】一方、上下動ねじ部１６の上端部（頂部）
に、弁体の開閉を示す開閉指示板２６が取付けられてお
り、ハンドル車１５の頂部に取付けられた樹脂等の透明
の指示筒２７内に位置するように配設されている。な
お、図３において、２８は、本体１２の下端のフランジ
と回転弁本体２９とをボルト締めにより一体化する接続
ボルト孔である。

【００１８】

【００１９】更にまた、本発明の特徴の一つとして、前
記した上下動ねじ部１６及びそれと一体の連結部１７の
上下運動を回動ねじ部１８の回転運動に変換するリード
角の大きい多条ねじ機構１８Ａに、図４に示すようなリ
ードの大きいボールねじ機構が用いられている。図４
（ａ）は要部断面図であり、（ｂ）はボールねじの溝の
形状を示す要部拡大断面図である。

【００２０】図４において、回動ねじ部１８には、リー
ドの大きい２条のねじ溝が設けられており、該ねじ溝と
それぞれエンドレス状に連続して設けられた対向するね
じ溝が回動ねじナット部２０の内面に設けられており、
これらのそれぞれエンドレス状に連続した両ねじ溝内に
多数のボール２０Ａが図示のように隙間なく嵌入されて
いる。

【００２１】上記のように構成されたボールねじ機構１
８Ａは、回動ねじナット部２０が矢印のように図で右方
向に直線移動すると、両ねじ溝内に嵌入されたボール２
０Ａは、例えば (A)点から出たボールは、右下方にねじ
溝内を移動した後、紙面の裏側より点線方向に移動した
(B)点に達し、ここでボール循環穴２０Ｂを通ってＵタ
ーンして (A)点に戻る。同様に下方のボールも矢印方向
に循環移動し、これによって回動ねじ部１８に、矢印方
向の回転運動を与えることになる。

【００２２】上記のように直線運動を回転運動に変換す
る（一般にこのような変換は、回転運動を直線運動に変
換する正作動に対して逆作動といわれている。）ときの
トルクは、次式によって与えられる。

【００２３】上記のようなボールねじ機構１８Ａにおい
ては、図４（ｂ）にも示すように、回動ねじ部１８及び
回動ねじナット部２０の溝形状とボール２０Ａの隙間を
なくすか、極小にしており、バックラッシュは微小とな
る。これにより、直線運動を高効率に回転運動に変換す
ることができるので、ハンドル車１５に直結されたスリ
ーブ１３の回転力がリード角の小さい１条ねじ１６Ａに
よって上下運動に変換された上下動ねじ部１６の推力
を、回動ねじ部１８従って弁棒１９の大きな回転力（ト
ルク）に増巾することができる。

【００２４】また、回動ねじナット部２０の上下動を精
確（精密）に回動ねじ部１８に伝達することができるの
で、弁体の９０°回動の微調整を不要とし、そのため、
９０°回動調整機構を備えていない。

【００２５】また、当該駆動装置１１は屋外使用に耐え
るように完全密閉防水構造を施すために、上部スリーブ
１３の外周に、パッキン３０を、又下部回転弁本体２９
との接合面にガスケット３１をそれぞれ挿着している。

【００２６】上記した実施形態によれば、弁作動時、ハ
ンドル車１５を介してスリーブ１３を回転すると、該ス
リーブ１３の内側のリード角の小さい１条ねじ１６Ａを
介して螺合され且つ回転を阻止された上下動ねじ部１６
と連結部１７が上下方向に移動し、それに伴い、リード
の大きいボールねじ機構１８Ａを介して螺合された回動
ねじ部１８が、小さい操作力で減速して回動され、該回
動ねじ部１８に接続された弁棒１９が回動されて図示し
ない弁体が回動される。

【００２７】また使用中、流体圧力が弁体に作用して
も、リード角の異なる上記２種類のねじ機構１６Ａ，１
８Ａにより弁体は自己回動できず、弁体は任意の開度に
停止固定される。この際、弁体の開度は、上下動ねじ部
１６の頂部に取付けられた開閉指示板２６の上下動によ
り、透明指示筒２７を通して遠方からも容易に確認する
ことができる。

【００２８】上記の弁体の回動角度範囲は、弁棒１９と
植込キー２４，２５を介して連結された回動制限部２３
の扇形部２３Ａの端面と、筒状本体部１２の内面に形成
された凸部１２Ｂ端面とが回転弁の回動角度を制限する
ストッパー的役割をし、対向するこれら両端面間の角度
間隔により設定され、通常９０°に設定されるが、当該
駆動部本体１２が硬質の合成樹脂により成形されている
ので、上記本体内面の突部１２Ａを所定寸法通りに容易
に型成形することができ、該部を後加工する必要がな
く、既製品として使用することができるので、通常鋳造
品で製作された従来製品が内面の仕上げ加工に相当の工
数を要していたのと比べて、組立時及び組立後の開度調
整作業を不要としている。このことは、上下動ねじ部１
６の回転を阻止し上下運動を案内規制する筒状本体部１
２内面の平坦部１２Ａにおいても同様である。

