特許 6097185 遮断弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6097185

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】遮断弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/08 20060101AFI20170306BHJP

   H02K 33/00 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/08

   H02K33/00 A

【請求項の数】22

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-190258(P2013-190258)

(22)【出願日】2013年9月13日

(65)【公開番号】特開2015-55330(P2015-55330A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】上運天 昭司

(72)【発明者】

【氏名】田中 光晴

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１９９４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１３６２５９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３４４６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０７３８８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 独国特許出願公開第３５１５８４８（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１９３８５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／０６−３１／１１

Ｈ０２Ｋ ３３／００−３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可動軸方向に移動可能に設けられた弁体と、
開口部を有するフランジと、
一端が前記フランジの開口部と連通し、他端が閉じられた隔室と、
前記隔室内に配置され、前記可動軸方向に移動可能で、かつ、前記可動軸を中心とした回転を阻止するように保持され、前記可動軸と直交する方向に前記可動軸を挟むように複数の磁極を配置した第１の永久磁石と、前記可動軸と直交する方向に前記可動軸を挟むように、かつ、前記第１の永久磁石の磁極に対して前記可動軸方向に異極同士が対向するように、複数の磁極を配置した第２の永久磁石とを備える可動子と、前記可動軸を中心として回転可能で、かつ、前記可動軸方向の移動を阻止するように保持され、一方の磁極の位置を前記可動軸を中心とする第１の円周上とし、他方の磁極の位置を前記第１の円周よりも大径の前記可動軸を中心とする第２の円周上とする複数の磁極対を、前記可動軸と直交する方向に前記可動子を挟むように配置した永久磁石を備える回転子と、前記回転子を回転させて、前記回転子の第１の円周上の磁極の配置を、第１の配置と第２の配置との間で入れ替える回転子回転手段とを備え、前記回転子は、前記第１の円周上の磁極の配置が第１の配置である場合、前記可動子の第１の永久磁石を磁気吸引保持する一方、前記可動子の第２の永久磁石を磁気反発させ、前記第１の円周上の磁極の配置が前記第２の配置である場合、前記可動子の第２の永久磁石を磁気吸引保持する一方、前記可動子の第１の永久磁石を磁気反発させる双安定移動手段と、
前記双安定移動手段の可動子の動力を前記フランジの開口部を通して前記弁体に伝え、前記弁体を開または閉の位置に動作させる動力伝達手段と
を備えることを特徴とする遮断弁。

【請求項2】

請求項１に記載された遮断弁において、
前記回転子回転手段は、
前記回転子の永久磁石に磁界を与えることにより前記回転子を回転させる
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項3】

請求項２に記載された遮断弁において、
前記回転子回転手段は、
前記隔室の外側に配置され、
電磁コイルと、この電磁コイルのコアの一端および他端にその一方の端部が接続または一体化された第１および第２のヨークとを備え、
前記第１および第２のヨークの他方の端部は、
前記可動軸とほゞ直交する方向から前記回転子の永久磁石の第２の円周上の隣り合う１対の磁極にほゞ対向するように配置されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項4】

請求項３に記載された遮断弁において、
前記第１および第２のヨークは、前記他方の端部の形状が円弧状とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項5】

請求項３又は４に記載された遮断弁において、
前記第１および第２のヨークは、前記他方の端部が部分的に接続または一体化されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項6】

請求項３〜５の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記第１のヨークの他方の端部の中心と前記可動軸とを直交するように結ぶ線と前記第１のヨークの他方の端部とほゞ対向する前記回転子の永久磁石の第２の円周上の磁極の中心と前記可動軸とを直交するように結ぶ線との交差角、および前記第２のヨークの他方の端部の中心と前記可動軸とを直交するように結ぶ線と前記第２のヨークの他方の端部とほゞ対向する前記回転子の永久磁石の第２の円周上の磁極の中心と前記可動軸とを直交するように結ぶ線との交差角が、前記電磁コイルの非励磁状態において、前記可動軸方向からみて０゜より大きく、９０゜より小さい範囲とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項7】

請求項６に記載された遮断弁において、
前記交差角度の設定が、前記可動子の前記可動軸を中心とする回転角度の設定によって行われている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項8】

請求項６に記載された遮断弁において、
前記交差角度の設定が、前記第１および第２のヨークを非対称な形状または配置にすることによって行われている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の永久磁石は、円柱または円筒状とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項10】

請求項１〜９の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の第１および第２の永久磁石は、同一の形状、同一のサイズとされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項11】

請求項１〜１０の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の第１および第２の永久磁石は、前記可動軸方向の長さが前記回転子の可動軸方向の長さ以上とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項12】

請求項１〜１１の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の第１および第２の永久磁石は、一体とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項13】

請求項１〜１１の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の第１および第２の永久磁石は、離間して配置されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項14】

請求項１３に記載された遮断弁において、
前記可動子の第１および第２の永久磁石は、非磁性の部材で接続されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項15】

請求項１〜１４の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子は、
前記可動軸方向に移動可能で、かつ、前記可動軸を中心とした回転を阻止するように保持された非磁性シャフトの可動軸方向に接続されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項16】

請求項１〜１４の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子は、
前記可動軸方向に移動可能に保持された非磁性シャフトの可動軸方向に接続され、前記非磁性シャフトは、前記可動軸を中心とした回転を阻止する手段に接続されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項17】

請求項１〜１６の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記回転子は、径方向に着磁されたリングまたは円筒状の永久磁石で形成されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項18】

請求項１〜１６の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記回転子は、
１対の磁極を持つ複数の永久磁石を、その磁極方向が前記可動軸と直交するように、前記可動子を挟むようにして配置した構成とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項19】

請求項１３又は１４に記載された遮断弁において、
前記可動子および前記回転子の近接対向するエッジの両方または片方に面取り部が形成されている
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項20】

請求項１〜１９の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記弁体は、前記可動軸を中心とした回転を阻止する回転止め手段を備える
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項21】

請求項１〜２０の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記可動子の可動軸方向の可動範囲を制限する手段を備える
ことを特徴とする遮断弁。

【請求項22】

請求項１〜２１の何れか１項に記載された遮断弁において、
前記弁体を閉の位置に動作させる場合の力特性と前記弁体を開の位置に動作させる場合の力特性とが非対称とされている
ことを特徴とする遮断弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、可動子と回転子を用い、可動子を２つの位置の間で移動させ、そのどちらかの位置に保持する双安定移動手段を用いた遮断弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、都市ガスやＬＰガスの供給管路やガスメータ内に設置されるガス緊急遮断装置として、電気的に遮断／復帰（閉弁／開弁）の双方向動作が可能なソレノイド式やステッピングモータ式の電池駆動の遮断弁がある。

【0003】

例えば、特許文献１には、閉弁方向の付勢にスプリング（圧縮バネ）、開弁状態の保持に永久磁石の吸引力を用い、開弁状態から遮断（閉弁）する時には、永久磁石と逆の磁界を電磁コイルで与えて永久磁石が接続された固定鉄心とプランジャとの間の吸着力を打ち消し、固定鉄心からプランジャを引き離してスプリングの付勢力による遮断を行い、復帰（開弁）時には、電磁コイルでガス圧とスプリングの付勢力に打ち勝つ吸引力を与えてプランジャを引き戻して永久磁石が接続されている固定鉄心に吸着保持させる双方向動作が可能な自己保持型電磁ソレノイド式の遮断弁が開示されている。

【0004】

また、例えば、特許文献２には、ステッピングモータで駆動されるリードスクリューを用いて弁体の移動を行い、弁の開閉と状態保持を行う自己保持型ステッピングモータ式の遮断弁が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７−７１６３７号公報

【特許文献2】特開平１１−２３５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した特許文献１に記載されているような自己保持型電磁ソレノイド式の遮断弁では、弁体が開弁状態に保持されているとき、ガスの流れや機械的な衝撃などにより永久磁石の吸引保持力よりも大きい力がかり、プランジャが固定鉄心から離れてスプリング（圧縮バネ）の付勢力により弁体およびプランジャが遮断（閉弁）方向へ移動して遮断（閉弁）してしまうという問題がある。なお、実際の使用条件では起こりにくいが、上述の逆で閉弁から開弁状態になってしまうことも考えられる。

