JP2001141096A5 - - Google Patents
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Description
【書類名】 明細書
【発明の名称】 電動機およびこれを用いた流体制御弁
【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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段とを備えた電動機。
【請求項２】 回転位置検出手段は、ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁界を発生する磁石と隔壁を介して設けられた磁気検出手段とからなる請求項１記載の電動機。
【請求項３】 回転位置検出手段は、ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と隔壁を介して設けられた磁気検出手段とからなる請求項１記載の電動機。
【請求項４】 ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、前記ロータの回転軸に対して対称位置に設けた請求項３記載の電動機。
【請求項５】 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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段とからなるステッピングモータである請求項１〜４のいずれか１項記載の電動機。
【請求項６】 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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段と、前記ロータの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を備えた請求項１〜５のいずれか１項記載の電動機を用いた流体制御弁。
【請求項７】 ロータの回転位置検出手段の信号で弁体の位置制御を行う請求項６記載の流体制御弁。
【請求項８】 ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行う請求項６記載の流体制御弁。
【請求項９】 予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成とした請求項６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の、駆動手段として用いる電動機およびこれを用いた流体制御弁に関する。
【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１３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１３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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えたものである。本発明によれば、ロータの回転位置検出手段を有するため、回転子６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が停止した状態である時、ロータの回転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出来るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えたものである。そして、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来るものである。
【０００６】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁界を作る磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とを備えたものである。そして、ロータの回転を非接触で検出することができるものである。
【０００７】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とを備えたものである。そして複数の磁石を設けることにより、複数箇所の位置検出を実現することができるものである。
【０００８】
また、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、ロータの回転軸に対して対称位置に設けたとを備えたものである。そしてロータの回転軸に対して対称位置に設けることにより、ロータを安定して回転動作することができるものである。
【０００９】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とからなるステッピングモータで構成したものである。そしてステップ動作とロータの回転位置検出手段とで動作制御することにより、動作制御性を向上するものである。
【００１０】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段と、ロータの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を構成としたものである。そして弁体の開閉状態を容易に検出する流体制御弁を提供することができるものである。
【００１１】
また、ロータの回転位置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。そして弁体の絶対位置を検出することができるものである。
【００１２】
また、ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行う構成としたものである。そしてパルス制御と回転検出手段の信号の双方で位置制御することで制御の信頼性が向上するものである。
【００１３】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成としたものである。そして規定のパルス数で動作させると共にロータ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、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成としたものである。そしてロータを逆回転することによりロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１５】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくして再度動作する構成としたものである。そして電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１６】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、パルスの周波数を小さくして再度動作する構成としたものである。そして電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１７】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくするかパルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、前記動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成を組み合わせたものである。そして電動機のトルクを大きくするとともに、ロータを逆回転してロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１８】
また、再度動作した後に、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時は、異常を報知する構成としたものである。そして流体制御弁の異常を直ちに確認することができるものである。
【００１９】
【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。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の同電動機を用いた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１２は同流体制御弁の動作ブロック図である。
【００２１】
図１、図２において、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。ロータ１６には複数の磁石２１、２２がロータ１６の回転軸１８に対して対称位置に設けられており、磁石２１からの磁界は、回転軸１８の方向で隔壁２３を介して設けられた磁気検出素子２４に作用している。この磁石２１、２２と磁気検出素子２４で磁気検出手段を構成している。
【００２２】
また２５は隔壁２３とベース板２６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２７が構成されている。２８は流体制御部であり、２９は入口、３０は出口、３１は流路である。流体制御部２８は、ロータ１６の回転軸１８のネジ３２、およびこのネジに係止されたナット３３とで構成され回転を直動に変換する変換手段３４と、ナット３３に係止された流路３１を開閉する弁体３５とで構成している。
【００２３】
弁体３５とナット３３は付勢手段であるスプリング３６を介して弁体３５がスプリング３６を圧縮可能な方向に摺動自在に構成されている。３７はロータ１６が回転した際にナット３３の回転を防止する回転防止ピンである。３８は弁体３５に設けられた弁ゴム、３９はＯリングである。ステッピングモータ２７と流体制御部２８とで流体制御弁４０を構成している。
