JP2018013274A

JP2018013274A - ガス弁装置

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Publication number: JP2018013274A
Application number: JP2016142075A
Authority: JP
Inventors: 近藤　秀幸; Hideyuki Kondo; 秀幸近藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-07-20
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2036-07-20
Also published as: JP6717694B2

Abstract

【課題】電磁安全弁２と、電動モータ５により運動変換機構６を介して軸方向に駆動される操作ロッド４とを備え、操作ロッド４の軸方向一方への移動により、電磁安全弁の弁体２２をこれに連結される吸着片２４が電磁石２５に当接する開弁位置まで押動させるガス弁装置において、電磁安全弁の弁体２２が開弁位置に到達した後の更なる電動モータ５の回転で、吸着片２４と電磁石２５との当接部に過大な力が加わることを防止できるようにする。【解決手段】運動変換機構６は、電動モータ５と一体に回転する筒状のカム体６１と、カム体６１に形成した螺旋状のカム溝６１ａに係合する、操作ロッド４に固定のピン６２とを有するカム機構で構成される。カム体６１は、軸方向に移動自在である。そして、弁体２２が開弁位置に到達した後の更なる電動モータ５の回転でカム体６１が付勢手段６４の付勢力に抗して軸方向他方に移動する。【選択図】図３

Description

本発明は、バルブケーシング内に配置した電磁安全弁と、バルブケーシング内に挿入される操作ロッドとを備えるガス弁装置に関する。

この種のガス弁装置において、操作ロッドの軸方向一方を往動方向、他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座と、弁座に着座可能な弁体と、弁体を復動方向に付勢して弁座に着座させる弁バネと、弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、操作ロッドの往動方向への移動により、電磁安全弁の弁体を吸着片が電磁石に当接する開弁位置まで弁バネの付勢力に抗して押動させるようにしている。

また、従来、このようなガス弁装置として、特許文献１により、電動モータと、電動モータの出力軸の回転運動を操作ロッドの軸方向運動に変換する送りねじ機構から成る運動変換機構とを備えると共に、バルブケーシング内に、軸方向に移動自在な弁座部材を収納して、弁座部材の往動方向側端面に電磁安全弁の弁座を形成し、操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が操作ロッドに押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して電磁安全弁の弁体が開弁位置に押動されるようにすると共に、弁座部材の復動方向への移動を電磁安全弁の弁体が弁座に着座可能な所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段とを設けたものが知られている。

このものでは、電動モータの出力軸の正転で運動変換機構を介して操作ロッドを往動方向に移動させることにより、弁座部材を介して電磁安全弁の弁体を開弁位置まで押動させ、この状態で電磁石に通電して弁体を開弁位置に吸着保持した後、電動モータの出力軸を逆転させて操作ロッドを復動方向に移動させる。これにより、付勢手段の付勢力で操作ロッドに追従して弁座部材が弁座ストッパ手段で制止される所定位置まで復動方向に移動し、弁座が開弁位置に吸着される弁体から離れて電磁安全弁が開弁される。

ところで、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した瞬間、即ち、吸着片が電磁石に当接した瞬間に電動モータを停止することは制御上困難である。そのため、上記従来例のものでは、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した後の更なる電動モータの出力軸の正転で、吸着片と電磁石との当接部に過大な力が加わり、吸着片に傷が付いて吸着不良を生ずることがある。

尚、可動の弁座部材を省略し、電磁安全弁の弁体に操作ロッドを直接当接させて、弁体を開弁位置まで押動させるようにしたものでも、操作ロッドを電動モータにより送りねじ機構を介して軸方向に駆動する場合には、上記と同様の不具合を生ずる。

