JP2963791B2 - 遮断弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は流体流量計、例えばガ
スメータに組み込まれ、地震発生時あるいはガス漏れ
時、その他の緊急時にガスの流通を遮断する遮断弁に関
する。

【０００２】

【従来の技術】地震を感知する感震器やガス漏れを感知
するガス漏れ警報器が知られている。また、これらの感
震器やガス漏れ警報器と遮断弁とを組合わせ、感震時や
ガス漏れ発生時に遮断弁を作動させてガスの流通を遮断
するようにした安全装置も実用化されている。

【０００３】例えば、特開昭６４−６５７８号公報、特
開昭６４−６５８０号公報は、ソレノイド式遮断弁であ
って、通常は、流通口に対向する弁体がスプリングによ
って閉弁方向に付勢されているが、自己保持形ソレノイ
ドの無通電状態ではスプリングに打ち勝ってマグネット
に吸着し、弁体は弁座から離間して開弁状態にある。

【０００４】そして、自己保持形ソレノイドのコイルに
瞬間的に通電して逆磁場を与えると、スプリングの復元
力によって弁体を弁座に圧接して閉弁されるようになっ
ている。すなわち、前記感震器やガス漏れを感知するガ
ス漏れ警報器から自己保持形ソレノイドに作動信号が入
力されると、遮断弁が作動してガスの流通を遮断するよ
うになっている。

【０００５】このソレノイド式遮断弁は、一般に図７に
示すように構成されている。すなわち、１はハウジング
であり、２はガス流通路３の上流側３ａと下流側３ｂと
を仕切る隔壁である。この隔壁２の一部には流通口４を
形成した弁座５が設けられ、ハウジング１には前記弁座
５に対向する遮断弁ユニット６が設けられている。

【０００６】遮断弁ユニット６について説明すると、７
は双方向ソレノイドであって、その内部構造は、フラン
ジ８に結合するヨーク９と、このヨーク９の内周にあっ
て、ボビン１０の外周に巻回されたコイル１１と、ボビ
ン１０の上部側に同軸状に配置された永久磁石１２と、
ボビン１０の中心穴下部に配置されプランジャ１３を受
けるアンビル１４とからなり、プランジャ１３の上端部
に前記弁座５に対向する弁体１５が設けられている。さ
らに、この弁体１５の下面とフランジ８との間には弁体
１５を閉弁方向に付勢するスプリング１６が介在されて
いる。

【０００７】したがって、ソレノイド７の無通電状態で
はスプリング１６に打ち勝ってプランジャ１３は永久磁
石１２に吸着し、弁体１５は弁座５から離間して開弁状
態にある。そして、ソレノイド７のコイル１１に瞬間的
に通電して逆磁場を与えると、スプリング１６の復元力
によって弁体１５が弁座５に圧接して閉弁される。

【０００８】また、閉弁状態にある弁体１５を再び開弁
させる場合には、ソレノイド７に通電してスプリング１
６の復元力に抗してプランジャ１３を引き込むようにし
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したよ
うに構成された遮断弁は、スプリング１６の復元力によ
って弁体１５を閉弁方向に付勢し、ソレノイド７のコイ
ル１１に通電して逆磁場を与えると、スプリング１６の
復元力によって弁体１５が弁座５に圧接して閉弁される
ようになっている。したがって、閉弁状態から開弁する
場合にはソレノイド７に通電してスプリング１６の復元
力に抗してプランジャ１３を引き込む必要があり、大き
な駆動電圧が必要となる。

【００１０】しかし、一般に、ガスメータ等の流量計に
内蔵されている電池は、３Ｖ程度であり、電池の消耗が
著しい。そこで、低電圧でソレノイド７を駆動できるよ
うに、スプリング１６を弱くしたり、プランジャ１３の
ストロークを短くするなどの手段を取っている。ところ
が、スプリング１６を弱くすると、閉弁時における弁体
１５に対する押圧力が弱いために、遮断弁の組立て公差
によってガス漏れが生じるなど信頼性が劣る。したがっ
て、スプリング１６の材質、太さの選定など微妙な調整
が必要となる。

