JP4626051B2 - Shut-off valve - Google Patents
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Description
【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で操作手段として電動機を使用したもの、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し、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。
【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。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。
【0004】
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。
【0005】
以下に従来の遮断弁について説明する。
【0006】
従来のこの種の遮断弁は、特開平11−30356号公報に示すようなものが紹介されている。この特開平11−30356号公報記載の遮断弁は図4に示されているように、外周部に永久磁石による磁極2を有するロータ1と、励磁コイル4を囲み磁性材料で形成したステータ3と、ロータ1に設けたロータ回転軸5と、ロータ回転軸5の外周部に設けられた雄ねじである送り手段6と、送り手段6に螺合する雌ねじを設けた移動体7と、移動体7がロータ回転軸5に対して回転しないようにする回動防止体8と、移動体7に対して軸方向に移動可能に連結され流体通路22中の流体の流動状態を規制する弁体9と、移動体7と弁体9の間に介在させ軸方向に互いに離れようとする付勢力を加える付勢体10とで遮断弁が構成されている。弁体9は弁座21に当接する弁ゴム板9aを弁ゴム保持部9bに取り付けるとともに弁ゴム押え9cで固定して形成されている。11は流体側にあるロータ1およびそれに連なる弁体9側とステータ3側とを気密に分離する隔壁であり、12は隔壁11およびステータ3を取付けた取付体であり、この取付体12にはロータ回転軸5が貫通する貫通孔12aが設けられている。13は隔壁11のフランジ部と取付体12の間に設け気密シールするOリング、14は流体通路22と取付体12の間を気密シールするOリングである。
【0007】
図5はこの従来の発明の弁体9近傍の断面部分図である。15は移動体7に設けた外周方向に延びる外周突起7aと弁体9の弁ゴム保持部9bに設けた内周方向に延びる内周突起9dとを嵌め合わせて係止した係止部であり、外周突起7aは弁体9の内周壁9eとガタ(隙間)を設けるように形成され、内周突起9dは移動体7の外周壁7bとガタ(隙間)を設けるように形成されている。
【0008】
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。
【0009】
まずステータ3の励磁コイル4に接続した駆動回路により弁閉する方向に励磁コイル4に順次通電してロータ1の磁極に電磁力を加えてロータ1を回転させ、ロータ回転軸5に螺合した移動体7に力を加える。移動体7は回動防止体8により回り止めされているためロータ回転軸5の回転とともに弁座21の方へ移動する。この時移動体7に連結された弁体9は移動体7とともに弁座21の方へ移動し、この移動途中において付勢体10の付勢力はロータ1の回転力に対して負荷とはならない。しかし、弁体9が弁座21に当接すると付勢体10の付勢力がロータ1に負荷として作用し、ロータ1の回転力は付勢体10をあと僅かな寸法だけ圧縮させるよう移動体7を弁座21の方へ移動させる。付勢体10をあと僅かだけ圧縮してロータ1の回転を停止させると、弁体9を弁座21に対して押し付けるように付勢体10の付勢力が加わり、安定した弁閉止力が加わった状態で弁閉される。
【0010】
次に、弁体9を弁座21から離して開弁する方向に移動させる場合は、ロータ1の回転方向が逆転方向になるように駆動回路を切換えて駆動する。開弁動作において付勢体10の付勢力が弁座21に加わっている過程では、この付勢力がロータ1を開弁方向に回転させる力として作用するためロータ1を回転させる負荷が低減される。特に、弁閉時に流体の圧力差が弁座21の上流、下流間に生じて図中の弁体9側が高い圧力となっている場合は、弁体9を弁座21に押付ける力(背圧)として作用するが、付勢体10の付勢力はこの背圧を低減する方向に作用するため開弁時の負荷が低減される。弁体9が弁座21から離れると付勢体10の付勢力はロータ1の負荷とは無関係となり、ロータ1の回転により弁体9を開弁位置まで移動させて駆動回路によりロータ1の回転を停止する。
【0011】
このように、付勢体10を配することによって、安定した弁閉止力と、開弁時の負荷低減が実現できる技術が公開されている。
【0012】
【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る。このような環境下で、ガスメータの使用期間(一般に10年間)中破壊しない構造強度と、マイコンメーターのマイクロコンピュータが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、ガスを確実に遮断できる高い信頼性が要求されている。
【0013】
