JP6598153B2 - 安全弁 - Google Patents

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Description

本発明は、モータなどの電動機構によって進退する電磁石などの吸着部を備え、この吸着部で弁体を吸着した状態で開弁させると共に、吸着力を消失させると付勢力によって弁体を閉弁させる安全弁に関する。
上述のような安全弁として、ガス通路途中に空間を形成して、この空間に形成された流出口である弁口に対してモータによって進退する電磁石を設けると共に、その電磁石と共に進退し、かつ弁口に向かって付勢された弁体を設け、弁体を電磁石に吸着したままの状態で電磁石を進退すると、弁体が共に進退して弁口を開閉弁すると共に、弁体が開弁状態時に電磁石に吸着力を消失させると付勢力によって弁体が電磁石から離れて弁口を閉弁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）。
特開２００９−１３９００９号公報（図３）
上記従来の安全弁では、弁体を１個しか備えていないので、閉弁時に弁体と弁口との間にゴミなどが噛み込み、閉弁不良が生じると、流体の流れを完全に遮断することができないおそれがあった。そのため、冗長性を高める場合には上記従来の安全弁に対して直列に別途開閉弁を設ける必要があった。
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、別途の開閉弁を直列に設けなくても冗長性を担保することのできる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安全弁は、往復移動するシャフトを有する電動機構と、閉弁方向に付勢される弁体とを有し、その弁体を閉弁方向に付勢した状態で電磁力により吸着する吸着部を上記電動機構のシャフトに連結してシャフトと共に吸着部を往復移動させ、この吸着部に吸着させた状態で電動機構によって弁体を開弁方向に移動させ、その状態でこの吸着部の電磁力を消失させることによって弁体が付勢力によって閉弁方向に移動して、弁口を閉弁する安全弁において、上記弁体を第１の弁体とし、この第１の弁体によって閉弁される上記弁口を第１の弁口として、上記第１の弁口の上流側に第１の弁口を囲繞する弁口であって、上記第１の弁口を通過するガスの全てが通過する第２の弁口が形成され、この第２の弁口を開閉弁する第２の弁体を上記吸着部に形成し、この第２の弁口に対して先行して上記第１の弁体で第１の弁口を閉弁した状態で上記第２の弁体で第２の弁口を閉弁し得るように構成したことを特徴とする。
上記構成によれば、従来の安全弁が備えていた第１の弁体及び第１の弁口に対して、第１の弁体を電磁力で吸着させるための吸着部に第２の弁体を設けて、第２の弁口を追加するだけでよく、閉弁する際には第１の弁体および第２の弁体を閉弁させることにより、両弁体のいずれかにゴミが噛み込んでも他方の弁体で閉弁状態を担保する。
なお、停電時には吸着部の吸着力が消失するので第１の弁体が閉弁するが、第２の弁体も閉弁させることが望ましい。そのためには、上記吸着部を第２の弁口方向に付勢する付勢手段を設け、停電により上記電動機構が作動を停止した際に、この付勢手段の付勢力によって吸着部が第２の弁口に向かって移動し、吸着部に形成した上記第２の弁体によって第２の弁口を閉弁するように構成すればよい。
また、上記第１の弁体の先端側に第１の弁口内に挿入される流量調節部を係止し、第１の弁口への流量調節部の挿入量の増減によって第１の弁口を通過する流体の流量を調節するように構成すれば、流量調節弁としての機能を付加することができる。
なお、上記電動機構に対するハーネスが接続されるコネクタと上記吸着部に対するハーネスが接続されるコネクタとを一体に形成すれば、コネクタの占めるスペースを可及的に小さくすることができる。
