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公開番号2021017940
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210215
出願番号2019134409
出願日20190722
発明の名称遮断弁
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類F16K 31/04 20060101AFI20210118BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】流量信号が無くても遮断されたことを判断できる遮断弁を提供する。
【解決手段】遮断弁100は、ロータ160を有するモータ部110と、隔壁140と、弁体200と、歪検出手段210と、を備える。モータ部110はロータ160に回転運動を与える。隔壁140は流体が遮断弁外部に流出するのを防止するとともにロータ160の回転軸の軸受けを保持する。弁体200は弁座と当接・離隔することにより流路を開閉する。歪検出手段210は弁体200が弁座に当接した反作用で生じる隔壁140の歪を検出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
コイルを有するステータと、前記ステータの内側に同軸に配設され貫通孔のない有底筒状に形成された非磁性材料製の隔壁と、前記隔壁の内側に前記ステータに対向して配設され回転軸を有するロータと、前記隔壁の開放端に同軸に配設され、中央に前記回転軸が貫通可能な穴を有する蓋と、前記隔壁の底部中央に配設された軸受けと、を備えたモータ部と、前記蓋の穴から流路側に突出した前記回転軸に配設された直動機構と、
前記直動機構に配設された弁体と、
前記隔壁外側に配設され隔壁の歪を検出する歪検出手段と、を具備し、
前記歪検出手段で所定の信号が検出された場合に、前記弁体が弁座に当接し閉弁されたと判断できる遮断弁。
続きを表示(約 260 文字)【請求項2】
前記モータ部はステッピングモータであり、開弁状態から所定パルスを印加した後に、前記歪検出手段で所定の信号が検出された場合に、前記弁体が弁座に当接し閉弁されたと判断できる、請求項1に記載の遮断弁。
【請求項3】
前記モータ部はステッピングモータであり、所定の駆動周波数で遮断動作中に閉弁ストローク以上のパルス数を印加した場合において、前記所定の駆動周波数と概一致する歪信号が前記歪検出手段より検出された場合に、前記弁体が弁座に当接し閉弁されたと判断できる、請求項1または2に記載の遮断弁。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本開示は、操作手段として電動機を使用し外部状況によって作動する弁、特にガスメータの流路に形成された弁座に対し弁体を当接または離隔させることによって流路の開閉を行うモータを動力源とした遮断弁に関する。
続きを表示(約 4,500 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1は、ガスメータの流量信号により遮断弁が遮断せれたことを判断する例を開示する。このガスメータは、流体を遮断する遮断手段と、流量を検出する流量検出手段とを備える。これにより、遮断状態における流量検出手段の検出流量で、遮断手段が遮断できたかを判断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2005−140262号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、流量信号が無くても遮断されたことを判断できる遮断弁を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示における遮断弁は、ステータと、隔壁と、ロータと、蓋と、軸受けと、モータ部と、直動機構と、弁体と、歪検出手段とを備える。ステータはコイルを有する。隔壁は、ステータの内側に同軸に配設される。ロータは隔壁の内側にステータに対向して配設され回転軸を有する。蓋は隔壁の開放端に同軸に配設され中央に回転軸が貫通可能な穴を有する。軸受けは隔壁の底部中央に配設される。モータ部はステータと隔壁とロータと蓋と軸受けを備える。直動機構は蓋の穴から流路側に突出した回転軸に配設される。弁体は直動機構に配設される。歪検出手段は隔壁外側に配設され隔壁の歪を検出する。弁体が弁座に当接すると反作用でロータの回転軸が軸受けを介して隔壁を微小に歪ませるので、歪検出手段で所定の信号が検出された場合に、閉弁されたと判断できる。
【発明の効果】
【0006】
本開示における遮断弁は、流量信号が無くても遮断弁が遮断されたことを判断できることに有効である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
実施の形態1における遮断弁の開弁状態を示す断面図
実施の形態1における遮断弁の閉弁状態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【0009】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
【0010】
(実施の形態1)
以下、図1を用いて、実施の形態1を説明する。
【0011】
[1−1.遮断弁の構成]
図1は、実施の形態1における遮断弁の開弁状態を示す断面図である。遮断弁100は、電流により磁界を発生するコイル120を内部に有するステータ130と、ステータ130の内側に同軸に配設され貫通孔のない有底筒状に形成された例えばオーステナイト系ステンレスのような非磁性材料製の隔壁140と、隔壁140の内側にステータ130に対向して配設され回転軸150を有するロータ160と、隔壁140の開放端141に同軸に配設され中央に回転軸150が貫通可能な穴171を有する蓋170と、隔壁140の底部中央に配設された例えば自己潤滑性を有する合成樹脂製の軸受け180とで、モータ部110が構成されている。
【0012】
