バルブ開閉装置及びバルブ開閉方法
【課題】既存のハンドルが装着された状態で自動化を実現するバルブ開閉技術を提供する。
【解決手段】バルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【解決手段】バルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設の各種配管のバルブを自動で開閉するバルブ開閉技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ等を開閉する場合、手動操作ハンドルを人間の手で数百回以上回転させる必要があり、時間が掛かる。
従来のバルブ開閉装置として、歯車減速機構を介してハンドルをバルブ軸に連結し、小さな操作トルクでハンドルを操作してバルブ軸を回転させる技術が開示されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６４１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、既存のハンドルをバルブ軸から取り外した後に、歯車減速機構付のハンドルをバルブ軸に装着する作業が発生するため、準備に時間を要した。
一方、放射線環境下でバルブ開閉作業を行う場合、被曝量を低減するために、作業員の拘束時間を低減することが求められている。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、既存のハンドルが装着された状態で自動化を実現するバルブ開閉技術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】
【０００６】
本発明の実施形態によるバルブ開閉装置は、バルブハンドルの回転方向への動きが規制されているベース部と、前記ベース部に支持されるとともにモータの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部と、前記バルブハンドルに係合し前記トルクによりこのバルブハンドルを前記回転方向に回転させるハンドル係合部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の各実施形態により、既存のハンドルが装着された状態で自動化を実現するバルブ開閉技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブのハンドルの上面図、（Ｂ）同バルブの側面図、（Ｃ）同バルブの断面図。
【図２】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置の側方部分断面図、（Ｂ）バルブ本体に固定される固定部材の平面図。
【図３】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置の上面図、（Ｂ）その底面図。
【図４】（Ａ）（Ｂ）バルブ本体に固定される固定部材の動作説明図、（Ｃ）固定部材の変形例。
【図５】（Ａ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブの側面図、（Ｂ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置の側方部分断面図。
【図６】第２実施形態に係るバルブ開閉装置の分解図。
【図７】（Ａ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置の変形例を示す側方部分断面図、（Ｂ）配管に固定される固定部材の側面図。
【図８】（Ａ）第３実施形態に係るバルブ開閉装置の平面図、（Ｂ）その縦断面図。
【図９】第４実施形態に係るバルブ開閉装置の側面図。
【図１０】（Ａ）第５実施形態に係るバルブ開閉装置の上面図、（Ｂ）その側面図。
【図１１】第６実施形態に係るバルブ開閉装置の斜視図。
【図１２】（Ａ）第６実施形態に係るバルブ開閉装置の平面図、（Ｂ）その側面図。
【図１３】第６実施形態における固定部材の正面図。
【図１４】（Ａ）〜（Ｄ）第６実施形態における固定部材のバルブへの取り付け手順を示す説明図。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）第６実施形態に係るバルブ開閉装置の動作説明図。
【図１６】（Ａ）第６実施形態に適用されるストッパ（リミッタ）の取付図、（Ｂ）第６実施形態に適用される検出センサ（リミッタ）の取付図。
【図１７】（Ａ）検出センサ（リミッタ）とモータコントローラとの接続図、（Ｂ）その配線図。
【図１８】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に適用される検出センサ（リミッタ）の取付図。
【図１９】第７実施形態に係るバルブ開閉装置の斜視図。
【図２０】（Ａ）第８実施形態に係るバルブ開閉装置の側面図、（Ｂ）そのハンドル係合部の拡大図。
【図２１】（Ａ）〜（Ｄ）第８実施形態に係るバルブ開閉装置のバルブへの取り付け手順を示す説明図。
【図２２】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用される固定部材の他の実施例を示す側面図、（Ｂ）その平面図。
【図２３】（Ａ）他の実施例に係る固定部材のロッドの斜視図、（Ｂ）そのロック部材の斜視図。
【図２４】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用されるハンドル係合部の他の実施例を示す上面図、（Ｂ）その側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用されるバルブ１０は、配管（図示略）に連通する弁箱１５と、弁箱１５の上部開口を塞ぐとともにバルブ軸１３が貫通する弁蓋１４と、バルブ軸１３の側面に螺合してこのバルブ軸１３を支持するヨーク部１２と、バルブ軸１３の一端に設けられる弁体１６と、バルブ軸１３の他端に設けられるハンドル２０と、を備える。
【００１０】
図１（Ａ）に示すように、ハンドル２０は、バルブ軸１３に連結するハブ部２３と、このハブ部２３及び外輪２１を連結するスポーク２２と、から構成される。
このように構成されるバルブ１０は、ハンドル２０を回転操作することにより弁体１６を上下させ、配管を開閉させる。
【００１１】
図２（Ａ）及び図３に示すように、第１実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１ａ（５１）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００１２】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転をウォームギア５２で減速させたトルクを出力軸５３に発生する。
ウォームギア５２は、図３（Ａ）に示すように、ねじ歯車５２ａとそれに合うはす歯歯車５２ｂを組み合わせた機構となっている。このウォームギア５２を減速器として用いることにより、一段で大きな減速比を得ることができる。
【００１３】
ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０の出力軸５３に連結するターンテーブル６１と、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合ピン６２と、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ａ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
ここで、保持部材６３ａは、ヒンジで固く連結される二つの部材から構成され、作業員の手作業で開状態及び閉状態が操作される。
【００１４】
延設部材４１ａ（４１）は、バルブ１０のヨーク部１２に固定される固定部材７０ａと連係して、ベース部４０が、ハンドル２０の回転方向へ動くことを規制している。換言すると、ベース部４０が回転しようとすると、延設部材４１ａと固定部材７０ａが干渉するような配置関係とされている。
なお、固定部材７０ａの固定位置は、特に限定されるものでなく、バルブ本体（弁蓋１４、弁箱１５等）、配管又は周囲の構造物（例えば手摺）のうちいずれでもよい。
【００１５】
図２（Ｂ）に示すように固定部材７０ａは、ベース部４０の延設部材４１ａが係入する切欠部７１と、バルブ１０の一部（例えばヨーク部１２）を拘束する拘束部７２とを有している。
【００１６】
図４（Ａ）（Ｂ）に基づいて、ヨーク部１２に固定される固定部材７０ａの動作を説明する。
プレート７３には、一対のレール７５（７５ａ，７５ｂ）が平行に設けられており、これにより動きが一方向に規制された一対の拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）が設けられている。
