JPS6361551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の目的 （発明の技術分野） 本発明は、ガス燃焼装置のガス等の流体を制御
するのに適した流体制御弁機構に関し、弁体の駆
動用としてヒステリシスモータを用いるものであ
る。

（技術の背景） ガス燃焼装置に使用される電磁弁は、ガス種に
よつて着火しにくいガスを制御する場合に、初め
は着火燃焼に必要な最小流量のガス量を供給し、
着火後は全開して最大流量のガス量を供給できる
電磁弁、即ち、スローオープン式のものが要求さ
れる。

（従来技術と問題点） ところが、従来一般的に使用されていたガス用
電磁弁は、第１図に示されるような構成に成つて
いる。弁本体ａの被制御流体の入口ｉと出口ｏ間
に弁座ｂが形成されている。この弁座ｂと係合可
能な弁体ｃを弁室ｄ内に配置し、ソレノイドのプ
ランジヤーｅ下端に固定して復帰スプリングｆで
弁座ｂに弾圧している。ソレノイドのコイルｇに
通電するとプランジヤーｅが吸引されるので、弁
体ｃは復帰スプリングｆに抗して引上げられ、弁
座ｂから離間して開弁するようになつている。

このような電磁弁においては、ON／OFF制御
が非常に短時間で行なわれるためスローオープン
させることができず、ガスの着火を完全に行うこ
とができなかつた。また、ON／OFF制御が短時
間で行なわれるため燃焼振動音が大きく、プラン
ジヤー吸着時の衝撃音も大きかつた。

（発明の具体的目的） 本発明はこのような問題を解決するものであ
り、制御弁の弁体制御をゆつくり行なわせること
を目的とする。

(b) 発明の構成 この目的を達成するために本発明は、本体内の
弁室に、弁座と係合可能な弁体を内蔵し、この弁
体に備えた復帰バネと弁棒により弁体を弁座に対
して往復動させている。弁棒は、モータの励磁コ
イルで発生する磁束で動作されるクラツチ機構と
減速機構を備えたヒステリシスモータによつて駆
動され、このモータのロータが所定角回転すると
機械的に回転を停止させるストツパーを設けてい
る。

このため、ヒステリシスモータに通電すると、
クラツチ機械が連結されて、弁体は復帰バネに抗
して減速機構によつてゆつくりと駆動される。弁
体が駆動され、ヒステリシスモータのロータが所
定角回転するとストツパーによつて強制的に停止
され、弁体は動作状態に保持される。通電を切る
と、クラツチ機構が離脱されて駆動力の伝達が断
たれ、弁体は復帰バネの力で元の状態に復帰す
る。

(c) 発明の効果 このように本発明は、制御弁駆動用としてモー
タのコイルで発生する磁束で動作されるクラツチ
機構と減速機構を備えたヒステリシスモータを用
いており、(1)通電状態で出力軸をロツクしてもト
ルクを発生しつづける(2)ロータにヒステリシスリ
ングを用いているので非通電時にトルクが発生し
ない、という特性を利用しているため、次のよう
な効果を奏する。

(1) 減束機構を介して弁体の駆動を徐々に行なう
ことができるので、ガス燃焼装置においては初
めは小量のガスを供給して着火を容易かつ完全
に行なうことができ、小流量のため燃焼振動音
も減少できる。また、復帰時には、通電が断た
れるとクラツチ機構が離脱され、小さな力で速
やかに弁体を復帰させることができる。

(2) ヒステリシスモータは、ロータの回転をスト
ツパーによつて機械的に停止させても通電中は
トルクが発生しつづけ、このトルクで弁体は動
作状態を維持されるので、弁動作時に負荷と弁
駆動用モータの出力軸を着脱する特別のクラツ
チ機構や、その操作用駆動源、または切換え用
のマイクロスイツチ等が不要であり、構成が簡
素化され、全体が小型化できる。

(3) モータの回転力によつて弁の動作を行なわせ
るため、従来のプランジヤー式の電磁式のよう
に通電時の吸着音が発生せず、作動音が小さく
なる。

(4) モータの回転は、減速機構によつて減速され
て弁棒に伝えられるため、復帰バネのバネ力を
大きくすることができ、その結果復帰バネを閉
弁動作に用いる場合にはシール力を向上させる
ことができる。

