JP2006262699A - Fluid control valve - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize the fluid control valve, using an electric motor having an output of different torque. <P>SOLUTION: The electric motor 28 is constituted of a stator 14, having a coil 15, a rotor 16 rotated by magnetization due to current carrying in the coil 15, the rotary shaft 18 of the rotor 16, a first bearing 19 provided to one side of the rotary shaft 18, and a second bearing 22, provided to the other side of the rotary shaft with the material different from that of the first bearing 19; and the rotary shaft 18 is provided with conversion means 34, 42 for converting the rotational motion into rectilinear motion, and by constituting a valve body 33 via the conversion means 34, 42, uses the electric motor 28 as the drive means for an opening/closing valve, so that the output can be selectively utilized as the opening force of the valve element 33. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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に関する。   The present invention relates to a fluid cutoff valve that controls opening and closing of a flow of a gas fluid flowing in a flow path.

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7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。
特開平9−60752号公報
Conventionally, this type of fluid control valve has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-60752. The configuration will be described below with reference to the drawings. In FIG. 7, reference numeral 1 denotes a valve housing, and a main flow path 2 through which a gas fluid flows is configured in the valve housing 1, and a valve seat 3 is provided in a part thereof. Reference numeral 4 denotes a main flow path opening / closing means, which comprises a conversion means 7 for converting the rotational movement of the rotor 6 of the motor 5 as a drive unit into a vertical movement and a main flow path opening / closing valve 8 connected to the conversion means 7 and moving up and down. Has been. The converting means 7 converts the rotational movement of the rotor 6 into vertical movement of the main flow path opening / closing valve 8 via a screw mechanism (not shown). Reference numeral 9 denotes a magnet fixed to the rotor 6. A bearing 10 supports the rotor 6 at a fixed position. The bearing 10 is fixed to a support plate 11 provided in the main flow path 2. The rotor 6 provided in the main flow path 2 is covered with a cover 12 so that the gas fluid in the main flow path 2 does not leak. Reference numeral 13 denotes a stator that constitutes the motor 5 and is constituted by a coil.
JP-A-9-60752

しかしながら、従来の流体制御弁は、モータ5の出力を有効に主流路開閉弁8の開成力として利用していなかった。即ち、図7においてガス流体が主流路開閉弁8を閉成する方向に流れる場合、閉成している主流路開閉弁8を開成する時はガス流体の圧力が主流路開閉弁8を閉成するガス背圧に打ち勝って弁開する必要がある。主流路開閉弁8を弁開する時には、回転子6は主流路開閉弁8を引き上げるため、下部の軸受10に押し付けられることになる。その結果、回転子6と下部の軸受10による摩擦抵抗の影響で回転子6の回転力が有効に主流路開閉弁8の開成力として得られなかった。   However, the conventional fluid control valve does not effectively use the output of the motor 5 as the opening force of the main flow path opening / closing valve 8. That is, when the gas fluid flows in the direction of closing the main flow path opening / closing valve 8 in FIG. 7, the pressure of the gas fluid closes the main flow path opening / closing valve 8 when the closed main flow path opening / closing valve 8 is opened. It is necessary to overcome the gas back pressure and open the valve. When the main flow path opening / closing valve 8 is opened, the rotor 6 is pressed against the lower bearing 10 to raise the main flow path opening / closing valve 8. As a result, the rotational force of the rotor 6 was not effectively obtained as the opening force of the main flow path opening / closing valve 8 due to the influence of frictional resistance caused by the rotor 6 and the lower bearing 10.

本発明は上記課題を解決するために、コイルを有するステータと、前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の気密隔壁と、前記気密隔壁の底部に設け前記回転軸の一方を受ける第2の軸受と、前記気密隔壁の開口側に挿入され前記回転軸の他方を受ける第1の軸受を支持する軸受支持部と、前記気密隔壁の外周に配しベース板との間で気密性を保持するシール材と、前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、前記変換手段を介してガス流路に配設した弁座への当接、離反により流路の開閉を行う弁体と、前記弁体を弁座側に付勢する付勢手段とを備え、前記変換手段は、回転軸に形成したねじ部と弁体側に形成したナット部の係合により回転運動を直進運動に変換し、前記第1の軸受と第2の軸受は、異なる材質を用いて構成し、開状態から閉状態への動作時の効率的な回転動作を確保しつつ、閉状態における付勢手段の反発力によるロータの回転を防止するようにしたものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention stores a stator having a coil, a rotor that is excited and rotated by energization of the coil, a rotating shaft of the rotor, and a stator interposed between the stator and the rotor. A bottomed cylindrical hermetic partition that maintains hermeticity with the gas flow path, a second bearing that is provided at the bottom of the hermetic partition and receives one of the rotating shafts, and is inserted into the opening side of the hermetic partition. A bearing support that supports a first bearing that receives the other of the rotating shaft; a seal member that is disposed on an outer periphery of the hermetic partition wall and maintains hermeticity between the base plate; and Conversion means for conversion, a valve body that opens and closes the flow path by contact with and separation from a valve seat disposed in the gas flow path via the conversion means, and biasing that biases the valve body toward the valve seat side And the converting means includes a threaded portion formed on the rotating shaft. Rotation motion is converted into rectilinear motion by engagement of a nut portion formed on the valve body side, and the first bearing and the second bearing are made of different materials and are used during operation from the open state to the closed state. The rotor is prevented from rotating due to the repulsive force of the biasing means in the closed state while ensuring an efficient rotational operation.

