JP2013221593A - バルブの電動式制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭い場所や密集したエリアで使用される小型バルブの電動化が支障なく行える、表示灯の点灯時間を長くすることで開又は閉の位相表示を見逃すことのないバルブの電動式制御装置を提供する。
【解決手段】ボールバルブ２ａのバルブ本体６にＲＣモータを備えた駆動機構３を固定し、前記ＲＣモータの出力軸１８と弁体８の弁軸１０を軸継手２４で連結すると共に、この軸継手の近傍に開位置検知用のリミットスイッチ２５と閉位置検知用のリミットスイッチ２６を配置し、前記駆動機構及び両リミットスイッチと電気的に接続したコントローラに、切換えスイッチと開位置表示灯及び閉位置表示灯を設け、コントローラ内の制御回路に設定する、切換えスイッチの切換えによる駆動機構への通電時間を、弁体の開閉に要する時間よりも長く設定し、弁体が開位置又は閉位置に停止した後も、長く設定した通電時間だけ開位置表示灯又は閉位置表示灯が点灯しているようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、配管のラインに設けたバルブを遠隔操作で開閉したり切換えることができるようにしたバルブの電動式制御装置に関する。

例えば、小口径配管ライン等において、狭い場所や密集したエリアでは手動式小型バルブ（ボールバルブ、ニードルバルブ等）が使用されているが、これらバルブの開閉や切換えを手動操作によって行うものでは、スペース的に作業が行いにくいと共に、開閉や切換えごとに作業位置からバルブの位置まで移動しなければならないという不便があり、このため、このような手動式小型バルブにおいても、開閉や切換えを遠隔操作可能な電動式に置換できるようにしたいとの要望が高まっている。

手動式小型バルブの電動化に際して解決しなければならない課題としては、小口径配管ライン及び狭い場所や密集したエリアでの使用に対応することができるよう、できるだけ全体を小型軽量化する点、既設の手動式小型バルブをそのまま有効利用することでコストの低減を図る点、バルブのサイズが異なっても単一の構造で対応することができる点、バルブの開閉や切換えが操作容易な離れた場所から行え、開又は閉の位相を正確に目視確認することができるようにする点を挙げることができる。

従来の電動バルブは、流体通路を設けたバルブ本体の上部にケースを固定し、このケースで保持した回転軸とバルブ本体の流体通路を開閉する弁体の弁軸を一体に回転するよう結合し、前記ケース内に収納したモータの出力軸と回転軸を減速歯車機構で連動し、モータへの通電により弁体を回動させることで、流体通路の開又は閉を切換えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

また、電動バルブの開又は閉の切換え機構は、モータへの通電をスイッチ操作によって行い、バルブの開又は閉の位相をリミットスイッチで検出して通電をオフにするのが一般的であり、このとき、切換えスイッチの切換えによって表示灯を点灯させることにより、バルブの開又は閉の位相を表示することは電気的に可能であり、前記表示灯を常時点灯させと電力の消費が多くなるので、スイッチの切換えと同時に点灯させ、開又は閉の位相を検出するリミットスイッチで消灯させることになる。

特開２０１０−１１０７１７号公報

ところで、上記した従来の電動バルブは、モータと減速歯車機構の採用で駆動機構が大型化し、このため、狭い場所や密集したエリアで使用される小型バルブの電動化にはスペース的に困難であると共に、このようなサイズ以外に、トルクや重量が過大となり、しかも、バルブ本体側も減速歯車機構の採用が可能な構造にする必要があり、既存の手動式小型バルブをそのまま有効利用することができないという問題がある。

また、弁本体の開又は閉の表示において、切換えスイッチのオンから弁体が開又は閉になるまでの間だけ表示灯を点灯させる構造では、どうしても点灯時間が短くなり、開又は閉の目視による確認を見逃してしまうという事態が生じる。

そこで、この発明の課題は、上記のような問題点を解決するため、駆動部分の小形軽量化によって、狭い場所や密集したエリアで使用される小型バルブの電動化が支障なく行えるだけでなく、既存の小型バルブをそのまま使用することができ、更に、表示灯の点灯時間を長くすることで開又は閉の位相表示を見逃すことのないようにしたバルブの電動式制御装置を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、弁体の回動によって流体通路を開閉するバルブと、前記弁体を回動させるためのモータを備えた駆動機構と、前記駆動機構におけるモータの出力軸と弁体の弁軸を連結する接続機構と、前記駆動機構のモータを駆動するための電源を備え、この電源をモータと切換えスイッチを介して電気的に接続したコントローラとからなり、前記コントローラに、弁体が開位置になると点灯する開位置表示灯と、弁体が閉位置になると点灯する閉位置表示灯と、前記切換えスイッチの切換え時にモータと開位置表示灯又は閉位置表示灯に対して予め設定した時間だけ通電する制御回路を設け、前記回路機構に設定する通電時間を、弁体の開閉切換えに要する時間よりも長く設定し、弁体が開位置又は閉位置に停止した後も、長く設定した通電時間だけ開位置表示灯又は閉位置表示灯が点灯しているようにしたものである。

上記バルブがボールバルブであり、弁体を９０°回動させることにより流体通路の開閉を切換えるようになっており、弁体の９０°の回転角度の規制が、弁軸に一体となって回転するよう固定した回転座金と、この回転座金の回転角度を９０°に規制するよう弁本体に設けたストッパー壁との組み合わせで形成されているようにすることができる。

上記バルブがボールバルブであり、弁体を１８０°回動させることにより流体通路の連通を切換えるようになっており、弁体の１８０°の回転角度の規制が、弁軸に一体となって回転するよう固定した回転座金と、この回転座金の回転角度を１８０°に規制するよう弁本体に設けたストッパー壁との組み合わせで形成されているようにすることができる。

上記バルブがニードルバルブであり、ニードルを回転させて軸方向に移動させることにより流体通路を開閉するようになっており、上記接続機構の雄ねじに螺合した調整ナットのセット位置を変更することで、ニードルの開弁量を調整できるようにすることができる。

ここで、上記バルブは、小口径配管ライン及び狭い場所や密集したエリアでの使用に対応することができる既存の手動式小型バルブを用い、そのハンドルを除去した状態でそのまま使用する。

