特許 6954710 バルブ自動化機構及びバルブ自動化方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6954710

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】バルブ自動化機構及びバルブ自動化方法

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/05 20060101AFI20211018BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/05

【請求項の数】14

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2021-536244(P2021-536244)

(86)(22)【出願日】2021年3月31日

(86)【国際出願番号】JP2021013977

【審査請求日】2021年6月21日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592134848

【氏名又は名称】株式会社鷹取製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100114627

【弁理士】

【氏名又は名称】有吉 修一朗

(74)【代理人】

【識別番号】100182501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 靖之

(74)【代理人】

【識別番号】100175271

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 宣圭

(74)【代理人】

【識別番号】100190975

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 聡子

(72)【発明者】

【氏名】藤山 幸二郎

【審査官】 橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平７−２０８６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１７５９６９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５３−１０４４２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５８−２５８７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０２０／０２８４３０７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／００−３１／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブに取り付けられ、前記ハンドルを自動で回転させることが可能なバルブ自動化機構であって、
前記ハンドルに取り付けられるハンドル保持部と、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドル保持部に取り付けられると共に、前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、
前記ハンドルがなす面と略平行な方向において、前記弁棒と前記ハンドル回転用歯車の間に配置された略筒状体であり、その貫通孔に前記弁棒が挿通されると共に、前記ハンドル回転用歯車を支持する歯車支持部と、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記歯車支持部に接続されると共に、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるように前記所定のバルブに取り付けられたバルブ取付部と、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記バルブ取付部に取り付けられると共に、モーター及び減速機を有する駆動機構と、
前記減速機に取り付けられ、前記モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車とを備える
バルブ自動化機構。

【請求項2】

前記ハンドルがなす面と略平行な方向において、同ハンドルの外縁部の範囲内に、前記ハンドル保持部、前記ハンドル回転用歯車、前記歯車支持部、前記バルブ取付部、及び、前記駆動機構歯車が配置された
請求項１に記載のバルブ自動化機構。

【請求項3】

前記所定のバルブは、前記弁箱に、前記ハンドルの方向に向けて突出して設けられ、前記弁棒とねじ溝構造により嵌合して、同弁棒の回転と、その長手方向に沿った進退動を支持するリブ部を有し、
前記バルブ取付部は、前記リブ部を挟みこむように同リブ部に取り付けられると共に、前記ハンドル及び前記弁棒における、同弁棒の長手方向に沿った進退動に伴い、前記リブ部に沿って進退移動可能に構成された
請求項１または請求項２に記載のバルブ自動化機構。

【請求項4】

前記バルブ取付部は、前記リブ部と対向する面の少なくとも一部に、回転自在に構成された摩耗防止機構を有する
請求項３に記載のバルブ自動化機構。

【請求項5】

前記バルブ取付部は、前記リブ部と対向する面の少なくとも一部に、前記バルブ取付部と前記リブ部との間の摩耗を防止する摩耗防止部材が配置された
請求項３に記載のバルブ自動化機構。

【請求項6】

前記ハンドル回転用歯車及び前記駆動機構歯車は、前記ハンドルのなす面と略平行な向きに配置された
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載のバルブ自動化機構。

【請求項7】

前記歯車支持部と前記ハンドル用回転歯車との間に取り付けられ、前記ハンドル用回転歯車の回転を滑らかにするベアリング部を備える
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５または請求項６に記載のバルブ自動化機構。

【請求項8】

前記ベアリング部は、クロスローラーベアリングで構成された
請求項７に記載のバルブ自動化機構。

【請求項9】

前記ハンドルの外周径の大きさに応じて、前記ハンドル回転用歯車の外周径及び歯車の歯数が変更可能である
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７または請求項８に記載のバルブ自動化機構。

【請求項10】

前記所定のバルブは、手動でハンドルを回転させる既設の手動バルブであり、
前記ハンドル保持部、前記ハンドル回転用歯車、前記歯車支持部、前記バルブ取付部、前記駆動機構及び前記駆動機構歯車は、前記既設の手動バルブに、後付けで取り付け可能である
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８または請求項９に記載のバルブ自動化機構。

【請求項11】

弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブについて、前記ハンドルを自動で回転させるためのバルブ自動化方法であって、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に、
前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、前記ハンドル回転用歯車を支持する歯車支持部と、前記歯車支持部に接続され、かつ、前記所定のバルブに取付けられ、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるバルブ取付部と、前記バルブ取付部に取り付けられ、モーター及び減速機を有する駆動機構と、前記モーターの駆動力により回転し、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車と、を取り付ける取り付け工程と、
前記モーターを駆動させ、前記駆動機構歯車を回転させて、前記ハンドルを回転させるハンドル回転工程を備える
バルブ自動化方法。

【請求項12】

前記取り付け工程は、前記ハンドルがなす面と略平行な方向において、同ハンドルの外縁部の範囲内に、前記ハンドル回転用歯車、前記歯車支持部、前記バルブ取付部、及び、前記駆動機構歯車を取り付ける
請求項１１に記載のバルブ自動化方法。

【請求項13】

前記所定のバルブは、前記弁箱に、前記ハンドルの方向に向けて突出して設けられ、前記弁棒とねじ溝構造により嵌合して、同弁棒の回転と、その長手方向に沿った進退動を支持するリブ部を有し、
前記取り付け工程は、前記リブ部を挟みこむように同リブ部に前記バルブ取付部を取り付け、
前記ハンドル回転工程は、前記ハンドル及び前記弁棒における、同弁棒の長手方向に沿った進退動に伴い、前記バルブ取付部が前記リブ部に沿って進退移動する
請求項１１または請求項１２に記載のバルブ自動化方法。

【請求項14】

弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブに取り付けられ、前記ハンドルを自動で回転させることが可能なバルブ自動化機構であって、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドル回転用歯車を支持すると共に、前記所定のバルブに取付けられ、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制された保持機構と、
前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記保持機構に取り付けられると共に、モーターの駆動力に基づき回転して、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う歯車駆動機構とを備える
バルブ自動化機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バルブ自動化機構及びバルブ自動化方法に関する。詳しくは、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたバルブ自動化機構及びバルブ自動化方法に係るものである。

【背景技術】

【0002】

従来、配管等に設置された既設の手動バルブに対して、アクチュエータ等を駆動源とする自動化機器を取り付けて、手動バルブを電動化することが行われている。

【0003】

このような手動バルブの自動化機器において、例えば、口径が１００ｍｍ未満の小径バルブでは、自動化機器のサイズも小さく、既設の手動バルブを比較的簡単に電動化することができる。

