JP4479856B2 - Fluid control valve - Google Patents
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Description
本発明は、ステッピングモータにより流体の流れを開閉制御する流体制御弁に関するものである。 The present invention relates to a fluid control valve that controls opening and closing of a fluid flow by a stepping motor.
従来のこの種流体制御弁は図7に示す構成を採っていた。すなわち、1は弁筐体で、こ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。
This type of conventional fluid control valve has the configuration shown in FIG. That is, 1 is a valve housing, in which a
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。
The conversion means 7 converts the rotational movement of the
10は回転子6を一定位置に支持する軸受である。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。
A
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(例えば、特許文献1参照)。
The
しかしながら、従来の流体制御弁は、モータ5の出力を有効に主流路開閉弁8の開成力として利用していなかった。
However, the conventional fluid control valve does not effectively use the output of the
すなわち、図7において、ガス流体が主流路開閉弁8を閉成する方向に流れる場合、閉成している主流路開閉弁8を開成する時はガス流体の圧力が主流路開閉弁8を閉成するガス背圧に打ち勝って弁開する必要がある。
That is, in FIG. 7, when the gas fluid flows in the direction of closing the main flow path opening /
したがって、主流路開閉弁8を弁開する時に、回転子6は主流路開閉弁8を引き上げるため、下部の軸受10に押し付けられることになる。
Therefore, when the main flow path opening /
その結果、回転子6と下部の軸受10による摩擦抵抗の影響で回転子6の回転力が有効に主流路開閉弁8の開成力として得られなかった。
As a result, the rotational force of the
前記の課題を解決するために本発明は、コイルを有するステータ、前記コイルへの励磁により回転するロータ、前記ロータの回転軸、前記回転軸の一方に設けられ、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部で構成された第1の軸受、前記第1の軸受の他方に設けられ、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部とで構成された第2の軸受とからなるステッピング
モータと、前記回転軸に係止され、前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、前記変換手段に係止され、流路を開閉する弁体と、前記弁体が当接する弁座と、前記変換手段と前記弁体との間に設けられ、前記弁体が前記弁座に当接した後、前記変換手段が前記弁体をさらに閉じる方向に移動した時、前記弁体を前記弁座に付勢する付勢手段とを備え、弁閉状態時、前記付勢手段の反力が前記変換手段を介してロータを回転させるロータ回転力に比べ、前記反力を受ける側の軸受におけるスラスト軸受部の摺動抵抗とロータとステータ間の非通電時吸引力との和を大きくしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a stator having a coil, a rotor that rotates by excitation to the coil, a rotating shaft of the rotor, and one of the rotating shaft, a radial bearing portion, and a thrust bearing portion. A first bearing configured, a stepping motor provided on the other of the first bearings and including a second bearing configured by a radial bearing portion and a thrust bearing portion; and locked to the rotating shaft; Conversion means for converting rotation of the rotor into linear motion; a valve body that is locked by the conversion means and that opens and closes a flow path; a valve seat that contacts the valve body; and the conversion means and the valve body. And an urging means for urging the valve body against the valve seat when the conversion means moves in a direction to further close the valve body after the valve body abuts against the valve seat. When the valve is closed, the biasing means Compared to the rotor rotational force that rotates the rotor through the conversion means, the sum of the sliding resistance of the thrust bearing portion in the bearing that receives the reaction force and the suction force during non-energization between the rotor and the stator is increased. Is.
以上のように本発明の流体制御弁によれば、回転子の回転力が有効に弁体の開閉力に活用されるとともに、確実な閉弁状態が得られるもので、流体の高精度制御が実現できるものである。 As described above, according to the fluid control valve of the present invention, the rotational force of the rotor is effectively utilized for the opening / closing force of the valve body, and a reliable valve closing state is obtained. It can be realized.
