JP4771749B2

JP4771749B2 - モータ安全弁

Info

Publication number: JP4771749B2
Application number: JP2005163861A
Authority: JP
Inventors: 則夫和田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-06-03
Also published as: JP2006336793A

Description

本発明は、モータによって進退する電磁石で弁体部材を吸着して開弁させるモータ安全弁に関する。

従来のこの種のモータ安全弁は、ガス通路途中に空間を形成し、この空間内に弁体部材と電磁石とを設けている。弁体部材の一端には弁体部が形成されており、弁体部材には弁体部が閉弁状態を保持するようにバネが取り付けられている。したがって、通常時はこのバネの付勢力によって弁体部材は閉弁状態に保持されている。また、弁体部材の他端には可動鉄片（以下、アーマチュアと言う）が設けられている。

外部のモータによって電磁石の磁極が進退し（特許文献１参照）、あるいは電磁石が進退する（特許文献２参照）ように構成されている。そして、いずれの構成でも電磁石の磁極を励磁した状態でアーマチュアに磁極を接触させて、磁極にアーマチュアを吸着させる。そして、その吸着させた状態のまま磁極を後退させて、弁体部材をバネの付勢力に抗して移動させることにより弁体部を開弁状態にしている。なお、弁体部を閉弁状態にする際には電磁石への通電を停止する。これによりアーマチュアを磁極に吸着させていた電磁力が消滅するので、弁体部材はバネの付勢力により元の位置に戻る。
特開２００３−２３２４６２号公報（図１）特開２００５−３０４４０号公報（図１）

上記アーマチュアおよび電磁石はガス通路内に位置するため、外部から直接見ることができない。そのため、アーマチュアを電磁石の磁極に吸着させる際に、磁極をアーマチュアに接触したであろうと思われる位置から更にモータを駆動させ、磁極をアーマチュアに押し付けている。

ところが、このように磁極をアーマチュアに押し付けると、特に磁極の当接面が劣化し凹凸が生じる。アーマチュアを吸着するための磁力は小さいので、磁極の当接面が劣化すると、磁極とアーマチュアとが密着せず磁気抵抗が大きくなるためアーマチュアに対する吸着力が低下し、うまくアーマチュアを磁極に吸着できなくなる。また、アーマチュアを吸着できても、磁極を移動させている途中や、外部からの振動によりアーマチュアが磁極から外れてしまうという不具合が生じる。

このように、アーマチュアが磁極に確実に吸着されないと弁体部は閉弁状態になるためガスが流れず異常状態になるが、アーマチュアが吸着されていないことを外部から検知できないため、異常状態の原因をその時点で直ちに特定することができない。

なお、アーマチュアと磁極との間に電圧を印加して、アーマチュアが磁極に接触すると通電するようにしてアーマチュアの磁極に対する吸着状態を検知することも可能ではあるが、アーマチュアおよび磁極は共にガス通路内に設置されているため、アーマチュアと磁極との間に火花放電が生じると望ましくない。そのため、アーマチュアと磁極との間に通電させることによりアーマチュアの吸着状態を検知する構成を採用することができない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、アーマチュアと磁極との間に通電させることなく、アーマチュアの磁極に対する吸着状態を検知することのできるモータ安全弁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は、ガス通路途中に弁体部材を設け、この弁体部材の一端に設けた弁体部でガス通路を開閉すると共に、弁体部材の他端に可動鉄片を設け、かつ、この可動鉄片に対してモータにより少なくとも磁極が進退する電磁石を設けて、励磁した状態でこの電磁石の磁極を可動鉄片に接触させることにより可動鉄片を磁極に吸着させ、その吸着させた状態のままモータにより電磁石の磁極を移動させて、弁体部を開弁させるモータ安全弁において、電磁石の磁極を励磁させる励磁コイルに通電状態で、電磁石の両磁極に可動鉄片が吸着され閉磁路が構成された瞬間、及び、同じく励磁コイルに通電状態で吸着されている可動鉄片が電磁石の磁極から離れて開磁路になった瞬間に誘導される誘導電流に基づき、電磁石の磁極に対する可動鉄片の吸着および離脱を検知するようにしたことを特徴とする。

電磁石の磁極はアーマチュア（可動鉄片）を吸着するため、開磁路になっている。この磁極にアーマチュアが吸着されると、閉磁路になるか、あるいは閉磁路にならなくても磁極を構成するコアの磁気抵抗が急激に減少する。そのため、磁極にコイルが装着されていると、磁極にアーマチュアが吸着された瞬間、そのコイルに誘導電流が発生する。その誘導電流を検出すれば、磁極にアーマチュアが吸着されたことを検知できる。また、一旦吸着されたアーマチュアが外部からの振動等により磁極から外れると、逆方向の誘導電流がコイルの発生するので、アーマチュアが磁極から外れたことを検出することができる。

