JPH01210676A - ボンベ元弁閉弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はボンベ元弁閉弁装置に係り、特にガスを貯蔵す
るボンベの元弁を遠隔操作で閉弁するよう構成したボン
ベ元弁閉弁装置に関する。

従来の技術 例えば半導体製造工程で使用される半導体用相別ガスｔ
よガスの種類によって非常に毒性が強いもの、可燃性の
もの、自燃性のもの、支燃性のもの、あるいはこれらが
複合された性質のものがある。

これらの有害なガスを貯蔵するボンベは排気ダクトを備
えたボンベ収納ボックス内に収納されており、ボンベ上
部にはボンベを閉とする元弁が取付けられている。そし
て、上記のようなボンベの元弁をＡＮＡ操作により自動
的にｒ１介するためのボンベ元弁閉弁装置が開発されつ
つある。

この種のボンベ元弁閉弁装置としては、本出願人が特開
昭６２−４１４９６号により先に提案したものがある。

この提案の装置ではボンベを収納するボンベ収納ボック
スの天板にアクチュエータを設け、ボンベ設置現場より
離れた場所に操作器を設けてなり、操作器からの操作信
号をアクチュエータに供給するようになっている。又、
アクチュエータにはピストン、シリンダ等よりなる駆動
部に圧縮空気を供給する閉弁配管が接続されており、ア
クチュエータは閉弁配管に設けられた電磁弁が操作信号
に応じて作動することによりボンベの元弁を閉弁する。

発明が解決しようとする問題点 ところが、上記ボンベ元弁閉弁装置ではボンベ収納ボッ
クス内にボンベが設置され、アクチュエータがボンベ収
納ボックスの天板に設けられるため、ボンベ収納ボック
スを設置するだけの設置スペースが必要であった。そこ
で、狭いスペースにも設置できるようにするとともによ
り安価にｙＪ７．４するため、小型のロータリアクチュ
エータをボンベ上部に取付け、よりコンパクトな構成と
されたボンベ元弁閉弁装置が考えられている。

このボンベ元弁閉弁装置にあっては、ボンベの元弁を閉
弁するときロータリアクチュエータが駆動されるように
なっており、ロータリアクチュエータとしてはコンパク
トな揺動形アクチュエータが考えられる。しかるに、こ
の種のアクチュエータの出力軸回動角度は最大Ｏ〜２１
０°であるが、元弁の全開から全開までのハンドルの回
動角度はそのため、上記ロータリアクチュエータの出力
軸を元弁のハンドルに直接接続しただけでは元弁が全開
から全閉するのに充分な回動角度が得られない。又、元
弁のハンドルの回動角度を得るために、ロータリアクチ
ュエータからの駆動力がギヤ等により増速された場合、
元弁のハンドルを回動させるのに充分な回動角度が得ら
れる反面、駆動トルクが低下し、元弁を全閉するのに必
要な締切トルクが１７られない。従って、ギヤを介して
増速して元弁が閉弁するのに充分な回動角度を得るとと
もに充分な締切トルクを確保するには、より大きなアク
チュエータが必要となる。しかるに、垂直状態で設置さ
れるボンベに大きなアクグーユエータを取付けた場合、
設置後のバランスが悪く、ボンベは不安定な状態で設置
されることになる。

従って、上記ボンベ元弁閉弁装置にあっては、小形のロ
ークリアタブユエータの使用によりバランスのとれたコ
ンパクトな構成とするとともに、回動角度及び締切トル
クが充分確保できることが要望されている。

そこで、本発明は上記要望に応じたボンベ元弁閉弁装置
を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は、ガスを封入されたボンベと、ボンベを開とす
る元弁と、ボンベの上部に取付けられた駆動源と、駆動
源からの駆動力を元弁のハンドルに伝達し、元弁が所定
角度弁閉した後締切トルクが高トルクとなるように変速
して元弁を閉弁せしめる変速機構とからなり、コンパク
トな駆動源を使用して元弁を全閉するのに必要な回動角
度及び締切トルクが得られるようにしたものである。