【００１７】
これら拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）は、対向する部分においてラチェット機構７６で連結されており、相互が近接する方向にのみ動きが制限されている。
作業員は、片手でプレート７３を持って、固定部材７０ａを、バルブ１０の一部（例えばヨーク部１２）に側方から添え当て、反対の手で拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）を互いに近接させる方向に移動する。
これにより、固定部材７０ａを、簡単にバルブ１０の一部に固定することができる。
【００１８】
図４（Ｃ）は、他の実施形態を示す固定部材７０ｂ（７０）である。
この固定部材７０ｂにおいて、拘束部７２ｃは、一端が回動軸に固定されたレバー状に構成されている。そして、この拘束部７２ｃが図４（Ｃ）の実線で示すように閉じた状態において、その他端が、締結部材（図示略）により他の部分に締結される。これにより、固定部材７０ｂは、バルブ１０の一部に安定して固定される。
【００１９】
（第２実施形態）
図５（Ａ）に示すように、第２実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブ１０は、バルブ軸１３が配管１７に対して平行に配置されている。
【００２０】
図５（Ｂ）に示すように、第２実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１ａの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００２１】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転を同軸減速器５２ｃで減速させたトルクを出力軸５３に発生する。
同軸減速器５２ｃは、図５（Ｂ）において遊星歯車機構が例示されているが、これに限定されることなく公知のものを適宜採用することができる。このような同軸減速器５２ｃを用いることにより、軸周り部分の省スペース化が図れる。
【００２２】
ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０の出力軸５３に連結するターンテーブル６１と、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合ピン６２と、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ｂ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
【００２３】
ここで、保持部材６３ｂは、図６に示すように、ハンドル２０の外輪２１に架かるフック部６４と、保持部材６３ｂの長さを調整する調整部６５と、この調整部６５を軸支し出力軸５３の長手方向に遊動する軸支部６６と、カム形状を有し軸支部６６との当接状態を切り替えることにより外輪２１及びフック部６４の保持状態を緊張させたり緩和させたりするロック部材６７と、を有している。
【００２４】
図６に示すように第２実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル係合部６０に挿入部６８が設けられ、トルク発生部５０と相互に着脱自在に構成されている。
また、トルク発生部５０において、同軸減速器５２ｃの入力軸５４を設け、モータ５１ｂ（５１）をこの同軸減速器５２ｃに対して着脱自在に接続することができる。
このようなモータ５１ｂとして、例えば電動ドリルドライバやエアドリルドライバ等の工具を採用することができる。
【００２５】
このように、各要素部品を着脱自在に構成したバルブ開閉装置３０は、次のようにして組み立てられる。
まず、ハンドル係合部６０の係合ピン６２を、ハンドル２０のスポーク２２の隙間に挿入する。保持部材６３ｂのフック部６４をハンドル２０の外輪２１に架けて、調整部６５において長さ調整をする。そして、ロック部材６７を切り替えて保持部材６３ｂを緊張状態にして、ハンドル係合部６０が動かないようハンドル２０に固定する。
【００２６】
次に、トルク発生部５０の出力軸５３を、ハンドル係合部６０の挿入部６８に挿入し、ベース部４０と配管１７を延設部材４１ｂで連結する。なお、この延設部材４１ｂは、配管１７までの任意の距離に対応するために、伸縮可能に構成されている。また、固定部材７０ｃ（７０）は、配管１７に巻回して固定される、例えばゼンマイ状のバネで構成することができる。
【００２７】
そして、作業員の手動操作によりモータ５１ｂを、トルク発生部５０の入力軸５４に接続し動作させると、延設部材４１ｂは、配管１７に固定される固定部材７０ｃと連係して、ベース部４０が、つれまわりすることを防止する。
そして、トルク発生部５０の出力軸５３からトルクがハンドル係合部６０に伝達され、ハンドル２０を回転させバルブの開閉が実行される。
【００２８】
なお、図７（Ａ）に示すように、モータ５１ｂは、フレキシブルシャフト５５を介して減速器５２に接続することができる。
これにより、バルブ１０（図５（Ａ））の周囲にスペースが無い場合でもバルブ開閉装置３０の設置が容易となる。またバルブ１０が高所で足場が悪かったり、環境が悪く接近が困難であったりする場合でも、作業性が改善される。また、モータ５１ｂの設置場所の任意性が向上し、適当な構造物に固定させておくことができる。このために、作業員がモータ５１ｂを、常時保持する必要がなくなり、バルブの開閉動作中に作業員は現場から退避することができる。また、充電式のモータ５１ｂのバッテリ交換も容易となる。
【００２９】
図７（Ｂ）に固定部材７０の他の実施例を示す。
配管１７に固定される固定部材７０ｄ（７０）は、台座４２に軸支される一対のロッド４３と、この一対のロッド４３が配管１７を狭持する方向に弾性力を付与するバネ材４５と、配管１７を狭持するロッド４３が開かないようにロックするロック部材４４と、から構成されている。
このように、固定部材７０ｄが構成されることにより、配管１７への取り付けが容易で、さらにベース部４０のつれまわりが確実に防止される。
【００３０】
（第３実施形態）
図８に示すように第３実施形態に係るバルブ開閉装置は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００３１】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転を、ラックアンドピニオン機構による減速器５２で減速させたトルクを、ハンドル係合部６０に付与する。また、ラックアンドピニオン機構による減速器５２は、モータ５１に直結するピニオン５２ｅと、ターンテーブル６１ｃの外周に設けられているラック５２ｄとから構成される。
そして、ベース部４０に設けられる係止片４６が、ターンテーブル６１ｃの外周に添って設けられる環状造形部５６に係合している。このため、モータ５１が駆動すると、ベース部４０は、ターンテーブル６１ｃの外周を支持しつつ、相対的に周回することとなる。
【００３２】
ハンドル係合部６０は、ターンテーブル６１ｃと、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合部材６２ｃと、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ｃ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
【００３３】
ここで、保持部材６３ｃは、係合部材６２ｃのＵ字形状の内側対向側面に設けられ、ハンドル２０への着脱時に、外輪２１に弾性的に接触する。
延設部材４１ｃ（４１）は、周辺の構造物（図示略）に固定される固定部材（図示略）と連係して、ベース部４０が、ハンドル２０の回転方向へ動くことを規制している。
【００３４】
（第４実施形態）
図９に示すように第４実施形態に係るバルブ開閉装置は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ（図示略）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００３５】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ（図示略）の回転を、タイミングベルト機構による減速器５２で減速させたトルクを、ハンドル係合部６０に付与する。なおハンドル係合部６０の構成は、図８に記載されているものと共通点が多いので重複説明を省略する。
【００３６】
ベース部４０は、モータ（図示略）の回転力によりタイミングベルト４８を走行させる回転プーリ５２ｆと、走行するタイミングベルト４８のベルト面をハンドル係合部６０の外周面に添接させる従動プーリ４７と、から構成されている。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
