(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
途中に弁座を設けたガス流体の主流路と、前記弁座を開閉するために軸方向移動自在に配置され、スプリングを介して閉成方向に付勢された主流路開閉手段と、回転直進変換手段を介して前記主流路開閉手段を駆動する電動機とを具備し、前記主流路開閉手段の弁軸が軸方向移動自在に貫通するとともに、前記電動機の回転子と連係する前記回転直進変換手段には、主流路開閉手段の弁軸より設けた突起が臨むとともに、回転方向に傾斜した円周方向の溝と軸方向にのびる溝とを連続的に形成し、さらに前記電動機の回転子は主流路に配置した支持板に軸支され、かつ前記主流路と外部とを隔離するキャップ状のカバーで覆われており、このカバーの外周側に電動機の固定子を位置させたことを特徴とする遮断弁。
【請求項２】
主流路開閉手段は、主弁部と、前記主弁部に設けた副流路と、前記副流路に設けた副弁座と、この副弁座に対し閉成方向に付勢された副弁部とから構成した請求項１記載の遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流路中を流れるガス流体の流れを開閉制御する電動駆動弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の遮断弁は、特開平１−１７６８７６号公報に示すようなものが一般的であった。以下、その構成について図８、図９、図１０を参照にしながら説明する。図８、図９、図１０に示すように、通路内１には主弁座２に対してスプリング３により付勢された主弁４が設けられている。この主弁４の中央にはパイロット弁５が設けられている。
【０００３】
このパイロット弁５に対してはコイル６による電磁力で動作する内側プランジャ７が当接する構成となっている。また外側プランジャ８は主弁４に接続されている。図８のように閉成状態にある主弁４を開成するには、コイル６に通電することで図９のように内側プランジャ７をパイロット弁５から引き上げる。この時主弁４の上流側と下流側の差圧は小さくなる。この状態で外側プランジャ８が引き上げられ図１０のように主弁４が開成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の遮断弁では、電磁力によりプランジャを主弁と同方向に移動し主弁を開閉する構成であるため、電磁力を効果的に作用させるためにプランジャ部、及びコイル部が弁本体から大きく突出し大型化となっていた。
【０００５】
また流量の多いガス流体を開閉制御するには、主弁座と主弁を大きくする必要があると共にプランジャのストロークを大きくしなければならず、コイルが大型化となり遮断弁全体が大きくなる。また流量の多いガス流体を開閉制御するには各種流量レンジに合わせた弁を複数種類製造する必要があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、小型でストロークが大きく取れる駆動部を実現し、しかも駆動部が小出力で、閉弁動作を速できる遮断弁を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の遮断弁は、途中に弁座を設けたガス流体の主流路と、前記弁座を開閉するために軸方向移動自在に配置され、スプリングを介して閉成方向に付勢された主流路開閉手段と、回転直進変換手段を介して前記主流路開閉手段を駆動する電動機とを具備し、前記主流路開閉手段の弁軸が軸方向移動自在に貫通するとともに、前記電動機の回転子と連係する前記回転直進変換手段には、主流路開閉手段の弁軸より設けた突起が臨むとともに、回転方向に傾斜した円周方向の溝と軸方向にのびる溝とを連続的に形成し、さらに前記電動機の回転子は主流路に配置した支持板に軸支され、かつ前記主流路と外部とを隔離するキャップ状のカバーで覆われており、このカバーの外周側に電動機の固定子を位置させたものである。
【０００８】
【作用】
本発明は上記した構成によって、小型でストロークが大きく取れる駆動部を実現できるものであり、またカバーにより電動機の固定子と主流路側に存在する回転子とが隔離されているため、ガス流体などの影響を固定子が受けることがない。