【００２９】一方、上下動ねじ部１６及び回動ねじナッ
ト部２０の直線往復動を、リードの大きいボールねじ機
構１８Ａによって回動ねじ部１８の回転運動に変換する
ようにしたことにより、該ボールねじ機構のボールねじ
（軸）と回動ねじ（ナット）の溝形状とボールの隙間を
無くすか、極小にされるのでバックラッシュが微小とな
り、これにより直線運動を高効率に回転運動に変換する
ことができるので、上下動ねじ部１６，１７の軸方向推
力を回動ねじ部１８の大きな回転力（トルク）に増巾す
ることができる。

【００３０】また、回動ねじナット部２０の上下動を精
密（精確）に回動ねじ１８に伝達することができるの
で、９０°回動の微調整及びそのための微調整機構を不
要とすることができる。

【００３１】

【００３２】上記した実施形態で説明した本発明の駆動
装置は、バタフライ弁を含む回転弁に広く用いることが
できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動部本体内に収納され外部からハンドル車を介して駆
動されるスリーブの内側に、リード角の小さい１条ねじ
を介して螺合され且つ回転を阻止された筒状部を有する
上下動ねじ部を設け、該上下動ねじ部の内側に、リード
角の大きい多条ねじ機構を介して螺合される回動ねじ部
を設け、該回動ねじ部を弁棒に接続するようにした回転
弁の駆動装置において、上記リード角の大きい多条ねじ
機構を、リードの大きいボールねじ機構によって構成
し、上記上下動ねじ部の下部の円筒部外面に、筒状本体
部の内面に形成され上下動ねじ部の回転を阻止する平坦
部と係合する平坦部を形成すると共に、上記回動ねじ部
に、筒状本体部の内面に形成され回転弁の回動角度を制
限する凸部に係合する扇形突部を一体に設け、更に上記
上下動ねじ部の頂部に開閉指示板を取付け、該開閉指示
板をハンドル車頂部に取付けられた指示筒内に位置させ
たことにより、次のような効果を奏することができる。

【００３４】（ｉ）回動ねじ部と回動ねじナット部間の
運動方向の変換機構にリードの大きい多条ボールねじ機
構を採用したことにより、回動ねじナット部の上下動が
回動ねじ部の回動に高効率で変換され、そのため回動ね
じ部の回動が軽快となり、従ってハンドル車の操作トル
クが小さくなる。

【００３５】（ii）回転弁の回動角度を制限する凸部を
本体内面に設け、また回動ねじナット部の上下動を案内
規制する平坦部を同様に本体内面に設けたことにより、
簡単な構成で且つ効率よく、確実正確に所定の運動制御
を行わせることができる。

【００３６】(iii) 上下動ねじ部の頂部に開閉指示板を
取付け、ハンドル車頂部に取付けた指示筒内に位置させ
たことにより、ハンドル車の近傍で弁の開閉指示を確認
することができ、且つ指示筒を透明の樹脂材で製作する
ことにより、遠方からも容易に確認することができる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施例）を示す回転弁の
駆動装置の縦断面図である。

【図２】図１のａ−ａ線断面図である。

【図３】図１のｂ−ｂ線矢視断面図である。

【図４】本発明におけるボールねじ機構の内部構成図
で、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は要部拡大断面図であ
る。

【図５】従来例を示す回転弁の全体縦断面図である。

【符号の説明】

１１ 駆動装置 １２ 本体（筒状本体部） １２Ａ 平坦部 １２Ｂ 凸部 １３ スリーブ １４ 植込キー １５ ハンドル車 １６ 上下動ねじ部 １６Ａ リード角の小さい１条ねじ １７ 連結部 １７Ａ 平坦部 １８ 回動ねじ部 １８Ａ ボールねじ機構 １９ 弁棒 ２０ 回動ねじナット部 ２０Ａ ボール ２０Ｂ ボール循環穴 ２１ 回動ねじフランジ ２２ 連結用ボルト ２３ 回動制限部 ２３Ａ 扇形部 ２３Ｂ 端面 ２４，２５ 植込キー ２６ 開閉指示板 ２７ 透明指示筒 ２８ 接続ボルト孔 ２９ 回転弁本体 ３０ パッキン ３１ ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−49785（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−87716（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−159332（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283490（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−49784（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−56321（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−121475（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−12617（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−56322（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−128081（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−22129（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−99226（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−48389（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭53−22817（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭38−2371（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/16 - 1/226 F16K 31/44 - 31/62 F16K 37/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部本体内に収納され外部からハンド
   ル車を介して駆動されるスリーブの内側に、リード角の
   小さい１条ねじを介して螺合され且つ回転を阻止された
   筒状部を有する上下動ねじ部を設け、該上下動ねじ部の
   内側に、リード角の大きい多条ねじ機構を介して螺合さ
   れる回動ねじ部を設け、該回動ねじ部を弁棒に接続する
   ようにした回転弁の駆動装置において、上記リード角の
   大きい多条ねじ機構を、リードの大きいボールねじ機構
   によって構成し、上記上下動ねじ部の下部の円筒部外面
   に、筒状本体部の内面に形成され上下動ねじ部の回転を
   阻止する平坦部と係合する平坦部を形成すると共に、上
   記回動ねじ部に、筒状本体部の内面に形成され回転弁の
   回動角度を制限する凸部と係合する扇形突部を一体に設
   け、更に上記上下動ねじ部の頂部に開閉指示板を取付
   け、該開閉指示板をハンドル車頂部に取付けられた指示
   筒内に位置させたことを特徴とする回転弁の駆動装置。