JPH05280659A - 永久磁石式アクチュエーターにより制御される自動開閉弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、極めて僅かの電力で制御で
き、かつその電力も弁の開閉時のみ必要となるだけで、
従って停電のときも誤動作を生じないような、信頼度の
高い自動開閉弁を提供することにある。 【構成】上記の課題は、パイロット弁付きのダイアフラ
ム式自動開閉弁に於いて、そのパイロット弁の制御を永
久磁石式アクチュエーターにより制御するよう構成する
ことにより解決される。この永久磁石式アクチュエータ
ーは、小型のモーターにより駆動され、少なくとも一つ
の永久磁石式を回転又は往復動せしめるものであり、こ
の永久磁石により、パイロット弁と連結したもう一つの
永久磁石との間に吸引力及び反発力を発生させ、パイロ
ット弁を操作するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動開閉弁、特に、制
御のための必要な電力が小さくて済み経済的な自動開閉
弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁ソレノイドで制御される電磁弁は広
く用いられている。然しながら、従来公知のこれらの弁
は制御のため相当の電力を必要とすると言う問題があっ
た。又、大口径のダイアフラム弁などでは、パイロット
弁を用いて主弁の開閉制御を行う技術も広く採用されて
いるが、その場合でもパイロット弁は通常電磁ソレノイ
ドで制御されているため、弁の開放時又は閉鎖時の何れ
かは連続通電が必要であり、そのため相当の電力が消費
されるばかりでなく、停電などの際は誤動作を生じると
言う問題もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、極め
て僅かの電力で制御でき、かつその電力も弁の開閉時の
み必要となるだけで、従って停電のときも誤動作を生じ
ないような、信頼度の高い自動開閉弁を提供することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、パイロッ
ト弁付きのダイアフラム式自動開閉弁に於いて、そのパ
イロット弁の制御を永久磁石式アクチュエーターにより
制御するよう構成することにより解決される。この永久
磁石式アクチュエーターは、小型のモーターにより駆動
され、少なくとも一つの永久磁石式を回転又は往復動せ
しめるものであり、この永久磁石により、パイロット弁
と連結したもう一つの永久磁石との間に吸引力及び反発
力を発生させ、パイロット弁を操作するものである。

【０００５】

【本発明を実施するための最良の態様】以下、添付図面
によって本発明の詳細を説明する。図１は、従来公知の
自動開閉弁の開放時の状態を示す断面図、図２はその弁
閉鎖時の状態を示す断面図であり、図３は本発明の第一
実施例の弁開放時の状態を示す断面図、図４はその弁閉
鎖時の状態を示す断面図、図５は図３及び４に示したア
クチュエーターの構成を示す立体分解図、図６は前出の
図に示したものとは別異のアクチュエーター用の永久磁
石移動装置の弁の開放時の状態を示す上面図、図７は図
６に示した状態に於けるアクチュエーターの永久磁石
と、パイロット弁に取り付けた永久磁石との相対位置関
係を示す斜視図、図８は図６に示した永久磁石移動装置
の弁閉鎖時の状態を示す上面図、図９は図８に示した状
態に於けるアクチュエーターの永久磁石と、パイロット
弁に取り付けた永久磁石との相対位置関係を示す斜視図
であり、図１０は本発明の第二実施例の弁開放時の状態
を示す断面図、図１１はその弁閉鎖時の状態を示す断面
図、図１２は図１０及び１１に示した自動開閉弁で用い
られる永久磁石式アクチュエーターの構成を示す立体分
解図である。

【０００６】而して、図１及び図２に於いて、１は弁抑
え、２は弁本体、７は主弁、８はパイロット弁制御用の
電磁ソレノイドである。弁本体２は、流入口２１、流出
口２２及び主弁座２２１を有し、弁本体２と弁抑え１の
間には主弁室１１が形成される。主弁７は、主弁座２２
１に接離するダイヤフラム７１と、そのバックアップデ
ィスク７２とから成り、ダイヤフラム７１の周縁部は弁
本体２と弁抑え１により挟持されている。

