JP3074706B2 - 遮断弁 - Google Patents

遮断弁

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JP3074706B2
JP3074706B2 JP02199434A JP19943490A JP3074706B2 JP 3074706 B2 JP3074706 B2 JP 3074706B2 JP 02199434 A JP02199434 A JP 02199434A JP 19943490 A JP19943490 A JP 19943490A JP 3074706 B2 JP3074706 B2 JP 3074706B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスの事故を未然に防ぐガス遮断装置のガ
ス遮断機構として使用される遮断弁に関するものであ
る。
従来の技術 ガス事故を未然に防ぐため従来より種種の安全装置が
利用され、ガスの異常使用およびガス漏れ等を検出しガ
スを遮断するガス遮断装置が注目されている。特に近
年、流量センサによりガスの流量を監視し、マイコンに
よりガスの異常な使用状態を判断し、ガス遮断機構によ
りガスを遮断するマイコンガス遮断装置がガスメータに
内蔵されるようになってきた。マイコンガス遮断装置は
電池電源により駆動され、電池の消耗を抑えるため閉弁
動作の瞬間のみ電流を印加し、閉弁および開弁状態の保
持にはエネルギーを必要としない自己保持型電磁遮断弁
が主に利用されている。
一般に従来の遮断弁は第6図に示すような構造になっ
ている。弁座41と対向し弁座41と接触することによりガ
スをシールする弁体42と、一端に弁体42を固定され磁力
とスプリング付勢力のバランス関係により軸方向に運動
するプランジャ43と、弁体42が弁座41に接近する方向に
プランジャ43を付勢するスプリング44と、プランジャ43
の外側に配されたヨーク45と、一端がヨーク45に固定さ
れ他端がプランジャ43と接触可能なコアー46と、プラン
ジャ43をはさんで同極が対向し他極がヨーク45に接して
配され、プランジャ43とコアー46とヨーク45との間に磁
気回路を形成し、プランジャ43とコアー46とを吸引させ
る方向に磁力を発生させる永久磁石47と、ヨーク45の内
側に配され中央にプランジャ43が摺動可能な挿入穴を有
し、電流を印加することにより磁気回路を励磁するコイ
ル48とで構成されている。さらに、プランジャ43とコア
ー46とを吸着復帰させるため、弁座41の中心部にプラン
ジャ43を押し戻すためのガスメータ等に取付けられた復
帰装置の復帰軸49が配されている。
以下、この遮断弁の動作を説明する。遮断弁が開弁し
ている開弁保持状態においては、永久磁石47の起磁力に
よる磁束Φの作る吸着力Fによって、スプリング44の反
力fに抗してプランジャ43とコアー46が吸着し、開弁状
態が保持されている。次に閉弁動作の瞬間には、永久磁
石47と逆方向の磁界を発生させるようコイル48に電池
(図示せず)から電流が印加され、吸着力Fが減少しス
プリング44の反力fより小さくなるため、開弁保持のバ
ランスを失いプランジャ43がコアー46より離脱し、弁座
41に弁体42が接触して運動を停止される位置までプラン
ジャ43が運動を行い、閉弁状態となる。閉弁保持状態に
おいては、プランジャ43とコアー46が充分離れていて永
久磁石47による吸着力Fが近似的に零となるため、スプ
リング44の反力fによって弁体42は弁座41に接触した位
置を保持し、ガスをシールする閉弁保持状態が保たれ
る。弁座41と弁体42を開弁し遮断弁を開弁状態にする開
弁復帰時は、復帰軸49に外部荷重F0が加わり復帰軸49が
移動し、プランジャ43に接触しさらに弁体42を弁座41か
ら引き離す方向にプランジャ43にスプリング44の反力f
より大きな逆方向の力F0が加えられ、プランジャ43は運
動を行いコアー46に接触し、永久磁石47による吸着力F