上記のような構造の遮断弁においては、移動体7や弁体9の弁ゴム押保持部9b、内周突起9d、内周壁9eを一体構成する部材は、形状の複雑さより材料としては通常合成樹脂が選択される。合成樹脂は長期間応力を受け続けると、応力緩和するようにクリープ変形するという特性を有している。一方、マイコンメータの遮断弁としてこの種の遮断弁が使用される場合は、通常開弁状態であるため、係止部15に付勢体10の反力が常時印加され、移動体7の外周突起7aや弁体9の内周突起9dに応力が印加された状態がガスメータの使用期間のほぼ大半継続することになる。したがって、この種の移動体7と弁体9との間に付勢体10を配した遮断弁においては、付勢体10の反力による外週突起7aと内周突起9dのクリープ変形を少量にとどめ、その使用期間において係止部15が充分な構造強度を有し、付勢体10の動作を妨げることなくガスを遮断できる信頼性が確保されなければならない。
【0014】
しかしながら、上記の従来の遮断弁では、内周壁9eが外側に広がるクリープ変形を防止する手段がなく、長期間付勢体10の反力を受け続けることによって、係合部15が外れ弁体9が弁座21に当接できなくなってガスを遮断できなくなる可能性があった。さらに、この遮断弁のような構成の場合、組立可能にするために弁体9の内周突起9dおよび内周壁9eにいたる縦割り溝が形成されることが一般的であり、この場合内周壁9eの強度がさらに低下するだけでなく、図5に示したように、弁体9がガスの動圧などによって偏心荷重Pを受け角度θ傾いた場合、縦割り溝幅が拡大しより係合部15が外れやすくなるといった課題を有していた。
【0015】
また、上記の従来の遮断弁では、弁ゴム板9aは中央に穴を有し、その穴に弁ゴム保持部9bを圧入することで弁ゴム板9aと弁ゴム保持部9bを気密に保持し、さらに弁ゴム押え9cを弁ゴム保持部9bの先端突起に圧入することで構造を保持しているが、この弁ゴム押え9cと弁ゴム保持部9bの先端突起の圧入部も使用期間においてクリープ変形し弁ゴム押え9cが抜け落ち、弁ゴム板9aと弁ゴム保持部9bとの気密構造を維持できなくなる可能性があるという課題があった。加えて、弁ゴム保持部9b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雰囲気および弁ゴム板9aを構成する合成ゴムに含まれる可塑剤など浸透性の高い有機化合物と接しながら厳しい温度変化にさらされることで、材料樹脂にマイクロクラック、更に大きなストレスクラックが発生し、弁ゴム板9aと弁ゴム保持部9bとの気密が破壊されたり、弁ゴム保持部9b自身から漏れが発生する可能性があるといった課題があった。
【0016】
また、上記の遮断弁を駆動する遮断弁装置は、弁体9が弁座21に当接すると付勢体10をあと僅かだけ圧縮してロータ1の回転が停止するため、部品や組み立てのばらつきによる閉弁ストロークばらつきを吸収できず、閉弁動作中の過負荷による閉弁信号の読み飛ばしや、閉弁後の外部衝撃による弛み等によって閉弁ストローク不足になり、ガス遮断信頼性が低下する可能性があるといった課題があった。
【0017】
本発明はかかる従来の課題に鑑み、偏心荷重や長期使用における温度ストレス等によって弁体と移動体との係合部が外れにくく、充分な構造強度を有し、また有機化合物等のアタックで弁ゴム保持部材にクラックが生じた場合でもガスを遮断可能な、高い気密信頼性を有した遮断弁を提供することを目的とする。
【0018】
また、閉弁動作中の過負荷による閉弁信号の読み飛ばしや、閉弁後の外部衝撃による弛み等が発生した場合でも閉弁ストローク不足になりにくい、高いガス遮断信頼性を有する遮断弁装置を提供することを目的とする。
【0019】
【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、未通電で回転位置を保持可能な電動回転機構と、前記電動回転機構の回転軸に配された送り手段と、中心孔が前記送り手段に螺合あるいは係合可能で前記電動回転駆動機構側に概ね円盤状のバネ受けを形成され他端に径の太い係合リング部を形成されそれらの間に外径の細い円筒部を形成された移動体と、流路内に形成された弁座に当接可能な概ね円盤状の弁シートと、おおむね円盤状に形成され一端に前記弁シートを保持し、他端に前記電動回転機構側に突出する内径が前記移動体の係合リング部外径とほぼ等しく軸方向に縦割りが形成された円筒部を有し、この円筒部の端に内径が前記移動体の係合リング部外径より細く前記移動体の円筒部外径とほぼ等しい内側に突出した係合爪を形成され、前記移動体と係合して保持された弁シート保持部材と、前記移動体と前記弁シート保持部材との間に圧縮して保持され内径が前記弁シート保持部材の円筒部外径とほぼ等しいコイルスプリングとで遮断弁を構成したものである。
【0020】
