JP2004044628A

JP2004044628A - バタフライバルブ

Info

Publication number: JP2004044628A
Application number: JP2002199681A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ogawara; 大河原　一郎; Yoichi Nakamura; 中村　要一
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】外部漏れがない高い気密性を確保した上で、低抵抗で弁軸を円滑に回転でき、応答性がよいこと。
【解決手段】弁ハウジング１０の弁内部通路１３を横切って延在する弁軸２０にバタフライ弁体２２を取り付け、弁ハウジング１０にはキャンド型ステッピングモータ２５のロータ室２９を画定するキャップ形状のキャン部材２６を気密に固定し、ロータ室２９にはロータ室２９に突出した弁軸２０の延長軸部２０Ｅをロータ軸として多極着磁ロータ３０を取り付け、キャン部材２６の外側にはステータコイル部材３３を取り付ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バタフライバルブに関し、特に、ステッピングモータ駆動のバタフライバルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
バタフライバルブによって流量を定量的に制御する場合、バタフライ弁体の弁軸を制御目標の回転角に回転駆動する。この弁軸を制御目標の回転角に回転駆動するアクチュエータとして、回転角を制御可能なステッピングモータがある。
【０００３】
ステッピングモータ駆動のバタフライバルブの場合、ステッピングモータは弁ハウジング外部に取り付けられる外付け式となり、弁軸は弁ハウジングに形成された弁軸支持孔を貫通して弁ハウジング外部に突出し、弁軸が弁ハウジング外部でモータ軸と連結された構造になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようなステッピングモータ外付けのバタフライバルブにおいて、外部漏れがない気密性を確保するためには、弁軸支持孔と弁軸との間にＯリング等による外部シール部材を組み込む必要があり、高いシール性を得るためには、弁軸支持孔と弁軸との回転運動部にできるシール面の接触圧力を高くする必要が生じる。
【０００５】
弁軸の回転運動部におけるシール面圧が高いと、弁軸回転時の摩擦抵抗が大きくなり、応答性のよい流量制御のために、弁軸を瞬時に回転させるためには、かなり大きいモータトルクが必要になる。このようなことは、弁軸の軸受部分の摩擦抵抗の影響も受け、弁軸の軸受部分の摩擦抵抗が高いと、弁軸の円滑な回転が阻害される。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、外部漏れがない高い気密性を確保した上で、低抵抗で、大きいモータトルクを必要とせずにバタフライ弁体の弁軸を円滑に回転でき、動作信頼性、応答性がよく、コンパクトなバタフライバルブを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明によるバタフライバルブは、弁内部通路を有する弁ハウジングと、前記弁内部通路を横切って延在し、前記弁ハウジングより自身の中心軸線周りに回転可能に支持された弁軸と、前記弁内部通路内に配置されて前記弁軸に取り付けられたバタフライ弁体と、前記弁ハウジングに気密に固定され、内側にステッピングモータのロータ室を画定するキャップ形状のキャン部材と、前記ロータ室内に回転可能に配置され、前記ロータ室内に突出した前記弁軸の延長軸部に固定連結されたステッピングモータの多極着磁ロータと、前記キャン部材の外側に取り付けられたステッピングモータのステータコイル部材とを有している。
【０００８】
この発明によるバタフライバルブによれば、キャンド型のステッピングモータで、ロータ軸（モータ軸）と弁軸とが一つの軸により構成され、弁軸が多極着磁ロータと共に、ロータ弁ハウジングに気密に固定されたキャップ形状のキャン部材内に収容されるから、確実な気密性が得られ、弁軸の回転運動部にＯリング等の外部シール部材を設ける必要がない。
