JP4749318B2

JP4749318B2 - モータ安全弁の制御方法

Info

Publication number: JP4749318B2
Application number: JP2006343719A
Authority: JP
Inventors: 則夫和田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP2008157280A

Description

本発明は、モータにより進退する可動部に取り付けられた電磁石と、この可動部との間に縮設されたバネによって弁口を閉鎖する方向に付勢された弁体とを備えたモータ安全弁の制御方法に関する。

従来のモータ安全弁は、モータの正逆回転によって直線方向に前後移動する可動部が設けられており、この可動部に電磁石が取り付けられている。一方、弁口を開閉する弁体は、この弁体と可動部との間に縮設されたバネによって常時閉弁方向に付勢されている。したがって、弁体はバネの付勢力によって弁口の周縁に押し付けられて閉弁状態を保持する。

弁体には上記電磁石に対向してアーマチュアが連結されている。開弁の際にはモータを正転させて電磁石をアーマチュアに向かって前進させ、電磁石でアーマチュアを吸着させる。その状態でモータを逆転させて電磁石を後退させると、電磁石に吸着されたアーマチュアと共に弁体が引き上げられ、弁口が開放されて開弁状態になる（例えば、特許文献１参照）。
特開平２−２４５５８８号公報（第１図）

上記のような構成のモータ安全弁では、可動部を弁体から最も離れた位置に移動させ、弁体を閉弁方向に付勢しているバネの長さが最も長くなった状態でも確実に弁口を閉鎖し、漏れが生じないようにバネの強さが設定されている。

一方、開弁する際には電磁石をアーマチュアに接近させアーマチュアに当接するまで可動部を前進させる必要があるため、電磁石とアーマチュアとの距離が離れた状態から開弁動作を行うと開弁までに長時間を有する。そのため、予め電磁石をアーマチュアに接近させておき、開弁動作時に電磁石の前進距離が短くなるように制御される場合がある。

ところが、電磁石をアーマチュアに接近させるとバネが圧縮され、弁体は開口の周縁に強く押し付けられることになる。そして、その状態が長時間継続されると、弁体が弁口の周縁に張り付いてしまう現象が生じるおそれがある。

弁体が弁口の周縁に張り付くと、モータのトルクが不足し弁体を弁口の周縁から引き離して持ち上げることができなくなる。なお、モータを大型化して発生できるトルクを増加させるとこのような不具合は解消するものの、モータ安全弁が大型化し、かつコストが高くなるので、大型のモータを採用することは好ましくない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、モータを大型化することなく確実に開弁することのできるモータ安全弁の制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるモータ安全弁の制御方法は、モータにより進退する可動部に取り付けられた電磁石と、この可動部との間に縮設されたバネによって弁口を閉鎖する方向に付勢された弁体とを備え、弁体に連結されたアーマチュアを上記電磁石で吸着した状態で電磁石を移動させ弁体を弁口から離脱させて開弁するようにしたモータ安全弁の制御方法において、上記電磁石がアーマチュアに接近した状態で所定時間経過した場合に、弁体が弁口の周縁に固着するおそれがあると判断して、少なくとも弁口の周縁から弁体を引き離す際に、上記モータのトルクを一時的に増加させ、かつ、気温が高くなるに伴って上記所定時間を短縮することを特徴とする。

一般的にモータに供給する電力を増加させ、あるいはステッピングモータではパルスの周波数を下げることにより一時的にモータのトルクが増加する。固着のおそれがあると判断したときに一時的にモータのトルクを増加させ、弁体を弁口の周縁から確実に引き離した後は通常のトルクに戻す。

なお、上記電磁石がアーマチュアに接近した状態で所定時間経過した場合に、弁体が弁口の周縁に固着するおそれがあると判断する。

また、気温が高くなるに伴って上記所定時間を短縮するように調整する。

以上の説明から明らかなように、本発明は、モータを大型化することなく、トルクを一時的に増加させることにより、弁体が弁口の周縁に固着していても、増加したトルクにより弁体を確実に引き離すことができ、開弁不良の発生を防止できる。

