(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを有するステータと、前記ステータの内側に同軸に配設され貫通穴のないなべ状に成形された金属製の隔壁と、前記隔壁の開放端側に底面を嵌挿された中心孔を有する概ねなべ状で側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを形成した合成樹脂製の軸受けと、前記隔壁の内側に前記ステータに対向して配設したロータと、前記軸受けに回転可能に緩挿された前記ロータの回転軸と、前記軸受けから外側に突出した前記回転軸の端に配された送りネジと、中心孔が前記送りネジに螺合可能な移動体と、前記移動体に形成され外周部に前記凸状リブに係合可能な凹状部が形成された円盤状のバネ受けと、前記移動体に係合された弁体と、前記バネ受けと前記弁体との間に圧縮状態で保持されたコイルスプリングとを備え、
前記凹状部には、前記送りネジが前記移動体に螺合して前記弁体を開弁側に移動させる方向に回転する際に前記凸状リブに当接して前記移動体の回転を規制する側に突起を設けたことを特徴とする遮断弁。
【請求項２】
前記弁体は移動ストロークの下死点において前記軸受けの側面円筒部開放端に当接可能な請求項１の遮断弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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、近年ほぼ全世帯普及が実施されるに至っている。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。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。
【０００３】
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主流である。
【０００４】
以下に従来の遮断弁について説明する。
【０００５】
従来のこの種の遮断弁は、特開平９−２１０２３７号公報、特開平１１−２３５３号公報に示すようなものが一般的であった。この特開平１１−２３５３号公報記載の遮断弁は図７に示されているように、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、ケーシング６の開口部に合成樹脂製のアウターブッシュ３を嵌着し、このアウターブッシュ３にスタッド５を一体成形することで偏心させて前方に突設し、ケーシング６内にインナーブッシュ１２を挿設し、アウターブッシュ３およびインナーブッシュ１２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をステータ４に対向する形で取り付け、このロータ１６とアウターブッシュ３との間にスラスト荷重用ころがり軸受１８を介挿し、スタッド５に係合し雄ネジ部１７ａに螺合して弁体２５を配されている。弾性シール部材８とアウターブッシュ３とケーシング６は、段付きフランジ２と平板フランジ７とで挟み込まれていて、段付きフランジ２と平板フランジ７とはかしめによって固着されている。
【０００６】
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。
【０００７】
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、スタッド５が弁体２５の回転を拘束することで回転運動を直線運動に変換し、弁体２５がリードスクリュー１７側から弁座２６側に前進して弁座２６に当接することにより、流体経路を閉塞して流体を遮断する。また、これを復元するときには、外部入力によってリードスクリュー１７を逆方向に回転させ、スタッド５が弁体２５の回転を拘束することで回転運動を直線運動に変換し、弁体２５を弁座２６側からリードスクリュー１７側に弁体２５の短がアウターブッシュ３に当接するまで後退させ、流体経路を開放して流体の供給を再開していた。
【０００８】
また、特開平９−２１０２３７号公報記載の遮断弁を図８に示した。この遮断弁も図７の遮断弁とほぼ同様の構成であるが、異なる点は、スタッド３５がフランジ３２に圧入されて配されている点である。
【０００９】
この遮断弁の動作に関しては、図７の遮断弁と同様であるため説明を省略する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この種の遮断弁は、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ることになり、また、特に弁体２５、アウターブッシュ３、スタッド５などガス室側の部品は、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）中特にメンテナンスしなくても、緊急事に動作可能であるよう高い信頼性が要求されている。