本実施形態の構成によれば、ベース部４０の設置位置がハンドル２０に対して偏心してしまい、回転時にベース部４０の位置が変位してしまう場合でも、タイミングベルト４８の柔軟性によって変位を吸収してトルクを伝達することができる。
【００３７】
（第５実施形態）
図１０に示すように第５実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ（図示略）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。なお、以下において、すでに説明した構成要素は、図面上共通の符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
延設部材４１ｄは、ベース部４０の両側端から、配管１７に略直交する方向にＵ字状に延びている。そして、延設部材４１ｅは、同様のＵ字形状を有し、図１０（Ａ）に示すように、延設部材４１ｄに対し回動自在に軸支されている。
ハンドル係合部６０をハンドル２０に係合させた状態で、この延設部材４１ｄ及び延設部材４１ｅを回動させる。すると、それぞれの延設部材４１の先端部分において、バルブ１０の前後の配管１７の部分を狭持する。この状態でロック部材４９により、延設部材４１ｄ及び延設部材４１ｅの回動を固定することにより、ベース部４０が安定的に固定されることになる。
【００３９】
以上説明した実施形態において、モータ５１の制御回路（図示略）に、その回転数やトルクを検知するセンサを設け、バルブの開閉状態を検出して、このモータを自動停止させることができる。さらに、この制御回路を有線ないし無線で遠隔操作可能な構成とすれば、バルブ開閉装置設置後は作業員が近接することなく開閉が可能となる。
【００４０】
（第６実施形態）
図１１及び図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように第６実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００４１】
第６実施形態に係るバルブ開閉装置３０に適用されるバルブ１０は、ハンドル２０（バルブ軸１３）を９０度回転することにより、配管１７の開閉を行なうものである。例えば、ボールバルブや、バタフライバルブといったものが挙げられる。
【００４２】
トルク発生部５０に設けられる減速器は、ベース部４０に回転自在に支持されるとともにハンドル係合部６０が設けられる第１回転体５７と、モータ５１のトルクを第１回転体５７に伝達する第２回転体５８と、から構成される。
【００４３】
図１３に示すように、固定部材７０は、バルブ１０（又は配管１７）に固定され、ベース部４０を着脱自在に支持するものである。
この固定部材７０は、ベース部４０の延設部材４１ｆ（４１）が係入する係入穴７７ｄを有するとともにバルブ１０（又は配管１７）に外接する枠体７７ａと、この枠体７７ａの部分に基端が軸支されるとともに先端がこの枠体７７ａの他の部分に係止されることで前記バルブ１０（又は配管１７）に枠体７７ａを結合させる留め具７７ｂと、この留め具７７ｂの先端に形成されるネジ部７７ｃと、から構成される。
【００４４】
図１４に基づいて第６実施形態における固定部材７０のバルブ１０への取り付け手順を説明する。
図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、枠体７７ａは、Ｌ字形状のものとＩ字形状のものとがネジで締結されてＵ字形状を成している。なお、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、このＬ字形状のものとＩ字形状のものとの間隔を調整することにより、様々な外径のバルブ１０に対応することができる。そして、図１４（Ｄ）に示すように、留め具７７ｂの先端を枠体７７ａ係合させてネジ部７７ｃを締め付けることにより、固定部材７０はバルブ１０にしっかりと固定されることになる。
【００４５】
図１５に基づいて第６実施形態に係るバルブ開閉装置の動作を説明する。
図１５（Ａ）に示すように、配管１７の長手方向に沿うようにハンドル２０が設定され、バルブ１０が開放状態になっているとする。
【００４６】
図１５（Ｂ）に示すように、このバルブ１０を開放状態から閉止状態に切り替える場合は、第２回転体５８を回転させて外接する第１回転体５７を減速回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０に当接し、モータ５１の小さなトルクでバルブ軸１３を回転させることができる。
【００４７】
そして、図１５（Ｃ）に示すように、ハンドル２０が配管１７に対して９０度回転したところで第２回転体５８の回転を停止して、バルブ１０の開放状態から閉止状態への切り替えが終了する。
【００４８】
図１６に示すように、ハンドル２０の可動範囲を制限するリミッタ８１，８２をベース部４０に設けることにより、開放／閉止の切り替え時にハンドル２０及びバルブ軸１３に過負荷がかかることを防止する。
【００４９】
図１６（Ａ）に示されるリミッタ８１は、ハンドル係合部６０に当接するストッパ部材で構成されている。
図１６（Ｂ）に示されるリミッタ８２は、ハンドル２０の可動範囲の可動限界位置にあるハンドル係合部６０を検出し、モータ５１の回転を停止させる検出センサ８２（８２ａ，８２ｂ）である。
【００５０】
図１７（Ａ）は、検出センサ８２（リミッタ）とモータ５１のコントローラ８３との接続図を示し、図１７（Ｂ）はその配線図を示している。
図１７（Ｂ）に示すようにコントローラ８３は、モータ５１を駆動させるモータ電源８４と、このモータ５１の回転方向の切り替えや検出センサ８２（８２ａ，８２ｂ）の状態に応じてモータ５１の駆動／停止を設定する設定回路８５と、から構成されている。
さらに、モータ５１の動きに応じて、ハンドル２０が開放位置にあるか、閉止位置にあるか可動中であるかをランプ８７で表示するインジケータ８６が設けられている。
【００５１】
また、図１３や図１５で示すように、第１回転体５７と第２回転体５８が係合する歯を、第１回転体の外周のうちハンドル２０の可動限界と対応する範囲に限定して設けられている。このような構成とすると、もしリミッタ８１，８２による制限を越えるように第２回転体５８が回っても、第１回転体５７と第２回転体５８の係合が外れて空転するため、ハンドル２０及びバルブ軸１３に過負荷がかかることを防止できる。なお、第１回転体５７の歯が設けられる範囲が限定されていればよく、第２回転体５８の歯を設けられる範囲は特に限定されない。
【００５２】
（リミッタの他の適用例）
図１８に基づいて、回転式ハンドルのバルブ１０に適用されるバルブ開閉装置３０に設置される検出センサ８２ａ，８２ｂ（リミッタ）について説明する。
図１８（Ａ）は弁体１６が閉止状態を示し、図１８（Ｂ）は弁体１６が開放状態を示している。なお回転式ハンドルのバルブ１０の詳細については、図１及びその関連説明に記載されているので重複説明を省略する。
【００５３】
このように、回転式ハンドルのバルブ１０では、ハンドル２０の回転に伴い、ベース部４０及びその延設部材４１が昇降するように構成されている。検出センサ８２ａ，８２ｂ（リミッタ）は、固定部材７０を検出するように、可動範囲の可動限界位置に設置されている。
【００５４】
（第７実施形態）
図１９に示すように第７実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ベース部４０に回転自在に支持されるとともにハンドル係合部６０が設けられる第１回転体９１と、モータ５１のトルクを第１回転体９１に伝達する第２回転体９２とを備えている。
そして、第１回転体９１のスロット９４に第２回転体９２の案内ピン９３が案内されるジェネバ機構によりハンドル係合部６０の可動範囲が規定される。
なお図１９において、図１１と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図１９に示されるバルブ１０の開放状態から第２回転体９２が矢印方向に回転すると、案内ピン９３がスロット９４をスライドし、第１回転体９１を矢印方向に回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０を矢印方向に９０度変位させバルブ１０を閉止状態にする。
【００５６】
次に、バルブ１０の閉止状態から第２回転体９２が矢印とは反対方向に回転すると、案内ピン９３がスロット９４に係入した後にスライドし、第１回転体９１を矢印とは反対方向に回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０を矢印とは反対方向に９０度変位させバルブ１０を開放状態にする。
【００５７】
