JPH0198782A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はたとえばガス通路等の流体通路を開閉する弁装
置に関する。

［従来の技術］ たとえば都市ガスにおけるガスメータと組み合せ、地震
発生時あるいはガス漏れ時等の緊急時においてガスの通
路を遮断する遮断弁装置が使用されている。従来、この
遮断弁装置を駆動する電磁式アクチユエータはいわゆる
単安定ソレノイド方式のものであって、コイル（ソレノ
イド）と、このコイル内で軸方向へ移動自在に設置され
るプランジャと、このプランジャを一方向側で磁気的に
吸着する永久磁石と、上記コイルで発生した磁束をプラ
ンジャおよび永久磁石を通して通過させるヨークと、上
記プランジャを他方向側に付勢するスプリングとからな
り、上記プランジャには弁孔を開閉する弁体を連結した
ものである。

そこで、この遮断弁装置が開放状態にあるときにはプラ
ンジャは永久磁石に吸着して一方向側の安定位置にある
。遮断弁装置を閉じるときには永久磁石がプランジャを
吸着している磁気力を打消すように上記コイルに通電し
、スプリングの付勢力によりプランジャを他方側の安定
位置に移動させて弁体により弁孔を閉止する。

一方、閉じた遮断弁装置を再び開放する場合は手動によ
りそのスプリングの付勢力を上回る逆方向の力をプラン
ジャに加えてプランジャを移動し、永久磁石に吸着保持
させるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ この方式の電磁式アクチ洛；コ亡夕では弁装置を開放さ
せているときにプランジャは永久磁石に吸着しており、
このため、遮断するときにはその吸着している磁気力を
打消すように上記コイルに通電し、スプリングの付勢力
によりプランジャを他方側の安定位置に移動するのでさ
ほど問題はない。しかし、この遮断状態を解除するには
手動によっており、面倒であるとともに、自動化システ
ムを採用しにくい。

仮に、これを電気的に元の開放位置に復帰させようとす
る場合は多大の電力を消費する。すなわち、プランジャ
に加える吸引力はスプリングの付勢力に打勝つ大きなも
のが必要であり、このためにはコイルに大きなｔＭ＆を
供給しなければならない。しかも、そのストローク分だ
け、スプリングの付勢力に抗しながら他方向側の安定位
置まで移動する必要がある。

また、スプリングの付勢力により弁を締め切るので、そ
のスプリングの付勢力を弱くすると、弁の締切り性が低
下する。したがって、そのスプリングの付勢力は相当に
強くしておかなければならない。

このように電気的に弁を開放操作しようとすると、コイ
ルに大きな電流を流す必要があり、しかも、そのストロ
ーク分だけ、供給し続けなければならない。このために
電源回路もこれに合せて設計しなければならない。また
、消費電力も多大なものとなり、たとえば乾電池で駆動
するには困難あるいは能力不充分となる。

本発明は上記問題点に貴重してなされたもので、その目
的とするところは弁の開閉を電気的に操作できるととも
にその弁を開閉する電磁式アクチｓ−メタの消費電力が
開閉いずれの方向に対しても少なくて済み、経済的であ
り、さらに、弁を閉じた状態での安定性および弁の締切
り性を確保できる弁装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために本発明の弁装置は、電流供
給回路に接続される電磁コイルと、この電磁コイル内に
軸方向に移動自在に設けられたプランジャと、このプラ
ンジャを一方向側の安定位置で磁気的に吸着する第１の
磁極部材と、上記プランジャを他方向側の安定位置で磁
気的に吸着する第２の磁極部材と、上記電流供給回路か
ら異なる向きの電流を選択的に供給されることにより上
記電磁コイルで発生した磁束を上記プランジャ、第１の
磁極部材または第２の磁極部材を通して流すヨークと、
上記プランジャに連結され上記プランジャが一方向側の
安定位置において第１の磁極部材に磁気的に吸着されて
いるときに弁座に当り弁孔を閉塞し上記プランジャが他
方向側の安定位置において第２の磁極部材に磁気的に吸
着されているときに弁孔を開放する弁体とからなり、さ
らに、上記弁座に当る弁体の弁シートおよびこの弁シー
トが当る弁座の弁座面部の少なくとも一方は弾性体で形
成したものである。