【００１１】
上記従来の遮断弁では、閉弁状態、開弁状態においてスタッド５、３５を回転拘束ガイドとしてリードスクリュー１７と弁体２５とのねじ締め付けが行われるため、比較的強いトルクがスタッド５、３５に繰り返し印加され、そのトルクはてこの原理でスタッド５、３５の根元に伝達され、スタッド５、３５の根元には大きな応力集中が発生する。この箇所に有機物や水分、活性ガスの攻撃が集中すると、樹脂がマイクロクラックの進展による破壊を起こしたり、かしめなどの金属・金属の接合部が異常腐食することによって、スタッド５、３５が破壊し動作不良になる可能性があった。
【００１２】
また、この種の回転運動を直線運動に変換するリニア変換装置において、リードスクリューと回転拘束ガイドとの軸の平行度が大きくずれた場合、リードナット移動に伴ってくさびの効果のような噛み込みが発生し、回転拘束ガイドとリードナットがロックし動作不能になる可能性がある。
【００１３】
上記従来の遮断弁においては、スタッド５、３５がフランジ２、３２から棒状に突出し外力を受けやすい形状であるので、部品状態、組立途中段階で部品同士の接触や、組立治具の接触などでスタッド５、３５とフランジ２、３２との垂直が変形しリードスクリュー１７との平行がずれて、弁体２５とスタッド５、３５がロックし動作不能になる可能性を有していた。
【００１４】
さらに遮断弁完成品状態でも弁体２５に加わった回転力などの外力でスタッド５、３５が変形しやすいという課題を有していた。
【００１５】
また、上記従来の遮断弁においては、開弁状態における弁体２５の円周ふれおよび角度の位置規制はリードスクリュー１７によってなされているが、ラジアル方向のクリアランスによるリードスクリュー１７自身の円周ふれ、角度ふれ、および、弁体２５のリードナットとリードスクリュー２５間のクリアランスによる円周ふれ、角度ふれによって、てこの原理で比較的弱い外力などによって比較的大きなふれが発生する。この結果、ガス流れによる動圧などの影響で弁体２５が大きくふれ、動作や閉弁性能に影響を及ぼすといった課題があった。
【００１６】
また、上記従来の遮断弁においては、組み立て時に、弁体２５に形成された穴にスタッド５、３５を挿入するため、弁体２５の回転方向の位置決めをしてそこに回転動作をさせながらリードスクリュー１７を挿入する必要があるため、ロボットなどの機械装置による弁体２５の組み付けが困難で、量産性が低いという課題があった。
【００１７】
本発明はかかる従来の課題に鑑み、組み立て時のトラブルや、長期使用における温度ストレス、化学物質のストレス、荷重ストレスによって回転拘束ガイドが破壊したり平行度がずれたりすることなく、ガス流れによる動圧などの影響で弁体が大きくふれることがないといった高い信頼性を有し、また、ロボットなどの機械装置による弁体の組み付け容易で量産性の高い遮断弁を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、本発明の遮断弁は、励磁コイルを有するステータと、前記ステータの内側に同軸に配設され貫通穴のないなべ状に成形された金属製の隔壁と、前記隔壁の開放端側に底面を嵌挿された中心孔を有する概ねなべ状で側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを形成した合成樹脂製の軸受けと、前記隔壁の内側に前記ステータに対向して配設したロータと、前記軸受けに回転可能に緩挿された前記ロータの回転軸と、前記軸受けから外側に突出した前記回転軸の端に配された送りネジと、中心孔が前記送りネジに螺合可能な移動体と、前記移動体に形成され外周部に前記凸状リブに係合可能な凹状部が形成された円盤状のバネ受けと、前記移動体に係合された弁体と、前記バネ受けと前記弁体との間に圧縮状態で保持されたコイルスプリングとを備え、前記凹状部には、前記送りネジが前記移動体に螺合して前記弁体を開弁側に移動させる方向に回転する際に前記凸状リブに当接して前記移動体の回転を規制する側に突起を設けたものである。
【００１９】