【0007】

また、上述した特許文献１に記載されているような自己保持型電磁ソレノイド式の遮断弁では、閉弁状態の弁体を開弁状態に復帰する場合、プランジャが固定鉄心から最も離れた状態において、ガス圧とスプリングの付勢力に打ち勝つ吸引力を電磁コイルで発生させ、プランジャを引き戻さなければならないが、電磁力は距離のほぼ２乗に反比例するため、大きな電力が必要であるという問題もある。

【0008】

一方、特許文献２に記載されているような自己保持型ステッピングモータ式の遮断弁では、弁体がリードスクリューで機械的に拘束されているため原理的に耐衝撃性が高く、上述した電磁ソレノイド式における誤開閉の問題については解決されるが、駆動電圧１パルス当たりの弁体の移動距離が非常に小さいため、遮断／復帰（閉弁／開弁）動作には長い時間にわたって多くのパルス印加が必要であり、消費電力が大きくなるという問題がある。

【0009】

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、弁体が開弁状態に保持されているとき、ガスの流れや機械的な衝撃などによる過大力がかり、弁体が遮断（閉弁）方向へ移動した場合でも、遮断（閉弁）せずに自動的に開弁状態に（速やかに）復帰する、逆に、弁体が閉弁状態から開弁方向に移動した場合でも、開弁状態を維持せずに自動的に閉弁状態に（速やかに）復帰する遮断弁を提供することを目的とする。
また、特許文献１に対して、復帰（開弁）動作に必要な電力が（原理的に）小さく、さらに、特許文献２に対して、遮断／復帰（閉弁／開弁）動作に必要な消費電力が小さい遮断弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

このような目的を達成するために本発明は、可動軸方向に移動可能に設けられた弁体と、開口部を有するフランジと、一端がフランジの開口部と連通し、他端が閉じられた隔室と、隔室内に配置され、可動軸方向に移動可能で、かつ、可動軸を中心とした回転を阻止するように保持され、可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように複数の磁極を配置した第１の永久磁石と、可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように、かつ、第１の永久磁石の磁極に対して可動軸方向に異極同士が対向するように、複数の磁極を配置した第２の永久磁石とを備える可動子と、可動軸を中心として回転可能で、かつ、可動軸方向の移動を阻止するように保持され、一方の磁極の位置を可動軸を中心とする第１の円周上とし、他方の磁極の位置を第１の円周よりも大径の可動軸を中心とする第２の円周上とする複数の磁極対を、可動軸と直交する方向に可動子を挟むように配置した永久磁石を備える回転子と、回転子を回転させて、回転子の第１の円周上の磁極の配置を、第１の配置と第２の配置との間で入れ替える回転子回転手段とを備え、回転子は、第１の円周上の磁極の配置が第１の配置である場合、可動子の第１の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第２の永久磁石を磁気反発させ、第１の円周上の磁極の配置が第２の配置である場合、可動子の第２の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第１の永久磁石を磁気反発させる双安定移動手段と、双安定移動手段の可動子の動力をフランジの開口部を通して弁体に伝え、弁体を開または閉の位置に動作させる動力伝達手段とを備えることを特徴とする。

【0011】

本発明において、可動子は、可動軸方向に移動可能で、かつ、可動軸を中心とした回転を阻止するように保持され、可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように複数の磁極を配置した第１の永久磁石と、可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように、かつ、第１の永久磁石の磁極に対して可動軸方向に異極同士が対向するように、複数の磁極を配置した第２の永久磁石とで構成されており、回転子は、回転させることによって、第１の円周上の磁極の配置を第１の配置と第２の配置との間で入れ替えることができる。

【0012】

本発明において、回転子を回転させ、回転子の第１の円周上の磁極の配置を第１の配置とすると、可動子の第１の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第２の永久磁石を磁気反発させる。また、回転子を回転させ、回転子の第１の円周上の磁極の配置を第２の配置とすると、可動子の第２の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第１の永久磁石を磁気反発させる。

【0013】

すなわち、本発明において、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第１の配置にあり、可動子の第１の永久磁石が回転子に磁気吸引されている場合に、回転子を回転させて回転子の第１の円周上の磁極の配置を第２の配置にすると、可動子の第１の永久磁石と回転子との間の磁気吸引力が消失し、第１の永久磁石と回転子との間に磁気反発力が発生する。

【0014】

これにより、第１の永久磁石が回転子を離れるとともに、第２の永久磁石が回転子に近づき、第２の永久磁石との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子が可動軸方向の一方側に移動し、可動子の第２の永久磁石が回転子によりラッチ（吸引・保持）される。この可動子の動力は、フランジの開口部を通して弁体に伝えられ、弁体を例えば閉の位置に動作（閉弁）させる。

【0015】

また、本発明において、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第２の配置にあり、可動子の第２の永久磁石が回転子に磁気吸引されている場合に、回転子を回転させて回転子の第１の円周上の磁極の配置を第１の配置にすると、可動子の第２の永久磁石と回転子との間の磁気吸引力が消失し、第２の永久磁石と回転子との間に磁気反発力が発生する。

【0016】

これにより、第２の永久磁石が回転子を離れるとともに、第１の永久磁石が回転子に近づき、第１の永久磁石との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子が可動軸方向の他方側に移動し、可動子の第１の永久磁石が回転子によりラッチ（吸引・保持）される。この可動子の動力は、フランジの開口部を通して弁体に伝えられ、弁体を例えば開の位置に動作（開弁）させる。

【0017】

本発明において、例えば、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第１の配置にあり、可動子の第１の永久磁石が回転子に磁気吸引されている場合に、可動軸方向の一方側への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が可動軸方向の一方側へ移動してしまったとする。この場合、可動子は、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第１の配置にある状態で、第１の永久磁石が回転子にラッチされている状態から、可動軸方向の一方側へ移動する。可動子の第２の永久磁石が回転子に近づくと、第２の永久磁石と回転子との間には磁気反発力が発生する。

【0018】

これにより、第２の永久磁石が回転子から離れるとともに、第１の永久磁石が回転子に近づき、第１の永久磁石と回転子との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子が可動軸方向の他方側に戻される。すなわち、可動子が可動軸方向の一方側（例えば、閉弁側）へ移動しても、可動子は可動軸方向の一方側に移動した位置ではラッチされずに、自動的に可動軸方向の他方側（例えば、開弁側）に移動した位置でのラッチ（元のラッチ状態）に復帰する。

【0019】

本発明において、例えば、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第２の配置にあり、可動子の第２の永久磁石が回転子に磁気吸引されている場合に、可動軸方向の他方側への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が可動軸方向の他方側へ移動してしまったとする。この場合、可動子は、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第２の配置にある状態で、第２の永久磁石が回転子にラッチされている状態から、可動軸方向の他方側へ移動する。可動子の第１の永久磁石が回転子に近づくと、第１の永久磁石と回転子との間には磁気反発力が発生する。

【0020】

これにより、第１の永久磁石が回転子から離れるとともに、第２の永久磁石が回転子に近づき、第２の永久磁石と回転子との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子が可動軸方向の一方側に戻される。すなわち、可動子が可動軸方向の他方側（例えば、開弁側）へ移動しても、可動子は可動軸方向の他方側に移動した位置ではラッチされずに、自動的に可動軸方向の一方側（例えば、閉弁側）に移動した位置でのラッチ（元のラッチ状態）に復帰する。

【0021】

このように、本発明では、回転子を回転させて回転子の第１の円周上の磁極の配置を入れ替えなければ、可動子の一方側に移動した位置から他方側に移動した位置へのラッチの切り換え、他方側に移動した位置から一方側に移動した位置へのラッチの切り換えを行うことができない。また、回転子の第１の円周上の磁極の配置を入れ替えない状態で、一方側に移動した位置にラッチされている可動子の他方側への移動、他方側に移動した位置にラッチされている可動子の一方側への移動が生じた場合、自動的に元のラッチ状態に復帰される。これは、可動子の可動軸方向の移動に、すなわち遮断弁の開閉状態の変更に、回転子の回転というロック機構を付加したことによるものであり、このロック機構を付加することによって、開弁／閉弁状態を確実に維持することが可能となり、安全性が高められる。

