JP2006322492A

JP2006322492A - モータ安全弁

Info

Publication number: JP2006322492A
Application number: JP2005145020A
Authority: JP
Inventors: Norio Wada; 則夫和田; Masanori Shimizu; 正則清水
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】ステッピングモータ１０６のロータ１６１に雄ねじ部材１０５を連結し、可動部材１０３の雌ねじ部１３１に螺合させて可動部材１０３を進退させることにより、可動部材１０３に固定された電磁石１０４で弁体１０２を吸着して引き上げて開弁させる構成は、弁体１０２が収納されている内部空間１１１にガスが充満するため、従来はロータ１６１の回転軸１６２にＯリングを装着してシールしていたが、Ｏリングが回転時の抵抗になるためステッピングモータ１０６を大型化しなければならなかった。
【解決手段】回転軸１６２に装着していたＯリングを廃止し、ロータ１６１を隔絶部材１０８で覆って、隔絶部材を気密構造にすることによりガスの流出を防止するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナへのガス供給路に介設され、モータによって開弁されると共に、バーナの失火時には閉弁してバーナへのガスの供給を遮断するモータ安全弁に関する。

従来のこの種のモータ安全弁は、相互に螺合した雄ねじ部と雌ねじ部とからなる直線運動機構を備えており、モータによって例えば雄ねじ部を回転させることにより、この雄ねじ部に螺合している雌ねじ部を軸線方向に進退させることができるように構成されている。この雌ねじ部の先端には電磁石が取り付けられており、雄ねじ部の前進方向には弁体が設置されている。

この弁体には可動鉄片が取り付けられており、電磁石がこの可動鉄片に当接した状態で電磁石に通電すると、可動鉄片は電磁石に吸着される。電磁石に通電したままの状態でモータを反転させ雌ねじ部を後退させると、弁体は電磁石に吸着されたままの状態で雄ねじ部と共に移動する。この弁体の移動によってガス通路が開弁される。

一方、弁体は閉弁方向にバネによって付勢されており、バーナの失火によって電磁石への通電が停止すると、電磁石に可動鉄片を吸着させていた電磁力が消滅する。すると、弁体は雌ねじ部から離れバネの付勢力によって閉弁方向に移動し、ガス通路を閉鎖する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３０４４０号公報（図１）

上記特許文献１に記載のモータ安全弁では、ケーシングに設けた内部空間に電磁石や弁体が収納されている。そして、この内部空間にはガスが充満することになる。一方、電磁石を進退させる直線運動機構も内部区間内に収納する必要があるため、モータの回転軸は内部空間内に挿入され、モータの回転軸の雄ねじ部は雌ねじ部に螺合している。

ガスが内部空間から漏出しないように各所にシール部材を設けなければならず、モータの回転軸を内部空間に挿入している部分からのガスの漏出を防止するため、モータの回転軸にはＯリングが装着されている。

モータはＯリングと回転軸との間の摩擦力に抗して回転軸を回転させなければならない。そのため、モータは大きなトルクを発生させなければならず、モータが大型化するという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、モータの回転トルクを小さくすることのできるモータ安全弁を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるモータ安全弁は、ガスの流入口と流出口とが接続された内部空間を備えたケーシングを有し、ガスの流出口に対して進退して内部空間の内側から流出口を開閉する弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段とを設けると共に、弁体に連結された可動鉄片に対して進退する電磁石を設け、この電磁石に可動鉄片を吸着させた状態で弁体を開弁方向に移動させるモータをケーシングに取り付けたモータ安全弁において、モータを構成するロータの回転軸の外周面に接触するシールを設けずに、ロータを囲んでロータが位置する空間と外部とを隔絶する隔絶部材を設け、内部空間からロータが位置する空間へ侵入したガスの外部への漏出を防止することを特徴とする。

