(57)【要約】【課題】高い気密信頼性と小電力で安定した動作性能と、作動耐久性と、経済性とを同時に実現可能な遮断弁を提供するものである。【解決手段】金属製の隔壁６６の内側鍋状部６６ｃと、蓋７２に形成された凹部７２ｂと、金属製の回転軸６９と、凹部７２ｂに収納されたラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６を備え、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６は、回転軸６９をラジアル方向に支持すると共に、ロータ７１の保持手段７０をスラスト方向に支持する構成としたもので、ロータ７１の軸心精度が高く小電力で安定した動作性能を実現できる。【選択図】図１
2006258300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の入口側と出口側を有し出口側に弁座を配した流路に取り付け、前記弁座を開閉して流体の遮断及び流動を制御する遮断弁であって、コイルを有するステータと、前記ステータの内側に配設され前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の隔壁と、前記隔壁の開口側に挿入され前記回転軸が貫通可能な穴を有し該貫通穴の外側に凹部を形成した蓋と、前記凹部に収納し前記回転軸とロータのラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持するラジアル・スラスト共用ころがり軸受と、前記回転軸に配設した直動機構に一体的に設けた弁機構と、前記流路との間にシール面を有して取り付け前記弁機構と前記ステータを区画するフランジと、前記隔壁の外周に配し前記フランジとの間で流路とステータ間の気密性を保持するシール部材とを備え、前記ラジアル・スラスト共用ころがり軸受は、回転軸をラジアル方向に支持すると共に、ロータの保持手段をスラスト方向に支持する構成とした遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部状況によって作動する安全弁（国際特許分類Ｆ１６Ｋ  １７／３６）で操作手段として電動機を使用したもの（国際特許分類Ｆ１６Ｋ  ３１／０４）、特に、ガスの事故を未然に防ぐガス遮断装置の遮断機構として使用される遮断弁に関するものであり、さらに詳しくは流路に形成された弁座に対し弁体を前進または後退移動させることによって流路の遮断復帰動作を行うモータを動力源とした遮断弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス事故を未然に防ぐため、従来より種種の安全装置が利用されており、中でもガスメータに内蔵され流量センサによりガスの流量を監視しマイクロコンピュータによりガスの使用状態を異常使用と判断した場合や、地震センサ、ガス圧力センサ、ガス警報器、一酸化炭素センサなどのセンサの状況を監視し危険状態と判断した場合は、ガスメータに内蔵された遮断弁によりガスを遮断する電池電源によるマイクロコンピュータ搭載ガス遮断装置内蔵ガスメータ（以下マイコンメータと省略する）は、安全性、ガス配管の容易性、低価格等の優位性のため、普及が促進され、ほぼ全世帯普及が実施されるに至っている。
【０００３】
また、流量センサによって計測されたガス流量情報を電話回線などを利用して集中監視するテレメータ機能を有した、集中監視型マイコンメータの比率も増加し、ますます、情報端末として利便性の向上が求められている。
【０００４】
この集中監視型マイコンメータなどにおいては、簡単な電気スイッチ操作や電話回線などによる遠隔操作でガスの遮断、復帰が可能なよう、マイコンメータに搭載した電池による電気エネルギーでガス遮断もガス復帰も可能で開弁状態と閉弁状態の保持はエネルギーを必要としない遮断弁が要求されている。
【０００５】
この遮断弁の駆動方式としては、従来電磁ソレノイドを使用したものが主流であったが、近年比較的強い閉止力、復帰力を実現でき、非通電時は状態保持可能なＰＭ型ステッピングモータを駆動源とする遮断弁が注目されており、なかでもロータをガス流路内、ステータをガス流路外とする気密隔壁を持った遮断弁が、ガス流路への取り付けが容易なため注目されている。
【０００６】
以下に従来の遮断弁について説明する。
【０００７】
従来からこの種のＰＭ型ステッピングモータを駆動源とする遮断弁が公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
