JP5325187B2

JP5325187B2 - モータ弁

Info

Publication number: JP5325187B2
Application number: JP2010206892A
Authority: JP
Inventors: 秀幸近藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: JP2012062948A

Description

本発明は、主としてガス器具のバーナに対するガス供給路に介設するモータ弁に関する。

従来、この種のモータ弁として、流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端に設けられた弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有するバルブケーシングと、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉じ方向にばねで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた吸着体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に進退する直動体を有する送りねじ機構とを備え、直動体に吸着体を連結して、吸着体を弁体に向けてＸ軸方向に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で吸着体をＸ軸方向に後退させることにより、弁体を開動作させるようにしたものは知られている（例えば、特許文献１参照）。尚、このものでは、直動体に吸着体を固定的に連結している。

ところで、モータ弁は、一般的に、Ｘ軸方向が上下方向となる起立姿勢で設置するが、Ｘ軸方向が水平になる所定の水平姿勢でモータ弁を設置することが必要になる場合もある。この場合、従来のモータ弁では、直動体に吸着体が固定的に連結されているため、吸着体の重量が直動体に伝達されてしまう。そして、送りねじ機構が吸着体の重量による偏荷重を受けて、摩耗し易くなり、耐久性が損なわれる。

特開２００５−３０４４０号公報

本発明は、以上の点に鑑み、水平姿勢で設置しても送りねじ機構に吸着体の重量による偏荷重が作用しないようにした耐久性に優れたモータ弁を提供することをその課題としている。

本発明は、流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端に設けられた弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有するバルブケーシングと、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉じ方向にばねで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた吸着体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に進退する直動体を有する送りねじ機構とを備え、直動体に吸着体を連結して、吸着体を弁体に向けてＸ軸方向に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で吸着体をＸ軸方向に後退させることにより、弁体を開動作させるようにしたモータ弁において、上記課題を解決するために、以下の如く構成したことを特徴とする。

即ち、本発明は、直動体に対し吸着体をＸ軸方向に直交する少なくとも一方向への動きの自由度を持つように連結する連結手段を備え、当該一方向は、Ｘ軸方向が水平になる所定の水平姿勢でモータ弁を設置したときに上下方向となるように設定され、吸着体に、弁室の周壁面に当接して、吸着体のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲を所定範囲以下に制限するガイド部が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、モータ弁を前記所定の水平姿勢で設置した場合、直動体に対する吸着体の動きの自由度によって、吸着体はガイド部が弁室の周壁面に当接するまで下方に動き、吸着体の重量がバルブケーシングで受けられる。従って、吸着体の重量が直動体に伝達されることを阻止して、送りねじ機構に吸着体の重量による偏荷重が作用することを防止でき、耐久性が確保される。

尚、吸着体のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲が広くなると、弁体が弁孔を完全に閉塞しない位置までずれて、閉弁不良を生ずる恐れがある。然し、本発明では、吸着体のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲をガイド部によって所定範囲以下に制限するため、弁孔に対する弁体のずれを最小限に抑えて、閉弁不良を防止することができる。

ところで、連結手段を、直動体と吸着体との間に介設する前記一方向への動きの自由度を持つリニアガイドで構成し、モータ弁を前記所定の水平姿勢で設置したときに、直動体に対し吸着体が上下方向に平行移動するようにしてもよい。然し、これでは、構造が複雑になり、コストが高くなる。

そのため、連結手段は、直動体と吸着体とをＸ軸方向に相対移動しないように、且つ、直動体に対し吸着体が揺動するように連結する、Ｘ軸方向に直交する軸線を持つ連結ピンで構成されることが望ましい。これによれば、構造が簡単になり、コストダウンを図る上で有利である。この場合、モータ弁を前記所定の水平姿勢で設置したときに、連結ピンの軸線が水平になるようにしておけば、吸着体が上下方向に揺動自在となって、吸着体の重量が直動体に伝達されることを阻止できる。

また、連結手段を、直動体と吸着体とをＸ軸方向に相対移動しないように連結する、Ｘ軸方向に直交する軸線を持つ連結ピンで構成する場合、直動体と吸着体との一方が連結ピンに対しＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結され、或いは、直動体と吸着体との一方が連結ピンに対し連結ピンの軸線方向への動きの自由度を持つように連結され、直動体と吸着体との他方が連結ピンに対しＸ軸方向と連結ピンの軸線方向との両方向に直交する方向への動きの自由度を持つように連結されることが望ましい。これによれば、直動体に対し吸着体がＸ軸方向に直交する全方向に移動自在となり、モータ弁を前記所定の水平姿勢以外の任意の水平姿勢に設置し場合にも、吸着体の重量が直動体に伝達されることを阻止できる。