【００１１】また、プランジャ１３のストロークを短く
すると、圧力損失が大きくなる。このため、圧力損失を
補うために、流通口４の口径を大きくしなければなら
ず、弁体１５の径も大きくなって、閉弁時における閉弁
安定性が悪くなる。

【００１２】さらに、従来のガス流通路３は直角に屈曲
しているために、圧力損失が大きく、また、流通口４を
有する弁座５に対して弁体１５が進退する構造であるた
め、遮断弁が大型となり、遮断弁を内蔵するガスメータ
等の流量計も必然的に大型化するという問題がある。

【００１３】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、低電圧でありながら
開弁・閉弁を円滑に行うことができると共に、圧力損失
が小さく、また構造的に簡単で、小型化を図ることがで
きる遮断弁を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述した目
的を達成するために、ケーシングに、一端側に流入口、
他端側に流出口を有するストレートの流通路を設け、こ
の流通路の口縁に沿って主弁座およびこの主弁座に対向
し前記流通路と直角の面内で回転自在に設けられた主弁
を設ける。また、この主弁の中央部に前記流通路と連通
する副流通路を設け、この副流通路の口縁に沿ってパイ
ロット弁座を設ける。

【００１５】前記副流通路にこれを貫通して流通路方向
に沿ってストッパを有する支軸を設け、この支軸に前記
パイロット弁座に対向して前記副流通路を開閉するパイ
ロット弁を回転自在および軸方向に移動自在に嵌合し、
このパイロット弁に前記主弁に突設されたジョイント軸
に支持されて主弁と一体的に回転するとともにジョイン
ト軸によって流通路方向の移動量が規制された回転体を
設ける。

【００１６】さらに、前記回転体にこの支軸心を中心と
して異極が対称的に設けられた少なくとも一対の永久磁
石を設けるとともに、前記ケーシングの流出口側に両端
部を前記永久磁石に対向して設けられ、無通電時には永
久磁石の吸着力によって前記回転体を引寄せて主弁およ
びパイロット弁を閉弁し、通電時には前記永久磁石と反
発する磁気力によって前記回転体を離反させ、この回転
体によってパイロット弁を開弁させたのち主弁を浮上さ
せると共に回転させる電磁石を設けたことにある。

【００１７】

【作用】電磁石に無通電時は、永久磁石の吸着力によっ
て回転体を引寄せて主弁が主弁座に吸着し、パイロット
弁がパイロット弁座に吸着しているため、流通路は遮断
されているが、電磁石に通電すると、永久磁石と反発す
る磁気力によって回転体が離反し、この回転体によって
まずパイロット弁をパイロット弁座から離して副流通路
を開弁する。

【００１８】この結果、流入口側の１次圧と流出口側の
２次圧との圧力差が少なくなる。さらに、前記回転体に
よって主弁が主弁座から離れ、この主弁の浮上と共に回
転体が主弁と一体に回転し、所定の回転角だけ回転して
主弁の連通口が流出口に対向した状態となると、永久磁
石の吸着力によって回転体を引寄せて主弁を閉弁状態に
保持する。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
説明する。

【００２０】図１〜図６に示すように、遮断弁２０のケ
ーシング２１は、例えば金属材料によって有頭円筒状に
形成され、その下部は開口部に２１ａに、上部は閉塞部
２１ｂに形成されている。そして、開口部２１ａにはガ
ス等の流体の流入口２２が設けられ、閉塞部２１ｂには
ケーシング２１の軸心部２１ｃを中心としてその片側に
は半円状の流出口２３が穿設されて、ケーシング２１の
内部にストレートの流通路２４が形成されている。

【００２１】前記閉塞部２１ｂの下面には前記流出口２
３の口縁に沿って主弁座２５が設けられ、同じく閉塞部
２１ｂの下面の前記流出口２３の反対側には円弧状の案
内溝２６が刻設されている。

【００２２】さらに、ケーシング２１の軸心部２１ｃに
はケーシング２１の内部に突出する支軸２７が突設さ
れ、その先端部にはストッパ２８が設けられている。そ
して、この支軸２７には円板状の主弁２９が回転自在お
よび前記主弁座２５に対して接離自在に設けられている
とともに、前記流出口２３と対応する連通口２９ａが設
けられている。

