JPS6149546B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、弁棒が昇降して開閉する型式の弁の
開閉表示機構に関する。 弁棒が昇降する事によつて、開閉する弁は数多
い。例えば、ニードル弁、板弁その他、弁体の形
状により様々の弁が既に頻用されている。 弁の開閉表示も、既にいくつか考案され、使用
されている。 小型の弁では、弁棒の昇降に連係する指針と、
固定した目盛板を組合わせたものが知られてい
る。目盛板上の針の上下により、開閉表示するわ
けである。しかし、目盛板、針等が、弁本体の側
面にあるから、見にくいという難点があつた。 多くの手動操作弁の場合、作業者の視点はハン
ドル上方にある。ハンドル上方から表示を直視で
きるものが望ましい。 差動歯車を用いるものは、多くの場合、大型の
弁にしか適用できない。ハンドルの回転変位を採
用するものは、なんらかの回転減速機構を必要と
する。 本出願人は、既に、ハンドル回転変位をポテン
シオメータにより検出し、電圧値に変換し、正確
な開度を表示する装置につき出願している（実願
昭53−100052）。ポテンシオメータに内在する減
速機構を利用したものである。 さらに、本出願人は、ハンドルに二条螺とスプ
リングにより連結された遅延回転板とハンドルの
相対的角変位により、開閉表示する装置について
も出願している（実願昭53−91969及び特願昭53
−103287）。これは、ハンドルの昇降螺部の小さ
いピツチと、二条螺の大きいピツチを組合わせた
もので、歯車によらず、回転運動を一挙に減速す
る。甚だ独創的な発明考案である。 以上は、開度を連続的に表示する装置ばかりで
ある。 しかし、高圧バルブ等の場合、連続開度表示が
必ずしも要求されない。「閉」と「開」の二値表
示のみで足る場合が多い。 このような場合、ハンドルの回転変位より、昇
降変位を検出した方がより簡単である。 本出願人はこのような視点から２つの発明考案
を出願している（実願昭53−91968、特願昭53−
92254）。 これは、弁箱（固定）側と、ハンドル（昇降）
側の、相位的上下変位を利用する。水平方向に軸
支した表示磁石と、この近傍を相対上下動する固
定磁石とを組合わせている。表示磁石は面の法線
方向に磁化され、表と裏に文字、記号、或は色分
け法により開閉表示が施されている。 永久磁石を用い、安全で、長寿命かつ電力費が
不要である等、頗る有用な発明考案である。 本発明はさらに考案を進めた。 ハンドルの昇降変位は、回転変位に比べて極め
て小さい。変位量が少ないから、減速機構を要し
ない。従つて開閉の二値表示の場合、昇降変位を
検出すればよい。前記の発明、考案はそういう思
想に立つていた。 しかし、必ずしも妥当とは言えないことに気付
いた。変位量が僅かであるという事は、精度の点
で劣るという事である。磁石を使つているので、
或る程度のヒステリシスが存在する。しかも、弁
にとつて「閉」状態は、ただひとつしかない。
「開」状態は「閉」以外の全てである。ヒステリ
シスに見合つて、幾分の幅をもたせて磁石が状態
遷移をひき起すようにせざるを得ない。すると開
状態でありながら、「閉」表示の出る領域が残つ
てしまう。 より具体的に説明する。 弁棒の昇降ストロークをＨ、弁棒の回転変位の
ストロークをＬとする。その比は弁棒の昇降ピツ
チＰ、磁石設置場所の中心よりの距離をＲとする
と、 Ｈ／Ｐ＝Ｌ／２πＲ (1) である。Ｌ／Ｈは20〜40に達する。少な目に見積
つて、Ｈ＝１，Ｌ＝20と仮定する。 磁石遷移のヒステリシス領域を例えば0.3とす
る。 例えば昇降ストロークの内、昇降距離ｘに関
し、例えば (1) 0.0〜0.2 閉表示 (2) 0.2〜0.5 遷移状態（開、閉不定）…(X) (3) 0.5〜1.0 開表示 としなければらない。この内0.0だけが真の閉状
態である。０＜ｘ≦0.5の間、弁の開閉状態と、