また、蓋170の穴171から流路300側に突出した回転軸150には直動機構190が配設されており、直動機構190には弁体200が配設されている。弁体200は弁体スプリング201により弁座400方向に付勢されており、回転軸端面151と軸受け180にはクリアランスがある状態となっている。隔壁140の外側には隔壁140の歪を検出する例えば歪ゲージのような歪検出手段210が配設されている。
【0013】
上記のような遮断弁100は動力源として電池を使用しており、また電池交換なしに10年以上動作できる低電力性が求められる。そのためステータ130とロータ160のギャップを小さくしてステータ130で発生した磁界を効率良くロータ160に伝達する必要があり、隔壁140は極力薄い方が良い。
【0014】
[1−2.動作]
以上のように構成された遮断弁100について、その動作を以下説明する。遮断弁100は、外部に設けられた駆動回路(図示せず)よりモータ部110に遮断方向の電流が印加されるとロータ160が回転し回転軸150に配設された直動機構190により弁体200は弁座400に向かって(図の左方向へ)移動する。
【0015】
そして、図2に示すように弁体200が弁座400に当接すると、その反作用で回転軸150は図の右方向へ移動して回転軸端面151が軸受け180に当接しクリアランスがゼロとなり、隔壁140には歪が発生する。歪検出手段210は隔壁140に発生した歪の歪量に応じた信号を発生する。
【0016】
[1−3.効果等]
以上のように、本実施の形態において、遮断弁100は、コイル120と、ステータ130と、隔壁140と、回転軸150と、ロータ160と、蓋170と、軸受け180から構成されるモータ部110と、直動機構190と、弁体200と、歪検出手段210と、を備える。そして、歪検出手段210は、隔壁140に発生する歪を検出する。
【0017】
これにより、弁体200が弁座400に当接し、その反作用で回転軸150が軸受け180に当接し隔壁140を歪ませるので、歪検出手段210は隔壁140の歪量に応じた歪信号を発生させる。そのため、歪検出手段210で所定の歪信号、即ち、弁体200が弁座400に当接したときに発生する歪信号かどうかを信号検出回路(図示せず)で検出することで、ガスメータからの流量信号が無くても遮断弁100が閉弁されたと判断できる。
【0018】
また、本実施の形態において、モータ部110はステッピングモータとしてもよい。そ
して、開弁状態から閉弁に必要な所定の駆動パルス数を印加した後に、歪検出手段210で所定の歪信号が検出されたかどうかで、閉弁したかどうかを判断しても良い。
【0019】
つまり、異物などで弁体200が遮断の途中で停止した場合は、所定の駆動パルス数を印加する前、即ち、弁体200が弁座400に当接する前に歪信号が発生するので、所定の駆動パルス数を印加する前に歪信号が検出された場合は、閉弁出来ていないと判断できる。これにより、ガスメータからの流量信号が無くても遮断弁100が遮断できたかどうかを判断できる。
【0020】
また、本実施の形態において、モータ部110はステッピングモータとし、所定の駆動周波数で遮断動作中に閉弁ストローク以上の駆動パルス数を印加しても良い。そして、ステッピングモータの駆動周波数と歪検出手段210からの歪信号により検出される周期とが概一致しているかを比較しても良い。
【0021】
即ち、弁体200が遮断動作を行い弁座400に当接し、ステッピングモータが脱調状態となった場合には、ステッピングモータの駆動周波数に同期してトルクが変動する為、隔壁140に生じる歪もステッピングモータの駆動周波数に同期して変動する。従って、歪信号の変動周期が、ステッピングモータの駆動周波数に一致する場合は、脱調が起きている、即ち、弁体200が弁座400に当接していると判断することができる。
【0022】
これにより、弁体200が遮断動作を行い弁座400に当接し、ステッピングモータが脱調していることを検出することで、流路300内の圧力変動で隔壁140が歪んだ場合と区別することができるので、圧力変動による影響で隔壁140に歪が生じても遮断したとみなすことなく、ガスメータからの流量信号が無くても遮断弁100が遮断できたと判断できる。
【0023】
なお、異物などで弁体200が遮断の途中で停止した場合も同様の現象となるので、開弁状態から閉弁に必要な所定の駆動パルス数を印加した後に、歪検出手段210でステッピングモータの駆動周波数に同期した歪信号が検出されたかどうかで、閉弁したかどうかを判断しても良い。
【0024】
(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態1を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態1で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【0025】
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【0026】
実施の形態1では、隔壁の材質の一例としてオーステナイト系ステンレスを説明した。隔壁は、非磁性材料製であればよい。したがって、隔壁の材質は、オーステナイト系ステンレスに限定されない。また、合成樹脂を隔壁の材質として用いてもよい。オーステナイト系ステンレスはプレス加工により加工誘起マルテンサイト変態するため磁性を帯びてしまう。磁性を除去するために無酸化焼鈍処理を行うが非常にコストがかかる。隔壁の材質として合成樹脂を用いれば、射出成形した後は無酸化焼鈍などの後処理は不要である。
【0027】
なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本開示は、流量信号が無くても遮断されたことを判断できる遮断弁に適用可能である。具体的には、流量信号以外の手段で遮断検知が必要とされるガスメータ用の遮断弁などに、本開示は適用可能である。
【符号の説明】
【0029】
100 遮断弁
110 モータ部
120 コイル
130 ステータ
140 隔壁
150 回転軸
151 回転軸端面
160 ロータ
170 蓋
180 軸受け
190 直動機構
200 弁体
201 弁体スプリング
210 歪検出手段
300 流路
400 弁座

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