JPH0418196B2 - - Google Patents

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開閉装置に係り、特に有害
なガスを貯蔵するボンベの元弁を開閉するボンベ
元弁開閉装置に関する。

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材
料ガスはガスの種類によつ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ツクス内に収納され
ており、ボンベ上部にボンベ内のガスを外部に供
給するためボンベを開閉する元弁が取付けられて
いた。このため、上記のようなボンベを開閉する
元弁を遠隔操作により自動的に開閉するボンベ元
弁開閉装置が開発されつつある。このように、ボ
ンベの元弁を開閉する従来のボンベ元弁開閉装置
は、ボンベの元弁の上方にボンベと一体的にアク
チユエータを取付け、このアクチユエータに操作
信号を供給して元弁を開閉操作する構成とされて
いた。

即ち、アクチユエータにはアクチユエータを作
動させる空気を供給する開弁配管及び閉弁配管が
接続されており、操作信号に応じて電磁弁が作動
することにより、前記開弁配管または閉弁配管よ
り空気をアクチユエータのシリンダ内に供給す
る。したがつて、アクチユエータは開弁配管ある
いは閉弁配管から給送された空気の圧力により作
動して元弁を開閉していた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記構成になるボンベ元弁開閉
装置では、開、閉弁配管からの空気圧力の大きさ
によりアクチユエータの駆動力が定まる。このた
め、ボンベの元弁は開、閉弁配管からの空気圧力
に応じた駆動力で開閉される。ボンベの元弁を開
閉させる際は元弁のハンドルが回動するときの勢
い（慣性力）により元弁が閉弁するときの締切ト
ルクが増大するため、元弁を開弁させる際は元弁
の弁体が弁座に食いついているので、静摩擦状態
でハンドルを回動させることになり、開弁時は閉
弁時よりも大きいトルクで元弁のハンドルを回動
させる必要がある。そのため、開、閉弁配管から
の空気圧力が共に同圧であると元弁を再び開弁さ
せる際の駆動力が不足するおそれがある。さら
に、装置が元弁閉弁後数秒間閉弁配管からの空気
供給を持続する機能を有していると、元弁が締ま
り過ぎてしまう。このため、次回開弁時の空気圧
力が閉弁時の空気圧力より小さいと開弁しないお
それがあつた。したがつて、開弁時においても確
実に開弁しうる装置が要望されていた。

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

本発明は、ガスが封入されたボンベと、該ボン
ベに取付けられ該ボンベを開閉する元弁と、シリ
ンダ内を第１の室と該２室に画成する移動壁を有
し該移動壁の移動により該元弁を開閉駆動するア
クチユタータと、一端が前記第１の室に接続され
た開弁配管と、一端が前記第２の室に接続された
閉弁配管と、前記開弁配管の他端に接続され操作
信号の供給により前記第１の室へ圧縮空気を供給
するように切換わる開弁側切換弁と、前記閉弁配
管の他端に接続され操作信号の供給により前記第
２の室へ圧縮空気を供給するように切換わる閉弁
側切換弁と、よりなるボンベ元弁開閉装置であつ
て、 前記開弁側切換弁の切換動作により前記シリン
ダ内の第１の室に供給される空気圧力を前記閉弁
側切換弁の切換動作により前記シリンダ内の第２
の室に供給される空気圧力よりも大とするように
前記閉弁配管に空気圧力を減圧する減圧弁を設
け、 前記移動壁が開弁方向に駆動されるとき前記シ
リンダ内の第２の室からの空気排出を許容する逆
止弁を前記減圧弁と並列に設けてなる。

作 用 閉弁配管に閉弁時シリンダの第２の室へ供給さ
れる空気圧力を減圧する減圧弁を設けることによ
り元弁を閉弁させる際の締切トルクを低減して相
対的に開弁時シリンダの第１の室へ供給される空
気圧力を閉弁時よりも大にする。また、減圧弁と
並列に第２の室からの空気排出を許容する逆止弁
を設けることにより、開弁時移動壁が第２の室側
へ駆動させる際第２の室の空気が逆止弁より速や
かに排出され、移動壁をより低負荷で駆動できる
ので、元弁の開弁動作を確実に行なえる。

実施例 第１図及び第２図に本発明になるボンベ元弁開
閉装置の一実施例を示す。両図中、例えばボンベ
１には高濃度な半導体用材料ガスが封入されてい
る。各ボンベ１は夫々所定間隔離間させ垂直に立
てた状態で保持されてボンベ収納ボツクス２内に
収納されている。ボンベ１の上部には元弁３が取
付けられている。元弁３はその上部に開閉操作す
る操作ハンドル３ａを有する。したがつて、元弁
３は操作ハンドル３ａの回動操作によりその弁開
度を調整される。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４を介してボンベ収納ボツクス
２の外部に供給される。