【０００７】バックアップディスク７２は、その中心部
に、ダイヤフラム７１を貫通して主弁室３１から流出口
２２側の流路に通じる制御用流路７２４を形成する第一
突起部７２３を有し、その第一突起部７２３の主弁室１
１側にはパイロット弁座７２５が形成される。又、バッ
クアップディスク７２の主弁の当たり面より外側には、
ダイヤフラム７１を貫通して流入口２１側の流路から主
弁室１１に通じる漏孔７２２を形成する第二突起部７２
１が設けられる。

【０００８】電磁ソレノイド８は、弁抑え１の上部に主
弁７と同軸に設けられる筒状部１２１の外方に嵌め込ま
れたボビン８２に巻かれたコイル８１と、筒状部１２１
の内側に挿入された圧縮バネ８５及び一端にパイロット
弁８４を有する鉄心８３とから成る。コイル８５の電流
が断たれている間は、図２に示す如く、鉄心８３は圧縮
バネ８５の弾力により筒状部１２１外に押し出され、パ
イロット弁８４によりパイロット弁座７２５が閉鎖され
るが、コイル８１に通電がなされると、図１に示す如
く、圧縮バネ８５の弾性力に抗して鉄心８３が筒状部１
２１内に引き込まれ、パイロット弁が開かれることにな
る。

【０００９】図２に示されているようにパイロット弁が
閉じているときは、主弁室１１内の圧力が流入口２１側
の圧力に等しく高圧となるので、主弁７は主弁座２２１
に強く押しつけられ、主弁が閉じられるが、図１に示す
ようにパイロット弁が開かれると、主弁室１１の圧力が
低下し、ダイヤフラム７１の下面の平均圧力以下となる
ので、主弁７はその上下両面の圧力が均衡するところ迄
押し上げられ、主弁が開かれる。

【００１０】このような従来公知の電磁式自動開閉弁で
は、主弁を開いている間中、通電を維持する必要がある
ので、電力の消費が多く、然も、主弁を開いておくべき
期間中に停電があると不時に主弁が閉じてしまうと言う
問題がある。パイロット弁や電磁ソレノイド８の構成を
変更すれば、通電時に主弁が閉まっているようにするこ
とも可能であるが、そのように変更してもこれらの問題
は解決されない。

【００１１】次に、図３乃至図５に示す実施例に就いて
説明する。弁本体２、主弁７は、図１及び図２に示した
従来公知のものと同様のものである。本実施例に於て
は、電磁ソレノイド８の代わりにここに図示されている
永久磁石式バルブアクチュエーター３０が用いられる。

【００１２】３５はパイロット弁制御子であり、その上
端には磁石３５１が、又その下端にはパイロット弁３５
２が設けられる。尚、この磁石３５１の上面はＮ極であ
るとする。永久磁石式バルブアクチュエーター３０は、
正逆両方向に回転できるモーター３２と、そのモーター
３２により駆動される制御磁石駆動装置３３とから成
り、制御磁石駆動装置３３は、駆動軸３３３と、磁石３
４１、３４２を保持する制御磁石ホルダー３３１とから
成る。

【００１３】駆動軸３３３は、その中央部に雄ねじ部３
３４を有し、モーター３２の出力軸３２１に同軸に取付
けられ、制御磁石ホルダー３３１は、その内面に駆動軸
３３３の雄ねじ部３３４とかみ合う雌ねじ部３３２を有
し、又、図示されていない回り止めキーの作用によりモ
ーター３２が回転してもそれ自身は回転することなく、
駆動軸３３３に沿って図中左右に往復移動する。

【００１４】又、制御磁石ホルダー３３１は、そのパイ
ロット弁制御子３５と対向する側面に磁石３４１、３４
２を保持している。図３に示された状態では、制御磁石
ホルダー３３１はその右方の移動終点に達しており、磁
石３４１のＳ極が磁石３５１（Ｎ極）の真上にあるの
で、そのため両磁極間の吸引力によりパイロット弁制御
子３５は上方に引き上げられており、パイロット弁３５
２はパイロット弁座７２５から離れ、パイロット弁が開
かれている。