【0004】

また、一方で、口径が大きな手動バルブについても電動化するニーズがあり、これまでに幾つかの自動化機器が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

【0005】

ここで、非特許文献１に記載の自動化機器では、取り付け対象となる手動バルブのハンドルを取り外した上で、アクチュエータを取り付けるための専用の取付部材、及び、アクチュエータを支持するための支持機構を用いて、バルブ側の部材の交換や、専用の加工を伴い、自動化機器が取り付けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【非特許文献1】"日本ギア工業株式会社 製品情報 バルブアクチュエータ リミトルク ＳＭＢシリーズ"、[online]、［令和３年３月１日検索］、インターネット<URL:http://www.nippon-gear.jp/product/valve_actuator/pdf/SMBseries_g004e_s.pdf>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ここで、非特許文献１に記載の自動化機器を始め、口径が大きな手動バルブを電動化するための、従前の自動化機器では、バルブの自動開閉に大きなトルクが必要となるため、自動化機器の全体や、構成部材のサイズが大型になる問題があった。

【0008】

そのため、手動バルブの上部や周辺に自動化機器を取り付けると、取付け前に比べて、バルブ全体のサイズが大きくなる。特に、高さ方向においてバルブのサイズが著しく大型化してしまう。

【0009】

また、自動化機器の構成部材のサイズが大きく、重量もあるため、これらを支持する支持構造も大きく頑丈なものになり、自動化機器を設置するためのスペースを充分に確保する必要があった。

【0010】

しかしながら、船舶の内部のように、限られた狭いスペースの中に、複数の配管が密に配置され、配管同士の距離が近くなっている箇所が多く存在する環境では、隣り合う配管との距離によっては、手動バルブの自動化機器を配置できるだけの空間が確保できない不具合があった。

【0011】

また、自動化機器のサイズが大きく、重量が大きいことから、手動バルブに対して、迅速に自動化機器を、設置または取り外すことが困難であった。また、非常用の手動ハンドルを持たない自動化機器では、緊急時に、自動化機器を取り外して、バルブを手動で操作する対応も難しかった。

【0012】

さらに、非特許文献１に記載の自動化機器では、取付対象となるバルブが有する部材、例えば弁蓋等を、専用の取付部材や支持機構に交換する必要があり、バルブの種類や形状に合わせて、専用の取付部材や支持機構を新たに製造する必要があった。そのため、容易にバルブを電動化しづらく、対象となるバルブの数が多いと、コストが高騰する問題が顕著に生じていた。

【0013】

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたバルブ自動化機構及びバルブ自動化方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の目的を達成するために、本発明のバルブ自動化機構は、弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブに取り付けられ、前記ハンドルを自動で回転させることが可能なバルブ自動化機構であって、前記ハンドルに取り付けられるハンドル保持部と、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドル保持部に取り付けられると共に、前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、前記ハンドルがなす面と略平行な方向において、前記弁棒と前記ハンドル回転用歯車の間に配置された略筒状体であり、その貫通孔に前記弁棒が挿通されると共に、前記ハンドル回転用歯車を支持する歯車支持部と、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記歯車支持部に接続されると共に、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるように前記所定のバルブに取り付けられたバルブ取付部と、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記バルブ取付部に取り付けられると共に、モーター及び減速機を有する駆動機構と、前記減速機に取り付けられ、前記モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車とを備える。

【0015】

ここで、ハンドルに取り付けられるハンドル保持部と、ハンドル保持部に取り付けられると共に、ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車によって、所定のバルブのハンドルを、ハンドル回転用歯車を回転させることで、一緒に回転させることが可能となる。

【0016】

また、ハンドル回転用歯車が、弁棒の長手方向において、弁箱とハンドルの間に配置されたことによって、所定のバルブの弁箱とハンドルの間のスペース内に、ハンドル回転用歯車を収めることができる。これにより、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、所定のバルブの全高を変えることなく、ハンドル回転用歯車を取り付けることが可能となる。

【0017】

また、歯車支持部が、ハンドルがなす面と略平行な方向において、弁棒とハンドル回転用歯車の間に配置された略筒状体であり、その貫通孔に弁棒が挿通されると共に、ハンドル回転用歯車を支持することによって、ハンドル回転用歯車の内側から、これを支持することができる。

【0018】

また、バルブ取付部が、歯車支持部に接続されると共に、弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるように所定のバルブに取り付けられたことによって、バルブ取付部及び歯車支持部が、弁棒の位置を回転中心として回動することなく、ハンドル回転用歯車を支持できる構造となる。

【0019】

また、バルブ取付部が、弁棒の長手方向において、弁箱とハンドルの間に配置されたことによって、所定のバルブの弁箱とハンドルの間のスペース内に、歯車支持部及びバルブ取付部を収めることができる。これにより、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、所定のバルブの全高を変えることなく、歯車支持部及びバルブ取付部を取り付けることが可能となる。

【0020】

また、モーター及び減速機を有する駆動機構と、減速機に取り付けられ、モーターの駆動力により回転可能に構成されると共に、ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車によって、モーターの駆動力を介して、駆動機構歯車を回転させて、この回転をハンドル回転用歯車に伝達し、ハンドル回転用歯車を回転させることができる。即ち、ハンドル回転用歯車と共に、所定のバルブのハンドルを回転させることが可能となり、所定のバルブを電動化することができる。

【0021】

また、駆動機構が、弁棒の長手方向において、弁箱とハンドルの間に配置されたことによって、所定のバルブの弁箱とハンドルの間のスペース内に、駆動機構歯車及び駆動機構を収めることができる。これにより、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、所定のバルブの全高を変えることなく、駆動機構歯車及び駆動機構を取り付けることが可能となる。

【0022】

また、バルブ取付部が、歯車支持部に接続されると共に、弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるように所定のバルブに取り付けられ、駆動機構が、バルブ取付部に取り付けられたことによって、駆動機構及び駆動機構歯車が、弁棒の位置を回転中心として回動することなく、駆動機構歯車を介して、所定のバルブのハンドルを回転させることが可能となる。即ち、例えば、駆動機構及び駆動機構歯車が、弁棒の位置を回転中心として回動すると、ハンドル回転用歯車の外周に沿って、駆動機構と駆動機構歯車が移動することになり、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれ、所定のバルブのハンドルを回転させられなくなってしまう。しかし、駆動機構及び駆動機構歯車について、回動が規制されることで、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれることを抑止して、所定のバルブのハンドルを安定して回転させることが可能となる。