この特許文献１公報記載の遮断弁は図５に示されているように、気密隔壁となるアルミインパクト成形等による鍔付きカップ状のケーシング６を有し、このケーシング６の外周にステータ４を装着し、前記ケーシング６の開口部にポリアセタール等の自己潤滑性のある合成樹脂製のラジアルすべり軸受であるアウターブッシュ３を嵌着し、このアウターブッシュ３と一体的にスタッド５を偏心させて前方に突設し、前記ケーシング６内にポリアセタール等の自己潤滑性のある合成樹脂製のラジアルすべり軸受であるインナーブッシュ１２を挿設し、前記アウターブッシュ３および前記インナーブッシュにリードスクリュー１７をその先端の雄ネジ部１７ａが当該アウターブッシュ３より前方に突出した状態で正逆方向に回転自在に支持し、このリードスクリュー１７にロータ１６を前記ステータ４に対向する形で取り付け、このロータ１６と前記アウターブッシュ３との間に配置した２枚のワッシャ２０、２１の間に３個以上のボール１９を円周上に配置して構成した第１のス
ラスト荷重用ころがり軸受１８を介挿し、ロータ１６と前記インナーブッシュ１２との間に同様に構成した第２のスラスト荷重用ころがり軸受２４を介挿し、第２のスラスト荷重用ころがり軸受２４とインナーブッシュ１２との間にバネ座金状の弾性伸縮部材３０を介挿し、前記スタッド５に係合し雄ネジ部１７ａに螺合する弁シート保持部材２６と弁シート２７とで構成された弁体２５を配設されている。
【０００９】
また、アウターブッシュ３の外周には円盤状の段付きフランジ２が嵌合しているとともに、ケーシング６の外周にはステータ４を溶接された円環状の平板フランジ７が嵌合しており、これら段付きフランジ２および平板フランジ７は互いに固着されて、アウターブッシュ３の鍔部とケーシング６の鍔部を同時に挟み込んでいる。さらに、段付きフランジ２と平板フランジ７との間には、弾性のある合成樹脂からなる断面円形の弾性シール部材８が前後方向に押圧された状態で組み付けられている。
【００１０】
以上のように構成された遮断弁について、以下その動作について説明する。
【００１１】
ガスの異常使用時などには、図示していない制御部からの通電により、ロータ１６を正転させ、リードスクリュー１７が正方向に回転し、弁体２５がリードスクリュー１７側から弁座２８側に前進して弁座２８に当接することにより、流路を閉弁して流体を遮断する。また、これを復帰するときには、前記制御部からの通電によってリードスクリュー１７を逆方向に回転させ、弁体２５を弁座２６側からリードスクリュー１７側に後退させ、流路を開弁して流体の供給を再開していた。
【００１２】
この種の遮断弁は、ガスなどの流体圧力が閉弁方向に付勢するよう流路内に配設されているため、開弁の瞬間は他より強い推力が必要となりロータ１６とアウターブッシュ３との垂直抗力も大きくなるが、第１のスラスト荷重用ころがり軸受１８でスラスト荷重をうけるため、摩擦力としてのトルク損失が軽減される。
【００１３】
また、特許文献２公報記載の遮断弁を図６に示した。この遮断弁も図５の遮断弁とほぼ同様の構成であるが、異なる点は、ラジアルすべり軸受であるインナーブッシュ、アウターブッシュがなく、ロータ４２のリードスクリュー５０に配設されたころがり軸受４４、４５は一般的に流通しているラジアル玉軸受でありステータ４１の両端に溶接された金属板であるフランジ４６、リアカバー４７によって位置規制されており、気密隔壁がカップ状のケーシングでなく両端が開放したパイプ４３であり、シール部材４８、４９はパイプ４３の両端とフランジ４６、リアカバー４７との間に配設され、スタッド５３はヘッダー加工された金属棒でフランジ４６に圧入固定されている点である。
【００１４】
ころがり軸受４４、４５はスラスト荷重も受けることが可能であり、開弁時などの摩擦力としてのトルク損失を軽減することができる。
【００１５】
この遮断弁の動作に関しては、図５の遮断弁と同様であるため説明を省略する。
【特許文献１】特開平１１−２３５１号公報（第４−５頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−２１０２３７号公報（第３−５頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この種のＰＭ型ステッピングモータを駆動源とする遮断弁は、動作性能安定、小電力のため、ロータの軸心の保持および気密隔壁との同軸度の確保が要求される。
【００１７】
また、一般的に屋外に設置されるガスメータに取り付けられ、夏の直射日光下での５０℃を超過する温度から、厳冬期の−２０℃を下回る温度までの厳しい温度変化にさらされ
、同時にガス通路側の部品は、低分子炭化水素である燃料用ガスや、ガス中に微少に含まれる水分、硫化水素、二酸化硫黄などの精製不純物である活性ガスなどの有機物環境内で前記過酷な温度変化にさらされ、また、大気側は屋外の飽和湿度に近い高温高湿環境や、ガスメータの内の結露などの過酷な条件にさらされることになる。そして、その中で、ガスメータの使用期間（一般に１０年間）中、ガス漏れのないよう高い気密信頼性が要求される。
【００１８】
すなわち、ロータ軸心保持精度と、高い気密信頼性を両立する必要がある。
【００１９】