【０００９】
【実施例】
先ず本発明の実施例を説明する前に参考例を図１および図２を参照しつつ述べる。
【００１０】
図１および図２において、９は弁框体であり、この弁框体９の中にはガス流体が流れる主流路１０が構成されており、その一部には弁座１１が設けられている。１２は主流路開閉手段であり、駆動部であるモータ１３の回転子１４の回転運動を上下運動に変換する変換手段１５と、この変換手段１５に連結され上下移動する主流路開閉弁１６で構成されている。
【００１１】
この変換手段１５は回転子１４の回転運動をネジ機構（図示せず）を介して主流路開閉弁１６の上下移動に変換している。１７は回転子１４に固定された磁石である。１８は回転子１４を一定位置に支持する軸受けである。この軸受け１８は主流路１０内に設けられた支持板１９に固定されている。主流路１０内に設けられた回転子１４はカバー２０で覆われており主流路１０内のガス流体が漏れない構成となっている。２１はモータ１３を構成する固定子でありコイルで構成されている。
【００１２】
上記構成において動作を説明すると、図１はガス流体が流れているときの状態である。この時には主流路開閉弁１６は開成状態にありガス流体が流れている。この時にはモータ１３は停止状態にある。この状態でコントローラ（図示せず）から閉成の信号が出されると、回転子１４が回転し、この回転が変換手段１５を介して主流路開閉弁１６を下方向に移動させる。
【００１３】
移動した主流路開閉弁１６が図２のように弁座１１に当接し主流路１０を閉成するとモータ１３の運転は停止する。モータ１３の運転、停止制御はコントローラ（図示せず）からの入力信号により制御されている。第１の発明における図１および第２の実施例においては、回転子１４が支持板１９により、主流路１０を流れるガス流体の影響を受けない構成であり、安定したモータ１３の特性を得ることができるものである。
【００１４】
次に、本発明の実施例を図３、図４および図５を参照しながら説明する。
【００１５】
図３および図４において、２２は弁框体であり、この弁框体２２の中にはガス流体が流れる主流路２３が構成されており、その一部には弁座２４が設けられている。２５は主流路開閉手段であり、駆動部であるモータ２６の回転子２７の回転運動を上下運動に変換する回転直進変換手段２８と、この回転直進変換手段２８に連結され上下移動する主流路開閉弁２９で構成されている。
【００１６】
主流路開閉弁２９は、主流路２３に設けた弁座２４に対し閉成方向に動作するようスプリング３０で付勢された主弁部３１と、主弁部３１に設けた副流路３２と、この副流路３２を開閉する副弁部３３を有する弁軸３４で構成されている。３５は副弁部３３を副流路３２に付勢するスプリングである。
【００１７】
３６は弁軸３４に設けられた金具である。３７は回転子２７に固定された磁石であり、３８は回転子２７を一定位置に支持する軸受けである。この軸受け３８は主流路２３内に設けられた支持板３９に固定されている。主流路２３内に設けられた回転子２７はカバー４０で覆われており主流路２３内のガス流体が外部に漏れない構成となっている。
【００１８】
４１はモータ２６を構成する固定子でありコイルで構成されている。図５（ａ）（ｂ）は変換手段２８の構成を示す斜視図および内部展開図であるが、回転直進変換手段２８の内側に設けられた溝４２はスタート位置４３から徐々に上昇し、回転直進変換手段２８が一回転する手前で平たん部４４を有しており、その後回転すると溝４２は下方向に構成された溝４２を移動し、元のスタート位置４３に戻る構成となっている。４５は弁軸３４に設けられた突起部である。
【００１９】
上記構成において動作を説明する。先ず弁の開成動作時を図３、図４および図５（ａ）（ｂ）により説明する。弁閉時においてコントローラ（図示せず）からモータ２６に開成の信号が出力されると回転子２７が回転すると共に変換手段２８回転し、弁軸３４に設けられた突起４５はスタート位置４３から溝４２を上昇する。
【００２０】