上記のように、移動体と弁シート保持部材との係合部の外側に、内径が前記弁シート保持部材の円筒部外径とほぼ等しいコイルスプリングを配したため、前記円筒部がクリープ変形や偏心荷重などで外側に広がることを規制し、偏心荷重や長期使用における温度ストレス等によって弁シート保持部材と移動体との係合部が外れにくく、充分な構造強度を有している。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の遮断弁は、未通電で回転位置を保持可能な電動回転機構と、前記電動回転機構の回転軸に配設された送り手段と、前記送り手段に螺合あるいは係合可能な中心孔を有し、前記送り手段が挿入される端部から円盤状のバネ受けと外径の細い円筒部とこの円筒部より外径の太い係合リング部を順に形成した移動体と、流路内に形成した弁座に当接可能な弁シートと、一端に前記弁シートを保持し、他端に前記電動回転機構側に突出する内径が前記移動体の係合リング部の外径とほぼ等しく軸方向に縦割りが形成された円筒部を有し、この円筒部の端に内径が前記移動体の係合リング部の外径より細く前記移動体の円筒部の外径とほぼ等しい内側に突出した係合爪を形成し、前記移動体と係合して保持される弁シート保持部材と、前記移動体と前記弁シート保持部材との間に圧縮して保持され、内径が前記弁シート保持部材の円筒部の外径とほぼ等しいコイルスプリングとで構成されたものである。
【0022】
そして、移動体と弁シート保持部材との係合部の外側に、内径が前記弁シート保持部材の円筒部外径とほぼ等しいコイルスプリングを配したため、前記円筒部がクリープ変形や偏心荷重などで外側に広がることを規制し、偏心荷重や長期使用における温度ストレス等によって弁シート保持部材と移動体との係合部が外れにくく、充分な構造強度を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0023】
また、本発明の遮断弁は、上記構成に加えて、弁シートが嵌通孔のない概ね円盤状で、外周に弁シート保持部材側に張り出しこの弁シート保持部材の外径より内径の小さい袋状の折り返し部を形成された可撓体製であることを特徴とするものである。
【0024】
そして、弁シートの外周部に袋状の折り返し部を形成し、弁シート保持部材をこの折り返し部の内側に内蔵するように保持するため弁ゴム押えが不要で、弁ゴム押えの脱落による気密性の破壊がない。また、弁シートに貫通穴がないため、長期使用において有機物雰囲気中での温度ストレス等によって弁シート保持部材にクラックが発生した場合でも漏れに至らず、高い気密信頼性を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0025】
また、本発明の遮断装置は、上記構成の遮断弁と、閉弁動作時に前記遮断弁の弁シートが弁座に当接しコイルスプリングが下死点まで圧縮された後もさらに若干多くの信号を出力する駆動手段で構成されたものである。
【0026】
そして、閉弁動作時に前記遮断弁の弁シートが弁座に当接しコイルスプリングが下死点まで圧縮された後もさらに若干多くの信号を出力するため、閉弁動作中の過負荷による閉弁信号の読み飛ばしや、閉弁後の外部衝撃による弛み等が発生した場合でも閉弁ストローク不足になりにくい安定した遮断弁装置を提供することができる。
【0027】
【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。
【0028】
(実施例1)
図1、図2、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の遮断弁の取り付け板、ステータ、支持フレームの形状を示す斜視図である。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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カ所にかぎ爪状の嵌合部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。
【0035】
取り付け板57のシール面57eと流体室56との間にはシール部材69が圧縮されて保持されており、取り付け板57と流体室56間を気密に保持している。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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は貫通孔がない円盤状で、外周に弁シート保持部材64側に張り出しこの弁シート保持部材64の外径より内径の小さい袋状の折り返し部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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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駆動は駆動手段(図示せず)を介して励磁コイル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。制御手段はコイルスプリング66下死点まで圧縮された後もさらに若干多くの信号を出力する。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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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る。このような環境下で、ガスメータの使用期間(一般に10年間)中破壊しない構造強度と、マイコンメーターのマイクロコンピュータが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、ガスを確実に遮断できる高い信頼性が要求されている。
【0048】