本発明によれば隔壁の開放端側の軸受けの側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを回転防止手段として形成しているため、スタッド状の回転防止手段と比較して応力集中が極めて小さく、通常使用状態や部品状態、組み立て途中段階で繰り返し荷重や外力を受けた場合でも破壊に至る可能性が小さい。このため、ガスメータの使用期間中特にメンテナンスしなくても、緊急事にも動作可能な高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の遮断弁は、励磁コイルを有するステータと、前記ステータの内側に同軸に配設され貫通穴のないなべ状に成形された金属製の隔壁と、前記隔壁の開放端側に底面を嵌挿された中心孔を有する概ねなべ状で側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを形成した合成樹脂製の軸受けと、前記隔壁の内側に前記ステータに対向して配設したロータと、前記軸受けに回転可能に緩挿された前記ロータの回転軸と、前記軸受けから外側に突出した前記回転軸の端に配された送りネジと、中心孔が前記送りネジに螺合可能な移動体と、前記移動体に形成され外周部に前記凸状リブに係合可能な凹状部が形成された円盤状のバネ受けと、前記移動体に係合された弁体と、前記バネ受けと前記弁体との間に圧縮状態で保持されたコイルスプリングとを備え、前記凹状部には、前記送りネジが前記移動体に螺合して前記弁体を開弁側に移動させる方向に回転する際に前記凸状リブに当接して前記移動体の回転を規制する側に突起を設けたものである。
【００２１】
そして、隔壁の開放端側の軸受けの側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを回転防止手段として形成しているために、スタッド状の回転防止手段と比較して応力集中が極めて小さく、通常使用状態や部品状態、組み立て途中段階で繰り返し荷重や外力を受けた場合でも破壊に至る可能性が小さい。また、軸受け成形段階で精度を確保すれば、それ以降、軸受けの中心穴と回転防止手段の凸状リブまたは凹状溝の平行が狂うことなく、このため、回転防止手段と移動体がロックし動作不能になる可能性がきわめて小さく、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の遮断弁は、上記特徴に加え、弁体は移動ストロークの下死点において軸受けの側面円筒部開放端に当接可能なよう構成されたものである。
【００２３】
そして、開弁状態において弁体は軸受けの側面円筒部開放端と平行に保持され、ロータ自身の円周ふれ、角度ふれや、送り手段と移動体とのクリアランスによる円周ふれ、角度ふれが弁体に影響を及ぼしにくい。この結果、ガス流れによる動圧などの影響で弁体が大きくふれ、動作や閉弁性能に影響を及ぼすといった課題を解決し、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１、図２及び図３はそれぞれ本発明の実施例１の遮断弁の開弁状態、遮断動作中、閉弁状態の断面図、図４は本発明の実施例１の遮断弁の回転防止手段と移動体の形状を示す斜視図である。
【００２６】
図１および図４において、概ね糸巻き状のコイルボビン４１に導線４２が巻線された励磁コイル４３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４４と、この電磁ヨーク４４との間で励磁コイル４３を挟持するように配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４５とのセットが２組、互いの第２の電磁ヨーク４５の円盤部を接触させて配されステータ４６を形成している。コイルボビン４１は合成樹脂製でポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のような耐熱性があり電気絶縁性の良好なものが望ましい。第１の電磁ヨーク４４および第２の電磁ヨーク４５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が望ましい。第１の電磁ヨーク４４と第２の電磁ヨーク４５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隙間部に位置するよう配置されている。
【００２７】
ステータ４６の内側に同軸に、２段の底４７ａ、４７ｂと、大小の円筒部４７ｃ、４７ｄ、大径の円筒部４７ｃの開放端につば４７ｅを有するなべ状に絞り成形された嵌通孔のない金属性の隔壁４７が配されている。隔壁４７の材料は、非磁性ステンレス鋼鈑、銅合金、アルミニウム合金、合成樹脂、セラミックスなどの剛体が選択可能であるが、耐腐食性、強度、耐クリープ、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、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。
【００２８】