特開２０１３−６８３５６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した後の更なる電動モータの出力軸の正転で、吸着片と電磁石との当接部に過大な力が加わることを防止できるようにしたガス弁装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、バルブケーシング内に配置した電磁安全弁と、バルブケーシング内に挿入される操作ロッドとを備え、操作ロッドの軸方向一方を往動方向、他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座と、弁体と、弁体を復動方向に付勢して弁座に着座させる弁バネと、弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、操作ロッドの往動方向への移動により、電磁安全弁の弁体を吸着片が電磁石に当接する開弁位置まで弁バネの付勢力に抗して押動させるガス弁装置であって、電動モータと、電動モータの出力軸の回転運動を操作ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構とを備えるものにおいて、運動変換機構は、電動モータの出力軸にこれと一体に回転するように連結される、操作ロッドと同心の筒状のカム体と、カム体に形成した螺旋状のカム溝に係合する、操作ロッドに固定のピンとを有し、カム体の正転と逆転でカム溝からピンを介して作用する軸方向推力により操作ロッドが往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成され、カム体は、電動モータの出力軸に対し軸方向に移動自在であって、カム体の往動方向への移動を所定位置で制止するカムストッパ手段と、カム体を往動方向に付勢するカム付勢手段を備え、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した後の更なる電動モータの出力軸の正転でピンからカム溝を介して作用する軸方向反力によりカム体が所定位置からカム付勢手段の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した後に電動モータの出力軸が更に正転しても、カム体が復動方向に移動することで操作ロッドに作用する往動方向への押圧力がそれ以上増加しなくなる。そのため、吸着片と電磁石との当接部に過大な力は加わらず、吸着片の傷付きで吸着不良を生ずることを防止できる。

尚、本発明においては、上記従来例と同様に、電磁安全弁の弁座を、バルブケーシング内に軸方向に移動自在に収納した弁座部材の往動方向側端面に形成し、操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が操作ロッドに押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して電磁安全弁の弁体が開弁位置に押動されるようにしてよい。この場合、弁座部材の復動方向への移動を電磁安全弁の弁体が弁座に着座可能な所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段とを設ける必要がある。

本発明の実施形態のガス弁装置の切断側面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。実施形態のガス弁装置の作動説明図。

図１を参照して、本発明の実施形態のガス弁装置は、前後方向（図１で左右方向）に長手の筒状のバルブケーシング１と、バルブケーシング１内の後部に配置した電磁安全弁２と、バルブケーシング１内の電磁安全弁２の前方部分に、電磁安全弁２と直列に配置した開閉弁３と、バルブケーシング１内に前方から挿入される前後方向に長手の操作ロッド４と、バルブケーシング１の前端部に取り付けたボックス１１の前面に搭載される電動モータ５と、ボックス１１内に配置した、電動モータ５の出力軸５１の回転運動を操作ロッド４の軸方向運動に変換する運動変換機構６とを備えている。以下の説明では、操作ロッド４の軸方向一方（後方）を往動方向、軸方向他方（前方）を復動方向と記す。

バルブケーシング１には、電磁安全弁２の上流側に位置するガス流入口１ａと、開閉弁３の下流側に位置するガス流出口１ｂとが開設されている。そして、電磁安全弁２と開閉弁３とが共に開弁したとき、ガス流入口１ａからガス流出口１ｂにガスが流れ、図示省略したコンロ等のガス器具のバーナにガスが供給される。

電磁安全弁２は、往動方向を向く弁座２１と、弁座２１に対向する弁体２２と、弁体２２を復動方向に付勢して弁座２１に着座させる弁バネ２３と、弁体２２に往動方向にのびる弁軸２２ａを介して連結した吸着片２４と、吸着片２４に対向する電磁石２５とを備えている。そして、弁体２２を吸着片２４が電磁石２５に当接する開弁位置（図２に示す位置）まで弁バネ２３に抗して押動させた状態で電磁石２５に通電することにより、弁体２２が開弁位置に吸着保持される。また、バーナに付設する火炎検知素子によりバーナの失火が検知されたときは、電磁石２５への通電を停止し、弁体２２を弁バネ２３により弁座２１に着座する閉弁位置に復帰させて電磁安全弁２を閉弁し、ガスの流出を防止する。

電磁安全弁２の弁座２１は、バルブケーシング１内に設けた、バルブケーシング１に対し可動の弁座部材７の往動方向側端面（後端面）に形成されている。また、バルブケーシング１内には、弁座部材７の復動方向への移動を電磁安全弁２の弁体２２が着座可能な所定位置で制止する、バルブケーシング１の内面に形成した径方向の段差から成る弁座ストッパ手段７１と、弁座部材７を復動方向に付勢して上記所定位置に弾力的に保持するコイルスプリングから成る弁座付勢手段７２とが設けられている。