更に、上記第２の弁体が第２の弁口を閉弁している状態で、上記第１の弁体は上記吸着部に吸着されている状態と同じ状態で第１の弁口を閉弁しているように構成すれば、吸着部に第１の弁体を吸着させる際の電力を少なくすることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、第１の弁体を電磁力で吸着させる吸着部に第２の弁体を設け、両弁体を同時に閉弁状態にすることができるので、別途の開閉弁を直列に接続しなくても閉弁状態の冗長性を担保することができる。
本発明の第１の実施の形態における閉弁状態を示す図 同じく第１の実施の形態における開弁状態を示す図 第２の実施の形態における閉弁状態を示す図 第３の実施の形態における閉弁状態を示す図
図１を参照して、１は本発明による安全弁の一例である。この安全弁１はガス器具内に組み込まれ、ガスバーナにガスを供給するガス供給路の途中に取り付けられるものである。図１はその安全弁１が閉弁状態を示している。中空の本体１１には外部からガスが流入する流入口１２と、流入したガスが外部へと流出する流出口である第１の弁口１３が設けられている。
本体１１の上部には電動機構であるモータ２が設置されている。このモータを作動させるとシャフト２１が上下する。図１に示す状態ではシャフト２１は下降端に位置しており、後述する開弁時にはモータ２を作動させてシャフト２１を上昇させる。
シャフト２１の下端にはブラケット２２が連結されており、このブラケット２２を介してシャフト２１を下方へと付勢するバネ２３が設けられている。このブラケット２２には吸着部であるソレノイド３が連結されており、従って、シャフト２１の上下移動に連動して、このソレノイド３も上下移動する。ソレノイドの下部には第２の弁体３４が取り付けられており、この第２の弁体３４によって第２の弁口１４が開閉する。なお、３２はソレノイドコイルである。
ソレノイド３にはプランジャ３３が設けられており、プランジャ３３の下端には第１の弁体４が取り付けられている。この第１の弁体４は上記第１の弁口１３を開閉するものであり、バネ４１によって下方に向かって付勢されている。なお第１の弁体４には下方に突出した流量調節部４２が設けられており、図１に示す閉弁状態では流量調節部４２は第１の弁口１３内に挿通された状態にある。
図１に示す状態から安全弁１を開弁させる際には、最初に導線３１を介してソレノイドコイル３２に通電してプランジャ３３を上方に引き上げる。すると、第１の弁体４はバネ４１の付勢力に抗して上方に移動して第１の弁体４は第１の弁口１３を開弁することになる。なお、その状態ではブラケット２２は上方に移動していないので、第２の弁体３４によって第２の弁口１４が閉弁されており、本体１１内のガスが第１の弁口１３を通って外部に流出することはない。
続いてモータ２を作動させてシャフト２１と共にブラケット２２を上方に移動させると、図２に示すように、第２の弁体３４が第２の弁口１４を開弁して、本体１１内のガスが第１の弁口１３を通って外部への流出を開始する。但し、第２の弁口１４が開弁した当初はまだ流量調節部４２が第１の弁口１３内に挿通されている状態であるため、第１の弁口１３の開度が狭く、流出するガスの流量は少ない。ブラケット２２を更に上昇させ、図２に示す全開状態に移行する間に、流量調節部４２は第１の弁口１３から抜け出していき、第１の弁口１３の開度が徐々に広がっていく。それに伴って流出するガスの流量が増加することになる。
図２に示す状態から安全弁１を閉弁する際にはモータ２を逆方向に作動させてシャフト２１を下方に移動させる。まず第２の弁体３４で第２の弁口１４を閉弁し、更にソレノイドコイル３２への通電を停止してバネ４１の付勢力によって第１の弁体４で第１の弁口１３を閉弁することになる。
但し、図２に示す全開状態で停電が発生した場合や、ガスバーナの失火を検知した場合に、ソレノイドコイル３２への通電が停止されると、いち早く第１の弁体４がバネ４１の付勢力によって下方に移動し、第１の弁体４が第１の弁口１３を閉弁させる。そして、その後にバネ２３の付勢力によってブラケット２２が下方に移動され、第２の弁体３４で第２の弁口１４を閉弁することになる。
