JP2702029B2 - スローオープンバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スローオープンバルブ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスボイラーや工業炉の燃料ガスのオン
オフ制御に用いられる電磁弁では、異常燃焼を防止する
ため、弁開時に緩速的に流量が増加すること、また、ガ
ス種によってはそれに加えて開弁速度や最大流量が調整
可能であること、さらに、失火等の異常時には急速に、
しかも、確実に閉弁することが要求される。

【０００３】このような要求に応えるため、例えば図２
に示すように、弁体101にステム102を介して連結された
プランジャ103と、プランジヤ103を開弁方向に駆動する
ソレノイド104と、開弁時にステム102の先端を受け止め
て弁体101、ステム102およびプランジャ103の開弁方向
への動作速度を抑制するオイルダンパ105と、プランジ
ャ103を介してステム102および弁体１を閉弁方向に付勢
する閉弁ばね106とを備えるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のスローオー
プンバルブは、開弁に必要な力がソレノイド104の出力
に依存しており、弁体101を大型化すると、ソレノイド1
04も必然的に大型化し、消費電力も多くなる。また、開
弁速度あるいは開弁時間はオイルダンパ105のニードル
バルブ107の開弁度を調整することによって調整される
が、この調整には非常に微妙な調整が必要であるので、
熟練を要する上に、困難である。

【０００５】また、オイルダンパ105のオイルの粘度が
温度によって変化し、開弁速度あるいは開弁時間が温度
に対応して変化するうえ、オイル漏れが生じると開弁速
度あるいは開弁時間を設定できなくなる。本発明は、上
記の事情を鑑みてなされたものであり、ソレノイドの小
出力化、小型化を図れ、ソレノイドを弁体の大きさが異
なる複数種類のバルブにわたって共通化でき、また、開
弁速度あるいは開弁時間の微調整が外部から容易に行
え、さらに、温度変化に対して開弁速度が変化すること
なく、しかも、オイル漏れやこれによる調整不能が発生
するおそれのないスローオープンバルブを提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、弁体にステムを介して連結される割りナ
ットと、ステムに対向して割りナットの中に突入するよ
うに配置され、モータで回転駆動される送りねじと、割
りナットを取り囲むプランジャと、プランジャを閉弁方
向に付勢するプランジャばねと、プランジャをステムの
軸心に沿って開弁方向に駆動するソレノイドと、割りナ
ット、ステムおよび弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばね
とを備え、上記プランジャは、ソレノイドで駆動される
時にプランジャばねに抗して開弁方向に移動し、上記割
りナットを弾性変形させて送りねじに螺進退可能に噛み
合わさせる割りナット閉止部を有することを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明においては、プランジャをソレノイドで
モータ側に駆動することにより、弁体に連結された割り
ナットをプランジャで閉じて、送り螺子に噛み合わせ、
同時にモータを作動させると、送りねじで割りナットが
開弁方向に駆動され、弁体が開弁方向に緩速度で移動す
る。

【０００８】開弁速度あるいは開弁時間はモータの回転
数を外部から制御することにより簡単に微調整できる。
閉弁時には、ソレノイドの作動を停止させてプランジャ
をプランジャばねで弁体側に押し戻して割りナットを弾
性復元させて開かせ、閉弁ばねによって割りナット、ス
テムおよび弁体を急速に閉弁方向に移動させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る
スローオープンバルブの断面図であり、中心線よりも右
側半分は開弁時の断面図、左側半分は閉弁時の断面図で
ある。また、弁箱は省略してある。

【００１０】このスローオープンバルブは、弁体１にス
テム２を介して連結された例えは合成樹脂で作られたス
リーブ３を備え、このスリーブ３の反弁体１側の端部
に、図２の斜視図に示すように、内周面にねじ４を形成
するとともに、その端部に摺割り５を入れて割りナット
６を形成している。この割りナット６の外周面は先太り
のテーパー面７が形成される。

【００１１】図示しない弁箱の弁室の上面を閉塞するボ
ンネット８の上面には縦軸の円筒形のソレノイド９がヨ
ーク10を介して固定され、上記ソレノイド９内には、そ
の上部に固定コア11が内嵌して固定されるとともに、そ
の下側にほぼ円筒形のプランジャ（可動コア）12が昇降
可能に内嵌される。プランジャ12はプランジャばね13に
よって閉弁方向、すなわち、下方に付勢され、閉弁時に
はボンネット８に形成したストッパ14に受け止められ
る。

【００１２】プランジャ３の内周面は下部が細い異径円
筒面に形成され、大径部15ａと小径部15ｂとは下細りテ
ーパー面15ｃによって接続されている。閉弁状態では、
上記弁体１はボンネット８の下面に受け止められた閉弁
ばね１７によって閉弁付勢されて弁座16に受け止めら
れ、プランジャ12の中空部に昇降可能に内嵌されたスリ
ーブ３とそのテーパー面７がプランジャ12のテーパー面
15ｃから浮き上がった位置に位置させられる。

