JP5347161B2

JP5347161B2 - モータ安全弁

Info

Publication number: JP5347161B2
Application number: JP2010080049A
Authority: JP
Inventors: 秀幸近藤; 雄一林
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP2011208795A

Description

本発明は、弁体の可動鉄片を連結させ、進退自在の可動電磁石に可動鉄片を吸着した状態で可動電磁石を後退させて弁口を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としては、ガス通路の途中に設けられた弁口を閉弁する場合、可動電磁石への通電を停止し可動鉄片に対する吸着力を消滅させると、可動電磁石と弁体との間に設けられ弁体を閉弁方向に付勢している付勢手段の付勢力により、弁体が弁口に向かって移動し、直ちに弁口を閉弁してガスの流れを遮断することができる。

また、弁口を単に開弁させるだけではなく、弁体と弁口との距離を増減させることにより弁口を流れるガスの流量を増減させ、たとえば下流に設けられているガスバーナの火力を調節するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このものでは、弁口が形成された中空のハウジングの上部に、可動電磁石を駆動するモータを取り付けると共に、ハウジングには横方向からガスを流入させる流入管と、弁口を通過したガスを垂直下方に流出させる流出管とが形成されている。

特開２００５−３０４４０号公報（図１）

上記従来のものでは、ガスは流入管を通ってハウジング内に横方向から流入する。そして、ハウジング内で流れ方向を下向きに変えられ、弁口を通って流出管から流出する。このようにハウジング内でガスの流れが約９０度変更されるので、流入管から流出管へのガス通路の流路抵抗が大きくなり、圧力損失が生じる。ガスの圧力は都市ガスでは最大でも２．５ｋＰａと比較的低圧であるため、特に大流量時での圧力損失が流量に大きく影響し、強火火力を安定して実現できないという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、圧力損失が可及的に小さい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、ガス通路の途中に設けられた弁口を上流側から開閉する弁体を設け、この弁体を弁口に向かう方向に付勢した状態で、弁口を通る中心軸線に沿って進退する可動電磁石を設けると共に、弁体に連結した可動鉄片に対して閉弁状態のまま付勢力に抗してモータで可動電磁石を可動鉄片に近づけて吸着し、吸着したままの状態で可動電磁石を後退させて弁口を開弁すると共に、電磁石の吸着力を消失させると弁体が付勢力により弁口に向かって移動して閉弁するモータ安全弁において、可動電磁石の上流側に、ガスが流入する流入管を上記中心軸線に沿って形成すると共に、弁口の下流側に連なりガスが流出する流出管を同じく中心軸線に沿って形成し、流入管から流出管に向かってガスが中心軸線に沿って流れるように構成し、かつ、可動電磁石を弁口から離れる方向に付勢すると共に、可動電磁石の上流側に火力調節弁を連結させ、ロッドで火力調節弁を押すことにより火力調節をしながら可動電磁石を移動させ、さらに、ロッドが後退して火力調節弁から離れた状態で最小流量を規定するオリフィス穴を火力調節弁に形成したことを特徴とする。

従来のモータ安全弁では、流出管は弁口を通り中心軸線に沿って形成されているのに対して、流入管は横方向、すなわち中心軸線に対して垂直方向から流入していた。上記構成では、流入管を中心軸線に沿って形成したので、流入管から流入したガスはそのまま中心軸線に沿って流れ、変向することなく流出管から流出する。

また、従来のモータ安全弁では弁体と弁口との距離を増減することによって流量を調節していたが、弁体がゴム製であることなどから、弁体と弁口との距離を正確に、かつ安定して制御することが困難であった。そのため、特に小流量時に安定した流量でガスを流すことが難しく、小火が安定しないという不具合が生じていた。

そこで、可動電磁石を弁口から離れる方向に付勢すると共に、可動電磁石の上流側に火力調節弁を連結させ、ロッドで火力調節弁を押すことにより火力調節をしながら可動電磁石を移動させ、さらに、ロッドが後退して火力調節弁から離れた状態で最小流量を規定するオリフィス穴を火力調節弁に形成した。