本発明の第１実施形態のモータ弁の切断側面図。図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。本発明の第２実施形態のモータ弁の切断側面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。

図１参照して、Ａは本発明の実施形態のモータ弁を示している。このモータ弁Ａのバルブケーシング１は、流入口１１と、流出口１２と、流入口１１に連通する弁室１３と、弁室１３の一端の弁座１４とを有しており、弁座１４には、流出口１２に連通する弁孔１４ａが形成されている。尚、本実施形態のモータ弁Ａは、ガス器具のバーナに対するガス供給路に介設されるものであり、流出口１２から流出するガスがバーナに供給される。

弁室１３には、弁体２と、吸着体３とが収納されている。弁体２は、吸着体３との間に縮設したばね２１により、弁座１４に着座して弁孔１４ａを閉塞する閉じ方向に付勢されている。また、弁体２の開閉方向をＸ軸方向として、弁体２は、弁座１４に着座するＸ軸方向前端の弁部２２と、弁部２２からＸ軸方向後方にのびる軸部２３とを有しており、この軸部２３の後端にアーマチュア２４が固定されている。

尚、軸部２３は、弁部２２にＸ軸方向に所定ストローク遊動自在に連結されている。そして、軸部２３をＸ軸方向後方に付勢するばね２５を設け、弁体２が閉弁位置に存する状態でアーマチュア２４に後述する電磁石３２が当接したときの衝撃をばね２５で吸収できるようにしている。また、弁部２２は軸部２３に対し所定の角度範囲で首振り自在であり、吸着体３の後述する揺動で軸部２３がＸ軸方向に対し傾いても、閉弁時に弁部２２が弁座１４に面接触して、弁孔１４ａが確実に閉塞されるようにしている。

吸着体３は、弁体２の軸部２３が摺動自在に内挿されるガイド筒３１を有する。また、吸着体３には、アーマチュア２４に対向する電磁石３２が取付けられている。電磁石３２は、Ｕ字状の鉄心３２ａと、鉄心３２ａの片側の腕部分にボビン３２ｂを介して巻回したコイル３２ｃとで構成されており、コイル３２ｃへの通電で励磁される。

弁室１３の他端は、バルブケーシング１に締結した蓋部材１５で閉塞されている。蓋部材１５の外面には、モータ４が取付けられている。そして、モータ４の回転によりＸ軸方向に進退する直動体５１を有する送りねじ機構５を設けている。本実施形態では、送りねじ機構５を、蓋部材１５の中心部に形成したガイド孔１５ａに回り止めした状態でＸ軸方向に移動自在に挿通した直動体５１たるナットと、モータ４により回転駆動される、ナット（直動体５１）に螺合するねじ軸５２とで構成している。尚、ナットをモータにより回転駆動し、ナットに螺合するねじ軸が直動体になるように送りねじ機構を構成することも可能である。

前記吸着体３は、直動体５１に連結されて、直動体５１と一緒にＸ軸方向に進退する。そして、吸着体３を弁体２に向けてＸ軸方向に前進させることにより、電磁石３２をアーマチュア２４に当接させ、アーマチュア２４をコイル３２ｃへの通電で電磁石３２に吸着させた状態で吸着体３をＸ軸方向に後退させることにより、弁体２を開動作させて、モータ弁を開弁させるようにしている。また、点消火スイッチによる消火操作やバーナの失火で停止指令が出されたときは、コイル３２ｃへの通電を停止し、弁体２をばね２１の付勢力で閉弁位置に復帰させて、バーナへのガス供給を停止する。

ところで、モータ弁Ａを、Ｘ軸方向が水平になる所定の水平姿勢で設置する場合がある。この場合、直動体５１に吸着体３が固定的に連結されていると、吸着体３の重量が直動体５１に伝達され、送りねじ機構５が吸着体３の重量による偏荷重（Ｘ軸方向に直交する方向の荷重）を受けて、摩耗し易くなり、耐久性が損なわれる。