５はアクチユエータで、ボンベ収納ボツクス２
の天板２ａの上面に配設されており、ボンベ１よ
り離間した位置にある。アクチユエータ５の出力
軸６は天板２ａを挿通してボンベ収納ボツクス２
内に突出している。また、出力軸６は自在継手７
に連結されている。

８はチヤツクで、元弁３の操作ハンドル３ａの
外周に嵌合している。また、チヤツク８の上部に
突出した軸８ａは自在継手７に連結されている。
したがつて、アクチユエータ５の出力軸６は自在
継手７を介してチヤツク８に連結されている。９
は操作器で、ボンベ収納ボツクス２より離れた位
置に設けられており、アクチユエータ５に元弁３
を開閉するための開閉信号を供給する開、閉弁ス
イツチ９ａ，９ｂ及び緊急遮断スイツチ９ｃを有
する。１０は空気配管で、アクチユエータ５の出
力軸６を回転駆動するための空気圧力をアクチユ
エータ５に供給する。

１２はパワーユニツトで、アクチユエータ５の
駆動源となる高圧ガスを封入された液化ガスの容
器１３と、操作器９からの緊急遮断信号により容
器を開封する開封機構１４とを有している。な
お、容器１３はガス配管１５を介してアクチユエ
ータ５に接続されている。したがつて、緊急時に
開封機構１４が作動して容器１３を開封すると、
後述するように容器１３の高圧ガスがガス配管１
５を通してアクチユエータ５内に供給され、アク
チユエータ５は閉弁方向に緊急作動する。これに
より、ボンベ１の元弁３は空気配管１０からの空
気圧力によらず容器１３からのガス圧力により駆
動され速やかに閉弁する。

ここで、第２図を併せ参照してアクチユエータ
５及びパワーユニツト１２の構成につきさらに説
明する。アクチユエータ５は操作器９からの操作
信号により作動する電磁弁１６，１７を有してい
る。電磁弁１６，１７には後述するように空気配
管１０が接続されている。電磁弁１６，１７が作
動すると、空気配管１０からの空気は電磁弁１
６，１７を介してシリンダ部１８に導入される。
電磁弁１６，１７は夫々スプリングオフセツト電
磁方式の切換弁であり、操作器９より開、閉弁信
号が供給されるとソレノイド１６ａ，１７ａが励
磁されバネ１６ｂ，１７ｂに抗して切換作動す
る。通常、非作動時の電磁弁１６，１７は大気開
放状態にある。また、電磁弁１６，１７は夫々チ
エツク弁１９を介して空気配管１０に接続する分
岐配管１０ａ，１０ｂに連通するポート１６ｃ，
１７ｃを有する。なお、一方の電磁弁１６は開弁
用の切換弁で、シリンダ部１８の左側シリンダ室
（第１の室）１８ａに接続された開弁配管２０に
連通するポート１６ｄを有する。また、他方の電
磁弁１７は閉弁用の切換弁で、シリンダ部１８の
右側シリンダ室（第２の室）１８ｃに接続された
閉弁配管２１に連通するポート１７ｄを有する。

閉弁配管２１の途中には本発明の要部である減
圧弁２２が設けてある。したがつて、空気配管１
０からの空気圧力は減圧弁２２を通過する際、所
望の圧力に減圧されて右側シリンダ室１８ｃに導
入される。即ち、シリンダ１８の左側シリンダ室
１８ａ内に導入される空気圧力は右側シリンダ室
１８ｃに導入される空気圧力よりも大である。こ
のため、後述するように元弁３を閉弁した後開弁
する際の駆動力が大となり確実に開弁しうる。

２３はチエツク弁（逆止弁）で、閉弁配管２１
より分岐したバイパス配管２４の途中に設けられ
ている。即ち、チエツク弁２３は減圧弁２２と並
列に設けられている。したがつて、電磁弁１７を
介して閉弁配管２１に導入された空気はチエツク
弁２３によりバイパス配管２４より右側シリンダ
室１８ｃ内に流入することを阻止され、全て減圧
弁２２を通過する。また、移動壁としてのピスト
ン１８ｂが矢印X₁方向（開弁方向）に変位する
とき、チエツク弁２３は右側シリンダ室１８ｃよ
り排出された空気がバイパス配管２４を通して排
気されることを許容する。