しかしながら、図５に示した従来の遮断弁は、合成樹脂製のラジアルすべり軸受であるアウターブッシュ３、インナーブッシュ１２で回転軸であるリードスクリュー１７のラジアル方向の位置決めを行っており、合成樹脂は金属製のリードスクリュー１７との線膨張係数の差が大きいため低温時リードスクリュー１７をロックしないよう穴径を大きく設定する必要があり、この結果、アウターブッシュ３、インナーブッシュ１２とリードスクリュー１７とのラジアルクリアランスは大きく、また、ポリアセタールなど自己潤滑性を持った合成樹脂は成形収縮率が大きく成型時の寸法精度を高くすることが困難であるため、回転軸であるリードスクリュー１７の軸心保持精度は低くなるという課題を有していた。
【００２０】
同時に、図５の遮断弁は、ラジアルすべり軸受であるアウターブッシュ３、インナーブッシュ１２が合成樹脂製であるため比較的磨耗しやすく、またその磨耗紛は静電気等によって付着しやすく、特にボール１９のがアウターブッシュ３、ロータ１６の凹状のハウジング内面に接触することによる磨耗粉がワッシャ２０、２１とボール１９との間に入りボール１９外面に付着した場合、ボール１９は滑らかな回転を阻害され、第１のスラスト荷重用ころがり軸受１８、第２のスラスト荷重用ころがり軸受２４の機能が低下し動作不安定になるという課題を有していた。
【００２１】
また、図６に示した従来の遮断弁では、ロータ１６の軸心保持が金属板であるフランジ４６、リアカバー４７、およびラジアルころがり軸受４４、４５でなされているため、リードシャフト１７との線膨張係数の差がなくラジアルクリアランスを小さくすることができるが、一方、軸心の決定はフランジ４６、ロータ４１、リアカバー４７と多くの部品を位置決めしながらなされる溶接工程の精度で決定され、その溶接工程は同時にパイプ４３とフランジ４６、リアカバー４７との気密保持を作る工程でもあるため、製造上細心の注意が必要であり高価になるという課題を有していた。
【００２２】
同時に、シール箇所もシール部材４８、４９と２カ所であるため気密信頼性が低下するという課題を有していた。
【００２３】
また、図６の遮断弁では、フランジ４６とステータ４１の溶接部５４が流路側の面はガス中、他面は空気中となり、燃料用ガスや、ガス中に微少に含まれる水分、硫化水素、二酸化硫黄などの精製不純物である活性ガスなどの有機物環境内での温度変化および屋外の飽和湿度に近い高温高湿環境や、ガスメータの内の結露などの過酷な条件に同時にさらされるが、一般に溶接部は金属組織間に歪みが残存しており粒界腐食や応力腐食割れを発生く破壊の危険性があり、このかしめ部５４が破壊した場合ガス漏れとなるという課題を有していた。
【００２４】
同時に、シール箇所もシール部材４８、４９と２カ所であるため気密信頼性が低下するという課題を有していた。
【００２５】
また、図６の遮断弁では軸受４４、４５として高価なラジアルころがり軸受を採用しているため、全体として高価になるという課題を有していた。
【００２６】
本発明はかかる従来の課題に鑑み、長期使用における湿度ストレス、温度ストレス、化学物質のストレス等に耐え得る高い気密信頼性と、ロータの軸心保持精度が高いため小電力で安定した動作性能と、高い作動耐久性と、単純な構造による経済性とを同時に実現可能な遮断弁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】
【００２７】
本発明は上記課題を解決するために、コイルを有するステータと、前記ステータの内側に配設され前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の隔壁と、前記隔壁の開口側に挿入され前記回転軸が貫通可能な穴を有し該貫通穴の外側に凹部を形成した蓋と、前記凹部に収納し前記回転軸とロータのラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持するラジアル・スラスト共用ころがり軸受と、前記回転軸に配設した直動機構に一体的に設けた弁機構と、前記流路との間にシール面を有して取り付け前記弁機構と前記ステータを区画するフランジと、前記隔壁の外周に配し前記フランジとの間で流路とステータ間の気密性を保持するシール部材とを備え、前記ラジアル・スラスト共用ころがり軸受は、回転軸をラジアル方向に支持すると共に、ロータの保持手段をスラスト方向に支持する構成としたものである。
【００２８】
上記のように、金属製の隔壁と蓋とラジアル・スラスト共用ころがり軸受とでロータの軸心を支持することで、金属性の回転軸と線膨張係数がほぼ等しくなり温度変化によるロックなどの可能性が低く、最低限のラジアルクリアランスを設定可能で隔壁開放端側のロータの軸心精度を高くし、小電力で安定した動作性能を実現できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の遮断弁は、金属製の隔壁と蓋とラジアル・スラスト共用ころがり軸受とでロータの軸心を支持することで、金属性の回転軸と線膨張係数がほぼ等しくなり温度変化によるロックなどの可能性が低く、最低限のラジアルクリアランスを設定可能で隔壁開放端側のロータの軸心精度を高くし、小電力で安定した動作性能を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の請求項１に係る遮断弁は、流体の入口側と出口側を有し出口側に弁座を配した流路に取り付け、前記弁座を開閉して流体の遮断及び流動を制御する遮断弁であって、