上記駆動機構におけるモータは、ラジコン用サーボを搭載したステッピングモータを用い、操作性の安定化と小形軽量化を図り、取付け架台を用いてモータの出力軸が弁体の弁軸と同軸心の配置となるよう弁本体に固定し、前記出力軸と弁軸を接続機構である軸継手で結合し、モータの回転により弁体が回動するようになっている。

上記バルブがボールバルブの場合、弁体を９０°回動させることにより流体通路の開閉を切換えるものと、弁体を１８０°回動させて流体通路の切換えを行う三方切換えバルブがあり、前者の流体通路開閉用のボールバルブにおいては、軸継手の外側に開位置検知用のリミットスイッチと閉位置検知用のリミットスイッチが、取付け架台への固定によって９０°の配置で設けられ、また、後者の切換え用ボールバルブにおいては、リミットスイッチが１８０°の配置で設けられ、軸継手と弁軸の結合を兼ねる当接部材が、弁体の開位置と閉位置又は切換え位置で前記リミットスイッチを押すようになっている。

また、上記バルブがニードルバルブの場合、弁体であるニードルが軸方向に移動するので、上記した両リミットスイッチは、ニードルの軸方向に沿って位置を違えた配置になっている。

上記コントローラは、その内部に、取換え可能な乾電池を用いた電源と回路機構を収納し、外面に切換えトスイッチと開位置表示灯及び閉位置表示灯が設けられ、上記モータとリミットスイッチ、各表示灯が電源と回路機構を介して電気的に接続されててる。

この発明によると、駆動機構のモータにラジコン用サーボを搭載したステッピングモータを用いたので、駆動部分の操作性の安定化と小形軽量化によって、狭い場所や密集したエリアで使用される小型バルブの電動化が支障なく行える。

また、ハンドルを除去するだけで既存の小型バルブをそのまま使用して電動化することができ、資源の有効利用とコスト削減が図れることになる。

更に、回路機構に設定する通電時間を、弁体の開閉切換えに要する時間よりも長く設定し、弁体が開位置又は閉位置に停止した後も、長く設定した通電時間だけ開位置表示灯又は閉位置表示灯が点灯するようにしたので、弁体が開又は閉になった後も所定時間だけ開位置表示灯又は閉位置表示灯が点灯していることになり、点灯時間を長くすることで弁体が開又は閉の位相表示を見逃すことが少なくなり、コントローラを操作の容易な位置に設置してバルブの開閉等を遠隔操作できると同時に、開又は閉の位相確認が可能になる。

（ａ）はこの発明に係る電動式制御装置を開閉式ボールバルブに用いた第１の実施の形態を示す開弁状態の縦断正面図、（ｂ）は同横断平面図 この発明に係る電動式制御装置を切換え式ボールバルブに用いた第２の実施の形態を示す縦断正面図 （ａ）は図１に示した開閉式ボールバルブにおける弁体の９０°回動規制構造を示す分解斜視図、（ｂ）は図２に示した切換え式ボールバルブにおける弁体の１８０°回動規制構造を示す分解斜視図 （ａ）は第１及び第２の実施の形態における電動式制御装置のコントローラを示す正面図、（ｂ）は第３の実施の形態における電動式制御装置のコントローラを示す正面図 コントローラ内に組み込む制御回路を示す回路図 コントローラ内に組み込む制御回路の模式図 駆動機構におけるＲＣモータの制御するパルス幅の説明図 第３の実施の形態における電動式制御装置のコントローラに設ける切り換えスイッチを示す回路図 （ａ）はこの発明に係る電動式制御装置をニードルバルブに用いた第３の実施の形態を示す閉弁状態の縦断正面図、（ｂ）は同横断平面図 （ａ）はこの発明に係る電動式制御装置をニードルバルブに用いた第３の実施の形態を示す開弁状態の縦断正面図、（ｂ）は同横断平面図 （ａ）はこの発明に係る電動式制御装置をニードルバルブに用いた第３の実施の形態において、調整ナットを回動させることによってニードルバルブの絞り量を調整している状態を示す閉弁状態の縦断正面図、（ｂ）は同横断平面図

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図示のように、この発明に係るバルブの電動式制御装置１は、弁体の回動によって流体通路を開閉または切換えるバルブ２と、前記弁体を回動させるためのＲＣモータを備えた駆動機構３と、前記駆動機構３におけるＲＣモータの出力軸と弁体の弁軸を連結する接続機構４と、前記駆動機構３のＲＣモータを駆動するための電源を備え、前記ＲＣモータをコントロールするための制御回路を収納したコントローラ５とで構成されている。

図１（ａ）、（ｂ）は、電動式制御装置１の第１の実施の形態を示し、バルブに開閉式のボールバルブ２ａを用い、弁体を９０°回動させることにより流体通路を開閉するものである。

電動式制御装置１によって開閉する上記ボールバルブ２ａは、例えば、狭い場所や密集したエリアで使用する既存の手動開閉式の小型ボールバルブを用い、弁本体６の軸心に沿って貫通する流体通路７の途中にボール状の弁体８を回動可能に組み込み、弁体８に設けた弁孔９を流体通路７に連通させた開位置と、弁孔９が流体通路７に直角となって流体通路７を遮断した閉位置との間を９０°回動可能となり、この弁体８の上部に一体回転するよう連結した弁軸１０が、弁本体６の途中に突設した筒状壁１１から水密状となって外部に突出し、弁軸１０の上端はハンドルを取付けるためのスプライン軸１２になっている。

なお、上記弁本体６における流体通路７の両端は、ねじ孔１３やナットを使用した接続手段によって、流体の配管と接続する構造になっている。

この弁体８の回動角度を９０°に規制する機構は、図３（ａ）に示すように、上記筒状壁１１の上端で外周に沿う位置に半円よりも少ない範囲となる円弧壁１４を突設し、弁軸１０のイプライン軸１２にリンフと称する金属板製のストッパー板１５を内周のスプライン孔１６で一体に回転するよう外嵌係止し、前記ストッパー板１５は、円弧壁１４内に納まる小径部１５ａと、筒状壁１１の外径に一致した大径部１５ｂとを備え、この大径部１５ｂは、その一端が円弧壁１４の一端に当接するとき、他端側と円弧壁１４の他端との間に９０°の遊びが生じるように形成され、このようなストッパー板１５と円弧壁１４によって弁体８の回動角度を９０°に規制し、弁体８は開又は閉の位置の何れかで停止することになる。