隔壁４７の小径の円筒部４７ｄなべ側面内側には、中心孔４８ａを有する合成樹脂製の第１の軸受４８が嵌挿されている。隔壁４７の円筒部４７ｄと第１の軸受４８は締まり嵌めで嵌合している。第１の軸受４８の嵌挿部４８ｂと中心孔４８ａとの間には、薄肉化した波紋状の応力緩和部４８ｃが形成されている。また、隔壁４７の底４７ａに当接するようストッパ４８ｄが形成されている。この第１の軸受４８の材料は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末や黒鉛粒子を配合された各種合成樹脂などの、自己潤滑性を有する合成樹脂が選択可能であるが、摩擦係数の低さや経済的理由からポリアセタールが最適である。このポリアセタールは応力クリープが比較的大きく軟質であるため、締まり嵌めの嵌め合いを設定する場合は、比較的大きな締め代を設定する必要があり、例えば隔壁４７の円筒部４７ｄの内径が８ｍｍである場合は第１の軸受４８の嵌挿部４８ｂの外径は８．０５〜８．１ｍｍ程度が適切である。
【００２９】
隔壁４７の大径の円筒部４７ｃのなべ側面の開放端側には、第２の軸受け４９ａと、側面に中心軸と垂直な開放端４９ｇを持つ円筒部４９ｂと、外周につば部４９ｃとを同軸に有する合成樹脂製のふた４９が、つば部４９ｃを隔壁４７のつば４７ｅに当接して嵌挿されている。隔壁４７の円筒部４７ｃとふた４９の嵌挿部４９ｅは締まり嵌めで嵌合している。ふた４９の嵌挿部４９ｅと第２の軸受け４９ａとの間には、薄肉化した波紋状の応力緩和部４９ｄが形成されている。このふた４９の材料としては第１の軸受４８同様ポリアセタールが最適である。隔壁４７の円筒部４７ｃとふた４９の嵌挿部４９ｅとの締まり嵌めの嵌め合いは、後述する別の固定手段があるため、また円盤部４９ｆの波打ちを防止するために比較的ゆるめでよく、例えば隔壁４７の円筒部４７ｃの内径が１８ｍｍである場合はふた４９の嵌挿部４９ｅの外径は１８．０２〜１８．０８程度が適切である。ふた４９の円筒部４９ｂの内面には中心軸に平行な凸状のリブ５０が、円周上で１８０°離れた２カ所に形成されている（図１、２、３においては、視覚的に簡単にするためにリブ５０は１８０°よりも狭角に図示し、同時に２本のリブ５０が見えるように表した）。
【００３０】
隔壁４７の内側には、円周方向に分極着磁された円筒形の永久磁石５１と、一方の端に送りネジ５２を形成された回転軸５３と永久磁石５１と回転軸５３を同軸に保持するスリーブ５４とで構成されたロータ５５が、回転軸５３の送りネジ５２側端をふた４９の第２の軸受け４９ａに、逆の端を第１の軸受４８の中心孔４８ａに回転可能に緩挿されて配されている。
【００３１】
流体室５６に取り付け可能な取り付け板５７は、中央に中心孔５７ａと隔壁４７の大径の円筒部４７ｃの外径より若干大きな内径を持った円筒状段差部５７ｂを形成され、外周部の２カ所に爪状の嵌合部５７ｃを形成されている。段差部５７ｂには隔壁４７の大径の円筒部４７ｃの端部が挿入され、ふた４９の円筒部４９ｂが中心孔５７ａを貫通して流体室５６側に突出し、円筒部４７ｃの外周と段差部５７ｂの内周との間には、合成ゴム製Ｏリングなどの弾性体シール部材５８が隔壁４７の中心軸に対して円周方向に圧縮されて配されている。ふた４９のつば部４９ｃは、取り付け板５７の段差部５７ｂの底面５７ｄと隔壁４７のつば４７ｅとに挟まれて保持されている。
【００３２】
取り付け板５７の隔壁４７側平面にはステータ４６が当接して配されていて、このステータ４６と隔壁４７を押しつけて取り付け板５７との間に挟み込んで、両端を取り付け板５７の嵌合部５７ｃに嵌合されて、概ねコの字形状の支持フレーム５９が配されている。支持フレーム５９にはステータ４６に係合可能な係合部５９ｂが形成され、ステータ４６の回転を防止している。なお、この例では係合部５９ｂは背面から見ると凸字形状であり、先端部を電磁ヨーク４４に開口した孔に差し込んで係合し、凸字の段差部で電磁ヨーク４４を取り付け板５７側へ付勢している。ステータ４６とシール部材５８との間には、シール部材５８が取り付け板５７の段差部５７ｂから脱落することを防止するバックアップリング６０が配されている。取り付け板５７、支持フレーム５９の材質は表面処理された鋼板、ステンレス鋼板、銅合金板、アルミニウム合金板など耐ガス性、耐腐食性と、強度を持った剛体材料であり、経済的理由から表面処理された鋼板が選択しやすい。
【００３３】
流体室５６内に配された移動体６１は、中心孔６１ａが回転軸５３の送りネジ５２に螺合し、ステータ４６側に概ね円盤状のバネ受け６１ｂを形成され、他端に径の太い係合リング部６１ｃを形成され、それらの間に径の細い円筒部６１ｄを形成されている。バネ受け６１ｂの外周には、ふた４９のリブ５０と係合可能な凹状部６１ｅが、円周上で９０°の間隔に４カ所に成形されている。この凹状部６１ｅがリブ５０と係合することで、移動体６１と軸受４９との回転が防止され、送りネジ５２の回転動作が移動体６１の前後動作に変換される。移動体６１の材料は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末や黒鉛粒子を配合された各種合成樹脂などの、自己潤滑性を有する合成樹脂が選択可能であるが、摩擦係数の低さや経済的理由からポリアセタールが最適である。