【0022】

また、本発明では、可動子と回転子の両方に永久磁石を使用し、可動子を可動軸方向へ移動させるための主動力は、回転子（永久磁石）との間で働く、移動元側の可動子（永久磁石）の磁気反発力と、移動先側の可動子（永久磁石）の磁気吸引力の両方を同時に使用して行い、回転子を回転させるための回転力は、パイロット動力として、回転子の第１の円周上の磁極の配置を入れ替えるためにだけに使用されるので、例えば回転子（永久磁石）に近接した位置から瞬間的に磁界を与え、回転子の第１の円周上の磁極の配置を入れ替えるために必要な回転トルクを発生させるようにするだけでよく、従来のソレノイド（特許文献１）やステッピングモータ（特許文献２）で可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも、（原理的に）少ない電力で動作させることが可能となる。特に、特許文献２に対しては、電圧（パルス）印加時間が大幅に短くなるため、省電力化が実現できる。よって、電池駆動の遮断弁には好適である。

【0023】

本発明において、可動子は、可動軸方向に移動可能で、かつ、可動軸を中心とした回転を阻止するように保持される必要がある。このために、例えば、可動子または可動子が接続されたシャフトなどに回転止め機構を設置するなどして、可動軸を中心とした回転を阻止するようにし、可動軸方向への移動のみを可能とする。なお、この回転止め機構は、動力伝達手段に含ませたり、弁体に含ませたりするが、双安定移動手段に含ませてもよい。一方、回転子は、可動軸を中心として回転可能で、かつ可動軸方向の移動を阻止するように保持される必要があり、例えば、環状の溝に配置するなどしてなどして、可動軸方向の移動を阻止するようにし、可動軸を中心とした回転のみを可能とする。

【0024】

本発明において、可動子の永久磁石と回転子の永久磁石とを接触しないように配置すると、動作時や状態保持にも磁石に機械的な衝撃が加わらないため、磁石の特性劣化を抑制でき、磁石への衝撃力や吸着音も抑制され、また、コンプライアンスを持った状態に保持できるため、従来のソレノイドのようにメカ的な緩衝機構やバネ機構などを省略することもできるというメリットが生じる。

【0025】

さらに、本発明において、回転子の永久磁石に外部から磁界を与えることにより回転子を回転させるような構成の場合は、回転子の永久磁石の第２の円周上に配置された磁極（外周側の磁極）を回転力発生用に使用し、回転子の永久磁石の第１の円周上に配置された磁極（内周側の磁極）を可動子の磁気吸引保持と磁気反発用に使用することにより、可動子との間に発生する磁気吸引力に起因する内周側からの回転を妨げるトルクに対して、外周側からの弱い力で回転子を回転させることができるため、回転子回転手段の小型化と省電力化とが可能となる。

【0026】

また、本発明では、さらなる安全対策として、通常の保持状態では回転子が衝撃などで意図しない回転をしないように、回転子に回転力を与える回転子回転手段により、回転子の外周側に回転保持力が働くようにしておくことが好ましい。例えば、回転子回転手段が電磁コイルとヨーク、または、永久磁石から構成される場合は、ヨークまたは永久磁石と回転子との間の磁気吸引力によって回転子の外周側に回転保持力が働くようにし、回転子回転手段がレバーなどのメカ機構の場合は、そのメカ機構によって回転子に回転保持力が働くようにしておくことが好ましい。

【0027】

なお、本発明において、可動子の永久磁石（第１および第２の永久磁石）としては、最も単純な例として２磁極のものが考えられるが、４磁極（例えば、円柱径方向着磁（円筒の場合は、内周側にも磁極があるため８磁極））以上の多磁極でも同様に構成することが可能である。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、可動子を第１の永久磁石（可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように複数の磁極を配置した永久磁石）と第２の永久磁石（可動軸と直交する方向に可動軸を挟むように、かつ、第１の永久磁石の磁極に対して可動軸方向に異極同士が対向するように、複数の磁極を配置した永久磁石）とを備えた構成とし、回転子を回転させることによって回転子の第１の円周上の磁極の配置を第１の配置と第２の配置との間で入れ替え、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第１の配置である場合に、可動子の第１の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第２の永久磁石を磁気反発させ、回転子の第１の円周上の磁極の配置が第２の配置である場合に、可動子の第２の永久磁石を磁気吸引保持する一方、可動子の第１の永久磁石を磁気反発させるようにしたので、可動子に他方向（閉弁方向あるいは開弁方向）への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子が他方向へ移動してしまった場合でも、可動子が他方向でラッチされることがなく、可動子が元の方向でのラッチに自動的に復帰するものとなり、開弁／閉弁状態を確実に維持することが可能となり、安全性が高められる。

【0029】

また、本発明によれば、回転子を回転させるための回転力は、パイロット動力として、回転子の第１の円周上の磁極の配置を入れ替えるためにだけに使用されるので、例えば回転子の永久磁石に近接した位置から回転子の第２の円周上の磁極に瞬間的に磁界を与えるようにするだけでよく、従来のソレノイド（特許文献１）やステッピングモータ（特許文献２）で可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも、（原理的に）少ない電力で動作させることが可能となる。特に、特許文献２に対しては、電圧（パルス）印加時間が大幅に短くなるため、省電力化が実現できる。これにより、特許文献１に対して、復帰（開弁）動作に必要な電力が（原理的に）小さく、さらに、特許文献２に対して、遮断および復帰（閉弁および開弁）動作に必要な消費電力が小さい遮断弁を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明に係る遮断弁の一実施の形態の要部の構成を示す図（可動子が可動軸方向の他方側に移動した状態でラッチされている状態（開弁状態）を示す図）である。

【図2】本発明に係る遮断弁の一実施の形態の要部の構成を示す図（可動子が可動軸方向の一方側に移動した状態でラッチされている状態（閉弁状態）を示す図）である。

【図3】可動子の第１の永久磁石と第２の永久磁石とを離間して配置するようにした例を示す図（図１に対応する図）である。

【図4】可動子の第１の永久磁石と第２の永久磁石とを離間して配置するようにした例を示す図（図２に対応する図）である。

【図5】可動子の可動範囲を制限するようにした例を示す図である。

【図6】可動子および回転子の近接対向するエッジの両方に面取り部を形成するようにした例を示す図である。

【図7】２つの永久磁石をその磁極方向が可動軸と直交するように可動子を挟むようにして配置した回転子を用いた例を示す図である。

【図8】２つの永久磁石をその磁極方向が可動軸と直交するように可動子を挟むようにして配置した回転子の他の例を示す図である。

【図9】２つの永久磁石をその磁極方向が可動軸と直交するように可動子を挟むようにして配置した回転子の他の例を示す図である。

【図10】隔室内に回転子を設けるようにした例を示す図である。

【図11】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの他方の端部の形状を平坦面とした例を示す図である。

【図12】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの他方の端部を部分的に接続または一体化させた例を示す図である。

【図13】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの他方の端部の形状を非対称とした例を示す図である。

【図14】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの他方の端部にノッチを設けるようにした例を示す図である。

【図15】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨークの端部の中心を結ぶ線と可動軸とを交わらせないようにした例を示す図である。

【図16】可動軸とほゞ直交する方向から可動子を挟んで対向するヨーク端部の中心を可動軸に直交する面内で可動子の両側にずらすようにした例を示す図である。

【図17】可動体の可動軸を中心とした回転を阻止する機構（回転止め機構）の他の例を示す図である。

【図18】回転止め機構の別の例を示す図である。

【図19】回転止め機構の別の例を示す図である。

【図20】回転止め機構の別の例を示す図である。

【図21】回転止め機構の別の例を示す図である。

【図22】回転止め機構の別の例を示す図である。

【図23】可動子の第１および第２の永久磁石を４磁極とした場合の要部の構成を示す図である。

【図24】可動子の第１および第２の永久磁石を４磁極とした場合の回転子回転手段を構成するヨークの配置を示す図である。

【図25】可動子の第１および第２の永久磁石を４磁極とした場合に回転子における磁極対を上下だけの２方向とした例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る遮断弁の一実施の形態の要部の構成を示す図（図１（ａ）は側面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図）である。

【0032】

図１において、１（１Ａ）は可動子であり、その両端にはシャフト２−１，２−２が接続されている。シャフト２−１，２−２は非磁性体とされている。また、シャフト２−１および２−２には、円筒状の摺動体（非磁性部材）３−１および３−２が挿通され固定（圧入）されている。以下では、この可動子１とシャフト２−１，２−２と円筒状の摺動体３−１，３−２からなる一体物を可動体と呼び、符号４で示す。