実施例 第１図及び第２図に本発明になるボンベ元弁閉弁装置の
第１実施例を示プ。

両図中、例えばボンベ１には高濃度な半導体用材料ガス
ガ封入されている。ボンベ１は垂直に立てた状態で設置
されており、ボンベ１の上部取付部２には元弁３が取付
けられている。元弁３はその上部にハンドル３ａを有し
、ハンドル３ａの回動操作によりその弁開度が調整され
る。このため、元弁３の弁開度に応じた流量のガスがボ
ンベ１より流出し元弁３に連通接続された配管（図示せ
ず）を介して外部に供給される。

４は元弁３を開弁駆動する駆動源としてのロータリアク
チュエータで、ボンベ１に取付けられた架台５の保持部
５ａに保持されている。ロータリアクチュエータ４は空
気源（図示せず）からの圧力空気の供給により駆動する
揺動形のアクチュエータであり、小形、軽位な構成とさ
れている。従って、ボンベ１の上方にロータリアクチュ
エータ４が取付けられても、ボンベ１はバランスをくず
さず安定状態を保つ。

７は変速）蔑構で、ロータリアクチュエータ４の上方に
横架する架台５のベース５ｂ上に設けられ、箱状のカバ
ー８内に収納されている。

架台５はボンベ１の上部取付部２の外周を挟持する取付
具５Ｃを有し、ボルト６の締付けによりボンベ１に固定
されている。従って、ロータリアクチユニー　タ４及び
変速機構７は架台５を介してボンベ１の上部に強固に取
付固定されている。

ここで、変速機構７の構成につき第１図及び第２図を参
照して説明する。

両図中、変速機構７はロータリアクチュエータ４の出力
４Ｉｌｌ１４ａにキー９を介して結合された大径ギヤ１
０、小径ギヤ１１と、大径ギヤ１０に噛合する第１の中
間ギヤ１２と、小径ギヤ１１に噛合する第２の中間ギヤ
１３と、第１の中間ギヤ１２に噛合する小径な第１の駆
動ギヤ１４と、第２の中間ギヤ１３に噛合する大径な第
２の駆動ギヤ１５とを有してなる。

駆動ギヤ１４．１５の内周側には夫々一方向クラップ１
６．１７が設けられ、駆動ギヤ１４゜１５は・一方向ク
ラッチ１６．１７を介して軸１８に結合される。尚、一
方向クラッチ１６．１７４よ夫々駆動ギヤ１４．１５が
時計方向に回動するときのみ、その駆動力を軸１８に伝
達する。従って、駆動ギヤ１４．１５が反時ｚ１方向に
回動するときは、一方向クラッチ１６．１７がスリップ
して駆動力は軸１８に伝達されない。

又、大径ギヤ１０は約１２０°の範囲を切欠力＼れた欠
歯部１０ａ（第２図に示す）を有する。この欠歯部１０
ａが第１の中間ギヤ１２に対向するとき出力軸４ａから
の駆動力は中間ギヤ１２に伝達されない。尚、変速機構
７は第２図に示すように、大径ギヤ１０、第１の中Ｒｉ
ｌギヤ１２、第１の駆動ギヤ１４からなる増速経路工と
、小径ギヤ１１、第２の中間ギヤ１３、第２の駆動ギヤ
１５からなる高トルク経路■との２段の伝達経路を有す
る。

即ち、一方の増速経路工においては、大径ギヤ１０の第
１の中間ギヤ１２、第１の中間ギヤ１２と第１の駆動ギ
ヤ１４の回転比は１：２．１：１．２５であり、出力軸
４ａの回転に対し第１の駆動ギヤ１４は２．５倍に増速
される。又、他方の高トルク経路■においては、小径ギ
ヤ１１．第２の中間ギヤ１３、第２の駆動ギヤ１５の回
転比は１：１であるので、第２の駆動ギヤ１５は出力軸
４ａと同じ回転数で回転する。従って、高ト・ルク経路
■における駆動トルクは増速経路■のそれよりも２．５
倍の大きさとなる。

