JP2010127337A - モータ安全弁 - Google Patents

Abstract

【課題】開弁動作時の消費電力を抑制でき、電池を電力供給源としたガス器具に最適な二重弁構造のモータ安全弁を提供する。
【解決手段】モータ安全弁ＭＶは、ガス流入口６と、ガス流出口５と、弁室２と、ガス流入口及びガス流出口のいずれか一方と弁室とを連通する主弁孔３と、この主弁孔の孔軸３ａに平行な孔軸４ａを持ちガス流入口及びガス流出口のいずれか他方と弁室とを連通する副弁孔４とを有するバルブケーシング１と、主弁孔を開閉する主弁９及び副弁孔を開閉する副弁１０と、主弁の弁軸体９ａを吸着する電磁石１４を有し、モータにより主弁孔の孔軸に沿って電磁石を進退する可動体１１と、可動体及び主弁の間に縮設された主弁を閉弁方向に付勢する弁ばね１６と、バルブケーシング内に固定の受け部１７ａ及び副弁の間に縮設された副弁を閉弁方向に付勢する弁ばね１８と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ安全弁に関し、より詳しくは、停電や故障等の異常発生時に可及的速やかに燃料ガスの供給を停止できるようにした安全性の高い二重弁構造のモータ安全弁に関する。

この種のモータ安全弁は、例えばガス器具にてガスバーナに燃焼ガスの供給を制御するために用いられる。従来のモータ安全弁としては、主弁及び副弁によりそれぞれ開閉される主弁孔と副弁孔とが同一の孔軸上に形成された直列構造のものが例えば特許文献１で知られている。

即ち、上記従来例のものでは、バルブケーシングにガス流入口と常時連通する弁室が形成されると共に、弁室とガス流出口との間に同一孔軸上で主弁孔と副弁孔とが形成されている。また、電磁コイルと、この電磁コイルによって励磁され、孔軸に沿ってモータにより進退する可動体（プランジャ）とが設けられ、この可動体に、主弁孔を開閉する主弁が取り付けられると共に、電磁コイルへの通電により可動体の励磁で可動体の先端部に吸着され、可動体の進退に伴って副弁孔を開閉する副弁が設けられている。また、主弁が、バルブケーシングに固定のばね受け部と主弁との間に縮設された弁ばねにより付勢され、副弁が、可動体に形成した他のばね受け部と副弁との間に縮設された弁ばねにより付勢され、閉弁状態が確実に保持されるようになっている。

そして、閉弁状態から開弁動作する場合、可動体を励磁して副弁を可動体の先端部に吸着し、モータの駆動により主弁用の弁ばねに抗して可動体が後退されることで主弁が開弁し、所定のストロークだけ更に後退すると、副弁が開弁する。

ここで、上記モータ安全弁では、閉弁時、主弁用の弁ばねの付勢力で副弁用の弁ばねを圧縮して副弁を閉弁方向に押圧する構造であるため、主弁用の弁ばねの予荷重が、主弁を弁口に押し付けてその閉弁状態を保持するために必要な荷重に、副弁用の弁ばねの予荷重に打ち勝つために必要な荷重を加えて設定されて大きくなる。そして、開弁動作の際には、主弁用の弁ばねの付勢力に抗して可動体を後退させるため、開弁動作時のモータ負荷が大きく、電力消費量が大きくなるという問題がある。