２５はチエツク弁で、パワーユニツト１２から
のガス配管１５中に設けられている。したがつ
て、ガス配管１５はチエツク弁２５を介して電磁
弁１７と減圧弁２２との間の閉弁配管２１に接続
されている。

なお、パワーユニツト１２にはガス配管１５よ
り分岐した安全弁２６が設けてある。安全弁２６
は緊急遮断時に容器１３からの圧力が所定圧力と
なつたとき開弁して大気開放となり、ガス配管１
５が容器１３からのガスの高圧力により損傷する
ことを防止する。

次に上記構成になるボンベ元弁開閉装置の動作
につき説明する。

通常、ボンベ１の元弁３を開閉させる場合に
は、操作器９の開閉弁スイツチ９ａ，９ｂを操作
して操作信号をアクチユエータ５に供給する。開
弁スイツチ９ａの操作により開弁信号がアクチユ
エータ５に供給されると、電磁弁１６のソレノイ
ド１６ａが励磁されて、電磁弁１６はバネ１６ｂ
に抗して切換わる。このため、電磁弁１６のポー
ト１６ｃ，１６ｄが連通され、空気配管１０から
の空気が電磁弁１６、開弁配管２０を通してシリ
ンダ１８の左側シリンダ室１８ａに導入される。
なお、開弁配管２０には減圧弁２２が設けてなく
大なる圧力の空気が左側シリンダ室１８ａに供給
される。電磁弁１６は操作信号を供給されている
間作動しており、ソレノイド１６ａへの通電が停
止されるとバネ１６ｂの弾撥力により自動的に非
作動状態に復帰する。

シリンダ１８内のピストン１８ｂは上記開弁配
管２０から供給された空気圧力により矢印X₁方
向に押圧され同方向に変位する。ピストン１８ｂ
の変位はラツク、ピニオン等の伝達機構（図示せ
ず）を介して出力軸６の回動に変換される。さら
に、出力軸６、自在継手７、チヤツク８を介して
操作ハンドル３ａが回動操作され元弁３の弁開度
が開かれる。

なお、ピストン１８ｂが矢印X₁方向に変位す
るのに伴つてシリンダ１８の右側シリンダ室１８
ｃ内の空気が閉弁配管２１、バイパス配管２４、
チエツク弁２３を介して電磁弁１７に流出し、電
磁弁１７のポート１７ｄを通して大気開放され
る。

また、閉弁スイツチ９ｂの操作により閉弁信号
がアクチユエータ５に供給されると、電磁弁１７
が前記開弁用の電磁弁１６と同様に作動して切換
わる。このため、電磁弁１７のポート１７ｃ，１
７ｄが連通され、空気配管１０からの空気が電磁
弁１７、閉弁配管２１、減圧弁２２を通してシリ
ンダ１８の右側シリンダ室１８ｃに導入される。
したがつて、ピストン１８ｂは閉弁配管２１から
供給された空気圧力により矢印X₂方向に押圧さ
れ同方向に変位する。そして、出力軸６、自在継
手７、チヤツク８を介して元弁３の弁開度が絞ら
れる。したがつて、ボンベ１の元弁３は操作器９
の遠隔操作により開閉弁し、その弁開度を調整さ
れる。また、操作器９にはバツテリ（図示せず）
が内蔵されており、停電時においても確実に電磁
弁１６，１７及び開封機構１４を作動しうる。

なお、ピストン１８ｂが矢印X₂方向に変位す
るのに伴つて左側シリンダ室１８ａ内の空気が開
弁配管２０、電磁弁１６を介して大気開放され
る。また、電磁弁１７が作動して閉弁配管２１に
空気圧力が導入されるとき、チエツク弁２５によ
りガス配管１５に空気圧力が流入することが阻止
される。このため、パワーユニツト１２は空気配
管１０からの空気圧力を受けることを防止され
る。

電磁弁１６，１７は夫々操作器９からの開閉弁
信号を供給されているときだけ作動し、作動後大
気開放状態に復帰する。このため、ピストン１８
ｂは開、閉弁配管２０，２１からの空気圧力を供
給された後、その両側が共に大気圧となつてバラ
ンスし、勝手に変位せずその位置に静止し、元弁
３の弁開度を保つ。

また、閉弁スイツチ９ｂの操作により元弁３を
閉弁する際には、元弁３が閉弁した後も数秒間電
磁弁１７が作動状態を継続し空気配管２１から空
気導入が持続する。閉弁時、元弁３の閉弁直前に
閉弁操作力が大となるが、閉弁後も操作ハンドル
３ａを閉弁方向に変位させる駆動力が作用するた
め確実に元弁３を閉弁しうる。

