JP5053307B2

JP5053307B2 - モータ安全弁

Info

Publication number: JP5053307B2
Application number: JP2009028104A
Authority: JP
Inventors: 秀幸近藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP2010185468A

Description

本発明は、モータ安全弁に関する。

この種のモータ安全弁は、例えばガス器具にてガスバーナに燃焼ガスの供給を制御するために用いられる。従来のモータ安全弁としては、ガス流入口とガス流出口とを有するバルブケーシングを備え、バルブケーシングに、ガス流入口と弁室とを連通する弁孔を開閉する弁体と、この弁体の弁軸に連結したアーマチュアを吸着する電磁石と、上記弁孔の孔軸線に沿ってモータにより上下動（進退）する昇降部材とが設けられたものが特許文献１で知られている。

上記特許文献１記載のものでは、電磁石が二股状のマグネットピースと、マグネットピースの片側に挿通されたボビン部に巻回したコイルとから構成され、昇降部材を下動させてマグネットピースをアーマチュアに当接させた後、コイルに通電してマグネットピースを励磁してアーマチュアを吸着する。この状態で昇降部材を上動させると、弁孔が開弁し、弁室とガス流出口とが連通される。

ここで、上記弁軸へのアーマチュアの連結方法として、一般に、弁軸端部のスピンかしめが用いられる。そして、マグネットピースがアーマチュアに当接するときに、マグネットピースが傾いていても、アーマチュアがマグネットピースに確実に面接触するように、アーマチュアがフローティング状態で弁軸に連結される（例えば、特許文献２参照）。

然しながら、上記連結方法を適用する場合、弁軸からのアーマチュアの抜け止めを行うために、アーマチュアに形成される透孔の壁面が上下方向中央から上方に向かって拡径するテーパ状に形成されることで、透孔内に角部ができてしまう。このため、アーマチュアが傾くと、上記角部が弁軸に接触して弁軸が摩耗するという不具合がある。この場合、摩耗に伴って塵埃が発生し、この塵埃がアーマチュアと電磁石との間に挟まると、電磁石の吸着力が弱くなって弁体を開弁できない虞がある。そして、弁軸の摩耗が更に進行すると、弁軸からアーマチュアが脱落して他の部品に干渉する虞もある。

特開２００８−１３８７０２号公報特開２００７−３２６５９公報

本発明は、以上の点に鑑み、弁軸にフローティング状態でアーマチュアを連結したとしても、弁軸の耐摩耗性が向上し、しかも、弁軸からアーマチュアが脱落することがない安全性の高いモータ安全弁を提供することをその課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ガス流入口とガス流出口との一方に連通する弁室と、ガス流入口とガス流出口との他方と弁室とを連通する弁孔とを有するバルブケーシングと、弁孔を開閉する弁体と、弁体の弁軸に所定の角度範囲で傾動自在なフローティング状態に連結されたアーマチュアと、アーマチュアを吸着し、モータにより進退される電磁石とを備えたモータ安全弁において、弁室から弁孔に向かう方向を下方、弁孔から弁室に向かう方向を上方として、アーマチュアにその上方が大径で下方が小径の段付き形状の透孔が形成され、上端に透孔の大径孔部より小径でかつ透孔の小径孔部より大径に拡径された頭部を有するピン部材が、大径孔部内に頭部が没入され、且つ、頭部の下面と大径孔部の下面との間に隙間を有すると共に、頭部より下のピン部材の部分が小径孔部に隙間を存して遊挿されるように透孔を通して弁軸に固定され、電磁石は二股状のマグネットピースを備え、このマグネットピース相互の間隔よりピン部材の頭部の径が大きく設定され、ピン部材の下部が弁軸に形成した上下方向の孔に挿入固定され、ピン部材の上下方向の長さは、電磁石が上動端位置に存するときのマグネットピースの下端と弁体が閉弁状態に存在するときの弁軸の上端との間の距離より長く設定されることを特徴とする。

本発明によれば、電磁石が当接するときにアーマチュアが傾くと、透孔の大径孔部の周壁面とピン部材の頭部の周壁面とが接触するようになり、これらが接触する領域には角部が存在しないため、上記従来例のものと比較して弁軸の耐摩耗性が格段に向上する。また、塵埃の発生も著しく軽減されるため、塵埃がアーマチュアと電磁石との間に挟まって電磁石の吸着力を弱める等の不具合が発生し難くなり、確実な開弁動作が可能となる。更に、ピン部材の固定が不十分になって弁軸の上下方向の孔から上方に抜けてきても、電磁石の停止位置に関係なく、ピン部材の下部が上記孔内に留まった状態で、マグネットピースにピン部材の頭部が当接して、ピン部材がそれ以上抜け出さなくなる。このため、ピン部材及びアーマチュアの脱落が確実に防止され、高い安全性が達成できる。

