(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバタフライバルブの開閉装置において，
上記回転軸と直行する平面上に，該回転軸を中心に環状に形成されるリニアレールと，該リニアレールに沿って任意に回動自在で上記回転軸と接続されてなる回転部と，上記回転部の回転位置を検出する非接触式のセンサとを具備し，
上記回転部と上記リニアレールとの間に発生する磁束θと，上記回転部に巻かれ上記磁束θに直行するコイルに供給され，上記センサによって検出される上記回転部の現在位置に基づいて制御される電流Ｉとの相互作用により発生する推力により上記回転部を上記リニアレールに沿って変位させるリニアモータにより，上記回転軸を軸回転させてなることを特徴とするバタフライバルブの開閉装置。
【請求項２】
複数の上記回転部を具備してなる請求項１に記載のバタフライバルブの開閉装置。
【請求項３】
上記回転部の個数が，上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定されてなる請求項１或いは２のいずれかに記載のバタフライバルブの開閉装置。
【請求項４】
環状に形成される上記リニアレールの半径が，上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定されてなる請求項１〜３のいずれかに記載のバタフライバルブの開閉装置。
【請求項５】
上記リニアモータが，リニア誘導モータ，リニア同期モータ，或いはリニア直流モータのいずれかである請求項１〜４のいずれかに記載のバタフライバルブの開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，電動式バタフライバルブ（以下バルブという）の駆動部に係り，特に高速な制御と共に長寿命化を実現可能なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバルブの開閉装置は，従来より，上記バルブの上記回転軸に接続される電動機が発生する出力トルクを任意に制御することによって，上記バルブの開閉（流量）制御を行うものである。
例えば，上記電動機としては，単相コンデンサモータに代表される正逆転方向に回転可能な誘導電動機を用いたものが広く利用されている。（従来技術１）
また，特開平１１−３０４０３２号公報においては，上記電動機として超音波リニアモータを用いる技術が開示されている。これにより，上記超音波リニアモータに設けられ，楕円振動する振動子が，上記回転軸を直接回転させる駆動構成とすることが可能となると共に，上記バルブの高速な流量制御が可能となる。（従来技術２）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述の従来技術１に示すバルブの開閉装置においては，上記電動機が発生する出力トルクを，複数のギア或いは減速ギア等で構成される駆動伝達部を介して上記回転軸に伝える構成であるため，特に高い出力トルクを発生する電動機を用いる場合には該駆動伝部の摩擦によって生じる磨耗，破損を回避できるものではない。
また，従来技術２に示すバルブの開閉装置においては，上記駆動伝達部が不要となるものの，上記回転軸に当接する上記振動子と上記回転軸との間に発生する摩擦力によって上記回転軸を回転させる構成であるため，上記振動子の磨耗，破損を回避できるものではない。
このように，従来公知のバルブの開閉装置においては，摩擦力を発生する上記駆動伝達部或いは上記振動子によって出力トルクを伝達する構成であるため，これら部材の日常的なメンテナンスが必要となり，設備維持に対する労力，コストの上昇を招来する。
更にまた，上述の従来技術１及び２に示すバルブの開閉装置においては，例えば可変抵抗器等により構成される角度検出器を更に具備し，該角度検出器によって検出される上記バルブの上記回転軸の回転角度に基づいて上記バルブの開度を制御する構成であるため，該角度検出器の故障等により上記回転角度が検出できない場合には，上記バルブは制御不能に陥る。このような情況を回避し，上記バルブの開閉装置としての信頼性の向上を図るためには，故障率の低い高品質な上記角度検出器の採用或いは上記角度検出器自体を多重化する必要があり，生産コストの上昇や装置自体の大型化，施工工事の複雑化を回避できるものではない。