【0033】

可動体４は、シャフト２−１，２−２の軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられている。すなわち、可動体４（可動子１）は、Ｚ軸方向を可動軸方向とし、この可動軸方向に移動可能に設けられている。

【0034】

また、可動体４（可動子１）は、Ｚ軸を中心とした回転を阻止するように保持されている。このＺ軸を中心とした可動体４（可動子１）の回転を阻止する機構（回転止め機構）については後述する。以下、Ｚ軸を可動軸Ｚと呼ぶ。

【0035】

可動子１は、円柱状の第１の永久磁石１−１と第２の永久磁石１−２とから構成され、永久磁石１−１および１−２は径方向に着磁されている。本実施の形態において、永久磁石１−１と１−２とは一体とされており、永久磁石１−１が可動軸方向の一方側（閉弁側）に設けられ、永久磁石１−２が可動軸方向の他方側（開弁側）に設けられている。

【0036】

また、永久磁石１−１は、可動軸Ｚと直交する方向に可動軸Ｚを挟むように２つの磁極を配置した構成とされ、可動軸Ｚを挟んで対向する一方の面側（図１の状態では上側）がＳ極、他方の面側（図１の状態では下側）がＮ極とされている。

【0037】

また、永久磁石１−２も、永久磁石１−１と同様に、可動軸Ｚと直交する方向に可動軸Ｚを挟むように２つの磁極を配置した構成とされ、可動軸Ｚを挟んで対向する一方の面側（図１の状態では上側）がＮ極、他方の面側（図１の状態では下側）がＳ極とされている。

【0038】

すなわち、この例において、永久磁石１−１と１−２とは、可動軸方向に異極同士が対向するように、可動軸Ｚと直交する方向に可動軸Ｚを挟むように１対の磁極が配置された構成とされている。

【0039】

なお、永久磁石１−１および１−２の磁極の方向は、図１（ｂ）に示されるように、可動軸Ｚと直交する垂直方向の線Ｌ１の方向を基準方向とした場合、この基準方向に対してθだけ傾けられている。

【0040】

また、可動体４は、フランジ（非磁性部材）５とシール管（非磁性部材）６とで作られる隔室、すなわち一端がフランジ５の開口部５ａと連通し、他端が閉じられた隔室７内に配置されており、可動体４のシャフト２−１がフランジ５の開口部５ａを通して隔室７の外側に延びている。なお、シール管６は、フランジ５の開口部５ａと一端が連通するように、一体、または気密接続され、他端が閉じられている。また、フランジ５は、その鍔面が流路への取付部とされる。

【0041】

図１において、８は可動子１の可動軸方向の力を受けてその表面側に配置された弁ゴムと流路に形成された弁座（図示しない）との間の接触・離間により流路の開閉を行う弁体であり、この弁体８に可動体４のシャフト２−１の先端が接続（固定）されている。弁体８には、その裏面側にガイド用の複数の孔８ａが形成されており、この孔８ａのそれぞれにフランジ５に設けられたピン９が差し込まれている。弁体８は、このフランジ５に設けられたピン９をガイドとしてその可動軸方向への動きが案内されると共に、可動軸Ｚを中心とする回転がピン９によって規制（阻止）される。

【0042】

また、ピン９によって弁体８の回転が規制（阻止）されることによって、可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転が阻止される。すなわち、可動体４（可動子１）のシャフト２−１の先端が弁体８に接続（固定）されているので、弁体８の回転が規制されると、可動体４（可動子１）の回転も規制される。この弁体８の回転を規制する機構が可動体４（可動子１）の可動軸Ｚ軸を中心とした回転を阻止する回転止め機構（回転止め手段）となっている。

【0043】

図１において、１０（１０Ａ）は回転子であり、隔室７の外側に設けられている。回転子１０は、径方向に着磁されたリングまたは円筒状の永久磁石（この例では、リング状の永久磁石）とされている。回転子１０は、円筒状に構成された保持部材（非磁性部材）１１の摺動溝１１ａに回転可能、かつ、可動軸方向の移動を阻止するように保持されており、可動軸Ｚを中心として回転する。可動体４（可動子１）は、隔室７内において、回転子（リング状の永久磁石）１０の中空部１０ａを通して可動軸方向に移動する。なお、回転子１０と保持部材（非磁性部材）１１の摺動溝１１ａの接触面（摺動面）の片方または両方には、例えば、フッ素樹脂系などの乾性被膜潤滑剤による個体潤滑コーティングが施されている。また、保持部材（非磁性部材）１１をテフロン（登録商標）やポリアセタールなどの摺動用材料で構成してもよい。

【0044】

回転子１０において、リング状の永久磁石の内周面は、可動軸Ｚを挟んで対向する一方の面側（図１の状態では上側）がＮ極、他方の面側（図１の状態では下側）がＳ極とされており、リング状の永久磁石の外周面は、可動軸Ｚを挟んで対向する一方の面側（図１の状態では上側）がＳ極、他方の面側（図１の状態では下側）がＮ極とされている。

【0045】

すなわち、回転子１０には、可動軸Ｚを中心とする第１の円周（内周面）上をＮ極の位置とし、可動軸Ｚを中心とする第１の円周よりも大径の第２の円周（外周面）上をＳ極の位置とする第１の磁極対（上側の磁極対）と、可動軸Ｚを中心とする第１の円周（内周面）上をＳ極の位置をとし、可動軸Ｚを中心とする第１の円周よりも大径の第２の円周（外周面）上をＮ極の位置とする第２の磁極対（下側の磁極対）とが、可動軸Ｚを直交する方向に可動子１を挟むように配置されている。

【0046】

なお、この例において、可動子１の永久磁石１−１，１−２は、同一の形状、同一のサイズとされている。また、可動子１の永久磁石１−１，１−２の可動軸方向の長さｌは、回転子１０の可動軸方向の長さＬ以上とされている。

【0047】

図１において、１４は、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０に正逆方向の磁界を与えて回転子１０を回転（１８０゜回転）させて、回転子１０の内周面上の磁極の配置を、第１の配置と第２の配置との間で入れ替える回転子回転手段である。

【0048】

この回転子回転手段１４は、電磁コイル１２と、この電磁コイル１２のコアの一端および他端にその一方の端部が接続または一体化されたヨーク１３−１および１３−２とから構成されている。

【0049】

この回転子回転手段１４において、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部は、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０を挟んで対向している。すなわち、回転子１０の外周面の隣り合う１対の磁極にほゞ対向している。また、このヨーク１３−１および１３−２の他方の端部は、その形状が回転子１０の外周面の形状に合わせて円弧状とされている。この円弧の形状は、回転子１０の外周と同心円状に形成するのが回転効率を向上させるために好ましい。

【0050】

〔通常のラッチ動作（開弁／閉弁動作）〕
図１の状態は、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転させ、回転子１０の内周面上の磁極の配置を第１の配置（上側がＮ極、下側がＳ極）に切り替えた状態を示している。

【0051】

この第１の配置において、回転子１０（リング状の永久磁石）の内周面の磁極は図１に示されているように、上側がＮ極、下側がＳ極となる。この状態において、回転子１０は、隔室７の外側から、可動子１の永久磁石１−１を磁気吸引している。すなわち、中空部１０ａ内に可動子１の永久磁石１−１を引き込んで、ラッチ（吸引・保持）している。これにより、弁体８は、可動軸方向の他方側（図１（ａ）に示す右方向）に移動した状態、すなわち開弁側に移動した状態で停止（開弁状態を維持）している。

【0052】

なお、図１の状態は、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転させた後、すなわち電磁コイル１２への通電を行った後、電磁コイル１２への通電を遮断した状態（非励磁状態）を示している。

【0053】

この電磁コイル１２の非励磁状態において、回転子１０は、可動子１の永久磁石１−１との間の磁気吸引力によって、可動子１の永久磁石１−１の磁極の方向に沿って、その磁極の方向をほゞθだけ傾けた状態で静止している。

【0054】

この状態から、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転（１８０゜回転）させ、回転子１０の内周面上の磁極の配置を第２の配置に切り替えたとする。すなわち、回転子１０の内周面の磁極の位置を入れ替え、下側をＮ極、上側をＳ極にしたとする。すると、可動子１の永久磁石１−１と回転子１０との間の磁気吸引力が消失し、永久磁石１−１と回転子１０との間に磁気反発力が発生する。