（第８実施形態）
図２０（Ａ）に示すように第８実施形態に係るバルブ開閉装置３０において、バルブハンドル２０は、その回転をロック又はリリースするレバー２４を有している。
図２０（Ｂ）に示すようにハンドル係合部６０は、第１回転体９１に一端が固定される支軸部６９ａと、この支軸部６９ａの他端に固定されるハンドル保持部２０と、レバー２４の操作部６９ｃとから構成されている。
【００５８】
図２１に基づいて、第８実施形態に係るバルブ開閉装置のバルブへの取り付け手順を説明する。
図２１（Ａ）は、レバー２４の操作により回転のロック／リリースが可能なラチェット式ハンドル２０を有するバルブ１０が設置された配管１７の側面図である。図２１（Ｂ）に示すように、このバルブ１０に固定部材７０を装着してからバルブ開閉装置３０をセットする。
【００５９】
図２１（Ｃ）（Ｄ）に示すように、ハンドル係合部６０の操作部６９ｃを動作させてレバー２４を引き上げると、ロックされていたハンドル２０の回転がリリースされる。この回転のリリース状態を維持しつつモータ５１を駆動させると、ハンドル２０は回転してバルブ１０は図示される開放状態から閉止状態に変化する。
【００６０】
（固定部材の他の適用例）
図２２（Ａ）（Ｂ）は、回転式ハンドルのバルブ開閉装置１０に適用される固定部材７０の他の実施例を示している。この固定部材７０は、バルブ開閉装置１０の胴体を挟むように外接する一対のロッド４３と、この一対のロッド４３の末端を弾性的に連結する連結部４３ｂと、このロッド４３の孔部４３ａ（図２３（Ａ））を貫通して対向するロッド４３が開かないように固定するロック部材４４と、から構成されている。さらに、この連結部４３ｂの弾性力をアシストするためのバネ材４５も必要に応じて設けられる。
【００６１】
図２３（Ｂ）に示すように、そのロック部材４４は、孔部４３ａを貫通する軸部４４ａと、この軸部４４ａの両端に形成され孔部４３ａに係止する係止片４４ｂ、４４ｃとから構成される。
【００６２】
（ハンドル係合部の他の適用例）
図２４（Ａ）（Ｂ）は、回転式ハンドルのバルブ開閉装置１０に適用されるハンドル係合部の他の実施例を示している。なお、なお図２４において、図１と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態においてハンドル係合部６０は、回転させているハンドル２０から係合ピン６２が外れないように、その先端に係止部材６２ｄが設けられている。
【００６３】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のバルブ開閉装置によれば、既設のハンドルを取り外す必要がないために短時間で装着してバルブの自動開閉が実施できる。このために、作業現場における作業員の拘束時間が短縮され、放射能環境における被曝時間を短縮することができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…バルブ、１２…ヨーク部、１３…バルブ軸、１４…弁蓋、１５…弁箱、１６…弁体、１７…配管、２０…ハンドル、２１…外輪、２２…スポーク、２３…ハブ部、２４…レバー、３０…バルブ開閉装置、４０…ベース部、４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ）…延設部材、４２…台座、４３…ロッド、４３ａ…孔部、４３ｂ…連結部、４４…ロック部材、４４ａ…軸部、４４ｂ…係止片、４４ｃ…係止片、４５…バネ材、４６…係止片、４７…従動プーリ、４８…タイミングベルト、４９…ロック部材、５０…トルク発生部、５１（５１ａ，５１ｂ）…モータ、５２…減速器（ウォームギア）、５２ａ…ねじ歯車、５２ｂ…はす歯歯車、５２ｃ…同軸減速器、５２ｄ…ラック、５２ｅ…ピニオン、５２ｆ…回転プーリ、５３…出力軸、５４…入力軸、５５…フレキシブルシャフト、５６…環状造形部、５７…第１回転体、５８…第２回転体、６０…ハンドル係合部、６１（６１ｃ）…ターンテーブル、６２…係合ピン、６２ｃ…係合部材、６２ｄ…係止部材、６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）…保持部材、６４…フック部、６５…調整部、６６…軸支部、６７…ロック部材、６８…挿入部、６９ａ…支軸部、６９ｂ…保持部、６９ｃ…操作部、７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ）…固定部材、７１…切欠部、７２…拘束部、７３…プレート、７５…レール、７６…ラチェット機構、７７ａ…枠体、７７ｂ…留め具、７７ｃ…ネジ部、７７ｄ…係入穴、８１…ストッパ（リミッタ）、８２（８２ａ，８２ｂ）…検出センサ（リミッタ）、８３…コントローラ、８４…モータ電源、８５…設定回路、８６…インジケータ、８７…ランプ、９１…第１回転体、９２…第２回転体、９３…案内ピン、９４…スロット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設の各種配管のバルブを自動で開閉するバルブ開閉技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブ等を開閉する場合、手動操作ハンドルを人間の手で数百回以上回転させる必要があり、時間が掛かる。
従来のバルブ開閉装置として、歯車減速機構を介してハンドルをバルブ軸に連結し、小さな操作トルクでハンドルを操作してバルブ軸を回転させる技術が開示されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１６４１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、既存のハンドルをバルブ軸から取り外した後に、歯車減速機構付のハンドルをバルブ軸に装着する作業が発生するため、準備に時間を要した。
一方、放射線環境下でバルブ開閉作業を行う場合、被曝量を低減するために、作業員の拘束時間を低減することが求められている。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、既存のハンドルが装着された状態で自動化を実現するバルブ開閉技術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】
【０００６】
本発明の実施形態によるバルブ開閉装置は、バルブハンドルの回転方向への動きが規制されているベース部と、前記ベース部に支持されるとともにモータの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部と、前記バルブハンドルに係合し前記トルクによりこのバルブハンドルを前記回転方向に回転させるハンドル係合部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の各実施形態により、既存のハンドルが装着された状態で自動化を実現するバルブ開閉技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブのハンドルの上面図、（Ｂ）同バルブの側面図、（Ｃ）同バルブの断面図。
【図２】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置の側方部分断面図、（Ｂ）バルブ本体に固定される固定部材の平面図。
【図３】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置の上面図、（Ｂ）その底面図。
【図４】（Ａ）（Ｂ）バルブ本体に固定される固定部材の動作説明図、（Ｃ）固定部材の変形例。
【図５】（Ａ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブの側面図、（Ｂ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置の側方部分断面図。
【図６】第２実施形態に係るバルブ開閉装置の分解図。
【図７】（Ａ）第２実施形態に係るバルブ開閉装置の変形例を示す側方部分断面図、（Ｂ）配管に固定される固定部材の側面図。
【図８】（Ａ）第３実施形態に係るバルブ開閉装置の平面図、（Ｂ）その縦断面図。
【図９】第４実施形態に係るバルブ開閉装置の側面図。
【図１０】（Ａ）第５実施形態に係るバルブ開閉装置の上面図、（Ｂ）その側面図。
【図１１】第６実施形態に係るバルブ開閉装置の斜視図。
【図１２】（Ａ）第６実施形態に係るバルブ開閉装置の平面図、（Ｂ）その側面図。
【図１３】第６実施形態における固定部材の正面図。
【図１４】（Ａ）〜（Ｄ）第６実施形態における固定部材のバルブへの取り付け手順を示す説明図。
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）第６実施形態に係るバルブ開閉装置の動作説明図。