【００１５】モーター３２が回転して制御磁石ホルダー
３３１がその左方の移動終点に達すると、図４に示され
た状態となり、磁石３４２のＮ極が磁石３５１（Ｎ極）
の真上に来るので、両磁極間の反撥力によりパイロット
弁制御子３５は下方に押し下げられ、パイロット弁３５
２はパイロット弁座７２５に圧着され、パイロット弁が
閉じられる。

【００１６】パイロット弁の開閉に応じて、主弁７が開
閉されることは、前述の公知の自動弁と同断である。即
ち、パイロット弁が閉じると、主弁７の背圧が高まり主
弁７が閉じられ、逆にパイロット弁が開くと、主弁の背
圧が下降して主弁が開き始め、その両側の圧力が均衡す
る開度まで主弁７が開かれることとなる。而して、永久
磁石を例えば希土類磁石などの高性能磁石としておく
と、弁の開閉制御を確実に行うに十分な磁力が得られ
る。

【００１７】図６乃至図９に示すものは、制御磁石ホル
ダーの他の構成例である。３３３及び３３４は前述のモ
ーター３２の出力軸に結合される駆動軸及びその中央に
設けられるねじ歯車部であり、３６はそのねじ歯車部３
３４とかみ合うセグメントである。セグメント３６は、
二つの磁石３６２及び３７２を保持し、かつ、軸３６１
の回りを往復回動し得るよう保持されていて、図６に示
す位置と図８に示す位置との間を往復する。尚、３８は
案内ピン３８１のための案内孔である。

【００１８】図６に示した状態では、図７に示す如く磁
石３５１と３７１が重なっており、両磁石間には引力が
作用するので、パイロット弁が開かれ、図８に示した状
態では、図９に示す如く磁石３５１と３７２が重なって
おり、両磁石間に作用する斥力により、パイロット弁が
閉じられる。このパイロット弁の開閉により主弁が開閉
されることは前述の実施例と同断である。

【００１９】次に、図１０乃至図１２に示す実施例に就
いて説明する。この弁では、パイロット弁の弁座が主弁
と別に設けられており、さらに制御磁石駆動装置として
は回転型のものが使用されている。弁７０は、ダイヤフ
ラム７３とバックアップディスク７４とから成るが、こ
こにはパイロット弁座及び流出側の流路に通じる制御用
流路は設けられていない。弁抑え５の画成する主弁室は
仕切部材８３により、弁室５２及び５３に二分されてお
り、その弁室５２が連通管９により流出口側の流路に連
通せしめられている。

【００２０】仕切部材８３は、その中央に制御用流路８
３０を有し、その流路８３０の一端にはパイロット弁座
８３１が設けられる。この仕切部材８３には、パイロッ
ト弁５０１のホルダー８４が取付けられており、ホルダ
ー８４には制御用流路８３０に通じる漏孔８３１及び８
３２が穿たれている。パイロット弁５０１はロッド５０
２により磁石ホルダー５０３に連結されており、磁石ホ
ルダー５０３は永久磁石５０４を保持している。

【００２１】弁抑え５は連通管接続口５５２を有し、弁
本体は同４４を有し、両接続口には連通管９が接続され
る。制御磁石駆動装置６０は、モーター３２の出力軸に
結合されたピニオン６１、そのぴにおん６１と噛み合う
歯車６２、歯車６２に取付けられた回転軸６２１、回転
軸６２１の先端に取り付けられた制御磁石ホルダー６
３、制御磁石ホルダー６２３に固着された制御磁石６２
４とから成る。尚、６２３は歯車６２に設けた案内孔６
２２に挿通されるピンであり、歯車６２の回動角を１８
０度に限定するストッパーである。