そこで，本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，上記バルブの開閉装置において，上記電動機が発生する出力トルクを非接触で上記バルブの上記回転軸に伝達可能なものであって，更には上記回転軸の上記角度検出器を不要としたものを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は，管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバタフライバルブの開閉装置において，上記回転軸と直行する平面上に，該回転軸を中心に環状に形成されるリニアレールと，該リニアレールに沿って任意に回動自在で上記回転軸と接続されてなる回転部と，上記回転部の回転位置を検出する非接触式のセンサとを具備し，上記回転部と上記リニアレールとの間に発生する磁束θと，上記回転部に巻かれ上記磁束θに直行するコイルに供給され，上記センサによって検出される上記回転部の現在位置に基づいて制御される電流Ｉとの相互作用により発生する推力により上記回転部を上記リニアレールに沿って変位させるリニアモータにより，上記回転軸を軸回転させてなることを特徴とするバタフライバルブの開閉装置として構成される。
このように構成することによって，上記回転部を，上記回転軸の所望の回転角度に対応する位置に位置決め制御することで上記バルブの開度（流量）を制御することが可能となる。
また，これにより，上記バタフライバルブの開閉装置の部品点数を減少させることが可能となり，該バタフライバルブの開閉装置の信頼性の向上或いは小型化が可能となり，更には施工工事の省力化を図ることができる。
更に，上記リニアモータが発生する出力トルクは非接触で上記バルブの上記回転軸に伝達されるため，これら部材の日常的なメンテナンスが不要となると共に，駆動部の長寿命化が可能となり，設備維持に対する労力，コストを抑制することができる。
【０００５】
また，管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバルブの開閉装置において，上記回転軸と直行する平面上に，該回転軸を中心に環状に形成されるリニアレールと，該リニアレールに沿って任意に回動自在で上記回転軸と接続されてなる回転部とを具備するリニアモータを具備してなる形態も考えうる。
これにより，上記リニアモータが，上記管路に対して略直交する上記回転軸を直接に駆動する構成とすることが可能となり，該バルブの開閉装置としての更なる小型化を図ることが可能となる。
【０００６】
ここで，上記回転部は複数であっても良く，その個数は上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定することができる。
同様に，環状に形成される上記リニアレールの半径も，上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定することができる。
これにより，上記回転部の個数或いは上記リニアレールの半径を調整することによって，上記リニアモータが発生する出力トルクを任意に設定することが可能となり，上記バルブに伝達される駆動トルクの選択の自由度が向上する。
【０００７】
また，上記リニアモータとしては，リニア誘導モータ，リニア同期モータ，或いはリニア直流モータのいずれかを，上記バルブの開閉装置に要求される仕様，環境等に基づいて選択すれば良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態及び実施例について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係るバルブの開閉装置の概略構成図（ａ：上面図，ｂ：側面図），図２は回転部及びリニアレールの詳細図，図３は回転部の個数の異なる本発明の実施の形態に係るバルブの開閉装置の上面図である。
【０００９】
本発明の実施の形態に係るバルブの開閉装置は，図１に示すように，電動式のバタフライバルブＡとして具現化される。
該バタフライバルブＡは，回転軸１と，該回転軸１と一体に設けられ該回転軸１の回転によって開閉する弁体９と，上記回転軸１を駆動する電動機であるリニアモータＢと，不図示の管路に接続され上記回転軸１及び上記弁体９とを収納するバルブ本体１０とを具備して概略構成される。
ここで，上記電動機の出力軸が発生する出力トルクを上記回転軸１に伝達することによって該回転軸１を回転させ，更には上記弁体９を開閉させることによって上記バルブの流量制御を行う構成は従来公知の電動式のバタフライバルブと同様である。
【００１０】