【図１６】（Ａ）第６実施形態に適用されるストッパ（リミッタ）の取付図、（Ｂ）第６実施形態に適用される検出センサ（リミッタ）の取付図。
【図１７】（Ａ）検出センサ（リミッタ）とモータコントローラとの接続図、（Ｂ）その配線図。
【図１８】（Ａ）（Ｂ）第１実施形態に適用される検出センサ（リミッタ）の取付図。
【図１９】第７実施形態に係るバルブ開閉装置の斜視図。
【図２０】（Ａ）第８実施形態に係るバルブ開閉装置の側面図、（Ｂ）そのハンドル係合部の拡大図。
【図２１】（Ａ）〜（Ｄ）第８実施形態に係るバルブ開閉装置のバルブへの取り付け手順を示す説明図。
【図２２】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用される固定部材の他の実施例を示す側面図、（Ｂ）その平面図。
【図２３】（Ａ）他の実施例に係る固定部材のロッドの斜視図、（Ｂ）そのロック部材の斜視図。
【図２４】（Ａ）第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用されるハンドル係合部の他の実施例を示す上面図、（Ｂ）その側面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１（Ｂ）（Ｃ）に示すように、第１実施形態に係るバルブ開閉装置に適用されるバルブ１０は、配管（図示略）に連通する弁箱１５と、弁箱１５の上部開口を塞ぐとともにバルブ軸１３が貫通する弁蓋１４と、バルブ軸１３の側面に螺合してこのバルブ軸１３を支持するヨーク部１２と、バルブ軸１３の一端に設けられる弁体１６と、バルブ軸１３の他端に設けられるハンドル２０と、を備える。
【００１０】
図１（Ａ）に示すように、ハンドル２０は、バルブ軸１３に連結するハブ部２３と、このハブ部２３及び外輪２１を連結するスポーク２２と、から構成される。
このように構成されるバルブ１０は、ハンドル２０を回転操作することにより弁体１６を上下させ、配管を開閉させる。
【００１１】
図２（Ａ）及び図３に示すように、第１実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１ａ（５１）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００１２】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転をウォームギア５２で減速させたトルクを出力軸５３に発生する。
ウォームギア５２は、図３（Ａ）に示すように、ねじ歯車５２ａとそれに合うはす歯歯車５２ｂを組み合わせた機構となっている。このウォームギア５２を減速器として用いることにより、一段で大きな減速比を得ることができる。
【００１３】
ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０の出力軸５３に連結するターンテーブル６１と、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合ピン６２と、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ａ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
ここで、保持部材６３ａは、ヒンジで固く連結される二つの部材から構成され、作業員の手作業で開状態及び閉状態が操作される。
【００１４】
延設部材４１ａ（４１）は、バルブ１０のヨーク部１２に固定される固定部材７０ａと連係して、ベース部４０が、ハンドル２０の回転方向へ動くことを規制している。換言すると、ベース部４０が回転しようとすると、延設部材４１ａと固定部材７０ａが干渉するような配置関係とされている。
なお、固定部材７０ａの固定位置は、特に限定されるものでなく、バルブ本体（弁蓋１４、弁箱１５等）、配管又は周囲の構造物（例えば手摺）のうちいずれでもよい。
【００１５】
図２（Ｂ）に示すように固定部材７０ａは、ベース部４０の延設部材４１ａが係入する切欠部７１と、バルブ１０の一部（例えばヨーク部１２）を拘束する拘束部７２とを有している。
【００１６】
図４（Ａ）（Ｂ）に基づいて、ヨーク部１２に固定される固定部材７０ａの動作を説明する。
プレート７３には、一対のレール７５（７５ａ，７５ｂ）が平行に設けられており、これにより動きが一方向に規制された一対の拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）が設けられている。
【００１７】
これら拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）は、対向する部分においてラチェット機構７６で連結されており、相互が近接する方向にのみ動きが制限されている。
作業員は、片手でプレート７３を持って、固定部材７０ａを、バルブ１０の一部（例えばヨーク部１２）に側方から添え当て、反対の手で拘束部７２（７２ａ，７２ｂ）を互いに近接させる方向に移動する。
これにより、固定部材７０ａを、簡単にバルブ１０の一部に固定することができる。
【００１８】
図４（Ｃ）は、他の実施形態を示す固定部材７０ｂ（７０）である。
この固定部材７０ｂにおいて、拘束部７２ｃは、一端が回動軸に固定されたレバー状に構成されている。そして、この拘束部７２ｃが図４（Ｃ）の実線で示すように閉じた状態において、その他端が、締結部材（図示略）により他の部分に締結される。これにより、固定部材７０ｂは、バルブ１０の一部に安定して固定される。
【００１９】
（第２実施形態）
図５（Ａ）に示すように、第２実施形態に係るバルブ開閉装置が適用されるバルブ１０は、バルブ軸１３が配管１７に対して平行に配置されている。
【００２０】
図５（Ｂ）に示すように、第２実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１ａの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００２１】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転を同軸減速器５２ｃで減速させたトルクを出力軸５３に発生する。
同軸減速器５２ｃは、図５（Ｂ）において遊星歯車機構が例示されているが、これに限定されることなく公知のものを適宜採用することができる。このような同軸減速器５２ｃを用いることにより、軸周り部分の省スペース化が図れる。
【００２２】
ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０の出力軸５３に連結するターンテーブル６１と、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合ピン６２と、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ｂ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
【００２３】
ここで、保持部材６３ｂは、図６に示すように、ハンドル２０の外輪２１に架かるフック部６４と、保持部材６３ｂの長さを調整する調整部６５と、この調整部６５を軸支し出力軸５３の長手方向に遊動する軸支部６６と、カム形状を有し軸支部６６との当接状態を切り替えることにより外輪２１及びフック部６４の保持状態を緊張させたり緩和させたりするロック部材６７と、を有している。
【００２４】
図６に示すように第２実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル係合部６０に挿入部６８が設けられ、トルク発生部５０と相互に着脱自在に構成されている。
また、トルク発生部５０において、同軸減速器５２ｃの入力軸５４を設け、モータ５１ｂ（５１）をこの同軸減速器５２ｃに対して着脱自在に接続することができる。
このようなモータ５１ｂとして、例えば電動ドリルドライバやエアドリルドライバ等の工具を採用することができる。
【００２５】
このように、各要素部品を着脱自在に構成したバルブ開閉装置３０は、次のようにして組み立てられる。
まず、ハンドル係合部６０の係合ピン６２を、ハンドル２０のスポーク２２の隙間に挿入する。保持部材６３ｂのフック部６４をハンドル２０の外輪２１に架けて、調整部６５において長さ調整をする。そして、ロック部材６７を切り替えて保持部材６３ｂを緊張状態にして、ハンドル係合部６０が動かないようハンドル２０に固定する。
【００２６】
次に、トルク発生部５０の出力軸５３を、ハンドル係合部６０の挿入部６８に挿入し、ベース部４０と配管１７を延設部材４１ｂで連結する。なお、この延設部材４１ｂは、配管１７までの任意の距離に対応するために、伸縮可能に構成されている。また、固定部材７０ｃ（７０）は、配管１７に巻回して固定される、例えばゼンマイ状のバネで構成することができる。