【0023】

また、ハンドルがなす面と略平行な方向において、ハンドルの外縁部の範囲内に、ハンドル保持部、ハンドル回転用歯車、歯車支持部、バルブ取付部、及び、駆動機構歯車が配置された場合には、ハンドルがなす面と略平行な方向、即ち、幅方向において、所定のバルブよりも内側に、ハンドル保持部、ハンドル回転用歯車、歯車支持部、バルブ取付部、及び、駆動機構歯車を収めることができる。これにより、バルブ自動化機構を取り付けた状態で、幅方向において、サイズが大型になることを抑止できる。

【0024】

また、所定のバルブが、弁箱に、ハンドルの方向に向けて突出して設けられ、弁棒とねじ溝構造により嵌合して、弁棒の回転と、その長手方向に沿った進退動を支持するリブ部を有し、バルブ取付部が、ハンドル及び弁棒における、弁棒の長手方向に沿った進退動に伴い、リブ部に沿って進退移動可能に構成された場合には、高さ方向において、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれることを抑止して、所定のバルブのハンドルを安定して回転させることが可能となる。即ち、所定のバルブにおけるハンドル及び弁棒が、弁棒の長手方向に沿って進退動することで変わるハンドル回転用歯車の高さ位置に合わせて、バルブ取付部を移動させ、駆動機構歯車の高さ位置を揃えることができる。

【0025】

また、所定のバルブが、弁箱に、ハンドルの方向に向けて突出して設けられたリブ部を有し、バルブ取付部が、リブ部を挟みこむようにリブ部に取り付けられたことによって、リブ部をバルブ取付部で挟み込むように嵌合させるだけの簡易な構造で、バルブ取付部を所定のバルブに安定して取り付けることができる。また、この簡易な構造で、バルブ取付部の、弁棒の位置を回転中心とした回動を規制することができる。

【0026】

また、バルブ取付部が、リブ部と対向する面の少なくとも一部に、回転自在に構成された摩耗防止機構を有する場合には、バルブ取付部が、リブ部に沿って進退動する際に、両部材の間で、摩耗防止機構が回転してバルブ取付部の移動を滑らかにすると共に、バルブ取付部が摩耗すること防止できる。

【0027】

また、バルブ取付部が、リブ部と対向する面の少なくとも一部に、バルブ取付部とリブ部との間の摩耗を防止する摩耗防止部材が配置された場合には、バルブ取付部が、リブ部に沿って進退動する際に、両部材の間に摩耗防止部材があることで、バルブ取付部が摩耗すること防止できる。

【0028】

また、ハンドル回転用歯車及び駆動機構歯車は、ハンドルのなす面と略平行な向きに配置された場合には、高さ方向において、ハンドル回転用歯車及び駆動機構歯車が占める体積が小さくなり、バルブ自動化機構を取り付けた状態で、高さ方向において、サイズが大型になることを抑止できる。

【0029】

また、歯車支持部とハンドル回転用歯車との間に取り付けられ、ハンドル回転用歯車の回転を滑らかにするベアリング部を備える場合には、ハンドル回転用歯車が回転することによる歯車支持部の摩耗を防止すると共に、ハンドル回転用歯車を滑らかに回転させることができ、その回転に必要な動力を低減させることができる。

【0030】

また、ベアリング部が、クロスローラーベアリングで構成された場合には、軸方向の異なるローラーベアリングが２方向に取り付けられたベアリング部となり、水平方向及び垂直方向の両方向から力が加わった際にも、ベアリング部がひずんだり、偏心したりすることなく、ハンドル回転用歯車を滑らかに回転させることが可能となる。

【0031】

また、ハンドルの外周径の大きさに応じて、ハンドル回転用歯車の外周径及び歯車の歯数が変更可能である場合には、所定のバルブのハンドルの外周径の大きさが異なっても、同一の駆動機構を用いながら、所定のバルブのハンドルの外周径に合わせた外周径及び歯車の歯数を有するハンドル回転用歯車を選択して、所定のバルブを自動で開閉させるために充分な最大トルクを得ることができる。即ち、バルブは、その口径が大きくなることに伴い、ハンドルの外周径も大きくなることから、ハンドル回転用歯車を変更するだけで、口径が異なるバルブに自動化機構を取り付け可能となる。

【0032】

また、所定のバルブが、手動でハンドルを回転させる既設の手動バルブであり、ハンドル保持部、ハンドル回転用歯車、歯車支持部、バルブ取付部、駆動機構及び駆動機構歯車は、既設の手動バルブに、後付けで取り付け可能である場合には、既設の手動バルブを簡単に電動化することができる。また、必要に応じて、自動化機構を取り外して、元の状態に戻すことができる。

【0033】

また、上記の目的を達成するために、本発明のバルブ自動化方法は、弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブについて、前記ハンドルを自動で回転させるためのバルブ自動化方法であって、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に、前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、前記ハンドル回転用歯車を支持する歯車支持部と、前記歯車支持部に接続され、かつ、前記所定のバルブに取付けられ、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるバルブ取付部と、バルブ取付部に取り付けられ、モーター及び減速機を有する駆動機構と、前記モーターの駆動力により回転し、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車と、を取り付ける取り付け工程と、前記モーターを駆動させ、前記駆動機構歯車を回転させて、前記ハンドルを回転させるハンドル回転工程を備える。

【0034】

ここで、取り付け工程で、ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車を取り付けることによって、所定のバルブのハンドルを、ハンドル回転用歯車を回転させることで、一緒に回転させることが可能となる。

【0035】

また、取り付け工程で、ハンドル回転用歯車を支持する歯車支持部を取り付けることによって、歯車支持部で、ハンドル回転用歯車を支持することができる。

【0036】

また、取り付け工程で、歯車支持部に接続され、かつ、所定のバルブに取付けられ、弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるバルブ取付部を取り付けることによって、バルブ取付部及び歯車支持部が回動することなく、ハンドル回転用歯車を支持できる構造となる。

【0037】

また、取り付け工程で、モーター及び減速機を有する駆動機構と、モーターの駆動力により回転し、ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う駆動機構歯車を取り付けることによって、モーターの駆動力を介して、駆動機構歯車を回転させて、この回転をハンドル回転用歯車に伝達し、ハンドル回転用歯車を回転させることができる。

【0038】

また、取り付け工程で、弁棒の長手方向において、弁箱とハンドルの間に、ハンドル回転用歯車と、歯車支持部と、バルブ取付部と、モーター及び減速機を有する駆動機構と、駆動機構歯車と、を取り付けることによって、所定のバルブの弁箱とハンドルの間のスペース内に、各部材を収めることができる。これにより、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、所定のバルブの全高を変えることなく、各部材を取り付けることが可能となる。

