| 【発明の名称】 |
流体制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】尾崎 行則
【氏名】山口 正樹
【氏名】新村 紀夫
【氏名】金澤 靖之
|
| 【要約】 |
【課題】開閉弁の開閉状態を把握できるようにすること。
【解決手段】コイル１５を有するステータ１４と、コイル１５の励磁により回転するロータ１６と、ロータ１６の出力軸１８と、ステータ１４とロータ１６の間に設けられた隔壁２５と、ロータ１６の回転を減速する減速手段２４と、減速手段２４の位置を検出する位置検出手段と、出力軸１８を介して流路３３を制御する弁体４０とを備えている。これによって、規定のパルス数の信号をコイルに送ったにもかかわらず回転子が停止した時、減速手段２４の位置を検出する位置検出手段により弁体３７の開閉状態を把握することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】コイルを有するステータと、前記コイルへの通電による励磁により回転するロータと、前記ロータの出力軸と、前記ステータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転を減速する減速手段と、前記減速手段の位置を検出する位置検出手段と、前記出力軸を介して流路を制御する弁体とを備えた流体制御弁。
【請求項２】コイルを有するステータと、前記コイルへの通電による励磁により回転するロータと、前記ロータの出力軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転を減速する減速手段と、前記減速手段の位置を検出する位置検出手段と、前記出力軸の回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、前記駆動変換手段を介して流路を制御する弁体とを備えた流体制御弁。
【請求項３】減速手段は、ロータの回転により動作する駆動体と、前記駆動体に連動する第２の駆動体とでなる請求項１又は２記載の流体制御弁。
【請求項４】駆動体および第２の駆動体は、回転体で構成した請求項３記載の流体制御弁。
【請求項５】第２の駆動体の１回転の動作の範囲内で、弁体を制御する請求項１〜４のいずれか１項記載の流体制御弁。
【請求項６】位置検出手段は、第２の駆動体の動作を検出する請求項１〜５のいずれか１項記載の流体制御弁。
【請求項７】位置検出手段は、第２の駆動体に取り付けられた磁石と、流路外に設けられた磁気検出手段とで構成した請求項１〜５の何れか１項記載の流体制御弁。
【請求項８】位置検出手段の信号で、弁体の位置を制御する請求項１又は２記載の流体制御弁。
【請求項９】ステータへのパルス制御と位置検出手段の信号と弁体の位置を制御する請求項１又は２記載の流体制御弁。
【請求項１０】弁体検出手段を設けた請求項１又は２記載の流体制御弁。
【請求項１１】弁体検出手段は、流路内の可動部に取り付けられた磁性体と、流路外に設けられた磁気検出素子とからなる請求項１０記載の流体制御弁。
【請求項１２】減速手段の位置検出手段の信号と、弁体検出手段の信号と出弁体の位置を制御する請求項１記載の流体制御弁。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】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流体遮断弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の流体制御弁としては、特開平９−６０７５２号公報に示すようなものがあった。以下その構成について図面を参照して説明する。図１０において、１は弁筐体、この弁筐体１の中にはガス流体が流れる主流路２が構成されており、その一部には弁座３が設けられている。４は主流路開閉手段であり、駆動部であるモータ５の回転子６の回転運動を上下運動に変換する変換手段７と、この変換手段７に連結され上下移動する主流路開閉弁８で構成されている。この変換手段７は回転子６の回転運動をネジ機構（図示せず）を介して主流路開閉弁８の上下移動に変換している。９は回転子６に固定された磁石である。１０は回転子６を一定位置に支持する軸受けである。この軸受１０は主流路２内に設けられた支持板１１に固定されている。主流路２内に設けられた回転子６はカバー１２で覆われており主流路２内のガス流体が漏れない構成となっている。１３はモータ５を構成する固定子でありコイルで構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の流体制御弁は、主流路開閉弁８の開閉状態を把握することが出来なかった。