ボンベ１の元弁３を閉弁させる際は元弁３のハ
ンドル３ａが回動するときの勢い（慣性力）によ
り元弁が閉弁するときの締切トルクが増大するた
め、元弁３を開弁させる際は元弁３の弁体が弁座
に食いついているので、静摩擦状態でハンドル３
ａを回動させることになり、開弁時は閉弁時より
も大きいトルクで元弁３のハンドル３ａを回動さ
せる必要がある。従つて、元弁３を閉弁した後再
び開弁スイツチ９ａを操作して元弁３を開弁する
際には開弁用の電磁弁１６の作動により空気配管
１０からの空気が減圧されずに左側シリンダ室１
８ａに導入される。したがつて、閉弁時よりも大
なる空気圧力が左側シリンダ室１８ａに供給され
る。このため、ピストン１８ｂには閉弁時よりも
大なる押圧力が作用し、元弁３は閉弁時よりも大
なる駆動力で確実に開弁される。

また、地震発生時、緊急遮断スイツチ９ｃの操
作により開封機構１４が作動して容器１３を開封
する。容器１３内の高圧ガスはガス配管１５、チ
エツク２５を通つて閉弁配管２１に供給され、減
圧弁２２を介して右側シリンダ室１８ｃ内に導入
される。容器１３のガスを駆動源としてアクチユ
エータ５に供給して元弁３を緊急遮断する。

なお、容器１３からのガスが減圧弁２２により
所定圧力以下に減圧されてピストン１８ｂを駆動
するため、元弁３を閉弁する際の締付けトルクが
過大に作用することが防止される。このため、再
びピストン１８ｂを変位させて元弁３を開弁させ
る際、閉弁時の過剰な締付けにより過大な開弁ト
ルクが必要となるといつた不都合が防止される。

発明の効果 上述の如く、本発明になるボンベ元弁開閉装置
によれば、閉弁配管に閉弁時シリンダの第２の室
へ供給される空気圧力を減圧する減圧弁を設けた
ため、元弁を閉弁させる際の締切トルクを低減し
て相対的に開弁時にシリンダの第１の室へ供給さ
れる空気圧力を閉弁時よりも大にすることができ
る。さらに減圧弁と並列に第２の室から空気排出
を許容する逆止弁を設けることにより、開弁時移
動壁が第２の室側へ駆動される際第２の室の空気
が逆止弁より速やかに排出され、移動壁をより低
負荷で駆動できる。閉弁された元弁を開弁させる
際に閉弁時よりも大なる駆動力で元弁を確実に開
弁させることができ、遠隔操作によりボンベの元
弁を開弁できないといつた不都合を無くし得、ま
た地震発生時等の緊急時に高圧ガスを封入された
容器を開封してガス圧力により元弁を緊急閉弁さ
せる際元弁を閉弁させるのに過剰な締付力を作用
させず、緊急遮断後の開弁時に過大な開弁トルク
が必要となるといつた不都合を無くしうる等の特
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開閉装置の一
実施例を説明するための概略構成図、第２図は第
１図に示すアクチユエータの配管系統図である。 １……ボンベ、３……元弁、５……アクチユエ
ータ、９……操作器、１０……空気配管、１６，
１７……電磁弁、１８……シリンダ部、１９，２
３，２５……チエツク弁、２０……開弁配管、２
１……閉弁配管、２２……減圧弁、２４……バイ
パス配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスが封入されたボンベと、該ボンベに取付
   けられ該ボンベを開閉する元弁と、シリンダ内を
   第１の室と第２の室に画成する移動壁を有し該移
   動壁の移動により該元弁を開閉駆動するアクチユ
   エータと、一端が前記第１の室に接続された開弁
   配管と、一端が前記第２の室に接続された閉弁配
   管と、前記開弁配管の他端に接続され操作信号の
   供給により前記第１の室へ圧縮空気を供給するよ
   うに切換わる開弁側切換弁と、前記閉弁配管の他
   端に接続され操作信号の供給により前記第２の室
   へ圧縮空気を供給するように切換わる閉弁側切換
   弁と、よりなるボンベ元弁開閉装置であつて、 前記開弁側切換弁の切換動作により前記シリン
   ダ内の第１の室に供給される空気圧力を前記閉弁
   側切換弁の切換動作により前記シリンダ内の第２
   の室に供給される空気圧力よりも大とするように
   前記閉弁配管に空気圧力を減圧する減圧弁を設
   け、 前記移動壁が開弁方向に駆動されるとき前記シ
   リンダ内の第２の室から空気排出を許容する逆止
   弁を前記減圧弁と並列に設けてなることを特徴と
   するボンベ元弁開閉装置。