上記発明によれば、回転軸及びロータを受ける2つの軸受の材質をそれぞれ異なる材質を用いて構成したことにより、トルクの異なる出力をもつ電動機が得られ、この電動機を開閉弁の駆動手段として用いることにより、出力を選択的に開閉弁の開成力として利用することが出来る。   According to the above invention, the two bearings that receive the rotating shaft and the rotor are made of different materials, so that an electric motor having an output with different torque is obtained, and this electric motor is used as the driving means for the on-off valve. Thus, the output can be selectively used as the opening force of the on-off valve.

本発明の流体制御弁は、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、回転軸の一方に設けられた第1の軸受と、回転軸の他方に設けられ第1の軸受と材質を異にする第2の軸受とで構成することにより、回転軸及びロータと摺動抵抗の異なる軸受となり、接触方向を選定して使用することにより、トルクの異なる電動機出力が得られ、この電動機を開閉弁の駆動手段として用いることにより、出力を選択的に開閉弁の開成力として利用することが出来る。
The fluid control valve of the present invention includes a stator having a coil, a rotor that is rotated by excitation by energization of the coil, a rotating shaft of the rotor, a first bearing provided on one of the rotating shafts, and the other of the rotating shafts. The first bearing and the second bearing made of a different material are used to provide a bearing having a sliding resistance different from that of the rotating shaft and the rotor. Different motor outputs are obtained, and by using this motor as a driving means for the on-off valve, the output can be selectively used as the opening force of the on-off valve.

本発明の請求項1に係る流体制御弁は、コイルを有するステータと、前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の気密隔壁と、前記気密隔壁の底部に設け前記回転軸の一方を受ける第2の軸受と、前記気密隔壁の開口側に挿入され前記回転軸の他方を受ける第1の軸受を支持する軸受支持部と、前記気密隔壁の外周に配しベース板との間で気密性を保持するシール材と、前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、前記変換手段を介してガス流路に配設した弁座への当接、離反により流路の開閉を行う弁体と、前記弁体を弁座側に付勢する付勢手段とを備え、前記変換手段は、回転軸に形成したねじ部と弁体側に形成したナット部の係合により回転運動を直進運動に変換し、前記第1の軸受と第2の軸受は、異なる材質を用いて構成し、開状態から閉状態への動作時の効率的な回転動作を確保しつつ、閉状態における付勢手段の反発力によるロータの回転を防止するようにしたものである。   A fluid control valve according to a first aspect of the present invention includes a stator having a coil, a rotor that is excited and rotated by energization of the coil, a rotating shaft of the rotor, and the rotor interposed between the stator and the rotor. A bottomed cylindrical hermetic partition that retains airtightness with the gas flow path, a second bearing that is provided at the bottom of the hermetic partition and receives one of the rotating shafts, and on the opening side of the hermetic partition A bearing support portion that supports a first bearing that is inserted and receives the other of the rotating shafts, a sealing material that is disposed on the outer periphery of the hermetic partition wall and maintains hermeticity between the base plate, and a rotor that directly rotates the rotor. Conversion means for converting into motion, a valve body that opens and closes the flow path by contact with and separation from a valve seat disposed in the gas flow path via the conversion means, and biases the valve body toward the valve seat side Biasing means, and the converting means is a screw formed on the rotating shaft. And the nut portion formed on the valve body side converts the rotational motion into a straight motion, and the first bearing and the second bearing are made of different materials and are operated from the open state to the closed state. The rotation of the rotor due to the repulsive force of the urging means in the closed state is prevented while ensuring an efficient rotation operation.

そして、異なる材質を用いることで回転軸及びロータに対して異なる摺動抵抗を有する軸受となり、摺動する軸受によってトルクの異なるモータ出力を有する電動機が実現できると共に、開閉弁を組み合わせることにより開閉弁の開成および閉成動作時に、各々異なる出力特性を有する流体制御弁を実現することができる。   And, by using different materials, it becomes a bearing having different sliding resistance with respect to the rotating shaft and the rotor, and an electric motor having a motor output with different torque can be realized by the sliding bearing, and the on-off valve can be realized by combining the on-off valve. During the opening and closing operations, fluid control valves having different output characteristics can be realized.

また請求項2に係る流体制御弁は、第1の軸受と第2の軸受は、回転軸を受けるラジアル軸受部とロータを受けるスラスト軸受部を有する構成としたものである。   In the fluid control valve according to the second aspect of the present invention, the first bearing and the second bearing have a radial bearing portion that receives the rotating shaft and a thrust bearing portion that receives the rotor.

