JPH0215097Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は緊急時に高速でしかも確実に被駆動部
材（例えば弁）を駆動させうる緊急作動用アクチ
ユエータに関する。

一般に、都市ガス供給設備、石油化学プラント
等では地震、火災等の緊急事態の発生にそなえ
て、各塔、槽間を連通する都市ガス供給配管若し
くは給液配管等の要所に緊急遮断弁を配設してお
り、上記緊急事態の発生時には緊急作動用アクチ
ユエータが作動して緊急遮断弁を迅速に閉弁させ
て事故の発生を防止するようにしている。

従来の緊急作動用アクチユエータとしては、高
圧ガスを充填した容器に対向してカツタを配する
と共に、ソレノイド・プランジヤ機構のプランジ
ヤの第１の係合部（ニードル）をカツタの第２の
係合部（ボール）と同軸的に且つ互いに係合して
配しておき、緊急時にソレノイドが通電してプラ
ンジヤがソレノイド方向へ吸引され変位される
と、上記係合が解除されてカツタがバネ手段の付
勢により変位して容器を開封し、高圧ガスがアク
チユエータ部に供給されてこれを駆動せしめ、こ
れにより上記緊急遮断弁を閉弁させるものであつ
た。

尚上記プランジヤ及びカツタが係合してなる係
止手段はプランジヤに設けた第１の係合部として
のニードルをカツタに設けた第２の係合部として
の複数のボールに固定テーパ凹部の補助により係
合させる周知の係止構成であり、ニードルがボー
ル及びテーパ凹部に係合しているときのプランジ
ヤの位置はソレノイド中心から所定寸法下方へ偏
位した位置ある。従つて上記緊急時にプランジヤ
はソレノイドにより吸引されてこの偏位位置から
ソレノイド中心方向へ上動するため上記ニードル
が上方へ引抜かれ、上記係合が解除されることに
なる。

しかるにこれによれば、本来プランジヤはソレ
ノイドの中心に対応しているときが最も大なる吸
引による変位力を及ぼされるのであり、ソレノイ
ド中心から偏位するに伴い偏位寸法の２垂に反比
例して吸引による変位力は小となる（第４図の曲
線Ａ，A′を参照）。

従つて、プランジヤが上記の如く偏位位置から
上動する場合、相対的にソレノイドに大なる初期
吸引力を要し、そのためにはソレノイドに大なる
電力を必要とし、ソレノイドが大型化しコストが
高くなるという欠点があつた。

本考案はプランジヤとその第１の係合部（ニー
ドル）とを別部材として、しかも所定のバネ手段
（第２のバネ手段）により連結しておき、プラン
ジヤがソレノイドに対し偏心位置から中心位置方
向へ所定量変位したとき上記第２のバネ手段のバ
ネ変形力が一定値に達して係止手段（ニードル及
びボール）の係合が解除されるようにして、即ち
ソレノイドによる吸引力が最大となる付近で係合
を解除して、相対的にソレノイドに必要な初期吸
引力を小とせしめて上記欠点を除去した緊急作動
用アクチユエータを提供することを目的とする。

そのための構成は、高圧ガスを封入された高圧
容器と、高圧容器の封板に対向配設されその変位
時に該封板を破壊するカツタと、該高圧ガスを供
給されて駆動され他の被駆動部材を駆動せしめる
アクチユエータ部と、該カツタを該封板方向へ付
勢せしめる第１のバネ手段と、ソレノイド・プラ
ンジヤ機構と、該プランジヤに設けた第１の係合
部と該カツタに設けた第２の係合部とが係合して
前記カツタ及びプランジヤを夫々初期位置に係止
せしめる係止手段とよりなり、前記プランジヤと
前記第１の係合部とを別部材とすると共に、第２
のバネ手段により連結せしめ、該プランジヤが該
初期位置から該ソレノイドの中心方向へ吸引され
所定量変位したとき、該第２のバネ手段のバネ変
形力が一定値に達して前記係止手段の係止を解除
せしめるよう構成したものである。

次に、その一実施例につき説明する。

第１図本考案になる緊急作動用アクチユエータ
の一実施例を適用した緊急作動弁の概略構成図で
ある。

図中、緊急作動弁１は、都市ガス等の給送配管
２中に配設された弁部（緊急遮断弁）３と、弁部
３を開閉駆動する緊急作動用アクチユエータ４と
より大略なり、アクチユエータ４は、アクチユエ
ータ部５及び高圧ガス発生部６よりなる。