本発明は、コイルを有するステータ、前記コイルへの励磁により回転するロータ、前記ロータの回転軸、前記回転軸の一方に設けられ、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部で構成された第1の軸受、前記第1の軸受の他方に設けられ、ラジアル軸受部およびスラスト軸受部とで構成された第2の軸受とからなるステッピングモータと、前記回転軸に係止され、前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、前記変換手段に係止され、流路を開閉する弁体と、前記弁体が当接する弁座と、前記変換手段と前記弁体との間に設けられ、前記弁体が前記弁座に当接した後、前記変換手段が前記弁体をさらに閉じる方向に移動した時、前記弁体を前記弁座に付勢する付勢手段とを備え、弁閉状態時、前記付勢手段の反力が前記変換手段を介してロータを回転させるロータ回転力に比べ、前記反力を受ける側の軸受におけるスラスト軸受部の摺動抵抗とロータとステータ間の非通電時吸引力との和を大きくしたものである。 The present invention provides a stator having a coil, a rotor that rotates by excitation to the coil, a rotating shaft of the rotor, a first bearing that is provided on one of the rotating shafts and is configured by a radial bearing portion and a thrust bearing portion, A stepping motor provided on the other side of the first bearing and comprising a second bearing composed of a radial bearing portion and a thrust bearing portion, and locked to the rotary shaft, to rotate the rotor linearly A conversion means for converting; a valve body that is locked to the conversion means and that opens and closes the flow path; a valve seat that contacts the valve body; and the valve body that is provided between the conversion means and the valve body. And a biasing means for biasing the valve body to the valve seat when the conversion means moves in a direction to further close the valve body after contacting the valve seat, and when the valve is closed, The reaction force of the urging means is reduced by the conversion means. Compared to the rotor rotational force for rotating the motor is obtained by increasing the sum of the non-energized time of attraction between the anti-sliding resistance and the rotor of the thrust bearing portion on the side of the bearing receives a force and stator.
このように、付勢手段を介して弁体を閉成しているため、その弁体閉成時の反力が一方の軸受のスラスト軸受部に大きく加わらず、また弁体を開成するときにも、付勢手段の復元作用が機能するため、他方の軸受のスラスト軸受部に大負荷が加わらなくなる。 Thus, since the valve body is closed through the biasing means, the reaction force at the time of closing the valve body is not greatly applied to the thrust bearing portion of one of the bearings, and when the valve body is opened. However, since the restoring action of the urging means functions, a large load is not applied to the thrust bearing portion of the other bearing.
したがって、軸受、特に、スラスト軸受部の摩擦抵抗は小さく、その分、回転子の回転力が有効に弁体の開閉力に活用される。 Accordingly, the friction resistance of the bearing, particularly the thrust bearing portion, is small, and the rotational force of the rotor is effectively utilized for the opening / closing force of the valve body.
また、弁閉状態時、前記付勢手段の反力が前記変換手段を介してロータを回転させるロータ回転力に比べ、前記反力を受ける側の軸受におけるスラスト軸受部の摺動抵抗とロータとステータ間の非通電時吸引力との和を大きくしたから、不用意にロータが回転するようなことがなくなり、その結果、確実な閉弁状態が得られるもので、流体の高精度制御が実現できるものである。 Further, when the valve is closed, the sliding force of the thrust bearing portion in the bearing on the side receiving the reaction force and the rotor are compared with the rotor rotation force in which the reaction force of the biasing means rotates the rotor via the conversion means. Since the sum of the suction force between the stators when energized is increased, the rotor does not rotate inadvertently. As a result, a reliable valve closing state can be obtained, and high-precision fluid control is realized. It can be done.
以下その実施例を図面を参照しつつ説明する。なお、実施例が本発明を限定するものではない。 The embodiment will be described below with reference to the drawings. In addition, an Example does not limit this invention.