上記駆動機構３は、モータにＲＣモータ１７を用い、図６の模式図に示すように、このＲＣモータ１７は、ラジオコントロール用のサーボモータであり、角形のケース３ａ内にギャー伝達機構と共に収納して形成されている。

このケース３ａ内に収納されたＲＣモータ１７は、ギャーによる伝達機構を介してケースの出力軸１８と接続された構造となっており、高トルクが生じるようになっている。

上記ケース３ａは、取付け架台１９を用いて上記出力軸１８が弁体８の弁軸１０と同軸心の配置となるよう弁本体６に固定され、出力軸１８と弁体８の弁軸１０を接続機構４で結合することにより、ＲＣモータ１７で弁体８を開閉させるようになっている。

この取付け架台１９は、水平の下板２０とその両端に設けた立ち上がり板２１でコ字状に形成され、下板２０の一端側に片寄った位置に設けた下向き筒上部の取付け孔２２を弁本体６の筒状壁１１に外嵌し、ビスのねじ込みによって固定するようになっている。

上記駆動機構３は、ケース３ａの両側外面に設けた取付け座３ｂを取付け架台１９における立ち上がり板２１の上端に載置し、この部分をビス２３で締結することにより、弁本体６の上部に弁軸１０と出力軸１８が同軸心の配置になるよう固定される。

上記弁本体６の弁軸１０と出力軸１８を結合する接続機構４は軸継手２４を用い、この軸継手２４は、下部が弁軸１０のスプライン軸１２に外嵌係合するスプライン孔筒状部２４ａで、上部が出力軸１８と結合するフランジ結合部２４ｂ又は、出力軸１８に外嵌係合する筒状部とした構造を有し、ＲＣモータ１７の回転により弁体８を開又は閉位置に回動させるようになっている。

上記取付け架台１９における下板２０の上面で軸継手２４の外側位置に、開位置検知用のリミットスイッチ２５と閉位置検知用のリミットスイッチ２６が、取付け架台１９への固定によって検知片２５ａ、２６ａが９０°の配置となるように設けられ、前記軸継手２４と弁軸１０の結合を兼ねるよう軸継手２４に設けた当接部材２７の先端頭部が、弁体８の開位置と閉位置で前記リミットスイッチ２５又は２６の検知片２５ａ、２６ａを押すようになっている。

即ち、図１のように、弁体８が開位置に停止するとき、当接部材２７の先端頭部が開位置検知用リミットスイッチ２５を押してオンとし、この状態から弁体８が閉方向に回動すると前記リミットスイッチ２５はオフとなり、弁体８が９０°回動して閉位置に停止すると、当接部材２７の先端頭部が閉位置検知用リミットスイッチ２６を押してオンとすることになる。

上記コントローラ５は、図４（ａ）と図５の回路図及び図６の模式図に示すように、外装ケースａの内部に、電源となる電池Ｂと制御回路２８を収納し、外装ケース５ａの一面側の外面に、開閉用の切換えスイッチ２９と、弁体８が開位置になると点灯する開位置表示灯３０と、弁体８が閉位置になると点灯する閉位置表示灯３１が設けられ、開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１は切換えスイッチ２９の上部両側に配置され、両表示灯３０、３１の配置と切換えスイッチ２９の開切換え方向が一致しており、また、開位置表示灯３０の近傍には「開」の文字が、閉位置表示灯３１の近傍には「閉」の文字が表示され、上記ＲＣモータ１７とリミットスイッチ２５、２６、各表示灯３０、３１が電池Ｂと制御回路２８を介して電気的に接続されててる。

なお、上記コントローラ５の電池Ｂは乾電池の取換え方式に限るものではなく、ソーラー電源ユニットを用いたり商用電源を使用するようにしてもよく、このコントローラ５は、ボールバルブ２に対して離れた操作が容易場所に設置するため、上記した電気的な接続に用いるリード線３２は、コントローラ５とボールバルブ２の位置関係によって長さが異なることになる。

上記コントローラ５内に組み込んだ制御回路２８は、切換えスイッチ２９の切換え時にＲＣモータ１７と開位置表示灯３０又は閉位置表示灯３１に対して予め設定した時間だけ通電する時間を設定するためのものであり、この制御回路２８に設定する通電時間を、弁体８の開閉切換えに要する時間よりも長く設定し、弁体８が開位置又は閉位置に停止した後も、長く設定した通電時間だけ開位置表示灯３０又は閉位置表示灯３１が点灯しているようにする。

即ち、ＲＣモータ１７の回転による弁体８の開閉切換えに要する通電時間を予め測定し、この開閉に要する時間に適当な時間を加え、加えた時間だけ余分に通電するようにする。

例えば、弁体８の開閉切換えに２秒かかるとすると通電時間を４秒とか６秒に設定し、このように弁体８の切換え停止後も通電を続けると、弁体８が開位置又は閉位置に停止した後も、余分な時間だけ開位置表示灯３０又は閉位置表示灯３１が点灯し続け、点灯時間が長くなった分だけ開位置表示灯３０又は閉位置表示灯３１の目視確認できる機会が増え、遠隔位置においてもボールバルブ２の開又は閉の確認が見逃すことなく行える。

図５は制御回路２８を示し、Ｃ−ＭＯＳマイクロコントローラ３３とスイッチング用トランジスタ３４、切換えスイッチ２９、ＬＥＤを用いた開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１で構成されており、図６の模式図に示すように、前記マイクロコントローラ３３に、ＲＣモータ１７、開位置検知用のリミットスイッチ２５、閉位置検知用のリミットスイッチ２６を接続した構成となっている。

Ｃ−ＭＯＳマイクロコントローラ３３は、メモリ、Ａ／Ｄ変換器、アナログコンパレータ、発振回路、タイマ手段、イベントタイマ、Ｉ／Ｏ、ＣＰＵなどをパッケージした１チップＰＩＣマイコン（以下、マイコン）で、前記メモリに処理プログラムを書き込むことにより、多様な制御動作を行わせることができる。