このとき先ず弁軸３４がスプリング３５に打ち勝って持ち上げられ、副弁部３３が主流路開閉弁２９から離れ、副流路３２が構成される（図３の状態）。副流路３２が構成されると主弁部３１の上流側と下流側の圧力差が小さくなり主弁部３１を弁座２４に付勢する力はほぼスプリング３０のみの付勢力となり小さくなる。この状態からさらに回転子２７が回転すると弁軸３４は図３において上方向に上昇し金具３６が主弁部３１下側に当接して主流路開閉弁２９を持ち上げて図４のように弁開状態とする。
【００２１】
次にガス流体が流れているときの状態を図４、および図５により説明すると、この時には主流路開閉弁２９は開成状態にある。この時弁軸３４の突起４５は回転直進変換手段２８に設けられた溝４２の平たん部４４で停止している。この時には主弁部３１は弁軸３４に設けられた金具３６により弁座２４から開成方向に引き上げられた状態にある。
【００２２】
次に主流路開閉弁２９の閉成動作を図３、図４および図５（ａ）（ｂ）により説明すると、図４の開成状態においてコントローラ（図示せず）からモータ２６に閉成の信号が出力されると、回転子２７が回転すると共に変換手段２８が回転し、弁軸３４に設けられた突起４５は回転直進変換手段２８の平たん部４４から外れ、下方向に向かって構成された溝４２を通ってスタート位置４３に戻る。その結果主流路開閉弁２９は閉成状態となる。閉成動作時には主流路開閉弁２９はスプリング２５の付勢力により速い速度で閉成動作を行う。
【００２３】
さらに他の実施例を図６、図７を参照しながら説明する。
【００２４】
図６、図７において、４６はコントローラである。他は図３と同様であり構成の説明は省略する。
【００２５】
上記構成において動作を説明すると、図６においてはコントローラ４６の信号により主流路開閉弁２９の全開位置は図６の状態にある。この状態ではある一定量の流量を流すことを目的として主弁部３１の弁開量が設定されている。図７は図６と同じ弁であるが、コントローラ４６の信号により主流路開閉弁２９の全開位置は図６に比べ上方、即ち主流路開閉弁２９の開成量は大きく構成されている。従って図６の弁に比べ多量の流量を流すことが出来る。主流路開閉弁２９は弁座２４に対して垂直方向に移動する構成となっている。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように本発明の遮断弁によれば、電動機の回転子が主流路側に設けられている構成であるため、駆動部が極めて小型化となり、機器組み込み用として有効である。
【００２７】
また、駆動部側の動きは同一平面における回転運動であり、駆動部側の変換部の大きさを小さく出来るため、小型の流路開閉手段を実現することが出来る。
【００２８】
さらに、弁開動作時に副弁の開成動作により主弁部の上流側と下流側の圧力差を小さくした後に、主弁部を開成する構成であり、主弁部に作用する付勢力が小さく、駆動部の出力が小さくて良い。
【００２９】
加えて、閉成時の動作を主弁部の付勢手段により行うことで閉成時のスピードを速めることが出来るものである。また短時間の通電で閉成することが出来、消費電力を少なくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】遮断弁の参考例を示し、弁開時の構成断面図
【図２】同遮断弁の弁閉時の構成断面図
【図３】本発明の第１の実施例の遮断弁の弁閉時の構成断面図
【図４】同遮断弁の弁開時の構成断面図
【図５】（ａ）同遮断弁の変換手段の構成を示す斜視図
（ｂ）同の変換手段の構成を示す内部展開図
【図６】本発明の第２の実施例の遮断弁の開成時の構成断面図
【図７】同遮断弁の開成時の構成断面図
【図８】従来の遮断弁の弁閉時の構成断面図
【図９】同遮断弁の弁開動作時の構成断面図
【図１０】同遮断弁の弁開時の構成断面図
【符号の説明】
１０  主流路
１２  主流路開閉手段
１３  電動機
１４  回転子
２１  固定子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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