が再度スプリング44の反力fより大きくなるためコアー
46に吸着保持され、力F0を取り除いた後も吸着の状態が
保持されて開弁状態が保持される。
第7図に他の従来例の構造を示した。第7図の従来の
遮断弁では、閉弁保持状態から開弁状態にする開弁復帰
時は、引張つめ50に外部荷重F1が加わり移動してプラン
ジャ43に締結されたピン51の頭部に接触し、さらに弁体
42を弁座41から引き離すようにプランジャ43にスプリン
グ44の力より大きな力が加えられ、プランジャ43は運動
を行いコアー52に接触して開弁する。この時、永久磁石
による吸着力が再度スプリング44の力より大きくなりプ
ランジャ43はコアー52に吸着保持され、外部荷重F1を取
り除いた後もガスが通過可能な開弁状態が保持される。
発明が解決しようとする課題 しかし、上記の構成では復帰装置を操作する遮断弁の
開弁時にガスメータの設置箇所に出向き、復帰軸49や引
張つめ50を手動操作しなければならなかった。また復帰
軸49や引張つめ50とガス通路との気密性がなく、復帰操
作する場合はガスメータ等ガス通路の一部を開けるか、
または復帰軸49や引張つめ50とガスメータ間の気密性を
確保する別途部材が必要であり、復帰操作中に少量のガ
スが漏れたり、ガスメーターが大型化する問題点があっ
た。さらに、コイル48等の電気導通部がガス中にあるた
め電気導通部の絶縁に細心の注意が必要であるといった
問題点があった。
また、復帰装置の動作不良事故や子供のいたずら等に
より遮断弁が復帰軸49と引張つめ50に外部荷重F0,F1
印加された開弁状態にロックされたとき、マイコンガス
遮断装置が作動を必要とする条件になっても弁体42が弁
座41へ運動不能のため、ガス遮断装置がガス通路の遮断
をできないという問題点があった。
本発明は上記課題を解決するために、遮断弁のみで気
密性を確保したままガス通路の外部から復帰操作が可能
で、かつ、電気通電部をガス通路の外側に配置可能で、
また復帰装置の遠隔操作を可能とし、また復帰装置のロ
ック時でもガスの遮断動作ができることを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、本発明の第1の手段は、
永久磁石とコイルへの通電により各々逆方向の磁気回路
を形成する磁気形成手段と、この磁気形成手段に収納さ
れた非磁性材料製のパイプと、このパイプの内側の共通
軸上を摺動するプランジャおよびコアーと、磁気形成手
段をガス通路に気密に固定し中央に穴を形成したフラン
ジと、このフランジの穴とパイプ外周面との間に配され
た第1のパッキンと、磁気形成手段およびフランジより
突出したプランジャ端部に固定され、第1のスプリング
を介して付勢され、磁気形成手段に対向した弁座に当接
してガス通路を遮断する弁体と、磁気形成より第2のス
プリングを介してプランジャと反対方向に付勢されて突
出したコアーと、このコアーとパイプ内周面との間に配
された第2のパッキンと、コアーを磁気形成手段内部に
戻す外部手段を備えたものである。
また、本発明の第2の手段は、磁気形成手段にねじ嵌
合されたコアーと、このコアーを回転しプランジャと同
軸上に運動させる電気駆動部を備えたものである。
作用 上記第1の手段より、本発明の遮断弁は、遮断弁のみ
で気密性を確保したままガス通路の外部から復帰操作が
可能で、かつ、電気通電部をガス通路の外側に配置可能
で、また外部手段がコアーを磁気形成手段内部に戻した
状態でロックされていても、コイルへの通電により弁体
が弁座に当接してガス通路を遮断することができる。
また上記第2の手段により、本発明の遮断弁は、遠隔
地より遮断弁を動作する電気信号を受信したガス遮断装
置の受信部により電気駆動部が動作し、ガス通路を遮断
する。
実施例 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第1実施例の遮断弁を第1図に示す。弁座とフランジ
2がガス通路3に気密に固定され、弁座1に対向して弁
体4を設け、一端5aに弁体4を固定し磁力とスプリング