再び第１図に戻って説明すると、第１図中、軸１８の上
端１８ａはカバー８より突出しており、上端ｉ　８ａに
は元弁３を手動で開、関するための操作ハンドル１９が
設けられている。そして、軸１８は第３図＜Ａ）に示す
如く、断面が円形の両側を削られ略四角形状とされた軸
部１８ｂを有する。

尚、＠１８はその両端近傍を、カバー８に保持された軸
受２０，２１に軸承されており、下側の軸受２１の外周
にはバネ受２２が嵌合する。

２３はチャックで、ハンドル３ａの上面に当接し、第４
図に示すようにハンドル３ａの凹部３ａ。

に係合する係合ビン２３ａを有する。又、第３図（Ｂ）
に示すように、チャック２３の上部には連結部２３ｂが
突出する。連結部２３ｂはカップリング２４の中空部２
４ａ内に嵌入し、連結ビン２５を介してカップリング２
４に連結されている。

カップリング２４の外周にはバネ受け２４ｂが設けられ
、カップリング２４はバネ受け２２と２４ｂとの間に介
装されたコイルばね２６の弾溌力によりチャック２３を
ハンドル３ａに押圧する。

尚、チャック２３の連結部２３ｂはカップリング２４の
中空部２４ａ内に遊嵌状態で組付けられる。

第３図（Ａ）に示す如く、カップリング２４には軸部１
８ｂの平面部に対応する四角孔２４ｃが穿設されている
。従ってカップリング２４はハンドル３ａの高さ位置に
応じて軸部１８ｂに沿って上下方向の位置を変更する。

又、軸部１８ｂと四角孔２４Ｇの嵌合部には前後方向（
矢印へ方向）の隙間があるため、カップリング２４は軸
部１８ｂに対し、このＨ周分だけ前後方向に動く自由度
を持つ。一方、第３図（Ｂ）に示す如く、カップリング
２４とチャック２３の連結部２３ｂとは連結ビン２５で
連結されているが、カップリング２４の中空部２４ａの
内径部と連結部２３ｂの外径部との嵌合部には隙間があ
り、その隙周分だけ連結部２３ｂは左右方向（矢印Ｂ方
向）に動く自由度を持つ。すなわち、軸部１８ｂ１カツ
プリング２４、連結部２３ｂがユニバーリ°ルジョイン
トの如く機能するため、チャック２３は軸１８に対し、
平面内で調芯礪能を持つ。このことは元弁３のハンドル
３ａの回転中心と＠１８の回転中心とを調芯する機能を
持つことを意味し、元弁３のグランド部に損傷を与える
ことを防ぐ。

ここで、上記構成になるボンベ元弁閉弁装置の動作につ
き説明する。

まず、ボンベ１内のガスを使用する際は、最上端の操作
ハンドル１９が手動により反時こ１方向に回わされ弁開
操作が行なわれる。操作ハンドル１つの回動は、＠１８
、カップリング２４、連結ビン２５を介してチャック２
３に伝達される。よって、元弁３のハンドル３ａが弁開
方向に回動され、元弁３は閉弁する。そして、ボンベ１
内のガスは元弁３に接続された配＠（図示せず）を介し
て給送される。

尚、元弁３の全開から全開までの回動角度は約５４０°
　（１」一回転）である。

次に、ボンベ１からのガス供給を遮断する場合につき説
明する。

ボンベ１の設置場所より離れた位置に設けられた閉弁ス
イッチ（図示せｆ）の操作により、ロータリアクチュエ
ータ４の供給口４ｂに所定圧力の空気が供給される。

そのため、ロータリアクチュエータ４の出力軸４ａは時
計方向に駆動され、出力軸４ａとともに大径ギヤ１０及
び小径ギヤ１１も第２図に示す全開位置より同方向に回
動する。、大径ギヤ１０及び小径ギヤ１１の回動は第１
．第２の中間ギヤ１２゜１３を介して第１．第２の駆動
ギヤ１４．１５に伝達される。しかるに、前述したよう
に増速経路■と高トルク経路■との回転比の差により、
第１の駆動ギヤ１４は第２の駆動ギヤ１５に対し２，５
倍の回転速度で回動する。