(実施例1)
図1において、14はコイル15を有するステータ、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。
Example 1
In FIG. 1, 14 is a stator having a
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。
The
この回転軸18の一方に設けた軸受19は、回転軸18に接触するラジアル軸受部20と、ロータ16に当接するスラスト軸受部21で構成されている。
The
また、回転軸の他方に設けた軸受22は、回転軸18に接触するラジアル軸受部23と、ロータ16に当接するスラスト軸受部24で構成されている。
The
前記軸受19のスラスト軸受部21の先端形状は、曲面形状でロータ16に当接可能な状態に構成されている。
The front end shape of the
また、軸受19のスラスト軸受部21の方が軸受22のスラスト軸受部24に比べ、ロータ16への接触面積が大きく構成されている。この構成により摺動抵抗に差が生じるようにせっていしてある。
Further, the
軸受19,22の材質は、接触面積が異なる場合は同じ材質でも良い。しかし、軸受19と軸受22の接触面積が同じ場合、例えば同じ形状の軸受(図示せず)を使用する場合には、小さい摺動抵抗を必要とする軸受には、摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択する。
The material of the
例えば、図1において、軸受22の摺動抵抗を小さくする必要がある場合は、この軸受22側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。
For example, in FIG. 1, when it is necessary to reduce the sliding resistance of the
25はステータ14とロータ16の間に構成された気密隔壁、26は気密隔壁25とベース板27の間をシールするOリングである。以上のようにして電動機であるステッピングモータ28が構成されている。
図2〜図4でステッピングモータ28を駆動源とする用いた流体制御弁について説明する。図において14から28までは図1と同様であり説明は省略する。
A fluid control valve using the
29は流体制御弁であり、30は入口、31は出口である。 29 is a fluid control valve, 30 is an inlet, and 31 is an outlet.
前記流体制御弁29は、流路32と、この流路32を開閉する弁体33と、弁体33に係止され弁体33の直動を回転に変換する変換手段であるナット34と、このナット34に接続されたステッピングモータ28の回転軸18と、弁体33が当接する弁座35と、ナット34と弁体33の間に設けられた付勢手段であるスプリング36とで構成されている。
The
37はロータ16が回転した際にナット34の回転を防止する回転防止ピンである。
ナット34の先端38と弁体33の先端39との間にはスプリング36が圧縮された状態で係止されており、ナット34と弁体33はスプリング36を圧縮する方向に摺動自在に構成されている。
A
40は弁体33に設けられた弁ゴム、41はOリング、42は回転軸に設けられたネジである。
図4において、43はナット34の先端38と弁体33の先端39の間に構成された隙間である。他は図2、図3と同様であり説明は省略する。
In FIG. 4, 43 is a gap formed between the
図5、図6において、44はガス流路のハウジングであり、ハウジング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。
5 and 6, reference numeral 44 denotes a gas flow path housing, and a
流路47には前記流体制御弁29が接続され、さらに、演算処理部48と、この演算処理部48流体制御弁29を駆動する駆動手段であるステッピングモータ28と、演算処理部48と、演算処理部48からの信号を入力してステッピングモータ28へ駆動回路部49からの出力を制御する駆動制御手段50と、電池電源部51とで構成されている。
The
52は流量検出手段、53は圧力センサ、54は感震器を示す。 52 is a flow rate detecting means, 53 is a pressure sensor, and 54 is a seismic sensor.
次に以上の構成における動作,作用について図1により説明する。 Next, the operation and action of the above configuration will be described with reference to FIG.
軸受19は回転軸18に接触するラジアル軸受部20と、ロータ16に当接するスラスト軸受部21で構成されている。
The
また、回転軸の他方には軸受22があり、この軸受22は回転軸18に接触するラジアル軸受部23と、ロータ16に当接するスラスト軸受部24で構成されている。
In addition, a
軸受19のスラスト軸受部21の方が軸受22のスラスト軸受部24に比べ、ロータ16への接触面積が大きく構成されている。
The
したがって、図1のようにスラスト軸受部21とロータ16が当接した状態でロータ16が回転した場合、この当接した箇所の摺動抵抗は大きくなり回転軸18の出力トルクは小さくなる。
Therefore, when the
一方、ロータ16が図1において、下方向に移動し(図示せず)、スラスト軸受部24とロータ16が当接した状態でロータ16が回転した場合、この当接した箇所の摺動抵抗は小さくなり回転軸18の出力トルクは大きくなる。
On the other hand, when the
また、軸受19,22の材質は、図1のように接触面積が異なる場合は、同じ材質でも摺動抵抗の差ができる。
Further, when the contact areas of the
しかし、軸受19と軸受22の接触面積が同じ場合、すなわち、同じ形状の軸受(図示せず)を使用する場合には、小さい摺動抵抗を必要とする軸受には、摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択する。