本実施例の遮断弁は、移動体61と弁シート保持部材64との係合部の外側、すなわち係合爪64cの外側に、内径が弁シート保持部材64の円筒部64b外径とほぼ等しいコイルスプリング66を配したため、円筒部64bがクリープ変形や偏心荷重などで外側に広がることを規制し、偏心荷重や長期使用における温度ストレス等によって弁シート保持部材64と移動体61との係合部が外れにくく、充分な構造強度を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0049】
また、弁シート63の外周部に袋状の折り返し部63aを形成し、弁シート保持部材64をこの折り返し部63aの内側に内蔵するように保持するため弁ゴム押えが不要で、弁ゴム押えの脱落による気密性の破壊がない。また、弁シート63に貫通穴がないため、長期使用において有機物雰囲気中での温度ストレス等によって弁シート保持部材64にクラックが発生した場合でも漏れに至らず、高い気密信頼性を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0050】
また、この遮断弁を駆動する駆動装置(図示せず)は、閉弁動作時に弁シート63が弁座65に当接しコイルスプリング66が下死点まで圧縮された後もさらに若干多くの信号を出力するため、閉弁動作中の過負荷による閉弁信号の読み飛ばしや、閉弁後の外部衝撃による弛み等が発生した場合でも閉弁ストローク不足になりにくい安定した遮断弁装置を提供することができる。
【0051】
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、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、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。
【0052】
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。ただし、この場合は本発明の請求項2に記載された、弁ゴム押えの脱落による気密性の破壊がない効果や、長期使用において有機物雰囲気中での温度ストレス等によって弁シート保持部材にクラックが発生した場合でも漏れに至らない効果は実現できない。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明の遮断弁によれば次の効果を奏する。
【0054】
移動体と弁シート保持部材との係合部の外側に、内径が弁シート保持部材の円筒部外径とほぼ等しいコイルスプリングを配したため、円筒部がクリープ変形や偏心荷重などで外側に広がることを規制し、偏心荷重や長期使用における温度ストレス等によって弁シート保持部材と移動体との係合部が外れにくく、充分な構造強度を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0055】
また、弁シートの外周部に袋状の折り返し部を形成し、弁シート保持部材をこの折り返し部の内側に内蔵するように保持するため弁ゴム押えが不要で、弁ゴム押えの脱落による気密性の破壊がない。また、弁シートに貫通穴がないため、長期使用において有機物雰囲気中での温度ストレス等によって弁シート保持部材にクラックが発生した場合でも漏れに至らず、高い気密信頼性を有するすぐれた遮断弁を提供することができる。
【0056】
さらにまた、閉弁動作時に前記遮断弁の弁シートが弁座に当接しコイルスプリングが下死点まで圧縮された後もさらに若干多くの信号を出力するため、閉弁動作中の過負荷による閉弁信号の読み飛ばしや、閉弁後の外部衝撃による弛み等が発生した場合でも閉弁ストローク不足になりにくい安定した遮断弁装置を提供することができる。
【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】 従来の遮断弁の開弁状態の断面図
【図5】 同遮断弁の弁体近傍の断面図
【符号の説明】
46 ステータ(電動回転機構)
55 ロータ(電動回転機構)
53 回転軸
52 送りネジ(送り手段)
61 移動体
61b バネ受け
61c 係合リング部
61d 円筒部
63 弁シート
63a 折り返し部
64 弁シート保持部材
64a 縦割り
64b 円筒部
64c 係合爪
65 弁座
66 コイルスプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a safety valve that operates according to an external situation and uses an electric motor as an operation means, and more particularly to a shut-off valve used as a shut-off mechanism of a gas shut-off device that prevents a gas accident in advance. The present invention relates to a shutoff valve using a motor as a power source for performing a shutoff return operation of the flow path by moving the valve body forward or backward relative to the valve seat.