【００２３】主弁２９の上面、つまり主弁座２５に対面
する側にはゴムシール３０が貼着され、閉弁時にゴムシ
ール３０が主弁座２５に密着して確実にシールするよう
に形成されている。主弁２９の中央部には前記流通路２
４と連通する副流通路３１が穿設され、この副流通路３
１を前記支軸２７が貫通している。さらに。主弁２９の
下面には前記副流通路３１の口縁に沿ってパイロット弁
座３２が設けられている。

【００２４】また、主弁２９の外周縁の一部には上方に
突出するストッパピン２９ｂが突設され、これはケーシ
ング２１の案内溝２６に挿入され、主弁２９の回転角を
規制している。

【００２５】主弁２９の下部には前記支軸２７に対して
回転自在およびパイロット弁座３２に対して接離自在な
パイロット弁３３が設けられている。このパイロット弁
３３は、スプール形状で、筒部３４の一端に上フランジ
部３５が、他端に下フランジ部３６が設けられている。

【００２６】そして、上フランジ部３５の中心部には嵌
合穴３７が穿設されている。この嵌合穴３７は前記支軸
２７より大径で回転自在および軸方向に移動自在に嵌合
しているが、前記ストッパ２８より小径であり、このス
トッパ２８によってパイロット弁３３が支持されてい
る。さらに、このパイロット弁３３の上フランジ部３５
の上面、つまりパイロット弁座３２に対面する側にはゴ
ムシール３８が貼着され、閉弁時にゴムシール３８がパ
イロット弁座３２に密着して確実にシールするように形
成されている。

【００２７】前記パイロット弁３３の筒部３４には円板
状の回転体４０の中心部に穿設された嵌合穴４１が嵌合
され、筒部３４に対して軸方向に移動自在に支持されて
いるとともに、回転体４０には前記主弁２９の連通口２
９ａに対応する連通口４０ａが設けられている。

【００２８】回転体４０の嵌合穴４１の周縁部にはパイ
ロット弁３３の上フランジ部３５より大径の凹陥部４２
が設けられ、ギャップ４３の範囲内でパイロット弁３３
と回転体４０とが相対的に上下動自在になっている。

【００２９】さらに、回転体４０の外周縁部には中心部
４０ｂに対して対称的に一対の透孔４４，４４が穿設さ
れ、これら透孔４４，４４は前記主弁２９から下方に突
設されたジョイント軸４５，４５に嵌合されている。こ
れらジョイント軸４５，４５の下端部には透孔４４より
大径の鍔部４５ａが設けられている。

【００３０】したがって、前記回転体４０は中央部がパ
イロット弁３３の下フランジ部３６によって支持され、
周縁部がジョイント軸４５の鍔部４５ａによって支持さ
れている。

【００３１】前記回転体４０の下面で前記嵌合穴４１と
透孔４４，４４との間には永久磁石取付け穴４６，４６
が設けられている。そして、これら永久磁石取付け穴４
６，４６には中心部４０ｂを中心として異極を対称的に
配置した永久磁石４７，４７が設けられている。

【００３２】一方、前記ケーシング２１の閉塞部２１ｂ
には中心部２１ｃを通る径方向には電磁石取付け穴４８
が穿設されている。そして、この電磁石取付け穴４８に
は棒状の鉄心４９とこの鉄心４９に巻装したコイル５０
とからなる１本の棒状の電磁石５１が挿入固定されてい
る。そして、この電磁石５１の両端部は前記永久磁石４
７，４７に対向している。

【００３３】なお、電磁石５１のコイル５０はリード線
５２を介して電源としての電池（図示しない）および感
震器やガス漏れ警報器等の制御機器（図示しない）に電
気的に接続されている。次に、前述のように構成された
遮断弁２０の作用について説明する。

【００３４】まず、電磁石５１に無通電状態のときに
は、ケーシング２１の流出口２３と主弁２９の連通口２
９ａとは１８０゜の位相がずれた状態で、永久磁石４
７、４７が電磁石５１の両端部に対向している。