そして、弁開閉時は開閉弁の負荷が、スラスト軸受とロータの接触部に最も作用するため、効果的に摺動抵抗を制御することができる。   When the valve is opened and closed, the load of the on-off valve acts most on the contact portion between the thrust bearing and the rotor, so that the sliding resistance can be controlled effectively.

また請求項3に係る流体制御弁は、弁開動作時は、第1の軸受のスラスト軸受部とロータが当接する構成としたものである。   The fluid control valve according to claim 3 is configured such that the thrust bearing portion of the first bearing and the rotor are in contact with each other during the valve opening operation.

そして、ロータの回転出力を低摺動抵抗の第1の軸受により、効率良く開閉弁を開閉することができる。   Then, the on / off valve can be efficiently opened and closed by the first bearing having a low sliding resistance for the rotational output of the rotor.

また請求項4に係る流体制御弁は、弁閉状態時は、第2の軸受のスラスト軸受部とロータが当接する構成としたものである。   The fluid control valve according to claim 4 is configured such that the thrust bearing portion of the second bearing and the rotor are in contact with each other when the valve is closed.

そして、付勢手段の付勢力の反力によりロータが回転することを防止できる。   And it can prevent that a rotor rotates by the reaction force of the urging | biasing force of an urging | biasing means.

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施例1)
図1は本発明の実施例1の電動機構成図である。また図2は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3は同流体制御弁の弁閉時の断面図である。図4は同流体制御弁の完全弁閉時の断面図である。図5は同流体制御弁が利用されたガス流路の構成図である。図6は電動機の電気系統図である。
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram of an electric motor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the fluid control valve using the same motor when the valve is opened. FIG. 3 is a sectional view of the fluid control valve when the valve is closed. FIG. 4 is a sectional view of the fluid control valve when the valve is completely closed. FIG. 5 is a configuration diagram of a gas flow path using the fluid control valve. FIG. 6 is an electric system diagram of the electric motor.

図1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。回転軸18の一方には軸受19があり、この軸受19は回転軸18に接触するラジアル軸受部20と、ロータ16に当接するスラスト軸受部21で構成されている。   In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a stator having a coil 15, and reference numeral 16 denotes a rotor that rotates by excitation by energization of the coil 15. The rotor 16 has a cylindrical shape, and a magnet 17 is provided on the outer periphery thereof. The rotor 16 is provided with a rotating shaft 18. One of the rotating shafts 18 includes a bearing 19, and the bearing 19 includes a radial bearing portion 20 that contacts the rotating shaft 18 and a thrust bearing portion 21 that contacts the rotor 16.

また、回転軸の他方には軸受22があり、この軸受22は回転軸18に接触するラジアル軸受部23と、ロータ16に当接するスラスト軸受部24で構成されている。軸受19のスラスト軸受部21の先端形状は、曲面形状でロータ16に当接可能な状態に構成されている。また軸受22のスラスト軸受部24の方が軸受19のスラスト軸受部21に比べ、ロータ16への接触面積が大きく構成されている。この構成により摺動抵抗に差が生じるものである。また軸受19、22の材質は、図1のように接触面積が異なる場合は、同じ材質でも良い。しかし、軸受19と軸受22の接触面積が同じ場合、例えば同じ形状の軸受(図示せず)を使用する場合には、小さい摺動抵抗を必要とする軸受には、摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択する。例えば、図1において、軸受19の摺動抵抗を小さくする必要がある場合は、軸受19側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。   In addition, a bearing 22 is provided on the other side of the rotating shaft, and the bearing 22 includes a radial bearing portion 23 that contacts the rotating shaft 18 and a thrust bearing portion 24 that contacts the rotor 16. The tip end shape of the thrust bearing portion 21 of the bearing 19 is a curved surface shape that can contact the rotor 16. Further, the thrust bearing portion 24 of the bearing 22 has a larger contact area with the rotor 16 than the thrust bearing portion 21 of the bearing 19. This configuration causes a difference in sliding resistance. The bearings 19 and 22 may be made of the same material when the contact areas are different as shown in FIG. However, when the contact area of the bearing 19 and the bearing 22 is the same, for example, when using a bearing (not shown) having the same shape, a material having a small sliding friction resistance is used for a bearing that requires a small sliding resistance. select. For example, in FIG. 1, when it is necessary to reduce the sliding resistance of the bearing 19, a material having a small sliding friction resistance is selected as the material on the bearing 19 side.

25はステータ14とロータ16の間に構成された気密隔壁である。26は気密隔壁25とベース板27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28が構成されている。   Reference numeral 25 denotes an airtight partition wall formed between the stator 14 and the rotor 16. Reference numeral 26 denotes an O-ring that seals between the airtight partition wall 25 and the base plate 27. The stepping motor 28 which is an electric motor is configured as described above.