【0055】

これにより、永久磁石１−１が回転子１０を離れるとともに、永久磁石１−２が回転子１０に近づき、永久磁石１−２との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子１が可動軸方向の一方側（図１（ａ）に示す左方向）に移動し、可動子１の永久磁石１−２が回転子１０によりラッチされる（図２参照）。

【0056】

この可動子１の動力は、シャフト２−１によって弁体８に伝えられ、弁体８を可動軸方向の一方側（閉弁側）に移動させる。すなわち、弁体８を閉の位置に動作させる。そして、回転子１０による可動子１の永久磁石１−２のラッチにより、弁体８を閉の位置に留める（閉弁状態を維持する）。

【0057】

なお、図２の状態は、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転させた後、すなわち電磁コイル１２への通電を行った後、電磁コイル１２への通電を遮断した状態（非励磁状態）を示している。この場合も、回転子１０は、可動子１の永久磁石１−２との間の磁気吸引力によって、可動子１の永久磁石１−２の磁極の方向に沿って、その磁極の方向をほゞθだけ傾けた状態で静止する。

【0058】

次に、この状態（図２の状態）から、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転（１８０゜回転）させ、回転子１０の内周面上の磁極の配置を第１の配置に切り替えたとする。すなわち、回転子１０の内周面の磁極の位置を入れ替え、下側をＳ極、上側をＮ極に戻したとする。すると、可動子１の永久磁石１−２と回転子１０との間の磁気吸引力が消失し、永久磁石１−２と回転子１０との間に磁気反発力が発生する。

【0059】

これにより、永久磁石１−２が回転子１０を離れるとともに、永久磁石１−１が回転子１０に近づき、永久磁石１−１との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子１が可動軸方向の他方側（図２（ａ）に示す右方向）に移動し、可動子１の永久磁石１−１が回転子１０によりラッチされる（図１参照）。

【0060】

この可動子１の動力は、シャフト２−１によって弁体８に伝えられ、弁体８を可動軸方向の他方側（開弁側）に移動させる。すなわち、弁体８を開の位置に動作させる。そして、回転子１０による可動子１の永久磁石１−１のラッチにより、弁体８を開の位置に留める（開弁状態を維持する）。

【0061】

このようにして、回転子回転手段１４によって回転子１０を回転させることによって、可動子１が回転子１０と非接触で移動し、可動子１の一方側でのラッチ（閉弁状態の維持）、他方側でのラッチ（開弁状態の維持）が行われる。この場合、回転子１０の外周面の磁極を回転力発生用に使用し、回転子１０の内周面の磁極を可動子１の磁気吸引保持と磁気反発用に使用することから、可動子１との間に発生する磁気吸引力に起因する内周側からの回転を妨げるトルクに対して、外周側からの弱い力で回転子１０を回転させることができる。これにより、回転子回転手段１４の小型化と省電力化とが可能となる。

【0062】

また、回転子１０は、電磁コイル１２の非励磁状態において、その磁極の方向がθだけ傾けられて静止しているので、回転子回転手段１４からの電磁力を受けて効率よく回転する。すなわち、電磁コイル１２の非励磁状態において、ヨーク１３−１の他方の端部の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線とヨーク１３−１の他方の端部とほゞ対向する回転子１０の外周面の磁極の中心と可動軸Ｚとを結ぶ線との交差角をθとして、またヨーク１３−２の他方の端部の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線とヨーク１３−２の他方の端部とほゞ対向する回転子１０の外周面の磁極の中心と可動軸Ｚとを結ぶ線との交差角をθとして生じさせていることから、電磁コイル１２を励磁状態とした時に発生する電磁力が回転子１０の回転に効率よく作用する。なお、上述の交差角θをつけていない場合は、つまり、θ＝０の場合は、電磁力を受けても右回りと左回り（時計方向と反時計方向）の回転力がバランスしてしまうため回転しにくい。

【0063】

これにより、回転子１０を回転させ易くなり、低電力で回転させることができ、回転子回転手段１４の省電力化が可能となる。なお、この場合の交差角θは、０゜より大きく、９０゜より小さい範囲とすることが好ましい。

【0064】

〔ラッチ状態で他方向への衝撃や一時的な過大力が掛かった場合〕
今、回転子１０の内周面上の磁極の配置が第１の配置とされ、可動子１の永久磁石１−１が回転子１０に磁気吸引されている場合に（図１参照）、可動軸方向の一方側への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が可動軸方向の一方側へ移動してしまったとする。

【0065】

この場合、可動子１は、回転子１０の内周面上の磁極の配置が第１の配置にある状態で、永久磁石１−１が回転子１０にラッチされている状態から、可動軸方向の一方側（閉弁側）へ移動する。可動子１の永久磁石１−２が回転子１０に近づくと、永久磁石１−２と回転子１０との間には磁気反発力が発生する。この際、回転子１０とヨーク１３−１および１３−２の他方の端部との間、および、回転子１０と永久磁石１−１との間には磁気吸引力が働いているので、回転子１０の回転は規制（阻止）されており、永久磁石１−２との間の磁気反発力は可動軸方向のみの動作として現れる。（なお、回転子１０と永久磁石１−２の磁極方向（角度）がほぼ一致しているため、回転力自体も発生しにくい。）これにより、永久磁石１−２が回転子１０から離れるとともに、永久磁石１−１が回転子１０に近づき、永久磁石１−１と回転子１０との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子１が可動軸方向の他方側（開弁側）に戻される。

【0066】

すなわち、可動軸方向の一方側（閉弁側）への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が可動軸方向の一方側へ移動しても、可動子１は可動軸方向の一方側に移動した位置ではラッチされずに、自動的に可動軸方向の他方側（開弁側）に移動した位置でのラッチ（元のラッチ状態）に復帰する。

【0067】

今、回転子１０の内周面上の磁極の配置が第２の配置とされ、可動子１の永久磁石１−２が回転子１０に磁気吸引されている場合に（図２参照）、可動軸方向の他方側への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が可動軸方向の他方側へ移動してしまったとする。

【0068】

この場合、可動子１は、回転子１０の内周面上の磁極の配置が第２の配置にある状態で、永久磁石１−２が回転子１０にラッチされている状態から、可動軸方向の他方側（開弁側）へ移動する。可動子１の永久磁石１−１が回転子１０に近づくと、永久磁石１−１と回転子１０との間には磁気反発力が発生する。この際、回転子１０とヨーク１３−１および１３−２の他方の端部との間、および、回転子１０と永久磁石１−２との間には磁気吸引力が働いているので、回転子１０の回転は規制（阻止）されており、永久磁石１−１との間の磁気反発力は可動軸方向のみの動作として現れる。（なお、回転子１０と永久磁石１−１の磁極方向（角度）がほぼ一致しているため、回転力自体も発生しにくい。）これにより、永久磁石１−１が回転子１０から離れるとともに、永久磁石１−２が回転子１０に近づき、永久磁石１−２と回転子１０との間に生じる磁気吸引力との合力により、可動子１が可動軸方向の一方側（閉弁側）に戻される。

【0069】

すなわち、可動軸方向の他方側（開弁側）への衝撃や一時的な過大力が掛かり、可動子１が可動軸方向の他方側へ移動しても、可動子１は可動軸方向の他方側に移動した位置ではラッチされずに、自動的に可動軸方向の一方側（閉弁側）に移動した位置でのラッチ（元のラッチ状態）に復帰する。

【0070】

このように、本実施の形態の遮断弁では、回転子１０を回転させて回転子１０の内周面上の磁極の配置を入れ替えなければ、可動子１の一方側に移動した位置から他方側に移動した位置へのラッチの切り換え、他方側に移動した位置から一方側に移動した位置へのラッチの切り換えを行うことができない。また、回転子１０の内周面上の磁極の配置を入れ替えない状態で、一方側に移動した位置にラッチされている可動子１の他方側への移動、他方側に移動した位置にラッチされている可動子１の一方側への移動が生じた場合、自動的に元のラッチ状態に復帰する。

【0071】

本実施の形態の遮断弁では、可動子１の可動軸方向の移動に、すなわち遮断弁の開閉状態の変更に、回転子１０の回転というロック機構を付加しており、このロック機構を付加することによって、開弁／閉弁状態を確実に維持することが可能となり、安全性が高められる。

