JP2006322494A

JP2006322494A - モータ安全弁

Info

Publication number: JP2006322494A
Application number: JP2005145022A
Authority: JP
Inventors: Norio Wada; 則夫和田; Masanori Shimizu; 正則清水; Keiichi Mizutani; 圭一水谷
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で雄ねじ部材１０５を回転させることにより進退する可動部材１０３に電磁石１０４を固定し、弁体１０２に固定されたアーマチュア１２１を電磁力で吸着して弁体１０２を引き上げて流出部１１３を開放するモータ安全弁では、進退する電磁石１０４に外部から通電する必要がある。従来は、ケーシング１０１と電磁石１０４との間にリード線を架設して給電していたが、リード線の断線や内部空間１１１の大型化という不具合が生じる。
【解決手段】電磁石１０４が固定されている可動部材１０３と、ケーシング１０１に固定されているブラケット１１４との間にばね状の１対の連結線１４３，１４４を縮設し、これら連結線１４３，１４４を介して電磁石１０４に給電するようにした。
【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、モータにより雄ねじ部材を回転させ、この雄ねじ部材に螺合している可動部材を進退させている。この可動部材には電磁石が取り付けられている。一方、ガス通路を閉鎖する弁体には可動鉄片であるアーマチュアが取り付けられており、電磁石をこのアーマチュアに接触する位置まで可動部材を前進させ、その状態で電磁石に通電し、アーマチュアを吸着する。

アーマチュアを吸着すると電磁石に通電したままの状態で可動部材を後退させて、アーマチュアと共に弁体を移動させてガス通路を開弁するように構成されている。なお、弁体には閉弁方向に付勢するバネが取り付けられており、電磁石への通電を停止し電磁力を消滅させると、弁体はバネの付勢力により閉弁位置まで復帰する。

このように可動部材と共に進退する電磁石に外部から通電しなければいけないので、従来のモータ電磁弁では、ケーシングと電磁石との間に可撓性を有するリード線を架設し、そのリード線を介して電磁石に通電している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３０４４０号公報（図１）

上記のようにリード線を介して電磁石に通電する構成では、電磁石が進退する度にリード線が曲げられる。リード線の両端の半田付け部分はケーシング側と電磁石側との各々に固定されているので、リード線が曲げられる毎に半田付け部分の近傍が大きく曲げられ、そのため金属疲労により断線するおそれが生じる。

またリード線の被覆がケーシング等に擦れると、被覆が破れてケーシングとショートするおそれが生じる。その他、リード線を半田付けする工数が必要となり、またリード線が自由に曲げられるように、リード線が収納されるガス通路の一部を必要以上に大きくしなければならないなどの不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、上述の不具合の生じないモータ電磁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、モータにより進退される電磁石を備え、この電磁石で弁体を吸着し、弁体を閉弁状態から開弁状態に移動させるモータ安全弁において、電磁石が収納されるケーシングの内壁面であって電磁石の進退方向に位置する部分に固定電極を設け、電磁石と固定電極との間にばね状の連結線を縮設して、この連結線を介して電磁石に外部からの給電を行うことを特徴とする。

進退する電磁石に対して固定側である外部から給電するためには、ブラシを用いる構成が考えられる。ところが、ブラシを用いる構成ではブラシが電極に対して相対的にスライドするため、電極の表面が酸化していたり、電極の表面に傷等が生じると、瞬間ではあるが通電状態が遮断される場合が生じる。すると、遮断時間が例え短くても弁体が電磁石から離れて不用意に閉弁するおそれが生じる。

これに対して本発明による構成では、ばね状の連結線を電磁石と固定電極との間に縮設したので、固定電極と連結線とが相対的に摺動することが無く、接続状態が常に安定する。また、連結線がばね状であるため、自らの付勢力で固定電極に押接し、電気的な接続を確保するので、連結線を半田付けする必要がない。

なお、上記連結線は、直径の相違するコイルばね状に形成された２本で構成され、大径の連結線が小径の連結線を囲むように内外２重に配置し、両連結線の間に連結線の相互の接触を防止する接触防止手段を設けてもよい。

あるいは、上記連結線は、互いの同じ形状のコイルばね状に形成された２本で構成され、各連結線の座屈を防止するガイドを設けてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、リード線を半田付けするのではなく、ばね状の連結線を電磁石と固定電極との間に縮設したので、連結線を半田付けする必要が無く、かつ常に安定して電磁石に給電することができる。

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。なお、１０３ａは連結線１４３，１４４が相互に接触しないように設けた接触防止壁である。

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。なお、２０３ａは接触防止壁である。

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、３０３ａは可動部材３０３に設けた接触防止壁であり、３６３ａは蓋板３６３に設けた接触防止壁である。

ところで、例えば図３に示す実施に形態では、連結線３４１，３４２を、図４（ａ）に示す様に内外２重に形成し、上下方向から両連結線３４１，３４２の間に挿入されて、連結線３４１，３４２が相互に接触することを防止する接触防止壁を設けた。しかし、同図（ｂ）に示すように、連結線３４１，３４２よりも更に小径の連結線１を２本用い、可動部材２上に設けた保持筒２１と固定側に設けた保持筒３１とで座屈しないようにガイドする構成にしてもよい。なお、この（ｂ）に示す構成を採用すると、可動部材２に対する回り止めを保持筒２１，３１の係合によって行うことができる。

また、上記各実施の形態では２本の連結線を用いて電磁石に給電したが、一方の連結線を廃止して、雄ねじ部と雌ねじ部との接触部分を介して給電するようにしてもよい。

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連結線の２つの形態の詳細を示す図

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

モータにより進退される電磁石を備え、この電磁石で弁体を吸着し、弁体を閉弁状態から開弁状態に移動させるモータ安全弁において、電磁石が収納されるケーシングの内壁面であって電磁石の進退方向に位置する部分に固定電極を設け、電磁石と固定電極との間にばね状の連結線を縮設して、この連結線を介して電磁石に外部からの給電を行うことを特徴とするモータ安全弁。
上記連結線は、直径の相違するコイルばね状に形成された２本で構成され、大径の連結線が小径の連結線を囲むように内外２重に配置し、両連結線の間に連結線の相互の接触を防止する接触防止手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のモータ安全弁。
上記連結線は、互いの同じ形状のコイルばね状に形成された２本で構成され、各連結線の座屈を防止するガイドを設けたことを特徴とする請求項１に記載のモータ安全弁。