図2〜図4によりステッピングモータ28を用いた流体制御弁について説明する。図において14から28までは図1と同様であり説明は省略する。29は流体制御弁であり、30は入口、31は出口である。流体制御弁29は、流路32と、この流路32を開閉する弁体33と、弁体33に係止され弁体33の直動を回転に変換する変換手段であるナット34と、ナット34に接続されたステッピングモータ28の回転軸18と、弁体33が当接する弁座35と、ナット34と弁体33の間に設けられた付勢手段であるスプリング36とで構成されている。37はロータ16が回転した際にナット34の回転を防止する回転防止ピンである。ナット34の先端38と弁体33の先端39はスプリング36が圧縮された状態で係止されており、ナット34と弁体33はスプリング36を圧縮する方向に摺動自在に構成されている。40は弁体33に設けられた弁ゴム、41はOリングである。42は回転軸に設けられたネジである。   A fluid control valve using the stepping motor 28 will be described with reference to FIGS. In the figure, 14 to 28 are the same as those in FIG. 29 is a fluid control valve, 30 is an inlet, and 31 is an outlet. The fluid control valve 29 includes a flow path 32, a valve body 33 that opens and closes the flow path 32, a nut 34 that is locked to the valve body 33 and that converts conversion of the direct movement of the valve body 33 into rotation, The rotary shaft 18 of the stepping motor 28 connected to the valve 34, the valve seat 35 with which the valve element 33 abuts, and the spring 36 that is an urging means provided between the nut 34 and the valve element 33 are configured. . Reference numeral 37 denotes an anti-rotation pin that prevents the nut 34 from rotating when the rotor 16 rotates. The distal end 38 of the nut 34 and the distal end 39 of the valve body 33 are locked in a state where the spring 36 is compressed, and the nut 34 and the valve body 33 are configured to be slidable in the direction in which the spring 36 is compressed. Reference numeral 40 denotes a valve rubber provided on the valve body 33, and 41 denotes an O-ring. Reference numeral 42 denotes a screw provided on the rotating shaft.

図4において、43はナット34の先端38と弁体33の先端39の間に構成された隙間である。他は図2、図3と同様であり説明は省略する。   In FIG. 4, 43 is a gap formed between the tip 38 of the nut 34 and the tip 39 of the valve element 33. Others are the same as FIG. 2 and FIG.

図5、図6において、44はガス流路のハウジングであり、ハウジング44の内部には、入口45と出口46を連通する流路47が構成されている。流路47には流路47を開閉する流体制御弁29と、この流体制御弁29を駆動する駆動手段であるステッピングモータ28と、演算処理部48と、演算処理部48からの信号を入力してステッピングモータ28へ駆動回路部49からの出力を制御する駆動制御手段50と、電池電源部51とで構成されている。52は流量検出手段、53は圧力センサ、54は感震器を示す。   5 and 6, reference numeral 44 denotes a gas flow path housing, and a flow path 47 that communicates the inlet 45 and the outlet 46 is formed inside the housing 44. Signals from the fluid control valve 29 that opens and closes the flow path 47, the stepping motor 28 that is a driving means for driving the fluid control valve 29, the arithmetic processing unit 48, and the arithmetic processing unit 48 are input to the flow path 47. The drive control means 50 for controlling the output from the drive circuit section 49 to the stepping motor 28 and the battery power supply section 51 are configured. 52 is a flow rate detecting means, 53 is a pressure sensor, and 54 is a seismic sensor.

次に以上の構成における動作,作用について図1により説明する。軸受19は回転軸18に接触するラジアル軸受部20と、ロータ16に当接するスラスト軸受部21で構成されている。また、回転軸の他方には軸受22があり、この軸受22は回転軸18に接触するラジアル軸受部23と、ロータ16に当接するスラスト軸受部24で構成されている。軸受22のスラスト軸受部24の方が軸受19のスラスト軸受部21に比べ、ロータ16
への接触面積が大きく構成されている。従って、図1のようにスラスト軸受部24とロータ16が当接した状態でロータ16が回転する場合、この当接した箇所の摺動抵抗は大きくなり回転軸18の出力トルクは小さくなる。一方、ロータ16が図1において、下方向に移動し(図示せず)、スラスト軸受部21とロータ16が当接した状態でロータ16が回転した場合、この当接した箇所の摺動抵抗は小さくなり回転軸18の出力トルクは大きくなる。
Next, the operation and action of the above configuration will be described with reference to FIG. The bearing 19 includes a radial bearing portion 20 that contacts the rotating shaft 18 and a thrust bearing portion 21 that contacts the rotor 16. In addition, a bearing 22 is provided on the other side of the rotating shaft, and the bearing 22 includes a radial bearing portion 23 that contacts the rotating shaft 18 and a thrust bearing portion 24 that contacts the rotor 16. The thrust bearing portion 24 of the bearing 22 is compared with the thrust bearing portion 21 of the bearing 19 in comparison with the rotor 16.
The contact area is large. Therefore, when the rotor 16 rotates with the thrust bearing portion 24 and the rotor 16 in contact with each other as shown in FIG. 1, the sliding resistance at the contacted portion increases and the output torque of the rotating shaft 18 decreases. On the other hand, when the rotor 16 moves downward in FIG. 1 (not shown) and the rotor 16 rotates in a state where the thrust bearing 21 and the rotor 16 are in contact with each other, the sliding resistance of the contacted portion is as follows. The output torque of the rotating shaft 18 increases as the torque decreases.