表示が厳密に対応しない。 ところがハンドルの回転変位を検出するとすれ
ば、例えば回転変位ｙに関し、 例えば (1) 0.0〜0.2 閉表示 (2) 0.2〜0.5 遷移状態……（Ｙ） (3) 0.5〜20 開表示 とする事ができる。ｙ＝20xであるから、同じ様
に遷移状態、閉表示の幅をもたせても、実は前例
の１／20にすぎない。「閉」領域を20倍も厳密に
対応させる事ができる。 回転変位を検出する方が、より正確である事は
明瞭である。 しかし、難点がある。回転変位を検出し、前記
（Ｙ）のように領域を対応させるという事は、容
易ではないように見える。 ひとつは、非線型だからである。 今ひとつは、ハンドルは何回転もするから、固
定座標を用いる事ができないという事である。実
際ストロークの大部分の0.5〜20の広い範囲にわ
たつて磁石の状態を不変に保つのは難しい。 本発明は、ハンドルと、これに相対運動する従
動部材とを用い、両者をスプリングで緩やかに結
合し、「閉」状態のときのみ、この結合が破れ
て、相対回転変位を起す機構を案出した。 スプリングの緩結合を閉近傍で破る機構につい
て深い省察を続けた結果、きわめて簡単な仕組を
案出できた。従動部材が「閉」時に、弁本体に強
く接触し、回転しなくなるようにすれば良いので
ある。「閉」時にハンドルは下位置にあるから、
この時従動部材が、弁本体の上面に密着するよう
設定すれば、上記の機構が容易に構成される訳で
ある。 スプリングは、固定座標系にかえて、回転座標
系を作り出す。弁本体との接触が、前記非線型効
果を齎す。 以下、実施例を示す図面によつて説明する。 第１図は、本発明の実施例に係る開閉表示機構
の縦断面図、第２図は、一部横断平面図である。 ハンドル２を廻すと、弁棒１は弁本体１０内の
雌雄螺条（図示せず）の作用で徐々に昇降する。
弁体（図示せず）の形状は、ニードル、デイスク
等任意である。弁棒が最上点にある時、弁は全
開、最下点にある時は全閉に夫々対応する。 次に開閉表示機構を説明する。 覗き窓９を有するハンドル２を弁棒１に挿通す
る。ハンドル２は弁棒１の上端に位置せしめる。
ハンドル２はスプリングワツシヤ１５及び銘板１
６を介し、固定ナツト１４により、弁棒１に固定
する。 ハンドル２の下部には弁棒１を挿通して主動円
板３を設ける。主動円板３は主動円板止めネジ１
９によりハンドル２に固着される。 弁棒頭部１３が主動円板３を挿通する。弁棒頭
部１３が嵌入する主動円板３の四角形状空所は、
弁棒頭部１３直下の四角柱部分に嵌りこむ。よつ
て、ハンドル２と主動円板３は弁棒頭部１３に於
いて上下より挟持され、かつ廻り止めされている
から、相互に遊動しない。弁棒１、ハンドル２及
び主動円板３は、常に同時回転、昇降する。 主
動円板３は磁石ケース２５を戴持している。磁石
ケース２５には水平に枢軸１２を挿通する。枢軸
１２はハンドル回転の接線方向に設ける。枢軸１
２は表示回転磁石７を回転自在に支持する。表示
回転磁石７は、覗き窓９の直下に位置させる。 表示回転磁石７は、この例では円板状となつて
いる。そして面に平行で、枢軸に直角の方向に着
磁している。又一方の面と他の面とに「開」又は
「閉」の表示がなされている。表示は、文字、記
号又は着色等方法は随意である。 主動円板３は下方向に円筒部２３を延出する。
同円筒部２３は主動円板３の下部に設けられる従
動円板４、及びその下に位置する従動輪５を挿通
する。 従動円板４は従動円板止めビス２０により従動
輪５に固着される。よつて、両者は常に同時回転
する。従動輪５からは固定ビス２２により螺締さ
れる摺動ピン２１が内方へ延出する。摺動ピン２
１の先端は主動円板３の円筒部２３の外周面に刻
設される案内溝ｍに嵌入している。 摺動ピン２１は従動輪５及び従動円板４をハン
ドル２、主動円板３に対して軸方向に相対移動さ
せない。それと共に、軸回りにおいて所要角度を