図１を参照して、１は本発明が適用されるモータ安全弁である。本実施の形態では、このモータ安全弁１はガステーブルのガス供給管（図示せず）に取り付けられており、バーナに点火する際に開弁され、消火の際に閉弁されるものである。

このモータ安全弁１には上部にステッピングモータ２が取り付けられている。このステッピングモータ２には表面にネジが形成された回転軸２１が連結されている。この回転軸２１の回転速度とトルクはステッピングモータ２に入力されるパルス信号によって可変制御することができる。すなわち、パルス信号の周波数を高くすると回転軸２１の回転速度が速くなる。逆にパルス信号の周波数を低くすると回転軸２１の回転速度は遅くなるが、回転速度に反比例してトルクが増加する。したがって、回転軸２１のトルクを増加させる場合には回転速度は遅くなるがパルス信号の周波数を低くしてやればよい。

回転軸２１には回り止めされた状態で回転軸２１に螺合する昇降部材３が設けられている。この昇降部材３は回転軸２１の正回転により下降し、逆回転により上昇する。そして、この昇降部材３には磁極を下方に向けた状態で電磁石４が取り付けられている。この電磁石は外部から通電されることにより磁極が励磁される。また、昇降部材３には電磁石４を覆う筒状のカバー３１が取り付けられている。

一方、弁口１０の周縁１１に密着して弁口１０を閉弁する弁体５が設けられている。この弁体５の表面は周縁１１に密着するように表面がゴムで覆われている。そして、上記カバー３１との間に縮設されたコイルバネ３２によって下方に付勢されている。

弁体５には弁軸５１を介してアーマチュア５２が連結されている。このアーマチュア５２は上記電磁石４の下方に位置しており、電磁石４が下降すると電磁石４の磁極がアーマチュア５２の上面に当接するように構成されている。

電磁石４の磁極がアーマチュア５２に当接した状態で電磁石４を励磁するとアーマチュア５２は電磁石４に吸着される。その状態で昇降部材３を上昇させると、電磁石４と共にアーマチュア５２が上昇し、アーマチュア５２に連結されている弁体５も共に上昇するので弁口１０が開弁する。なお、弁口１０を再び閉弁する際には電磁石４への通電を停止すればよい。通電停止により電磁石４は励磁しなくなり、アーマチュア５２を吸着し続けることができなくなるので、コイルバネ３２の付勢力により弁体５は押し下げられて弁口１０の周縁１１に着座する。

ところで、６はコントローラであり、点火スイッチ６２が押し操作されると電磁石４を下降させてアーマチュア５２を吸着し、その状態でアーマチュア５２と共に弁体５を上昇させて開弁するようにモータ安全弁１を制御する。このコントローラ６の電源は電灯線から供給を受けてもよいが、本実施の形態では乾電池６１を電源としている。なお、６３は後述する電波時計用の電波を受信するためのアンテナである。

上記コイルバネ３２の使用は、図２（ａ）に示すように、電磁石４が上昇端まで引き上げられ、カバー３１と弁体５の間隔が最大距離であるＬ１の状態でも弁体５を十分に付勢して閉弁状態を維持できるように設計されている。ところが、上述のように点火スイッチ６２が押し操作されてから開弁するまでの時間を短縮するために、閉弁状態時に電磁石４を下降させておき、電磁石４をアーマチュア５２に近接させておくような制御が行われる。

このように図２（ｂ）に示すように、電磁石４をアーマチュア５２に近接させた状態では、カバー３１と弁体５との間隔がＬ２と短くなり、コイルバネ３２による付勢力が大きくなり、弁体５が弁口１０の周縁１１に強く押し付けられることになる。その状態で長時間が経過すると、弁体５が周縁１１に貼り付いて、ステッピングモータ２の通常のトルクでは弁体５を周縁１１から引き離して持ち上げることができない状態が生じる。

そこで、このように弁体５が周縁１１に貼り付いたおそれがある場合に、電磁石４を引き上げる際に一時的にステッピングモータ２へのパルス信号の周波数を下げてトルクを増大させるようにした。