即ち、図１０において開成状態にある主流路開閉弁８を閉成する時は、固定子１３のコイルにパルス信号を送り回転子６を回転させ、開成している主流路開閉弁８を閉成していた。しかし、回転子６にゴミ等が挟まった時には規定のパルス数の閉成信号をコイルに送ったにもかかわらず回転子６が停止した状態が発生する。従ってこの時にはパルスを送信したにもかかわらず実際は主流路開閉弁が開成した状態にあった。そして主流路開閉弁の位置を把握するのは困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、コイルを有するステータと、コイルへの通電による励磁により回転するロータと、ロータの出力軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転を減速する減速手段と、減速手段の位置を検出する位置検出手段と、出力軸を介して流路を制御する弁体とを備えたものである。本発明によれば、減速手段の位置を検出する位置検出手段を有するため、回転子にゴミ等が挟まった状態で規定のパルス数の信号をコイルに送ったにもかかわらず回転子が停止した状態である時、減速手段の位置を検出する位置検手段により主流路開閉弁の開閉状態を把握することができるものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、コイルを有するステータと、コイルへの通電による励磁により回転するロータと、ロータの出力軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転を減速する減速手段と、減速手段の位置を検出する位置検出手段と、出力軸を介して流路を制御する弁体とを備えたものである。そして、減速手段の位置を検出する位置検出手段によりロータの位置を把握することが出来る機能を有すると共に、弁体の位置を把握することができる。
【０００６】また、本発明の請求項２記載の発明は、コイルを有するステータと、コイルへの通電による励磁により回転するロータと、ロータの出力軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転を減速する減速手段と、減速手段の位置を検出する位置検出手段と、出力軸の回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、駆動変換手段を介して流路を制御する弁体とを備えたものである。そして、弁体を直動して動作することにより、閉止性能に優れた流体制御弁を得ることができる。
【０００７】また、本発明の請求項３記載の発明は、減速手段は、ロータの回転により動作する駆動体吐、前記駆動体に連動する第２の駆動体とを備えたものである。そしてロータから第２の駆動体への伝達損失を少なくすることができる。
【０００８】また、本発明の請求項４記載の発明は、回転体で構成した駆動体、および第２の駆動体とを備えたものである。そして回転するロータを回転体で減速するため、少ないスペースで減速手段を構成できる。
【０００９】また、本発明の請求項５記載の発明は、第２の駆動体の１回転動作範囲内で、弁体を制御したものである。そして、第２の駆動体の１回転動作以内で弁を制御するため、弁体位置を正確に検出することができる。
【００１０】また、本発明の請求項６記載の発明は、位置検出手段は、第２の駆動体の動作を検出する構成としたものである。そしてロータの回転を減速した第２の駆動体を構成とすることで、低速の移動体を用いて制御するため、制御の精度を良くすることができる。
【００１１】また、本発明の請求項７記載の発明は、位置検出手段は、第２の駆動体に取り付けられた磁石と、流路外に設けられた磁気検出素子とで構成としたものである。そして非接触で機械的な摺動抵抗もなく弁体の絶対位置を検出することができる。
【００１２】また、本発明の請求項８記載の発明は、位置検出手段の信号で、弁体の位置を制御して行う構成としたものである。そして送信するパルスの制御が不要となり簡単な制御が可能となる。
【００１３】また、本発明の請求項９記載の発明は、ステータへのパルス制御と、位置検出手段の信号で、弁体の位置を制御する構成としたものダル。そして規定のパルス数で動作させると共に減速手段の回転位置を検出するため、ロータが確実に動作したことを確認することができる。
【００１４】また、本発明の請求項１０記載の発明は、弁体検出手段を設けた構成としたものである。そして弁体の位置を直接検出することが可能となる。
【００１５】また、本発明の請求項１１記載の発明は、弁体検出手段は、流路内の可動部に取り付けられた磁性体と、流路外に設けられた磁気検出素子とで構成したものである。そして駆動する際に非接触で検出できるため、機械的抵抗をなくすことができる。