[0002]
[Prior art]
In order to prevent gas accidents, various types of safety devices have been used in the past.In particular, when the flow rate sensor built in the gas meter monitors the gas flow rate and the microcomputer determines that the gas usage status is abnormal, Microcomputer-equipped gas with a battery power source that shuts off the gas with a shut-off valve built in the gas meter when the status of sensors such as earthquake sensors, gas pressure sensors, gas alarms, carbon monoxide sensors, etc. The gas meter with built-in shut-off device (hereinafter abbreviated as microcomputer meter) has been promoted for its advantages such as safety, ease of gas piping, and low price, and in recent years, almost all households have become popular.
[0003]
In addition, the ratio of centralized monitoring micrometers that have a telemeter function that centrally monitors the gas flow rate information measured by the flow sensor using a telephone line will increase, and the convenience of information terminals will increase. It has been demanded. In this central monitoring type microcomputer meter, etc., gas can be shut off and restored by electric energy from the battery installed in the microcomputer meter so that gas can be shut off and restored by simple electric switch operation or remote operation by telephone line etc. On the other hand, a shut-off valve that does not require energy is required to maintain the open and closed states.
[0004]
As the drive system for this shut-off valve, the one that used an electromagnetic solenoid has been the mainstream. However, in recent years, a relatively strong closing force and return force can be realized. A shut-off valve with a gas-tight partition with the rotor inside the gas flow path and the stator outside the gas flow path is the mainstream because it is easy to attach to the gas flow path. .
[0005]
A conventional shut-off valve will be described below.
[0006]
As this type of conventional shut-off valve, the one shown in Japanese Patent Laid-Open No. 11-30356 has been introduced. As shown in FIG. 4, the shut-off valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-30356 includes a
[0007]
FIG. 5 is a partial sectional view of the vicinity of the
[0008]
The operation of the shut-off valve configured as described above will be described below.
[0009]
First, the
[0010]
Next, when the
[0011]
Thus, the technique which can implement | achieve the stable valve closing force and load reduction at the time of valve opening by arrange | positioning the
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
This type of shut-off valve is generally attached to a gas meter installed outdoors, and is subject to severe temperature changes from temperatures exceeding 50 ° C under direct sunlight in summer to temperatures below -20 ° C in severe winter season. Will be exposed. Under such circumstances, the structural strength that does not break down during the period of use of the gas meter (generally 10 years), and when the microcomputer meter microcomputer determines that the gas usage status is abnormal use, earthquake sensors, gas pressure sensors, gas When the status of sensors such as an alarm device and a carbon monoxide sensor is monitored and judged as a dangerous state, high reliability is required to reliably shut off the gas.
[0013]
the above of In the shut-off valve having such a structure, the member that integrally forms the valve rubber pressing /
[0014]
However, in the above-described conventional shut-off valve, there is no means for preventing creep deformation in which the inner
[0015]
In the above-described conventional shutoff valve, the
[0016]
The shut-off valve device that drives the shut-off valve also compresses the urging
[0017]
In view of such a conventional problem, the present invention has a sufficient structural strength that prevents the engagement between the valve body and the moving body due to an eccentric load or temperature stress during long-term use, and has a sufficient structural strength. An object of the present invention is to provide a shutoff valve having high airtight reliability capable of shutting off gas even when a crack is generated in a rubber holding member.