【００２７】
そして、作業員の手動操作によりモータ５１ｂを、トルク発生部５０の入力軸５４に接続し動作させると、延設部材４１ｂは、配管１７に固定される固定部材７０ｃと連係して、ベース部４０が、つれまわりすることを防止する。
そして、トルク発生部５０の出力軸５３からトルクがハンドル係合部６０に伝達され、ハンドル２０を回転させバルブの開閉が実行される。
【００２８】
なお、図７（Ａ）に示すように、モータ５１ｂは、フレキシブルシャフト５５を介して減速器５２に接続することができる。
これにより、バルブ１０（図５（Ａ））の周囲にスペースが無い場合でもバルブ開閉装置３０の設置が容易となる。またバルブ１０が高所で足場が悪かったり、環境が悪く接近が困難であったりする場合でも、作業性が改善される。また、モータ５１ｂの設置場所の任意性が向上し、適当な構造物に固定させておくことができる。このために、作業員がモータ５１ｂを、常時保持する必要がなくなり、バルブの開閉動作中に作業員は現場から退避することができる。また、充電式のモータ５１ｂのバッテリ交換も容易となる。
【００２９】
図７（Ｂ）に固定部材７０の他の実施例を示す。
配管１７に固定される固定部材７０ｄ（７０）は、台座４２に軸支される一対のロッド４３と、この一対のロッド４３が配管１７を狭持する方向に弾性力を付与するバネ材４５と、配管１７を狭持するロッド４３が開かないようにロックするロック部材４４と、から構成されている。
このように、固定部材７０ｄが構成されることにより、配管１７への取り付けが容易で、さらにベース部４０のつれまわりが確実に防止される。
【００３０】
（第３実施形態）
図８に示すように第３実施形態に係るバルブ開閉装置は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００３１】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ５１の回転を、ラックアンドピニオン機構による減速器５２で減速させたトルクを、ハンドル係合部６０に付与する。また、ラックアンドピニオン機構による減速器５２は、モータ５１に直結するピニオン５２ｅと、ターンテーブル６１ｃの外周に設けられているラック５２ｄとから構成される。
そして、ベース部４０に設けられる係止片４６が、ターンテーブル６１ｃの外周に添って設けられる環状造形部５６に係合している。このため、モータ５１が駆動すると、ベース部４０は、ターンテーブル６１ｃの外周を支持しつつ、相対的に周回することとなる。
【００３２】
ハンドル係合部６０は、ターンテーブル６１ｃと、ハンドル２０のスポーク２２に係合する係合部材６２ｃと、ハンドル２０の外輪２１を保持して軸方向への脱離を防止する保持部材６３ｃ（６３）と、から構成される。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
【００３３】
ここで、保持部材６３ｃは、係合部材６２ｃのＵ字形状の内側対向側面に設けられ、ハンドル２０への着脱時に、外輪２１に弾性的に接触する。
延設部材４１ｃ（４１）は、周辺の構造物（図示略）に固定される固定部材（図示略）と連係して、ベース部４０が、ハンドル２０の回転方向へ動くことを規制している。
【００３４】
（第４実施形態）
図９に示すように第４実施形態に係るバルブ開閉装置は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ（図示略）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００３５】
トルク発生部５０は、ベース部４０に支持されており、モータ（図示略）の回転を、タイミングベルト機構による減速器５２で減速させたトルクを、ハンドル係合部６０に付与する。なおハンドル係合部６０の構成は、図８に記載されているものと共通点が多いので重複説明を省略する。
【００３６】
ベース部４０は、モータ（図示略）の回転力によりタイミングベルト４８を走行させる回転プーリ５２ｆと、走行するタイミングベルト４８のベルト面をハンドル係合部６０の外周面に添接させる従動プーリ４７と、から構成されている。
これにより、ハンドル係合部６０は、トルク発生部５０で発生したトルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させる。
本実施形態の構成によれば、ベース部４０の設置位置がハンドル２０に対して偏心してしまい、回転時にベース部４０の位置が変位してしまう場合でも、タイミングベルト４８の柔軟性によって変位を吸収してトルクを伝達することができる。
【００３７】
（第５実施形態）
図１０に示すように第５実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ（図示略）の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。なお、以下において、すでに説明した構成要素は、図面上共通の符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
延設部材４１ｄは、ベース部４０の両側端から、配管１７に略直交する方向にＵ字状に延びている。そして、延設部材４１ｅは、同様のＵ字形状を有し、図１０（Ａ）に示すように、延設部材４１ｄに対し回動自在に軸支されている。
ハンドル係合部６０をハンドル２０に係合させた状態で、この延設部材４１ｄ及び延設部材４１ｅを回動させる。すると、それぞれの延設部材４１の先端部分において、バルブ１０の前後の配管１７の部分を狭持する。この状態でロック部材４９により、延設部材４１ｄ及び延設部材４１ｅの回動を固定することにより、ベース部４０が安定的に固定されることになる。
【００３９】
以上説明した実施形態において、モータ５１の制御回路（図示略）に、その回転数やトルクを検知するセンサを設け、バルブの開閉状態を検出して、このモータを自動停止させることができる。さらに、この制御回路を有線ないし無線で遠隔操作可能な構成とすれば、バルブ開閉装置設置後は作業員が近接することなく開閉が可能となる。
【００４０】
（第６実施形態）
図１１及び図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように第６実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ハンドル２０回転方向へのハンドル２０との相対的な動きが規制されているベース部４０と、このベース部４０に支持されるとともにモータ５１の回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部５０と、ハンドル２０に係合し前記トルクによりこのハンドル２０を回転方向に回転させるハンドル係合部６０と、を備える。
【００４１】
第６実施形態に係るバルブ開閉装置３０に適用されるバルブ１０は、ハンドル２０（バルブ軸１３）を９０度回転することにより、配管１７の開閉を行なうものである。例えば、ボールバルブや、バタフライバルブといったものが挙げられる。
【００４２】
トルク発生部５０に設けられる減速器は、ベース部４０に回転自在に支持されるとともにハンドル係合部６０が設けられる第１回転体５７と、モータ５１のトルクを第１回転体５７に伝達する第２回転体５８と、から構成される。
【００４３】
図１３に示すように、固定部材７０は、バルブ１０（又は配管１７）に固定され、ベース部４０を着脱自在に支持するものである。
この固定部材７０は、ベース部４０の延設部材４１ｆ（４１）が係入する係入穴７７ｄを有するとともにバルブ１０（又は配管１７）に外接する枠体７７ａと、この枠体７７ａの部分に基端が軸支されるとともに先端がこの枠体７７ａの他の部分に係止されることで前記バルブ１０（又は配管１７）に枠体７７ａを結合させる留め具７７ｂと、この留め具７７ｂの先端に形成されるネジ部７７ｃと、から構成される。
【００４４】
図１４に基づいて第６実施形態における固定部材７０のバルブ１０への取り付け手順を説明する。
図１４（Ａ）（Ｂ）に示すように、枠体７７ａは、Ｌ字形状のものとＩ字形状のものとがネジで締結されてＵ字形状を成している。なお、図１４（Ｂ）（Ｃ）に示すように、このＬ字形状のものとＩ字形状のものとの間隔を調整することにより、様々な外径のバルブ１０に対応することができる。そして、図１４（Ｄ）に示すように、留め具７７ｂの先端を枠体７７ａ係合させてネジ部７７ｃを締め付けることにより、固定部材７０はバルブ１０にしっかりと固定されることになる。
【００４５】
図１５に基づいて第６実施形態に係るバルブ開閉装置の動作を説明する。
図１５（Ａ）に示すように、配管１７の長手方向に沿うようにハンドル２０が設定され、バルブ１０が開放状態になっているとする。
【００４６】