ところで、上記種のモータ安全弁が用いられるガスコンロ等のガス器具では、電力供給源として電池を用いることが一般的であり、このような場合に、開弁動作毎の消費電力量が大きいと、電池寿命が短くなり、ガス器具として使い勝手が悪い。
特開２００３−２３２４６２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、開弁動作時の消費電力を抑制でき、電池を電力供給源としたガス器具に最適なモータ安全弁を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ガス流入口と、ガス流出口と、弁室と、ガス流入口及びガス流出口のいずれか一方と弁室とを連通する主弁孔と、この主弁孔の孔軸に平行な孔軸を持ちガス流入口及びガス流出口のいずれか他方と弁室とを連通する副弁孔とを有するバルブケーシングと、前記主弁孔を開閉する主弁及び前記副弁孔を開閉する副弁と、前記主弁の弁軸体を吸着する電磁石を有し、モータにより主弁孔の孔軸に沿って進退する可動体と、前記可動体及び主弁の間に縮設された主弁を閉弁方向に付勢する弁ばねと、バルブケーシング内に固定の受け部及び副弁の間に縮設された副弁を閉弁方向に付勢する弁ばねと、を備えたモータ安全弁であって、前記可動体は、副弁の弁軸体に沿って移動可能に連結された連動部を更に備え、可動体を前進させ、電磁石で主弁の弁軸体を吸着した後、この可動体を後退させると、主弁が開弁され、所定のストロークだけ更に後退すると、前記連動部が副弁の弁軸体の所定位置に形成されたストッパに係合し、可動体の更なる後退で副弁が副弁孔の孔軸に沿って後退して開弁されるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、開弁動作の際、モータの駆動により可動体を後退させても、当該モータには主弁用の弁ばねの付勢力による負荷が作用しない。その後、可動体が所定のストローク以上後退して副弁が開弁するようになると、副弁用の弁ばねの付勢力による負荷がモータに作用するが、上記従来例のように、両弁ばねの予荷重分の負荷が加わった状態から開弁動作する場合と比較してモータの動力は小さくて済む。その結果、モータの駆動により主弁及び副弁を順次開弁するための消費電力を抑制できる。これにより、本発明のモータ安全弁を、電池を電力供給源としたガス器具に適用すれば、電池寿命を長くでき、使い勝手を向上できる。

なお、本発明においては、開弁動作に先立って、可動体を主弁用の弁ばねの付勢力に抗して前進させて主弁の弁軸体に電磁石を当接させる必要がある。ここで、本発明では、主弁及び副弁により開閉される主弁孔と副弁孔との孔軸が相互に平行な並列構造とし、主弁用の弁ばねに副弁用の弁ばねの付勢力が作用しない構成を採用したため、主弁用の弁ばねの予荷重は、主弁を閉弁状態に保持するために必要な荷重に設定すれば足り、副弁用の弁ばねの予荷重を加えて設定する必要がない。そのため、モータの駆動により可動体を主弁用の弁ばねの付勢力に抗して前進させるときのモータ負荷は小さく、そのときの消費電力も小さくて済む。

ところで、上記連動部を介してモータの動力が副弁に伝達されるように構成した場合、副弁の開弁動作時に可動体には偏心荷重が作用するようになり、可動体が傾いてこの可動体の円滑な動作が阻害される虞がある。このため、前記可動体は、バルブケーシングの内壁に摺接する花弁状のガイド部を備えることが好ましい。

また、本発明においては、前記バルブケーシングは、ガス流入口及びガス流出口のいずれか一方と弁室とを副弁孔と並列に連通するバイパス通路を備え、このバイパス通路に、ガス流量を所定値に絞る絞り手段がバルブケーシングの外壁面から着脱自在に設けられている構成を採用すれば、主弁の開弁後、副弁が開弁するまでの間、所定流量に絞られたガスをガス流出口から流出させることができる。これにより、本発明のモータ安全弁をガス器具に適用すれば、ガスバーナの点火操作の際、所定流量に絞られた燃料ガスをガスバーナに供給できる。また、絞り手段がバルブケーシングの壁面から着脱自在な構成を採用したため、モータ安全弁を分解することなく、ガス種に応じて絞り手段自体を簡単に交換、組付ができる。

以下、図面を参照して、図示省略のガス器具の器具本体内に組み込まれ、ガスバーナへの燃焼ガスの供給を制御する本発明の実施形態のモータ安全弁ＭＶについて説明する。尚、本実施形態では、後述するモータＭが上側となる姿勢で器具本体に組み込まれるものとし、そのモータ側を「上」として説明するが、その姿勢はこれに限られるものではない。