【0039】

また、ハンドル回転工程で、モーターを駆動させ、駆動機構歯車を回転させて、ハンドルを回転させることによって、ハンドル及び弁棒の回転を電動化して、弁箱の内部を流れる流体の流れの制御することができる。

【0040】

また、取り付け工程で、歯車支持部と、歯車支持部に接続され、かつ、所定のバルブに取付けられ、弁棒の位置を回転中心とした回動が規制されるバルブ取付部と、バルブ取付部に取り付けられた駆動機構と、駆動機構歯車を取り付けることによって、駆動機構及び駆動機構歯車が回動することなく、駆動機構歯車を介して、所定のバルブのハンドルを回転させることが可能となる。即ち、例えば、駆動機構及び駆動機構歯車が、弁棒の位置を回転中心として回動すると、ハンドル回転用歯車の外周に沿って、駆動機構と駆動機構歯車が移動することになり、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれ、所定のバルブのハンドルを回転させられなくなってしまう。しかし、駆動機構及び駆動機構歯車について、回動が規制されることで、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれることを抑止して、所定のバルブのハンドルを安定して回転させることが可能となる。

【0041】

また、取り付け工程で、ハンドルがなす面と略平行な方向において、ハンドルの外縁部の範囲内に、ハンドル回転用歯車、歯車支持部、バルブ取付部、及び、駆動機構歯車を取り付ける場合には、ハンドルがなす面と略平行な方向、即ち、幅方向において、所定のバルブよりも内側に、ハンドル保持部、ハンドル回転用歯車、歯車支持部、バルブ取付部、及び、駆動機構歯車を収めることができる。これにより、バルブ自動化機構を取り付けた状態で、幅方向において、サイズが大型になることを抑止できる。

【0042】

また、所定のバルブが、弁箱に、ハンドルの方向に向けて突出して設けられ、弁棒とねじ溝構造により嵌合して、弁棒の回転と、その長手方向に沿った進退動を支持するリブ部を有し、取り付け工程が、リブ部を挟みこむようにリブ部にバルブ取付部を取り付け、ハンドル回転工程が、ハンドル及び弁棒における、弁棒の長手方向に沿った進退動に伴い、バルブ取付部がリブ部に沿って進退移動する場合には、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、駆動機構歯車とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれることを抑止して、所定のバルブのハンドルを安定して回転させることが可能となる。即ち、所定のバルブにおけるハンドル及び弁棒が、弁棒の長手方向に沿って進退動することで変わるハンドル回転用歯車の高さ位置に合わせて、バルブ取付部を移動させ、駆動機構歯車の高さ位置を揃えることができる。

【0043】

また、上記の目的を達成するために、本発明のバルブ自動化機構は、弁箱と、前記弁箱に取り付けられた弁棒及びハンドルを有し、前記ハンドルを回転させ、かつ、前記ハンドル及び前記弁棒を同弁棒の長手方向に沿って進退動させて、前記弁箱の内部を流れる流体の流れを制御する所定のバルブに取り付けられ、前記ハンドルを自動で回転させることが可能なバルブ自動化機構であって、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドルと一体的に回転するハンドル回転用歯車と、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記ハンドル回転用歯車を支持すると共に、前記所定のバルブに取付けられ、前記弁棒の位置を回転中心とした回動が規制された保持機構と、前記弁棒の長手方向において、前記弁箱と前記ハンドルの間に配置され、前記保持機構に取り付けられると共に、モーターの駆動力に基づき回転して、前記ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行う歯車駆動機構とを備える。

【0044】

ここで、歯車駆動機構が、モーターの駆動力に基づき回転して、ハンドル回転用歯車と歯車の噛み合いにより動力伝達を行うことによって、モーターの駆動力を、歯車駆動機構からハンドル回転用歯車に伝達し、ハンドル回転用歯車を回転させることができる。即ち、ハンドル回転用歯車と共に、所定のバルブのハンドルを回転させることが可能となり、所定のバルブを電動化することができる。

【0045】

また、保持機構が、ハンドル回転用歯車を支持すると共に、所定のバルブに取付けられ、弁棒の位置を回転中心とした回動が規制され、歯車駆動機構が保持機構に取り付けられたことによって、保持機構及び歯車駆動機構が回動することなく、歯車駆動機構を介して、所定のバルブのハンドルを回転させることが可能となる。即ち、例えば、歯車駆動機構が、弁棒の位置を回転中心として回動すると、ハンドル回転用歯車の外周に沿って、歯車駆動機構が移動することになり、歯車駆動機構とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれ、所定のバルブのハンドルを回転させられなくなってしまう。しかし、歯車駆動機構について、その回動が規制されることで、歯車駆動機構とハンドル回転用歯車の噛み合いがずれることを抑止して、所定のバルブのハンドルを安定して回転させることが可能となる。

【0046】

また、ハンドル回転用歯車と、保持機構と、歯車駆動機構が、弁棒の長手方向において、弁箱とハンドルの間に配置されたことによって、所定のバルブの弁箱とハンドルの間のスペース内に、各部材を収めることができる。これにより、弁棒の長手方向、即ち、高さ方向において、所定のバルブの全高を変えることなく、各部材を取り付けることが可能となる。

【発明の効果】

【0047】

本発明に係るバルブ自動化機構は、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたものとなっている。
また、本発明に係るバルブ自動化方法は、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたバルブ自動化機構を提供できる方法となっている。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るバルブ自動化機構の一例であるバルブ自動化機構を取り付けたバルブを示す概略斜視図である。

【図2】（ａ）は、図１に示すバルブの概略正面図であり、（ｂ）は、図１に示すバルブの概略平面図である。

【図3】（ａ）は、ハンドル及び歯車取付機構とその周辺構造を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、図３（ｂ）に示す構造からケース蓋部及び固定ナットを取り外した状態を示す分解斜視図である。

【図4】（ａ）は、ハンドル保持ケー及びハンドル回転用歯車とその周辺構造を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、ハンドル回転用歯車及び歯車支持部とその周辺構造を示す概略斜視図である。

【図5】（ａ）は、支持機構をリブに取り付けた状態の構造を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、支持機構における下部支持部及びリブ取付部とその周辺構造を示す概略斜視図である。