弁部３は例えば、ボールバルブ若しくはバタフ
ライバルブ等であり、その弁軸３ａは後述する軸
１３に連結される。

緊急作動用アクチユエータ４のアクチユエータ
部５は、シリンダ７内にピストン８を矢印Ａ，Ｂ
方向摺動自在に嵌入して右室９及び左室１０を画
成してなる。ピストン８は細径連通孔８ａを有
し、ロツド１１を介してリンク１２（軸１３と一
体回動する）に連結されており、ピストン８の摺
動によりロツド１１、リンク１２、軸１３を介し
て弁軸３ａが回動し、弁部３が開弁又は閉弁され
る。尚ピストン８はシリンダ７内周の右方向及び
左方向のストツパ部７ａ，７ｂにより摺動限位置
に設定され、通常は右方のストツパ部７ａに当接
され弁部３は開弁されて配管２中を流体が給送さ
れている。又シリンダ７の右室９は連通孔７ｃを
介して高圧ガス発生部６の後述する高圧ガスボン
ベ２２に連通される。１４はシリンダ７の左室１
０と外気との間を連通して取付けられた管路で、
手動弁１５を有する。手動弁１５は通常は開弁状
態とされ左室１０は大気に開放されている。

高圧ガス発生部６は、第１図中ケーシング２１
に下方より順次、高圧ガスを封入したボンベ２
２、カツタ２３、ソレノイド・プランジヤ機構２
４（ソレノイド２５及びプランジヤ２６よりな
る）を設け、プランジヤ２６はコイルバネ２７を
介在してニードル２８を有する。

ボンベ２２は、封板２２ａを有し、ケーシング
２１下端に上記連通孔７ｃに連通して取付けられ
る。

カツタ２３は、下端カツタ部２３ａ、バネ受け
２３ｂ、上端孔に軸直交方向移動自在に嵌合され
た複数のボール２９を有し、バネ受け２３ｂに当
接した第１のバネ手段としてのコイルバネ３０に
より下方へ付勢されるが、後述する係止手段３３
により係止されてカツタ部２３ａはボンベ２２の
封板２２ａに離間対向している。尚カツタ２３の
ピン２３ｃが軸３１と一体回動するリンク３２に
係合している。

ソレノイド・プランジヤ機構２４のプランジヤ
２６は細径軸部２６ａ及び下端のバネ受け２６ｂ
を有し、ソレノイド２５の吸引中心から所定寸法
下方へ自重により偏位した位置にある。又プラン
ジヤ２６はその上端部とバネ受け３４との間にコ
イルバネ３５が介在されるが、このコイルバネ３
５のバネ力は、コイルバネ２７のそれに比してき
わめて小とする。

ニードル２８は四角枠部２８ａ及びニードル部
２８ｂ（テーパ凸部２８ｂ−１を有する）を有し、
四角枠部２８ａがプランジヤ２６の軸部２６ａに
相対的移動自在に嵌合される。このときバネ受け
２６ｂ及び四角枠部２８ａの上板部との間に上記
コイルバネ２７が連結的に介在され、これにより
四角枠部２８ａは上方へ付勢され軸部２６ａ上端
に略圧接している。

３３は係止手段で、上記ニードル部２８ｂのテ
ーパ凸部２８ｂ−１、ボール２９、及びケーシン
グ２１のテーパ凹部２１ａよりなり、第１図の場
合ニードル部２８ｂがカツタ２３の上端軸部に進
入してテーパ凸部２８ｂ−１がボール２９を外側
方へ押出しテーパ凹部２１ａに係合せしめてお
り、カツタ２３を同図の位置に係止している。

ここで、上記ソレノイド・プランジヤ機構２４
において、プランジヤ２６の偏位量と吸引力との
関係について第４図を使用して考察する。同図は
プランジヤ２６がソレノイド２５の中心位置（ｄ
＝０）から任意寸法（ｄ＝１，２，３，…）（単
位：mm）偏位するに対応して、ソレノイド２６の
プランジヤ２５を吸引する力をＦ（単位ｇ重）が
漸次減少する状態を示す。尚曲線Ａはソレノイド
２６の通電電圧が100Vのとき、曲線A′は同じく
85Vのときである。

これによればプランジヤ２６はソレノイド２５
の中心に対応位置するときが最も大なる力により
吸引され、その中心から例えば３mm偏位すると吸
引される力は半分程度（85Vの場合）になつてし
まうことがわかる。

次に、上記緊急作動弁１の動作に付き説明す
る。緊急事態の発生時にはこれを検知した手段
（図示せず）から信号が出力されて、ソレノイド
２５が通電され励磁される。

これにより下方へ偏位しているプランジヤ２６
が上方へ吸引されてその吸引力が付与される。従
つてプランジヤ２６はニードル２８は停止したま
までコイルバネ２７を圧縮させつつ所定寸法ｌ上
動して第２図の位置、即ちニードル部２８ｂがボ
ール２９から引抜かれる直前の位置に至る。

即ち、プランジヤ２６は第５図中上記所定寸法
ｌだけソレノイド２５の中心に近付いたことにな
り、第４図の理由に基付き第５図中曲線A″の如
く上記吸引力Ｆは初期値F₀から漸増して所定値
F₁となる。一方、この間コイルバネ２７は上記
寸法ｌ分圧縮されてそのバネ変形力（バネ力変化
値）は一定値f₁に達する。この一定値f₁はそのま
まニードル２８の上方引張力となり、予めニード
ル２８がこの一定値f₁により引張られると上方へ
抜けるように設定しておけば、第３図の如くニー
ドル部２８ｂ（ニードル２８）がボール２９間か
ら上方へ抜け出し、係止手段３３の係止を解除せ
しめる。