付勢力のバランス関係により軸方向に運動する棒状で磁
性体製のプランジャ5を設ける。プランジャ5の他端5b
の同軸上に挿入穴6aを有し磁性体製の第1ヨーク6がフ
ランジ2に支持され外径の細い端7aが第1ヨーク6の挿
入穴6aに挿入され、外径の太い他の端7bがプランジャ5
と接触可能で、挿入穴6aに沿ってプランジャ5の同軸上
を摺動可能な棒状で磁性体製のコアー7を備える。プラ
ンジャ5をはさんで同極が対向し他極が第1ヨーク6に
接して配され、プランジャ5とコアー7とヨーク6との
間に磁気回路を形成し、プランジャ5とコアー7とを吸
引させる方向に磁力Φを発生させる2個の永久磁石8
と、中央にプランジャ5を挿入可能な穴9aを有し外周に
永久磁石8を配され、プランジャ5と永久磁石8との間
の磁気抵抗を減少させる板状で磁性体製の第2ヨーク
9、また、フランジ2、第2ヨーク9の内側に配され中
央にプランジャ5とコアー7が作動可能な非磁性材料製
のパイプ10の外周に、電流を印加することにより前記磁
気回路を励磁するコイル11を設ける。前記非磁性体製の
フランジ2は、弁体4が弁座1に接近する方向にプラン
ジャ5を付勢し、弁体4との間に圧縮されて配された第
1のスプリング12を備える。前記コアー7のプランジャ
5の端7cに配されたスプリング受け13は、コアー7を弁
座1から遠ざける方向に付勢し、第1ヨーク6との間に
圧縮されて配され、第1のスプリング12より強い反力を
持つ第2のスプリング14を有する。パイプ10はフランジ
2の内周面との間をガスシールする第1のOリングパッ
キン16と、パイプ10内周面とコアー7との間をコアー7
が摺動可能にガスシールする第2のOリングパッキン17
を有し、ガス通路3を流れるガスの外部への漏れを防止
している。パイプ10の内側に第1ヨーク6に接して配さ
れ、コアー7が摺動可能な円管状で磁性材料製の第3ヨ
ーク18を備えている。
以下、第1実施例の遮断弁の動作を説明する。遮断弁
が開弁している図示の開弁保持状態においては、永久磁
石8の起磁力による磁束Φが作る吸着力Fによって、第
1スプリング12の反力fに抗してプランジャ5とコアー
7が吸着し、その結果弁体4が弁座1から離れ弁座1と
弁体4の間をガスが通過可能な開弁状態が保持されてい
る。この時コアー7は第2のスプリング14により第1の
スプリング12の反力fにより大きな逆方向の力fSによっ
て反力fとは逆方向に付勢され、端7bがヨーク6に接触
して保持されている。
次に閉弁動作の瞬間には、磁束Φの逆方向の磁界を発
生させるようコイル11に電流が印加され、結果として吸
着力Fが減少し第1のスプリング12の反力fより小さく
なり、プランジャ5が開弁保持のバランスを失いコアー
7より離脱し、弁座1に弁体4が接触して運動を停止さ
れる位置まで運動を行い、第2図に示す閉弁状態とな
る。この時コアー7は、第2のスプリング14の反力fS
よって第1のスプリング12の反力fとは逆方向に付勢さ
れ、静止・保持されている。そして、プランジャ5とコ
アー7が図のlで示すように充分離れていて永久磁石8
による吸着力Fが近似的に零となり、第1のスプリング
12の反力によって弁体4は弁座1に接触した位置を保持
し閉弁保持の状態が保たれる。また、コアー7は第2の
スプリング14の反力fSによって第1のスプリング12の反
力fとは逆方向に付勢され保持されている。
弁座1と弁体4を開弁し遮断弁を開弁状態にする開弁
復帰時は、例えば手動等によりコアー7に第2のスプリ
ング14の反力fSにより大きな逆方向の外部荷重Fをスプ
リング受け13に加え、コアー7が移動しプランジャ5に
接触し、永久磁石8の起磁力による磁束Φが作る吸着力
Fが再度第1のスプリング12の反力fより大きくなり、
プランジャ5とコアー7が第3図に示すように吸着す
る。その後外部荷重Pが取り除かれると、第2のスプリ
ング14の反力fSによってコアー7はプランジャ5を吸着
し、コアー7の端7bがヨーク6に接触し、運動を停止す
る位置まで移動し弁体4を弁座1から引き離し、弁座1