【００３４】
弁体６２は、流体室５６内に形成された弁座６５に当接可能な概ね円盤状で合成ゴムなどの可撓体性の弁シート６３と、弁シート６３のステータ４６側の面に当接して配された合成樹脂など剛体製の弁シート保持部材６４とで構成されている。弁シート６３は貫通孔がなく、外周に係合リング部６３ａを形成し、弁シート保持部材６４を抱き込むようにして遊嵌している。弁シート保持部材６４は、ステータ４６側に突出し、内径が移動体６１の係合リング部６１ｃの外径とほぼ等しく軸方向に縦割り６４ａが形成された円筒部６４ｂを有し、この円筒部６４ｂの端に、内径が移動体６１の係合リング部６１ｃ外径より細く移動体６１の円筒部６１ｄ外径とほぼ等しい、内側に突出した係合爪６４ｃを有し、移動体６１と係合して配されている。弁シート保持部材６４の円筒部６４ｂ先端と移動体６１のバネ受け６１ｂとの間には隙間６９が設けられている。弁シート保持部材６４の材料は、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）といった、耐ガス性を有する合成樹脂材料が望ましい。
【００３５】
移動体６１と弁シート保持部材６４との間には、弁シート保持部材６４の円筒部６４ｂ外径とほぼ等しい内径を有するコイルスプリング６６が圧縮して保持されている。
【００３６】
そして、この移動体６１と弁体６２とで弁機構を構成しており、開弁側の移動下死点においてはふた４９の開放端４９ｇと、弁シート保持部材６４の裏面６４ｄが当接し、かつ、ふた４９と移動体６１の間には隙間を有するよう軸方向の長さを設定されている。
【００３７】
ロータ５５のスリーブ５４と第１の軸受４８、ふた４９との間には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や黒鉛粒子を配合したポリアミド（ＰＡ）などの自己潤滑性を有する合成樹脂製のスラストワッシャ６７、６８が配されている。
【００３８】
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。
【００３９】
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、遮断弁は図１に示したように移動体６１はステータ４６側にあり、弁体６２は弁座６５から離れた開弁状態を保持し、ガスが流通可能である。
【００４０】
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４３の各導線４２に位相差を持ったパルス状電流を印加し、ロータ５５を正回転させる。移動体６１は凹状部６１ｅがリブ５０と係合し回転を防止されているため、ロータ５５に連動した送りネジ５２の回転動作は移動体６１の前後動作に変換され、移動体６１と係合している弁体６２は、弁シート６３が弁座６５に当接する位置に移動し、図２に示した状態になる。さらに移動体６１が弁座６５側に前進すると、コイルスプリング６６がより圧縮され、弁シート保持部材６４の円筒部６４ｂ先端と移動体６１のバネ受け６１ｂとが当接し、弁シート６３が撓み、圧縮され、ついに移動体６１の反発力が送りネジ５２の推力より大きくなり、ロータ５５の回転が停止する。こうして、弁体６２は弁座６５にコイルスプリング６６で付勢され、ガスが遮断される。この閉弁状態の遮断弁を図３に示した。
【００４１】
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５５は保持トルクのため状態を保持し、したがって弁体６２は弁座６５にコイルスプリング６６で付勢された閉弁状態を保持する。
【００４２】
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、マイコンメータの制御部は励磁コイル４３の各導線４２に逆位相差を持ったパルス状電流を印加し、ロータ５５を逆回転させる。すると送りネジ５２に送られて移動体６１はステータ４６側に移動し、弁体６２は弁座６５から離脱し、ガスが流通可能になる。移動体６１はさらにステータ４６側に移動し、ついに弁体６２の弁シート保持部材６４の裏面６４ｄがふた４９の円筒部４９ｂの開放端４９ｇに当接し移動下死点となってロータ５５の回転が停止する。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５５は保持トルクのため状態を保持し、図１に示した開弁状態を保持する。
【００４３】