【００１３】上記ヨーク10の上側には例えばステッピン
グモータ等の微動制御が容易なモータ18が支持され、こ
のモータ18によって回転駆動される送りねじ19をスリー
ブ３の割りナット６内に突入させている。なお、弁体１
の周縁部には、弁座16への密着性を高めるためのシール
ゴム20が接着されている。

【００１４】このスローオープンバルブにおいては、開
弁開始時には、ソレノイド９とモータ18とに通電が開始
され、プランジャ12がプランジャばね13に抗して開弁方
向、すなわち、上方に駆動される。そして、プランジャ
12のテーパー面15ｃがスリーブ３のテーパー面７を中心
方向に押し込むことにより、スリーブ３の上部が弾性変
形して割りナット６が閉じられる。これにより割りナッ
ト６が送りねじ19に噛み合い、開弁方向に移動して弁体
１を弁座16から持ち上げることになる。

【００１５】弁体１の開弁速度あるいは閉弁状態から所
定の開弁状態への移行に要する時間（開弁時間）はモー
タ18の回転数を調整することにより調整でき、しかも、
調整された回転数は周囲の温度の影響を受けずに一定に
保持できる。また、開弁量は、割りナット６が送りねじ
19に噛み合ってからのモータ18の回転数によって正確に
制御することができ、最大開弁量も割りナット６が送り
ねじ19に噛み合ってからモータ18を停止させるまでのモ
ータ18の回転数を制御することにより正確に制御でき
る。

【００１６】また、ソレノイド９は弁体１の大きさとは
無関係に割りナット６を閉じるためにプランジャ12を駆
動する出力があればよいので、弁体１が大きくなっても
ソレノイド９やプランジャ12を大型にする必要はなく、
ソレノイド９の小型化を図ることができるとともに、弁
体１の大きさが異なる複数種類の弁にわたってソレノイ
ド９を共通化することができる。

【００１７】所定の開弁度まで弁体１を開弁させると、
ソレノイド９への通電は連続させたまま、モータへの通
電が停止され、割りナット６が閉じられたままで弁体１
がその位置に保持される。開弁動作中、あるいは、所定
の開弁度に開弁されている状態で失火等の異常事態が発
生した時には、ソレノイド９への通電が停止され、プラ
ンジャ12がプランジャばね13によって急速に開弁方向に
移動され、スリーブ３の割りナット６が弾性復元して開
かれ、送りねじ19から解放される。これにより、閉弁ば
ね17が弁体１を急速に閉弁方向に移動させ、弁体１が弁
座16に密着して閉弁される。開弁動作中に緊急閉弁指せ
る場合には、モータ18への通電を停止する必要があり、
このモータ18への通電の停止は閉弁後であってもよい。
しかし、この実施例では、消費電力を少しでも少なくす
るために、ソレノイド９への通電の停止と同時にモータ
18への通電も停止させるようにしている。

【００１８】また、弁の二次側に流量センサを設け、こ
の流量センサが検知する二次流量に基づき弁開度を制御
するように構成すれば、閉止機能付き流量制御弁として
も使用可能になり、用途の多様化が図れるとともに、マ
イクロコンピュータ等を利用して多様で高精度な開弁度
制御が可能になる。もちろん、オイルダンパを用いてい
ないので、周囲の気温変化によって開弁速度あるいは開
弁時間が変化したり、オイル漏れやこれによる調整不能
が発生したりするおそれは全くない。

【００１９】上記の実施例では、割りナット６が合成樹
脂製のスリーブ３の一部分を構成しているが、例えば図
３および図４(a)あるいは図４(b)に示すように、例えば
残留磁束密度が小さい珪素鋼等の非磁性の板ばね23を溝
型に折り曲げ、その上端部をさらに内側に互いに対向す
るように折まげて板状の割りナット26を形成してもよ
い。

【００２０】この場合、板ばね23の両側立ち上がり部分
の上部を外反傾斜させてテーパー面７に対応する傾斜部
27を形成している。また、プランジャ32の内周面は段付
状の異径円筒面に形成され、大径部35ａと小径部35ｂと
は段付面35ｃによって接続されている。なお、図３にお
いて、21は弁体、22はステム、28はボンネット、29はソ
レノイド、30はヨーク、31は固定コア、33はプランジャ
ばね、34はストッパ、36は弁座、37は閉弁ばね、38はス
テッピングモータ等の微動制御が容易なモータ、39は送
りねじ、40はシールゴムである。

【００２１】また、板ばね23は図４(c)に示すように、
円板状の底面23ａの四方にそれぞれ立ち上がり部分23ｂ
を立ち上げ、それらの上端部を互いに求心方向に折り曲
げて板状の割りナット26を形成してもよい。この実施例
では、プランジャ32の小径部35ｂと段付面35ｃとが交差
する稜線35ｄが上記の一実施例のテーパー面15ｃに対応
する働きを有する。