従来の構成では、ガスが充満するケーシングの内部空間とモータ内部とをＯリング等のシールによって隔絶していた。本発明では、このようなロータの回転軸の外周面に接触するシールを用いずに、隔絶部材を設けて、この隔絶部材によってガスの外部への流出を防止するようにした。

上記ロータを囲繞し、ロータを回転させる駆動コイルが配設されており、上記隔絶部材はロータと駆動コイルとの間に位置するようにしてもよい。そして、このように構成することにより、駆動コイルを隔絶部材の外側に配置することができ、ガスが充満する空間を小さくすることができる。

また、ガス内にはガス管内壁から剥離した錆や配管時の切り粉等の塵埃が混入することがある。これら塵埃がロータ部分に侵入すると、ロータのスムーズな回転を阻害するおそれが生じる。そのような場合には、上記ロータが位置する空間とケーシングの内部空間との間に、内部空間側からロータが位置する空間側へ塵埃が侵入することを防止する防塵手段を設ければよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、モータの回転軸にＯリングなどの、回転軸の外周面に接触するシールを用いていないので、ロータの駆動トルクが小さくてよく、その結果モータの定格を従来のものより小さくすることができる。

図１を参照して、１０１はモータ安全弁のケーシングである。このケーシング１０１内には内部空間１１１が設けられている。ケーシング１０１にはこの内部空間１１１内にガスを流入させる流入部１１２と、内部空間１１１からガスを流出させる流出部１１３とが形成されている。そして、流出部１１３から流出したガスは図外の火力調節装置を経てガスバーナに供給される。

内部空間１１１内には弁体１０２が配設されており、この弁体１０２はバネ１２２の付勢力により流出部１１３を閉鎖する方向に常に付勢されている。弁体１０２の上部には可動鉄片であるアーマチュア１２１が連結されている。そしてこのアーマチュア１２１には電磁石１０４が対向している。

電磁石１０４は可動部材１０３に固定されている。この可動部材１０３には雌ねじ部１３１が形成されている。またケーシング１０１に固定され内部空間１１１の蓋部材としても機能するブラケット１１４に対して、可動部材１０３は回り止めされている。

雌ねじ部１３１には雄ねじ部材１０５が螺合しており、この雄ねじ部材１０５が回転すると、可動部材１０３が、本図に示す状態では上下方向に進退するように構成されている。したがって、本図に示す状態から可動部材１０３を下降させると、電磁石１０４がアーマチュア１２１に近づき、更に下降させることによって電磁石１０４をアーマチュア１２１に接触させることができる。

ところで、上記雄ねじ部材１０５はステッピングモータ１０６の回転軸１６２に固定されている。この回転軸１６２はステッピングモータ１０６のロータ１６１に連結されており、ロータ１６１が回転すると回転軸１６２を介して雄ねじ部材１０５が回転する。なお、ロータ１６１は駆動コイル１６３に囲繞されており、駆動コイル１６３の磁極の極性を切り換えることによりロータ１６１は正逆自在に回転され、かつ任意の回転角度でロータ１６１を停止させることができる。

本実施の形態では、ロータ１６１と駆動コイル１６３との間に位置して、ロータ１６１を囲繞する筒状の隔絶部材１０８を設けた。この隔絶部材１０８は非磁性の金属材料もしくは非金属材料で形成される。したがって、駆動コイル１６３により発生される磁力は隔絶部材１０８を透過するのでロータ１６１の回転には何ら影響を及ぼさない。

隔絶部材１０８の上端部分には環状のシール１８１が配設されている。また隔絶部材１０８の下端部近傍にはＯリング１８２が取り付けられている。したがって、隔絶部材１０８によって囲まれた空間は外部に対して気密状態になっている。