ここでは、図６の模式図に示すように、プログラムにより、タイマ手段３５とＰＷＭ発振手段３６を構成して制御手段３７によって制御するようにしている。

前記タイマ手段３５は、弁体８の開閉時間（実際には開閉するのに十分な時間）でタイムアップして、そのタイムアップするまで作動パルスを出力する。

ＰＷＭ発振手段３６は、後述のように、ＲＣモータ１７の回転を制御するための制御信号（パルス）を生成するためのものである。

また、前記マイコン３３には、半固定抵抗器３９が接続された構成となっており、この調整用抵抗器は、前記制御信号のパルス幅を調整するためのものである。

スイッチング用トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴということもある）３４は、ここでは、ＰチャンネルＭＯＳＦＥＴを使用しており、前記ＭＯＳＦＥＴのソース端子Ｓを電池Ｂと接続し、ドレイン端子ＤをＲＣモータ１７と開位置表示灯３０、閉位置表示灯３１の点灯回路に接続している。また、ゲート端子Ｇを前記マイコン３３と接続して、マイコン３３の出力で前記ＭＯＳＦＥＴ３４をオン・オフするようにしてある。

上記ＲＣモータ１７は、図７のようなパルス幅の異なる制御信号を入力することで、入力された制御信号のパルスの幅に応じて、内蔵の制御回路が回転検出用ボリュームの検出信号に基づいて出力軸１８を左右に回転させる。

例えば、図７の（ａ）のパルス幅が１ｍｓの場合は出力軸１８を左へ回転し、同図（ｃ）のパルス幅が２．０ｍｓの場合は、出力軸１８を右へ回転する。また、同図（ｂ）のように、パルス幅が１．５ｍｓの場合は、出力軸１８を逆転させて中点（基準点）に戻す。

そして、２０ｍｓごとに、前記パルス信号を繰り返すことで所定の方向へ任意の角度回転させることができるというものである。

切換えスイッチ２９は、単極双投のスイッチで、図５のように電源（電池）電圧でプルアップされてマイコン３３に接続されている。

開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１はＬＥＤで構成されており、それぞれ、マイクロスイッチを使用した開位置検知用のリミットスイッチ２５と閉位置検知用のリミットスイッチ２６と接続されている。

すなわち、前記開位置検知用のリミットスイッチ２５は開位置表示灯３０と直列に接続されている。また、閉位置検知用のリミットスイッチ２６は閉位置表示灯３１と直列に接続されている。この開位置検知用のリミットスイッチ２５と開位置表示灯３０の直列回路と、閉位置検知用のリミットスイッチ２６と閉位置表示灯３１の直列回路は並列に接続され、電流制限抵抗３８を介してＭＯＳＦＥＴ３４のドレイン端子Ｄに接続してある。

したがって、前記ＭＯＳＦＥＴ３４を制御することで、開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１への給電をオン・オフできるのである。

この点灯回路の開位置検知用のリミットスイッチ２５と閉位置検知用のリミットスイッチ２６は、図１（ｂ）と図６のように、ＲＣモータ１７の出力軸１８と弁体８との接続部分の近傍に取り付け、当接部材２７の先端頭部が弁体８の開閉と連動して弁体８が「全開」のとき、開位置検知用のリミットスイッチ２５を作動する。一方、弁体８が「全閉」のとき、閉位置検知用のリミットスイッチ２６を作動する。

ちなみに、弁体８が「開」→「閉」あるいは「閉」→「開」の間の両スイッチ２５、２６は、開放状態になるため、開位置表示灯３０と、開位置表示灯３１は消灯する。

第１の実施の形態の電動式制御装置は上記のような構成であり、狭い場所や密集したエリアで使用されている手動式小型ボールバルブ２を電動式制御にするには、このボールバルブ２ａのハンドルを取外し、弁本体６の上に取付け架台１９を固定し、取付け架台１９の上に臨ませた駆動機構３を固定するとき弁本体２ａの弁軸１０とＲＣモータ１７の出力軸１８を軸継手２４で接続する。

この後、駆動機構３におけるＲＣモータ１７及びリミットスイッチ２５、２６とコントローラ５の制御回路２８をリード線３２で電気的に接続し、このコントローラ５をボールバルブ２ａに対して離れた位置で操作が容易な場所に設置する。

コントローラ５の切換えスイッチ２９が開位置にある場合、弁体は図１（ａ）のように開位置にあって流体通路７を接続し、管路を流体が流れていると共に、図１（ｂ）のように、当接部材２７が開位置検知用リミットスイッチ２５を押してオンにしているが、このリミットスイッチ２５及びＲＣモータ１７への通電が遮断されている。

次に、切換えスイッチ２９を操作して「開」→「閉」にすると、前記切換えスイッチ２９が「開」→「閉」へ作動したことをマイコン３３の制御手段３７が検出してタイマ手段３５を作動する。タイマ手段３６が作動すると、タイマ手段３５は、予め設定された弁体８の開閉に要するのに十分な幅（時間）の作動パルスをＭＯＳＦＥＴ３４へ出力する。

すると、ＭＯＳＦＥＴ３４がオンとなり、ＲＣモータ１７と開位置表示灯３０と開位置表示灯３１の点灯回路への給電が開始される。

同時に、制御手段３７は、切換えスイッチ２９が「閉」になったことを受けて、弁体８を「閉」方向へ回転するため、この実施形態では例えば、ＰＷＭ発振手段３６から１ｍｓのパルス幅の制御信号を２０ｍｓごとに繰り返しＲＣモータ１７へ出力する。

そのため、前記ＰＷＭ発振手段３６から出力された制御信号が入力されたＲＣモータ１７は左回転を開始する。そして、弁体が「全閉」位置に達するとストッパー機構によって停止する。すると、出力軸１８と弁体８との接続部分に設けた当接部材２７が閉位置検知用リミットスイッチ２６を作動するため、閉位置表示灯３１が点灯する。その結果、ボールバルブ２ａ（弁体８）が閉じたことを確認できる。

その後、マイコン３３のタイマ手段３５がタイムアップして作動パルスが停止する。すると、ＭＯＳＦＥＴ３４がオフとなり、ＲＣモータ１７と開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１の点灯回路への給電が停止する。

なお、給電停止後は、例えば、マイコン３３はスリープモードなどの低消費電力モードで待機するようになっており、電力消費を抑制できる。

上記のように、ＲＣモータ１７への通電時間は、切換えスイッチ２９を閉の側に倒した時点から弁体８が９０°回転して閉位置で機械的に停止するまでに要する時間よりも長く設定されているので、弁体８の停止後もＲＣモータ１７及び閉位置検知用リミットスイッチ２６への通電が続き、閉位置表示灯３１の点灯状態が維持される。