【００２４】
図３において、４１はナット３３の先端と弁体３５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。
【００２５】
図４において、４２はガスメータであり、ガスメータ４２の内部には、入口４３と出口４４を連通する流路４５が構成されている。流路４５には流路４５を開閉する流体制御弁４０と、この流体制御弁４０の流体制御部２８を駆動する駆動手段であるステッピングモータ２７と、制御手段４６が設けられている。４７は電池電源部を示す。４８は流量計測手段で超音波流量計である。
【００２６】
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４２の入口４３側に取り付けられた流体制御弁４０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４２はガス流量の計測の他に、異状時に流体制御弁４０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４０を遮断する。予め設定された流量値以上が流れた時、或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流体制御弁４０を遮断する。
【００２７】
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４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作４９となる。その次にパルス送信の動作５０となり、制御手段４６からステッピングモータ２７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３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００２８】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４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５１となる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作５２となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５１で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５０を繰り返すものである。
【００２９】
次に、流体制御弁４０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４０に対して開信号ＯＮの動作５３を経てステッピングモータ２７にパルスを送信するパルス送信の動作５４となる。その結果、ステッピングモータ２７は弁閉成時の回転方向と逆方向に回転し、弁体３５は図１のように開成状態となる。この次の動作は位置検出手段ＯＮの動作５５となる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２１が来ると、磁気検出素子２４はＯＮとなり開信号ＯＦＦの動作５６となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５５で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５４を繰り返すものである。
【００３０】
次に、図１〜図４および図７により、ステッピングモータ２７へのパルス制御とロータ１６の位置検出手段の信号とで弁体３５の位置検出制御を行う方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作５７となる。その次にパルス送信の動作５８となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作５９が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３１】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作６０が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作６１となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００３２】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、規定パルス数の動作５９で規定パルス数が送信されていない時、および検出手段ＯＮの動作６０で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５８を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３３】
次に、図１〜図４および図８により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、逆方向に動作した後、再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作６２となる。その次にパルス送信の動作６３となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作６４が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３４】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４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。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作６６となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００３５】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作６５で位置検出手段がＯＦＦの時には、弁体３５を開成方向に移動する開信号ＯＮの動作６７、パルス送信の動作６８を介してステッピングモータ２７を逆方向に動作した後、再度動作するパルス送信の動作６３を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３６】
次に、図１〜図４および図９により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、コイル１５への電圧を大きくして再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作６９となる。その次にパルス送信の動作７０となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。
【００３７】
この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作７１が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３８】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は検出手段ＯＮの動作７２が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作７３となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作７２で位置検出手段がＯＦＦの時には、コイル１５への通電電圧を大きくし、再度動作するパルス送信の動作７０を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３９】
次に、図１〜図４および図１０により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、パルスの周波数を小さくして再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作７５となる。その次にパルス送信の動作７６となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作７７が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４０】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作７８が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作７９となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作７８で位置検出手段がＯＦＦの時には、パルスの周波数を小さくするパルス周波数小の動作８０を経て再度動作するパルス送信の動作７６を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４１】