(d) 発明の実施例 次に本発明による流体制御弁機構の実施例を図
に基づいて説明する。第２図〜第３図は本発明を
ガス用制御弁に実施した場合を示し、第２図は部
分断面正面図、第３図は側面図である。ガス用制
御弁機構１は、弁部Ａと弁部Ａの上部に設けられ
た制御機構Ｂとから成つている。

弁部Ａは、本体２内の弁室２１に被制御流体の
入口２２と出口２３が連通され、入口２２内にフ
イルタ２２ｆが取付けられている。弁室２１内に
は、出口２３と連通する弁座２４が形成され、こ
の弁室２１内に配置された弁体３が弁座２４に圧
接・離間されることによつて弁の開閉が行なわれ
る。弁体３は、ベローズ３１と共にゴムや軟質合
成樹脂等で一体に成形されており、ベローズ３１
の取付けフランジ部３２を本体２上端と軸受け板
４外周の下面に挾着保持することにより、弁室２
１内に実装されている。この弁体３上面と前記軸
受け板４の天井面間には、復帰バネ５が介在され
ていて、弁体３を弁座２４側に押圧している。ま
た、弁体３には返棒６の下端が埋込まれて固定さ
れており、この弁棒６の上端は軸受け板４の孔４
１を上下摺動自在に挿通して外部に突出され、前
記制御機構Ｂに連結されている。

制御機構Ｂは、基板７に垂直な取付け板８にヒ
ステリシスモータ９が取付けられ、その出力軸９
１は取付け板８を貫通し、表面側において略円板
状の回転体１０が取付けられている。この回転体
１０と前記弁棒６の上端は、リンク状の連結部材
６１を介して連結され、弁体３をモータで駆動す
る。即ち、軸受け板４より突出された弁棒６は、
基板７にあけられた貫通孔７１のシール部材１１
を介して上下摺動可能に挿通され、連結部材６１
の一端にピン結合される。連結部材６１の他端
は、出力軸９１に取付けられた回転体１０の周縁
に、回転体１０の中心が連結部材６１の直角方向
に位置するようにピン結合されている。この回転
体１０の周縁部には、係合部１２が外周方向に突
設されている。係合部１２の回転半径内の取付け
板８表面には、回転体１０が所定角回転すると係
合部１２が係合されて回転体１０の回転を強制的
に停止させるストツパー１３が直角に突設されて
いる。

なお、回転体１０は、前記した円板状でなくア
ーム状とし、回転方向の端縁を係合部とすること
もできる。

この実施例のヒステリシスモータ９は、第４図
に示す構成に成つている。ヒステリシスモータ９
は、基本的機成として、ロータとなるヒステリシ
スリング９２が固定された回転軸９３を軸方向へ
移動可能に軸支すると共に、該回転軸９３に、磁
性体から成る第２の吸着体９４ｂを備えている。
励磁コイル９５及び鉄心９６等を備えたステータ
側には、前記第２の吸着体９４ｂに対応する位置
に、磁性体から成る第１の吸着体９４ａを配設
し、第２の吸着体９４ｂが第１の吸着体９４ａか
ら離間する方向の弾力を与える復帰バネＳを備
え、励磁コイル９５が通電されると前記第１の吸
着体９４ａ及び第２の吸着体９４ｂの少なくとも
一方が励磁されて互いに吸引されるように配置構
成してある。また、励磁コイル９５の通電により
前記の吸着体同士が吸着されて回転軸９３が軸方
向へ移動すると結合されるクラツチ機構１４を、
回転軸９３と減速歯車機構１５との間に介在させ
てある。従つてモータ９の励磁コイル９５が通電
されてモータが始動すると、第２の吸着体９４ｂ
が磁化され、吸着体同士が吸着して回転軸９３が
軸方向へ移動し、回転軸９３と減速機構１５とが
クラツチ機構１４で連結されてモータ９の回転力
が負荷側へ伝わる。ところが、励磁コイル９５が
非通電状態になると同時に、吸着体は非磁化状態
となるので、回転軸９３は復帰バネＳで元に戻
り、減速機構１５との間のクラツチ機構１４が離
脱する。このように、励磁コイル９５の通電オフ
と同時にロータ側即ち回転軸９３が減速機構１５
から切離されるので、小さな力で、瞬時に負荷を
元の状態すなわち出力軸９１を逆転させることが
できる。