これにより、弁体と弁口との距離を増減して流量調節をするのではなく流量調節用の専用の流量調節弁で流量調節を行うことができる。とくに、オリフィス穴を設けたので最小流量を確実に、かつ安定して実現することができ、小火の火力を可能な限り小さくすることができる。

ところで、弁体と弁口との間にゴミ噛みなどの原因により閉弁不良が生じる場合がある。また、電磁石に吸着された可動鉄片の吸着力が消失したあとも可動電磁石の磁極から離れない場合には閉弁させることができない。

そこで、課題を解決するために本発明によるモータ安全弁は、ガス通路の途中に設けられた弁口を上流側から開閉する弁体を設け、この弁体を弁口に向かう方向に付勢した状態で、弁口を通る中心軸線に沿って進退する可動電磁石を設けると共に、弁体に連結した可動鉄片に対して閉弁状態のまま付勢力に抗してモータで可動電磁石を可動鉄片に近づけて吸着し、吸着したままの状態で可動電磁石を後退させて弁口を開弁すると共に、電磁石の吸着力を消失させると弁体が付勢力により弁口に向かって移動して閉弁するモータ安全弁において、可動電磁石の上流側に、ガスが流入する流入管を上記中心軸線に沿って形成すると共に、弁口の下流側に連なりガスが流出する流出管を同じく中心軸線に沿って形成し、流入管から流出管に向かってガスが中心軸線に沿って流れるように構成し、かつ、上記ロッドに、ロッドの後退端位置で流入管を閉鎖してガスの流入を遮断する開閉弁を設けたことを特徴とするものであって、上記ロッドに、ロッドの後退端位置で流入管を閉鎖してガスの流入を遮断する開閉弁を設けておけば、この開閉弁でガスの流れを遮断することができ、冗長性を増すことができる。

なお、従来の構成ではハウジングの上部にモータが取り付けられているため、流入管を中心軸線に沿って形成するとモータの取付位置を変更する必要が生じる。すると、モータ安全弁全体の取り付けスペースが大型化するおそれが生じる。

そこで、可動電磁石と流入管との間のガスの通路内に、上記中心軸線に沿って進退して可動電磁石を往復移動させるロッドと、ロッドを中心に回転してロッドを往復移動させるモータのロータとを設けることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、ガスを流入管から流出管に向かって変向させることなく流すことができるので、圧力損失を可及的に小さくすることができる。

本発明の一実施の形態の構成を示す図（ａ）開弁直前の状態を示す図、（ｂ）開弁状態を示す図（ａ）最小流量状態を示す図、（ｂ）閉弁状態を示す図開閉弁を付加した構成を示す図

図１を参照して、１は本発明によるモータ安全弁の一例である。このモータ安全弁１の図において下部には、中空ブロック状のハウジング１０が設けられている。そしてこのハウジング１０の上部には後述するモータ２が取り付けられている。

ハウジング１０には下部に弁口１２およびその弁口１２から下方に伸びる流出管１１が形成されている。図示しないが弁口１２の中心軸線は図において上下方向に伸び、流出管１１はその中心軸線に沿って形成されている。

上記モータ２には内外を気密に仕切る筒状のスリーブ２１が設けられている。このスリーブ２１は非磁性体材料で形成されており、磁力を通過させることができる。このスリーブ２１の外側に駆動コイル２２を配設すると共に、スリーブ２１の内側にロータ２３を収納した。従って、駆動コイル２２に図外の駆動装置から駆動パルスが供給されると、ロータ２３が回転する。なお、ロータ２３の回転方向、回転速度、回転角度は駆動装置によって自在に制御される。

ロータ２３の中心部には上記中心軸線に沿って設けられたロッド３が設けられており、このロッド３とロータ２３とはねじ機構によって互いに螺合している。なお、ロータの内側は中空になっており、その中空部はガスの通路として機能する。また、ロッド３との螺合部分にも複数個の通路穴２４が形成されているので、ガスが図において上方から下方に向かって流れることに対して何ら支障はないように構成されている。