また、ピン部材の固定が不十分になって弁軸の上下方向の孔から上方に抜け、その頭部が透孔の大径孔部から突出するようになると、マグネットピースの下端がピン部材の頭部にのみ当接する。この場合、前記ピン部材の少なくとも頭部が非磁性材料から構成されていれば、マグネットピースが励磁されても、このマグネットピースに弁軸が吸着されることがないため、弁孔が閉弁されることがなく、安全性が一層向上する。

更に、本発明において、前記電磁石に吸着されて弁体が進退する間、前記アーマチュアが摺接するガイド部材を更に備える構成とすれば、仮に弁軸でのピン部材の固定が不十分となって上方に抜けてきても、横方向にアーマチュアがずれて他の部品と干渉する等の不具合は生じない。

本発明の実施形態のモータ安全弁の構成を説明する断面図。図１中Ａ部の拡大断面図。電磁石の上動端位置においてピン部材が孔から抜け出した様子を説明する部分拡大図。

以下、図面を参照して、図示省略のガス器具の器体内に組み込まれ、ガスバーナへの燃焼ガスの供給を制御する本発明の実施形態のモータ安全弁ＭＶについて説明する。

図１に示すように、モータ安全弁ＭＶは、直方体形状のバルブケーシング１を備え、バルブケーシング１内には弁室２と、弁室２の一端に位置し、上端に弁座３ｂを備えた弁孔３とが形成されている。以下においては、弁室２から弁孔３に向かう方向を下方、弁孔３から弁室２に向かう方向を上方として説明する。また、弁室２は、バルブケーシング１の一側面（図１中、右側面）に開設したガス流入口４に連通し、弁孔３を介してバルブケーシング１の底面に開設したガス流出口５に連通している。

バルブケーシング１の上面には、弁室２を気密に維持する蓋体６が装着され、この蓋体６上に正逆回転可能な公知のモータＭが設けられている。蓋体６には、弁孔３の孔軸線３ａ上に位置して透孔が形成され、この透孔に、モータＭにより回転駆動されるナット部材７が設けられている。

弁室２には、弁孔３を開閉する弁体８と、モータＭの回転により弁体８をその孔軸線３ａに沿って上下動（進退）する可動体９とが設けられている。可動体９は、ナット部材７に螺合する送りねじ１０を備え、この送りねじ１０の下端にはホルダ１１がピン１１ａにより結合されている。ホルダ１１の下面には電磁石１２が装着されている。この電磁石１２は、ホルダ１１に吊設した二股状のマグネットピース１２ａと、マグネットピース１２ａの片側に挿通されたボビン部１２ｂに巻回したコイル１２ｃとから構成されている。

可動体９は、ホルダ１１を囲うように設けられ、ボビン部１２ｂが一体に形成された鍔状部材１３ａと、この鍔状部材１３ａに吊設された中空の可動枠１３ｂとを備える。可動枠１３ｂには、下端面に形成されたばね受け部１３１が形成され、ばね受け部１３１と弁体８との間には、弁ばね１４が縮設されている。また、可動枠１３ｂの内周には、電磁石１２に吸着されて弁体８が上下動する間、後述のアーマチュアが摺接するガイド部材１５ａが設けられ、更に、可動枠１３ｂの外周には、可動枠１３ｂの傾きを抑制するガイド部材１５ｂが設けられている。

弁体８には、孔軸線３ａに沿って上方にのびる弁軸８ａが連結され、その上端には、ピン部材１６を介してアーマチュア１７が連結されている。図２及び図３を参照して説明すれば、弁軸８ａには、孔軸線３ａに沿って上下方向にのびるその上方に開設する孔８ｂが形成されている。アーマチュア１７には、その上方が大径でかつ下方が小径の段付き形状の透孔１７ａが形成されている。この場合、透孔１７ａの大径孔部１７１及び小径孔部１７２の周壁面は上下方向にストレートな形状を有する。

