JP2014141986A - 遮断弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸の軸心方向寸法の更なる小型化が可能な遮断弁を提供する。
【解決手段】 貫通口４１を有する取り付け板４０と、貫通口に通された回転軸５０と、ロータ５５及びステータ６０の間を隔てて取り付け板に接続された隔壁体７０とを備え、隔壁体は、ロータを収容する有底筒状部７１と、その開口部分から拡径方向へ延びるツバ部７２とを有し、取り付け板は、貫通口から拡径方向へ延びてツバ部に対向する平板部４２を有し、この平板部には、ツバ部との対向面が流体室の内方側に窪んだ溝部４５が貫通口を周回して形成され、この溝部に配設されたシール部材４６は、回転軸の軸心５０ａ方向に圧縮された状態で平板部及びツバ部の間に挟持されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガス等の流体の流路を開閉する遮断弁に関し、より詳しくは、流路に形成された弁座に対して弁体を当接させて流路を遮断し、あるいは、弁座から弁体を離隔させて流路を開放させる遮断弁に関する。

都市ガスなどの燃料ガス（以下、単に「ガス」と称する）を需要施設へ供給するためのルート上には、地震などの異常を検知した場合にガス供給を遮断するための遮断弁が設けられている。この遮断弁は、例えば各需要施設でのガス使用量を計測するためのガスメータに付設されており、特許文献１には、そのような遮断弁の構成例が開示されている。

特許文献１のガスメータの筐体壁部には、該筐体内の流体室に面するようにして、遮断弁を取り付けるための取り付け口が形成されている。この取り付け口には、これを塞ぐようにして取り付け板が接続されており、該取り付け板は筐体の内方へ窪んだ形状を成している。また、取り付け板の外面側には隔壁体が接続されており、この隔壁体は筐体の外方へ膨出した有底筒状を成している。従って、これら取り付け板と隔壁体との間には空間が形成され、該空間には永久磁石などから成るロータが収容されている。一方、隔壁体の外周囲には、励磁コイルなどから成るステータが配設されている。また、ロータは回転軸の一端部に接続され、回転軸の他端部は、取り付け板に形成された貫通口を通じて流体室の内方へ突出し、当該突出部分には雄ネジが形成されている。この雄ネジには、移動体に形成された雌ネジが螺合しており、該移動体には弁体が支持されている。なお、移動体は回転軸の軸心方向へは可動であるが、周方向へは可動しないように規制されている。

従って、ステータの励磁コイルに通電するとロータが一方向又は他方向へと回転し、これに伴って弁体が流路内で前進又は後退する。また、特許文献１のガスメータでは、弁体に対向する位置にガスの通流口が形成され、当該通流口の周部が弁座になっている。そのため、弁体を前進させると弁座に当接し、通流口が塞がれてガスの通流が遮断され、弁体を後退させると通流口が開放されてガスの通流が許容される。特許文献１のガスメータは上述したような構成となっており、これに設けられた遮断弁は、上述したような弁体、ロータ、及びステータ等により構成されている。

また、このような遮断弁の場合、取り付け板と隔壁体とで囲まれた空間（ロータが配置された空間）はガスに暴露された流体室内環境であるのに対し、隔壁体の外方は大気に暴露された流体室外環境である。従って、隔壁体は、取り付け板に対して気密的に接続する必要がある。そこで、特許文献１では、取り付け板の窪んだ部分の内周面と、有底筒状の隔壁体の外周面との間に、環状のシール部材をその径方向に圧縮させた状態で挟持させている。

特許第４５４７７５１号公報（例えば、図１）

ところで、遮断弁が付設されるガスメータの小型化、あるいは、遮断弁の出荷時の搬送コストの低減などの観点から、遮断弁の小型化が要望されている。

そこで本発明は、更なる小型化、特に、回転軸の軸心方向寸法の小型化を図ることのできる遮断弁を提供することを目的とする。

本発明に係る遮断弁は、流体室を画定する壁部の開口部分に取り付けられる、貫通口を有する取り付け板と、前記取り付け板の貫通口を通して配設された回転軸と、前記回転軸のうち前記流体室の内方側の部分に接続された弁体と、前記回転軸のうち前記流体室の外方側の部分に接続されたロータと、前記ロータに対向して設けられたステータと、前記ロータ及び前記ステータの間を隔てて前記取り付け板に接続された隔壁体と、前記取り付け板及び前記隔壁体の間をシールするシール部材と、を備え、前記隔壁体は、前記ロータを収容する有底筒状部と、該有底筒状部の開口部分から拡径方向へ延びるツバ部とを有し、前記取り付け板は、前記貫通口から拡径方向へ延びて前記ツバ部に対向する平板部を有し、該平板部には、前記ツバ部との対向面が前記流体室の内方側に窪んだ溝部が前記貫通口を周回して形成され、前記シール部材は前記溝部に配設され、前記回転軸の軸心方向に圧縮された状態で前記平板部及び前記ツバ部の間に挟持されている。