次に、図１〜図４および図１１により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、コイルへの電圧を大きくするか、パルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、弁閉成時の回転方向と逆方向に回転した後、再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作８１となる。その次にパルス送信の動作８２となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作８３が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４２】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作８４が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作８５となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００４３】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作８４で位置検出手段がＯＦＦの時には、コイル１５への電圧を大きくする電圧大の動作８６か、パルスの周波数を小さくする周波数小の動作８７の内、少なくとも一つと、弁閉成時の回転方向と逆方向に回転して弁を開成動作させる開信号ＯＮの動作８８で規定パルス数動作させる。この時は規定パルス数の動作８９によりパルス数は計測されている。その後、再度閉信号ＯＮの動作８１を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４４】
次に、図１〜図４および図１２により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時電動機を再度動作した回数が一定回数以上に達した場合、異常を報知する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作９０となる。その次にパルス送信の動作９１となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作９２が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４５】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作９３が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作９４となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００４６】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作９３で位置検出手段がＯＦＦの時には、再動作ｎ≦１の動作９５となり再動作の回数を計測する。その結果、再動作の回数が１回の場合、開信号ＯＮの動作９６、規定パルス送信の動作９７を経て再度、閉信号ＯＮの動作９０を繰り返すものである。そして再度ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作９３で位置検出手段がＯＦＦの時には、再動作が２回目であるため異常報知の動作９８により異常が知らされる。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４７】
以上の説明から明かなように、本発明の実施例によれば次の効果が得られる。
【００４８】
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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えた使用することにより、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来る。
【００４９】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁界を作る磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とで構成することにより、ロータの回転を非接触で検出することができるためロータの回転損失がない。
【００５０】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とで構成することにより、複数箇所の位置検出を実現することができる。
【００５１】
また、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、ロータの回転軸に対して対称位置に設けることにより、ロータを安定して回転動作することができ性能を確保することが出来る。
【００５２】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁とからなるステッピングモータとすることにより、ステップ動作とロータの回転位置検出手段とで動作制御でき、動作位置制御性を向上することができる。
【００５３】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段と、ロータの回転軸に係止され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を構成することにより、弁体の開閉状態を容易に且つ正確に検出する流体制御弁を提供ことができる。
【００５４】
また、ロータの回転位置検出手段の信号で弁体の位置制御を行うことにより、弁体の絶対位置を検出することができる。
【００５５】
また、ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行うにより、パルス制御と回転検出手段の信号の双方で位置制御することで制御の信頼性が向上する。
【００５６】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成とすることにより、規定のパルス数で動作させると共にロータ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。
【００５７】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成としたものである。従ってロータを逆回転することによりロータの停止状態を回復することができるものである。
【００５８】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくして再度動作する構成としたものである。従って電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができる。
【００５９】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、パルスの周波数を小さくして再度動作する構成としたものである。従って電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。パルス数の周波数を帰る方法であり、マイコンを使用して容易に実施することが出来る。
【００６０】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくするかパルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、前記動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成を組み合わせたものである。従って電動機のトルクを大きくするとともに、ロータを逆回転してロータの停止状態を回復することができる。
【００６１】
また、再度動作した後に、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時は、異常を報知する構成としたものである。従って流体制御弁の異常を直ちに確認することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の電動機は、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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えた使用することにより、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１における流体制御弁の弁開時の構成を示す断面図
【図２】
同流体制御弁の弁閉時の構成を示す断面図
【図３】
同流体制御弁の完全弁閉時の構成を示す断面図
【図４】
同流体制御弁利用時のガスメータ構成を示す部分断面図
【図５】
同流体制御弁の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図６】
同流体制御弁の弁開成時の動作を説明するフロー図
【図７】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図８】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図９】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１０】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１１】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１２】
同の弁閉成時の他の動作を説明するフロー図
【図１３】
従来の流体制御弁の構成を示す断面図
【符号の説明】
１４ ステータ
１５ コイル
１６ ロータ
２１、２２ 磁石
２３ 隔壁
２４ 磁気検出素子
２７ 電動機（ステッピングモータ）
【発明の名称】 電動機およびこれを用いた流体制御弁