このように、弁体の停止後も閉位置表示灯３１の点灯状態が続くことで、コントローラ５において、閉位置表示灯３１の点灯状態を目視確認できる条件が長くなり、閉位置表示灯３１の点灯を見逃す機会が少なくなることで、ボールバルブ２ａの閉状態になったことを離れた位置で確実に知ることができる。

また、閉位置表示灯３１の消灯後でも、コントローラ５の切換えスイッチ２９を見れば、ボールバルブ２ａが閉状態であることが確認できる。

同様に、切換えスイッチ２９を「開」→「閉」に操作した場合も、前記スイッチ２９が「閉」→「開」へ作動したことを制御手段３７が検出してタイマ手段３５を作動すると、タイマ手段３５は、予め設定された弁体８の開閉に要するのに十分な幅の作動パルスをＭＯＳＦＥＴ３４へ出力する。そのため、ＭＯＳＦＥＴ３４がオンとなり、ＲＣモータ１７と開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１の点灯回路への給電が開始される。

また、制御手段３７は、弁体８を「開」方向へ動かすために、ＰＷＭ発振手段３６から２．０ｍｓのパルス幅の制御信号を出力して、ＲＣモータ１７を「右」方向へ回転させる。そして、弁体８が「全開」位置に達すると、出力軸１８と弁体８との接続部分に設けた当接部材２７が開位置検知用リミットスイッチ２５を作動して、開位置表示灯３０を点灯する。その結果、ボールバルブ２ａ（弁体８）が全開したことを確認できる。

その後、マイコン３３のタイマ手段３５がタイムアップして作動パルスを停止するので、ＭＯＳＦＥＴ３４がオフとなり、ＲＣモータ１７、開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１の点灯回路への給電が停止する。

このように、弁体８が開閉するとＲＣモータ１７と開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１への給電を停止し、弁体８の開閉と開閉確認の表示に必要な最小限の電力のみを使用するので、電池駆動での長期間の使用が可能である。また、このように消費電力を抑制できるので、太陽電池ＳＢを駆動源とすることも可能である。

図２は、電動式制御装置１の第２の実施の形態を示し、バルブ２として弁体８を１８０°回動させることにより流体の流れを切換える切換え式ボールバルブ２ｂに適用したものである。なお、上記した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによって説明に代える。

この第２の実施の形態で用いる切換え式ボールバルブ２ｂは、弁本体６に、下部に位置する入り側流体通路７ａと両側に位置する第１の出側流体通路７ｂ及び第２の出側流体通路７ｃをＴ字状の配置で設け、これら各流体通路７ａ、７ｂ、７ｃの集合部分に配置した弁体８にＬ字状の弁孔９ａを設け、この弁孔９ａの下向き開口部分は入り側流体通路７ａと常時連通し、横向き開口部分は、弁体を１８０°回動させることにより、第１の出側流体通路７ｂ又は第２の出側流体通路７ｃの何れか一方と連通させることができ、これにより、入り側流体通路７ａから流入した流体の流れを第１の出側流体通路７ｂ又は第２の出側流体通路７ｃの何れかに切換えるようになっている。

この切換え式ボールバルブ２ｂのその他の構造は、第１の実施の形態で用いた開閉用ボールバルブ２ａと略同様であり、弁体８の回動を１８０°に規制する構造は、図３（ｂ）に示すように、弁軸１０のスプライン軸１２に外嵌係止するストッパー板１５の大径部１５ｂを、その一端が円弧壁１４の一端に当接するとき、他端側と円弧壁１４の他端との間に１８０°の遊びが生じるように、回転方向の幅になるよう形成し、弁体８は入り側流体通路７ａが第１の出側流体通路７ｂと連通する位置又は第２の出側流体通路７ｃの何れかと連通する位置で停止することになる。

上記切換え用ボールバルブ２ｂには、取付け架台１９を用いて弁本体６に駆動機構３が固定され、ＲＣモータ１７の出力軸１８と弁軸１０が軸継手２４で接続されている。

この第２の実施の形態におけるコントローラ５は、図４（ａ）において、第１の実施の形態における開位置表示灯３０が第１の出側流体通路表示灯となり、閉位置表示灯３１が第２の出側流体通路表示灯となり、また、第１の実施の形態における開位置検知用リミットスイッチ２５が第１の出側流体通検知用リミットスイッチ、閉位置検知用リミットスイッチ２６が第２の出側流体通検知用リミットスイッチと名称が変わるだけで構造的には第１の実施の形態と同じである。

上記コントローラ５の制御回路に設定するＲＣモータ１７への通電時間は、弁体８が１８０°回動するのに要する時間に適当な余分の時間を加えた時間に設定し、切換えスイッチ２９を第１の出側流体通路７ｂ側又は第２の出側流体通路７ｃ側に倒すと、ＲＣモータ１７への通電となって弁体８が回動し、弁体８が停止して通路の切換えが完了すると、切換わった側となる第１の出側流体通路表示灯又は第２の出側流体通路表示灯が余分な設定時間だけ点灯し、流体の流れがどちらであるかを知らせるようにする。

図９乃至図１１は、電動式制御装置１の第３の実施の形態を示し、バルブ２として流体通路の流れを開閉すると共に流量を調整することができるニードルバルブ２ｃに適用したものである。なお、上記した第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付すことによって説明に代える。

この第３の実施の形態で用いるニードルバルブ２ｃは、Ｔ字形に形成された弁本体６に、一端側で開口する入り側の流体通路７ｄと、他端側で開口する出側の流体通路７ｅと、両流体通路７ｂ、７ｅを連通させる弁孔７ｆを設け、前記弁孔７ｆに挿入したニードル８ａの雄ねじ４１を、弁孔７ｆの内周面に形成した雌ねじ４２に螺合し、ニードル８ａは回転によって図９（ａ）の上下軸方向に移動するようになっている。

上記弁孔７ｆの下端部に弁座７ｇが設けられ、下降位置（閉位置）にねじ込んだニードル８ａの円錐形となる先端部が弁座７ｇに圧接することにより、両流体通路７ｄと７ｅの連通を閉じて流体の流れを遮断すると共に、ニードル８ａを上昇位置（開位置）に移動させて先端部を弁座７ｇから離反させると、両流体通路７ｄと７ｅが導通して流体が流れることになる。