ピン部材１６は、ステンレス鋼等の公知の非磁性材料から構成され、その上端に透孔１７ａの大径孔部１７１より小径でかつ小径孔部１７２より大径に拡径された頭部１６ａを有する。この頭部１６ａの下側には、小径孔部１７２より小径に縮径された胴部１６ｂが形成され、胴部１６ｂの下側には、孔軸線３ａに沿ってのびるピン部材１６の下部たる脚部１６ｃが形成されている。

ここで、頭部１６ａより下のピン部材１６の部分たる胴部１６ｂの上下方向の長さＬ１はアーマチュア１７の小径孔部１７２の上下方向の長さＬ２より長く設定されている（図２参照）。そして、弁軸８ａの上面にアーマチュア１７を載置した後、アーマチュア１７の上方からピン部材１６をその脚部１６ｃ側から透孔１７ａに挿通し、胴部１６ｂの下端面が弁軸８ａ上面に面接触するまで弁軸８ａの上下方向の孔８ｂに脚部１６ｃを圧入することでピン部材１６が位置決め固定される。この場合、圧入部分の長さＬ３は、ピン部材１６の固定が不十分にならないように脚部１６ｃの長さの半分以上となるように設定することが好ましい。

これにより、頭部１６ａが大径孔部１７１に隙間Ｇ１を存して遊挿され、胴部１６ｂが小径孔部１７２に隙間Ｇ２を存して遊挿されると共に、頭部１６ａの下面と大径孔部１７１の下面との間に隙間Ｇ３が存するようになり、弁軸８ａに対して所定の角度範囲で傾動自在なフローティング状態でアーマチュア１７がピン部材１６を介して弁軸８ａに連結され、頭部１６ａが大径孔部１７１内に没入されるようになる。

また、頭部１６ａの径Ｒがマグネットピース１２ａ相互の間隔Ｄより大きく設定されている。ピン部材１６の上下方向の長さＬ４が電磁石１２が上動端位置に存するときのマグネットピース１２ａの下端と弁体８が閉弁状態に存在するときの弁軸８ａの上端との間の距離Ｌ５より長く設定されている（図３参照）。

次に、本実施形態のモータ安全弁ＭＶの作動について、ガス器具のガスバーナに燃焼ガスを供給する場合を例に説明する。

図１に示すモータ安全弁ＭＶの閉弁状態からガスバーナを点火するために、図示省略の制御手段に作動指示が入力されると、モータＭが正転され、これに伴って送りねじ１０を介して可動体９が下動し、マグネットピース１２ａが電磁石１２の上動端位置から可動体９と一体に下動して、その下端がアーマチュア１７の上面に当接する。このとき、マグネットピース１２ａが傾いていても、アーマチュア１７がフローティング状態に弁軸８ａに連結されているため、マグネットピース１２ａがアーマチュア１７に確実に面接触する。

また、マグネットピース１２ａが当接するときにアーマチュア１７が傾いても、図２中二点鎖線で示すように、透孔１７ａの大径孔部１７１の周壁面が、頭部１６ａのストレートな周壁面に接触するようになり、これらが接触する領域には角部が存在しないため、上記従来例のものと比較して弁軸８ａの耐摩耗性が格段に向上する。そして、マグネットピース１２ａがアーマチュア１７に当接した状態で、図示省略の電源回路からコイル１２ｃに通電してマグネットピース１２ａが励磁され、弁軸８ａがアーマチュア１７を介して電磁石１２に吸着される。

次に、モータＭが逆転され、これに伴って送りねじ１０を介して可動体９が上動し、弁体８が弁孔３から離れると、開弁状態となる。これにより、燃焼ガスが弁室２を経て弁孔３及びガス流出口５を通ってガスバーナに供給され、ガスバーナへの点火が行われる。そして、ガスバーナ近傍に設けた熱電対等の検知手段でその着火が確認されると、モータＭの逆転が再開され、可動体９が更に上動し、そのときの弁孔３の弁座３ｂと弁体８との間の隙間に応じたガス流量で定まる火力となる。

また、ガスバーナが失火して、この失火が上記検知手段で検知されると、コイル１２ｃへの通電が停止される。これにより、弁ばね１４の付勢力で弁体８が閉弁され、燃焼ガスの放出が防止される。

以上説明したように、本実施形態のモータ安全弁ＭＶによれば、マグネットピース１２ａが当接するときにアーマチュア１７が傾いても、大径孔部１７１のストレートな周壁面と頭部１６ａの周壁面とが接触するようにしたため、弁軸８ａの耐摩耗性が向上し、また、塵埃の発生も著しく軽減されるため、塵埃がアーマチュア１７とマグネットピース１２ａとの間に挟まって吸着力を弱める等の不具合が発生し難くなり、確実な開弁動作が可能となる。