However, when the contact area of the
例えば、図1においては、軸受19の摺動抵抗を小さくするために、軸受19側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。
For example, in FIG. 1, in order to reduce the sliding resistance of the
また逆に、軸受22の摺動抵抗を小さくする必要がある場合、軸受22側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。
Conversely, when it is necessary to reduce the sliding resistance of the
また、軸受19のスラスト軸受部21の方が、軸受22のスラスト軸受部24に比べ、ロータ16へ接触する直径が大きく、結果的に軸受19のスラスト軸受部21の方が軸受
22のスラスト軸受部24に比べ、接触面積が大きく構成されている。
Further, the
この構成により軸受19と軸受22の摺動抵抗に差が生じるものである。
This configuration causes a difference in the sliding resistance between the bearing 19 and the
次に図2〜図6により流体制御弁28の弁閉動作について説明すると、図2のように通常、ガス流路47に設けられた流体制御弁29の弁体33は開成状態にある。
Next, the valve closing operation of the
この状態で流路47をガスが流れ各種器具(図示せず)が使用される。ガス流量は流量検出手段52により検出され、演算処理部48にあらかじめ登録された流量データと比較され、その結果によっては駆動手段であるステッピングモータ28を作動し、弁体33を閉止状態にする。
In this state, gas flows through the
登録された流量データとは、例えば家庭のガスメータで規定されている最大通過量のデータ(この値を超える時はガス栓の開放などが考えられる)、一定流量で経過時間がその流量で規定された時間を超えた時のデータ(器具の消し忘れが考えられる)がある。流量検出手段52としては、超音波式、ゴム膜式の何れであっても良い。 Registered flow rate data is, for example, data on the maximum amount of passage specified by a household gas meter (when this value is exceeded, it is possible to open a gas plug, etc.). There is data when the last time is exceeded (forgetting to turn off the appliance). The flow rate detection means 52 may be either an ultrasonic type or a rubber film type.
そして比較の結果、例えば最大通過量データを超えた場合には、演算処理部48が判断し、遮断信号により駆動制御手段50、駆動回路部49を介してステッピングモータ28を駆動して弁体33を閉成し、ガスの流れを遮断してガスの流出を防止する。
As a result of the comparison, for example, when the maximum passage amount data is exceeded, the
弁閉動作時、ステッピングモータ28は、駆動回路部49から起動周波数が入力されることで起動する。すなわち、ロータ16が一方向に回転するとネジ42を有する出力軸18が回転し、ネジ42に嵌合され回転防止ピン37により回転防止されたナット34は弁閉方向に移動する。
At the time of the valve closing operation, the stepping
また、ナット34の先端38と弁体33の先端39はスプリング36が圧縮された状態で係止されているため、弁体33も同様に弁閉方向に移動する。
Further, since the
ステッピングモータ28は、起動した後は、速い周波数で駆動可能であり、閉成動作時には、弁体33への流路32を流れるガスの圧力の影響をあまり受けないため、起動周波数より速い閉成動作時の周波数で駆動され、弁体33は図3の状態まで移動し弁閉時の状態となる。
The stepping
この動作時には、弁体33に自重によりロータ16は軸受22のスラスト軸受部24に当接して回転するため、ロータ16の回転を効率良く弁体33の駆動に変換することができる。
During this operation, the
そして、弁体33が弁座35に当接した後には閉成動作時周波数に比べ遅い周波数で駆動され、弁体33は図4の状態まで移動し完全弁閉の状態となる。
After the
すなわち、この弁体33が弁座35に当接した後の出力は閉成動作時トルクに比べ大きいトルクで駆動されることになる。
That is, the output after the
また、弁体33が弁座35に当接した後の周波数を、弁体33が弁座35に当接した後、図4に示すように、隙間43ができるまでナット34がスプリング36を圧縮して、弁体33が弁座35を付勢する状態となるまで閉成動作時より遅い周波数で駆動することにより、弁体33を確実に付勢でき弁体33の閉止性能をさらに確実にするものである。
Further, the frequency after the
この時の出力は、付勢手段であるスプリング36を圧縮できる大きいトルクである。
The output at this time is a large torque capable of compressing the
この動作時には、ロータ16はスプリング36を圧縮することによるスプリング36の反力により、軸受22のスラスト軸受部24に当接している。
During this operation, the
この時摺動抵抗は大きくなるが、駆動周波数を閉成動作時より遅い周波数で駆動することにより、スプリング36を圧縮することが出来るものである。