ロータ３の上部には断面形状がＤ字状になるように面取りされた回り止め部３１が形成されており、この回り止め部３１は支持部材２５に遊嵌している。従って、ロータ２３が回転するとロッド３は回転することなく上下方向に移動する。なお、上下の移動方向や移動速度および移動量はロータ２３の回転方向、回転速度、回転角度によって決定される。

また、ロッド３の下部には下端面から所定距離の深さの中空部３３が形成されており、その中空部３３に対して内外を貫通する穴３２が形成されている。従って、ロッド３の下端面が後述するノズル部材５の上端面に当接しても、穴３２から中空部３３に流れ込んだガスをノズル部材５のオリフィス部５２に供給することができる。

このノズル部材５はケーシングとの間に縮設されたコイルバネ５０によって上方に付勢された可動電磁石４に対して一体に取り付けられている。ノズル部材５の上半部外周面にはテーパ状の流量調節部５１が形成されている。そしてノズル部材５が上下することにより流量調節部５１の周囲を流れるガスの流量が増減し、更にノズル部材５が上昇端位置で止められると流量調節部５１の周囲を流れるガスの流れが停止する。ただし、ノズル部材５にはオリフィス部５２が形成されており、上昇端位置でノズル部材５が止められても、オリフィス部５２をガスが通過する。このオリフィス部５２を通るガスの流量は、このモータ安全弁１の下流に接続されている図示しないガスバーナの最小火力に対応する流量に設定されている。

このノズル部材５の下方に連結されている可動電磁石４には励磁コイル４１が装着されており、外部からの通電により可動電磁石４の磁極が励磁される。磁極は１対であり、両磁極とも図において下方に向かうように形成されている。

可動電磁石４の下方には、可動電磁石４との間に縮設されたコイルバネ５３によって下方に付勢されている弁体６が設けられている。この弁体６は上記弁口１２を開閉するものであり、図１に示す状態ではコイルバネ５３の付勢力によって弁口１２に押接されており、弁口１２は閉弁状態にある。弁体６には上方に延在する弁軸６１が設けられており、この弁軸の上端部分には可動鉄片６２が、上記可動電磁石４の１対の磁極に対峙するように取り付けられている。なお、１３は上記中心軸線に沿って設けられた流入管である。

図１に示す状態は、上述のように弁体６で弁口１２を閉弁した状態である。この状態からモータ安全弁１を開弁するには、モータ２を作動させてロッド３を下方へ移動させる。ロッド３の下端がノズル部材５に当接するが、更にロッド３を下降させると、ロッド３に押し下げられてノズル部材５がコイルバネ５０の付勢力に抗して下方に移動する。ノズル部材５には可動電磁石４が連結されているので、ノズル部材５が下降すると可動電磁石４も共に下降する。そして、図２（ａ）に示すように、可動電磁石４の両磁極が可動鉄片６２に当接する。

その状態で励磁コイル４１に通電すると、可動電磁石４の磁極が励磁され、両磁極に可動鉄片６２が吸着される。その状態でロータ２３を逆方向に回転させると、ロッド３が上昇する。ノズル部材５および可動電磁石４は共にコイルバネ５０によって上方に付勢されているので、ロッド３の上昇と共に両者も上昇する。可動電磁石４には可動鉄片６２が吸着されているので、可動電磁石４が上昇すると可動鉄片６２が引き上げられる。可動鉄片６２に連結されている弁体が上昇して弁口１２が開弁する（図２（ｂ）参照）。

弁口１２が開弁すると、流入管１３から流出管１１へとガスが流れる。そして、ロッド３の上下位置を変更することによってノズル部材５が上下するので、上述のようにガスの流量が増減制御される。また、流量を最小流量に絞る際には、ロッド３を更に上昇させ、ノズル部材５が上昇端位置に突き当たる状態にする（図３（ａ）参照）。また、この最小流量状態から流量を増加させる場合には、ロッド３を下降させてロッド３でノズル部材５を押し下げればよい。