［作用］ 上記プランジャに連結される弁体は弁座に当る弁体の弁
シートおよびこの弁シートが当る弁座の弁座面部の少な
くとも一方を弾性体で形成したから、その弁体を駆動す
る電磁式アクチ享ユ令ッとし−Ｃ４よ、電流供給回路１
．接続、わ、電磁コイルと、この電磁コイル内に軸方向
に移動自在に設けられたプランジャと、このプランジャ
を一方向側の安定位置で磁気的に吸着する第１の磁極部
材と、上記プランジャを他方向側の安定位置で磁気的に
吸着する第２の磁極部材と、上記電流供給回路から異な
る向きの電流を選択的に供給されることにより上記電磁
コイルで発生した磁束を上記プランジャ、第１の磁極部
材または第２の磁極部材を通して流すヨークと、上記プ
ランジャに連結され上記プランジャが一方向側の安定位
置において第１の磁極部材に磁気的に吸着されていると
きに弁座に当り弁孔を閉塞し上記プランジャが他方向側
の安定位置において第２の磁極部材に磁気的に吸むされ
ているときに弁孔を開放する弁体とからなるものを利用
できる。そして、この電磁式アクチ票ンイータは弁の開
閉を電気的に操作できるとともにその弁を開閉するに際
しての消費電力が少なくて済み、経済的である。さらに
、弁を閉じた状態での安定性および弁の締切り性を確保
できる。

［実施例］ 図面は本発明の第１の実施例を示すもので、これは都市
ガスにおけるガスメータと組み合せて地震発生時あるい
はガス漏れ時等の緊急時においてガスの通路を遮断する
遮断弁装置に適用した例である。第１図はその遮断弁装
置の概略的な構成を示す。同図中１はガス通路２を開閉
する遮断弁である。この弁座３の弁孔４は弁体５により
開閉される。この弁体５は電磁式アクチ　、４り６によ
り駆動されるようになっている。

上記弁座３はその弁孔４の周囲に形成される弁座面部７
が上記弁体５側に突き出している。そして、この突き出
した弁座面部７に対して弁体５の弁シート８が当接する
ようになっている。また、弁体５は第２図で示すように
その弁シート８を円板状に形成するとともに、その一端
側面部中央部分には膨出する支持部１０を形成してなり
、その支持部１０には上記電磁式アクチ享メタロのプラ
ンジャ１８の後述する操作バー２３の突出側先端部１２
を嵌着する穴部１３が形成されている。

そして、この遮断弁１が閉塞する場合、弁体５の弁シー
ト８が弁座３の弁座面部７に当り、その弾性により第３
図で示すように変形して密に当るようになっている。

また、弁体５を駆動する電磁式アクチホヲータ６は第７
図および第８図で示すように構成されている。すなわち
、ガス通路２の壁に形成された孔１５にＭｕするように
フランジ１１を有した２つのコ字形ヨーク１６を設け、
この各ヨーク１６の内部には一端側と他端側とに位置す
る第１の電磁コイル部１７ａと第２の電磁コイル部１７
ｂとが配設されている。また、この各電磁コイル部１７
ａ、１７ｂの内側には磁性材で形成されたプランジャ１
８がその軸方向に移動自在に設けられている。両電磁コ
イル部１７ａ、１７ｂの間には永久磁石２０が介挿され
ている。この永久磁石２０は内端部と外端面とを磁極と
してあり、この永久磁石２０の磁束は上記ヨーク１６を
通じて上記プランジャ１８の両端側それぞれに設置した
磁極部材２１．２２に導き、この一方の磁極部材２１を
第１の永久磁石として作用させ、他方の磁極部材２２を
第２の永久磁石として作用させるようになっている。す
なわち、一方の磁極部材２１は第１の永久磁石としてプ
ランジャ１８を一方向側の安定位置に向けて磁気的に吸
引し、他方の磁極部材２２は第２の永久磁石としてプラ
ンジャ１８を他方向側の安定位置に向けて磁気的に吸引
するようになっている。一方の磁極部材２１にプランジ
ャ１８を磁気的に吸着した第７図で示す位置を一方向側
の安定位置とし、他方の磁極部材２２にプランジャ１８
を磁気的に吸着した第８図で示す位置を他方向側の安定
位置とする。