図１５（Ｂ）に示すように、このバルブ１０を開放状態から閉止状態に切り替える場合は、第２回転体５８を回転させて外接する第１回転体５７を減速回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０に当接し、モータ５１の小さなトルクでバルブ軸１３を回転させることができる。
【００４７】
そして、図１５（Ｃ）に示すように、ハンドル２０が配管１７に対して９０度回転したところで第２回転体５８の回転を停止して、バルブ１０の開放状態から閉止状態への切り替えが終了する。
【００４８】
図１６に示すように、ハンドル２０の可動範囲を制限するリミッタ８１，８２をベース部４０に設けることにより、開放／閉止の切り替え時にハンドル２０及びバルブ軸１３に過負荷がかかることを防止する。
【００４９】
図１６（Ａ）に示されるリミッタ８１は、ハンドル係合部６０に当接するストッパ部材で構成されている。
図１６（Ｂ）に示されるリミッタ８２は、ハンドル２０の可動範囲の可動限界位置にあるハンドル係合部６０を検出し、モータ５１の回転を停止させる検出センサ８２（８２ａ，８２ｂ）である。
【００５０】
図１７（Ａ）は、検出センサ８２（リミッタ）とモータ５１のコントローラ８３との接続図を示し、図１７（Ｂ）はその配線図を示している。
図１７（Ｂ）に示すようにコントローラ８３は、モータ５１を駆動させるモータ電源８４と、このモータ５１の回転方向の切り替えや検出センサ８２（８２ａ，８２ｂ）の状態に応じてモータ５１の駆動／停止を設定する設定回路８５と、から構成されている。
さらに、モータ５１の動きに応じて、ハンドル２０が開放位置にあるか、閉止位置にあるか可動中であるかをランプ８７で表示するインジケータ８６が設けられている。
【００５１】
また、図１３や図１５で示すように、第１回転体５７と第２回転体５８が係合する歯を、第１回転体の外周のうちハンドル２０の可動限界と対応する範囲に限定して設けられている。このような構成とすると、もしリミッタ８１，８２による制限を越えるように第２回転体５８が回っても、第１回転体５７と第２回転体５８の係合が外れて空転するため、ハンドル２０及びバルブ軸１３に過負荷がかかることを防止できる。なお、第１回転体５７の歯が設けられる範囲が限定されていればよく、第２回転体５８の歯を設けられる範囲は特に限定されない。
【００５２】
（リミッタの他の適用例）
図１８に基づいて、回転式ハンドルのバルブ１０に適用されるバルブ開閉装置３０に設置される検出センサ８２ａ，８２ｂ（リミッタ）について説明する。
図１８（Ａ）は弁体１６が閉止状態を示し、図１８（Ｂ）は弁体１６が開放状態を示している。なお回転式ハンドルのバルブ１０の詳細については、図１及びその関連説明に記載されているので重複説明を省略する。
【００５３】
このように、回転式ハンドルのバルブ１０では、ハンドル２０の回転に伴い、ベース部４０及びその延設部材４１が昇降するように構成されている。検出センサ８２ａ，８２ｂ（リミッタ）は、固定部材７０を検出するように、可動範囲の可動限界位置に設置されている。
【００５４】
（第７実施形態）
図１９に示すように第７実施形態に係るバルブ開閉装置３０は、ベース部４０に回転自在に支持されるとともにハンドル係合部６０が設けられる第１回転体９１と、モータ５１のトルクを第１回転体９１に伝達する第２回転体９２とを備えている。
そして、第１回転体９１のスロット９４に第２回転体９２の案内ピン９３が案内されるジェネバ機構によりハンドル係合部６０の可動範囲が規定される。
なお図１９において、図１１と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５５】
図１９に示されるバルブ１０の開放状態から第２回転体９２が矢印方向に回転すると、案内ピン９３がスロット９４をスライドし、第１回転体９１を矢印方向に回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０を矢印方向に９０度変位させバルブ１０を閉止状態にする。
【００５６】
次に、バルブ１０の閉止状態から第２回転体９２が矢印とは反対方向に回転すると、案内ピン９３がスロット９４に係入した後にスライドし、第１回転体９１を矢印とは反対方向に回転させる。これにより、ハンドル係合部６０は、ハンドル２０を矢印とは反対方向に９０度変位させバルブ１０を開放状態にする。
【００５７】
（第８実施形態）
図２０（Ａ）に示すように第８実施形態に係るバルブ開閉装置３０において、バルブハンドル２０は、その回転をロック又はリリースするレバー２４を有している。
図２０（Ｂ）に示すようにハンドル係合部６０は、第１回転体９１に一端が固定される支軸部６９ａと、この支軸部６９ａの他端に固定されるハンドル保持部２０と、レバー２４の操作部６９ｃとから構成されている。
【００５８】
図２１に基づいて、第８実施形態に係るバルブ開閉装置のバルブへの取り付け手順を説明する。
図２１（Ａ）は、レバー２４の操作により回転のロック／リリースが可能なラチェット式ハンドル２０を有するバルブ１０が設置された配管１７の側面図である。図２１（Ｂ）に示すように、このバルブ１０に固定部材７０を装着してからバルブ開閉装置３０をセットする。
【００５９】
図２１（Ｃ）（Ｄ）に示すように、ハンドル係合部６０の操作部６９ｃを動作させてレバー２４を引き上げると、ロックされていたハンドル２０の回転がリリースされる。この回転のリリース状態を維持しつつモータ５１を駆動させると、ハンドル２０は回転してバルブ１０は図示される開放状態から閉止状態に変化する。
【００６０】
（固定部材の他の適用例）
図２２（Ａ）（Ｂ）は、回転式ハンドルのバルブ開閉装置１０に適用される固定部材７０の他の実施例を示している。この固定部材７０は、バルブ開閉装置１０の胴体を挟むように外接する一対のロッド４３と、この一対のロッド４３の末端を弾性的に連結する連結部４３ｂと、このロッド４３の孔部４３ａ（図２３（Ａ））を貫通して対向するロッド４３が開かないように固定するロック部材４４と、から構成されている。さらに、この連結部４３ｂの弾性力をアシストするためのバネ材４５も必要に応じて設けられる。
【００６１】
図２３（Ｂ）に示すように、そのロック部材４４は、孔部４３ａを貫通する軸部４４ａと、この軸部４４ａの両端に形成され孔部４３ａに係止する係止片４４ｂ、４４ｃとから構成される。
【００６２】
（ハンドル係合部の他の適用例）
図２４（Ａ）（Ｂ）は、回転式ハンドルのバルブ開閉装置１０に適用されるハンドル係合部の他の実施例を示している。なお、なお図２４において、図１と共通する構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態においてハンドル係合部６０は、回転させているハンドル２０から係合ピン６２が外れないように、その先端に係止部材６２ｄが設けられている。
【００６３】
以上述べた少なくともひとつの実施形態のバルブ開閉装置によれば、既設のハンドルを取り外す必要がないために短時間で装着してバルブの自動開閉が実施できる。このために、作業現場における作業員の拘束時間が短縮され、放射能環境における被曝時間を短縮することができる。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６５】
１０…バルブ、１２…ヨーク部、１３…バルブ軸、１４…弁蓋、１５…弁箱、１６…弁体、１７…配管、２０…ハンドル、２１…外輪、２２…スポーク、２３…ハブ部、２４…レバー、３０…バルブ開閉装置、４０…ベース部、４１（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ）…延設部材、４２…台座、４３…ロッド、４３ａ…孔部、４３ｂ…連結部、４４…ロック部材、４４ａ…軸部、４４ｂ…係止片、４４ｃ…係止片、４５…バネ材、４６…係止片、４７…従動プーリ、４８…タイミングベルト、４９…ロック部材、５０…トルク発生部、５１（５１ａ，５１ｂ）…モータ、５２…減速器（ウォームギア）、５２ａ…ねじ歯車、５２ｂ…はす歯歯車、５２ｃ…同軸減速器、５２ｄ…ラック、５２ｅ…ピニオン、５２ｆ…回転プーリ、５３…出力軸、５４…入力軸、５５…フレキシブルシャフト、５６…環状造形部、５７…第１回転体、５８…第２回転体、６０…ハンドル係合部、６１（６１ｃ）…ターンテーブル、６２…係合ピン、６２ｃ…係合部材、６２ｄ…係止部材、６３（６３ａ，６３ｂ，６３ｃ）…保持部材、６４…フック部、６５…調整部、６６…軸支部、６７…ロック部材、６８…挿入部、６９ａ…支軸部、６９ｂ…保持部、６９ｃ…操作部、７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ）…固定部材、７１…切欠部、７２…拘束部、７３…プレート、７５…レール、７６…ラチェット機構、７７ａ…枠体、７７ｂ…留め具、７７ｃ…ネジ部、７７ｄ…係入穴、８１…ストッパ（リミッタ）、８２（８２ａ，８２ｂ）…検出センサ（リミッタ）、８３…コントローラ、８４…モータ電源、８５…設定回路、８６…インジケータ、８７…ランプ、９１…第１回転体、９２…第２回転体、９３…案内ピン、９４…スロット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブハンドルの回転方向への動きが規制されているベース部と、