【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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段とを備えた電動機。
【請求項２】 回転位置検出手段は、ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁界を発生する磁石と隔壁を介して設けられた磁気検出手段とからなる請求項１記載の電動機。
【請求項３】 回転位置検出手段は、ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と隔壁を介して設けられた磁気検出手段とからなる請求項１記載の電動機。
【請求項４】 ロータに設けられ前記ロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、前記ロータの回転軸に対して対称位置に設けた請求項３記載の電動機。
【請求項５】 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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段とからなるステッピングモータである請求項１〜４のいずれか１項記載の電動機。
【請求項６】 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、前記ロータの回転軸と、前記ステータと前記ロータの間に設けられた隔壁と、前記ロータの回転位置検出手段と、前記ロータの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を備えた請求項１〜５のいずれか１項記載の電動機を用いた流体制御弁。
【請求項７】 ロータの回転位置検出手段の信号で弁体の位置制御を行う請求項６記載の流体制御弁。
【請求項８】 ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行う請求項６記載の流体制御弁。
【請求項９】 予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成とした請求項６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の、駆動手段として用いる電動機およびこれを用いた流体制御弁に関する。
【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１３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１３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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えたものである。本発明によれば、ロータの回転位置検出手段を有するため、回転子６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が停止した状態である時、ロータの回転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出来るものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えたものである。そして、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来るものである。
【０００６】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁界を作る磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とを備えたものである。そして、ロータの回転を非接触で検出することができるものである。
【０００７】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とを備えたものである。そして複数の磁石を設けることにより、複数箇所の位置検出を実現することができるものである。
【０００８】
また、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、ロータの回転軸に対して対称位置に設けたとを備えたものである。そしてロータの回転軸に対して対称位置に設けることにより、ロータを安定して回転動作することができるものである。
【０００９】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とからなるステッピングモータで構成したものである。そしてステップ動作とロータの回転位置検出手段とで動作制御することにより、動作制御性を向上するものである。
【００１０】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段と、ロータの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を構成としたものである。そして弁体の開閉状態を容易に検出する流体制御弁を提供することができるものである。
【００１１】
また、ロータの回転位置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。そして弁体の絶対位置を検出することができるものである。
【００１２】
また、ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行う構成としたものである。そしてパルス制御と回転検出手段の信号の双方で位置制御することで制御の信頼性が向上するものである。
【００１３】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成としたものである。そして規定のパルス数で動作させると共にロータ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、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成としたものである。そしてロータを逆回転することによりロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１５】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくして再度動作する構成としたものである。そして電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１６】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、パルスの周波数を小さくして再度動作する構成としたものである。そして電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１７】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくするかパルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、前記動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成を組み合わせたものである。そして電動機のトルクを大きくするとともに、ロータを逆回転してロータの停止状態を回復することができるものである。
【００１８】
また、再度動作した後に、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時は、異常を報知する構成としたものである。そして流体制御弁の異常を直ちに確認することができるものである。
【００１９】
【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。
【００２０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の同電動機を用いた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１２は同流体制御弁の動作ブロック図である。
【００２１】
図１、図２において、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。ロータ１６には複数の磁石２１、２２がロータ１６の回転軸１８に対して対称位置に設けられており、磁石２１からの磁界は、回転軸１８の方向で隔壁２３を介して設けられた磁気検出素子２４に作用している。この磁石２１、２２と磁気検出素子２４で磁気検出手段を構成している。
【００２２】
また２５は隔壁２３とベース板２６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２７が構成されている。２８は流体制御部であり、２９は入口、３０は出口、３１は流路である。流体制御部２８は、ロータ１６の回転軸１８のネジ３２、およびこのネジに係止されたナット３３とで構成され回転を直動に変換する変換手段３４と、ナット３３に係止された流路３１を開閉する弁体３５とで構成している。
【００２３】
弁体３５とナット３３は付勢手段であるスプリング３６を介して弁体３５がスプリング３６を圧縮可能な方向に摺動自在に構成されている。３７はロータ１６が回転した際にナット３３の回転を防止する回転防止ピンである。３８は弁体３５に設けられた弁ゴム、３９はＯリングである。ステッピングモータ２７と流体制御部２８とで流体制御弁４０を構成している。
【００２４】
図３において、４１はナット３３の先端と弁体３５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。
【００２５】
