JP2002181218A - 遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用部材にクラック等の支障が発生しても高
い機密性を有し、かつ遮断可能な、高信頼性の遮断弁を
提供する。 【解決手段】 移動体６１と弁シート保持部材６４との
係合部の外側に、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を配設し
て、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、かつ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すると共に、弁シート６
３の外周部に袋状の折り返し部６３ａを形成している。
これによって弁シート保持部材６４をこの折り返し部６
３ａの内側に内蔵するように保持するため弁ゴム押えが
不要となり、また弁シート６３に貫通穴がないため弁シ
ート保持部材６４にクラックが発生した場合でも漏れに
至らない高信頼性の遮断弁を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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１１−３
０３５６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１
０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４
３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４
７ａ、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４
８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４
９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４
９ｅ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５
２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５
５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４
８ａ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５
７は、中央に中心孔５７ａと隔壁４７の大径の円筒部４
７ｃの外径より若干大きな内径を持った円筒状段差部５
７ｂを形成され、外周部の２カ所にかぎ爪状の嵌合部５
７ｃ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５
７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６
４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４
８、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５
２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６４
ｃの外側に、内径が弁シート保持部材６４の円筒部６４
ｂ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６
１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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、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バネ受けを形成し他端に径の
   太い係合リング部を形成し、これらの間に外径の細い円
   筒部を形成した移動体と、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し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の外径とほぼ等し
   いコイルスプリングとで構成した遮断弁。
2. 【請求項２】 弁シートは概ね円盤状で、外周に弁シー
   ト保持部材側に張り出し前記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した可撓体であ
   る請求項１記載の遮断弁。
3. 【請求項３】 閉弁動作時に前記遮断弁が弁座に当接し
   コイルスプリングが下死点まで圧縮した後もさらに信号
   を出力する駆動手段で構成された請求項１又は２記載の
   遮断弁。