そこで、本実施形態では、直動体５１に対し吸着体３をＸ軸方向に直交する少なくとも一方向への動きの自由度を持つように連結する連結手段を設けている。ここで、前記一方向は、モータ弁Ａを所定の水平姿勢で設置したときに上下方向になるように設定される。

より具体的に説明すれば、吸着体３の直動体５１側の端部に、直動体５１を受け入れる凹部３３を形成している。そして、図２に示す如く、吸着体３の凹部３３周壁部及び直動体５１にピン孔３３ａ，５１ａを形成し、これらピン孔３３ａ，５１ａにＸ軸方向に直交するＹ軸方向の軸線を持つ連結手段たる連結ピン６を挿通している。尚、連結ピン６は、両ピン孔３３ａ，５１ａの一方に回動自在に挿通されるが、他方には圧入方式で挿通され、連結ピン６が抜け落ちないようにしている。また、凹部３３は、凹部３３の底面と直動体５１の先端面との間に隙間を生ずると共に、凹部３３の内周面と直動体５１の外周面との間にＸ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の隙間を生ずるように形成されている。そのため、連結ピン６により、直動体５１と吸着体３とがＸ軸方向に相対移動しないように、且つ、直動体５１に対し吸着体３が連結ピン６を支点にしてＺ軸方向に揺動するように連結されることになる。そして、モータ弁Ａを所定の水平姿勢で設置したときに、連結ピン６の軸線、即ち、Ｙ軸方向が水平になり、Ｚ軸方向が上下方向になるようにしている。

これによれば、モータ弁Ａを所定の水平姿勢で設置したとき、吸着体３が連結ピン６を支点にして上下方向に揺動自在となる。そして、吸着体３は、その重量で後述するガイド部３４が弁室１３の周壁面に当接するまで下方に揺動し、吸着体３の重量がバルブケーシング１で受けられる。従って、吸着体３の重量が直動体３に伝達されることを阻止して、送りねじ機構５に吸着体３の重量による偏荷重が作用することを防止でき、耐久性が確保される。

尚、吸着体３のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲が広くなると、弁体２が弁孔１４ａを完全に閉塞しない位置までずれて、閉弁不良を生ずる恐れがある。そこで、本実施形態では、吸着体３の周囲複数箇所に、弁室１３の周壁面に当接して、吸着体３のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲を弁体２が弁孔１４ａを完全に閉塞可能な所定範囲以下に制限するリブ状のガイド部３４を設けている。これによれば、吸着体３が揺動しても、弁体２が弁孔１４ａを完全に閉塞しない位置までずれることはなく、閉弁不良を防止することができる。尚、リブ状のガイド部３４を設けずに、吸着体３の外径を大きくして、吸着体３の外周面をガイド部に構成することも可能である。

次に、図３、図４に示す第２実施形態について説明する。第２実施形態の基本的な構成は上記第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。

第２実施形態の第１実施形態との相違点は、吸着体３に形成した凹部３３の底面が直動体５１の先端面に当接して、連結ピン６を支点にした吸着体３の揺動が阻止されることと、直動体５１が連結ピン６に対しＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結されていることである。

より具体的に説明すれば、直動体５１に形成するピン孔５１ａのＺ軸方向寸法を連結ピン６の外径よりも大きくして、連結ピン６に対し直動体５１がＺ軸方向に相対移動自在になるようにしている。また、凹部３３の内周面と直動体５１の外周面との間に全周に亘って隙間を生ずるように凹部３３を形成し、連結ピン６に対し直動体５１がＹ軸方向にも相対移動自在になるようにしている。従って、直動体５１は、連結ピン６に対しＹ軸方向及びＺ軸方向への合成動作でＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結される。

これによれば、直動体５１に対し吸着体３がＸ軸方向に直交する全方向に平行移動自在となる。そのため、モータ弁ＡをＹ軸方向が水平になる前記所定の水平姿勢以外の任意の水平姿勢に設置した場合にも、吸着体３は、その重量でガイド部３４が弁室１３の周壁面に当接するまで下方に平行移動し、吸着体３の重量がバルブケーシング１で受けられる。従って、吸着体３の重量が直動体５１に伝達されることを阻止して、送りねじ機構５に吸着体３の重量による偏荷重が作用することを防止できる。