【０００９】
この発明によるバタフライバルブは、更に、前記弁軸の前記延長軸部とは反対の軸端部は前記弁ハウジングに形成された有底軸受孔に嵌合し、前記有底軸受孔の底部に、前記軸端部の端面を受け持つボール部材が配置されている。
【００１０】
この発明によるバタフライバルブによれば、弁軸は、ボール部材と点接触状態で、低摩擦抵抗で回転できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１はこの発明によるバタフライバルブの一つの実施の形態を示している。
【００１２】
バタフライバルブは弁ハウジング１０を有している。弁ハウジング１０は、入口ポート１１と、出口ポート１２と、入口ポート１１と出口ポート１２とを連通接続する円形横断面の弁内部通路１３とを画定している。
【００１３】
弁ハウジング１０の弁内部通路１３の一方の側（上側）には弁軸支持孔１４が貫通形成され、弁内部通路１３の他方の側（下側）には有底軸受孔１５が形成されている。弁軸支持孔１４と有底軸受孔１５は弁内部通路１３を径方向（上下方向）に横切って延在する一つの軸線上にある。
【００１４】
弁軸支持孔１４、有底軸受孔１５には各々軸受ブッシュ１６、１７が設けられており、軸受ブッシュ１６、１７に弁軸２０が回転可能に嵌合している。軸受ブッシュ１６は、鍔付きのものであり、弁ハウジング１０に止められたスナップリング１８との間に設けられた圧縮コイルばね１９によって定位置に押されている。
【００１５】
弁軸２０は、弁内部通路１３を径方向（上下方向）に横切って延在し、上側を軸受ブッシュ１６によって、下側の軸端部２０Ａを軸受ブッシュ１７によって各々回転可能に支持され、自身の中心軸線周りに回転可能になっている。有底軸受孔１５の底部には鏡面仕上げのボール部材（鋼球）２１が配置されている。ボール部材２１には弁軸２０の軸端部２０Ａの端面２０Ｂが当接しており、ボール部材２１が軸端部２０Ａの端面２０Ｂを点接触状態で受け持っている。
【００１６】
弁軸２０が弁内部通路１３を横切る部分には円盤状のバタフライ弁体２２が取り付けられている。なお、図２に示されているように、弁軸２０の弁体取付軸部２０Ｃの軸長Ｌｓはバタフライ弁体２２の直径Ｄｖより小さく、弁軸２０が多少軸線方向に移動しても、弁体取付軸部２０Ｃの端面部２０Ｄが弁内部通路１３の通路内壁面に当たらないようになっている。
【００１７】
バタフライ弁体２２は、弁軸２０と一体に弁軸２０の中心軸線周りに回転し、略９０度の回転によって全閉、全開となる。
【００１８】
図１に示されているように、弁ハウジング１０の上部にはねじ部２３によって蓋部材２４が固定されている。弁ハウジング１０の上部にはキャンド型ステッピングモータ２５のキャップ形状のキャン部材２６が取り付けられている。キャン部材２６は、下部フランジ部２６Ａを有し、下部フランジ部２６Ａが弁ハウジング１０に取り付けられたゴム状弾性体製のシール部材２８と共に弁ハウジング１０と蓋部材２４とに挟まれている。これにより、キャン部材２６は弁ハウジング１０に気密に固定される。
【００１９】
キャン部材２６は内側にキャンド型ステッピングモータ２５の密閉構造のロータ室２９を画定している。弁軸２０の上側は、弁軸支持孔１４を貫通し、延長軸部２０Ｅとしてロータ室２９内に突出している。ロータ室２９内に突出している延長軸部２０Ｅはキャンド型ステッピングモータ２５のロータ軸をなしており、延長軸部２０Ｅに多極着磁ロータ３０が固定金具３１によって固定されている。
【００２０】
多極着磁ロータ３０は、ロータ室２９内に回転可能に配置され、延長軸部２０Ｅに直接固定されるロータ本体３０Ａと、ロータ本体３０Ａの外周に固定された円筒状の多極着磁磁石３０Ｂとにより構成されている。多極着磁ロータ３０の上端にある固定金具３１とキャン部材２６の天井部２６Ｂとの間には圧縮コイルばね３２が取り付けられている。圧縮コイルばね３２は多極着磁ロータ３０と共に弁軸２０を有底軸受孔１５の底部へ向けて付勢している。
【００２１】