このような構成により、遮断弁の軸心方向の寸法を小型化することができる。即ち、例えば特許文献１の遮断弁の場合、その回転軸の軸心方向寸法を規定するものには、取り付け板と隔壁体との間で径方向に圧縮されたシール部材の寸法が含まれる。特に、径方向に圧縮されると、軸心方向に長寸の長円形状に変形するため、この状態のシール部材を保持するために大きなスペースが必要となる。従って、遮断弁の軸心方向寸法を小型化するのが困難であった。しかしながら、本発明に係る遮断弁では、シール部材を軸心方向に圧縮した状態とし、更には溝部に配設することとしたため、遮断弁の軸心方向寸法の更なる小型化が可能になっている。

本発明によれば、回転軸の軸心方向寸法の更なる小型化が可能な遮断弁を提供することが可能である。

本発明に係る遮断弁を備える流量計測装置の全体構成を示す断面図である。 図１の流量計測装置をＩＩ−ＩＩ線で切断したときの遮断弁の構成を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、遮断弁の適用例として、燃料ガスの流量を超音波式流量計で計測する流量計測装置を示すが、適用対象はこれに限定されるものではない。

［流量計測装置］
図１は、本実施の形態に係る流量計測装置の全体構成を示す断面図である。この図１に示すように、流量計測装置１は、横長の直方体形状を成して所定容量を有するボックス状の筐体２を備えている。該筐体２は、その容量の大半を占めて上部が開口された筐体容器２ａと、該筐体容器２ａの上部開口を閉塞する筐体蓋部２ｂとから構成されている。この筐体容器２ａの開口に形成されたフランジ部と、筐体蓋部２ｂの周縁に形成されたフランジ部とを接続することで、筐体２内に閉塞空間を成す流体室２ｃが形成される。換言すれば、流体室２ｃは筐体２の壁部によって画定されている。

筐体蓋部２ｂの上面一側部には、筐体２の内外を連通するガス流入部３が備えられ、上面他側部には、同様に筐体２の内外を連通するガス流出部４が備えられている。更に、筐体２内に位置するガス流出部４の上流端部には、ガス流入部３を介して筐体２内に流入したガスの流量を計測するための流量計測部５が接続されている。

このうちガス流入部３は、上下方向に軸芯を向けた比較的短寸の管状を成して、筐体蓋部２ｂを貫通して設けられたガス流入管１０を備えている。このガス流入管１０の上端は、図示しない上流側ガス供給配管が接続されるガス流入口１０ａを成す一方、下端は閉塞されている。また、ガス流入管１０の下部の周壁部分には、該ガス流入管１０の内外を連通するガス流出口１０ｂが正面側へ開口するようにして形成されている。そして、このガス流出口１０ｂを開閉すべく、ガス流入管１０の下部には後に詳述する遮断弁１００が設けられている。

従って、遮断弁１００によりガス流出口１０ｂが開放されている場合は、上流側ガス供給配管から供給されたガスが、ガス流入口１０ａを介してガス流入管１０内に入り、ガス流出口１０ｂを介して筐体２内へと導入される。一方、遮断弁１００によりガス流出口１０ｂが閉塞されている場合は、ガス供給配管から供給されるガスの筐体２内への導入は制限される。なお、遮断弁１００の開閉駆動は、図示しない制御装置によって制御される。

一方、ガス流出部４は、上下方向に軸芯を向けた比較的長寸の管状を成して、筐体蓋部２ｂを貫通して設けられたガス流出管１２を備えている。このガス流出管１２の上端は、図示しない下流側ガス供給管が接続されるガス流出口１２ａを成し、下端は閉塞されている。また、ガス流出管１２の下部の周壁部分には、該ガス流出管１２の内外を連通するガス流入口１２ｂが、筐体２の中心側へ向けて開口するように形成されている。そして、このガス流入口１２ｂに流量計測部５が接続されている。

流量計測部５は、主に、管状（又は筒状）を成してガスが通流する流路部材２０と、一対の超音波振動子２５と、該超音波振動子２５を駆動するための回路が実装された基板２６とを備えている。