本発明の実施の形態に係るバタフライバルブＡは，上記回転軸１を駆動する上記電動機としてリニアモータＢを用いることを特徴点とする。
ここで，上記リニアモータＢは，ジョイント２，アーム３，回転部４，センサ５，センサ検知部６，リニアレール７とを具備し，それらが駆動部本体８に内装されるものであって，例えば正田著の“リニアドライブ技術とその応用”（オーム社刊）等において開示され，公知の電動機の一種であるリニアモータの走行用コイルを環状に形成したものである。
例えば，上記リニアモータＢが，ＦＡ機械の位置決め装置等に広く利用されるリニア直流モータである場合には，図２に示すように，電磁石或いは永久磁石によって形成される上記リニアレール７の間に発生する所定の磁束θと，上記回転部４に巻かれ上記磁束θに直交するコイルに供給される電流Ｉとの相互作用により発生される推力Ｆによって上記回転部４を上記リニアレール７に沿って変位させることが可能となる。
一方，上記回転部４の位置を検出する上記センサ５としては，例えば静電容量方式，渦電流方式，光学式等の非接触変位計を用いることによって，該回転部４の位置を非接触で検出することが可能となり，摩擦等による損傷を回避できる。本実施例では，上記センサ５として，渦電流式の非接触変位計を用いた例を示しており，該渦電流式の非接触変位計を上記リニアレール７と同心円状に環状に複数並べて配置することによって，該センサ５の間を所定の隙間を有して上記回転部４と共に回転する上記センサ検知部６の現在の位置を，該センサ５によって検出される渦電流の変動に応じて算出することが可能である。
従って，上記リニアモータＢにおいては，上記センサ５によって検出される上記回転部４の現在の位置に基づいて，上記回転部４のコイルに流れる電流Ｉを任意に制御することによって，上記回転部４を上記リニアレール７に沿って任意に回動させることが可能となり，該回転部４を所望の位置に位置決めすることができる。
上述の説明は，リニア直流モータの場合に対してのものであるが，例えば上記リニアモータＢとして，リニア誘導モータ或いはリニア同期モータを用いる場合にも，作動原理及び詳細な構成部材等については多少の差異があるものの，上記回転部４を上記リニアレール７上の所定の位置に位置決めする機能については差異が無いためここでは説明を省略する。
【００１１】
このように，上記電動機として上記リニアモータＢを用いた場合，上記回転部４を所定の位置に正確に位置決めすることによって，該回転部４に上記アーム３及びジョイント２を介して直結される上記回転軸１の回転角度を正確に制御することが可能となり，該回転軸１と一体に設けられる上記弁体９の開閉角度を所定の開閉角度に制御することが可能となり，上記バタフライバルブＡの流量を制御することができる。
また，上記バタフライバルブＡにおいては，上記リニアモータＢで発生される出力トルクを，複数のギア或いは減速ギア等で構成される駆動伝達部を介することなく上記回転軸１に伝達することが可能であるため，上記電動機で発生される出力トルクを，上記駆動伝達部を介して伝達する従来公知のバタフライバルブと比較して，摩擦部分に対する日常的なメンテナンスが不要となると共に，駆動部の長寿命化が可能となり，設備維持に対する労力，コストを抑制することができる。
更には，誘導電動機を用いた従来公知のバタフライバルブと比較して，高速な弁の開閉制御が可能であると共に，連続した高速な開閉動作が行われた場合の駆動部の耐久性にも優れる。
【００１２】
図１に示す実施の形態は，上記回転軸１を上記リニアモータＢによって直接駆動するものを示しているが，設置環境或いは情況によって，弁本体１０上に直接上記リニアモータＢを設けることが出来ない場合には，減速機を構成するギヤ列等の駆動伝達部を介して上記回転軸１を駆動する形態も考えられよう。
この場合，上記駆動伝達部における摩擦は生じることとなり，日常的なメンテナンスを完全に不要とすることはできないものの，上記角度検出器を設けることなく，上記回転部４の位置に基づいて上記バルブの流量を制御することは可能であるため，該バルブの開閉装置の小型化及び施工工事の省力化に関する効果を奏する。
【００１３】
【実施例】
上述の実施の形態は，上記回転部４が２個の場合を例示したものであったが，例えば，上記バルブを駆動するために必要な駆動トルクが図１の場合に較べて著しく小さい場合，図３（ａ）に示すリニアモータＣのように上記回転部４を１個とすれば，該回転軸１に伝達される駆動トルクを図１の場合に較べて略半分とすることが可能となり，上記バルブの流量制御における分解能が向上する。