【００２２】すなわち、ソレノイド29によって駆動され
るプランジャ32の稜線35ｄが板ばね23の傾斜部27を中心
方向に押し込んで割りナット26を閉じ、送りねじ39に螺
進退可能に噛み合わさせる。プランジャ32への通電と同
時にモータ38を駆動することにより送りねじ39が割りナ
ット26を所定の速度で開弁方向に移動させ、弁体21が弁
座36から緩速的に持ち上げられて開弁する。

【００２３】開弁状態でソレノイド29への通電が停止さ
れると、プランジャ32がプランジャばね33によって急速
に開弁方向に移動され、割りナット26が開かれて送りね
じ39から離脱するとともに、閉弁ばね37によって弁体2
1、ステム22および板ばね23が閉弁方向に急速に移動し
て閉弁される。この実施例のその他の構成、作用ないし
効果は上記の一実施例と本質的に同じであるので、これ
らの詳細な説明は重複を避けるために省略する。

【００２４】なお、この実施例ではプランジャ32の内周
面を段付きの異径円筒面に形成しているが、図１に示す
実施例と同様に、プランジャ32の内周面を大径部と小径
部とがテーパー面を介して連続する異径円筒面に形成す
ることは妨げない。また、上記の各実施例では、スリー
ブ３あるいは板ばね23に上拡がりのテーパー面７あるい
は傾斜部27が設けられているが、内周面がテーパー面15
ｃを介して接続される異径円筒面に形成されるプランジ
ャ12を使用する場合には、上拡がりのテーパー面７ある
いは傾斜部27に代えて、例えば図５に示すように、スリ
ーブ43（あるいは板ばね）の上部に径方向外向きに突出
する突起43ａを設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明のスローオープン
バルブによれば、割りナットを閉じて送りねじに噛み合
わさせ、送りねじをモータで回転させることにより割り
ナット及びこれに連結された弁体を開弁させるようにし
ている。ソレノイドは割りナットを閉じさせるためのプ
ランジャを駆動する働きをすればよいので、開弁力を得
るための従来のスローオープンバルブのソレノイドに比
べると小出力で小型のソレノイドを用いることができ、
小出力化、小型化によるコストダウンを図れるととも
に、弁体の大きさが異なる複数種類のバルブにわたって
ソレノイドを共通部品化することができ、大量生産によ
るコストダウンを図ることができるようになる。

【００２６】また、弁体の開弁速度あるいは開弁時間は
モータの回転数あるいは回転速度に依存して変化させる
ことができるので、外部からモータの回転数を調整する
ことにより容易に、かつ、正確に微調整することが可能
である。さらに、弁体の開弁度は割りナットが閉じられ
てからのモータの累積回転数によって制御できるので、
外部からモータの運転時間あるいは累積回転数を制御す
ることにより、簡単に、かつ、正確に開弁度を制御する
ことができる。

【００２７】したがって、正逆両方向に回転可能なモー
タと二次側流量を検出する流量センサとこの検出結果に
基づきモータの累積回転数を加減させるコントローラと
を用いることにより閉止機能付き流量制御弁として使用
することが可能になり、用途の多様化が図れるととも
に、マイクロコンピュータを用いる多様な制御が可能に
なる。

【００２８】加えて、オイルダンパを用いていないの
で、温度変化に対して開弁速度が変化することはなく、
また、オイル漏れやこれによる調整不能が発生するおそ
れもなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部の断面図である。

【図２】本発明の一実施例のスリーブの斜視図である。

【図３】本発明の他の実施例の要部の断面図である。

【図４】本発明の他の実施例に使用される３種類の異な
る態様の板ばねを示す斜視図である。

【図５】本発明のスリーブの変形例の斜視図である。

【図６】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１…弁体 ２…ステム ３…スリーブ ６…割りナット ９…ソレノイド 12…プランジャ 13…フランジャばね 15ｃ…テーパー面（割りナット閉止部） 17…閉弁ばね 18…モータ 21…弁体 22…ステム 23…スリーブ 26…割りナット 29…ソレノイド 32…プランジャ 33…フランジャばね 35ｄ…稜線 (割りナット閉止部） 37…閉弁ばね 38…モータ 43…スリーブ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁体にステムを介して連結される割りナ
   ットと、ステムに対向して割りナットの中に突入するよ
   うに配置され、モータで回転駆動される送りねじと、割
   りナットを取り囲みむプランジャと、プランジャを閉弁
   方向に付勢するプランジャばねと、プランジャをステム
   の軸心に沿って開弁方向に駆動するソレノイドと、割り
   ナット、ステム及び弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばね
   とを備え、上記プランジャは、ソレノイドで駆動される
   時にプランジャばねに抗して開弁方向に移動し、上記割
   りナットを弾性変形させて送りねじに螺進退可能に噛み
   合わさせる割りナット閉止部を有することを特徴とする
   スローオープンバルブ。