回動できるようにする為に設けられる。同じ機能
を有するものであれば摺動ピン２１以外の部材で
もよい。 従動円板４上には固定磁石台座１７が台座止め
ネジ１８により螺着される。固定磁石台座１７は
固定磁石６を支持する。 第１図に示すように、固定磁石６は表示回転磁
石７と水平直線上に並び、且つ両者は相互作用で
きる程度に近接して設置される。表示回転磁石７
の磁化方向は枢軸に対して、直角をなし、一方固
定磁石６の磁化方向はその回転円の接線方向と同
じである。 開弁時、即ち弁棒１が最下点（全閉）より上に
位置する場合、固定磁石６と表示回転磁石７は、
第６図の状態を保つべく位置調整する。 従動輪５はスプリング８により主動円板３に緩
やかに連結される。即ちスプリング８の上端部は
主動円板のスプリング上止穴ｇに、その下端部は
スプリング下止穴ｋに各々嵌入し、固定される。
スプリング８は主動円板３の回転力をほぼそのま
ま従動輪５に伝達しうる程度の弾性を有してい
る。外部からの抵抗力が無い場合従動輪５は主動
円板３と同時、同速回転する。 これに伴い、開弁時には常に固定磁石６と表示
回転磁石７との位置関係（第６図に示される）が
維持される。固定磁石６と表示回転磁石７は安定
し、表示回転磁石７の開表示Ｂが維持される。 次に弁体１を下降させ、閉弁する為に、ハンド
ル２を右回転せしめる。ハンドル２、その他主動
円板４、従動輪５が回転下降する。やがて従動輪
下面３０が弁本体上面１１に接触するに至る。こ
の時弁棒１は最下点（全閉）直前に位置するよう
に調整されている。表示部は、未だ変らない。固
定磁石６と表示回転磁石７との位置関係に変化が
ないからである。 従動輪下面３０と弁本体上面１１との接触後、
更にハンドルを微少角度右に廻す。従動輪５及び
それに固設される従動円板４の回転は従動輪下面
３０と弁本体上面１１との圧押接触摩擦により禁
止される。即ち従動円板４に設置される固定磁石
６は定位置を保つ。 一方ハンドル２に固着される主動円板３はハン
ドル２に付随して回転する。ハンドル２、主動円
板３はスプリング８の弾性に抗して回転すること
になる。そして主動円板３に設置される表示回転
磁石７はその右回転に伴い固定磁石６に対する相
対位置を変える。 回転する主動円板３の円筒部２３の外周に刻設
される案内溝ｍ内を従動輪５から突出する摺動ピ
ン２１が滑動する。 ハンドル２の回転は、弁棒が最下点（全閉）に
達するに伴い禁止される。主動円板３に設けられ
る表示回転磁石７は今や第５図に示される位置を
有する。 開弁時には、第６図に示すように、固定磁石６
と表示回転磁石７は安定していた。しかし定位置
を保つ固定磁石６に対して回転磁石７のみ右回転
し、終に弁が全閉状態を示すに至るに、表示回路
磁石７が表裏反転する（第５図）。表示回転磁石
７が閉表示Ａを示す。 逆に弁を全閉から全開にする場合には、ハンド
ル２を微少一定角度逆回転即ち左回転させる。主
動円板４、従動輪５はまだ回転せず定位置を保
つ。このとき上述の開弁→閉弁の場合とは逆の作
用が起り、表示回転磁石７が反転し開表示Ｂを示
す（第６図）。 更にハンドル２を左回転させると、それに付随
して従動円板４、従動輪５が左回転する。従動輪
下面３０が弁本体上面１１を離れ回転、上昇す
る。従動円板４と従動輪５はハンドル２と主動円
板３の回転に完全に従う。スプリング８の作用の
ためである。第６図に示される表示回転磁石７と
固定磁石６との相対位置は維持される。即ち開表
示Ｂが保たれる。 本発明の効果は以下の通りである。 (1) ハンドルの上方から開弁又は閉弁が容易に観
察しうる。 (2) 開閉表示機構がハンドル内腔Ｒ内に収納さ
れ、外観上好ましく且つハンドル操作の邪魔に
ならない。 (3) 機構は簡単で故障も少く、又磁石を使用して
いるので安全性が高い。 (4) 「閉」表示の領域が狭く、真の閉状態により
正しく対応する。一部開いているのに「閉」表