図４において、４２はガスメータであり、ガスメータ４２の内部には、入口４３と出口４４を連通する流路４５が構成されている。流路４５には流路４５を開閉する流体制御弁４０と、この流体制御弁４０の流体制御部２８を駆動する駆動手段であるステッピングモータ２７と、制御手段４６が設けられている。４７は電池電源部を示す。４８は流量計測手段で超音波流量計である。
【００２６】
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４２の入口４３側に取り付けられた流体制御弁４０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４２はガス流量の計測の他に、異状時に流体制御弁４０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４０を遮断する。予め設定された流量値以上が流れた時、或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流体制御弁４０を遮断する。
【００２７】
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４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作４９となる。その次にパルス送信の動作５０となり、制御手段４６からステッピングモータ２７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３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００２８】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４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５１となる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作５２となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５１で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５０を繰り返すものである。
【００２９】
次に、流体制御弁４０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４０に対して開信号ＯＮの動作５３を経てステッピングモータ２７にパルスを送信するパルス送信の動作５４となる。その結果、ステッピングモータ２７は弁閉成時の回転方向と逆方向に回転し、弁体３５は図１のように開成状態となる。この次の動作は位置検出手段ＯＮの動作５５となる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２１が来ると、磁気検出素子２４はＯＮとなり開信号ＯＦＦの動作５６となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、位置検出手段ＯＮの動作５５で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５４を繰り返すものである。
【００３０】
次に、図１〜図４および図７により、ステッピングモータ２７へのパルス制御とロータ１６の位置検出手段の信号とで弁体３５の位置検出制御を行う方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作５７となる。その次にパルス送信の動作５８となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作５９が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３１】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作６０が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作６１となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００３２】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、規定パルス数の動作５９で規定パルス数が送信されていない時、および検出手段ＯＮの動作６０で位置検出手段がＯＦＦの時にはパルス送信の動作５８を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３３】
次に、図１〜図４および図８により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、逆方向に動作した後、再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作６２となる。その次にパルス送信の動作６３となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作６４が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３４】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４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。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作６６となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００３５】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作６５で位置検出手段がＯＦＦの時には、弁体３５を開成方向に移動する開信号ＯＮの動作６７、パルス送信の動作６８を介してステッピングモータ２７を逆方向に動作した後、再度動作するパルス送信の動作６３を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３６】
次に、図１〜図４および図９により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、コイル１５への電圧を大きくして再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作６９となる。その次にパルス送信の動作７０となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。
【００３７】
この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作７１が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００３８】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は検出手段ＯＮの動作７２が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作７３となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作７２で位置検出手段がＯＦＦの時には、コイル１５への通電電圧を大きくし、再度動作するパルス送信の動作７０を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００３９】
次に、図１〜図４および図１０により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、パルスの周波数を小さくして再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作７５となる。その次にパルス送信の動作７６となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作７７が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４０】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作７８が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作７９となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作７８で位置検出手段がＯＦＦの時には、パルスの周波数を小さくするパルス周波数小の動作８０を経て再度動作するパルス送信の動作７６を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４１】