さて、この種の遮断弁は、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ることになり、また、特に弁体や直動機構、回転防止手段などガス室側の部品は、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）中特にメンテナンスしなくても、緊急事に動作可能であるよう高い信頼性が要求されている。
【００４４】
本実施例の遮断弁は、概ねなべ状のふた４９の円筒部４９ｂに形成された中心軸に平行な２本の凸状のリブ５０と、移動体６１の円盤状のバネ受け６１ｂの外周部４カ所に形成された凹状部６１ｅとで、回転防止手段を形成しているため、従来例におけるスタッドの根元のように極度の応力集中が発生する可能性のある箇所がない。このため、通常使用状態や部品状態、組み立て途中段階で繰り返し荷重や外力を受けた場合でもリブ５０および凹状部６１ｅは応力集中が少なく充分な強度を保ち、ガス中の有機物や水分、活性ガスの攻撃、設置環境の温度変化を受けた場合でも破壊に至る可能性が小さく、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００４５】
また、ふた４９の中心には第２の軸受け４９ａがリブ５０と平行に一体的に形成されているために、ふた４９の成形段階で平行度を確保すれば、それ以降、軸受け４９ａとリブ５０の平行が狂うことがない。このため、軸受け４９ａとリブ５０とで構成される回転防止手段の平行度が組立上のトラブルや外力などで狂った場合に想定されるくさびの効果のような両者の噛み込みの可能性がなく、リブ５０と移動体６１がロックし動作不能になる可能性がきわめて小さく、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００４６】
また、開弁側の移動下死点において、ふた４９と移動体６１は接触せず、ふた４９の開放端４９ｇと、弁シート保持部材６４の裏面６４ｄが当接するよう形成されているため、開弁状態ではより広い外径で弁体６２を保持することになり、弁体６２の角度ふれに対する抗力のモーメントが大きく、ずれに抗する摩擦力の作用する面積が広くなり、弁体６２はふた４９の開放端４９ｇと平行に保持され、ロータ４６自身の円周ふれ、角度ふれや、送りネジ５２と移動体６１とのクリアランスによる円周ふれ、角度ふれが弁体６２の開弁時の角度に影響を及ぼしにくい。このため、ガス流れによる動圧などの影響で弁体６２が大きくふれ、動作や閉弁性能に影響を及ぼすといったことがなく、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００４７】
また、１８０°の間隔で２箇所に配された凸状のリブ５０と、移動体６１の円盤状のバネ受け６１ｂの外周部に９０°の間隔で４カ所に形成された凹状部６１ｅとで、回転防止手段を形成しているため、移動体６１が９０°回転する毎に凸状リブ５０と係合する機会が発生し、それ以外の箇所では移動体６１の円状のバネ受け６１ｂが凸状リブ５０と干渉し、また、凸状リブ５０は回転対象に２本配置されているため移動体６１が挿入時に斜めになりにくく、移動体６１が想定されていない係合が発生しにくい。一方で、挿入後の、凸状のリブ５０と凹状部６１ｅとの係合箇所は１８０°の間隔の２カ所になるため接触面積が比較的小さく摩擦抵抗の比較的小さい回転防止手段を形成できる。
【００４８】
このように、係合頻度が高く摩擦抵抗が小さい直動機構を形成でき、弁体６２の回転方向を位置決めすることなく回転動作をさせるだけで弁体６２を組み立てやすくなり、それによる摩擦抵抗の増大も抑制することができる。すなわち、送り手段である送りネジ５２に回転動作をさせると、送りネジ５２の締め付け方向に弁体６２自身が若干回転することによって容易に凸状リブ５０と凹状部６１ｅが係合し、組み付けが自動的におこなえる。そして、ロボットなどの機械装置による弁体の組み付け容易で量産性の高い遮断弁を提供することができる。
【００４９】
なお、図１において、ふた４９にリブ５０を設け、移動体６１に凹状部６１ｅを設けるとしたが、第２の軸受に溝を設け、移動体に凸状部を設けて係合させ回転防止手段としてもよい。また、励磁コイル４３、第１の電磁ヨーク４４、第２の電磁ヨーク４５のセットは２セットとしたが、３セットでも、より多数でもよい。また、ステータ４６、隔壁４７は支持フレーム５９で取り付け板５７に嵌着するとしたが、支持フレームがなく相互に溶接で固定されていてもよい。
【００５０】
ただし、この場合はふた４９のつば部４９ｃが熱ストレスによる膨張を吸収してクリープ変形するので注意が必要である。また、シール部材５８は径方向に圧縮されて配されるとしたが、軸方向の圧縮でも良い。ただし、この場合はふた４９のつば４９ｃがクリープ変形することによってシール部材５８の圧縮率が小さくなる可能性が大きいので、シール部材５８の軸方向の圧縮率を左右する部分にはつば４９ｃ等の合成樹脂を介在させないよう形成することが必要である。また、スラスト軸受は滑り軸受であるスラストワッシャ６７、６８としたが、ボールベアリングなどの転がり軸受でもよい。ただし、マイコンメータの遮断弁の場合は、長期間にわたって開弁静止状態で放置されることが多いため、潤滑油の使用は好ましくない。また、弁体６２と移動体６１とは別部品としたが、一体的に構成されてもよい。