また軸受19、22の材質は、図1のように接触面積が異なる場合は、同じ材質でも摺動抵抗の差ができる。しかし、軸受19と軸受22の接触面積が同じ場合、即ち、同じ形状の軸受(図示せず)を使用する場合には、小さい摺動抵抗を必要とする軸受には、摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択する。例えば、図1においては、軸受19の摺動抵抗を小さくするために、軸受19側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。また逆に、軸受22の摺動抵抗を小さくする必要がある場合、軸受22側の材質は摺動摩擦抵抗の小さい材質を選択することになる。   Further, when the contact areas of the bearings 19 and 22 are different from each other as shown in FIG. However, when the contact areas of the bearing 19 and the bearing 22 are the same, that is, when a bearing having the same shape (not shown) is used, a material having a small sliding friction resistance is required for a bearing that requires a small sliding resistance. Select. For example, in FIG. 1, in order to reduce the sliding resistance of the bearing 19, a material having a small sliding frictional resistance is selected as the material on the bearing 19 side. Conversely, when it is necessary to reduce the sliding resistance of the bearing 22, a material having a low sliding frictional resistance is selected as the material on the bearing 22 side.

また、軸受22のスラスト軸受部24の方が、軸受19のスラスト軸受部21に比べ、ロータ16へ接触する直径が大きく、結果的に軸受22のスラスト軸受部24の方が軸受19のスラスト軸受部21に比べ、接触面積が大きく構成されている。この構成により軸受19と軸受22の摺動抵抗に差が生じるものである。   Further, the thrust bearing portion 24 of the bearing 22 has a larger diameter in contact with the rotor 16 than the thrust bearing portion 21 of the bearing 19, and as a result, the thrust bearing portion 24 of the bearing 22 has a larger diameter than that of the bearing 19. Compared to the portion 21, the contact area is configured to be large. This configuration causes a difference in the sliding resistance between the bearing 19 and the bearing 22.

次に図2〜図6により流体制御弁28の弁閉動作について説明すると、図2のように通常、ガス流路47に設けられた流体制御弁29の弁体33は開成状態にある。この状態で流路47をガスが流れ各種器具(図示せず)が使用される。ガス流量は流量検出手段52により検出され、演算処理部48にあらかじめ登録された流量データと比較され、その結果によっては駆動手段であるステッピングモータ28を作動し、弁体33を閉止状態にする。登録された流量データとは、例えば家庭のガスメータで規定されている最大通過量のデータ(この値を超える時はガス栓の開放などが考えられる)、一定流量で経過時間がその流量で規定さた時間を超えた時のデータ(器具の消し忘れが考えられる)がある。流量検出手段52としては、超音波式、ゴム膜式の何れであっても良い。   Next, the valve closing operation of the fluid control valve 28 will be described with reference to FIGS. 2 to 6. Normally, the valve body 33 of the fluid control valve 29 provided in the gas flow path 47 is in an open state as shown in FIG. 2. In this state, gas flows through the flow path 47 and various instruments (not shown) are used. The gas flow rate is detected by the flow rate detection means 52 and compared with the flow rate data registered in advance in the arithmetic processing unit 48. Depending on the result, the stepping motor 28 which is the drive means is operated, and the valve body 33 is closed. Registered flow rate data includes, for example, data on the maximum amount of passage specified by a household gas meter (when this value is exceeded, the gas stopper may be opened), and the elapsed time is specified by the flow rate at a constant flow rate. There is data when the last time is exceeded (forgetting to turn off the appliance). The flow rate detection means 52 may be either an ultrasonic type or a rubber film type.