【００２２】モーター３２の回転により制御磁石ホルダ
ー６３が回転し、図１１に示す如く制御磁石６２４が磁
石５０４と相対向する位置にくると、両磁石間に斥力が
作用しパイロット弁５０１が弁座８３１より離れるの
で、弁室５３の圧力が下がり、主弁７０が開かれる。更
に、制御磁石ホルダー６３が反転して、図１０に示す如
き状態となると、両磁石間に引力が作用するか、少なく
とも斥力が消失するので、パイロット弁５０１が弁座８
３１に接し、弁室５３の圧力が上がり、主弁７０が閉じ
られる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は、叙上の如く構成されるから、
本発明によるときは、弁の開閉時に小型モーターを短時
間作動させるだけで弁を開閉制御でき、且つその開閉状
態を保持するのに電力を必要としないので、極めて経済
的な自動開閉弁を提供し得るものである。

【００２４】尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定さ
れるものでなく、特に、主弁、パイロット弁及び磁石式
のアクチュエーターの構成は、本発明の目的の範囲内で
自由に設計変更し得るものであって、本発明はそれらの
総てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来公知の自動開閉弁の開放時の状態を示す断
面図である。

【図２】図１に示した自動開閉弁の弁閉鎖時の状態を示
す断面図である。

【図３】本発明の第一実施例の弁開放時の状態を示す断
面図である。

【図４】図３に示した自動開閉弁の弁閉鎖時の状態を示
す断面図である。

【図５】図３及び４に示したアクチュエーターの構成を
示す立体分解図である。

【図６】前出の図に示したものとは別異のアクチュエー
ター用の永久磁石移動装置の弁の開放時の状態を示す上
面図である。

【図７】図６に示した状態に於けるアクチュエーターの
永久磁石と、パイロット弁に取り付けた永久磁石との相
対位置関係を示す斜視図である。

【図８】図６に示した永久磁石移動装置の弁閉鎖時の状
態を示す上面図である。

【図９】図８に示した状態に於けるアクチュエーターの
永久磁石と、パイロット弁に取り付けた永久磁石との相
対位置関係を示す斜視図である。

【図１０】本発明の第二実施例の弁開放時の状態を示す
断面図である。

【図１１】図１１に示した自動弁の弁閉鎖時の状態を示
す断面図である。

【図１２】図１０及び１１に示した自動開閉弁で用いら
れる永久磁石式アクチュエーターの構成を示す立体分解
図である。

【符号の説明】

２、４・・・・・・・・弁本体 ２１、４１・・・・・・流入口 ２２、４２・・・・・・流出口 ２２１、４２１・・・・主弁座 ３、５・・・・・・・・弁抑え ３０、６０・・・・・・永久磁石式アクチュエーター ３２・・・・・・・・・モーター ３５・・・・・・・・・パイロット弁制御子 ３５２、５０１・・・・パイロット弁 ７、７０・・・・・・・主弁 ７１、７４・・・・・・ダイヤフラム ７２、７４・・・・・・バックアップディスク ７２１・・・・・・・・第二突起部 ７２３・・・・・・・・第一突起部 ７２４、９・・・・・・制御用流路 ７２５、８３１・・・・パイロット弁座