【００１６】また、本発明の請求項１２記載の発明は、減速手段の位置検出手段の信号と、弁体検出手段の信号で弁体の位置制御を行う構成としたものである。そして２種類の信号で弁体の位置制御を行うため精度を向上することができる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１８】（実施例１）図１は本発明の実施例１における流体制御弁の弁開時の断面図である。また図２は同流体制御弁の弁閉時の断面図である。図３は同流体制御弁の完全弁閉時の断面図である。図４は同流体制御弁が利用されたガスメータの構成図である。図５〜図６は同流体制御弁の動作ブロック図である。図７は本発明の他の実施例における流体制御弁の弁開時の断面図である。図８、図９は同流体制御弁の動作ブロック図である。
【００１９】図１、図２に置いて、１４はコイル１５を有するステータであり、１６はコイル１５への通電による励磁により回転するロータである。ロータ１６は円筒形状をしており、その外周には磁石１７が設けられている。ロータ１６には回転軸１８が設けられている。ロータ１６の両端には軸受１９および２０が設けられている。回転軸１８の回転は、駆動体の歯車２１を回転し、その回転は磁石２２を有する第２の駆動体の歯車２３である回転体を回転させる。この駆動体の歯車２１と第２の駆動体の歯車２３で、減速手段２４を構成している。第２の駆動体の歯車２１に取り付けられた磁石２２からの磁界は、回転軸１８の方向で隔壁２５を介して設けられた磁気検出素子２６に作用している。この磁石２２と磁気検出素子２６で位置検出手段を構成している。
【００２０】また２７は隔壁２５とベース板２８の間をシールするＯリングである。以上のようにしてステッピングモータ２９が構成されている。３０は流体制御部であり、３１は入口、３２は出口、３３は流路である。流体制御部３０は、ロータ１６の回転軸１８のネジ３４、およびこのネジに係止されたナット３５、回転軸１８の回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段３６と、ナット３５に係止され流路３３を開閉する弁体３７とで構成している。
【００２１】弁体３７とナット３５は付勢手段であるスプリング３８を介して弁体３７がスプリング３８を圧縮可能な方向に摺動自在に構成されている。３９はロータ１６が回転した際にナット３５の回転を防止する回転防止ピンである。４０は弁体３７に設けられた弁ゴム、４１はＯリングである。ステッピングモータ２９と流体制御部３９とで流体制御弁４２を構成している。図３において、４３はナット３５の先端と弁体３７の間に構成された隙間である。他は図１、図２と同様であり説明は省略する。
【００２２】図４において、４４はガスメータであり、ガスメータ４４の内部には、入口４５と出口４６を連通する流路４７が構成されている。流路４７には流路４７を開閉する流体制御弁４２と、この流体制御弁４２の流体制御部３０を駆動する駆動手段であるステッピングモータ２９が設けられている。４８は制御手段、４９は電池電源部を示す。５０は流量計測手段で超音波流量計である。
【００２３】図５〜図６は同流体制御弁の動作ブロック図であり、５１は閉信号ＯＮの動作、５２はパルス送信動作、５３は磁気検出素子２６による位置検出手段ＯＮを確認する動作、５４は閉信号ＯＦＦの動作。５５は開信号ＯＮの動作、５６はパルス送信動作。５７は磁気検出素子２６による位置検出手段ＯＮを確認する動作、５８は開信号０ＦＦの動作である。
【００２４】次に以上の構成における動作、作用について図１〜図６により説明する。ガスメータ４４の入口４５側に取り付けられた流体制御弁４２は通常弁開状態にあり、この状態でガス流量を計測する。この種のガスメータ４４はガス流量の計測の他に、異常時に流体制御弁４２を遮断する機能を有している。その例としては感震器（図示せず）の信号により地震の時に流体制御弁４２を遮断する。また予め設定された流量値以上が流れた時、あるいは予め設定された流量値以下が規定時間以上継続して流れた時にも流体制御弁４２を遮断する等があげられる。
【００２５】今、例えば予め設定された流量値以上が流れた時を例にとって説明すると、超音波流量計５０が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４８が異常を感知し、先ず、ステッピングモータ２９に弁体３７を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作５１となる。その次にパルス送信の動作５２となり、制御手段４８からステッピングモータ２９へパルスを送信する。