そして比較の結果、例えば最大通過量データを超えた場合には、演算処理部48が判断し、遮断信号により駆動制御手段50、駆動回路部49を介してステッピングモータ28を駆動し、弁体33を閉成しガスの流れを遮断しガスの流出を防止する。弁閉動作時にステッピングモータ28は、駆動回路部49から起動周波数が入力されることで起動する。即ちロータ16が一方向に回転するとネジ42を有する出力軸18が回転し、ネジ42に勘合され回転防止ピン37により回転防止されたナット34は弁閉方向に移動する。またナット34の先端38と弁体33の先端39はスプリング36が圧縮された状態で係止されているため、弁体33も同様に弁閉方向に移動する。ステッピングモータ28は、起動した後は、速い周波数で駆動可能であり、閉成動作時には、弁体33への流路32を流れるガスの圧力の影響をあまり受けないため、起動周波数より速い閉成動作時の周波数で駆動され、弁体33は図3の状態まで移動し弁閉時の状態となる。   As a result of the comparison, for example, when the maximum passage amount data is exceeded, the arithmetic processing unit 48 determines, drives the stepping motor 28 via the drive control means 50 and the drive circuit unit 49 by the cutoff signal, and the valve element 33. Is closed to cut off the gas flow and prevent the outflow of gas. The stepping motor 28 is activated when the activation frequency is input from the drive circuit unit 49 during the valve closing operation. That is, when the rotor 16 rotates in one direction, the output shaft 18 having the screw 42 rotates, and the nut 34 fitted into the screw 42 and prevented from rotating by the rotation preventing pin 37 moves in the valve closing direction. Further, since the tip 38 of the nut 34 and the tip 39 of the valve body 33 are locked in a state where the spring 36 is compressed, the valve body 33 similarly moves in the valve closing direction. The stepping motor 28 can be driven at a high frequency after being started, and is less affected by the pressure of the gas flowing through the flow path 32 to the valve body 33 during the closing operation, so that the closing is faster than the starting frequency. Driven by the frequency at the time of operation, the valve element 33 moves to the state shown in FIG.

この動作時には、弁体33に自重によりロータ16は軸受19のスラスト軸受部21に当接して回転するため、ロータ16の回転を効率良く弁体33の駆動に変換することができる。そして弁体33が弁座35に当接した後には閉成動作時周波数に比べ遅い周波数で駆動され、弁体33は図4の状態まで移動し完全弁閉の状態となる。即ちこの弁体33が弁座35に当接した後の出力は閉成動作時トルクに比べ大きいトルクで駆動されることになる。   During this operation, the rotor 16 abuts on the thrust bearing portion 21 of the bearing 19 and rotates by its own weight on the valve body 33, so that the rotation of the rotor 16 can be efficiently converted into driving of the valve body 33. After the valve element 33 comes into contact with the valve seat 35, the valve element 33 is driven at a frequency slower than the closing operation frequency, and the valve element 33 moves to the state shown in FIG. That is, the output after the valve element 33 abuts on the valve seat 35 is driven with a torque larger than the closing operation torque.

また、弁体33が弁座35に当接した後の周波数を、弁体33が弁座35に当接した後
、図4に示すように、隙間43ができるまでナット34が、スプリング36を圧縮して、弁体33が弁座35を付勢する状態となるまで、閉成動作時より遅い周波数で駆動することにより、弁体33を確実に付勢でき弁体33の閉止性能をさらに確実にするものである。この時の出力は、付勢手段であるスプリング36を圧縮できる大きいトルクである。
Further, the frequency after the valve element 33 comes into contact with the valve seat 35 is adjusted so that, after the valve element 33 comes into contact with the valve seat 35, as shown in FIG. By compressing and driving the valve body 33 at a frequency slower than that during the closing operation until the valve body 33 is in a state of urging the valve seat 35, the valve body 33 can be reliably urged to further improve the closing performance of the valve body 33. It is to ensure. The output at this time is a large torque capable of compressing the spring 36 as the biasing means.

この動作時には、ロータ16はスプリング36を圧縮することによるスプリング36の反力により、軸受22のスラスト軸受部24に当接している。この時摺動抵抗は大きくなるが、駆動周波数を閉成動作時より遅い周波数で駆動することにより、スプリング36を圧縮することが出来るものである。図4が示す弁閉状態時でステッピングモータ28への通電が停止されると、圧縮されたスプリング36がナット34を図4において上方向に押すように作用する。このナット34を押す力は、ネジ42を介してロータ16を弁閉動作時と反対方向に回転させる力として作用する。   During this operation, the rotor 16 is in contact with the thrust bearing portion 24 of the bearing 22 by the reaction force of the spring 36 by compressing the spring 36. At this time, although the sliding resistance is increased, the spring 36 can be compressed by driving at a driving frequency slower than that in the closing operation. When the energization of the stepping motor 28 is stopped in the valve closed state shown in FIG. 4, the compressed spring 36 acts to push the nut 34 upward in FIG. The force that pushes the nut 34 acts as a force that rotates the rotor 16 in the direction opposite to that during the valve closing operation via the screw 42.

しかし本実施例においては、弁閉状態時は高摺動抵抗の軸受22とロータ16が当接する構成であり、スプリング36の反力によりロータ16が回転することはない。また弁体33を弁座35に付勢するように作用するスプリング36の反力がネジ42を介してロータ16を回転させる力に比べ、ロータ16とステータ14間の非通電時吸引力と軸受22の摺動抵抗の和を大きくした結果、スプリング36の反力によるロータ16の回転を確実に防止することができる。更に、圧縮されたスプリング36の付勢力により、弁体33のシール性能を確保することが出来るものである。   However, in this embodiment, when the valve is closed, the high-sliding resistance bearing 22 and the rotor 16 are in contact with each other, and the rotor 16 is not rotated by the reaction force of the spring 36. Further, compared to the force that rotates the rotor 16 via the screw 42, the reaction force of the spring 36 that acts to urge the valve body 33 toward the valve seat 35 is a suction force between the rotor 16 and the stator 14 and the bearing. As a result of increasing the sum of the sliding resistances 22, the rotation of the rotor 16 due to the reaction force of the spring 36 can be reliably prevented. Further, the sealing performance of the valve body 33 can be ensured by the urging force of the compressed spring 36.