このようなニードルバルブ２ｃは、ニードル８ａの開位置を選ぶことにより、流体の流れ量を絞ることができ、また、弁孔７ｆを形成する筒状壁１１には、ニードル８ａを回転と軸方向の移動が可能となるよう抜け止め状に保持するナット部材４３が外嵌螺合され、回動用のハンドルを取外したニードル８ａのスプライン軸１２がナット部材４３から上方に突出する構造になっている。

上記ニードルバルブ２ｃの弁本体６に対する取付け架台１９の固定は、下板２０に設けたねじ孔を上記ナット部材の雄ねじ部分に螺合することによって行い、この取付け架台１９に駆動機構３が固定され、同軸心の配置となるＲＣモータ１７の出力軸１８とニードル８ａが接続機構４で結合されている。

上記接続機構４は、上端をＲＣモータ１７の出力軸１８と結合する軸継手４４の下半部に、ニードル８ａのスプライン軸１２に外嵌係合するスプライン孔４５を設け、ＲＣモータ１７の回転をニードル８ａに伝達すると共に、回転によるニードル８ａの軸方向の移動を許容するようになっている。

この軸継手４４には、スプライン孔４５を形成した部分の周壁に、軸方向に沿うスリット４６が形成され、前記スリット４６からスプライン軸１２に閉検出用の当接部材４７がねじ込まれ、軸継手４４とニードル８ａが一体に回転するとき、軸継手４４に対してニードル８ａと前記当接部材４７が軸方向へ一体に移動するようになっている。

上記軸継手４４の外周面に形成した雄ねじ４８に、ニードル８ａの開位置を設定するための調整ナット４９を螺合し、軸継手４４の回転時にこの調整ナット４９が上下軸方向に移動するように、取付け架台１９の下板２０に取付けることで軸継手４４の近接位置に配置され、調整ナット４９の回転を規制して軸方向の移動を許容する回り止め機構５０が設けられている。

この回り止め機構５０は、一本の金属線材を下向きＵ字状に折り曲げて、長尺片５１ａと短尺片５１ｂによる二又状とした規制部材５１と、調製ナット４９の外周面に突設した規制杆５２との組み合わせで形成され、規制部材５１は、軸継手４４と平行する配置となるよう、長尺片５１ａの端部を取付け架台１９の下板２０にナット５３を用いて取り付け、長尺片５１ａと短尺片５１ｂの間に規制杆５２を嵌めることで調整ナット４９は回り止めとなり、これにより、軸継手４４の回転時に調整ナット４９は上下軸方向に移動することになる。

上記規制杆５２は、所定長さのビスを用い、図１１（ｂ）に示す、調整ナット４９のねじ孔５４に着脱可能となるようねじ込み固定しているので、これを緩めて取外し、規制部材５１との係合を解くようにすると、軸継手４４に対して調整ナット４９を手動操作で回動させて上下位置を変えることができることになり、停止する軸継手４４に対して調整ナット４９の上下軸方向の位置、即ち、ニードル８ａの開位置を調整することができ、また、この規制杆５２は、上下方向に移動することにより、開位置検知用リミットスイッチ２５に対する開位置の当接部材を兼ねることになる。

上記ニードルバルブ２ｃのニードル８ａは、ＲＣモータ１７の回転が軸継手４４を介して付与されるが、この回転により弁孔７ｆの雌ねじ４２とこれに螺合する雄ねじ４１の作用で軸方向に移動し、図９はニードル８ａが閉位置にあり、先端部が弁座７ｇに当接して両流体通路７ｄ、７ｅの連通を遮断する状態を示し、ニードル８ａに固定した閉位置の当接部材４７は取付け架台１９の下板２０に最も接近した下降位置にあり、これとは逆に、調整ナット４９は下板２０から離れた上昇位置にあり、この状態でＲＣモータ１７を図９（ａ）と（ｂ）において反時計方向である開方向に回転させると、ニードル８ａとこれに固定した当接部材４７は回転しながら上昇動し、調整ナット４９とこれに固定した規制杆５２は下降動することになる。

上記した開弁作動時において、ニードル８ａの開位置での停止は、上昇した当接部材４７の上面と下降した調整ナット４９の下面が当接した時点での位置であり、この両者の当接位置は、軸継手４４に取付けた調整ナット４９の閉弁時における閉待機位置を上下に調整することにより変化させることができ、具体的には、調整ナット４９の閉弁時に置ける閉待機位置を下方に設定すると、調整ナット４９は少し下降するだけで当接部材４７と当接し、ニードル８ａの開弁量を少なく設定でき、また、調整ナット４９の閉弁時における閉待機位置を上方に設定すると、調整ナット４９の移動ストロークが大きくなることでニードル８ａの開弁量を大きく設定でき、このように、調整ナット４９の上下の位置を変えることにより、ニードル８ａによる絞り量を変化させることができる。

なお、同一回転するニードル８ａと調整ナット４９の上下動速度は、ニードル８ａよりも調整ナット４９の方が早くなるよう、ニードル８ａの雄ねじ４１のピッチよりも軸継手４４の雄ねじ４８のピッチが大きくなるように設定され、ニードル８ａよりも調整ナット４９の移動ストロークが大きくなっている。

上記軸継手４４の外側で、取付け架台１９における下板２０の上に固定される閉位置検知用リミットスイッチ２６は、図９（ａ）で示したように、ニードル８ａが閉位置にあるとき当接部材４７で接触子２６ａが押し込まれてオンになる配置になっている。

また、取付け架台１９における下板２０の上に固定される開位置検知用リミットスイッチ２５は、当接部材となる規制杆５２の先端部が上下動する軌跡に接触子２５ａが臨み、かつ、当接部材４７の上面と調整ナット４９の下面が当接した開位置での停止部分で、規制杆５２の先端部で接触子２５ａが押し込まれてオンになる配置になっている。