と弁体4との間に隙間を生じガスが通過可能な開弁状態
に復帰する。
以上のように第1実施例の遮断弁は、遮断弁のみで気
密性を確保したままガス通路の外部から復帰操作が可能
で、かつ、電気通電部をガス通路の外側に配置可能で、
また、例えば、外部荷重の印加機構(図示していない)
の故障や子供のいたずら等により、スプリング受け13に
外部荷重Pが継続して印加された状態においては、閉弁
状態か弁体4が閉弁動作の途中にあり、コイル11に電流
を印加すると後者の場合でも閉弁遮断し、閉弁の状態を
保持するため、強制開弁状態が実現不能で外部荷重の解
除されない状態やいたずら行為防止のフェールセイフ機
能を有することができる。
本発明の第2実施例の遮断弁を第4図に示す。第4図
において、20はコアー21に突設したピンで、復帰ボタン
22に形成されたカム23と係合し、コアー21を作動させる
動力伝達機構24を構成している。25はボタン22を戻す方
向に付勢する第2のスプリング、26はフレームである。
その他の構成は第1図と同様であり説明を省略する。
以下、第4図の遮断弁の動作を説明する。遮断弁が開
弁している開弁保持状態・閉弁動作の瞬間・閉弁保持状
態のそれぞれにおける弁体の動作は本発明の第1実施例
と基本的に同様であるので詳しい説明は省略する。第1
図の遮断弁における第2のスプリングの力fSは第4図の
遮断弁においてはカム23によって伝達された第2のスプ
リング25の反力fSのプランジャ5の軸方向の分力とな
る。遮断弁を開弁状態にするには、復帰ボタン22を押す
ことにより復帰ボタン22が移動し、カム23によりコアー
21に動力が伝達されコアー21がプランジャ5の軸方向に
移動しプランジャ5に接触し、永久磁石8の起磁力によ
る磁束Φが作る吸着力Fが第1のスプリング12の反力f
より大きくなり、プランジャ5とコアー21が吸着する。
プランジャ5とコアー21が吸着した後押す操作を止め外
力が解放されると、第2スプリング25の反力fSの分力F0
によって、コアー21はプランジャ5を吸着した状態でコ
アー21の径の大きな部分21bがヨーク6に接触して運動
を停止する位置まで移動し弁体4を弁座1から引き離し
開弁状態に復帰する。
以上のように第2実施例の遮断弁は、カム23を配する
ことによりプランジャ5と同軸上に復帰装置を配する必
要がなく、例えばプランジャ5の中心軸に対し直角方向
にも復帰装置を配することが可能であり、設計の自由度
が大きいという効果がある。
本発明の第3実施例の遮断弁を第5図に示す。第5図
において、第1ヨーク27にめねじ部27aが形成され、コ
アー28の径の細い部分におねじ部28aが形成され前記め
ねじ部27aと螺合し、おねじ部28aの端にギアー30が接合
され、ギアー30にギアドモータ(電気駆動部)31が連結
されている。また第1図における第2のスプリング14に
相当する機構は第5図の遮断弁にはない。その他の構成
は第1図と同様であり説明を省略する。
以下、第3実施例の遮断弁の動作を説明する。遮断弁
が開弁している開弁保持状態・閉弁動作の瞬間・閉弁保
持状態とも第1図の遮断弁と基本的に同様であるので省
略する。第1図の遮断弁における第2のスプリングの力
fSは第5図の遮断弁においてはめねじ部27a・おねじ部2
8a・ギアー30によって伝達されたギアドモータ31の停動
トルクによる力となる。遮断弁を開弁状態にするには、
ギアドモータ31を電動し、ギアドモータ31の回転がギア
ー30を介してコアー28に伝達されおねじ部28a・めねじ
部27aによってコアー28の軸方向の直線運動に変換さ
れ、コアー28がプランジャの軸方向に移動しプランジャ
5に接触し、永久磁石8の起磁力による磁束Φによる吸
着力Fが第1のスプリング12の反力fより大きくなり、
プランジャ5とコアー28が吸着する。プランジャ5とコ
アー28が吸着した後ギアドモータ31の回転を逆方向にす
ると、コアー28はプランジャ5を吸着した状態でコアー
28の径の大きな部分28bがヨーク27に接触し運動を停止