尚、第２実施形態において、凹部３３の底面と直動体５１の先端面との間に隙間を確保し、直動体５１に対し吸着体３がＸ軸方向に直交する全方向に平行移動自在で且つ連結ピン６を支点にして揺動自在となるように構成してもよい。また、上記第１実施形態において、凹部３３の内周面と直動体５１の外周面との間に全周に亘って隙間を生ずるように凹部３３を形成し、直動体５１に対し吸着体３が連結ピン６を支点にして揺動自在で且つＹ軸方向に平行移動自在となるように構成することも可能である。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、直動体５１と吸着体３との間に介設するＺ軸方向への動きの自由度を持つリニアガイドで連結手段を構成し、モータ弁をＺ軸方向が上下方向になる水平姿勢で設置したときに、直動体５１に対し吸着体３が上下方向に平行移動自在になるようにし、或いは、直動体５１と吸着体３との間に介設するユニバーサルジョイントで連結手段を構成し、直動体５１に対し吸着体３をＸ軸方向に直交する全方向に移動自在になるようにしてもよい。但し、これでは、構造が複雑になって、コストが高くなる。これに対し、上記実施形態のように連結手段を連結ピン６で構成すれば、構造が簡単になり、コストダウンを図る上で有利である。

また、上記第２実施形態では、連結ピン６に対し直動体５１をＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結したが、連結ピン６に対し吸着体３をＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結し、或いは、直動体５１と吸着体３との一方を連結ピン６に対しＹ軸方向（連結ピン６の軸線方向）への動きの自由度を持つように連結すると共に、直動体５１と吸着体３との他方を連結ピン６に対しＺ軸方向（Ｘ軸方向と連結ピン６の軸線方向との両方向に直交する方向）への動きの自由度を持つように連結しても、直動体５１に対し吸着体３がＸ軸方向に直交する全方向に移動自在となって、第２実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、弁室１３に連通するポートを流入口１１、弁孔１４ａに連通するポートを流出口１２としたが、弁室１３に連通するポートを流出口、弁孔１４ａに連通するポートを流入口としてもよい。

Ａ…モータ弁、１…バルブケーシング、１１…流入口、１２…流出口、１３…弁室、１４…弁座、１４ａ…弁孔、２…弁体、２１…ばね、２３…軸部、２４…アーマチュア、３…吸着体、３１…ガイド筒、３２…電磁石、３４…ガイド部、４…モータ、５…送りねじ機構、５１…直動体、６…連結ピン。

Claims

流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端の弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有するバルブケーシングと、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉じ方向にばねで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた吸着体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に進退する直動体を有する送りねじ機構とを備え、直動体に吸着体を連結して、吸着体を弁体に向けてＸ軸方向に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で吸着体をＸ軸方向に後退させることにより、弁体を開動作させるようにしたモータ弁において、
直動体に対し吸着体をＸ軸方向に直交する少なくとも一方向への動きの自由度を持つように連結する連結手段を備え、当該一方向は、Ｘ軸方向が水平になる所定の水平姿勢でモータ弁を設置したときに上下方向となるように設定され、
吸着体に、弁室の周壁面に当接して、吸着体のＸ軸方向に直交する方向への可動範囲を所定範囲以下に制限するガイド部が設けられることを特徴とするモータ弁。
前記連結手段は、前記直動体と前記吸着体とをＸ軸方向に相対移動しないように、且つ、直動体に対し吸着体が揺動するように連結する、Ｘ軸方向に直交する軸線を持つ連結ピンで構成され、モータ弁を前記所定の水平姿勢で設置したときに、連結ピンの軸線が水平になることを特徴とする請求項１記載のモータ弁。
前記連結手段は、前記直動体と前記吸着体とをＸ軸方向に相対移動しないように連結する、Ｘ軸方向に直交する軸線を持つ連結ピンで構成され、直動体と吸着体との一方が連結ピンに対しＸ軸方向に直交する全方向への動きの自由度を持つように連結されることを特徴とする請求項１記載のモータ弁。
前記連結手段は、前記直動体と前記吸着体とをＸ軸方向に相対移動しないように連結する、Ｘ軸方向に直交する軸線を持つ連結ピンで構成され、前記直動体と前記吸着体との一方が連結ピンに対し連結ピンの軸線方向への動きの自由度を持つように連結され、直動体と吸着体との他方が連結ピンに対しＸ軸方向と連結ピンの軸線方向との両方向に直交する方向への動きの自由度を持つように連結されることを特徴とする請求項１記載のモータ弁。