ところで、上記電磁石に設けたコイルは電磁石の磁極を励磁させる励磁コイルである。

以上の説明から明らかなように、本発明は、電磁石の磁極に取り付けたコイルに発生する誘導電流から、アーマチュアの磁極に対する吸着状態を検出することができる。

図１を参照して、１は本発明によるモータ安全弁である。ガスの流入部Ｉｎからガスの流出部Ｏｕｔに繋がるガス通路途中に弁体部材２が配設されている。この弁体部材の一端には弁体部２１が形成されており、バネ２ａの付勢力によって弁体部２１は常に閉弁状態になるように付勢されている。

弁体部材２の他端には磁性体材料からなるアーマチュア（可動鉄片）が固定されている。そしてこのアーマチュア２２に対して進退する電磁石３がキャリア４に固定されている。この電磁石３は断面が略Ｕ字状のコア３１とこのコア３１に巻回された励磁コイル３２とから構成されている。コア３１の端面が磁極となる。

一方、キャリア４は中空円筒形状に形成されており、下端部に断面がＤ形状に形成された回り止め部４１を備えている。またキャリア４の外周面にはネジ部４２が形成されており、回転子５の内周面に形成されたネジ部５１に対して螺合している。

この回転子５は外周に対峙するコイルが形成する磁界によって正逆方向に回転することができる。したがって、キャリア４は回り止め部４１で回り止めされているので、回転子５が回転すると、キャリア４は回転子５の回転方向によって下降し、または上昇する。そのため、電磁石３はアーマチュア２２に対して進退することになる。なお、励磁コイル３２には内外２重のバネ状通電線６１，６２を介して外部の直流電源７から通電される。

電磁石３を励磁した状態でアーマチュア２２に近づけていき、磁極３１ａがアーマチュア２２に当接すると、磁極３１ａにアーマチュア２２が吸着される。その状態で回転子５を反転させてキャリア４を上昇させると、磁極３１ａにアーマチュア２２が吸着されているので弁体部材２が上昇し、弁体部２１は開弁状態になる。

弁体部２１を閉弁状態に戻すには電磁石３への通電を停止し、アーマチュア２２を磁極３１ａに吸着させていた電磁力を消滅させる。すると、弁体部材２はバネ２ａの付勢力により図１に示す閉弁状態に戻る。

８は電源７からの出力線にパルス状の信号が重畳された際にその重畳された信号を検出する検出回路である。

図１に示す閉弁状態からキャリア４を下げて、励磁された状態の電磁石３の磁極３１ａをアーマチュア２２に当接させる。すると、アーマチュア２２が磁極３１ａに吸着された瞬間、コア３１とアーマチュア２２とで閉磁回路を形成するので、励磁コイル３２に瞬間ではあるが誘導電流が発生する。その誘導電流はパルス状の信号となって電源７からの通電に重畳する。

図２を参照して、その重畳された信号ａは検出回路８によって検出される。検出回路８がその信号ａを検出することによりアーマチュア２２が磁極３１ａに吸着されたことが解る。すると、回転子５の回転を直ちに停止し、更に回転子５を逆転させてキャリア４を上昇させる。

キャリア４の上昇途中や、その後開弁状態を保持すべき状態で外部からの振動その他の原因で、予期せずアーマチュア２２が磁極３１ａから外れると、コア３１の開磁回路に戻るので、図２のｂに示す信号が重畳される。この信号ｂは検出回路８によって検出されるので、例えば流出部Ｏｕｔからのガスの供給を受けて燃焼していたバーナが突然消火しても、その原因がアーマチュア２２が磁極３１ａから外れたことによることを直ちに知ることができる。

ところで、上記実施の形態では電磁石４の励磁コイル３２に発生する誘導電流による信号を検出したが、図３に示すように、電磁石３のコア３１に励磁コイル３２の他に更に検出用コイル３３を設け、この検出用コイル３３に誘導される信号を検出回路８に入力させて、アーマチュア２２の磁極３１ａに対する吸着および離脱を検出するように構成してもよい。なお、検出用コイル３３の出力信号はバネ状通電線６３を介して検出回路８に入力されるようにした。

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。

本発明の一実施の形態の構成を示す図誘導される信号の状態を示す図電磁石に検出用コイルを取り付けた形態を示す図

符号の説明

１モータ安全弁
２弁体部材
３電磁石
４キャリア
５回転子
２１弁体部
２２アーマチュア

Claims

ガス通路途中に弁体部材を設け、この弁体部材の一端に設けた弁体部でガス通路を開閉すると共に、弁体部材の他端に可動鉄片を設け、かつ、この可動鉄片に対してモータにより少なくとも磁極が進退する電磁石を設けて、励磁した状態でこの電磁石の磁極を可動鉄片に接触させることにより可動鉄片を磁極に吸着させ、その吸着させた状態のままモータにより電磁石の磁極を移動させて、弁体部を開弁させるモータ安全弁において、電磁石の磁極を励磁させる励磁コイルに通電状態で、電磁石の両磁極に可動鉄片が吸着され閉磁路が構成された瞬間、及び、同じく励磁コイルに通電状態で吸着されている可動鉄片が電磁石の磁極から離れて開磁路になった瞬間に誘導される誘導電流に基づき、電磁石の磁極に対する可動鉄片の吸着および離脱を検知するようにしたことを特徴とするモータ安全弁。