なお、調整ナット４９の閉弁時における閉待機位置の調整は、理解を容易にするため図９に対して図１１では調整ナット４９の移動量を大きくした例を示したが、実際のニードルバルブ２ｃにおける流量調整の必要性はほんの僅かの調整量であり、従って、実際の調整においては、調整ナット４９を少し回動させる程度であるので、開弁時における当接部材４７と調整ナット４９の当接位置は上下に大きく変動することはなく、開位置検知用リミットスイッチ２５を定位置に配置しても、規制杆５２の先端部による接触子２５ａの押し込みは支障なく得られることになる。

上記のような第３の実施の形態におけるコントローラ５は、図４（ｂ）に示すように、切換えスイッチ２９ａが、開位置表示灯３０を点灯させる開位置と閉位置表示灯点灯３１させる閉位置及び、その中間の中立位置とに切換えることができるものを用い、開又は閉の切換え後は常時中立位置に戻しておくような構造になっている。

上記コントローラ５の制御回路２８に設定するＲＣモータ１７への通電時間は、調整ナット４９の最大開弁位置から閉弁位置に移動するまでに要する時間に適当な余分の時間を加えた時間に設定し、切換えスイッチ２９ａを中立位置から開又は閉の側に倒すと、ＲＣモータ１７への通電となってニードル８ａが回動し、ニードル８ａが停止して開閉の切換えが完了すると、開位置表示灯３０又は閉位置表示灯点灯３１が余分な設定時間だけ点灯し、開又は閉であることを知らせることになる。

この第３の実施の形態において、制御回路２８は、図６の単極双投の切換えスイッチ２９に変えて、図８に示すように、「中点」付（ＯＮ−ＯＦＦ−ＯＮ）のスイッチ２９ａを使用する。そして、前記中点付スイッチ２９ａを「開」または「閉」にして中点に戻すと、それを制御手段３７が検出して、ＰＷＭ発振手段３６の出力を停止するとうものである。

こうすることで、回転するＲＣモータ１７の起動と停止ができるため、前記スイッチ２９ａを「開」または「閉」からに中点に戻す操作を繰り返すことで、ニードル８ａの開度を調整できる。

ちなみに、前記制御手段３７によるスイッチ２９ａの中点の検出は、前記スイッチ２９ａの両入力がプルアップ抵抗で「Ｈ」になることから検出できる。

第３の実施の形態の電動式制御装置１は上記のような構成であり、狭い場所や密集したエリアで使用されているニードルバルブ２ｃを電動式制御にするには、このニードルバルブ２ｃのハンドルを取外し、弁本体６の上に取付け架台１９を固定し、取付け架台１９の上に臨ませた駆動機構３を固定するときニードル８ａとＲＣモータ１７の出力軸１８を軸継手４４で接続する。

この後、駆動機構３におけるＲＣモータ１７及びリミットスイッチ２５、２６とコントローラ５の制御回路２８をリード線３２で電気的に接続、このコントローラ５をニードルバルブ２ｃに対して離れた操作が容易場所に設置する。

図９は、ニードルバルブ２ｃの閉弁時の状態を示し、ニードル８ａの先端部が弁座７ｇに当接して流体通路７ｄと７ｅを遮断し、流体の流れが停止していると共に、ニードル８ａに固定した当接部材４７は閉位置検知用リミットスイッチ２６を押してオンにし、調整ナット４９は上昇した閉弁位置にあり、この調整ナット４９に突設した規制杆５２が規制部材５１に係合し、調整ナット４９は回り止め状に保持され、開位置の当接部材を兼ねる規制杆５２は開位置検知用リミットスイッチ２５から離反し、この開位置検知用リミットスイッチ２５はオフになっている。

この状態で、コントローラ５の切換えスイッチ２９ａを中立位置にしておくことでＲＣモータ１７や両リミットスイッチ２５、２６への通電はなく、開位置表示灯３０と閉位置表示灯３１は何れも消灯している。

上記のようなニードルバルブ２ｃの閉状態からコントローラ５の切換えスイッチ２９ａを開位置に倒すと、ＲＣモータ１７に開方向の通電となって開方向（図９おいて左回転）へ回転し、ＲＣモータ１７の開方向への回転は軸継手４４と、この軸継手４４のスリット４６に係合する当接部材４７を介してニードル８ａに伝わり、ニードル８ａは開方向に回転すると、雄ねじ４１と雌ねじ４２の送り作用で軸方向に上昇移動して先端部が弁座７ｇから離反し、これにより、両流体通路７ｄと７ｅが連通して流体の流れが生じる。

上記当接部材４７は、ニードル８ａと一体に回転及び軸方向に移動することで閉位置検知用リミットスイッチ２６から離反し、閉位置検知用リミットスイッチ２６はオフとなるので閉位置表示灯３１の点灯はなく、ＲＣモータ１７への通電が続いてニードル８ａの開弁量が増大していくと、当接部材４７も回転しながら一体に上昇移動する。

上記のように、軸継手４４が開弁方向に回転すると、これに外嵌螺合する調整ナット４９は回り止めになっているので下降動し、調整ナット４９は当接部材４７の上昇速度よりも速い速度で下降し、この調整ナット４９と上記当接部材４７は互いに接近し、図１０に示すように、ニードル８ａが予め設定した開弁位置に達すると、調整ナット４９と当接部材４７が互いに当接し、調整ナット４９は下降できなくなると同時にニードル８ａは上昇できなくなるので、ＲＣモータ１７の回転を強制的に停止させることになる。

上記のように、調整ナット４９と当接部材４７が互いに当接してＲＣモータ１７の回転が停止すると、調整ナット４９に突設した規制杆５２は、開位置検知用リミットスイッチ２５を押してオンにする位置で停止し、開位置検知用リミットスイッチ２５がオンになると開位置表示灯３０に通電となり、開位置表示灯３０の点灯により、ニードルバルブ２ｃが開弁状態であることを表示する。

上記ＲＣモータ１７への通電時間は、切換えスイッチ２９ａを開の側に倒した時点から調整ナット４９と当接部材４７が互いに当接するまでに要する時間よりも長く設定されているので、ニードル８ａが開弁位置に停止後もＲＣモータ１７及び開位置検知用リミットスイッチ３０への通電が続き、長く設定した時間だけ余分に開位置表示灯３０の点灯状態が維持される。

このように、ニードル８ａの開弁後も開位置表示灯の点灯状態が続くことで、コントローラ５において、開位置表示灯３０の点灯状態を目視確認できる条件が長くなり、開位置表示灯３０の点灯を見逃す機会が少なくなることで、ニードルバルブ２ｃの開状態になったことを離れた位置で確実に知ることができる。