逆に，上記バルブを駆動するために必要な駆動トルクが図１の場合に較べて著しく大きい場合，図３（ｂ）に示すリニアモータＤのように上記回転部４を４個とすれば，該回転軸１に伝達される駆動トルクは図１の場合に較べて略２倍とすることができる。
また，上記リニアモータＤのように上記回転部４を４個としても，上記回転軸１に伝達される駆動トルクが必要な駆動トルクに対して過小な場合，該リニアモータＤを上記回転軸１方向に複数重ねて配置することによって，上記回転軸１に伝達される駆動トルクを増加させることが可能となる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明は，管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバタフライバルブの開閉装置において，上記回転軸と直行する平面上に，該回転軸を中心に環状に形成されるリニアレールと，該リニアレールに沿って任意に回動自在で上記回転軸と接続されてなる回転部と，上記回転部の回転位置を検出する非接触式のセンサとを具備し，上記回転部と上記リニアレールとの間に発生する磁束θと，上記回転部に巻かれ上記磁束θに直行するコイルに供給され，上記センサによって検出される上記回転部の現在位置に基づいて制御される電流Ｉとの相互作用により発生する推力により上記回転部を上記リニアレールに沿って変位させるリニアモータにより，上記回転軸を軸回転させてなることを特徴とするバタフライバルブの開閉装置として構成される。
このように構成することによって，上記回転部を，上記回転軸の所望の回転角度に対応する位置に位置決め制御することで上記バルブの開度（流量）を制御することが可能となり，上記バルブの流量を制御することができる。
また，これにより，上記バタフライバルブの開閉装置の部品点数を減少させることが可能となり，該バタフライバルブの開閉装置の信頼性の向上或いは小型化が可能となり，更には施工工事の省力化を図ることができる。更に，上記リニアモータが発生する出力トルクは非接触で上記バルブの上記回転軸に伝達されるため，これら部材の日常的なメンテナンスが不要となると共に，駆動部の長寿命化が可能となり，設備維持に対する労力，コストを抑制することができる。
【００１５】
また，管路に対して略直交する回転軸を有し，該回転軸の回転により上記管路を開閉して流体の制御を行うバルブの開閉装置において，上記回転軸と直行する平面上に，該回転軸を中心に環状に形成されるリニアレールと，該リニアレールに沿って任意に回動自在で上記回転軸と接続されてなる回転部とを具備するリニアモータを具備してなる形態も考えうる。
これにより，上記リニアモータが，上記管路に対して略直交する上記回転軸を直接に駆動する構成とすることが可能となり，該バルブの開閉装置としての更なる小型化を図ることが可能となる。
【００１６】
ここで，上記回転部は複数であっても良く，その個数は上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定することができる。
同様に，環状に形成される上記リニアレールの半径も，上記バルブの開閉のために必要な駆動トルクに基づいて決定することができる。
これにより，上記回転部の個数或いは上記リニアレールの半径を調整することによって，上記リニアモータが発生する出力トルクを任意に設定することが可能となり，上記バルブに伝達される駆動トルクの選択の自由度が向上する。
【００１７】
また，上記リニアモータとしては，リニア誘導モータ，リニア同期モータ，或いはリニア直流モータのいずれかを，上記バルブの開閉装置に要求される仕様，環境等に基づいて選択すれば良い。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るバルブの開閉装置の概略構成図。
【図２】回転部及びリニアレールの詳細図。
【図３】回転部の個数の異なる本発明の実施の形態に係るバルブの開閉装置の上面図。
【符号の説明】
Ａ  …バタフライバルブ
Ｂ  …リニアモータ
Ｃ  …リニアモータ
Ｄ  …リニアモータ
１  …回転軸
２  …ジョイント
３  …アーム
４  …回転部
５…センサ
６…センサ検知部
７…リニアレール
８…駆動部本体
９…弁体
１０…弁本体
【図１】
0003756113.tif 000002
【図２】
0003756113.tif 000003
【図３】
0003756113.tif 000004