なお、図１に示すように、第２の弁体３４が第２の弁口１４を閉弁した状態で固定鉄心Ｋとプランジャ３３の上端との間には吸着ストロークＡが確保されているので、第１の弁体４が第１の弁口１３を閉弁したあとに第２の弁体３４が下方に移動することができ、その結果、第２の弁体３４は第２の弁口１４を確実に閉弁することができる。
ところで、上記図１および図２に示した第１の実施の形態では、閉弁状態である図１に示す状態から開弁する際に、ソレノイドコイル３２に通電してプランジャ３３をバネ４１の付勢力に抗して引き上げた。そのため、開弁時にはソレノイドコイル３２に比較的大きな電力を供給する必要がある。
そこで、開弁時に必要な電力を可及的に少なく抑えることのできる安全弁について、図３を参照して以下に説明する。
図３に示すものは図１および図２に示したものとほとんど同じ構成であるが、第１の弁体４とプランジャ３３とが常時連結しているのでは無く、プランジャ３３の先端に形成した係合部３３ａが第１の弁体４側の係合部４ａに係合するまでは、プランジャ３３が上昇しても第１の弁体４は引き上げられない。
また、図３に示す閉弁状態では、プランジャ３３はソレノイドコイル３２の磁力によって引き上げられた状態と同じ状態になるので、ソレノイドコイル３２にはプランジャ３３を引き上げるほどの電力を供給するのでは無く、図３に示す状態を保持することのできる電力を供給すれば良い。
従って、図３に示す状態から開弁する際には、まずソレノイドコイル３２に通電してプランジャ３３を図示の状態で保持し、その後にモータ２を作動させてブラケット２２を上昇させることによって第２の弁体３４を引き上げ、第２の弁口１４を開弁する。但し、その状態ではまだ第１の弁体４は第１の弁口１３を閉弁したままの状態にある。そして、ブラケット２２と共にプランジャ３３が上昇し、プランジャ３３の先端の係合部３３ａが第１の弁体４側の係合部４ａに係合すると、第１の弁体４はプランジャ３３と共に上方に移動して、第１の弁体４は第１の弁口１３を開弁する。
逆に第１の弁口１３および第２の弁口１４が共に全開状態から閉弁する際には、バネ４１によって第１の弁体４は下方に突き出された位置にあるので、モータ２を作動させてブラケット２２を下方に移動させると、最初に第１の弁体４が第１の弁口１３を閉弁し、更にブラケット２２を下方へと移動させると、バネ４１が圧縮されながら第２の弁体３４が第２の弁口１４を閉弁する。
ところで、図３に示す閉弁状態で、第１の弁体４側の係合部４ａとプランジャ３３の先端の係合部３３ａとの間にクリアランスＣが確保されているので、最初に第１の弁体４が第１の弁口１３を閉弁したあと、第２の弁体が第２の弁体３４は下方へ移動し続けることができ、確実に第２の弁口１４を閉弁することができる。また、その閉弁状態でクッションバネＢによってプランジャ３３の上端が固定鉄心Ｋ側に押し付けられているので、開弁時にソレノイドコイル３２に通電すると、プランジャ３３は上方に移動することなく、そのままの位置で吸着保持される。
なお、図３に示す構成で、開弁状態時に停電が発生した場合や、ガスバーナが失火したことを検知した場合に、ソレノイドコイル３２への通電が停止されると、プランジャ３３がバネ４１の付勢力によって閉弁し、その後に第２の弁体３４がバネ２３の付勢力によって閉弁するのは上記の第１の実施の形態の場合と同様である。
ところで、開弁時に要する電力を最小限に抑える構成は図３に示すものに限られず、例えば図４に示す構成であってもよい。
図４に示す構成では、ソレノイドでは無く電磁石８を用いている点が図３に示すものと相違する。図４に示すものでは第１の弁体４を保持するホルダ７との間にクッションバネ７１を介して対向する磁性部材７２を有しており、磁性部材７２の係合部７２ａとホルダ７の係合部７ａとが係合するように構成されている。