ところで、上記電磁石１０４のコイル１０４ａから導出される１対の電線１４１ａ，１４２ａは、可動部材１０３の上面に設置された１対の環状電極１４１，１４２に各々接続されている。この環状電極１４１，１４２は、環状電極１４２の外側を環状電極１４１が囲むように２重に配置されている。これら環状電極１４１，１４２に対応する環状電極１１５，１１６がブラケット１１４の下面に取り付けられている。そして、両環状電極１４１，１４２と環状電極１１５，１１６とは内外２重の１対のバネ状連結線１４３，１４４で電気的に接続されている。

したがって、外部から環状電極１１５，１１６に電荷を印加すると、バネ状連結線１４３，１４４を介して環状電極１４１，１４２に給電され、電磁石１０４のコイル１０４ａに通電される。電磁石１０４のコイル１０４ａには、上記図外のバーナが点火状態の場合に通電される。なお、バーナの近傍に熱電対を設置し、この熱電対で発生する熱起電力を直接コイル１０４ａに通電してもよく、あるいは熱起電力をセンサとして機能させて、点火中は別途のコントローラからコイル１０４ａに通電されるようにしてもよい。

ところで、上記構成ではロータ１６１の回転軸１６２や雄ねじ部材１０５の、いわゆる回転系のいずれの部材にもＯリングなどのシールが接触していない。そのため、内部空間１１１内に充満するガスはロータの収納されている空間まで侵入する。但し、上述のように隔絶部材１０８によって気密性が保たれているので、ガスがそれ以上外部へ漏出することはない。但し、ガス管の内部から剥離した錆や配管工事の際にガス管内に残留した塵埃が、流入部１１２に達するおそれがある。

比較的大きな塵埃は流入部１１２に設けたネット上のフィルタ１１２ａによって内部空間１１１内への侵入を阻止できるが、フィルタ１１２ａの目を細かくするとガス流に対して抵抗となるため、小さな塵埃が内部空間１１１内に侵入するおそれがある。このような小さな塵埃は排出部１１３からそのまま排出され、バーナに達してもまったく問題はない。しかし、ロータ１６１の近傍まで侵入するとロータ１６１の回転に対して悪影響を及ぼすおそれが生じる。そこで、ロータ１６１が収納されている空間内に塵埃が侵入しないように、更に目の細かいフィルタ１０７を設けた。なお、このフィルタ１０７は回転軸１６２に接触しても回転に対する抵抗とはならない。なお、１０９はロータ１６１等の回転系に対して軸心のぶれを防止すると共に上下方向の位置ずれを防止するスラスト軸受である。このスラスト軸受１０９は内部に複数のコロを内蔵しており、回転に対する抵抗はきわめて小さい。

上記構成によるモータ安全弁では、図１に示す状態からステッピングモータ１０６を正回転させ、可動部材１０３と共に電磁石１０４を下降させ、電磁石１０４をアーマチュア１２１に接触させる。その状態で電磁石１０４のコイルへの通電を開始し、電磁石１０４にアーマチュア１２１を吸着させる。つぎに、ステッピングモータ１０６を逆回転させて可動部材１０３と共に電磁石１０４を上昇させる。

アーマチュア１２１は電磁石１０４に吸着されているので、電磁石１０４の上昇と共に弁体１０２はバネ１２２の付勢力に抗して上昇する。その結果、閉じられていた流出部１１３は内部空間１１１に対して開口する。すると内部空間１１１内のガスは流出部１１３から流出し、上述のように火力調節装置を経てバーナに供給される。

バーナの点火中は電磁石１０４のコイルに対する通電が継続されるが、消火操作がされたり点火途中で失火すると、電磁石１０４のコイルへの通電が停止する。すると、電磁石１０４の電磁力が消滅するので、弁体１０２はバネ１２２の付勢力によって下降し、流出部１１３を内部空間１１１に対して閉鎖する。