この様にして、弁閉動作時には、起動時の出力、閉成動作時の出力、付勢手段であるスプリング36を圧縮できる大きい出力で駆動することにより、最大通過量データを超えた場合には、ガスの流れを遮断しガスの流出を防止することにより安全を確保する。   In this way, during the valve closing operation, when the maximum passage amount data is exceeded by driving the output at the start, the output at the closing operation, and the spring 36 as the biasing means with a large output capable of being compressed. , Ensuring safety by blocking gas flow and preventing gas outflow.

ガスの流れを遮断した後、ガス回路の安全が確認されると弁体33は弁開される。次に弁開動作時について説明する。開成信号により駆動制御手段50、駆動回路部49を介してステッピングモータ28を駆動し、弁体33を開成しガスが流れる状態とする。図4において、先ず起動時には起動周波数が入力されロータ16が弁閉動作時と反対方向に回転するとネジ33を有する出力軸18が回転し、ネジ33に勘合され回転防止ピン37により回転防止されたナット34は弁開方向に移動する。この時ナット34の先端38と弁体33の先端39はスプリング36が圧縮された状態で隙間43が形成されており、この隙間43が密着する図3の状態まで起動周波数で駆動される。この起動時にはスプリング36が圧縮された状態であるため、スプリング36はナット34を図4において上方向に押しており、ネジ42の溝は傾き角度を有しているため出力軸18を介してロータ16を回転する方向に力が作用する。   After the gas flow is shut off, the valve body 33 is opened when the safety of the gas circuit is confirmed. Next, the valve opening operation will be described. In response to the opening signal, the stepping motor 28 is driven through the drive control means 50 and the drive circuit unit 49 to open the valve body 33 so that the gas flows. In FIG. 4, first, at the time of start-up, the start-up frequency is input, and when the rotor 16 rotates in the opposite direction to that during the valve closing operation, the output shaft 18 having the screw 33 rotates. The nut 34 moves in the valve opening direction. At this time, the tip end 38 of the nut 34 and the tip end 39 of the valve body 33 are formed with a gap 43 in a state where the spring 36 is compressed. The gap 43 is driven at the starting frequency until the state shown in FIG. Since the spring 36 is in a compressed state at the time of starting, the spring 36 pushes the nut 34 upward in FIG. 4, and the groove of the screw 42 has an inclination angle, so that the rotor 16 is connected via the output shaft 18. A force acts in the direction of rotating.

従ってロータ16は起動しやすくなる。図3まで弁体33が移動すると、ナット34の先端38と弁体33の先端39は当接するため、スプリング36は弁体33を弁座35に付勢する力として作用しない状態となる。図3から図2への弁開動作時には、流路32を流れるガスの圧力は、弁体33を付勢する付勢力として作用しているので、ガスが弁体33を付勢する力に打ち勝って弁開することになる。この時には起動周波数より遅い弁開動作時の周波数で駆動され、弁体33に設けられた弁ゴム40は、弁座35から離脱するまで動作される。   Therefore, the rotor 16 is easy to start. When the valve body 33 moves to FIG. 3, the tip end 38 of the nut 34 and the tip end 39 of the valve body 33 come into contact with each other, so that the spring 36 does not act as a force for urging the valve body 33 against the valve seat 35. During the valve opening operation from FIG. 3 to FIG. 2, the pressure of the gas flowing through the flow path 32 acts as an urging force that urges the valve body 33, so that the gas overcomes the force that urges the valve body 33. Will be opened. At this time, the valve rubber 40 is driven at a valve opening operation frequency slower than the activation frequency, and the valve rubber 40 provided on the valve body 33 is operated until it is detached from the valve seat 35.

この弁開動作時の出力は起動時出力に比べ大きいトルクとなる。この弁開動作時は、閉成状態にある弁体33を開成するためロータ16は図3において下方向に移動し、ロータ16は低摺動抵抗の軸受19のスラスト軸受部21に当接して回転する。従ってロータ16の回転を効率良く弁体33の駆動に変換することができる。そして弁体33が弁座35から離脱した後には弁開動作時の周波数に比べ速い周波数で駆動し、弁体33は図2の状
態まで移動し弁開の状態となる。この弁体33が弁座35から離脱した後の出力は弁開動作時トルクに比べ小さいトルクで駆動される。この時は弁体33には流路32を流れるガスの流体圧は作用しないので小さいトルクで駆動可能である。
The output at the time of this valve opening operation becomes a larger torque than the output at the time of starting. During this valve opening operation, the rotor 16 moves downward in FIG. 3 to open the valve body 33 in the closed state, and the rotor 16 contacts the thrust bearing portion 21 of the bearing 19 with low sliding resistance. Rotate. Therefore, the rotation of the rotor 16 can be efficiently converted into driving of the valve element 33. Then, after the valve element 33 is detached from the valve seat 35, the valve element 33 is driven at a frequency faster than the frequency at the time of the valve opening operation, and the valve element 33 moves to the state shown in FIG. The output after the valve element 33 is detached from the valve seat 35 is driven with a torque smaller than the torque during the valve opening operation. At this time, since the fluid pressure of the gas flowing through the flow path 32 does not act on the valve body 33, the valve body 33 can be driven with a small torque.