【図6】（ａ）は、図５（ｂ）に示す構造の概略側面図であり、（ｂ）は、支持機構への駆動機構の取付状態を示す概略斜視図である。

【図7】リブ取付部が上下方向に移動する状態を示す図であり、（ａ）は、リブ取付部が上昇する前の状態を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、リブ取付部が上昇している状態を示す概略斜視図である。

【図8】図１に示すバルブの構造において、ハンドル及び駆動機構本体の直径方向で切断した断面を示す概略断面図である。

【図9】図１に示すバルブの構造において、ハンドル直径方向かつリブの中央で切断した断面を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
本発明を適用したバルブ自動化機構の一例であるバルブ自動化機構１は、手動のバルブ１００の内部を流れる流体を制御するハンドル１０１の回転を電動化するための機構である（図１及び図２参照）。なお、以下に示す内容は本発明を適用したバルブ自動化機構の一例であり、本発明の内容はこれに限定されるものではなく、適宜設定変更することが可能である。

【0050】

また、以下の説明においては、説明の便宜上、図２（ａ）を基準に、図中における上下方向を、「上下方向」または「鉛直方向」と称し、図中における左右方向を「水平方向」と称するものとする。

【0051】

また、バルブ１００は、ハンドル１０１と、弁棒１０２と、弁箱１０３と、リブ１０４を備える玉型弁である（図１、図２、図３、図６、図７、図９参照）。また、バルブ１００は、口径が２００ｍｍの大型バルブである。

【0052】

また、ハンドル１０１は、弁棒１０２に着脱自在に取り付けられ、弁棒１０２に取り付けられた状態で、作業者が手動で回転させる部分である。

【0053】

また、弁棒１０２は図示しない弁体に接続され、ハンドル１０１を手動で回転させることで、ハンドル１０１と共に弁棒１０２が回転し、弁箱１０３の内部を流れる流体の流路を弁体が開閉することで、流体の流れが制御される。

【0054】

また、リブ１０４は、弁箱１０３の上部に設けられ、弁棒１０２との間で、ねじ溝構造で嵌合している。リブ１０４はねじ溝構造を介して、弁棒１０２が回転しながら、上下方向に進退動作する動きをガイドする部材である。

【0055】

なお、バルブ１００の構造は、既知の玉形弁の構造であるため、詳細な説明は省略する。また、ここでいうリブ１０４が本願請求項におけるリブ部に相当する部材である。

【0056】

ここで、本発明を適用したバルブ自動化機構が取り付けられるバルブの種類は、玉型弁に限定されるものではなく、ハンドル及び弁棒を有し、その回転により流体の流れを制御するバルブであれば適用することができる。例えば、ボール弁、ゲート弁、バタフライ弁等、既知の種類のバルブに対して、本発明を適用したバルブ自動化機構を採用することができる。より詳細には、例えば、ゲートバルブのような、バルブ開閉に一回転以上を要するマルチターンタイプのバルブには、本発明の構造をそのまま適用することができる。また、ボール弁、バタフライ弁のような、９０度のハンドル回転でバルブ開閉を行うパートターンバルブには、ハンドルへの取り付け構造などを変更して、本発明を適用したバルブ自動化機構を採用することができる。

【0057】

また、本発明を適用したバルブ自動化機構が取り付けられるバルブの口径は、２００ｍｍのサイズに限定されるものではない。例えば、玉形弁では口径が１００ｍｍ以上のバルブに適用することも可能である。さらに、口径が２００ｍｍを超えるバルブについても適用することができる。

【0058】

［バルブ自動化機構の全体構造］
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、バルブ自動化機構１は、歯車取付機構２と、支持機構３と、駆動機構４と、制御部５を備えている。

【0059】

また、歯車取付機構２は、バルブ１００のハンドル１０１に、ハンドル１０１と一体的に回転するハンドル回転用歯車２０を取り付けるための取付機構である（図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３参照）。

【0060】

また、支持機構３は、歯車取付機構２及び駆動機構４をバルブ１００に取り付けるための取付機構であると共に、歯車取付機構２を支持するための部材である。

【0061】

また、駆動機構４は、ハンドル回転用歯車２０を回転させ、ハンドル１０１の回転を電動化するための駆動力を生じる機構である。なお、各機構の詳細は後述する。

【0062】

また、制御部５は、外部との通信機能を備え、外部端末等からの送信される制御信号により、駆動機構４を構成するモーターの駆動を制御する部分である。モーターは、制御部５を介して、回転方向や回転速度が制御可能に構成されている。

【0063】

また、制御部５は、電源のＯＮＯＦＦが切り替え可能な電源ボタン（図示省略）を有している。さらに制御部５は、交流と直流の電源変換の機能を有している。

【0064】

［歯車取付機構］
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、歯車取付機構２は、ハンドル回転用歯車２０と、ハンドル保持ケース２１と、ケース蓋部２２と、固定ナット１０５を有している。

【0065】

また、ハンドル回転用歯車２０は、ハンドル保持ケース２１と、ケース蓋部２２、及び、固定ナット１０５を介して、ハンドル１０１と一体化する部材であり、後述する駆動部側歯車４１の歯車と噛み合い、ハンドル１０１と一緒に回転する部材である（図４（ｂ）参照）。

【0066】

また、ハンドル回転用歯車２０は、その中央に、弁棒１０２が挿通可能な貫通孔が形成された略ドーナツ状の部材である（図４（ｂ）参照）。

【0067】

このように、ハンドル回転用歯車２０の中央に弁棒１０２が挿通された構造であるため、ハンドル１０１の回転軸となる弁棒１０２の位置が、ハンドル回転用歯車２０における回転の中心位置となる。

【0068】

即ち、水平方向において、ハンドル１０１及びハンドル回転用歯車２０の回転の中心位置が揃った構造となる。

【0069】

これにより、ハンドル回転用歯車２０と一体的にハンドル１０１を回転させる際に、ハンドル１０１を安定して回転させることが可能となる。また、モーターから生じる駆動力のロスを減らして、ハンドル１０１を効率良く回転させることができる。

【0070】

また、ハンドル回転用歯車２０の外周面には、ハンドル１０１の外周径の大きさに合わせて形成された歯数の歯が形成されている。また、ハンドル回転用歯車２０の外周径の大きさは、ハンドル１０１の外周径の大きさに合わせて形成されている。この歯数及び外周径の大きさの関係については後述する。

【0071】

また、ハンドル保持ケース２１は、ケース蓋部２２との間に、ハンドル１０１を挟んで固定するための固定部材であると共に、ハンドル回転用歯車２０の上部を保護するカバー部材である（図４（ａ）参照）。