具体的には、図２（ｂ）の状態になった時点から次に点火スイッチ６２が押されるまでの時間を計時しておき、その計時された時間が所定時間を超えたときに、弁体５が周縁１１に貼り付いたおそれがあると判断することとした。

計時手段はコントローラ６内に内蔵させるが、電源が常にコントローラ６に供給され、計時を継続できる場合には問題ないが、本実施の形態のように電源として乾電池６１を使用している場合や、電源として電灯線を用いていてもブレーカがオフにされてコントローラ６に継続して電力が供給されない場合も考えられる。

そのような場合には、コントローラ内にＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを設け、アンテナ６３で受信した日時データから、計時スタート時の時間を不揮発性メモリに書き込み、途中でコントローラ６への通電が停止した場合には、次に電源が供給された際に新たな日時データを受信して、先に記憶されている日時データからの経過時間を求めるようにすればよい。

なお、弁体５が周縁１１に貼り付く要素として、経過時間の他に室温が考えられる。すなわち、室温が高くなると弁体５を覆っているゴムが軟化し、周縁１１に貼り付くまでの時間が短くなると予測される。

そこで、室温を検知する温度センサを別途設け、室温が所定温度より高くなると、周縁１１に弁体５が貼り付くと予測される所定時間を短くすることが望ましい。但し、上述のように、コントローラ６への電力供給が途中で停止される場合には室温を検知することができない。

そこで、夏場の期間に係数を設定しておき、経過時間中に夏場が含まれる場合には、貼り付きのおそれ有りと判断するまでの時間を短くすることとした。

より具体的には、貼り付きのおそれ有りと判断する期間Ｔを標準状態で９０日と設定すると共に、実際に経過した日数をＴ１として、７月と８月とに係数１．１を設定した場合について説明する。

計時スタート日が例えば６月１５日であるとすると、９０日経過日は９月１２日である。したがって、係数を考えない場合には９月１２日以降に点火スイッチ６２が押されると、弁体５を引き上げる際に一時的にトルクを増加させる。

ところが、再度コントローラ６に通電された日が８月３１日であった場合、計時スタート時から７７日が経過している。したがって、Ｔ１＝７９であり、まだＴ＝９０を超えていない。ところが、経過期間中に７月と８月が含まれるので、Ｔを１．１で２回、すなわち７月分の係数と８月分の係数とで割る。すると、Ｔ＝７４．４となり、Ｔ＜Ｔ１となる。そのため、８月３１日では計時スタートから９０日が経過していないが、弁体５を引き上げる際に一時的にトルクを増加させるようにした。

図３を参照して、点火スイッチ６２が押されると点火が開始される（Ｓ１）。その時点でＴ＜Ｔ１であれば、上述のようにトルクを一時的に増加させた状態で点火を行い（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）、Ｔ１がＴ以下であれば通常のトルクで点火を行うこととした（Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６）。なお、点火が完了すれば（Ｓ７）、その後は通常のトルクでの火力制御に移行する。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

本発明が適用されるモータ安全弁の構成を示す図コイルバネの圧縮状態を示す図本発明のフローを示す図

符号の説明

１モータ安全弁
２ステッピングモータ
３昇降部材
４電磁石
５弁体
６コントローラ
１０弁口
１１周縁
２１回転軸
３１カバー
３２コイルバネ
５１弁軸
５２アーマチュア
６１乾電池
６２点火スイッチ
６３アンテナ

Claims

モータにより進退する可動部に取り付けられた電磁石と、この可動部との間に縮設されたバネによって弁口を閉鎖する方向に付勢された弁体とを備え、弁体に連結されたアーマチュアを上記電磁石で吸着した状態で電磁石を移動させ弁体を弁口から離脱させて開弁するようにしたモータ安全弁の制御方法において、上記電磁石がアーマチュアに接近した状態で所定時間経過した場合に、弁体が弁口の周縁に固着するおそれがあると判断して、少なくとも弁口の周縁から弁体を引き離す際に、上記モータのトルクを一時的に増加させ、かつ、気温が高くなるに伴って上記所定時間を短縮することを特徴とするモータ安全弁の制御方法。