上記ＲＣモータ１７への通電時間が経過すると、ＲＣモータ１７及び開位置検知用リミットスイッチ２５への通電が停止し、開位置表示灯３０が消灯することになり、このように、設定時間の経過後に開位置表示灯３０を消灯させることで、常時点灯させることによる電力の消費を少なくすることができ、また、コントローラ５の切換えスイッチ２９ａを見れば、ニードルバルブ２ｃが開状態であることが確認できる。

次に、図１０で示した開弁状態にあるニードルバルブ２ｃを閉弁状態にするには、コントローラ５の切換えスイッチ２９ａを閉位置にすればよく、ＲＣモータ１７に閉方向の通電となって閉方向（図１０おいて右回転）へ回転し、ＲＣモータ１７の閉方向への回転は軸継手４４と、この軸継手４４のスリット４６に係合する当接部材４７を介してニードル８ａに伝わり、ニードル８ａは閉方向に回転すると、雄ねじ４１と雌ねじ４２の送り作用で軸方向に下降移動して先端部が弁座７ｇに当接し、これにより、図９に示す閉弁状態に戻り、両流体通路７ｄ、７ｅの連通を遮断して流体の流れを止める。

これと同時に、調整ナット４９が上昇移動しで開弁待機位置に戻り、規制杆５２は上昇と同時に開位置検知用リミットスイッチ２５から離れ、開位置検知用リミットスイッチ２５のオフにより開位置表示灯３０は点灯しないことになり、また、ニードル８ａが閉弁位置になると、当接部材４７が閉位置検知用リミットスイッチ２６をオンにするので、開位置表示灯３１が点灯し、ニードルバルブ２ｃが閉弁状態であることを表示する。

上記ＲＣモータ１７への通電時間は、切換えスイッチ２９ａを閉の側に倒した時点からニードル８ａが閉弁位置に停止するまでに要する時間よりも長く設定されているので、ニードル８ａが閉弁位置に停止後もＲＣモータ１７及び閉位置検知用リミットスイッチ２６への通電が続き、長く設定した時間だけ余分に閉位置表示灯３１の点灯状態が維持されることになる。

なお、上記したニードルバルブ２ｃは、図１１で示すように、閉弁状態において、調整ナット４９から規制杆５２を取外し、規制部材５１を図１１（ｂ）のように回動させて調整ナット４９の邪魔にならないようにし、この状態で調整ナット４９を回動させ、軸継手４４に対して調整ナット４９の閉弁待機位置を上下に位置調整し、その後、規制杆５２に係合させた規制杆５２を調整ナット４９にねじ込んで元に戻せば、開弁時における調整ナット４９の移動ストローク、即ち、ニードル８ａの移動ストロークが変化し、ニードル８ａによる流体の絞り量を調整することができることになる。

１ 電動式制御装置
２ バルブ
２ａ ボールバルブ
３ 駆動機構
４ 接続機構
５ コントローラ
６ 弁本体
７ 流体通路
８ 弁体
９ 弁孔
１０ 弁軸
１１ 筒状壁
１２ スプライン軸
１３ ねじ孔
１４ 円弧壁
１５ ストッパー板
１６ スプライン孔
１７ ＲＣモータ
１８ 出力軸
１９ 取付け架台
２０ 下板
２１ 立ち上がり板
２２ 取付け孔
２３ ビス
２４ 軸継手
２５ 開位置検知用のリミットスイッチ
２６ 閉位置検知用のリミットスイッチ
２７ 当接部材
２８ 制御回路
２９ 切換えスイッチ
３０ 開位置表示灯
３１ 閉位置表示灯
３２ リード線
３３ Ｃ−ＭＯＳマイクロコントローラ
３４ スイッチング用トランジスタ
３５ タイマ手段
３６ ＰＷＭ発振手段
３７ 制御手段
４１ 雄ねじ
４２ 雌ねじ
４３ ナット部材
４４ 軸継手
４５ スプライン孔
４６ スリット
４７ 当接部材
４８ 雄ねじ
４９ 調整ナット
５０ 回り止め機構
５１ 規制部材
５２ 規制杆
５３ ナット
５４ ねじ孔

Claims (4)

1. 弁体の回動によって流体通路を開閉するバルブと、前記弁体を回動させるためのモータを備えた駆動機構と、前記駆動機構におけるモータの出力軸と弁体の弁軸を連結する接続機構と、前記駆動機構のモータを駆動するための電源を備え、この電源をモータと切換えスイッチを介して電気的に接続したコントローラとからなり、
   前記コントローラに、弁体が開位置になると点灯する開位置表示灯と、弁体が閉位置になると点灯する閉位置表示灯と、前記切換えスイッチの切換え時にモータと開位置表示灯又は閉位置表示灯に対して予め設定した時間だけ通電する制御回路を設け、
   前記回路機構に設定する通電時間を、弁体の開閉切換えに要する時間よりも長く設定し、弁体が開位置又は閉位置に停止した後も、長く設定した通電時間だけ開位置表示灯又は閉位置表示灯が点灯しているようにしたバルブの電動式制御装置。
2. 上記バルブがボールバルブであり、弁体を９０°回動させることにより流体通路の開閉を切換えるようになっており、弁体の９０°の回転角度の規制が、弁軸に一体となって回転するよう固定した回転座金と、この回転座金の回転角度を９０°に規制するよう弁本体に設けたストッパー壁との組み合わせで形成されている請求項１に記載のバルブの電動式制御装置。
3. 上記バルブがボールバルブであり、弁体を１８０°回動させることにより流体通路の連通を切換えるようになっており、弁体の１８０°の回転角度の規制が、弁軸に一体となって回転するよう固定した回転座金と、この回転座金の回転角度を１８０°に規制するよう弁本体に設けたストッパー壁との組み合わせで形成されている請求項１に記載のバルブの電動式制御装置。
4. 上記バルブがニードルバルブであり、ニードルを回転させて軸方向に移動させることにより流体通路を開閉するようになっており、上記接続機構の雄ねじに螺合した調整ナット
   のセット位置を変更することで、ニードルの開弁量を調整できるようにした請求項１に記載のバルブの電動式制御装置。

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