【００５１】
弁シート６３は弁シート保持部材６４を抱き込んでいるとしたが、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。
【００５２】
（実施例２）
図５は本発明の実施例２の遮断弁の回転防止手段と移動体の形状を示す斜視図である。
【００５３】
図５において、移動体６１は、中心孔６１ａが回転軸５３の送りネジ５２に螺合し、ステータ４６側に概ね円盤状のバネ受け６１ｂを形成され、他端に径の太い係合リング部６１ｃを形成され、それらの間に径の細い円筒部６１ｄを形成されている。バネ受け６１ｂの外周には、ふた４９のリブ５０と係合可能な凹状部６１ｅが、円周上で９０°の間隔に４カ所に成形されている。送りネジ５２は反時計回り方向にねじ込まれるネジとなっている。図５の上方から見た場合、凹状部６１ｅの時計回り方向側のふちの裏面に突起７２が形成されている。すなわち移動体６１を回動させた場合、送りネジ５２のねじ込み方向（反時計回り方向）に対して規制が大きく緩み方向に対して規制が少ないよう突起７２が形成されている。
【００５４】
その他の部分は、実施例１の遮断弁と同等であるので説明を省略する。
【００５５】
実施例２の遮断弁の動作、作用についても、実施例１の遮断弁と同等であるので説明を省略する。
【００５６】
さて、この遮断弁の移動体６１を回転軸５３に取りつける場合には、回転軸５３を回転運動させて中心孔６１ａを送りネジ５２と螺合させ、さらに、凹状部６１ｅとリブ５０とを係合させる必要がある。
【００５７】
実施例２の遮断弁において、移動体６１を回転軸５３に取りつける場合には、回転軸５３を垂直上向きにしてねじ込み方向（反時計回り方向）に回転運動させる。次に、回転軸５３を移動体６１の中心孔６１ａに挿入すると中心孔６１ａと送りネジ５２が螺合し、移動体６１は若干締まりながら回転軸５３と同方向に回転を始める。やがて、重力によって移動体６１が下方に移動し、まず、突起７２がリブ５０に当接する。すると、自動的に凹状部６１ｅとリブ５０とが係合し、移動体６１が送りネジ５２のピッチ道理に下方に移動して、移動体６１を回転軸５３との取付が完了する。
【００５８】
このように本実施例の遮断弁は、移動体６１（すなわち弁体）の回転方向を位置決めすることなく回転軸５３を回転動作させるだけで、送りネジ５２の締め付け方向に移動体自身が若干回転し、凹状部６１ｅの突起が先行してリブ５０に係合することによって、容易にリブ５０と移動体６１が係合し、組み付けが自動的におこなえる。そして、ロボットなどの機械装置による弁体の組み付け容易で量産性の高い遮断弁を提供することができる。
【００５９】
なお、図５において、突起７２は同方向の傾斜でも良く、また移動体６１とふた４９の凹凸が同時に入れ替わっても良い。ただし、この場合は突起または傾斜も凹側、すなわちふた側に形成される必要がある。また、突起と傾斜は最低一本づつでも最低限の効果は有するが、突起の本数が回転対称位置に複数ある方が移動体が傾かず、スムースな組み立てが可能である。また、移動体６１は弁体（図示せず）と一体的に形成されていても良い。
【００６０】
（実施例３）
図６は本発明の実施例３の遮断弁の開弁状態における部分断面図である。
【００６１】
図６において、モータやロータリーソレノイド等からなる回転駆動機構８１と、回転駆動機構８１の回転軸８２に配された送りネジ８３と、送りネジ８３の外側に同軸に配された概ね円筒状で内面に送りネジ８３に平行な凹状溝を形成された回転防止リング８４と、中心孔８７ａが送りネジ８３に螺合可能で、外周部に回転防止リング８４の凹状溝８５に係合可能な凸状部８６を形成された移動体８７と、移動体８７に配された弁ゴム８８とで遮断弁が構成されている。
【００６２】
回転駆動機構８１は取り付け板８９に溶接もしくはかしめなどの手段で固定されており、回転防止リング８４も凹凸嵌合等（図示せず）によって取り付け板８９に回転を規制されて取り付けられている。移動体８７の弁ゴム８８側には弁ゴム８８とほぼ同径の弁ゴム受け部８７ｃが形成されている。弁ゴム８８は中心孔８８ａが形成され、移動体８７の端には突起８７ｄが形成され、この突起８７ｄが中心孔８８ａを貫通し、中心孔を持った円盤状の弁ゴム押さえ９０を貫通して熱かしめなどの手段で弁ゴム８８を保持している。
【００６３】
実施例３の遮断弁の動作については、実施例１の遮断弁と概ね同等であるので説明を省略する。