この様にして、弁開動作時には、起動時のトルク、弁開動作時は起動時に比べて大きいトルク、開成後は開成動作時のトルクより小さいトルクで駆動される。   In this way, the valve is driven with a torque at the time of start-up operation, a torque larger than that at the time of start-up during the valve-open operation, and a torque smaller than the torque at the time of the open operation after the opening.

本発明の実施例1の電動機の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the electric motor of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の流体制御弁の弁開時の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure at the time of valve opening of the fluid control valve of Example 1 of this invention 同流体制御弁の弁閉時の構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of the fluid control valve when it is closed 同流体制御弁の完全弁閉時の構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of the fluid control valve when it is completely closed 同流体制御弁と制御系統との関係を示す構成図Configuration diagram showing the relationship between the fluid control valve and the control system 同電動機の電気系統図Electrical diagram of the motor 従来の流体制御弁の構成図Configuration diagram of conventional fluid control valve

符号の説明Explanation of symbols

14 ステータ
15 コイル
16 ロータ
18 回転軸
19、22 軸受
28 電動機
14 Stator 15 Coil 16 Rotor 18 Rotating shaft 19, 22 Bearing 28 Electric motor

Claims (4)

コイルを有するステータと、前記コイルへの通電によって励磁され回転するロータと、前記ロータの回転軸と、前記ステータとロータの間に介在し前記ロータを収納してガス流路との気密性を保持する有底筒状の気密隔壁と、前記気密隔壁の底部に設け前記回転軸の一方を受ける第2の軸受と、前記気密隔壁の開口側に挿入され前記回転軸の他方を受ける第1の軸受を支持する軸受支持部と、前記気密隔壁の外周に配しベース板との間で気密性を保持するシール材と、前記ロータの回転を直動に変換する変換手段と、前記変換手段を介してガス流路に配設した弁座への当接、離反により流路の開閉を行う弁体と、前記弁体を弁座側に付勢する付勢手段とを備え、
前記変換手段は、回転軸に形成したねじ部と弁体側に形成したナット部の係合により回転運動を直進運動に変換し、
前記第1の軸受と第2の軸受は、異なる材質を用いて構成し、開状態から閉状態への動作時の効率的な回転動作を確保しつつ、閉状態における付勢手段の反発力によるロータの回転を防止するようにした流体制御弁。
A stator having a coil, a rotor that is excited and rotated by energization of the coil, a rotating shaft of the rotor, and a rotor interposed between the stator and the rotor to store the rotor and maintain gas tightness with the gas flow path A bottomed cylindrical hermetic partition, a second bearing provided at the bottom of the hermetic partition and receiving one of the rotating shafts, and a first bearing inserted on the opening side of the hermetic partition and receiving the other of the rotating shafts A bearing support that supports the seal, a sealing material that is disposed on the outer periphery of the hermetic partition wall and maintains hermeticity between the base plate, a conversion unit that converts the rotation of the rotor into a linear motion, and the conversion unit. A valve body that opens and closes the flow path by contact with and separation from the valve seat disposed in the gas flow path, and a biasing means that biases the valve body toward the valve seat side,
The converting means converts a rotational motion into a straight motion by engagement of a screw portion formed on the rotating shaft and a nut portion formed on the valve body side,
The first bearing and the second bearing are made of different materials, and ensure efficient rotation during the operation from the open state to the closed state, and by the repulsive force of the urging means in the closed state. A fluid control valve designed to prevent rotation of the rotor.
第1の軸受と第2の軸受は、回転軸を受けるラジアル軸受部とロータを受けるスラスト軸受部を有する構成とした請求項1記載の流体制御弁。 The fluid control valve according to claim 1, wherein the first bearing and the second bearing have a radial bearing portion that receives the rotating shaft and a thrust bearing portion that receives the rotor. 弁開動作時は、第1の軸受のスラスト軸受部とロータが当接する構成とした請求項1または2記載の流体制御弁。 The fluid control valve according to claim 1, wherein the thrust bearing portion of the first bearing and the rotor are in contact with each other during the valve opening operation. 弁閉状態時は、第2の軸受のスラスト軸受部とロータが当接する構成とした請求項1または2記載の流体制御弁。 The fluid control valve according to claim 1 or 2, wherein the thrust bearing portion of the second bearing and the rotor are in contact with each other when the valve is closed.
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