【００３５】したがって、永久磁石４７、４７の吸着力
によって電磁石５１の鉄心４９と引き合っており、回転
体４０は電磁石５１によって引上げられる。回転体４０
が引上げられることによって、凹陥部４２に嵌合してい
るパイロット弁３３の上フランジ部３５も一緒に引上げ
られ、ゴムシール３８はパイロット弁座３２に吸着さ
れ、主弁２９はゴムシール３０を介して主弁座２５に吸
着され、流出口２３を主弁２９によって閉弁状態に保持
し、副流通路３１をパイロット弁座３２によって閉弁状
態に保持している。（図５参照）

【００３６】この場合、流通路２４の流入口２２からガ
ス圧等の流体圧力が主弁２９に加わるが、閉弁方向に加
わるためにシール性が一層増して確実な閉弁状態を維持
できる。

【００３７】この状態から遮断弁２０に作動信号が入力
され、永久磁石４７、４７と反発するように電磁石５１
に通電されると、永久磁石４７、４７と電磁石５１とが
反発し、この反発力は回転体４０をケーシング２１の閉
塞部２１ｂから浮上（押し下げ）する方向に作用する。

【００３８】したがって、回転体４０の嵌合穴４１の口
縁はパイロット弁３３の下フランジ部３６に当接し、パ
イロット弁３３は押し下げられる。このため、パイロッ
ト弁３３はパイロット弁座３２から離間して副流通路３
１が流通路２４と連通状態となる。

【００３９】パイロット弁３３がパイロット弁座３２か
ら離間した直後に、回転体４０の透孔４４の口縁がジョ
イント軸４５の鍔部４５ａに当接し、ジョイント軸４５
を押し下げるため、ジョイント軸４５を介して回転体４
０と主弁２９とが連結され、回転体４０と一体的に主弁
２９が押し下げられる。したがって、主弁２９は主弁座
２５から離間して流出口２３が連通状態となる。

【００４０】回転体４０と主弁２９が電磁石５１によっ
て浮上状態となると、外周方向に移動させようとするベ
クトルが発生し、回転体４０と主弁２９は主軸２７を中
心として回転する。そして、永久磁石４７、４７と電磁
石５１の両端部とが位置ずれすると、磁気反発力は弱ま
るが、永久磁石４７、４７は今度は電磁石５１の他端部
に引き付けられる。

【００４１】そして、回転体４０と主弁２９が１８０゜
回転すると、永久磁石４７、４７と電磁石５１が引き合
う状態となり、回転体４０と主弁２９の回転運動は停止
し、弁体２９はケーシング２１の閉塞部２１ｂに吸着す
る。

【００４２】つまり、弁体２９が１８０゜回転してケー
シング２１の流出口２３と主弁２９の連通口２９ａとが
対向し、開弁状態となり、この状態で電磁石５１への通
電を停止しても永久磁石４７、４７が電磁石５１の鉄心
４９と引き合って回転体４０とともに主弁２９がケーシ
ング２１に吸着する。（図１参照）

【００４３】遮断弁２０が開弁状態となると、流入口２
２から流入する流体はケーシング２１の内部のストレー
トな流通路２４を通過して流出口２３に向かうため、遮
断弁２０による圧力損失は無視できる程度に小さい。

【００４４】この状態において、感震器やガス漏れ警報
器等の制御機器から遮断弁２０に作動信号が入力され、
永久磁石４７、４７と反発するように電磁石５１に通電
されると、永久磁石４７、４７と電磁石５１とが反発
し、この反発力によって主弁２９がケーシング２１から
浮上し、開弁時と同様に電磁石５１の主弁２９の引上げ
る方向と回転方向のベクトル力が発生して主弁２９は支
軸２７を中心として回転する。

【００４５】そして、永久磁石４７、４７は今度は電磁
石５１の他端部に引き付けられ、回転体４０と主弁２９
が１８０゜回転すると、永久磁石４７、４７と電磁石５
１が引き合う状態となり、回転体４０と主弁２９の回転
運動は停止し、主弁２９は主弁座２５に吸着する。つま
り、主弁２９が１８０゜回転して流出口２３と主弁２９
の連通口２９ａの位相がずれた状態で閉弁状態となり、
この状態で電磁石５１への通電を停止しても永久磁石４
７、４７が電磁石５１の鉄心４９と引き合って主弁２９
が主弁座２５に吸着される。