図１に示すように、モータ安全弁ＭＶは、直方体形状のバルブケーシング１を備え、バルブケーシング１内には上方に開口する弁室２が形成されている。弁室２の下側には、主弁孔３と、この主弁孔３の孔軸３ａに平行な孔軸４ａを持つ副弁孔４とが形成されている。そして、主弁孔３を介して弁室２がバルブケーシング１の底面に開設したガス流出口５に連通し、副弁孔４を介して弁室２がバルブケーシング１の一側面（図１中、右側面）に開設したガス流入口６に連通している。

バルブケーシング１の上面には、弁室２を気密に保持する蓋体７が装着され、この蓋体７上に正逆回転可能な公知のモータＭが設けられている。蓋体７には、主弁孔３の孔軸３ａ上に位置して透孔が形成され、この透孔に、モータＭにより回転駆動されるナット部材８が設けられている。

弁室２には、主弁孔３の弁座３ｂに着座してこの主弁孔３を閉弁状態に保持する主弁９と、副弁孔４の弁座４ｂに着座してこの副弁孔４を閉弁状態に保持する副弁１０と、モータＭの回転駆動により主弁９及び副弁１０を孔軸３ａ、４ａに沿って進退する可動体１１とが設けられている。

主弁９には、孔軸３ａに沿って上方にのびる弁軸体９ａが連結され、その上面にはアマーチュア９ｂが取付けられている。また、副弁１０には、主弁９の弁軸体９ａと平行に弁軸体１０ａが連結され、その上端には、拡径部１０ｂが形成され、この拡径部１０ｂが、後述する連動部が係合するストッパを構成する。

可動体１１は、ナット部材８に螺合する送りねじ１２を備え、この送りねじ１２の下端にはホルダ１３がピン１３ａにより結合されている。ホルダ１３の下面には電磁石１４が装着されている。この電磁石１４は、ホルダ１３に吊設した二股状のマグネットピース１４ａと、マグネットピース１４ａの片側に挿通されたボビン部１４ｂに巻回したコイル１４ｃとから構成されている。

また、可動体１１は、電磁石１４を囲うようにホルダ１３に吊設された中空の可動枠１５を備え、可動枠１５には、下端面に形成された後述の弁ばね用のばね受け部１５ａと、花弁状のガイド部１５ｂと、連動部１５ｃとが形成されている。

ガイド部１５ｂは、図２に示すように、周方向に等間隔（本実施形態では４５度間隔）で可動枠１５から外方に向かってそれぞれ突出させた７本の板状の突出片から構成させている。この場合、突出片の長さは、可動体１１が進退（上下動）する間、その先端がバルブケーシング１の内壁に摺接するように設定されている。また、連動部１５ｃは、図３に示すように、可動枠１５に一体のアーム部材から構成され、その先端には挿通孔１５ｄが形成されている。そして、この挿通孔１５ｄに副弁１０の弁軸体１０ａが挿通されることで、連動部１５ｃが弁軸体１０ａに沿って移動可能に連結される。

可動枠１５のばね受け部１５ａと主弁９との間には、主弁用の弁ばね１６が縮設されている。また、バルブケーシング１の内壁面には、副弁１０の弁軸体１０ａが挿通する開口と、後述のバイパス通路からの燃料ガスの通過を許容する開口とを備えた固定枠１７が設けられ、固定枠１７の下面には、副弁用のばね受け部１７ａが形成されている。そして、このばね受け部１７ａと副弁１０との間には副弁用の弁ばね１８が縮設されている。これにより、主弁９及び副弁１０により開閉される主弁孔３と副弁孔４との孔軸３ａ、４ａが相互に平行な並列構造で、主弁用の弁ばね１６には、副弁用の弁ばね１８の付勢力が作用しない構造となる。このため、主弁用の弁ばね１６及び副弁用の弁ばね１８の予荷重は、主弁９及び副弁１０が、主弁孔３の弁座３ｂ及び副弁孔４の弁座４ｂにそれぞれ着座して閉弁状態を保持するのに必要なものにそれぞれ設定される。