【００２６】その結果、ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３４と、このネジ３４に係止されたナット３５からなる駆動変換手段３６により、図１に示すように全開状態にある弁体３７を移動させ図のように弁体３７を閉成させる。更にステッピングモータ２９を動作させると磁石２２が磁気検出素子２６の下方向に移動する。この時の動作は位置検出手段ＯＮの動作５３となる。
【００２７】そして磁気検出素子２６の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２６はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作５４となり、制御手段４８からステッピングモータ２９を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２９は停止する。この時弁ゴム４０は図３のように図２に比べ更に押され完全弁閉時の状態となっている。図１の状態から図３への動作は、第２の駆動体である歯車２３の１回転動作以内で、弁体３７の開閉動作が行われると共に、磁石２２と磁気検出素子２６からなる位置検出手段により弁体３７の位置制御が行われる。
【００２８】しかし、ステッピングモータ２９を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５３で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５２を繰り返すものである。
【００２９】次に、流体制御弁４２を開成する時には図６の動作フロー図の動作となる。即ち図３のように完全弁閉時の状態にある流体制御弁４２に対して開信号ＯＮの動作５５を経てステッピングモータ２９へパルス送信の動作５６となる。その結果、ステッピングモータ２９は弁閉成時の回転方向と逆方向に回転し、弁体３８は図１のように開成状態となる。位置検出手段ＯＮの動作５７となり磁気検出素子２６の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出素子２６はＯＮとなり開信号ＯＦＦの動作５８となる。
【００３０】その結果、制御手段４８からステッピングモータ２９を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２９は停止する。しかし、ステッピングモータ２９を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５７で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５６を繰り返すものである。このように、弁体３７の開閉動作は、位置検出手段の信号で制御されているが、パルス送信動作５２、５６において、予め設定したパルス数のパルスを送信して弁体３７を一定量動作すると共に、位置検出手段で弁体の位置を検出する方法がある。
【００３１】次に、図７〜図９により、弁体３７の位置制御について、更に信頼性の高い方法について他の実施例を用いて説明する。図７において９は弁体３７に設けられた磁石であり、６０、６１は流路外に設けられた磁気検出素子である。この磁石５９、磁気検出素子６０、６１で弁体検出手段６２を構成している。他は、図１〜図３と同様であり説明は省略する。図８〜図９は同流体制御弁の動作ブロック図であり、６３は閉信号ＯＮの動作、６４はパルス送信動作、６５は磁気検出素子２６による位置検出手段ＯＮを確認する動作、６６は弁体検出手段６２により弁体３７の位置を検出する弁体検出手段ＯＮの動作。６７は閉信号ＯＦＦの動作である。６８は開信号ＯＮの動作、６９はパルス送信動作。７０は磁気検出素子２６による位置検出手段ＯＮを確認する動作、７１は弁体検出手段６２びより弁体３７の位置を検出する弁体検出手段ＯＮの動作、７２は開信号ＯＦＦの動作である。
【００３２】次に動作を説明する。ステッピングモータ２９に弁体３７を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作６３が行われると、パルス送信の動作６４となり制御手段からステッピングモータ２９へパルスを送信する。その結果、ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３４と、このネジ３４に係止されたナット３５からなる駆動変換手段３６により、図７に示すように全開状態にある弁体３７を移動させ閉成させる。更にステッピングモータ２９を動作させると磁石２２が磁気検出素子２６の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作６５が行われる。