コイルを有するステータと、前記ステータの内側に配設され前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の隔壁と、前記隔壁の開口側に挿入され前記回転軸が貫通可能な穴を有し該貫通穴の外側に凹部を形成した蓋と、前記凹部に収納し前記回転軸とロータのラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持するラジアル・スラスト共用ころがり軸受と、前記回転軸に配設した直動機構に一体的に設けた弁機構と、前記流路との間にシール面を有して取り付け前記弁機構と前記ステータを区画するフランジと、前記隔壁の外周に配し前記フランジとの間で流路とステータ間の気密性を保持するシール部材とを備え、前記ラジアル・スラスト共用ころがり軸受は、回転軸をラジアル方向に支持すると共に、ロータの保持手段をスラスト方向に支持する構成としたものである。
【００３１】
上記のように、金属製の隔壁と蓋とラジアル・スラスト共用ころがり軸受とでロータの軸心を支持することで、金属性の回転軸と線膨張係数がほぼ等しくなり温度変化によるロックなどの可能性が低く、最低限のラジアルクリアランスを設定可能で隔壁開放端側のロータの軸心精度を高くし、小電力で安定した動作性能を実現できる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００３３】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の遮断弁の開弁状態の断面図、図２は本発明の実施例１の遮断弁のフランジおよび弁体の斜視図、図３は本発明の実施例１の遮断弁の隔壁と蓋とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受の組立図であり、このうち図３（ａ）は蓋組立前、図３（ｂ）は蓋挿入途中の状態を示す組立図であり、図４は本発明の実施例１の遮断弁の隔壁と蓋とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受と弁体とスプリング、および流路に形成された弁座のみを記載した断面図であり、このうち図４（ａ）は開弁動作時を含む通常状態の相対位置関係を表す断面図で、図４（ｂ）は閉弁状態における相対位置関係を表す断面図である。
【００３４】
図１において、概ね糸巻き状のコイルボビンに導線が巻線された励磁コイル６１と、外周に円筒部を有し内周に櫛歯状の磁極を持った第１の電磁ヨーク６２と、この電磁ヨーク６２との間で励磁コイル６１を挟持するように配設された概ね円盤状で内周に櫛歯状の磁極を持った第２の電磁ヨーク６３とのセットが２組、互いの第２の電磁ヨーク６３の円盤部を対向させ配設されている。そして、合成樹脂製の固定手段６４が第１の電磁ヨーク６２と第２の電磁ヨーク６３の櫛歯状の磁極との隙間全てに一体的に充填され、また同時に固定手段６４は励磁コイル６１の導線の外周と対向する第１の電磁ヨーク６２の外周円筒部内側との隙間全てに充填されてステータ６５を形成している。
【００３５】
第１の電磁ヨーク６２および第２の電磁ヨーク６３は、低炭素鋼板、電磁軟鉄板または硅素鋼板製などの鋼板製で、表面に亜鉛メッキやアルミニウムメッキ、クロム酸処理膜等の防錆処理を施されているか、もしくはフェライト系等の電磁ステンレス鋼板製で、経済的には亜鉛メッキ鋼鈑などのプリメッキ鋼鈑をプレス加工したものが望ましい。この実施例では、亜鉛メッキ鋼板をプレス加工したものである。第１の電磁ヨーク６２と第２の電磁ヨーク６３の櫛歯状の磁極は所定の隙間を持って噛合し、また２組のセットの櫛歯は、回転方向に他のセットの櫛歯のほぼ中間に位置するよう配置されている。
【００３６】
ステータ６５の内側には、磁極に沿った円筒部６６ａが形成され、一端に閉塞した底部６６ｂを形成され、その底部６６ｂの中央に同心に内側鍋状部６６ｃが形成された、すなわち同軸２段の貫通穴のない鍋状に絞り加工されたオーステナイト系ステンレス鋼板製の隔壁６６が配設されている。
【００３７】
隔壁６６の材料としては、非磁性ステンレス鋼鈑、銅合金、アルミニウム合金などが選択可能であるが、低分子炭化水素である燃料用ガスや、ガス中に微少に含まれる水分、硫化水素、二酸化硫黄などの精製不純物である活性ガスなどの有機物環境内で前記過酷な温度変化にさらされた場合でも変質せず安定した性能を維持できる耐腐食性とともに、順送プレス加工で成形でき、高い経済性を実現できる薄肉加工性などの理由から、オーステナイト系ステンレス鋼鈑を絞り加工したものが最適であり、気密信頼性を第一優先して絞り加工後固溶化熱処理を施し、残留する内部応力と結晶粒の微細化を除去したものが望ましい。
【００３８】