【0072】

また、本実施の形態の遮断弁では、可動子１と回転子１０の両方に永久磁石を使用し、可動子１を可動軸方向へ移動させるための主動力は、回転子（永久磁石）１０との間で働く、移動元側の可動子１（永久磁石）の磁気反発力と、移動先側の可動子１（永久磁石）の磁気吸引力の両方を同時に使用して行い、回転子１０を回転させるための回転力は、パイロット動力として、回転子１０の内周面上の磁極の配置を入れ替えるためにだけに使用される。これにより、回転子（永久磁石）１０に近接した位置から回転子１０の外周上の磁極に瞬間的に磁界を与え、回転子１０の内周面上の磁極の配置を入れ替えるために必要な回転トルクを発生させるようにするだけでよく、従来のソレノイド（特許文献１）やステッピングモータ（特許文献２）で可動軸方向への移動の主動力に使われる場合よりも、（原理的に）少ない電力で動作させることが可能となる。特に、特許文献２に対しては、電圧（パルス）印加時間が大幅に短くなるため、省電力化が実現できる。よって、電池駆動の遮断弁には好適である。

【0073】

また、本実施の形態の遮断弁では、開弁と閉弁で電気的（および動作シーケンス的）な仕様はほゞ同じでよいため、コントール回路の構成も簡素化できる。すなわち、特許文献１の技術では、開弁時のみ大きなコンデンサを備えた昇圧回路が必要であり、特許文献２の技術では、ステップモータ用ドライバ回路が必要であり、コントロール回路の構成が複雑となる。これに対して、本実施の形態の遮断弁では、基本的にトランジスタのスイッチング回路のみで可能であり、コントール回路の構成を簡素化することができる。

【0074】

〔可動体について〕
本実施の形態において、可動体４は、隔室７内を移動する。このため、可動子１やシャフト２−１，２−２などの移動で隔室７内の圧力が変化して可動子１の動作を妨げることがないように、摺動体３−１，３−２やシャフト２−１，２−２、永久磁石１−１，２−２などにスリットや面取り加工などを行ってガスの流通路を作り、ガスの流動を可能としている。

【0075】

なお、図１に示した構成では、小型化のために、シャフト２−１，２−２に摺動体３−１，３−２を設けて、摺動体３−１，３−２の外面と隔室７の内面とで可動体４の移動を案内させるようにしているが、隔室７内にブッシュ（リニアガイド）を設置（固定）して、シャフト２−１，２−２の外周面とブッシュ（リニアガイド）の内周面とで可動体４を案内する一般的な構成としてもよい。

【0076】

〔可動子について〕
図１に示した構成では、可動子１の永久磁石１−１，１−２を円柱状としたが、円筒状とするなどしてもよい。可動子１の永久磁石１−１，１−２を円柱状としたり、円筒状としたりすることにより、外側に配置される回転子１０の内周面との距離を近く設定することができるため、磁気的な効率が良く、小型化にも都合がよい。さらに、円筒状の場合は、体積や磁極間距離に応じて磁力は弱くなるが、内側にシャフトを通して固定できるので、軸合わせやシャフトとの接続が容易になり組立やすくなる。また、円筒状の場合は、シャフトも管状にすることにより隔室７内のガスの流通路としてガスの流動を可能とし、上述したような可動体４の動作を妨げる可動体４の移動による隔室７内の圧力変化を抑制することもできる。可動子１の永久磁石１−１，１−２は、角型としてもよいが、円柱または円筒状とすることが、磁気的およびスペース的な効率が最も良い形状であると言える。

【0077】

また、図１に示した構成では、可動子１の永久磁石１−１，１−２を同一の形状、同一のサイズとしたが、必ずしも同一の形状、同一のサイズとしてなくてもよい。同一の形状、同一のサイズとすることにより、双方向の動作特性を均一にすることができる。なお、逆に永久磁石１−１，１−２の形状やサイズを変えることにより、双方向の動作特性を非対称にすることも可能である。

【0078】

また、図１に示した構成では、可動子１の永久磁石１−１，１−２の可動軸方向の長さｌを回転子１０の可動軸方向の長さＬ以上としているが、必ずしもｌ≧Ｌとしなくてもよい。ｌ≧Ｌとすることにより、可動子１のストロークを大きくすることができる。

【0079】

また、図１に示した構成では、可動子１の永久磁石１−１，１−２を一体としているが、必ずしも一体としてなくてもよく、永久磁石１−１，１−２を別部材として磁力や接着などにより接続しても良い。可動子１の永久磁石１−１，１−２を一体とすることにより、すなわち多磁極着磁で同一部材に永久磁石１−１，１−２を形成することにより、構成が簡素になり、組立を容易とすることができる。

【0080】

図３に、可動子１の永久磁石１−１と永久磁石１−２とを離間して配置するようにした例（図１に対応する図）を示す。図３に示した例では、可動子１を永久磁石１−１と永久磁石１−２とで構成し、この永久磁石１−１と永久磁石１−２との間（可動軸方向）を非磁性の部材（シャフトなど）１ａで連結している。このような可動子１（１Ｂ）を用いることにより、可動子１のストロークをさらに大きくすることができる。なお、双安定移動手段の動作に悪影響を与えないように、永久磁石１−１，１−２の連結には非磁性の部材を使用している。図４に図２に対応する図を示す。

【0081】

図３に示されるような構成とする場合、可動子１（１Ｂ）の永久磁石１−１，１−２が回転子１０の中空部１０ａ内に入らないように、可動子１（１Ｂ）の永久磁石１−１，１−２の内側（非磁性の部材１ａ側）の端面付近で止まるように可動子１（１Ｂ）の可動範囲を制限すると、回転子１０の回転を妨げる永久磁石１−１，１−２と回転子１０の内周側の磁極との間の吸引力の可動軸Ｚと垂直方向のベクトル成分が大きくなるのを抑制できるので、回転子１０を回転させやすくなる。また、可動子１（１Ｂ）の永久磁石１−１，１−２の内側の端面が回転子１０の中空部１０ａ内にわずかに（例えば、回転子１０が外径１３ｍｍ、内径８ｍｍ程度のリング状永久磁石であれば、０．５ｍｍ程度）入ったところで止まるように可動子１（１Ｂ）の可動範囲を制限すると、さらに回転子１０を回転させやすくなる。これは、可動子１（１Ｂ）の永久磁石１−１，１−２の回転子１０に接近している方の永久磁石の磁極と、回転子１０の内周側の磁極との間（異極同士）に発生する吸引力の他に、回転子１０の外周側の磁極との間（同極同士）に発生する反発力の影響も受けるためお互いの力がバランスし、回転子１０が可動子１（１Ｂ）の永久磁石１−１，１−２の回転子１０に接近している方の永久磁石から受ける合力として、回転子１０の回転を妨げる力が弱くなるためである。

【0082】

〔可動子の可動範囲の規制〕
図５に可動子１の可動範囲を制限するようにした例を示す。この例では、可動子１の可動軸方向の一方側（閉弁側）への移動を、弁体８が着座する弁座１５をメカ的なストッパとして規制し、可動子１の可動軸方向の他方側（開弁側）への移動を、シール管６の端面（閉塞面）に設けたスペーサ１６をメカ的なストッパとして規制し、これによって可動子１の可動範囲を制限するようにしている。

【0083】

また、図３に示されるような構成とする場合、可動子１および回転子１０の近接対向するエッジの両方または片方に面取り部を形成するようにしてもよい。図６に、可動子１および回転子１０の近接対向するエッジの両方に面取り部を形成するようにした例を示す。図６（ａ）は要部の側面断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）を左方向から見た図、図６（ｃ）は図６（ａ）を右方向から見た図である。なお、図６において、回転子回転手段１４やシール管６などは省略している。

【0084】

図６に示した例では、可動子１の永久磁石１−１および１−２の回転子１０に近接対向するエッジに、面取り部１ａおよび１ｂを形成している。また、回転子１０の可動子１の永久磁石１−１および１−２に近接対向するエッジに、面取り部１０ｂおよび１０ｃを形成している。