開閉弁３は、弁座部材７の復動方向側端面（前端面）に形成した弁座３１と、この弁座３１に着座可能であって、操作ロッド４の往動方向側端部に固定された弁体３２とを備えている。弁体３２は、安全弁用と開閉弁用の両弁座２１，３１に開口するように弁座部材７に開設した弁孔７３を閉塞するように弁座３１に着座する主弁体部３２１と、弁孔７３に挿入されるニードル弁状の副弁体部３２２とを備える。尚、主弁体部３２１の弁座３１に対向する端面にはゴム製の弁シール３２ａが貼り付けられている。

以上の構成によれば、電動モータ５の出力軸５１の正転で運動変換機構６を介して操作ロッド４を往動方向に移動させると、開閉弁３の弁体３２を介して弁座部材７が往動方向に押動され、弁座部材７に形成した電磁安全弁２用の弁座２１が電磁安全弁２の弁体２２に当接して、弁体２２が弁バネ２３の付勢力に抗して開弁位置に押動される。この状態で電磁石２５に通電され、弁体２２が開弁位置に吸着保持される。次に、電動モータ５の出力軸５１の逆転で運動変換機構６を介して操作ロッド４を復動方向に移動させるが、この際、弁座部材７は、ストッパ手段７１により制止される所定位置まで付勢手段７２の付勢力で操作ロッド４に追従して復動方向に移動し、安全弁用の弁座２１が開弁位置に吸着保持される弁体２２から離れて、電磁安全弁２が開弁される。その後、所定位置に制止される弁座部材７に対し操作ロッド４が更に復動方向に移動して、開閉弁３の弁体３２の主弁体部３２１が開閉弁用の弁座３１から離れて、開閉弁３が開弁され、バーナにガスが供給される。更に、電動モータ５により操作ロッド４の位置を調節することで、副弁体部３２２によるガス流量の調節が行われる。

ここで、バーナ失火時に電磁安全弁２の閉弁指令が出されても、電磁安全弁２の弁体２２が開弁位置に保持されたままになる開故障を生じた場合、操作ロッド４を往動方向に移動させることにより、開弁位置に存する弁体２２に弁座２１が当接して、電磁安全弁２が閉弁され、ガスの流出が防止される。また、操作ロッド４が電磁安全弁２の弁体２２の開弁位置に対応する往動端位置に電動モータ５の故障やゴミ噛み等でロックしても、電磁安全弁２は閉弁されているから、ガスの放出を防止することができる。従って、電磁安全弁２の開故障を生じたときや操作ロッド４が往動端位置にロックしたときのフェールセーフを図ることができる。

ところで、電磁安全弁２の弁体２２が開弁位置に到達した瞬間、即ち、吸着片２４が電磁石２５に当接した瞬間に、電動モータ５を停止することは制御上困難である。そのため、弁体２２が開弁位置に到達した後の更なる電動モータ５の出力軸５１の正転で運動変換機構６を介して操作ロッド４が往動方向に押されると、吸着片２４と電磁石２５との当接部に過大な力が加わり、吸着片２４の傷付きで吸着不良を生ずることがある。

そこで、本実施形態では、運動変換機構６を以下の如く構成している。即ち、運動変換機構６は、電動モータ５の出力軸５１にこれと一体に回転するように連結される、操作ロッド４と同心の筒状のカム体６１と、カム体６１に形成した螺旋状のカム溝６１ａに係合する、操作ロッド４に固定のピン６２とを有し、カム体６１の正転と逆転でカム溝６１ａからピン６２を介して作用する軸方向推力により操作ロッド４が往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成されている。

図２も参照して、カム体６１には、後述するカムストッパ手段６３となるボックス１１の端板から復動方向に延出されるガイド筒６５が挿入されており、このガイド筒６５に操作ロッド４の復動方向側部分が摺動自在に内挿されている。そして、ガイド筒６５に形成した軸方向に長手の長孔６５ａに、操作ロッド４の復動方向側部分に固定した径方向外方にのびるピン６２を摺動自在に係合させて、操作ロッド６５が回り止めされるようにしている。また、出力軸５１には、カム体６１の復動方向側端部に内挿される環状の連結子５２が固定されている。この連結子５２の外周面には、カム体６１の復動方向側端部の周壁部に形成した軸方向の割溝６１ｂに摺動自在に係合する突起部５２ａが設けられており、カム体６１が連結子５２を介して出力軸５１と一体に回転する。