円管状で外周を分極着磁された永久磁石６７と、永久磁石６７を貫通して配設され一端にリードスクリュー６８を形成された金属製の回転軸６９と、永久磁石６７と回転軸６９を固持する保持部材７０とでロータ７１が構成され、永久磁石６７の外周部とステータ６５の電磁ヨーク６２、６３の磁極とが対向するよう隔壁６６の内側に配設されている。
【００３９】
隔壁６６の内側はガス側になるため、ロータ７１を構成する材料は高い耐蝕性が要求さ
れる。このため、永久磁石６７は水分に対する耐腐食性の高いフェライト焼結磁石が望ましく、回転軸６９はニッケルやクロムメッキされた黄銅やステンレス鋼が選択可能であるが、ガス中に硫化水素などの腐食性ガスが微量含まれている可能性を考慮すると特にステンレス鋼棒が望ましく、保持部材７０はガス中の炭化水素化合物に対する耐性よりポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のような耐油性の高い結晶性合成樹脂が望ましい。
【００４０】
隔壁６６の開放端６６ｄには、開放端６６ｄとほぼ同じ外径を有し、中央に回転軸６９が貫通可能な穴７２ａと穴７２ａと同軸で隔壁６６内部から遠ざかる方向の凹部７２ｂを有した絞り加工されたステンレス鋼板製の蓋７２が、隔壁６６内部にロータを内包し穴７２ａからリードスクリュー６８を突出させて開放端６６ｄに圧入されて配設されている。
【００４１】
蓋７２もガス側になるため、耐食性が要求され、ニッケルやクロムメッキされた黄銅やステンレス鋼が選択可能であるが、ガス中に硫化水素などの腐食性ガスが微量含まれている可能性を考慮すると特にステンレス鋼製であることが望ましく、同時に絞り加工で形成することで順送プレス加工で成形でき、高い経済性を実現できる。
【００４２】
なお、蓋７２は必ずしも非磁性材料である必要がなく、また、仮に応力腐食により微細クラックが生じた場合でもガス漏れに至ることがないため固溶化熱処理なども必須ではなく、フェライト系ステンレス鋼板や熱処理しないオーステナイト系ステンレス鋼板を選択できる。
【００４３】
また、隔壁６６との圧入締めしろは、隔壁６６に過度の応力を加えないよう、緩めの締めしろとする必要がある
回転軸６９の隔壁６６底面側の端には内側鍋状部６６ｃと対向する位置に他より小径の同軸円柱状の先端細軸部６９ａが形成され、この内側鍋状部６６ｃと先端細軸部６９ａとの間に複数の金属製の球７３を回転可能に装設しラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４が形成されている。
【００４４】
回転軸６９の保持部材７０とリードスクリュー６８との間で、かつ蓋７２の凹部７２ｂと対向する部分に他より小径の溝６９ｂを形成し、この溝６９ｂと凹部７２ｂとの間に複数の金属製の球７５を回転可能に装設しラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６が形成されている。
【００４５】
図３に示したように、隔壁６６の内側鍋状部６６ｃ、蓋７２の凹部７２ｂの内径Ｄ３は、それぞれ先端細軸部６９ａ、溝６９ｂ外径Ｄ２と球７３、球７５の外径Ｄ０の２倍を加えたものより微量大きく設定されていて、また球７３、球７５は、それぞれ内側鍋状部６６ｃ、凹部７２ｂ内径Ｄ３と先端細軸部６９ａ、溝６９ｂ外径Ｄ２の平均径を球７３、球７５の直径Ｄ０で割った数字より多い個数が装設されているので、この軸受７４、軸受７６は回転軸６９のラジアル位置を支持することができる。
【００４６】
また、この実施例では使用していないが、球７３、球７５に保持器が配設されている場合は、球７３、球７５の数は３個以上であれば、それぞれ内側鍋状部６６ｃ、凹部７２ｂ内径と先端細軸部６９ａ、溝６９ｂ外径の平均径を球７３、球７５の直径で割った数字より多い個数でなくてもよい。
【００４７】
回転軸６９の先端細軸部６９ａ（外径Ｄ２）とそのほかの部分（外径Ｄ１）との段差のつなぎアールＲ１、および溝６９ｂ（外径Ｄ２）と保持部材７０側の太径部（外径Ｄ１）との段差のつなぎアールＲ２は、それぞれ球７３、球７５の半径Ｄ０より微量大きくの１０２〜１０６％程度であることが望ましいが、回転軸６９の加工精度の経済性より必ずしもこの限りではない。
【００４８】
なお、上記説明では、スラスト・ラジアル共用ころがり軸受７４、７６の径などの主要寸法が同じものとして説明したが、必ずしもこの限りではない。
【００４９】
この種の遮断弁は、通常全く動作せず放置され、例えば寿命末期初めて発生した遮断信号に対して動作する必要があり、劣化、固着の危険性のある潤滑油は使用できず無給油で使用されるため、球７３、球７５の材料は無給油でも耐食性を有するＳＵＳ３０４等のオーステナイト径ステンレス球が最適である。
【００５０】
回転軸６９の溝６９ｂと保持手段７０との間に、溝６９ｂ方向に外側が突出し回転軸６９と同軸の円柱状で、回転軸６９を垂直に配置した時球７５を保持可能で、７２蓋を挿着した時球７５と接触しない仮保持手段７７が保持手段７０と一体的に形成されている。
【００５１】