流路部材２０は、図１の左右方向に軸芯を向けて配設されており、その一端はガスの導入口２１を成し、他端は排出口２２を成している。この排出口２２には、上述したガス流出部４のガス流入口１２ｂが接続されている。また、流路部材２０の上側壁部であって、導入口２１と排出口２２との間の部分には、センサ取付用開口２３が形成されている。このセンサ取付用開口２３には、センサ取付部材２４を介して一対の超音波振動子２５が取り付けられている。

この流量計測部５は、ガスの流量を計測する際、以下のように動作する。即ち、一方の超音波振動子２５が送信側になってパルス状の超音波信号を発信し、他方の超音波振動子２５が受信側になってこの信号を受信する。次に、送信側と受信側とを交代して、同様にパルス状の超音波信号の発信及び受信を行う。このようにして、送信側と受信側とを順次交代しつつ、信号の発信と受信とを行う。そして、一方の超音波振動子２５を送信側としたときの発信から受信までの時間と、他方の超音波振動子２５を送信側としたときの発信から受信までの時間との差から、流路部材２０内を通流するガスの流速を算出する。このようにして求めた流速と、流路部材２０の通流断面積とに基づき、ガスの流量を算出している。

なお、流量計測装置１の構成は上記のものに限定されず、筐体２の構成、ガス流入部３に設けたガス流出口１０ｂの開口方向など、他の形態を採用してもよい。同様に、流量計測部５の構成も上記のものに限定されず、例えば、一対の超音波振動子を流路部材２０の上部と下部とに配置した構成であってもよいし、超音波振動子を用いない膜式の構成であってもよい。

［遮断弁］
次に、遮断弁１００の構成について詳述する。図２は、図１の流量計測装置をＩＩ−ＩＩ線で切断したときの遮断弁の構成を示す断面図である。この図２に示すように、本実施の形態に係る流量計測装置１では、筐体容器２ａの一部の壁部３０がガス流入管１０の一部の壁部を兼ねている。そして、この壁部３０において、ガス流出口１０ｂに対向する部分には、筐体２の内外を連通する弁装着口３１が形成されている。

弁装着口３１の周縁部の外面部分には周回溝３２が形成され、該周回溝３２に環状の第１シール部材３３が嵌め込まれている。弁装着口３１には、この第１シール部材３３を介して外側から取り付け板４０が取り付けられている。取り付け板４０は、弁装着口３１よりも大きな外形寸法を有し、その中央には回転軸５０が通る貫通口４１が設けられている。また、取り付け板４０は、比較的肉厚の金属板をプレス加工して形成されており、貫通口４１を含む中央部分とその外周囲部分とが段状を成している。具体的に説明すると、外周囲部分は、貫通口４１の拡径方向へ延びる平板部４２を成しており、中央部分は、平板部４２に対して流体室２ｃの内方へ窪んだ凹部４３を成している。なお、弁装着口３１を周回する第１シール部材３３は、平板部４２の内面（流体室２ｃ側の面）に当接している。

貫通口４１を通して配設された回転軸５０のうち、流体室２ｃの内方側の部分には雄ネジ５１が形成され、これには雌ネジを有する移動体５２が螺合している。そして、この移動体５２に対してディスク形状の弁体５３が取り付けられている。一方、回転軸５０のうち流体室２ｃの外方側の部分には、支持部５４を介して永久磁石から成るロータ５５が取り付けられている。

従って、このロータ５５が一方向又は他方向へ回転すると、回転軸５０も同方向へ回転する。そして、回転軸５０が回転すると、その雄ネジ５１に螺合する移動体５２と共に弁体５３が、前進（流体室２ｃの内方への移動）又は後退（流体室２ｃの外方への移動）する。また、ガス流出口１０ｂの周部は弁座３４を成しており、弁体５３が前進するとその周部前面が弁座３４に対して気密的に当接するようになっている。

なお、取り付け板４０の凹部４３内には、移動体５２と係合するディスク形状の係合部材５６が配設されている。この係合部材５６は、軸受け球５７を介して回転軸５０を支持することで、回転軸５０の回転に対して自身の静止状態を維持できる。また、係合部材５６は、移動体５２と係合することにより、当該移動体５２の前進及び後退を許容しつつも回転軸５０の軸心５０ａ回りへの回転変位を制限している。従って、ロータ５５と共に回転軸５０が回転すると、移動体５２は、回転軸５０と一体的に回転せずに、ロータ５５の回転方向に応じて前進又は後退するようになっている。