また、カム体６１は、出力軸５１に対し軸方向に移動自在であって、カム体６１の往動方向への移動を所定位置で制止する、ボックス１１の端板で構成されるカムストッパ手段６３と、カム体６１を往動方向に付勢するコイルスプリングから成るカム付勢手段６４とを備えている。そして、電磁安全弁２の弁体２２が図３（ａ）に示す如く開弁位置に到達した後の更なる電動モータ５の出力軸５１の正転で、ピン６２からカム溝６１ａを介して作用する軸方向反力によりカム体６１が図３（ｂ）に示す如く所定位置からカム付勢手段６４の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしている。

これによれば、電磁安全弁２の弁体２２が開弁位置に到達した後に電動モータ５の出力軸５１が更に正転しても、カム体６１が復動方向に移動することで操作ロッド４に作用する往動方向への押圧力がそれ以上増加しなくなる。そのため、吸着片２４と電磁石２５との当接部に過大な力は加わらず、吸着片２４の傷付きで吸着不良を生ずることを防止できる。

尚、磁安全弁２の弁体２２が開弁位置に到達する前に、弁バネ２３及び弁座付勢手段７２の付勢力に負けてカム体６１が復動方向に移動することのないように、カム付勢手段６４の付勢力は、弁バネ２３及び弁座付勢手段７２の付勢力の合力よりも若干大きくなるように設定される。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、開閉弁３を省略し、操作ロッド４の往動方向側端部に設けたピンを弁座部材７の復動方向側端面に当接させて、操作ロッド４によりピンを介して弁座部材７を往動方向に押動させるようにしてもよい。更には、弁座部材７を省略し、電磁安全弁２の弁体２２に操作ロッド４を直接当接させて、弁体２２を開弁位置に押動させるようにすることも可能である。

１…バルブケーシング、２…電磁安全弁、２１…弁座、２２…弁体、２２ａ…弁軸、２３…弁バネ、２４…吸着片、２５…電磁石、４…操作ロッド、５…電動モータ、５１…出力軸、６…運動変換機構、６１…カム体、６１ａ…カム溝、６２…ピン、６３…カムストッパ手段、６４…カム付勢手段、７…弁座部材、７１…弁座ストッパ手段、７２…弁座付勢手段。

Claims

バルブケーシング内に配置した電磁安全弁と、バルブケーシング内に挿入される操作ロッドとを備え、操作ロッドの軸方向一方を往動方向、他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座と、弁体と、弁体を復動方向に付勢して弁座に着座させる弁バネと、弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結される吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、操作ロッドの往動方向への移動により、電磁安全弁の弁体を吸着片が電磁石に当接する開弁位置まで弁ばねの付勢力に抗して押動させるガス弁装置であって、電動モータと、電動モータの出力軸の回転運動を操作ロッドの軸方向運動に変換する運動変換機構とを備えるものにおいて、
運動変換機構は、電動モータの出力軸にこれと一体に回転するように連結される、操作ロッドと同心の筒状のカム体と、カム体に形成した螺旋状のカム溝に係合する、操作ロッドに固定のピンとを有し、カム体の正転と逆転でカム溝からピンを介して作用する軸方向推力により操作ロッドが往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成され、
カム体は、電動モータの出力軸に対し軸方向に移動自在であって、カム体の往動方向への移動を所定位置で制止するカムストッパ手段と、カム体を往動方向に付勢するカム付勢手段を備え、電磁安全弁の弁体が開弁位置に到達した後の更なる電動モータの出力軸の正転でピンからカム溝を介して作用する軸方向反力によりカム体が所定位置からカム付勢手段の付勢力に抗して復動方向に移動するようにしたことを特徴とするガス弁装置。
前記電磁安全弁の弁座は、前記バルブケーシング内に軸方向に移動自在に収納した弁座部材の往動方向側端面に形成され、前記操作ロッドの往動方向への移動により、弁座部材が操作ロッドに押されて往動方向に移動し、弁座部材を介して電磁安全弁の弁体が開弁位置に押動されるようにすると共に、弁座部材の復動方向への移動を電磁安全弁の弁体が弁座に着座可能な所定位置で制止する弁座ストッパ手段と、弁座部材を復動方向に付勢する弁座付勢手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のガス弁装置。