【0085】

可動子１と回転子１０のエッジ部が近接した時、急激に磁気吸引力が高くなり、可動子１に発生する力の特性が急変するとともに、回転を妨げる可動軸Ｚと直交する方向の力も大きくなる。可動子１および回転子１０Ａの近接対向するエッジの両方または片方に面取り部を形成することにより、特性変化が滑らかになるため、固体間によるばらつきが小さくなり、可動軸Ｚと直交する方向の力も弱くなるため、回転を妨げるトルクも小さくなり、回転子回転手段１４における低電力化が可能となる。また、可動軸Ｚと平行な方向の力成分が大きくなるため、可動子１の発生力が向上する。

【0086】

〔回転子について〕
図１に示した構成では、回転子１０をリングまたは円筒状の永久磁石としたが、リング状や円筒状の永久磁石に限られるものではなく、図７に示すように、１対の磁極を持つ永久磁石１０−１，１０−２を、その磁極方向が可動軸Ｚと直交するように、可動子１を挟むようにして配置した構成としてもよい。

【0087】

図７に示した構成では、環状の保持部材（非磁性部材）１０−３の外周面に矩形状の永久磁石１０−１，１０−２を嵌め込んで、全体の形状をリングまたは円筒状とした回転子１０（１０Ｂ）を用いている。

【0088】

この回転子１０（１０Ｂ）では、永久磁石１０−１のＮ極および永久磁石１０−２のＳ極の位置を回転子１０（１０Ｂ）のほゞ内周面上（第１の円周上）とし、永久磁石１０−１のＳ極および永久磁石１０−２のＮ極の位置を回転子１０（１０Ｂ）の外周面上（第２の円周上）としている。すなわち、１対の磁極を持つ永久磁石１０−１，１０−２を、その磁極方向が可動軸Ｚと直交するように、可動子１を挟むようにして配置した構成としている。

【0089】

なお、図８に示すように、円板状の保持部材（非磁性部材）１０−４上に矩形状の永久磁石１０−１，１０−２を設けるようにしてもよく、図９に示すように、半リングまたは半円筒状の保持部材（非磁性部材）１０−５と１０−６の端部間に矩形状の永久磁石１０−１，１０−２を挟むようにしてもよい。図７〜図９に示すような保持部材１０−３〜１０−６を用いることにより、磁石材料の使用量を削減することができ、摺動部を一体化するなど、設計の自由度が広がる。

【0090】

また、図１に示した構成では、回転子１０を隔室７の外側に設けるようにしたが、例えば図１０に示すように隔室７内に回転子１０を設けるようにしてもよい。図１０に示した例では、フランジ５とシール管６に挟まれた隔室７内の空間（溝状の空間）に、可動軸Ｚを中心として回転可能に、かつ可動軸方向の移動を阻止するように回転子１０を保持させている。

【0091】

〔回転子回転手段について〕
図１に示した構成では、回転子回転手段７（７Ａ）を電磁コイル１２とヨーク１３−１，１３−２とから構成し、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部を可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０を挟んで対向させるようにしているが、必ずしもこのような構成でなくてもよい。

【0092】

例えば、図示してはいないが、可動軸Ｚを挟んでその軸芯をほゞ一致させてかつそのコアの一端を対向させて配置した１組の電磁コイルを用い、この１組の電磁コイルのコアの他端を連結するヨークとで回転子回転手段を構成するようにしてもよい。

【0093】

また、図１に示した構成では、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の形状を回転子１０の外周面の形状に合わせて円弧状としているが、図１１に示すように、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の形状を平坦面としてもよい。なお、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の形状を円弧状とすると、回転力の発生効率が良くなる（低磁束（低電力）で回転させることができる）。また、それぞれ対向するヨーク１３−１および１３−２の円弧の両端部分は、断面積を小さく（磁気抵抗を高く）し、近接して対向させることが回転力を大きくするために好ましい。さらに、この円弧の形状は、回転子１０の外周と同心円状に形成するのが回転効率を向上させるために好ましい。

【0094】

また、図１に示した構成では、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の突き合わせ部に空間を設けているが、図１２に示すように、突き合わせ部に空間を設けずに接続または一体化するようにしてもよい。ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の突き合わせ部を接続または一体化すると、すなわちヨーク１３−１および１３−２の他方の端部を部分的に接続または一体化すると、回転力の発生効率はやや低下するが、位置合わせや組み付けが容易となる。

【0095】

また、図１に示した構成では、電磁コイル１２の非励磁状態における回転子１０の交差角θの設定を可動子１の可動軸Ｚを中心とする回転角度の設定によって行うようにしているが、ヨーク１３−１および１３−２の非対称な形状または配置で行うようにしてもよい。図１３，図１４にその一例を示す。

【0096】

図１３に示した例では、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部の形状を非対称とすることにより、電磁コイル１２の非励磁状態において、回転子１０とヨーク１３−１および１３−２の他方の端部との間に働く吸引力によって回転子１０の回転角度がバランスする安定位置を設定することにより交差角θを生じさせるようにしている。

【0097】

図１４に示した例では、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部にノッチ１３ａおよび１３ｂを設けることにより、電磁コイル１２の非励磁状態において、回転子１０とヨーク１３−１および１３−２の他方の端部との間に働く吸引力によって回転子１０の回転角度がバランスする安定位置を設定することにより交差角θを生じさせるようにしている。

【0098】

このように、ヨーク１３−１および１３−２の非対称な形状または配置で交差角θの設定を行うようにすると、回転子１０を所定の角度位置に保持する保持トルクが働くため、電磁コイルの励磁以外の要因による回転を妨げ、誤動作を防止することが可能となる。

【0099】

なお、図１３および図１４に示した例において、可動子１の磁極の方向は、可動子１の可動軸Ｚ方向の発生力を最大にするために、可動子１の磁極の方向も回転子１０の磁極の方向と合わせるように回転止め機構によって設定することが好ましい。

【0100】

また、図１５に示すように、図１１に示した構成において、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０を挟んで対向するヨーク１３−１，１３−２の端部の中心を結ぶ線と可動軸Ｚとを交わらせないようにしてもよい。

【0101】

また、図１６に示すように、図１１に示した構成において、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０を挟んで対向するヨーク１３−１，１３−２の端部の中心を、可動軸Ｚに直交する面内で回転子１０の両側にずらすようにしてもよい。

【0102】

図１５や図１６に示すような構成とすると、図１１に示した構成に比べて電磁コイル１２の励磁で回転し易くなるため、低電力で回転させることができ、回転子回転手段１４の 省電力化が可能となる。

【0103】

〔回転止め機構の他の例〕
図１７に可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止する機構（回転止め機構）の他の例を示す。図１７（ａ）は要部の側面断面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。

【0104】

この例では、摺動体３−１の外周面に突起３ａ，３ｂを設け、フランジ５に溝５ｂ，５ｃを設け、摺動体３−１の突起３ａ，３ｂをフランジ５の溝５ｂ，５ｃに係合させることによって、可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止するようにしている。また、この突起３ａ，３ｂと溝５ｂ，５ｃとの係合によって、つまり、フランジ５の溝５ｂ，５ｃの可動軸Ｚを中心とした回転角度の設定によって、可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とする回転角度を設定し、この回転角度の設定によって可動子１の永久磁石１−１および１−２の磁極の方向の傾きθを設定している。

【0105】

図１８に可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止する機構（回転止め機構）の別の例を示す。図１８（ａ）は要部の側面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）におけるＥ−Ｅ線断面図である。

【0106】

この例において、可動子１の一端に接続されたシャフト２−１はブッシュ（リニアガイド）１７−１に挿通され、可動子１の他端に接続されたシャフト２−２はブッシュ（リニアガイド）１７−２に挿通されている。ブッシュ（リニアガイド）１７−１，１７−２は隔室７内に固定されており、このブッシュ（リニアガイド）１７−１，１７−２内を可動体４（可動子１）が可動軸方向に移動する。この場合、可動体４は、可動子１（１Ａ）とシャフト２−１と２−２とから構成される。

【0107】

ブッシュ（リニアガイド）１７−１，１７−２の内周面には、突起１７ａ，１７ｂが形成されており、この突起１７ａ，１７ｂにシャフト２−１，２−２の外周面に可動軸方向に沿って形成されている溝２ａ，２ｂを係合させて、シャフト２−１，２−２をブッシュ（リニアガイド）１７−１，１７−２に挿通させている。