前記ベース部に支持されるとともにモータの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部と、
前記バルブハンドルに係合し前記トルクによりこのバルブハンドルを前記回転方向に回転させるハンドル係合部と、を備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ開閉装置において、
前記トルク発生部に設けられる減速器は、ウォームギア、ラックアンドピニオン、タイミングベルト及び同軸減速器のうちいずれかであることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のバルブ開閉装置において、
前記ハンドル係合部は、前記バルブハンドルを保持して軸方向への脱離を防止する保持部材を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記ベース部は、バルブ本体又は配管に固定される固定部材と連係して回転方向への動きが規制されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記モータは、減速器に対して着脱自在に接続されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記モータは、減速器に対してフレキシブルシャフトを介して接続されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項７】
請求項１に記載のバルブ開閉装置において、
バルブ本体又は配管に固定される固定部材に前記ベース部が着脱自在に支持され、
前記トルク発生部に設けられる減速器は、
前記ベース部に回転自在に支持されるとともに前記ハンドル係合部が設けられる第１回転体と、
前記モータのトルクを前記第１回転体に伝達する第２回転体と、を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項８】
請求項７に記載のバルブ開閉装置において、前記固定部材は、
前記ベース部の延設部材が係入する係入穴を有するとともにバルブ本体又は配管に外接する枠体と、
前記枠体の部分に基端が軸支されるとともに先端がこの枠体の他の部分に係止されることで前記バルブ本体又は配管に前記枠体を結合させる留め具と、を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記ハンドルの可動範囲を制限するリミッタを備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブ開閉装置において、
前記リミッタは、前記可動範囲の可動限界位置を検出し前記モータの回転を停止させる検出センサであることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記第１回転体のスロットに第２回転体の案内ピンが案内される機構により前記ハンドル係合部の可動範囲が規定されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記バルブハンドルは、その回転をロック又はリリースするレバーを有し、
ハンドル係合部は、前記レバーの操作部を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１３】
バルブハンドルの回転方向への動きが規制されるようにベース部を設置する工程と、
前記ベース部に支持されるトルク発生部からモータの回転を減速させたトルクを発生する工程と、
前記トルクにより前記バルブハンドルに係合するハンドル係合部を前記回転方向に回転させる工程と、を含むことを特徴とするバルブ開閉方法。
【請求項１】
バルブハンドルの回転方向への動きが規制されているベース部と、
前記ベース部に支持されるとともにモータの回転を減速させたトルクを発生するトルク発生部と、
前記バルブハンドルに係合し前記トルクによりこのバルブハンドルを前記回転方向に回転させるハンドル係合部と、を備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ開閉装置において、
前記トルク発生部に設けられる減速器は、ウォームギア、ラックアンドピニオン、タイミングベルト及び同軸減速器のうちいずれかであることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のバルブ開閉装置において、
前記ハンドル係合部は、前記バルブハンドルを保持して軸方向への脱離を防止する保持部材を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記ベース部は、バルブ本体又は配管に固定される固定部材と連係して回転方向への動きが規制されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記モータは、減速器に対して着脱自在に接続されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記モータは、減速器に対してフレキシブルシャフトを介して接続されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項７】
請求項１に記載のバルブ開閉装置において、
バルブ本体又は配管に固定される固定部材に前記ベース部が着脱自在に支持され、
前記トルク発生部に設けられる減速器は、
前記ベース部に回転自在に支持されるとともに前記ハンドル係合部が設けられる第１回転体と、
前記モータのトルクを前記第１回転体に伝達する第２回転体と、を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項８】
請求項７に記載のバルブ開閉装置において、前記固定部材は、
前記ベース部の延設部材が係入する係入穴を有するとともにバルブ本体又は配管に外接する枠体と、
前記枠体の部分に基端が軸支されるとともに先端がこの枠体の他の部分に係止されることで前記バルブ本体又は配管に前記枠体を結合させる留め具と、を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記ハンドルの可動範囲を制限するリミッタを備えることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のバルブ開閉装置において、
前記リミッタは、前記可動範囲の可動限界位置を検出し前記モータの回転を停止させる検出センサであることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記第１回転体のスロットに第２回転体の案内ピンが案内される機構により前記ハンドル係合部の可動範囲が規定されることを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１２】
請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のバルブ開閉装置において、
前記バルブハンドルは、その回転をロック又はリリースするレバーを有し、
ハンドル係合部は、前記レバーの操作部を有することを特徴とするバルブ開閉装置。
【請求項１３】
バルブハンドルの回転方向への動きが規制されるようにベース部を設置する工程と、
前記ベース部に支持されるトルク発生部からモータの回転を減速させたトルクを発生する工程と、
前記トルクにより前記バルブハンドルに係合するハンドル係合部を前記回転方向に回転させる工程と、を含むことを特徴とするバルブ開閉方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１３−１００８９４（Ｐ２０１３−１００８９４Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８２４４７（Ｐ２０１１−２８２４４７）
【出願日】平成２３年１２月２３日（２０１１．１２．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２３日（２０１１．１２．２３）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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