流路７８の開放穴に封止されて取り付けられ、回転軸６９が突出可能な穴を有し、図２に示したように、この中央穴に中心に向かって突起７９ａが一体的に形成されているフランジ７９の流路７８外側にステータ６５が電磁ヨーク６２を締結等によって固定され、フランジ７９と隔壁６６開放端６６ｄ外壁の間に合成ゴム製のＯリング等のシール部材８０が配設され、流路７８内外が気密に封止されている。
【００５２】
中心穴に形成されたリードナット８１を回転軸６９の流路７８側先端のリードスクリュー６８と螺合して配設された自己潤滑性を有する合成樹脂製の弁シート保持部材８２と、この弁シート保持部材８２に配設された合成ゴム等の可撓体製の弁シート８３とで弁体８４が構成され、図２に示したように、弁シート保持部材８２のフランジ７９側に軸方向に平行でフランジ７９の突起７９ａと係合するスリット８２ａが形成され、このスリット８２ａと突起７９ａとで回動防止手段が構成され、リードスクリュー６８とリードナット８１とでネジ送り機構が構成され、前記ネジ送り機構と前記回動防止手段とで直動機構が構成されている。
【００５３】
リードナット８１を形成された弁シート保持部材８２は、ポリオキシメチレンや、ポリテトラフルオロエチレン、カーボングラファイト、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を付与された合成樹脂等が選択できる。
【００５４】
弁体８４とフランジ７９との間にスプリング８５が弁体８４を弁座８６の方向に付勢するよう圧縮されて配されており、同時にこのスプリング８５の付勢力は閉弁時以外にはラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６に与圧を付与し、軸心保持精度を向上させる。
【００５５】
この遮断弁を組み立てる時には、図３（ａ）に示したように中心軸を鉛直に開放端６６ｄを上にして隔壁６６を保持し、この隔壁６６の内側に複数の金属製の球７３を挿入し、次にこの隔壁６６の内側にロータ７１を装設し、次に仮保持手段７７に複数の別の金属製の球７５を掛留する。
【００５６】
この時、球７５は溝６９ｂに接してなく、その外周径Ｄ５は溝６９ｂ径Ｄ２に球７５径の２倍を加えたもの、および蓋７２の凹部７２ｂ内径Ｄ３より大きくなっている。
【００５７】
次に図３（ｂ）に示したように、蓋７２を隔壁６６の開放端６６ｄに圧入して挿着する。
【００５８】
この時、球７５は凹部７２ｂに規制されその外周径が凹部７２ｂの内径と同じＤ３となり、溝６９ｂに接触または近づき、仮保持手段７７から離脱し、この後球７５と仮保持手段７７が接触することはない。
【００５９】
このように隔壁６６、球７３、ロータ７１、球７５、蓋７２を順次挿入するビルトアップ方式の組立工程とすることができ、組立加工製が高く高い経済性を実現できる。
【００６０】
次にこの実施例１の遮断弁の動作、作用について説明する。
【００６１】
ガスの使用状態が異常でなく、各種センサーからの信号が危険を示していない時、マイコンメータの制御部（図示せず）からの通電はなく、ロータ７１はディテントトルクによって静止しており、弁体８４が弁座８６から離れた開弁状態を保持し、ガスが流通可能である。
【００６２】
この時ロータ７１の隔壁６６に対する相対位置関係は、スプリング８５によって弁体８４が弁座８６側に付勢されているため、図４（ａ）に示したように、スラストクリアランスの範囲内で弁座８６側、すなわち図４（ａ）における左側に偏り、この結果ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６がスラスト荷重を受けていて、同時にスプリング８５の付勢力が与圧として作用するため、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６の軸心保持精度は向上している。
【００６３】
ガスの使用状態が異常であるか、各種センサーからの信号が危険を示している時、マイコンメータの制御部は励磁コイル６１の各導線に位相差を持ったパルス状電流を印加し、ロータ７１を正回転（図１では弁体８４側から見て時計方向の回転）させる。回動防止機構である突起７９ａとスリット８２ａが係合して弁シート保持部材８２の回転を規制するため、リードスクリュー６８が正回転するとリードナット８１が弁座８６側に移動し、一体的に弁体８４が移動し、流路７８に形成された弁座８６と当接し、余分のパルスを脱調して、この遮断弁が閉弁する。
【００６４】
この後、マイコンメータの制御部が通電を停止しても、ロータ７１はディテントトルクによって静止しており、弁体８４は弁座８６にスプリング８５で付勢された閉弁状態を保持する。
【００６５】
この時ロータ７１の隔壁６６に対する相対位置関係は、弁体８４が弁座８６に当接しさらに直動機構が送られているため、図４（ｂ）に示したように、スラストクリアランスの範囲内で隔壁６６の内側鍋状部６６ｃ側、すなわち図４（ａ）における右側に偏り、この結果弁シート８３の圧縮弾性力がラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４にスラスト荷重、同時に与圧として作用するため、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４の軸心保持精度は向上している。