今、第５図のようにヒステリシスモータ９を電
源と接続し、励磁コイル９５が通電されて磁束が
発生すると、その磁束が第１の吸着体９４ａをも
通過して磁化するため、その磁気吸引力で第２の
吸着体９４ｂが第１の吸着体９４ａに吸着され
る。即ち、励磁コイル９５が通電されると、磁束
が鉄心９６―継鉄９７―継鉄片９８―ヒステリシ
スリング９２―主極９９及び補極９９′―鉄心９
６の径路を通り、ヒステリシスリング９２のヒス
テリシス作用と相俟つて、ヒステリシスリング９
２に回転力が発生する。この回転力で回転軸９３
が回転し、かつ吸着体同士の吸着で軸方向へ移動
されてクラツチ機構１４が連結され、回転力は減
速機構１５を介して出力軸９１に減速されて伝達
される。出力軸９１の回転で回転体１０が矢印a₁
方向に回転され、連結部材６１を介して弁棒６が
引上げられ、弁体３は弁座２４からゆつくりと離
間される。回転体１０は、所定角回転すると係合
部１２が鎖線に示すようにストツパー１３に当接
して停止され、弁体３は弁座２４から一定の高さ
に引上げられた状態で停止する。

本発明において、回転体１０の停止後もヒステ
リシスモータ９を通電状態に維持することによ
り、弁体３は復帰バネ５のバネ力に抗して開弁状
態に保持される。このような駆動が可能なのは、
ヒステリシスモータ９の特性として、通電中に出
力軸９１即ち回転子側をロツクしても、固定子に
よる回転磁界が回転子であるヒステリシスリング
９２に回転方向のトルクを与え続けるからであ
り、このトルクで弁棒６を引上げ、開弁状態を保
持させる。

開弁状態の弁体３を復帰させて閉弁するには、
ヒステリシスモータ９への通電を切ればよい。す
なわち、モータへの通電が切れると同時に、移動
歯車１６とギア１７からなるクラツチ機構１４が
離脱し、負荷側への駆動力伝達が遮断される。こ
のため回転体１０が矢印a₂方向へ回転可能とな
り、弁棒６は復帰バネ５により容易に下降され、
弁体３を弁座２４に押圧して閉弁する。

本発明においては、モータへの通電時に発生す
る磁束を有効に利用することにより、吸着板を作
動させクラツチ機構を動作させる構成に成つてい
るので、非通電時には回転軸９３が負荷と離脱さ
れてより小さな力で、かつ速やかに弁体３を弁座
２４に押圧し閉弁させることができ、特別のクラ
ツチ駆動源も必要としない。

なお、実施例に示すように、復帰バネにより閉
弁動作させ、ヒステリシスモータによつて開弁動
作させることによりスローオープンさせることは
もちろん、復帰バネで開弁状態に維持させ、ヒス
テリシスモータによつてゆつくり閉弁動作させる
ことによりスローシヤツトも可能である。

以上のように本発明は弁体駆動用としてヒステ
リシスモータを用いることにより、弁体制御をゆ
つくり行なうことが可能な流体制御弁機構が実現
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス用電磁弁の断面図、第２図
〜第４図は本発明による流体制御弁機構の実施例
を示し、第２図は部分断面正面図、第３図は側面
図、第４図はヒステリシスモータの断面図で、第
５図はその電源回路図である。 図において、Ａは弁部、Ｂは制御機構、２は本
体、３は弁体、５は復帰バネ、６は弁棒、９はヒ
ステリシスモータ、１０は回転体、１２は係合
部、１３はストツパー、１４はクラツチ機構、１
５は減速機構である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 本体内の弁室に、弁座と係合可能な弁体を内
   蔵し、前記弁座に対して往復動される弁体は復帰
   バネと弁棒を備えており、この弁棒を、モータの
   励磁コイルで発生する磁束で動作されるクラツチ
   機構と減速機構を備えたヒステリシスモータで駆
   動すると共に、ヒステリシスモータのロータが所
   定角回転すると機械的に回転を停止させるストツ
   パーを設けたことを特徴とする流体制御弁機構。