図４に示す閉弁状態では、電磁石８の磁極は磁性部材７２をクッションバネ７１の付勢力に抗して押し下げており、電磁石８に通電していない状態でも電磁石８の磁極は磁性部材７２に当接している。そして開弁する際には、電磁石８に通電して電磁石８の磁極に磁性部材７２を吸着させる。
そして、モータ２を作動させてブラケット６を上方に移動させると、最初に第２の弁体３４が第２の弁口１４を開弁し、更に続けて第１の弁体４が第１の弁口１３を開弁させる動作は上記図３に示した構成と同じである。また、開弁状態で停電が発生した場合や、ガスバーナが失火したことを検知した場合に、電磁石８への通電が停止されると、バネ６１の付勢力によってホルダ７と共に第１の弁体４が下方に移動し、第１の弁口１３を閉弁し、更にバネ２３の付勢力によって第２の弁体３４が第２の弁口１４を閉弁する。
また、図３に示した構成と同じく、磁性部材７２の係合部７２ａとホルダ７の係合部７ａとの間にクリアランスＣを確保することによって、第２の弁体３４が確実に第２の弁口１４を閉弁できるようにした。
ところで、上記第１から第３の実施の形態は共に、モータ２への作動信号入力用のハーネスとソレノイドコイル３２や電磁石８への通電用のハーネスを接続する必要がある。通常ではこれら２種類のハーネスを接続するためのコネクタを別個に安全弁１に設けるが、本実施の形態では２系統のコネクタを１個に合わせたコネクタ５を用いた。
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 安全弁
２ モータ
３ ソレノイド
４ 第１の弁体
５ コネクタ
８ 電磁石
１３ 第１の弁口
１４ 第２の弁口
３２ ソレノイドコイル
３３ プランジャ
３４ 第２の弁体
４２ 流量調節部
７２ 磁性部材

Claims (5)

  1. 往復移動するシャフトを有する電動機構と、閉弁方向に付勢される弁体とを有し、その弁体を閉弁方向に付勢した状態で電磁力により吸着する吸着部を上記電動機構のシャフトに連結してシャフトと共に吸着部を往復移動させ、この吸着部に吸着させた状態で電動機構によって弁体を開弁方向に移動させ、その状態でこの吸着部の電磁力を消失させることによって弁体が付勢力によって閉弁方向に移動して、弁口を閉弁する安全弁において、上記弁体を第１の弁体とし、この第１の弁体によって閉弁される上記弁口を第１の弁口として、上記第１の弁口の上流側に第１の弁口を囲繞する弁口であって、上記第１の弁口を通過するガスの全てが通過する第２の弁口が形成され、この第２の弁口を開閉弁する第２の弁体を上記吸着部に形成し、この第２の弁口に対して先行して上記第１の弁体で第１の弁口を閉弁した状態で上記第２の弁体で第２の弁口を閉弁し得るように構成したことを特徴とする安全弁。
  2. 上記吸着部を第２の弁口方向に付勢する付勢手段を設け、停電により上記電動機構が作動を停止した際に、この付勢手段の付勢力によって吸着部が第２の弁口に向かって移動し、吸着部に形成した上記第２の弁体によって第２の弁口を閉弁することを特徴とする請求項１に記載の安全弁。
  3. 上記第１の弁体の先端側に第１の弁口内に挿入される流量調節部を係止し、第１の弁口への流量調節部の挿入量の増減によって第１の弁口を通過する流体の流量を調節するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の安全弁。
  4. 上記電動機構に対するハーネスが接続されるコネクタと上記吸着部に対するハーネスが接続されるコネクタとを一体に形成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の安全弁。
  5. 上記第２の弁体が第２の弁口を閉弁している状態で、上記第１の弁体は上記吸着部に吸着されている状態と同じ状態で第１の弁口を閉弁していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の安全弁。
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