At this time, although the sliding resistance is increased, the
図4が示す弁閉状態時でステッピングモータ28への通電が停止されると、圧縮されたスプリング36がナット34を図4において上方向に押すように作用する。
When the energization of the stepping
このナット34を押す力は、ネジ42を介してロータ16を弁閉動作時と反対方向に回転させる力として作用する。
The force that pushes the
しかし本実施例においては、弁閉状態時は高摺動抵抗の軸受19とロータ16が当接する構成であり、スプリング36の反力によりロータ16が回転することはない。
However, in this embodiment, the high sliding resistance bearing 19 and the
また、弁体33を弁座35に付勢するように作用するスプリング36の反力がネジ42を介してロータ16を回転させる力に比べ、ロータ16とステータ14間の非通電時吸引力と軸受19の摺動抵抗の和を大きくした結果、スプリング36の反力によるロータ16の回転を確実に防止することができる。
Further, compared with the force that the reaction force of the
さらに、圧縮されたスプリング36の付勢力により、弁体33のシール性能を確保することが出来るものである。
Furthermore, the sealing performance of the
このようにして、弁閉動作時には、起動時の出力、閉成動作時の出力、付勢手段であるスプリング36を圧縮できる大きい出力で駆動することにより、最大通過量データを超えた場合には、ガスの流れを遮断しガスの流出を防止することにより安全を確保する。
In this manner, when the valve closing operation is performed, the output at the start, the output at the closing operation, and the
ガスの流れを遮断した後、ガス回路の安全が確認されると弁体33は弁開される。
After the gas flow is shut off, the
次に弁開動作時について説明する。 Next, the valve opening operation will be described.
開成信号により駆動制御手段50、駆動回路部49を介してステッピングモータ28を駆動し、弁体33を開成しガスが流れる状態とする。
In response to the opening signal, the stepping
図4において、先ず起動時には起動周波数が入力されロータ16が弁閉動作時と反対方向に回転するとネジ33を有する出力軸18が回転し、ネジ33に勘合され回転防止ピン37により回転防止されたナット34は弁開方向に移動する。
In FIG. 4, first, at the time of start-up, the start-up frequency is input, and when the
この時ナット34の先端38と弁体33の先端39はスプリング36が圧縮された状態で隙間43が形成されており、この隙間43が密着する図3の状態まで起動周波数で駆動される。
At this time, the
この起動時にはスプリング36が圧縮された状態であるため、スプリング36はナット34を図4において上方向に押しており、ネジ42の溝は傾き角度を有しているため出力軸18を介してロータ16を回転する方向に力が作用する。
Since the
したがって、ロータ16は起動しやすくなる。図3まで弁体33が移動すると、ナット34の先端38と弁体33の先端39は当接するため、スプリング36は弁体33を弁座35に付勢する力として作用しない状態となる。
Therefore, the
図3から図2への弁開動作時には、流路32を流れるガスの圧力は、弁体33を付勢する付勢力として作用しているので、ガスが弁体33を付勢する力に打ち勝って弁開することになる。
During the valve opening operation from FIG. 3 to FIG. 2, the pressure of the gas flowing through the
この時には起動周波数より遅い弁開動作時の周波数で駆動され、弁体33に設けられた弁ゴム40は、弁座35から離脱するまで動作される。
At this time, the
この弁開動作時の出力は起動時出力に比べ大きいトルクとなる。この弁開動作時は、閉成状態にある弁体33を開成するためロータ16は図3において下方向に移動し、ロータ16は低摺動抵抗の軸受22のスラスト軸受部24に当接して回転する。
The output at the time of this valve opening operation becomes a larger torque than the output at the time of starting. During this valve opening operation, the
したがって、ロータ16の回転を効率良く弁体33の駆動に変換することができる。そして弁体33が弁座35から離脱した後には弁開動作時の周波数に比べ速い周波数で駆動し、弁体33は図2の状態まで移動し弁開の状態となる。
Therefore, the rotation of the
この弁体33が弁座35から離脱した後の出力は弁開動作時トルクに比べ小さいトルクで駆動される。この時は弁体33には流路32を流れるガスの流体圧は作用しないので小さいトルクで駆動可能である。
The output after the
この様にして、弁開動作時には、起動時のトルク、弁開動作時は起動時に比べて大きいトルク、開成後は開成動作時のトルクより小さいトルクで駆動される。 In this way, the valve is driven with a torque at the time of start-up operation, a torque larger than that at the time of start-up during the valve-opening operation, and a torque smaller than the torque at the time of the opening operation.