【００６６】
各種センサーからの信号から危険が解除され復帰可能とマイコンメータの制御部が判断した場合や、ガス利用者が危険状態を復旧し、メータやリモートコントロール盤に設けられた復帰スイッチを操作した場合、ガス供給業者などが通信による遠隔復帰命令を発信した場合などには、励磁コイル６１の各導線に位相差を持ったパルス状電流を印加し、ロータ７１を逆回転（図１では弁体８４側から見て反時計方向の回転）させる。すると、リードスクリュー６８に送られて弁体８４はフランジ７９側に移動し、弁座８６から離脱してこの遮断弁が開弁する。
【００６７】
この後、弁体８４は弁シート保持部材８２が蓋７２に当接するまでフランジ７９側に移動し、さらに余分のパルスを脱調してこの遮断弁が全開状態になる。
【００６８】
そして、マイコンメータの制御部が通電を停止しても、ロータ７１はディテントトルクのため静止し、この遮断弁は開弁状態を保持する。
【００６９】
この開弁復帰動作中の時ロータ７１の隔壁６６に対する相対位置関係はスプリング８５によって弁体８４が弁座８６側に付勢されているため、図４（ａ）に示したように、スラストクリアランスの範囲内で弁座８６側、すなわち図４（ａ）における左側に偏り、この結果ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６がスラスト荷重を受けていて、同時にスプリング８５の付勢力が与圧として作用するため、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６の軸心保持精度は向上している。
【００７０】
また、弁体８４が弁座８６から離脱する開弁の瞬間は、ガス等の流体圧力による荷重がスプリング８５の付勢力に追加されて弁体８４の開弁方向への移動を阻害する方向に作用するが、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６がスラスト荷重を受けるためトルク損失が少なく小電力で駆動することが可能である。
【００７１】
さて、この種のＰＭ型ステッピングモータを駆動源とする遮断弁は、動作性能安定、小電力のため、ロータの軸心の保持および気密隔壁との同軸度の確保が要求される。
【００７２】
また、一般的に屋外に設置されるガスメータに取り付けられ、夏の直射日光下での５０℃を超過する温度から、厳冬期の−３０℃程度の温度までの厳しい温度変化にさらされ、同時にガス通路７８側の部品は、低分子炭化水素である燃料用ガスや、ガス中に微少に含まれる水分、硫化水素、二酸化硫黄などの精製不純物である活性ガスなどの有機物環境内で前記過酷な温度変化にさらされ、また、大気側は屋外の飽和湿度に近い高温高湿環境や、ガスメータの内の結露などの過酷な条件にさらされることになる。そして、その中で、ガスメータの使用期間（一般に１０年間）中、ガス漏れのないよう高い気密信頼性が要求される。
【００７３】
すなわち、ロータ７１の軸心保持精度と、高い気密信頼性を両立する必要がある。
【００７４】
図１の遮断弁は、金属製の隔壁６６の内側鍋状部６６ｃと、隔壁６６の開放端に６６ｄ同軸に挿嵌された金属板製の蓋７２に形成された凹部７２ｂと、金属製の回転軸６９に形成された先端細軸部６９ａおよび小径の溝６９ｂと、その内側鍋状部６６ｃと先端細軸部６９ａとの間に装設された複数の金属製の球７３、および凹部７２ｂと溝６９ｂとの間に装設された複数の金属製の球７５がそれぞれラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４、７６を形成しロータ７１の軸心を保持しているため、回転軸６９と保持側との線膨張係数がほぼ等しくなり温度変化によるロックなどの可能性が低く、最低限のラジアルクリアランスを設定可能で図１におけるロータ７１左右の軸心精度を高くし、小電力で安定した動作性能を実現でき、また、軸受にすべり接触部分が無いため磨耗紛が発生しにくく、また仮に磨耗紛が発生した場合も金属粉のため帯電吸着しにくく、ころがり軸受の機能が低下しにくい高い作動耐久性を実現でき、そして単純な構造のラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４、７６を構成するため、高い経済性を実現できる。
【００７５】
また、隔壁６６に貫通穴がなく、隔壁６６の内外をひとつのシール部材８０で封止可能であるため、故障部位の少ない高い気密信頼性を実現できる。
【００７６】
また、ロータ７１の軸心保持がラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６を介挿して隔壁６６と蓋７２を組み立てた時点で完結するため、ステータ６５やフランジ７９の固定はかしめなど比較的精度の低い加工方法を採用することができ、溶接による材料強度の低下や製造条件の困難を防止でき、万が一破壊した場合もガス漏れに至らない高い気密信頼性と経済性を実現できる。