次に、図１〜図４および図１１により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時、コイルへの電圧を大きくするか、パルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、弁閉成時の回転方向と逆方向に回転した後、再度動作する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作８１となる。その次にパルス送信の動作８２となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作８３が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４２】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作８４が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作８５となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００４３】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作８４で位置検出手段がＯＦＦの時には、コイル１５への電圧を大きくする電圧大の動作８６か、パルスの周波数を小さくする周波数小の動作８７の内、少なくとも一つと、弁閉成時の回転方向と逆方向に回転して弁を開成動作させる開信号ＯＮの動作８８で規定パルス数動作させる。この時は規定パルス数の動作８９によりパルス数は計測されている。その後、再度閉信号ＯＮの動作８１を繰り返すものである。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４４】
次に、図１〜図４および図１２により、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時電動機を再度動作した回数が一定回数以上に達した場合、異常を報知する方法について説明する。超音波流量計４８が予め設定された流量値以上を計測すると、制御手段４６が異常を感知し、ステッピングモータ２７に弁体３５を閉成するための動作である閉信号ＯＮの動作９０となる。その次にパルス送信の動作９１となり制御手段４６からステッピングモータ２７へ予め設定された数のパルスを送信する。この時には予め設定された数のパルスが送信されたか否かを比較する規定パルス数の動作９２が行われる。ロータ１６は回転し、その回転が回転軸１８のネジ３２と、このネジ３２に係止されたナット３３からなる変換手段３４により、図１に示すように全開状態にある弁体３５を移動させ図２のように弁体３５を閉成させる。
【００４５】
更にステッピングモータ２７を動作させると磁石２２が磁気検出素子２４の下方向に移動する。この時は位置検出手段ＯＮの動作９３が行われる。そして磁気検出素子２４の下方向に磁石２２が来ると、磁気検出手段２４はＯＮとなり閉信号ＯＦＦの動作９４となり、制御手段４６からステッピングモータ２７を停止する信号が出力され、ステッピングモータ２７は停止する。この時弁ゴム３８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。
【００４６】
しかし、ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作９３で位置検出手段がＯＦＦの時には、再動作ｎ≦１の動作９５となり再動作の回数を計測する。その結果、再動作の回数が１回の場合、開信号ＯＮの動作９６、規定パルス送信の動作９７を経て再度、閉信号ＯＮの動作９０を繰り返すものである。そして再度ステッピングモータ２７を動作しても、検出手段ＯＮの動作９３で位置検出手段がＯＦＦの時には、再動作が２回目であるため異常報知の動作９８により異常が知らされる。尚、流体制御弁４０を開成する動作は閉成の時と同様であり説明は省略する。
【００４７】
以上の説明から明かなように、本発明の実施例によれば次の効果が得られる。
【００４８】
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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えた使用することにより、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来る。
【００４９】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁界を作る磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とで構成することにより、ロータの回転を非接触で検出することができるためロータの回転損失がない。
【００５０】
また、回転位置検出手段は、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石と、隔壁を介して設けられた磁気検出手段とで構成することにより、複数箇所の位置検出を実現することができる。
【００５１】
また、ロータに設けられロータの回転軸の方向に磁力を出す複数の磁石を、ロータの回転軸に対して対称位置に設けることにより、ロータを安定して回転動作することができ性能を確保することが出来る。
【００５２】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁とからなるステッピングモータとすることにより、ステップ動作とロータの回転位置検出手段とで動作制御でき、動作位置制御性を向上することができる。
【００５３】
また、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、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段と、ロータの回転軸に係止され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を構成することにより、弁体の開閉状態を容易に且つ正確に検出する流体制御弁を提供ことができる。
【００５４】
また、ロータの回転位置検出手段の信号で弁体の位置制御を行うことにより、弁体の絶対位置を検出することができる。
【００５５】
また、ステータへのパルス制御とロータの回転位置検出手段の信号とで弁体の位置制御を行うにより、パルス制御と回転検出手段の信号の双方で位置制御することで制御の信頼性が向上する。
【００５６】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られる構成とすることにより、規定のパルス数で動作させると共にロータ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。
【００５７】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成としたものである。従ってロータを逆回転することによりロータの停止状態を回復することができるものである。
【００５８】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくして再度動作する構成としたものである。従って電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができる。
【００５９】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、パルスの周波数を小さくして再度動作する構成としたものである。従って電動機のトルクを大きくしてロータの停止状態を回復することができるものである。パルス数の周波数を帰る方法であり、マイコンを使用して容易に実施することが出来る。
【００６０】
また、予め設定されたパルス数を動作した後、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない場合、コイルへの電圧を大きくするかパルスの周波数を小さくするかの内、少なくとも一つと、前記動作と逆方向に動作した後、再度動作する構成を組み合わせたものである。従って電動機のトルクを大きくするとともに、ロータを逆回転してロータの停止状態を回復することができる。
【００６１】
また、再度動作した後に、ロータの回転位置検出手段の信号が得られない時は、異常を報知する構成としたものである。従って流体制御弁の異常を直ちに確認することができる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の電動機は、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、ロータの回転軸と、ステータとロータの間に設けられた隔壁と、ロータの回転位置検出手段とを備えた使用することにより、ロータの回転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、ロータをステータと異なる環境下で動作する電動機を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１における流体制御弁の弁開時の構成を示す断面図
【図２】
同流体制御弁の弁閉時の構成を示す断面図
【図３】
同流体制御弁の完全弁閉時の構成を示す断面図
【図４】
同流体制御弁利用時のガスメータ構成を示す部分断面図
【図５】
同流体制御弁の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図６】
同流体制御弁の弁開成時の動作を説明するフロー図
【図７】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図８】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図９】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１０】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１１】
同流体制御弁の他の弁閉成時の動作を説明するフロー図
【図１２】
同の弁閉成時の他の動作を説明するフロー図
【図１３】
従来の流体制御弁の構成を示す断面図
【符号の説明】
１４ ステータ
１５ コイル
１６ ロータ
２１、２２ 磁石
２３ 隔壁
２４ 磁気検出素子
２７ 電動機（ステッピングモータ）
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