以上説明した実施例の技術的意義を総括すれば以下の通りである。 The technical significance of the embodiment described above is summarized as follows.
(1)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、ロータの回転軸と、回転軸の一方に設けられた第1の軸受と、回転軸の他方に設けられ第1の軸受に比べ大きい摺動抵抗を有する第2の軸受とを構成することにより、回転軸と摺動抵抗の異なる軸受との接触方向を選定して使用することにより、トルクの異なる電動機出力とし、流体制御弁を開閉を合理的に行うことができる。 (1) A stator having a coil, a rotor that is rotated by excitation by energization of the coil, a rotating shaft of the rotor, a first bearing provided on one of the rotating shafts, and a first provided on the other of the rotating shafts. By configuring the second bearing having a larger sliding resistance than that of the bearing, and selecting and using the contact direction between the rotating shaft and the bearing having a different sliding resistance, the motor output having a different torque is obtained. The fluid control valve can be rationally opened and closed.
(2)回転軸の一方に設けられた第1の軸受と、回転軸の他方に設けられ、第1の軸受に比べ大きい摺動抵抗を有する材質で構成された第2の軸受とを構成することにより、軸受材質の違いにより、異なる摺動抵抗を有する軸受を構成し、回転軸と摺動抵抗の異なる軸受との接触方向を選定して使用することにより、トルクの異なる電動機出力を得ることができる。 (2) A first bearing provided on one of the rotating shafts and a second bearing provided on the other of the rotating shafts and made of a material having a larger sliding resistance than the first bearing are configured. By constructing bearings with different sliding resistances depending on the bearing material, and selecting and using the contact direction between the rotating shaft and bearings with different sliding resistances, motor outputs with different torque can be obtained. Can do.
(3)回転軸の一方に設けられた第1の軸受と、軸受の他方に設けられ、第1の軸受に比べ大きい摺動面積を有する第2の軸受とを設けることにより、摺動面積の違いにより、異なる摺動抵抗を有する軸受を構成することができ、同じ材質の軸受でトルクの異なるモータ出力を有する電動機を容易に実現することができる。 (3) By providing a first bearing provided on one of the rotating shafts and a second bearing provided on the other bearing and having a larger sliding area than the first bearing, Due to the difference, bearings having different sliding resistances can be configured, and an electric motor having motor outputs with different torques can be easily realized with a bearing made of the same material.
(4)コイルを有するステータと、コイルへの励磁により回転するロータと、ロータの回転軸と、回転軸の一方に設けられたロータの第1の軸受と、軸受の他方に設けられ、第1の軸受に比べ大きい摺動抵抗を有する第2の軸受と、回転軸に係止され前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、変換手段に係止され流路を開閉する弁体と、弁体が当接する弁座と、変換手段と弁体との間に設けられ、弁体が弁座に当接した後、変換手段が弁体を更に閉じる方向に移動した時、弁体を弁座に付勢するように作用する付勢手段とを構成することで、異なる摺動抵抗を有する軸受により、摺動する軸受によってトルクの異なるモータ出力を有する電動機が実現できるとともに、開閉弁を組み合わせることにより開
閉弁の開成および閉成動作時に、各々異なる出力特性を有する流体制御弁を実現することができる。
(4) A stator having a coil, a rotor rotating by excitation of the coil, a rotating shaft of the rotor, a first bearing of the rotor provided on one of the rotating shafts, and a first bearing provided on the other of the bearings. A second bearing having a sliding resistance greater than that of the bearing, a conversion means that is locked to the rotary shaft and converts the rotation of the rotor into a linear motion, and a valve element that is locked to the conversion means and opens and closes the flow path. , Provided between the valve seat with which the valve body abuts, the conversion means and the valve body, and after the valve body abuts the valve seat, when the conversion means moves in a direction to further close the valve body, By configuring the biasing means to act to bias the valve seat, a bearing having a different sliding resistance can realize an electric motor having a motor output having a different torque depending on the sliding bearing. In combination, when opening and closing the on-off valve It is possible to realize a fluid control valve having a respective different output characteristics.