[0018]
In addition, a shut-off valve device with high gas shut-off reliability that is unlikely to be short of the shut-off stroke even if a valve closing signal is skipped due to an overload during valve closing operation or slacking due to an external impact after the valve is closed. The purpose is to provide.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an electric rotating mechanism capable of holding a rotational position without being energized, a feeding means disposed on a rotating shaft of the electric rotating mechanism, and a center hole screwed into the feeding means. A movable body that is engageable and has a generally disc-shaped spring support formed on the electric rotation drive mechanism side, an engagement ring portion having a large diameter formed at the other end, and a cylindrical portion having a thin outer diameter formed therebetween. A generally disc-shaped valve seat that can contact a valve seat formed in the flow path, and an inner diameter that is generally formed in a disc shape and holds the valve seat at one end and protrudes toward the electric rotating mechanism at the other end Has a cylindrical portion that is substantially equal to the outer diameter of the engaging ring portion of the moving body and is vertically divided in the axial direction, and the inner diameter is narrower than the outer diameter of the engaging ring portion of the moving body at the end of the cylindrical portion. An engaging claw projecting inward substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the moving body is formed, A valve seat holding member engaged and held with a moving body, and a coil spring compressed and held between the moving body and the valve seat holding member and having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the valve seat holding member And constitutes a shutoff valve.
[0020]
As described above, the coil spring is disposed outside the engaging portion between the movable body and the valve seat holding member so that the inner diameter is substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the valve seat holding member. It is restricted from spreading outward due to a load or the like, and the engagement portion between the valve seat holding member and the moving body is difficult to be disengaged due to an eccentric load or a temperature stress in a long-term use, and has a sufficient structural strength.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The shut-off valve of the present invention can be screwed or engaged with the electric rotating mechanism capable of holding the rotational position without being energized, the feeding means disposed on the rotating shaft of the electric rotating mechanism, and the feeding means. A central hole, and a disc-like shape from the end where the feeding means is inserted. Spring holder When Thin outer cylinder And the engagement ring part with a larger outer diameter than this cylindrical part in order The movable body formed, the valve seat that can be in contact with the valve seat formed in the flow path, the valve seat held at one end, and the inner diameter projecting toward the electric rotating mechanism at the other end are related to the movable body. The movable body has a cylindrical portion that is substantially the same as the outer diameter of the mating ring portion, and has an inner diameter that is narrower than the outer diameter of the engaging ring portion of the movable body at the end of the cylindrical portion. An engagement claw protruding inward that is substantially equal to the outer diameter of the part is formed and held in engagement with the moving body Be done A valve seat holding member and a coil spring that is compressed and held between the movable body and the valve seat holding member, and has an inner diameter that is substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the valve seat holding member. is there.
[0022]
Since the coil spring is disposed outside the engaging portion between the movable body and the valve seat holding member, the inner diameter is substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the valve seat holding member, the cylindrical portion is subjected to creep deformation or eccentric load. It is possible to provide an excellent shut-off valve having sufficient structural strength by restricting spreading outward and preventing the engagement portion between the valve seat holding member and the moving body from coming off due to an eccentric load or temperature stress during long-term use. .
[0023]
In addition to the above-described structure, the shut-off valve of the present invention is a bag in which the valve seat has a generally disc shape without a fitting hole, and projects to the outer periphery on the valve seat holding member side and has an inner diameter smaller than the outer diameter of the valve seat holding member. It is the product made from the flexible body in which the shape folding part was formed.
[0024]
Then, a bag-like folded portion is formed on the outer periphery of the valve seat, and the valve seat retainer is held inside the folded portion, so that no valve rubber presser is required, and the airtightness due to the fall off of the valve rubber presser There is no destruction. In addition, since there is no through hole in the valve seat, even if cracks occur in the valve seat holding member due to temperature stress in an organic atmosphere during long-term use, it does not lead to leakage and has an excellent shut-off valve with high hermetic reliability. Can be provided.
[0025]
The shut-off device of the present invention is the above-mentioned Blocking the configuration The shut-off valve is constituted by a driving means for outputting more signals even after the valve seat of the shut-off valve comes into contact with the valve seat and the coil spring is compressed to the bottom dead center during the closing operation.
[0026]
Since the valve seat of the shut-off valve abuts against the valve seat and the coil spring is compressed to the bottom dead center during the valve closing operation, a slightly more signal is output. It is possible to provide a stable shut-off valve device that is unlikely to cause a shortage of valve closing stroke even when signal reading is skipped or slackening due to external impact after valve closing occurs.
[0027]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
Example 1
1, 2, and 3 are cross-sectional views of the shut-off valve according to the first embodiment of the present invention in the open state, during the shut-off operation, and the closed state, respectively, and FIG. It is a perspective view which shows the shape of a stator and a support frame.