流量を増減制御している状態を示す図２（ｂ）や最小流量状態を示す図３（ａ）の状態から弁口１２を閉弁させる際には、可動電磁石４の励磁コイル４１への通電を停止する。すると、可動鉄片６２に作用していた吸着力が消滅するので、コイルバネ５３の付勢力によって弁口１２が弁体６によって閉弁される。なお、図３（ｂ）は最小流量状態で励磁コイル４１への通電を停止させて閉弁した状態を示している。

ところで、弁体６と弁口１２との間にゴミなどが噛み込んだ場合や可動電磁石４の磁極に可動鉄片６２が固着して励磁コイル４１への通電を停止しても、可動鉄片６２が可動電磁石４の磁極から離れない場合が生じると、弁口１２の閉弁不良が生じる。このように閉弁不良が生じると、下流に接続されているバーナの炎が消えず、残火状態になる。このような場合には、モータ安全弁１の更に上流に接続されている図外の元弁が閉弁するので安全上は問題がないものの、元弁だけでガスの流れを遮断させるだけではなく、更にもう１段の閉弁機構を設けることが望ましい。

そこで、図４に示すように、ロッド３の上部に弁体７を付設した。この構成では、弁口１２に何らかの閉弁不良が生じた場合に、上述のように元弁を閉弁すると共に、ロッド３を上昇端位置まで移動させて、弁体７で流入管１３から流入してくるガスを遮断するようにした。

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。

１モータ安全弁
２モータ
３ロッド
４可動電磁石
５ノズル部材
６弁体
７弁体
２３ロータ
６２可動鉄片

Claims

ガス通路の途中に設けられた弁口を上流側から開閉する弁体を設け、この弁体を弁口に向かう方向に付勢した状態で、弁口を通る中心軸線に沿って進退する可動電磁石を設けると共に、弁体に連結した可動鉄片に対して閉弁状態のまま付勢力に抗してモータで可動電磁石を可動鉄片に近づけて吸着し、吸着したままの状態で可動電磁石を後退させて弁口を開弁すると共に、電磁石の吸着力を消失させると弁体が付勢力により弁口に向かって移動して閉弁するモータ安全弁において、可動電磁石の上流側に、ガスが流入する流入管を上記中心軸線に沿って形成すると共に、弁口の下流側に連なりガスが流出する流出管を同じく中心軸線に沿って形成し、流入管から流出管に向かってガスが中心軸線に沿って流れるように構成し、かつ、可動電磁石を弁口から離れる方向に付勢すると共に、可動電磁石の上流側に火力調節弁を連結させ、ロッドで火力調節弁を押すことにより火力調節をしながら可動電磁石を移動させ、さらに、ロッドが後退して火力調節弁から離れた状態で最小流量を規定するオリフィス穴を火力調節弁に形成したことを特徴とするモータ安全弁。
ガス通路の途中に設けられた弁口を上流側から開閉する弁体を設け、この弁体を弁口に向かう方向に付勢した状態で、弁口を通る中心軸線に沿って進退する可動電磁石を設けると共に、弁体に連結した可動鉄片に対して閉弁状態のまま付勢力に抗してモータで可動電磁石を可動鉄片に近づけて吸着し、吸着したままの状態で可動電磁石を後退させて弁口を開弁すると共に、電磁石の吸着力を消失させると弁体が付勢力により弁口に向かって移動して閉弁するモータ安全弁において、可動電磁石の上流側に、ガスが流入する流入管を上記中心軸線に沿って形成すると共に、弁口の下流側に連なりガスが流出する流出管を同じく中心軸線に沿って形成し、流入管から流出管に向かってガスが中心軸線に沿って流れるように構成し、かつ、上記ロッドに、ロッドの後退端位置で流入管を閉鎖してガスの流入を遮断する開閉弁を設けたことを特徴とするモータ安全弁。
可動電磁石と流入管との間のガスの通路内に、上記中心軸線に沿って進退して可動電磁石を往復移動させるロッドと、ロッドを中心に回転してロッドを往復移動させるモータのロータとを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ安全弁。