(5)電動機をステッピングモータで構成することで、ステップ動作することにより、付勢手段の付勢力の制御性を向上するものである。また弁体を微少変位で制御可能となり、流量制御性が向上する。 (5) The controllability of the urging force of the urging means is improved by performing a step operation by configuring the electric motor with a stepping motor. Further, the valve body can be controlled with a slight displacement, and the flow rate controllability is improved.
(6)ラジアル軸受部とスラスト軸受部とで構成する軸受の、スラスト軸受部とロータが当接する構成することにより、弁開閉時は弁体に作用する負荷がスラスト軸受とロータの当接に作用するため、摺動抵抗を容易に設定することができ、トルクの異なる電動機出力を得ることができる。 (6) By configuring the bearing comprising the radial bearing portion and the thrust bearing portion so that the thrust bearing portion and the rotor come into contact with each other, the load acting on the valve element acts on the contact between the thrust bearing and the rotor when the valve is opened and closed. Therefore, sliding resistance can be set easily, and motor outputs with different torques can be obtained.
(7)弁開動作時は低摺動抵抗の軸受とロータが当接する構成とすることにより、ロータの回転出力を低摺動抵抗の軸受により、効率良く弁体の開閉動作に変換出来る。 (7) By adopting a configuration in which the low sliding resistance bearing and the rotor come into contact with each other during the valve opening operation, the rotational output of the rotor can be efficiently converted into the opening / closing operation of the valve body by the low sliding resistance bearing.
(8)弁閉状態時は、高摺動抵抗の軸受とロータが当接する構成とすることにより、軸受とロータの摺動抵抗により、付勢手段の付勢力の反力によってロータが回転することを防止できる。 (8) When the valve is closed, the rotor and the rotor having a high sliding resistance are in contact with each other, so that the rotor rotates by the reaction force of the biasing means due to the sliding resistance of the bearing and the rotor. Can be prevented.
(9)弁閉状態時、弁体を弁座に付勢するように作用する付勢手段の反力が、変換手段を介してロータを回転させるロータ回転力に比べ、ロータとステータ間の非通電時吸引力と軸受の摺動抵抗の和を大きくする構成することにより、付勢手段の付勢力の反力によりロータが回転することを確実に防止できるものである。付勢手段を確実に付勢できるため弁体のシール性能を確保することができる。 (9) When the valve is closed, the reaction force of the urging means that acts to urge the valve body to the valve seat is less than the rotor rotational force that rotates the rotor via the conversion means. By configuring the sum of the suction force during energization and the sliding resistance of the bearing, it is possible to reliably prevent the rotor from rotating due to the reaction force of the biasing force of the biasing means. Since the urging means can be reliably urged, the sealing performance of the valve body can be ensured.
以上のように本発明にかかる流体制御弁は、回転子の回転力が有効に弁体の開閉力に活用されるとともに、確実な閉弁状態が得られるもので、流体の高精度制御が実現できるものであり、特に、ガス制御用として活用すれば、高精度制御面、安全面などで大いに有用である。 As described above, in the fluid control valve according to the present invention, the rotational force of the rotor is effectively utilized for the opening / closing force of the valve body, and a reliable valve closing state is obtained, thereby realizing high-precision control of fluid. In particular, if it is used for gas control, it is very useful for high precision control and safety.
14 ステータ
15 コイル
16 ロータ
18 回転軸
19,22 軸受
20,23 ラジアル軸受部
21,24 スラスト軸受部
28 ステッピングモータ
33 弁体
34 変換手段(ナット)
35 弁座
36 付勢手段(スプリング)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 14
35
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