する位置まで移動し、弁体4を弁座1から引き離し開弁
状態に復帰する。開弁状態に復帰した後ギアドモータ31
の給電は止められる。
以上のように第5図に示す本発明の第3実施例の遮断
弁はギアドモータ31を配することにより電動にて復帰操
作をおこなうことが可能で、遠隔地から遮断弁を動作す
る電気信号を受信したガス遮断装置の受信部によりギア
ドモータ31を動作し、開弁復帰させることができる。ま
たコアー28の位置に関係なくコイル10に電流を印加した
場合は遮断弁は閉弁遮断しまたは閉弁の状態を保持する
ため、ギアドモータ31の故障時や、復帰操作中に事故等
によって給電が停止した時も閉弁可能なフェールセイフ
機能を持つという効果がある。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の遮断弁は、
遮断弁のみで気密性を確保したままガス通路の外部から
復帰操作が可能で、かつ、電気通電部をガス通路の外側
に配置可能で、また外部手段の遮断復帰装置がロックさ
れた状態でもガス通路を遮断し、ガス遮断装置の安全性
を維持し信頼性を向上する効果を有する。また、遠隔地
より電気信号を送信して電気駆動部を作動させ、ガス通
路の遮断および遮断解除等の遠隔操作が可能で、使用性
の優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の遮断弁の開弁保持状態を
示す断面図、第2図は、同閉弁保持状態を示す断面図、
第3図は、同開弁復帰時の途中状態を示す断面図、第4
図は、本発明の第2実施例の遮断弁の断面図、第5図は
本発明の第3実施例の遮断弁の要部断面図、第6図と第
7図は従来例の遮断弁の断面図である。 1……弁座、2……フランジ、3……ガス通路、4……
弁体、5……プランジャ、7,21,28……コアー、8……
永久磁石、11……コイル、12……第1のスプリング、1
4,25……第2のスプリング、16……第1のパッキン、17
……第2のパッキン、24……動力伝達機構(外部手
段)、31……ギアドモータ(電気駆動部)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−237186(JP,A) 特開 昭63−72979(JP,A) 特開 平1−299383(JP,A) 特開 昭60−65977(JP,A) 実開 昭61−193271(JP,U) 実開 昭57−175875(JP,U) 実開 昭61−64581(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16K 31/06 - 31/11 F16K 17/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】永久磁石とコイルへの通電により各々逆方
    向の磁気回路を形成する磁気形成手段と、この磁気形成
    手段に収納された非磁性材料製のパイプと、このパイプ
    の内側の共通軸上を摺動するプランジャおよびコアー
    と、磁気形成手段をガス通路に気密に固定し中央に穴を
    形成したフランジと、このフランジの穴とパイプ外周面
    との間に配された第1のパッキンと、磁気形成手段およ
    びフランジより突出したプランジャ端部に固定され、第
    1のスプリングを介して付勢され、磁気形成手段に対向
    した弁座に当接してガス通路を遮断する弁体と、磁気形
    成手段より第2のスプリングを介してプランジャと反対
    方向に付勢されて突出したコアーと、このコアーとパイ
    プ内周面との間に配された第2のパッキンと、コアーを
    磁気形成手段内部に戻す外部手段を備えた遮断弁。
  2. 【請求項2】磁気形成手段にねじ嵌合されたコアーと、
    このコアーを回転しプランジャと同軸上に運動させる電
    気駆動部を備えた請求項(1)記載の遮断弁。
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