従って、第１の駆動ギヤ１４の回り１は一方面クラッチ
１６を介して軸１８に伝達される。

尚、第２の駆動ギＡ７１５も同時に回動しているが、第
２の駆動ギヤ１５の回転速度が遅いので一方面タラップ
１７はスリップしており、第２の駆動ギヤ１５の回動は
軸１８に伝達されない。

このようにして、軸１８が時計方向に回動するため、そ
の駆動力は軸部１８ｂ、カップリング２４、連結ピン２
５、チャック２３を介して元弁３のハンドル３ａに伝達
される。従って、ハンドル３ａは変速ｔｉｔＭ７の増速
経路■を介して増速された駆動力により１事片方向に駆
動される。

大径ギヤ１０は第３図に示す全開位置から約１８０°回
動すると第５図に示す全弁直前の位置に至る。この間元
弁３のハンドル３ａは約４５０°弁閉方向に回動する。

第５図において、ロータリアクチュエータ４の出力軸４
ａがさらに時計方向に回動すると、大径ギヤ１０の欠歯
部１０ａが中間ギヤ１２との噛合部分に至り、大径ギヤ
１０と中間ギヤ１２との噛合は解除される。

従って、変速機構７は第６図に示す状態となり、増速経
路Ｔは伝達動作が停止した状態となる。

しかしながら、他の高トルク経路■においては、小径ギ
ヤ１１、中間ギヤ１３、駆動ギヤ１５が噛合したままで
あるので、出力＠４ａの回転は高トルク経路■を介して
軸１８に伝達される。従って、変速ｔｉ構７では増速経
路工から高トルク経路■に変速され、軸１８はそれまで
の回転数に対し１／２．５の回転速度で駆動される。

そのため、第５図に示す全開直前から第６図に示す全開
までの間は、ハンドル３ａは高トルク経路■を介した′
１１１−ルク（増速経路■の２．５賠のトルク）によっ
て全開位置まで駆動される。従って、元弁３は確実に全
閉する。

元弁３を全開する際は、元弁３が全開から全閉までの締
切トルクに比べて倍以上の締切トルクが必要である。第
７図に示す一例を参照して説明すると、大ぎなトルクを
必要としない全開（ハンド回転）までは低トルク（約３
０ｋｇｆｃｍ）で回動角度を大ぎくし、大きな締切トル
クを必要とする全閉直前から全開までは減速して高トル
ク（約８０ｋｏｆｃｍ　）を確保する。

即ち、全開直前までは低トルクでハンドル３ａを駆動で
きるので、必ずしも元弁３が全開から全開するまでの聞
−様に高トルクのままハンドル３ａを駆動する必要がな
い。

従って、本発明のボンベ元弁閉弁装置では、上記変速機
構７の変速動作により、コンパクトなロータリアクチュ
エータ４を使用してハンドル３ａの回動角度（約５４０
°）に対応した全開から全閉までの回動角度が得られる
とともに、元弁３が全閉するのに必要な締切トルクが確
保されるようになっている。

又、上記説明では遠隔操作によりロータリアクブユエー
タ４が駆動されて、元弁３を閉弁させたが、元弁３は手
動操作によっても閉弁される。その場合、操作ハンドル
１つを特配１方向に回動させるだけで、ハンドル３ａが
弁閉方向に回動するため、元弁３は手動によっても速や
かに閉弁する。

尚、元弁３を手動で閉弁する際、軸１８も同方向に回動
するため、一方向クラッチ１６．１７はスリップする。

従って、変速［７の各ギヤは回動ぜず、元弁３は変速曙
構７の影響を受けることなく閉弁する。

又、ロータリアクチュエータ４の駆動により元弁３が閉
弁した後、再び元弁３及びロータリアタブ１１−夕４を
全問状態に戻させるには、操作ハンドル１９を反時計方
向に回わす。これにより、一方向クラッチ１６．１７を
介して変速機構７の各ギヤが弁閉時と逆方向に回動して
ロータリアクブユエータ４は全開状態に復帰する。