示ができる事は少い。弁の操作の上で、「開」
であるのに「閉」表示が見えるのは極めて危険
である。この点で、本発明は理想的である。 従来の開閉表示機構は、ハンドルの昇降或は回
転変位と、検出機構の相対変位とがリニヤーであ
つた。このため、ストロークの短い昇降変位を採
用する事が多く、不正確さを完全に除くことがで
きなかつた。 回転変位はストロークが長いのでより正確に検
出できる。しかし、リニヤーにする限り、歯車、
螺等の減速装置を要する。大がかりになるばかり
でなく、二値論理系に採用すれば結局不正確にな
つてしまう。 ノンリニヤーである事が望ましい。本発明者
は、ハンドル変位ｙと検出機構の相対変位ｑをノ
ンリニヤーにすることにはじめて成功したと言え
る。 (イ) 開時は、スプリングで緩結合して、検出機構
の相対変位dqを dq＝０ (2) とした。 (ロ) 閉弁の瞬間の僅かな間だけ、検出機構の相対
変位dqを dq＝dy (3) ハンドル変位に等しいとしている。 最初の例でいえば

【表】 という非線型運動をし、遷移の状態は０≦ｙ＜１
に含まれる。 最後に、固定磁石と表示回転磁石について補説
する。 表示回転磁石の磁化方向は、面に平行、枢軸に
直角である。しかし枢軸１２は常に接線方向に平
行ではない。接線方向よりのずれの角をθとす
る。 θが０から幾分外てても、開閉表示の切換えは
同様に実現するだけである。固定磁石６の、枢軸
１２に於て形成する磁界の、枢軸と直角方向の磁
場成分Htが、正負変わればよいからである。 さらにθ＝90゜とする事もできる。つまり、実
施例と直角方向に配向してもよい。ただし、この
場合、固定磁石６の数が最低２個となる。そして
同極同志を近接して同一円周上に近接して並でな
ければならない。例えばＮ−Ｓ，Ｓ−Ｎ又はＳ−
Ｎ，Ｎ−Ｓとする。 固定磁石の数が増えても、検出系は非線型運動
をし、開時に相対変位dq＝０（(2)式より）であ
るから、調節は容易である。 以上のように本発明は有用性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る開閉表示機構の縦断面
図、第２図は、一部横断平面図、第３図は、主動
円板３の正面図、第４図は、そのＺ−Ｚ横断平面
図、第５図は、閉弁時における固定磁石６及び表
示回転磁石７を示す平面図、第６図は、開弁時に
おける同図。 １は弁棒、２はハンドル、３は主動円板、４は
従動円板、５は従動輪、６は固定磁石、７は覗き
窓、１０は弁本体、１１は弁本体上面、１２は枢
軸、１３は弁棒頭部、１４は固定ナツト、１５は
スプリングワツシヤ、１６は銘板、１７は固定磁
石台座、１８は台座止めネジ、１９は主動円板止
めビス、２１は摺動ピン、２２は固定ビス、２３
は円筒部、２５は磁石ケース、３０は従動輪下
面、ｇはスプリング上止穴、ｋはスプリング下止
穴、ｍは案内溝、Ｒはハンドル内腔、Ａは閉表
示、Ｂは開表示。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 覗き窓９を有するハンドル２を昇降動する弁
   棒１の上端に取り着け、覗き窓９の下方にはハン
   ドル２と同時回転移動し面に開閉表示を施した表
   示回転磁石７を回転可能に設置し、表示回転磁石
   ７の磁化方向は軸に対し直角でかつ面に平行と
   し、ハンドル２の下方には弁棒軸線を中心とする
   従動円板４を設け、従動円板４は接線方向に磁化
   した固定磁石６を表示回転磁石７の近くに有し、
   スプリング８によつてハンドル２に連結される従
   動輪５が従動円板４の下部に固設され、従動輪５
   はハンドル２に対し軸方向に相対移動しないが軸
   回りにおいて所要角度回動し得、弁棒１が最下点
   近傍に位置した場合には従動輪５が弁本体１１に
   接触し静止するよう構成したことを特徴とする弁
   の開閉表示機構。