従つて、第３図中カツタ２３はコイルバネ３０
により下方へ付勢的に移動してカツタ部２３ａが
ボンベ２２の封板２２ａを破壊する。尚リンク３
２及び軸３１も反時計方向へ回動する。従つて、
ボンベ２２内の高圧ガスが噴出して連通孔７ｃを
介してシリンダ７の右室９に供給される。これに
よりピストン８が第１図中左方へ急速にストツパ
部７ｂに当接するまで摺動し、弁軸３ａが回動さ
れて弁部３は急速に閉弁され、事故発生が防止さ
れる。この間、プランジヤ２６は第３図の如く、
上方バネ受け３４に略当接するまで吸引上動され
る。

従つて、上記構成及び動作によれば、第５図か
ら明らかな如く、プランジヤ２６のＦの初期値
F₀は一定値f₁より小さい（F₀＜F₁）にもかかわら
ず、プランジヤ２６の上記吸引上動動作によりＦ
値はF₁に増大するため（F₁＞F₀）、ニードル２８
との間に介在したコイルバネ２７のバネ変形力ｆ
が増大して上記一定値f₁に達して係止手段３３の
解除を行なう。従つてＦの初期値を一定値f₁より
大なる値に設定する必要がなく、相対的にその分
ソレノイド２４に必要な初期吸引力及びその電力
値を小としえ、ソレノイド２４を小型化しうる。

上記緊急作動の後は、右室９内の高圧ガスは細
径連通孔８ａを介して左室１０に移行して管路１
４から大気へ排出され、両室９，１０は大気圧と
等圧とされる。しかる後軸１３を手動により時計
方向へ回動させてピストン８を第１図の位置へ復
帰せしめて弁３を開弁させる。又ソレノイド２５
の通電を解除してプランジヤ２６、ニードル２８
をその自重及びコイルバネ３５により第１図の位
置へ復帰せしめると共に、軸３１を手動により時
計方向へ回動させカツタ２３を上動させて同図の
位置へ復帰せしめ、係止手段３３を係合復帰させ
る。そしてボンベ２２を新しいものと交換する。

上述の如く、本考案になる緊急作動用アクチユ
エータによれば、プランジヤとその第１の係合部
（ニードル）とを別部材として、しかも所定のバ
ネ手段（第２のバネ手段）により連結しておき、
プランジヤがソレノイドに対し偏心位置から中心
位置方向へ所定量変位したとき上記第２のバネ手
段はバネ変形力が一定値に達して係止手段（ニー
ドル及びボール）の係合が解除されるようにして
いるため、プランジヤはソレノイドによる吸引力
が最大となる付近でこの吸引力を第２のバネ手段
を介してニードルに伝達し効率的に上記係合解除
を行なえ、従つて相対的にソレノイドに必要な初
期吸引力を小としソレノイドの電力を低減しソレ
ノイドを小型化しうる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる緊急作動用アクチユエー
タの一実施例を適用した緊急作動弁の概略構成
図、第２図及び第３図は夫々上記アクチユエータ
の高圧ガス発生部の順次動作を示す縦断面図、第
４図はプランジヤの移動量変化に対するソレノイ
ドによる吸引力の変化を示す図、第５図はプラン
ジヤの移動量変化に対するソレノイドによる吸引
力及び第２のバネ手段のバネ力の各変化を示す図
である。 １……緊急作動弁、３……弁部、４……緊急作
動用アクチユエータ、５……アクチユエータ部、
６……高圧ガス発生部、７……シリンダ、８……
ピストン、２１……ケーシング、２１ａ……テー
パ凹部、２２……ボンベ、２３……カツタ、２４
……ソレノイド・プランジヤ機構、２５……ソレ
ノイド、２６……プランジヤ、２７……コイルバ
ネ（第２のバネ手段）、２８……ニードル、２８
ｂ……ニードル部、２９……ボール、３０……コ
イルバネ（第１のバネ手段）、３３……係止手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高圧ガスを封入された高圧容器と、高圧容器の
   封板に対向配設されその変位時に該封板を破壊す
   るカツタと、該高圧ガスを供給されて駆動され他
   の被駆動部材を駆動せしめるアクチユエータ部
   と、該カツタを該封板方向へ付勢せしめる第１の
   バネ手段と、ソレノイド・プランジヤ機構と、該
   プランジヤに設けた第１の係合部と該カツタに設
   けた第２の係合部とが係合して前記カツタ及びプ
   ランジヤを夫々初期位置に係止せしめる係止手段
   とよりなり、前記プランジヤと前記第１の係合部
   とを別部材とすると共に、第２のバネ手段により
   連結せしめ、該プランジヤが該初期位置から該ソ
   レノイドの中心方向へ吸引され所定量変位したと
   き、該第２のバネ手段のバネ変形力が一定値に達
   して前記係止手段の係止を解除せしめるよう構成
   した緊急作動用アクチユエータ。