また、上記各電磁コイル部１７ａ、１７ｂには磁束の流
れる向きを反転させるように電流の向きを選択して供給
できる電流供給回路（図示しない。）が接続されている
。

なお、上記プランジャ１８から突出する操作バー２３の
突出する先端部１２には上記弁体５が取着されている。

次に、上記構成の装置の作用を説明する。まず、第７図
で示すようにプランジャ１８が一方の磁極部材２１に吸
着されている一方側安定位置にある場合は弁体５を前進
させて弁孔４を閉塞する。つまり、第３図で示すように
弁体５の弁シート８は弁座３における弁座面部７に当り
弾性的に変形して突き当り密若してその弁孔４を確実に
閉塞する。

また、この閉止状態から遮断弁１を開放する場合には電
流供給回路に制御信号を与えて吸着しているプランジャ
１８と一方の磁極部材２１との間を流れる磁束を打ち消
す向きの磁束が発生するように第１の電磁コイル部１７
ａに電流を供給する。

このような電流が流れると、そのプランジャ１８と一方
の磁極部材２１との磁気的な吸着力が消滅または激減す
る。一方、これと同時にプランジャ１８と他方の磁極部
材２２との間に流れる磁束が発生し、その他方の磁極部
材２２にプランジャ１８を磁気的吸引力が作用する。し
たがって、プランジャ１８が他方の磁極部材２２側に向
かって移動し、この結果、第８図で示すようにプランジ
ャ１８が他方の磁極部材２２に吸着され、大きな磁気的
吸引力が作用し、これによってプランジャ１８は他方側
安定位置に強力に保持される。ここに遮断弁１の開動作
を実現できる。この場合、第２の電磁コイル部１７ａに
も同時に通電し、この他方の磁極部材２２にプランジャ
１８を吸引する磁気力を働かせれば、より強力な吸引力
が作用する。つまり、上記従来の単安定方式のものにお
ける吸引力と同等のものが上記動作力に加算される。

この合成吸引力によってプランジャ１８を強力に吸引で
きる。

また、プランジャ１８と磁極部材２１との吸着時の永久
磁石２０による吸引力を逆向きの磁力によって打ち消す
ことにより他方の磁極部材２２の吸引力によって作動す
る。このため、吸着時の吸着力は小さな電流で大きく蛮
化（増大）する。したがって、永久磁石２０による吸引
力を打ち消すための電流は小さくて済む。

また、この開状態から遮断弁１を閉塞する場合には電流
供給回路に上述したと逆の制御信号を与えて吸着してい
るプランジャ１８と他方の磁極部材２２とを流れる磁束
を打ち消す向きの磁束が発生するように第２の電磁コイ
ル部１７ｂに電流を供給する。このような電流が流れる
と、上述した、と同様にそのプランジャ１８と他方の磁
極部材２２との磁気的な吸着力が消滅または激減する一
方、プランジャ１８と一方の磁極部材２１との間に流れ
る磁束が発生し、その一方の磁極部材２１にプランジャ
１８を磁気的吸引力が作用する。したがって、プランジ
ャ１８が一方の磁極部材２１側に向かって移動し、この
結果、プランジャ１８が一方の磁極部材２１に近接する
と、大きな磁気的吸引力が作用し、これによって第７図
で示すようにプランジャ１８は一方の磁極部材２１に吸
若し一方側安定位置に強力に保持される。ここに遮断弁
１の閉動作を実現できる。

なお、上記電流供給回路による駆動方式はいずれか一方
の電磁コイル部１７ａ、１７ｂに電流を供給してそれぞ
れの方向にプランジャ１８を移動させても、上述したよ
うに一方の電磁コイル部１７ａ、１７ｂに吸着している
プランジャ１８と磁極部材２１．２２を通る磁束を打ち
消す向きの磁束が発生するように電流を供給すると同時
に他方の電磁コイル部１７ａ、１７ｂにはプランジャ１
８と磁極部材２１．２２が吸引する磁束を発生するよう
に電流を供給してもよいものである。

ところで、この電磁アクチ羊二とドータ６により駆動さ
れる遮断弁１の弁シート８は弾性材によって形成されて
いるため、遮断弁１を閉じる時の衝撃を緩和し、弁体５
の跳ね返り現象を防止する。