【0108】

この突起１７ａ，１７ｂと溝２ａ，２ｂとの係合によって、可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転が阻止される。また、この突起１７ａ，１７ｂと溝２ａ，２ｂとの係合によって、つまり、ブッシュ（リニアガイド）１７−１，１７−２の突起１７ａ，１７ｂの可動軸Ｚを中心とした回転角度の設定によって、可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とする回転角度が設定され、この回転角度の設定によって可動子１の永久磁石１−１および１−２の磁極の方向の傾きθが設定される。

【0109】

図１９〜図２２に回転止め機構のさらに別の例を示す。図１９に示した例では、弁体８の裏面側に設けられた複数のピン１８をフランジ５に設けられた孔５ｄに挿入することにより、弁体８の可動軸方向への動きを案内すると共に、弁体８の可動軸Ｚを中心とする回転方向の動きを規制（可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止）するようにしている。

【0110】

図２０に示した例では、シャフト２−１に円板状のガイド１９を固定し、このガイド１９にフランジ５に設けられた複数のピン２０を係合させることによって、弁体８の可動軸方向への動きを案内すると共に、弁体８の可動軸Ｚを中心とする回転方向の動きを規制（可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止）するようにしている。

【0111】

図２１に示した例では、弁体８の裏面側に設けられた複数の凸部８ｂとフランジ５に設けられた複数の凸部５ｄとを噛み合わせることにより、弁体８の可動軸方向への移動を案内すると共に、弁体８の可動軸Ｚを中心とする回転方向の動きを規制（可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止）するようにしている。

【0112】

図２２に示した例では、弁体８の裏面側に設けられた柱状の凸部８ｃをフランジ５に設けられた角孔５ｅに挿入することにより、弁体８の可動軸方向への動きを案内すると共に、弁体８の可動軸Ｚを中心とする回転方向の動きを規制（可動体４（可動子１）の可動軸Ｚを中心とした回転を阻止）するようにしている。

【0113】

図１９〜図２２に示すような構成（図１に示した構成も同じ）とすることにより、弁体８に何らかの外力（可動軸Ｚを中心とした回転力）が加わってしまった場合の誤動作を防止することができると共に、回転止めをシャフト側に設けないようにすることが可能となる。

【0114】

〔可動子の永久磁石について〕
図１に示した構造では、可動子１を構成する永久磁石１−１，１−２を２磁極としているが、４磁極以上（例えば、円柱径方向着磁（円筒の場合は、内周側にも磁極があるため８磁極））の多磁極の永久磁石としてもよい。

【0115】

図２３に、可動子１の永久磁石１−１，１−２を円柱状の永久磁石とし、この円柱状の永久磁石を４磁極とした場合の構成図を示す。図２３（ａ）は要部の側面断面図であり、図２３（ｂ）は図２３（ａ）を左方向から見た図、図２３（ｃ）は図２３（ａ）を右方向から見た図である。なお、図２３において、図１に示されている回転子回転手段１４やシール管６などは省略している。

【0116】

この例では、可動子１の永久磁石１−１の円周方向を４分割し、９０゜間隔で隣接する周方向の面に磁極を形成している。この例では、９０゜間隔で隣接する周方向の第１の面（図２３（ｂ））では上側の面）にＳ極を、第２の面（図２３（ｂ）では左側の面）にＮ極を形成し、第３の面（図２３（ｂ）では下側の面）にＳ極を、第４の面（図２３（ｂ）では右側の面）にＮ極を形成している。

【0117】

同様に、可動子１の永久磁石１−２の円周方向を４分割し、９０゜間隔で隣接する周方向の面に磁極を形成している。この例では、９０゜間隔で隣接する周方向の第１の面（図２３（ｃ））では上側の面）にＮ極を、第２の面（図２３（ｃ）では左側の面）にＳ極を形成し、第３の面（図２３（ｃ）では下側の面）にＮ極を、第４の面（図２３（ｃ）では右側の面）にＳ極を形成している。

【0118】

また、これに伴い、回転子１０もその内周面を４磁極、外周面を４磁極、合計８磁極のリング状の永久磁石としている。すなわち、回転子１０の内周面を円周方向に４分割し、９０゜間隔で隣接する周方向の面に磁極を形成している。この例では、９０゜間隔で隣接する周方向の第１の面（図２３（ｂ））では上側の面）にＮ極を、第２の面（図２３（ｂ）では左側の面）にＳ極を形成し、第３の面（図２３（ｂ）では下側の面）にＮ極を、第４の面（図２３（ｂ）では右側の面）にＳ極を形成している。

【0119】

なお、図２３に示した構造において、回転子回転手段１４を設ける場合には、図２４に示すように、ヨーク１３−１および１３−２の他方の端部は、可動軸Ｚとほゞ直交する方向から回転子１０の永久磁石の外周面上の隣り合う１対の磁極にほゞ対向するように配置する。

【0120】

このようなヨーク１３−１，１３−２の配置とする場合も、電磁コイル１２の非励磁状態において、ヨーク１３−１の他方の端部の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線とヨーク１３−１の他方の端部とほゞ対向する回転子１０の永久磁石の外周面上の磁極の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線との交差角をθとして、またヨーク１３−２の他方の端部の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線とヨーク１３−２の他方の端部とほゞ対向する回転子１０の永久磁石の外周面上の磁極の中心と可動軸Ｚとを直交するように結ぶ線との交差角をθとして、位置させるようにすることが望ましい。

【0121】

なお、例えば、可動子１を構成する永久磁石１−１，１−２を４磁極とする場合、図２５に示すように、回転子１０における磁極対は上下だけの２方向でもよい。但し、磁極対を上下だけの２方向とした場合、同極対向となるので、コイル（電磁力）による回転は難しくなるが、構成は可能である。

【0122】

また、上述した実施の形態では、可動体４（可動子１）と回転子１０と回転子回転手段１４とで双安定移動手段が構成されているが、この双安定移動手段は、可動子１が可動軸方向の一方側に移動した位置（第１の位置）でラッチされているときと、可動軸方向の他方側に移動した位置（第２の位置）でラッチされているときで、可動軸方向に対称な構造や特性にするのが一般的であるが、その用途や仕様に応じて、第１と第２の位置に関係する永久磁石のサイズ、形状、配置などのバランスを変えて、遮断/復帰（閉弁/開弁）動作の特性を変えてもよい。例えば、遮断弁では閉弁状態において弁体に弁体を閉弁する方向にガス圧（背圧）がかかっているため、開弁時は閉弁時よりも大きな力が必要であり、力特性を非対称にした方が効率がよい。なお、図５に示したような可動子１の可動範囲を制限する手段の設定で設定することも可能である。

【0123】

また、上述した実施の形態において、永久磁石は、例えば、ネオジムやサマリウムコバルトなどの希土類磁石またはフェライト磁石、あるいは、それらの磁性体粉末に樹脂を混合して成形したボンド磁石などからなる。ヨークやコアは、飽和磁束密度や透磁率が大きく、保磁力が小さく、磁気ヒステリシスの小さい軟磁性材料（例えば、電磁鋼板、電磁軟鉄、パーマロイなど）からなる。また、シャフトなどの非磁性部材は、例えば、アルミ、ＳＵＳ３１６（Ｌ）、真鍮、樹脂などからなる。なお、非磁性部材は、上述のような非磁性材料の代わりに、わずかに磁性を持つ材料（例えば、ＳＵＳ３０４など）でも構成は可能であり、性能は低くなるがコストなどの観点から選択することも考えられる。弁体は、単弁構造でも、パイロット弁（逃がし弁）を有する副弁構造でもよい。上述した実施の形態では、弁体８は回転しないような構成にしたが、可動体４側に回転止め機構があれば、弁体８を回転可能に構成してもよい。その場合は、弁体８とシャフト２−１との間に回転摺動機構やベアリングなどの回転力の伝達を抑制する手段を設けることが好ましい。また、都市ガスやＬＰガスの供給管路やガスメータ内に設置されるガス緊急遮断装置に限られるものではなく、他の用途の遮断弁にも適用可能である。

【0124】

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0125】

１（１Ａ，１Ｂ）…可動子、１−１，１−２…永久磁石、２−１，２−２…シャフト、３−１，３−２…摺動体、４…可動体、５…フランジ、６…シール管、７…隔室、８…弁体、１０（１０Ａ，１０Ｂ）…回転子、１０−１，１０−２…永久磁石、１２…電磁コイル、１３−１，１３−２…ヨーク、１４…回転子回転手段。

【図8】

【図9】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】