上記実施の形態では、ロータ１６１の回転軸１６２に雄ねじ部材１０５を連結した。これに対して、図２に示す物では、ステッピングモータ２０６のロータ２６１に、回転軸心上に位置するように雌ねじ部２６２を形成した。そして、この雌ねじ部２６２に対して雄ねじ部材２０５を螺合させ、更にこの雄ねじ部材２０５を可動部材２０３に固定した。なお、この可動部材２０３に電磁石２０４を取り付け、電磁石２０４のコイル２０４ａへの通電を内外２重のバネ状連結線２４１，２４２を介して行うようにした。そして、この電磁石２０４でアーマチュア２２１を吸着し弁体２０２を引き上げるように構成した。

ロータ２６１はカップ状の隔絶部材２０８で覆われている。この隔絶部材２０８も上記隔絶部材１０８と同様に非磁性の金属材料もしくは非金属材料で構成されており、駆動コイルからの電磁力を透過させるので、ロータ２６１の回転に悪影響を及ぼすおそれはない。なお、２０７はフィルタであり、２０９はスラスト軸受である。

図２に示す実施の形態では、ロータ２６１に雌ねじ部２６２を設け、その雌ねじ部２６２に雄ねじ部材２０５を螺合させたので、上記図１に示す実施の形態よりも上下方向の長さを短くすることができる。

図３に示す実施の形態では更に上下方向の長さを短くすることができる。図３に示す物では、ステッピングモータ３０６のロータ３６１の内部に可動部材３０３を収納した。更に詳述すると、可動部材３０３の外周面に雄ねじ部３３２を形成し、その雄ねじ部３３２を、ロータ３６１の内部に形成した雌ねじ部３６２に螺合させた。また、可動部材３０３の下部に突出する回り止め軸３３１を断面Ｄ形状に成形し、回り止め部３１２を回り止め軸３３１に係合させて可動部材３０３が回転することなく上下方向に進退できるようにした。また、可動部材３０３の内部には電磁石３０４が固定され、弁体３０２の上端に固定されたアーマチュア３２１をこの電磁石３０４で吸着できるようにした。

なお、電磁石３０４のコイル３０４ａへは内外２重のバネ状連結線３４１，３４２を介して通電される。また、隔絶部材３０８は上下両端に鍔状部分が形成された筒状に成形されており、上下に設置された２個のＯリング３８１，３８２によって隔絶部材３０８の内部の空間が外部に対して気密に保たれるようにした。

３０１はケーシングであり、３１１はこのケーシング３０１の内部空間である。また、塵埃の侵入を防止するフィルタ３０７を設けた。更に、ロータ３６１の回転軸心のぶれを防止し、かつロータ３６１の上下位置を保持するため、ロータ３６１の上下に各々アンギュラ軸受３９１，３９２を配置した。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

本発明の第１の実施の形態の構成を示す図第２の実施に形態を示す図第３の実施に形態を示す図

符号の説明

１０１，２０１，３０１ケーシング
１０２，２０２，３０２弁体
１０４，２０４，３０４電磁石
１０６，２０６，３０６ステッピングモータ
１６１，２６１，３６１ロータ

Claims

ガスの流入口と流出口とが接続された内部空間を備えたケーシングを有し、ガスの流出口に対して進退して内部空間の内側から流出口を開閉する弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢する付勢手段とを設けると共に、弁体に連結された可動鉄片に対して進退する電磁石を設け、この電磁石に可動鉄片を吸着させた状態で弁体を開弁方向に移動させるモータをケーシングに取り付けたモータ安全弁において、モータを構成するロータの回転軸の外周面に接触するシールを設けずに、ロータを囲んでロータが位置する空間と外部とを隔絶する隔絶部材を設け、内部空間からロータが位置する空間へ侵入したガスの外部への漏出を防止することを特徴とするモータ安全弁。
上記ロータを囲繞し、ロータを回転させる駆動コイルが配設されており、上記隔絶部材はロータと駆動コイルとの間に位置することを特徴とする請求項１に記載のモータ安全弁。
上記ロータが位置する空間とケーシングの内部空間との間に、内部空間側からロータが位置する空間側へ塵埃が侵入することを防止する防塵手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ安全弁。