尚、ロータリアクチュエータ４が全開状態に復帰すると
き、途中から大径ギヤ１０も反部こ１方向　−に回動じ
、中間ギヤ１２、駆動ギヤ１４を反部訓方向に回転させ
るが、駆動ギヤ１４が駆動ギヤ１５の２．５倍で回転す
るため一方向クラッチ１６はスリップする。そのため、
元弁３及び日−クリアクチュエータは増速経路■の影響
を受けずに支陣無（全開状態に戻る。

尚、上記説明では全開直前の約９０°について高トルク
が確保されているが、大径ギヤ１０の欠歯部１０ａの位
置を変更することにより、高トルクが作用する角度範囲
を任意に変更できる。

又、変速機構７の各ギヤの回転比を変更することにより
、任意の締切トルクが得られ、元弁を閉弁させることが
できる。従って、ボンベ１内の圧力が高い場合には、そ
の分高トルク経路■の減速比を大ぎくしてより大きな締
切トルクが得られるようにすれば良い。

第８図乃至第１０図に本発明の第２実施例を示す。尚、
第８図乃至第１０図中、上記第１実施例と同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。

第８図中、変速機構３１は一方向クラッチを不要にした
構成となっている。即ち、第１．第２の駆動ギヤ１４．
１５はキー３２を介して軸１８に連結され、軸１８と一
体的に回動する。大径ギヤ１０にはキー９より周方向に
幅広なキーｇ１０ｂが設けられ、キー〇はキー満１０ｂ
内に遊嵌している。又、キー満１０ｂ内にはバネ３３が
介装されており、４゛−９はバネ３３のバネ力により反
時計方向に押圧されている。

尚、バネ３３のバネ力は中間ギヤ１２を駆動する負荷よ
り大きく設定しである。又、小径ギヤ（第８図中、破線
で示す）３４には欠歯部３４ａが設けてあり、欠歯部３
４ａは大径ギヤ１０の欠歯部１０ａと互い違いとなる範
囲に形成されている。即ち、大径ギヤ１０の欠歯部１０
ａは小径ギヤ１１のギヤ部のある範囲に形成され、小径
ギヤ３４の欠歯部３４ａも大径ギヤ１０のギヤ部のある
範囲に形成されている。

第８図に示す全開状態において、ロータリアクチュエー
タ４の出力＠４ａが時削方向に駆動されると、大径ギヤ
１０及び小径ギヤ３４も同ブノ向に回動する。このよう
な、弁閉開始時には小径ギヤ３４は中間ギヤ１３に噛合
しておらず、大径ギ１ア１０は中間ギヤ１２に噛合して
いる。

従って、出力軸４ａが全開位置から約１８０°回動する
間、出力軸４ａの回転は増速経路■（大径ギヤ１０．中
間ギヤ１２、駆動ギヤ１４）を介して軸１８に伝達され
る。この間軸１８は出力軸４ａの２．５倍の回転速度で
約４５０°時語方向に回動する。

尚、軸１８の回転により高トルク経路■の駆動ギＶ１５
、中間ギＡ７１３も回動するが、中間ギャ１３が欠歯部
３４ａに対向するため、小径ギヤ３４は干渉されない。

第９図において、出力軸４ａがさらに時計方向に回動す
ると大径ギヤ１０が中間ギヤ１２との噛合部分を通過し
て、欠歯部１０ａが中間ギヤ１２に対向し、大径ギヤ１
０と中間ギヤ１２の噛合は解除される。