【００７７】
また、蓋７２は絞り加工されたステンレス鋼板製、隔壁６６は絞り加工されたオーステ
ナイト系ステンレス鋼板製であるため、低分子炭化水素である燃料用ガスや、ガス中に微少に含まれる水分、硫化水素、二酸化硫黄などの精製不純物である活性ガスなどの有機物環境内で前記過酷な温度変化にさらされた場合でも変質せず安定した性能を維持できるとともに、順送プレス加工で成形でき、高い経済性を実現できる。
【００７８】
また、溝６９ｂ方向に外側が突出し、回転軸６９を垂直に配置した時球７５を保持可能で、蓋７２を挿着した時球７５と接触しない仮保持手段７７を配設したため、簡単なビルトアップ方式の組立工程とすることができ、組立加工製が優れ高い経済性を実現できる。
【００７９】
以上のように、本発明によれば、長期使用における湿度ストレス、温度ストレス、化学物質のストレス等に耐え得る高い気密信頼性と、ロータの軸心保持精度が高いため小電力で安定した動作性能と、高い作動耐久性と、単純な構造による経済性とを同時に実現可能な遮断弁を提供できる。
【００８０】
なお、図１、図３、図４においてラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４、７６をロータ両側に配設するよう説明したが、閉弁時のスラスト荷重が問題となる場合はラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４を、開弁動作時のスラスト荷重が問題となる場合はラジアル・スラスト共用ころがり軸受７６を配設し、他方は自己潤滑性合成樹脂のすべり軸受などで構成してもよい。
【００８１】
また、ラジアル・スラスト共用ころがり軸受７４、７６は可能な限り多くの球７３、７５を挿設する総ボール型として図示したが、その限りでなく３個以上の球で構成できるが、この場合軸心保持のために保持器を使用することが望ましい。
【００８２】
また、隔壁６６とフランジ７９間のシール部材８０は径方向に圧縮されるよう図示したが、軸方向に圧縮されて配設されてもよい。
【００８３】
また、弁シート保持部材８２とリードナット８１は一体成形と説明したが、別部品でもよく、この場合は弁シート保持部材８２とリードナット８１間に斥力を付勢するスプリングを配設することが望ましい。
【００８４】
弁シート８３は弁シート保持部材８２を抱き込んでいるよう図示したが、中央で嵌合してもよく、弁シート保持部材に中心軸を形成して弁シートを気密に貫通させ別の固定部材で締結してもよい。また、直動機構はリードスクリュー６８とリードナット８１としたが円筒カム、ウォームとラックの組み合わせなどでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施例１の遮断弁の開弁状態の断面図
【図２】本発明の実施例１の遮断弁のフランジおよび弁体の斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施例１の遮断弁の蓋組立前の隔壁とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受の組立図（ｂ）本発明の実施例１の遮断弁の蓋挿入途中の状態の隔壁と蓋とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受の組立図
【図４】（ａ）本発明の実施例１の遮断弁の開弁動作時を含む通常状態の相対位置関係を表す、隔壁と蓋とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受と弁体とスプリング、および流路に形成された弁座のみを記載した断面図（ｂ）本発明の実施例１の遮断弁の閉弁状態における相対位置関係を表す、隔壁と蓋とロータと隔壁開放端側および底面側のラジアル・スラスト共用ころがり軸受と弁体とスプリング、および流路に形成された弁座のみを記載した断面図
【図５】従来の遮断弁の開弁状態の断面図
【図６】他の従来の遮断弁の開弁状態の断面図
【符号の説明】
【００８６】
６５  ステータ
６６  隔壁
６６ｃ  内側鍋状部
６８  リードスクリュー（直動機構、ネジ送り機構）
６９  回転軸
６９ａ  先端細軸部
６９ｂ  溝
７１  ロータ
７２  蓋
７２ａ  穴
７２ｂ  凹部
７３、７５  球
７４、７６  ラジアル・スラスト共用ころがり軸受
７７  仮保持手段
７９  フランジ
７９ａ  突起（回動防止手段）
８０  シール部材
８１  リードナット（直動機構、ネジ送り機構）
８２ａ  スリット（回動防止手段）
８４  弁体（弁機構）
【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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