【００３３】そして磁気検出素子２６の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２６はＯＮとなる。それとともに、弁体検出手段６２の磁気検出素子６１が弁体３７を閉成したことを検出し、閉信号ＯＦＦの動作６７となり、ステッピングモータ２９を停止する。ステッピングモータ２９を動作しても、弁体検出手段ＯＮの動作で、弁体検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作６４を繰り返すものである。尚、流体制御弁４２を開成する動作は閉成の時と逆動作であり説明は省略する。本実施例では、減速手段の位置検出手段の信号と、弁体位置検出手段の信号で弁体３７の位置制御が行われる。
【００３４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明の流体制御弁によれば次の効果が得られる。
【００３５】請求項１記載の発明は、コイルを有するステータと、コイルへの通電による励磁により回転するロータと、ロータの出力軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転を減速する減速手段と、減速手段の位置を検出する位置検出手段と、出力軸を介して流路を制御する弁体とを備え、ロータにゴミ等が挟まった状態で規定のパルス数の信号をコイルに送ったにもかかわらず回転子６が停止した状態で有る時、減速手段の位置を検出する位置検出手段により主流路開閉弁の開閉状態を把握することができる。
【００３６】請求項２記載の発明によれば、コイルを有するステータと、コイルへの通電による励磁により回転するロータと、ロータの出力軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転を減速する減速手段と、減速手段の位置を検出する位置検出手段と、出力軸の回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、駆動変換手段を介して流路を制御する弁体とを備えたことにより、弁体を直動して動作し、閉止状態に優れた流体制御弁を得ることができる。
【００３７】また、請求項３記載の発明によれば、減速手段は、ロータの回転により動作する駆動体と、駆動体に連動する第２の駆動体とで項制することにより、ロータから第２の駆動体への伝達損失を少なくすることができる。
【００３８】また、請求項４記載の発明によれば、回転体で構成した駆動体および第２の駆動体とで構成することにより、回転するロータを回転体で減速するため、少ないスペースで減速手段が実現できる。
【００３９】また、請求項５記載の発明によれば、第２の駆動体の１回転動作以内で、弁体を制御することにより、ステッピングモータが動作を開始した後、磁気検出素子が、次に信号を検出した点が、弁体の開或いは、閉であるため、弁体位置を正確に検出することができる。
【００４０】また、請求項６記載の発明によれば、位置検出手段は、第２の駆動体の動作を検出する構成とすることにより、減速して移動する第２の駆動体を用いて制御するため、制御の精度を良くすることができる。
【００４１】また、請求項７記載の発明によれば、位置検出手段を第２の駆動体に取り付けられた磁石と、流路外に設けられた磁気検出手段とで構成することにより、非接触で機械的な摺動抵抗もなく弁体の絶対位置を検出することができる。
【００４２】また、請求項８記載の発明によれば、位置検出手段の信号で、弁体の位置を制御することにより、送信するパルスの制御が不要となり簡単な制御が可能となる。
【００４３】また、請求項９記載の発明によれば、ステータへのパルス制御と、位置検出手段の信号で、弁体の位置を制御することにより、規定のパルス数で動作させると共に減速手段の回転位置を検出するため、ロータが確実に動作したことを検出することができる。
【００４４】また、請求項１０記載の発明によれば、弁体検出手段を設けた構成とすることにより、弁体の位置を直接検出することが可能となり、位置検出が確実となる。
【００４５】また、請求項１１記載の発明によれば、弁体検出手段は、流路内の可動部に取り付けられた磁性体と、流路外に設けられた磁気検出素子とで構成することにより、駆動する際に非接触で検出でき、機械的抵抗がないので、弁体動作に悪影響を与えないようにすることができる。
【００４６】また、請求項１２記載の発明によれば、減速手段の位置検出手段と、弁体検出手段の２種類の信号で弁体の位置制御を行うことにより精度を向上することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１１年１２月１７日（１９９９．１２．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−１７３８２６（Ｐ２００１−１７３８２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５９２４４ |
|