【0072】

また、ハンドル保持ケース２１は、その中央に弁棒１０２が挿通可能な貫通孔が形成された略ドーナツ状の部材であり、その下部側にハンドル回転用歯車２０が取り付けられ、ハンドル保持ケース２１とハンドル回転用歯車２０が一体化した構造となっている（図４（ａ）参照）。

【0073】

なお、図４（ｂ）においては、ハンドル回転用歯車２０の形状を明確にするため、ハンドル保持ケース２１と分離した状態でハンドル回転用歯車２０を図示している。

【0074】

また、ハンドル保持ケース２１の上部側には、ハンドル１０１のスポークを嵌め込むための複数の溝部２１０が形成されている（図４（ａ）参照）。また、ケース蓋部２２の下部側にも、ハンドル１０１のスポークを嵌め込むための複数の溝部２２０が形成されている（図３（ｂ）参照）。

【0075】

また、ケース蓋部２２は、その中央に弁棒１０２が挿通可能な貫通孔が形成されている（図３（ｂ）参照）。また、固定ナット１０５は、弁棒１０２の上部の外周面に形成された溝（符号省略）とねじ溝構造で嵌合して、ケース蓋部２２、ハンドル保持ケース２１及びハンドル回転用歯車２０を固定する部材である。

【0076】

なお、固定ナット１０５は、バルブ１００において、弁棒１０２に対してハンドル１０１を固定するための部材をそのまま採用することができる。

【0077】

このような歯車取付機構２の構造により、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ハンドル保持ケース２１とケース蓋部２２の間に、ハンドル１０１を挟んだ状態で、固定ナット１０５を締め付け、ハンドル１０１と、ケース蓋部２２、ハンドル保持ケース２１及びハンドル回転用歯車２０を一体化させて、その状態を固定することができる。

【0078】

また、ハンドル保持ケース２１と、ハンドル回転用歯車２０が一体化しているため、ハンドル１０１の下部に、ハンドル回転用歯車２０を取り付けることが可能となる。

【0079】

また、ハンドル１０１の下部に、ハンドル回転用歯車２０を取り付けることで、バルブの全体のサイズが大型になることを抑止できる。また、緊急時等に、ハンドル１０１を手動で操作しやすくすることができる。

【0080】

このように、歯車取付機構２を介して、バルブ１００のハンドル１０１の下部に、容易にハンドル回転用歯車２０を取り付けることが可能となる。

【0081】

［支持機構］
図５（ａ）に示すように、支持機構３は、歯車支持部３０と、ベアリング部３１と、リブ取付部３２を有している。なお、図５及び図６では、支持機構３の各構成部材の形状と配置位置を明確にするために、歯車取付機構２の各部材を省略して図を表している。

【0082】

また、歯車支持部３０は、ハンドル回転用歯車２０を支持する部材である。歯車支持部３０自体は、回転しないように、リブ取付部３２に対してボルト（図示省略）で固定され、ハンドル回転用歯車２０を回転可能に軸支する部材である。

【0083】

また、ベアリング部３１は、歯車支持部３０と、ハンドル回転用歯車２０の間に取り付けられる部材であり（図５（ｂ）参照）、ハンドル回転用歯車２０を滑らかに回転させるための部材である。また、ベアリング部３１は、ハンドル回転用歯車２０が回転することによる歯車支持部３０が摩耗することを防止する部材である。また、ベアリング部３１は、その内側が上部支持部３００及び下部支持部３０１の間に挟まれ、かつ、その外側がハンドル保持ケース２１及びハンドル回転用歯車２０の間に挟まれ、各々の部材に挟まれた圧力で、ベアリング部３１が保持されている。

【0084】

また、ベアリング部３１は、クロスローラーベアリングで構成され、軸方向の異なるローラーベアリングが２方向に取り付けられている。そのため、水平方向及び垂直方向の両方向から力が加わっても、ベアリング部３１がひずんだり、偏心したりすることなく、ハンドル回転用歯車２０を滑らかに回転させることが可能となる。

【0085】

また、リブ取付部３２は、バルブ１００のリブ１０４に、歯車支持部３０を取り付けるための部材である。より詳細には、リブ取付部３２は、歯車取付機構２及び駆動機構４をバルブ１００に取り付けるための部材となると共に、歯車取付機構２を支持する部材である。

【0086】

また、歯車支持部３０は、上部支持部３００と、下部支持部３０１の２つの部材を、上下方向にボルトで固定し、一体化した部材で構成されている（図５（ａ）、図５（ｂ）及び図９参照）。

【0087】

また、下部支持部３０１は、その外周面の一部がリブ取付部３２にボルト（図示省略）で固定され、歯車支持部３０の基礎部分を構成している。また、下部支持部３０１は、その下部中央側に嵌合溝３０２が形成され、リブ１０４の上端の一部が嵌入可能な形状となっている（図６（ａ）参照）。

【0088】

また、下部支持部３０１は、その中央に、弁棒１０２が挿通可能な貫通孔が形成されている（図５（ｂ）参照）。さらに、下部支持部３０１は、その上部側の外周面に、ベアリング部３１を取り付けるための段差部が形成されている。また、上部支持部３００は、下部支持部３０１との間で、ベアリング部３１を挟持している。

【0089】

また、上部支持部３００は、ハンドル保持ケース２１の内周面と嵌合して、ハンドル保持ケース２１を下方から支持する部材となる（図８及び図９参照）。

【0090】

また、ベアリング部３１は、弁棒１０２を中心とした半径方向において、上部支持部３００及び下部支持部３０１と、ハンドル回転用歯車２０の間に配置され、上述したように、ハンドル回転用歯車２０の軸受けとして機能する（図８及び図９参照）。

【0091】

また、リブ取付部３２は、枠状の部材であり、リブ１０４に対して、その上方からリブ１０４に被せるように取り付けられている（図５〜図７参照）。

【0092】

また、リブ取付部３２の内周面の下部側の４カ所には、回転自在な摩耗防止ローラー３２０が設けられ、リブ取付部３２は、摩耗防止ローラー３２０を介して、リブ１０４の外周面に当接している。

【0093】

即ち、リブ取付部３２は、その枠状の形状の内側で、板状のリブ１０４を外側から挟み込むように取り付けられている。

【0094】

また、リブ取付部３２は、ハンドル１０１及び弁棒１０２が回転して、上下方向に進退動する動きに伴い、リブ１０４に沿って上下動可能に構成されている（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）。