また、バルブケーシング１には、ガス流入口６及び弁室２を副弁孔４と並列に連通するバイパス通路１９が形成されている。バルブケーシング１の外壁面には、バイパス通路１９に連通する収納孔２０が開設され、この収納孔２０には、公知のオリフィス部材（絞り手段）２１が着脱自在に挿設されている。

次に、本実施形態のモータ安全弁ＭＶの作動について、ガス器具のガスバーナに燃焼ガスを供給する場合を例に説明する。

図１に示すモータ安全弁ＭＶの閉弁状態からガスバーナを点火するために、図示省略の制御手段に作動指示が入力されると、モータＭが正転され、これに伴って送りねじ１２を介して可動体１１が前進（下降）し、マグネットピース１４ａがアマーチュア９ｂに当接する。この状態で図示省略の電源回路からコイル１４ｃに通電してマグネットピース１４ａが励磁され、主弁９の弁軸体９ａがアマーチュア９ｂを介して電磁石１４に吸着される（図４（ａ）参照）。この場合、弁ばね１６の予荷重は従来例のものより小さく、マグネットピース１４ａをアマーチュア９ｂに当接させる際のモータ負荷が小さくなる。

また、この状態では、可動体１１に副弁用の弁ばね１８の付勢力が作用しないため、可動体１１が弁ばね１８の付勢力を受けて傾くことがなく、マグネットピース１４ａがアマーチュア９ｂに確実に面接触する。そのため、電磁石１４による主弁９の弁軸体９ａの吸着性能が悪くなることはない。

次に、モータＭが逆転され、これに伴って送りねじ１２を介して可動体１１が後退（上昇）し、主弁９が弁座３ｂから離れると、開弁状態となる。その際、主弁用の弁ばね１６の付勢力による負荷はモータに作用しない。そして、主弁９が開弁されると、モータＭの回転が一旦停止される。このとき、バイパス通路１９に挿設したオリフィス部材２１により最小流量の絞られた燃焼ガスが弁室２を経て主弁孔３及びガス流出口５を通ってガスバーナに供給される（図４（ｂ）参照）。尚、ガスバーナへの点火は、この最小流量で行われる。

次に、ガスバーナ近傍に設けた熱電対等の検知手段でその着火が確認されると、モータＭの逆転が再開され、可動体１１が後退（上昇）する。そして、所定のストロークだけ更に後退すると、連動部１５ｃが副弁１０の弁軸体１０ａのストッパ１０ｂに係合し、可動体１１の更なる後退で、副弁１０が孔軸４ａに沿って後退し、副弁１０が弁座４ｂから離れると、開弁状態となる（図４（ｃ）参照）。このとき、副弁孔４から弁室２に流入した燃料ガスが主弁孔３及びガス流出口５を通ってガスバーナに供給され、そのときのガス流量で定まる火力となる。

ここで、副弁１０が開弁するようになると、副弁用の弁ばね１８の付勢力による負荷がモータＭに作用するが、上記従来例のように、両弁ばねの予荷重分の負荷が加わった状態から開弁動作する場合と比較してモータの動力は小さくて済む。

また、図５に示すように、主弁９及び副弁１０の開弁状態で、停電やガス器具の故障等の異常が発生した場合には、コイル１４ｃへの通電が停止されることで、電磁石１４による主弁９の弁軸体９ａの吸着が解除され、弁ばね１６の付勢力により主弁９が弁座３ｂに着座して閉弁し、ガスバーナへの燃料ガスの供給が直ちに遮断される。

以上説明したように、本実施形態のモータ安全弁ＭＶによれば、主弁用の弁ばね１６には、副弁用の弁ばね１８の付勢力が作用しないため、主弁３を開弁するためにマグネットピース１４ａをアマーチュア９ｂに当接させる際のモータ負荷が小さくなることと、副弁用の弁ばね１８の付勢力による負荷がモータＭに作用したときでも、上記従来例よりモータの動力は小さくて済むこととが相俟って、モータＭを駆動して主弁９及び副弁１０を順次開弁するための消費電力を抑制できる。これにより、本発明のモータ安全弁ＭＶは、電池を電力供給源としたガス器具に最適となる。