キャン部材２６の外周にはキャンド型ステッピングモータ２５のステータコイル部材３３が取り付けられている。ステータコイル部材３３は、上下２段の巻線３４、３５と、キャン部材２６の外周面に沿った周方向に配置された複数個の磁極歯３６と、巻線３４、３５に通電を行うための通電コネクタ部３７とを有している。
【００２２】
ステータコイル部材３３には位置決め片３８が取り付けられている。位置決め片３８の凸部３９がキャン部材２６の側周面に形成された複数個の位置決めディンプル４０の一つに係合することにより、ステータコイル部材３３の周方向の位置決め（位相合わせ）が行われる。
【００２３】
上述の構成によるバタフライバルブは、キャンド型ステッピングモータ２５の巻線３４、３５にパルス通電することにより、ステータコイル部材３３が励磁し、巻線３４、３５に対する通電パルス数に応じてロータ３０が、所定の回転角、回転する。このロータ３０の回転により、弁軸２０、弁軸２０に取り付けられたバタフライ弁体２２が所定の回転角、回転し、その回転角に応じた流量制御が行われる。
【００２４】
弁軸２０が貫通する弁軸支持孔１４はキャン部材２６によって外部と遮断されているから、弁軸２０と弁軸支持孔１４との間にシール部材を配置する必要がなく、弁軸２０の回転が、シール面圧による摩擦抵抗に受けることなく、低抵抗で行われる。
【００２５】
これにより、外部漏れが全くない高い気密性を確保した上で、バタフライ弁体２２の弁軸２０が、低抵抗で、軽い力で、円滑に回転できるようになり、動作信号に対して高速応答性が得られ、併せて動作信頼性が向上する。また、大きいモータトルクを必要としなくなり、キャンド型ステッピングモータ２５の小型化により、コンパクトなバタフライバルブが得られる。
【００２６】
また、弁軸２０は、ボール部材２１と点接触状態で、低摩擦抵抗で回転でき、このことによっても、弁軸２０を低抵抗で円滑に回転でき、動作信頼性、応答性がよくなる。また、弁軸２０はボール部材２１と点接触で、接触面積が小さいから、弁軸２０の端面２０Ｂの面粗度は、ある程度の粗さを許容される。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明によるバタフライバルブによれば、キャンド型ステッピングモータの使用により、弁軸と弁軸支持孔との間にシール部材を配置する必要がなくなり、外部漏れがない高い気密性を確保した上で、低抵抗で、大きいモータトルクを必要とせずにバタフライ弁体の弁軸を円滑に回転でき、優れた動作信頼性、応答性が得られ、併せてコンパクト設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるバタフライバルブの一つの実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明によるバタフライバルブの一つの実施形態の弁軸とバタフライ弁体部分を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０　弁ハウジング
１１　入口ポート
１２　出口ポート
１３　弁内部通路
１４　弁軸支持孔
１５　有底軸受孔
２０　弁軸
２０Ｃ　弁体取付軸部
２０Ｅ　延長軸部
２１　ボール部材
２２　バタフライ弁体
２５　キャンド型ステッピングモータ
２６　キャン部材
３０　多極着磁ロータ
３３　ステータコイル部材

Claims

弁内部通路を有する弁ハウジングと、
前記弁内部通路を横切って延在し、前記弁ハウジングより自身の中心軸線周りに回転可能に支持された弁軸と、
前記弁内部通路内に配置されて前記弁軸に取り付けられたバタフライ弁体と、前記弁ハウジングに気密に固定され、内側にステッピングモータのロータ室を画定するキャップ形状のキャン部材と、
前記ロータ室内に回転可能に配置され、前記ロータ室内に突出した前記弁軸の延長軸部に固定連結されたステッピングモータの多極着磁ロータと、
前記キャン部材の外側に取り付けられたステッピングモータのステータコイル部材と、
を有していることを特徴とするバタフライバルブ。
前記弁軸の前記延長軸部とは反対の軸端部は前記弁ハウジングに形成された有底軸受孔に嵌合し、前記有底軸受孔の底部に、前記軸端部の端面を受け持つボール部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のバタフライバルブ。