このように、大径ギヤ１０のギヤ部分が中間ギ１７１２
より離間する直前に小径ギヤ３４は中間ギＡ７１３に噛
合開始する。その瞬間増速経路工と＾トルク経路■との
回転比の差により大径ギヤ１０は減速される。そのため
、出力軸４ａに結合された大径ギＡ７１０と小径ギヤ３
４との回転数に差が生じ大径ギヤ１０は遅れる。このよ
うな大径ギヤ１０と小径ギヤ３４との差は、４−−９と
キー溝１０ｂどの間のバネ３３が圧縮することによって
吸収される。

よって、変速機構３１では全開直前において一方面クラ
ッチを使用せずとも、増速経路■から高トルク経路■へ
の円滑な変速動作が行なわれる。

第１０図に示す如く、上記変速後、出力軸４ａの回転駆
動力は高トルク経路■（小径ギヤ３４、中間ギヤ１３、
駆動ギヤ１５）を介して軸１８に伝達される。従って、
元弁３は全開から全開直前の締切トルクより２．５倍の
高トルクによって確実にｒ１弁される。

尚、変速１１３１では・一方向クラッチを使用しないた
め、その弁部品点数が少なくｊＦＪ造工程における子局
が省かれ、製造コストがより安価になる。

尚、上記各実旅例では駆ａ源として揺動形のロータリア
クチュエータを用いて説明したが、これ以外のアクチュ
エータあるいは小形モーフ等を駆動源として用いても良
いのは勿論である。

発明の効果 上述の如く、本発明になるボンベ元弁閉弁装置は、元弁
をｒ４弁駆動する駆動源からの駆動力が元弁の弁開度の
応じた締切トルク及び回転数に変速されて元弁のハンド
ルに伝達されるようにしたため、例えば出力軸の回動角
度より大きな角度範囲で元弁のハンドルを駆動す・るこ
とができ、しかも元弁を全閉する直前に締切トルクを高
トルクにできるので元弁を確実に閉弁せしめることがで
きる。

従って、駆動トルクの小さい小形の７クヂユエータを駆
動源として使用して充分な回動角度及び締切１−ルクを
確保できるので、アクチュエータがボンベの上部に取付
けられてもバランスがくずれず、安定な状態で狭いスペ
ースにボンベを設置できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるボンベ元弁閉弁装置の第１実施例
を説明するための縦断面図、第２図は変速機構の平面図
、第３図（Ａ＞、（Ｂ）は夫々第１図中Ｉ［［Ａ−１１
１Ａ線、　ｌ［［８−１［［Ｂ線に沿う横断面図、第４
図は第１図中ＩＶ−ＩＶ線に沿う横断面図、第５図及び
第６図は夫々閉か動作時の変速機構を説明するための平
面図、第７図はハンドルの回転数と締切トルクとの関係
を示す図、第８図乃至第１０図は夫々本発明の′；ＸＳ
２実施例の要部を説明するための平面図である。 １・・・ボンベ、３・・・元弁、４・・・ロータリアク
チｌエータ、４ａ・・・出力軸、５・・・架台、７・・
・変速機構、１０・・・大径ギヤ、１１・・・小径ギヤ
、１２・・・第１の中間ギヤ、１３・・・第２の中門ギ
ヤ、１４・・・第１の駆動ギヤ、１５・・・第２の駆動
ギヤ、１６．１７・・・一方向クラッチ、１８・・・軸
、１９・・・操作ハンドル、２３・・・ヂャック、２４
・・・カップリング、３１・・・変速機構、３３・・・
バネ、３４・・・小径ギヤ。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会社 同　　　　　弁叩士　　松　　浦　　兼　　行　″二＋
１’、；、）１、□ □、−７−−じ゛ 第１図 第２図 第５図 第３図（Ａ）　　　　　　第３図（Ｂ）第４図 ハンドル回転数（回転） 第６図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスを封入されたボンベと、該ボンベを閉とする元弁と
   、前記ボンベの上部に取付けられた駆動源と、該駆動源
   からの駆動力を前記元弁のハンドルに伝達し、前記元弁
   が所定角度弁閉した後締切トルクが高トルクとなるよう
   に変速して前記元弁を閉弁せしめる変速機構とからなる
   ボンベ元弁閉弁装置。