さらに、この閉動作を実現したときに第４図で示すよう
に弁シート８が弁座面部７に正確に一致して接合しなく
ともよく、第３図で示すようにその弁シート８の弾性的
な変形により閉止位置の誤差を容易に吸収できる。たと
えば弁体５の弁シート８の弾性的な変形が得られない場
合には第５図で示すように弁体５のストロークを考慮し
て弁締切り位置Ｐを正確に調整しなければならない。つ
まり、第１図で示す取付は寸法りを正確に設定しなけれ
ばならない。しかし、上記構成によれば、弁体５の弁シ
ート８が弾性材料によって形成されているため、あらか
じめ弁座面部７に押し当るようにしておけば、その弾性
変形によって確実に閉塞できる。つまり、第６図で示す
ように本来のストロークＳｏと押し当てする場合のスト
ロークＳ１との差を吸収できる。したがって、これによ
って組立て時の調整誤差や使用による狂いが生じてもこ
れを吸収して確実に閉塞できる。すなわち、従来の単安
定ソレノイド方式のものとは異なり、スプリングを使用
しない本発明の電磁式アクチエニータロはその移動両端
の位置が定位置に定まるシ が、この電磁式アクチュエータロにより遮断弁１の弁体
５を駆動するものであっても弁の締切り性を確保できる
。そして、上記構成の電磁式アクチエニータロのメリッ
トを充分に利用できるのである。ちなみに、弁座面部を
弾性材料で形成してもその電磁式アクチュエータを従来
のようにスプリングを用いた単安定ソレノイド方式のも
のにあってはそのスプリング自体が弁の締切り性を確保
する作用があるのでこの方式ではあまり重要ではない。

なお、本発明は上記実施例のものに限定されるものでは
ない。上記弁座３における弁座面部７の部分を弾性材か
らなる部品で構成し、弁体５側を硬質の材料で形成して
もよいし、また、弁座面部７の部分と弁体５側とを共に
弾性材料で形成してもよい。さらに、これを適用するも
のとしてもガス用弁に限らず、その他の気体や液体等の
流体を扱うものに広く適用できるものである。

［発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、弁を開閉駆動する
電磁式アクチメ答夕の消費電力がいずれの方向に対して
も少なくて済む。すなわち、一般に、電磁式アクチュエ
ータ（ソレノイド）はプランジャの眼前状態からこれを
切り離す場合に比べて離れているプランジャを吸着する
場合の方が大きな電力を必要とする。従来のいわゆる単
安定電磁式アクチュエータはいわゆるＣＦ安定であるた
め離れているプランジャを吸着する場合、大きな電力を
必要としていた。しかし、本発明が利用する電磁式アク
チュエータはその双方が吸着状態位置と見られるから駆
動電力が小さくて済む。しかも、双方の吸着位置におけ
る吸引力が大きいので、その動作がきわめて安定するの
である。さらに、本発明の電磁式アクチュエータでは駆
動用のスプリングが不必要である。また、スプリングを
組み込むスペースが不要となるので、コンパクト化を図
ることができる。そして、このすぐれた電磁式アクチュ
エータを利用して弁の開閉、特に、弁を閉じた状態での
安定性および弁の締切り性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｍｌの実施例を示す遮断弁付近の概略
的な構成の断面図、第２図は弁体の断面図、第３図ない
し第６図はそれぞれ遮断弁の動作説明図、第７図および
第８図は電磁式アクチ岸ユ〈夕の作動説明図である。 １・・・遮断弁、２・・・ガス通路、３・・・弁座、４
・・・弁孔、５・・・弁体、６・・・電磁式アク１１と
夕、７・・・弁座面部、８・・・弁シート、１７ａ、１
７ｂ・・・電磁コイル部、１８・・・プランジャ、２０
・・・永久磁石、２１．２２・・・磁極部材。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図　　　　　第２図 第３図　　　　　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電流供給回路に接続される電磁コイルと、この電磁コイ
   ル内に軸方向に移動自在に設けられたプランジャと、こ
   のプランジャを一方向側の安定位置で磁気的に吸着する
   第１の磁極部材と、上記プランジャを他方向側の安定位
   置で磁気的に吸着する第２の磁極部材と、上記電流供給
   回路から異なる向きの電流を選択的に供給されることに
   より上記電磁コイルで発生した磁束を上記プランジャ、
   第１の磁極部材または第２の磁極部材を通して流すヨー
   クと、上記プランジャに連結され上記プランジャが一方
   向側の安定位置において第１の磁極部材に磁気的に吸着
   されているときに弁座に当り弁孔を閉塞し上記プランジ
   ャが他方向側の安定位置において第２の磁極部材に磁気
   的に吸着されているときに弁孔を開放する弁体とからな
   り、さらに、上記弁座に当る弁体の弁シートおよびこの
   弁シートが当る弁座の弁座面部の少なくとも一方は弾性
   体で形成してあることを特徴とする弁装置。