【００４６】このように電磁石５１に瞬時的に通電して
励磁させることにより、主弁２９を回転させて開弁・閉
弁でき、開弁状態、閉弁状態においては永久磁石４７、
４７の吸着力によって主弁２９が主弁座２５に吸着保持
することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、電磁石に無通電時は、永久磁石の吸着力によって回
転体を引寄せて主弁が主弁座に吸着し、パイロット弁が
パイロット弁座に吸着しているため、流通路は遮断され
ているが、電磁石に通電すると、永久磁石と反発する磁
気力によって回転体が離反し、この回転体によってまず
パイロット弁をパイロット弁座から離して副流通路を開
弁する。

【００４８】この結果、流入口側の１次圧と流出口側の
２次圧との圧力差が少なくなる。さらに、前記回転体に
よって主弁が主弁座から離れ、この主弁の浮上と共に回
転体が主弁と一体に回転し、所定の回転角だけ回転して
主弁の連通口が流出口に対向した状態となると、永久磁
石の吸着力によって回転体を引寄せて主弁を閉弁状態に
保持する。

【００４９】したがって、開弁・閉弁がスムースである
と共に、開弁・閉弁のいずれの状態においても安定して
信頼性を向上できる。さらに、スプリングを使用しない
ため、低電圧で動作させることができ、電池の消耗が少
なく、長期間に亘って安定した動作を期待できる。しか
も、ケーシングに一端側に流入口、他端側に流出口を有
するストレートの流通路を設けることにより、圧力損失
が小さいという効果がある。

【００５０】また、１本の電磁石を横方向に配置するこ
とにより、磁気効率が高く、さらに高さ寸法が小さくな
り小型化を図ることができると共に廉価に提供できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わる遮断弁の開弁状態
の縦断側面図。

【図２】同実施例のケーシングの下面図。

【図３】同実施例の主弁の下面図。

【図４】同実施例のケーシングの上面図。

【図５】同実施例の遮断弁の閉弁状態の縦断側面図。

【図６】同実施例の回転体の下面図。

【図７】従来の遮断弁の縦断側面図。

【符号の説明】

２１…ケーシング、２２…流入口、２３…流出口、２４
…流通路、２５…主弁座、２７…主軸、２８…ストッ
パ、２９…主弁、２９ａ…連通口、３１…副流通路、３
２…パイロット弁座、３３…パイロット弁、４０…回転
体、４０ａ…連通口、４５…ジョイント軸、４７…永久
磁石、５１…電磁石。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、このケーシングに設けら
   れ一端側に流入口、他端側に流出口を有するストレート
   の流通路と、この流通路の口縁に沿って設けられた主弁
   座と、この主弁座に対向し前記流通路と直角の面内で回
   転自在に設けられ前記流通路を開閉する主弁と、この主
   弁の中央部に設けられ前記流通路と連通する副流通路
   と、この副流通路の口縁に沿って設けられたパイロット
   弁座と、前記副流通路を貫通して流通路方向に沿って設
   けられたストッパを有する支軸と、この支軸に回転自在
   および軸方向に移動自在に嵌合され前記パイロット弁座
   に対向して副流通路を開閉するパイロット弁と、このパ
   イロット弁に嵌合され前記主弁に突設されたジョイント
   軸に支持されて主弁と一体的に回転するとともにジョイ
   ント軸によって流通路方向の移動量が規制された回転体
   と、この回転体にこの支軸心を中心として異極が対称的
   に設けられた少なくとも一対の永久磁石と、前記ケーシ
   ングの流出口側に両端部を前記永久磁石に対向して設け
   られ、無通電時には永久磁石の吸着力によって前記回転
   体を引寄せて主弁およびパイロット弁を閉弁し、通電時
   には前記永久磁石と反発する磁気力によって前記回転体
   を離反させ、この回転体によってパイロット弁を開弁さ
   せたのち主弁を浮上させると共に回転させる電磁石とを
   具備したことを特徴とする遮断弁。