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の構成要素から成る、永久磁石式アク
   チュエーターにより制御されるパイロットバルブを備え
   た自動開閉弁。 （ａ） 流入口（２１、４１）、流出口（２２、４２）
   及び主弁座（２２１、４２１）を備えた弁本体（２、
   ４）。 （ｂ） 弁本体（２、４）に、主弁座（２２１、４２
   １）を囲うよう取り付けられ、主弁座（２２１、４２
   １）との間に主弁室（１１、５２、５３）を形成する弁
   抑え（３、５）。 （ｃ） 主弁座（２２１、４２１）を開閉し得るよう、
   弁本体（２、４）と弁抑え（３、５）によりその外周縁
   を挟持されたダイヤフラム（７１、７４）と、そのダイ
   ヤフラム（７１、７４）の主弁座（２２１、４２１）と
   は反対側に密着して設けられるバックアップディスク
   （７２、７４）とから成る主弁（７、７０）。 （ｄ） 流入口（２１、４１）側の流路から主弁室（３
   １、５１）に通じる漏孔（７２２、８３０）。 （ｅ） 主弁室（３１、５１）から流出口（２２、４
   ２）側の流路に通じる制御用流路（７２４、９）。
   （ｄ） 制御用流路（７２４、９）に設けられるパイロ
   ット弁座（７２５、８３１）。 （ｆ） パイロット弁座（７２５、８３１）に接離して
   制御用流路（７２４、９）を開閉するパイロット弁（３
   ５２、５０１）。 （ｇ） モーター（３２）により駆動される磁石（３４
   １、３４２、６４）により、パイロット弁（３５２、５
   ０１）と連結した磁石（３５１、５０４）を吸引、反発
   することにより、パイロット弁（３５２、５０１）をパ
   イロット弁座（７２５、８３１）に接離させる永久磁石
   式アクチュエーター（３０、６０）。
2. 【請求項２】バックアップディスク（７２）が、 バルブ当たり面より内側でダイヤフラム（７１）を貫通
   して主弁室（３１）から流出口（２２）側の流路に通じ
   る制御用流路（７２４）を形成すると共に、その主弁室
   （１１）側にはパイロット弁座（７２５）が設けられた
   第一突起部（７２３）と、 バルブ当たり面より外側でダイヤフラム（７１）を貫通
   して流入口（２１）側の流路から主弁室（１１）に通じ
   る漏孔（７２２）を形成する第二突起部（７２１）とを
   有し、 永久磁石式アクチュエーター（３０）が、 パイロット弁座（７２５）と対向して同軸に設けられ、
   パイロット弁座（７２５）側の端部にはパイロット弁
   （３５２）を、又、反対側の端部には磁石（３５１）を
   設けたパイロット弁制御子（３５）と、 モーター（３２）と、 そのモーター（３２）により適宜の減速装置を介して駆
   動される永久磁石（３４１、３４２）により、パイロッ
   ト弁制御子（３５）の磁石（３５１）を吸引、反発し
   て、その軸方向に往復動せしめ、そのパイロット弁（３
   ５２）をパイロット弁座（７２５）に接離させる装置
   と、 から成る請求項１に記載の、永久磁石式アクチュエータ
   ーにより制御されるパイロットバルブを備えた自動開閉
   弁。
3. 【請求項３】バックアップディスク（７４）が、 バルブ当たり面より外側でダイヤフラム（７３）を貫通
   して流入口（４１）側の流路に通じる漏孔を形成する突
   起部（８４１）を有し、 弁室が、隔壁（８３）により、主弁（７０）に隣接した
   第一弁室（５３）と、主弁（７０）から隔離され第二弁
   室（５２）とに二分され、 その隔壁（８３）の第一弁室（５３）側にはパイロット
   弁座（８３１）と、そのパイロット弁座（８３１）に接
   離するパイロットバルブ（５０１）とが設けられ、 更に、第二弁室（５２）と流出口（４２）側の流路とを
   連通する管路（９）が設けられ、 永久磁石式アクチュエーター（６０）が、 一端に磁石（５０４）を有し、ロッド（５０２）により
   パイロットバルブ（５０１）に連結されたパイロット弁
   制御子（５０３）と、 モーター（３２）と、 そのモーター（３２）により適宜の減速装置を介して駆
   動される永久磁石（６４）により、パイロット弁制御子
   （５０３）に設けた磁石（５０４）を吸引、反発して、
   パイロット弁制御子（５０３）をその軸方向に往復動せ
   しめ、そのパイロット弁（５０１）をパイロット弁座
   （８３１）に接離させる装置と、 から成る請求項１に記載の、永久磁石式アクチュエータ
   ーにより制御される自動開閉弁。