【0095】

この上下動する際に、摩耗防止ローラー３２０が回転することで、リブ取付部３２の滑らかな移動が可能となり、かつ、リブ取付部３２がリブ１０４と接触して摩耗することを防止できる。

【0096】

ここで、必ずしも、リブ取付部３２が、回転自在な摩耗防止ローラー３２０を介して、リブ１０４の外周面に当接する構造とある必要はない。例えば、摩耗防止ローラー３２０の代わりに、樹脂部材等で形成された摩耗防止部を取り付けて、リブ１０４に沿ったリブ取付部３２の上下動の際の摩耗を防止することもできる。また、摩耗防止ローラー３２０の代わりに、回転自在なボール部材を用いることもできる。

【0097】

また、リブ取付部３２は、上述したように、リブ１０４に対して、その上方からリブ１０４に被せるように取り付けられていることから、弁棒１０２の位置を中心とした回動が、リブ１０４との嵌合により規制されている。

【0098】

これにより、リブ取付部３２は、上部支持部３００及び下部支持部３０１が回転しないように、リブ１０４にこれらの部材を取り付けることが可能となる。

【0099】

即ち、上部支持部３００及び下部支持部３０１は回転することなく、ハンドル回転用歯車２０は回転可能となるように、上部支持部３００及び下部支持部３０１で支える構造が実現できる。この結果、ハンドル回転用歯車２０及びハンドル１０１を、安定して回転させることができる。

【0100】

また、リブ取付部３２は、駆動部取付具３２１を有している（図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６（ａ）参照）。駆動部取付具３２１は、リブ取付部３２に、駆動機構５を取り付けるための部材である。

【0101】

［駆動機構］
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、駆動機構４は、駆動部本体４０と、駆動部側歯車４１を有している。

【0102】

また、駆動部本体４０は、駆動源となるモーターと、モーターに接続され、モーターで生じた駆動力のトルクを高める減速機を有している（図示省略）。また、モーターは、制御部５に接続され、制御部５を介して電源が供給されると共に、その駆動が制御されている。

【0103】

また、駆動部側歯車４１は、モーター及び減速機から伝達された駆動力により回転して、ハンドル回転用歯車２０と噛み合い、これを回転させるための部材である（図４（ｂ）参照）。

【0104】

また、駆動部側歯車４１は、駆動部本体４０の減速機に接続され、モーターから生じ、減速機でトルクが高められた回転動力によって、回転可能に構成されている。また、駆動部側歯車４１は、駆動部本体４０の上方に配置され、上下方向における高さ位置が、ハンドル回転用歯車２０の高さ位置に揃えられている。

【0105】

これにより、２つの歯車がしっかりと噛み合い、駆動部側歯車４１の回転を、ハンドル回転用歯車２０に伝達して、ハンドル回転用歯車２０及びハンドル１０１を回転させることが可能となる（図４（ｂ）参照）。

【0106】

また、駆動部側歯車４１には、駆動部側歯車４１を上方から覆い、ハンドル回転用歯車２０と対向する面側の一部が開口したカバー部材４２が取り付けられている（図４（ａ）参照）。

【0107】

また、上述したように、駆動部取付具３２１を介して、駆動部本体４０がリブ取付部３２に取り付けられている。そのため、駆動部本体４０及び駆動部側歯車４１は、リブ取付部３２とリブ１０４との嵌合により、弁棒１０２の位置を中心とした回動が規制されている。

【0108】

これにより、駆動部側歯車４１が、ハンドル回転用歯車２０の円周方向に沿って、その周りを回転することがなく、ハンドル回転用歯車２０の円周方向における同じ位置で、２つの歯車が噛み合う構造となる。

【0109】

この結果、駆動部側歯車４１の回転動力を安定してハンドル回転用歯車２０に伝達することができ、ハンドル１０１を、安定して回転させることが可能となる。

【0110】

また、駆動部側歯車４１は、水平方向において、ハンドル回転用歯車２０のすぐ隣に配置されているため、モーターで生じた駆動力を伝達する際に、回転動力のロスが少なく、ハンドル回転用歯車２０を効率良く回転させることができる。また、ハンドル１０１に対して、充分なトルクを生じさせることができる。

【0111】

さらに、駆動部取付具３２１を介して、駆動部本体４０がリブ取付部３２に取り付けられているため、リブ１０４に沿ってリブ取付部３２が上下方向に移動するのに合わせて、駆動部本体４０及び駆動部側歯車４１も上下方向に移動することができる。

【0112】

即ち、上下方向において、ハンドル回転用歯車２０の高さ位置と、駆動部側歯車４１の高さ位置が常に揃った状態で、ハンドル１０１及び弁棒１０２が回転して、上下方向に進退動する動きと一緒に、ハンドル回転用歯車２０と、駆動部側歯車４１が上下方向に移動可能となる。

【0113】

これにより、ハンドル１０１が回転して、弁棒１０２が上下方向に移動しても、ハンドル回転用歯車２０と、駆動部側歯車４１の２つの歯車の噛み合いが上下方向にずれることなく、安定して回転動力を伝達できる構造となる。

【0114】

続いて、バルブ１００に対するバルブ自動化機構１の各部材の取付位置について説明する。

【0115】

まず、上下方向において、ハンドル回転用歯車２０と、支持機構３の各部材と、駆動機構４の各部材は、バルブ１００のハンドル１０１と、弁箱１０３との間に配置されている。そのため、バルブ１００の元々の全高を変えることなく、ハンドル１０１を電動化するための上述した部材を取り付けることができる。

【0116】

また、ケース蓋部２２も、固定ナット１０５とハンドル１０１との間に配置されるため、バルブ１００の全高に影響なく、ハンドル１０１に取り付けることができる（図８及び図９参照）。

【0117】

このように、本発明を適用したバルブ自動化機構１は、高さ方向において、バルブのサイズを大型化することなく、対象となるバルブを電動化することができ、コンパクトな構造を実現することができる。

【0118】

また、水平方向において、歯車取付機構２の各部材と、支持機構３の各部材と、駆動機構側歯車４１は、バルブ１００のハンドル１０１の外周縁の範囲内に配置されている。そのため、水平方向において、ハンドル１０１よりも内側のスペースに、ハンドル１０１を電動化するための上述した部材を収めることができる。

【0119】

また、水平方向において、駆動部本体４１も、その端部が、ハンドル１０１の外縁部よりもやや外側に位置するものの、弁箱１０３の最外縁部よりも駆動部本体４１は内側に位置するため、水平方向において、バルブのサイズを大型化することなく、対象となるバルブを電動化することができ、コンパクトな構造を実現することができる（図８参照）。