[0029]
1 and 4, an
[0030]
Coaxially inside the
[0031]
A first bearing 48 made of synthetic resin having a
[0032]
On the open end side of the pan side surface of the large-diameter
[0033]
Inside the
[0034]
A mounting
[0035]
A seal member 69 is compressed and held between the seal surface 57e of the mounting
[0036]
A
[0037]
The moving
[0038]
The
[0039]
A
[0040]
The moving
[0041]
Between the
[0042]
Next, the operation and action of the shutoff valve of the first embodiment will be described.
[0043]
When the gas usage state is not abnormal and the signals from various sensors do not indicate danger, there is no power supply from the control unit (not shown) of the microcomputer meter, and the shut-off valve is a moving body as shown in FIG. 61 is on the side of the
[0044]
When the use state of the gas is abnormal or the signals from various sensors indicate danger, the microcomputer meter control unit drives the phase difference between the
[0045]
Thereafter, even if the control unit of the microcomputer meter stops energization, the
[0046]
When the controller of the microcomputer meter determines that the danger is released from the signals from the various sensors and can be restored, or when the gas user recovers the dangerous condition and operates the return switch provided on the meter or remote control panel, When a gas supplier or the like sends a remote return command by communication, the control unit of the microcomputer meter applies a pulsed current having an opposite phase difference to each
[0047]
Now, this kind of shut-off valve is generally attached to a gas meter installed outdoors, and it is a severe temperature from a temperature exceeding 50 ° C. under direct sunlight in summer to a temperature lower than −20 ° C. in the severe winter season. You will be exposed to change. Under such circumstances, the structural strength that does not break down during the period of use of the gas meter (generally 10 years), and when the microcomputer meter microcomputer determines that the gas usage status is abnormal use, earthquake sensors, gas pressure sensors, gas When the state of sensors such as an alarm device and a carbon monoxide sensor is monitored and judged as a dangerous state, high reliability is required to reliably shut off the gas.
[0048]
The shutoff valve of the present embodiment has an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the
[0049]
Further, a bag-like folded portion 63a is formed on the outer peripheral portion of the
[0050]
Further, the drive device (not shown) for driving the shut-off valve outputs a slightly more signal even after the
[0051]
In FIG. 1, the
[0052]
The
[0053]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, the shutoff valve of the present invention has the following effects.
[0054]
Since a coil spring having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the cylindrical portion of the valve seat holding member is disposed outside the engaging portion between the movable body and the valve seat holding member, the cylindrical portion expands outward due to creep deformation or eccentric load. Therefore, it is possible to provide an excellent shut-off valve having sufficient structural strength because the engagement portion between the valve seat holding member and the moving body is unlikely to be disengaged due to eccentric load, temperature stress in long-term use, and the like.
[0055]
In addition, a bag-like folded part is formed on the outer periphery of the valve seat, and the valve seat retainer is held inside the folded part, so that no valve rubber presser is required. There is no destruction. In addition, since there is no through hole in the valve seat, even if cracks occur in the valve seat holding member due to temperature stress in an organic atmosphere during long-term use, it does not lead to leakage and has an excellent shut-off valve with high hermetic reliability. Can be provided.
[0056]
Furthermore, since the valve seat of the shut-off valve abuts against the valve seat and the coil spring is compressed to the bottom dead center during the valve closing operation, a slightly more signal is output, so that the valve is closed due to an overload during the valve closing operation. It is possible to provide a stable shut-off valve device that is unlikely to cause a shortage of valve closing stroke even when a valve signal is skipped or slackening due to an external impact after the valve is closed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a shutoff valve in an opened state according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the shut-off valve during shut-off operation
FIG. 3 is a sectional view of the shut-off valve in a closed state
FIG. 4 is a sectional view of a conventional shut-off valve in an open state.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of the valve body of the shut-off valve
[Explanation of symbols]
46 Stator (electric rotating mechanism)
55 Rotor (electric rotating mechanism)
53 Rotating shaft
52 Feed screw (feed means)
61 Mobile
61b Spring receiver
61c engagement ring part
61d Cylindrical part
63 Valve seat
63a Folding part
64 Valve seat holding member
64a Vertical split
64b cylindrical part
64c engaging claw
65 Valve seat
66 Coil spring
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