また、上下方向の孔８ｂにピン部材１６の脚部１６ｃを圧入固定した後、その固定が不十分になって孔８ｂから上方に抜けてきても、図３に示すように、電磁石１２の停止位置に関係なく、ピン部材１６の脚部１６ｃが上記孔８ｂ内に留まった状態で、マグネットピース１２ａの下端にピン部材１６の頭部１６ａが当接して、ピン部材１６がそれ以上抜け出さなくなる。このため、弁軸８ａからのピン部材１６及びアーマチュア１７の脱落が確実に防止され、高い安全性が達成できる。

更に、ピン部材１６が弁軸８ａの孔８ｂから上方に抜けてその頭部１６ａが大径孔部１７１から突出するようになると、マグネットピース１２ａの下端が頭部１６ａにのみ当接するが、ピン部材１６、ひいては頭部１６ａを非磁性材料とすることで、マグネットピース１２ａが励磁されても、弁軸８ａが吸着されることがない。このため、弁体８が開弁することはなく、安全性が一層向上する。

また、ガイド部材１５ａを備えたことで、仮に弁軸８ａでのピン部材１６の固定が不十分となって上方に抜けてきても、弁軸８ａに対して横方向にアーマチュア１７がずれて他の部品と干渉する等の不具合は生じない。

以上、本発明の実施形態のモータ安全弁について説明したが、その形態は上記のものに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ピン部材１６を弁軸８ａの孔８ｂに圧入固定するものを例に説明したが、例えば、上記孔にピン部材の脚部を螺着するようにしてもよい。また、ピン部材に脚部を形成せず、ボルトを用いてピン部材を弁軸上面に固定することもできる。

また、上記実施形態では、ピン部材１６の胴部１６ｂが弁軸８ａ上面に当接することで、ピン部材１６が上下方向に位置決めされるようにしたが、位置決め方法はこれに限定されるものではない。例えば、ピン部材１６を弁軸８ａの孔８ｂの端部まで圧入等して位置決めするようにしてもよい。

更に、上記実施形態では、アーマチュア１７の大径孔部１７１の周壁面をストレートに形成しているが、アーマチュア１７が傾いてその周壁面が頭部１６ａに接触する際に線接触するように、上方に向かって拡径するテーパ状に形成することもできる。

ＭＶ…モータ安全弁、１…バルブケーシング、２…弁室、３…弁孔、４…ガス流入口、５…ガス流出口、８…弁体、８ａ…弁軸、１２…電磁石、１２ａ…マグネットピース、１５…ガイド部材、１６…ピン部材、１６ａ…頭部、１７…アーマチュア、１７ａ…透孔、１７１…大径孔部、１７２…小径孔部、Ｇ１乃至Ｇ３…隙間、Ｍ…モータ

Claims

ガス流入口とガス流出口との一方に連通する弁室と、ガス流入口とガス流出口との他方と弁室とを連通する弁孔とを有するバルブケーシングと、弁孔を開閉する弁体と、弁体の弁軸に所定の角度範囲で傾動自在なフローティング状態に連結されたアーマチュアと、アーマチュアを吸着し、モータにより進退される電磁石とを備えたモータ安全弁において、
弁室から弁孔に向かう方向を下方、弁孔から弁室に向かう方向を上方として、アーマチュアにその上方が大径で下方が小径の段付き形状の透孔が形成され、
上端に透孔の大径孔部より小径でかつ透孔の小径孔部より大径に拡径された頭部を有するピン部材が、大径孔部内に頭部が没入され、且つ、頭部の下面と大径孔部の下面との間に隙間を有すると共に、頭部より下のピン部材の部分が小径孔部に隙間を存して遊挿されるように透孔を通して弁軸に固定され、
電磁石は二股状のマグネットピースを備え、このマグネットピース相互の間隔よりピン部材の頭部の径が大きく設定され、
ピン部材の下部が弁軸に形成した上下方向の孔に挿入固定され、ピン部材の上下方向の長さは、電磁石が上動端位置に存するときのマグネットピースの下端と弁体が閉弁状態に存在するときの弁軸の上端との間の距離より長く設定されることを特徴とするモータ安全弁。
前記ピン部材の少なくとも頭部が非磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１記載のモータ安全弁。
前記電磁石に吸着されて弁体が進退する間、前記アーマチュアが摺接するガイド部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ安全弁。