【0120】

なお、制御部５については、便宜上、バルブ１００のフランジ部の上方に配置した構造となっているが、モーターに対して電力供給と制御信号の送信が可能であれば充分であるため、モーターと接続した配線の長さを延長して、バルブ１００から離れた位置に制御部５を配置することができる。

【0121】

［ハンドル回転用歯車の外周径及び歯数］
次に、ハンドル回転用歯車２０の外周径及び歯数と、ハンドル１０１との関係について説明する。上述したように、ハンドル回転用歯車２０の外周面には、ハンドル１０１の外周径の大きさに合わせて形成された歯数の歯が形成されている。また、ハンドル回転用歯車２０の外周径の大きさは、ハンドル１０１の外周径の大きさに合わせて形成されている。

【0122】

ここで、一般的に、バルブは、その口径（接続される配管の径）が大きくなるにつれて、バルブに取り付けられたハンドルの外周径も大きくなるように構成されている。

【0123】

そのため、本発明のバルブ自動化機構１では、取り付け対象となるバルブのハンドルの外周径に合わせて、ハンドル回転用歯車２０の外周径及び歯数を変更したものを準備して、交換することで、同一の駆動機構４を用いながら、口径のサイズが異なるバルブに対応させることができる。

【0124】

以下、口径のサイズが異なるバルブと、これに合わせて設定したハンドル回転用歯車の外周径及び歯数の関係を表１に示す。なお、表１には、駆動機構４の最大回転トルク１００Ｎ・ｍで、駆動機構側歯車４１の歯数が１２の場合におけるバルブの口径、外周径と、ハンドル回転用歯車の外周径及び歯数と、バルブの最大回転トルク及び最大回転数の関係を示している。

【0125】

【表1】

【0126】

この表１に示すように、バルブのハンドルの外周径の大きさに応じて、ハンドル回転用歯車の外周径の大きさ及び歯数を変化させることで、最大回転トルクが１００Ｎ・ｍで、駆動機構側歯車の歯数が１２である駆動機構４を使用しながらも、バルブの最大回転トルクを変化させることができる。即ち、口径の大きなバルブでも、その開閉に充分な最大トルクを得ることができる。

【0127】

また、口径が大きなバルブでは、回転トルクが増加する一方、最大回転数が減少するが、口径が大きくなるほど、要求される最大回転数が小さくなるので、表１の仕様で、口径の異なる３種類のバルブに対応することができる。

【0128】

なお、表１に示す内容及び条件は、あくまで一例であり、本発明を適用したバルブ自動化機構においては、ハンドル回転用歯車２０や、駆動機構４の仕様を適宜変更することが可能である。

【0129】

以下、バルブ１００に対して、バルブ自動化機構１を取り付ける工程について簡単に説明する。

【0130】

まず、配管設備等に既設されているバルブ１００において、固定ナット１０５を外して、弁棒１０２からハンドル１０１を取り外す。

【0131】

次に、リブ取付部３２を、リブ１０４の上方から被せるように取り付けて、リブ１０４とリブ取付部３２を嵌合させる。また、リブ取付部３２に、駆動部取付具３２１を介して、駆動部本体４０及び駆動部側歯車４１を取り付けて一体化させる。

【0132】

また、リブ取付部３２の上方から、弁棒１０２を挿通させながら、上部支持部３００及び下部支持部３０１を取り付け、下部支持部３０１とリブ取付部３２をボルトで固定する。

【0133】

さらに、上部支持部３００の上方から、弁棒１０２を挿通させながら、ハンドル保持ケース２１及びハンドル回転用歯車２０の一体化物を、上部支持部３００の上部に取り付ける。

【0134】

続いて、ハンドル保持ケース２１の嵌合溝２１０に、ハンドル１０１のスポークの位置を合わせて、ハンドル保持ケース２１の上にハンドル１０１を載せる。

【0135】

そして、ケース蓋部２２の嵌合溝２２０を、ハンドル１０１のスポークの位置に合わせて、ハンドル１０１にケース蓋部２２を被せる。また、ケース蓋部２２の中央の孔部から出ている弁棒１０２の上部に、固定ナット１０５を締め付け、ハンドル１０１と、ケース蓋部２２、ハンドル保持ケース２１及びハンドル回転用歯車２０を一体化させて固定する。

【0136】

そして、駆動部本体４０と制御部５を配線で繋ぐことで、バルブ１００へのバルブ自動化機構１の取り付けが完了する。

【0137】

以上のように、非常に簡単な作業で、既設のバルブ１００に、バルブ自動化機構１を取り付けて、バルブ１００を電動化することができる。また、バルブ自動化機構１をバルブ１００から取り外す際にも、上記と逆の手順で、簡単かつ迅速に、バルブ自動化機構１を取り外すことができる。

【0138】

また、上述したように、本発明のバブル自動化機構では、取り付けの対象となるバルブの口径のサイズに合わせて、使用するハンドル回転用歯車を交換することで、複数の口径のサイズのバルブに適用させることができる。

【0139】

以上のとおり、本発明に係るバルブ自動化機構は、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたものとなっている。
また、本発明に係るバルブ自動化方法は、大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたバルブ自動化機構を提供できる方法となっている。

【符号の説明】

【0140】

１ バルブ自動化機構
２ 歯車取付機構
２０ ハンドル回転用歯車
２１ ハンドル保持ケース
２１０ 溝部
２２ ケース蓋部
２２０ 溝部
３ 支持機構
３０ 歯車支持部
３００ 上部支持部
３０１ 下部支持部
３０２ 嵌合溝
３１ ベアリング部
３２ リブ取付部
３２０ 摩耗防止ローラー
３２１ 駆動部取付具
４ 駆動機構
４０ 駆動部本体
４１ 駆動部側歯車
４２ カバー部材
５ 制御部
１００ バルブ
１０１ ハンドル
１０２ 弁棒
１０３ 弁箱
１０４ リブ
１０５ 固定ナット

【要約】

大型の手動バルブに容易に取り付け可能であり、バルブを電動化することができる共に、狭い設置スペースにも配置できるように充分に小型化されたバルブ自動化機構を提供する。バルブ自動化機構（１）は、歯車取付機構（２）と、支持機構（３）と、駆動機構（４）と、制御部（５）を備えている。前記歯車取付機構は、ハンドル回転用歯車（２０）を有している。前記駆動機構は、前記ハンドル回転用歯車を回転させ、ハンドル（１０１）の回転を電動化するための駆動力を生じる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】