ロータ５５の外周囲には、該ロータ５５に対向するようにしてステータ６０が配設されている。このステータ６０は励磁コイル等から構成されており、図示しない外部電源からの供給電力によって磁化され、ロータ５５を回転軸５０と共に軸心５０ａ回りに回転させる。

これらロータ５５とステータ６０との間には、両者を隔てるようにして隔壁体７０が配設されている。隔壁体７０は、ロータ５５を収容する有底筒状部７１と、この有底筒状部７１の開口部分から拡径方向へ延びるツバ部７２とを有する。そして、隔壁体７０は、ロータ５５に対して有底筒状部７１を被せるようにして配置され、このとき、ツバ部７２の内面と取り付け板４０の平板部４２の外面とが対向する。これらツバ部７２と平板部４２との間には、隔壁体７０と取り付け板４０との間をシールする第２シール部材４６が介装されている。

より詳しく説明すると、取り付け板４０の平板部４２には、ツバ部７２との対向面（外面）が流体室２ｃの内方側へ窪んだ溝部４５が形成されている。この溝部４５は、軸心５０ａ回りを周回して形成されており、ここに環状の第２シール部材４６が配設されている。第２シール部材４６の断面寸法は溝部４５の深さ寸法よりも大きく、溝部４５に配設された状態でも、第２シール部材４６は平板部４２の外面に対して外方へ突出している。この突出部分に、隔壁体７０のツバ部７２の内面が当接している。

ところで、ステータ６０及び隔壁体７０を覆うようにしてカバー部材６１が設けられている。このカバー部材６１の端部にはフランジ部６２が突設されており、取り付け板４０の平板部４２の端部にもフランジ部４４が突設されている。そして、カバー部材６１は、そのフランジ部６２が取り付け板４０のフランジ部４４に係止されると共に、流体室２ｃの内方側へと付勢されている。これにより、隔壁体７０のツバ部７２は取り付け板４０の平板部４２に接近する方向へ付勢される。従って、第２シール部材４６は、軸心５０ａに沿う方向に圧縮された状態で、平板部４２とツバ部７２との間に挟持され、流体室２ｃの内外間の気密性が確保される。

以上のような構成の遮断弁１００では、第２シール部材４６を、取り付け板４０の平板部４２に形成した溝部４５に配置したため、取り付け板４０の軸心５０ａ方向の寸法の小型化が可能になっている。また、第２シール部材４６を凹部４３に設けないため、当該凹部４３の深さ寸法を小さくすることができる。そのため、凹部４３をプレス加工で形成した場合であっても、平板部４２について高い平面度を確保することができる。その結果、第１シール部材３３を介する筐体容器２ａの弁装着口３１との間のシール性と、第２シール部材４６を介する隔壁体７０との間のシール性とを、好適に確保することができる。

本発明は、ガス等の流体の流路を開閉する遮断弁に適用することができる。

１ 流量計測装置
２ 筐体
２ｃ 流体室
３１ 弁装着口（開口部分）
４０ 取り付け板
４１ 貫通口
４２ 平板部
４５ 溝部
４６ 第２シール部材（シール部材）
５０ 回転軸
５３ 弁体
５５ ロータ
６０ ステータ
７０ 隔壁体
７１ 有底筒状部
７２ ツバ部
１００ 遮断弁

Claims (1)

1. 流体室を画定する壁部の開口部分に取り付けられる、貫通口を有する取り付け板と、
   前記取り付け板の貫通口を通して配設された回転軸と、
   前記回転軸のうち前記流体室の内方側の部分に接続された弁体と、
   前記回転軸のうち前記流体室の外方側の部分に接続されたロータと、
   前記ロータに対向して設けられたステータと、
   前記ロータ及び前記ステータの間を隔てて前記取り付け板に接続された隔壁体と、
   前記取り付け板及び前記隔壁体の間をシールするシール部材と、
   を備え、
   前記隔壁体は、前記ロータを収容する有底筒状部と、該有底筒状部の開口部分から拡径方向へ延びるツバ部とを有し、
   前記取り付け板は、前記貫通口から拡径方向へ延びて前記ツバ部に対向する平板部を有し、該平板部には、前記ツバ部との対向面が前記流体室の内方側に窪んだ溝部が前記貫通口を周回して形成され、
   前記シール部材は前記溝部に配設され、前記回転軸の軸心方向に圧縮された状態で前記平板部及び前記ツバ部の間に挟持されていることを特徴とする遮断弁。
   

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