また、本実施形態のモータ安全弁ＭＶでは、副弁４の開弁時、可動体１１に偏心荷重が作用するようになるが、バルブケーシング１の内壁に摺接する花弁状のガイド部１５ｂを備えていることで、可動体１１の円滑な進退動作が阻害されることはない。

さらに、オリフィス部材２１がバルブケーシング１の壁面に着脱自在に設けた構成を採用したことで、モータ安全弁ＭＶを分解することなく、ガス種に応じてオリフィス部材２１自体を簡単に交換、組付ができる。

以上、本発明の実施の形態のモータ安全弁ＭＶについて説明したが、その形態は上記のものに限定されるものではない。例えば、主弁孔を介してガス流入口と弁室が連通し、副弁孔を介してガス流出口と弁室とが連通すると共に、弁室とガス流出口とを副弁孔と並列に連通するバイパス通路をバルブケーシングに形成する構成を採用してもよい。この場合、主弁が開弁すると、主弁孔を通って弁室に燃料ガスが流入し、バイパス通路を経てガス流入口から流出する。そして、副弁が開弁すると、弁室から副弁孔を通ってガス流出口から燃料ガスが流出するようになる。

また、例えば、上記従来例のように、主弁をニードル構造として、バイパス通路を設けることなしに、主弁及び副弁の開弁当初、所定流量の絞られた燃焼ガスがガスバーナに供給されるようにした場合にも本発明は適用できる。

本発明の実施形態のモータ安全弁の構成を説明する断面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。 （ａ）乃至（ｃ）は、モータ安全弁の動作を説明する断面図。 異常発生時のモータ安全弁の状態を示す断面図。

符号の説明

ＭＶ モータ安全弁
１ バルブケーシング
２ 弁室
３ 主弁孔
４ 副弁孔
３ａ、４ａ 孔軸
５ ガス流入口
６ ガス流出口
９ 主弁
１０ 副弁
９ａ、１０ａ 弁軸体
１０ｂ 拡径部（ストッパ）
１１ 可動体
１４ 電磁石
１５ａ、１７ａ ばね受け部（受け部）
１５ｂ ガイド部
１５ｃ 連動部（可動枠に一体のアーム部材）
１６、１８ 弁ばね
Ｍ モータ

Claims (3)

1. ガス流入口と、ガス流出口と、弁室と、ガス流入口及びガス流出口のいずれか一方と弁室とを連通する主弁孔と、この主弁孔の孔軸に平行な孔軸を持ちガス流入口及びガス流出口のいずれか他方と弁室とを連通する副弁孔とを有するバルブケーシングと、
   前記主弁孔を開閉する主弁及び前記副弁孔を開閉する副弁と、
   前記主弁の弁軸体を吸着する電磁石を有し、モータにより主弁孔の孔軸に沿って進退する可動体と、
   前記可動体及び主弁の間に縮設された主弁を閉弁方向に付勢する弁ばねと、バルブケーシング内に固定の受け部及び副弁の間に縮設された副弁を閉弁方向に付勢する弁ばねと、を備えたモータ安全弁であって、
   前記可動体は、副弁の弁軸体に沿って移動可能に連結された連動部を更に備え、可動体を前進させ、電磁石で主弁の弁軸体を吸着した後、この可動体を後退させると、主弁が開弁され、所定のストロークだけ更に後退すると、前記連動部が副弁の弁軸体の所定位置に形成されたストッパに係合し、可動体の更なる後退で副弁が副弁孔の孔軸に沿って後退して開弁されるように構成したことを特徴とするモータ安全弁。
2. 前記可動体は、バルブケーシングの内壁に摺接する花弁状のガイド部を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ安全弁。
3. 前記バルブケーシングは、ガス流入口及びガス流出口のいずれか一方と弁室とを副弁孔と並列に連通するバイパス通路を備え、このバイパス通路に、ガス流量を所定値に絞る絞り手段がバルブケーシングの外壁面から着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ安全弁。
   

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