【００６４】
図６において、回転防止手段は円筒形の回転防止リング８４に凹状溝８５を形成したものであるため、スタッド状の回転防止手段と比較して応力集中が極めて小さく、通常使用状態や部品状態、組み立て途中段階で繰り返し荷重や外力を受けた場合でも破壊に至る可能性が小さい。このため、ガスメータの使用期間中特にメンテナンスしなくても、緊急事に動作可能であるよう高い信頼性を持った遮断弁を提供することができる。
【００６５】
なお、図６において凹状溝８５と凸状部８６はそれぞれ一箇所であるように図示したが、複数箇所でもよく、組立時の挿入製を考慮すると、回転対象位置の複数箇所に設けるのが望ましい。
【００６６】
また、実施例１から３において、送り手段は送りねじとしたが円筒カムなどでもよい。また、送り手段と移動体は雄ネジと雌ネジとしたが、ウォームとラックの組み合わせでもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、励磁コイルを有するステータと、前記ステータの内側に同軸に配設され貫通穴のないなべ状に成形された金属製の隔壁と、前記隔壁の開放端側に底面を嵌挿された中心孔を有する概ねなべ状で側面円筒部内側に中心軸に平行な凸状リブを形成した合成樹脂製の軸受けと、前記隔壁の内側に前記ステータに対向して配設したロータと、前記軸受けに回転可能に緩挿された前記ロータの回転軸と、前記軸受けから外側に突出した前記回転軸の端に配された送りネジと、中心孔が前記送りネジに螺合可能な移動体と、前記移動体に形成され外周部に前記凸状リブに係合可能な凹状部が形成されたバネ受けと、前記移動体に係合された弁体と、前記バネ受けと前記弁体との間に圧縮状態で保持されたコイルスプリングとを備えているために、スタッド状の回転防止手段と比較して応力集中が極めて小さく、通常使用状態や部品状態、組み立て途中段階で繰り返し荷重や外力を受けた場合でも破壊に至る可能性が小さい。また、軸受け成形段階で精度を確保すれば、それ以降、軸受けの中心穴と回転防止手段としての凸状リブの平行が狂うことなく、このため、凸状リブと移動体がロックし動作不能になる可能性がきわめて小さく、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができるといった有利な効果を有する。
【００６８】
また、上記特徴に加え、弁体は移動ストロークの下死点において軸受けの側面円筒部開放端に当接可能なよう遮断弁を構成し、そして、開弁状態において弁体は軸受けの側面円筒部開放端と平行に保持され、ロータ自身の円周ふれ、角度ふれや、送り手段と移動体とのクリアランスによる円周ふれ、角度ふれが弁体に影響を及ぼしにくい。この結果、ガス流れによる動圧などの影響で弁体が大きくふれ、動作や閉弁性能に影響を及ぼすといった課題を解決し、高い信頼性を持った遮断弁を提供することができるといった有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【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】  同遮断弁の遮断動作中の断面図
【図３】  同遮断弁の閉弁状態の断面図
【図４】  同遮断弁の回転防止手段と移動体の形状を示す斜視図
【図５】  本発明の実施例２の遮断弁の回転防止手段と移動体の形状を示す斜視図
【図６】  本発明の実施例３の遮断弁の開弁状態における部分断面図
【図７】  従来の遮断弁の開弁状態の断面図
【図８】  従来の遮断弁の他の開弁状態の断面図
【符号の説明】
４３  励磁コイル（回転駆動機構）
４６  ステータ（回転駆動機構）
４７  隔壁
４９  ふた（軸受け）
５０  リブ（回転防止手段）
５５  ロータ（回転駆動機構）
５２、８３  送りネジ（送り手段）
５３、８２  回転軸
６１、７１、８７  移動体
６２  弁体
７２  突起
８１  回転駆動機構
８４  回転防止リング（回転防止手段）
８５  凹状溝（回転防止手段）
８６  凸状部（移動体）
８８  弁ゴム（弁体）
【図１】
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【図２】
0004997662.tif 000003
【図３】
0004997662.tif 000004
【図４】
0004997662.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004997662.tif 000007
【図７】
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【図８】
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