JP7359674B2

JP7359674B2 - モータ弁

Info

Publication number: JP7359674B2
Application number: JP2019222390A
Authority: JP
Inventors: 邦夫片岡
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2023-10-11
Anticipated expiration: 2039-12-09
Also published as: JP2021092254A

Description

本発明は、主としてガス器具のバーナに対するガス供給路に介設するモータ弁に関する。

従来、この種のモータ弁として、流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端の弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有する弁筐と、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉弁位置に弁バネで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒部を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた可動体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に可動体を進退させる連動機構とを備え、可動体を弁体に向けてＸ軸方向一方に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で可動体をＸ軸方向他方に後退させることにより、弁体を開動作させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このもので、連動機構は、一般的に、モータの出力軸上の雄ねじと、雄ねじに螺合する直動体とから成る送りねじ機構で構成され、弁筐内で直動体に可動体を連結している。

ところで、モータが故障してモータの交換を行う場合、従来は、可動体を弁筐の外部に取り出して、直動体から可動体を分離することが必要になる。ここで、可動体を弁筐の外部に取り出す場合は、可動体に異物が付着したり傷が付かないように慎重に作業を行う必要があり、モータ交換の作業性が悪くなる。

特開２０１２－６２９４８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、モータ交換の作業性を可及的に向上できるようにしたモータ弁を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端の弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有する弁筐と、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉じ方向に弁バネで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒部を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた可動体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に可動体を進退させる連動機構とを備え、可動体を弁体に向けてＸ軸方向一方に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で可動体をＸ軸方向他方に後退させることにより、弁体を開動作させるようにしたモータ弁において、連動機構は、モータの出力軸が回り止めした状態で抜き差し自在に係合する係合孔が形成された端壁部と、Ｘ軸方向に傾斜して周方向にのびるカム溝が形成された周壁部とを有するカム部材と、可動体に設けられた、カム溝に係合するピンとで構成され、可動体を弁筐に対し回り止めして、カム部材の回転によりカム溝を介してピンに作用するＸ軸方向の推力で可動体がＸ軸方向に進退するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、可動体及び連動機構を構成するカム部材が弁筐内に収納されていても、カム部材の端壁部に形成した係合孔からモータの出力軸を抜くだけで、連動機構からモータを分離できる。従って、モータの交換を行う際に、可動体及び連動機構を弁筐の外部に取り出す必要がなく、モータ交換の作業性が可及的に向上する。

また、本発明においては、可動体に、電磁石のコアを定位置からＸ軸方向他方に後退自在に設けると共に、コアのＸ軸方向他方の端部に当接するスペーサ部材を設け、このスペーサ部材とカム部材の端壁部との間に、可動体に対しコアを定位置に付勢保持するクッションバネを介設することが望ましい。これによれば、弁体が閉弁位置に存する状態で、可動体をＸ軸方向一方に前進させて、コアをアーマチュアに当接させる際、コアがクッションバネの付勢力に抗してＸ軸方向他方に後退し、アーマチュアに対するコアの衝突ショックを緩和できる。また、可動体がクッションバネの付勢力でコアを介してＸ軸方向一方に付勢されるため、可動体をＸ軸方向一方に前進させる際のモータの負荷をクッションバネの付勢力分軽減でき、モータの小型化が可能になる。更に、クッションバネとコアとの間にスペーサ部材が介設されるため、コアがクッションバネとのこじりで傾くようなことがなく、アーマチュアを安定して吸着できる。

また、本発明において、可動体は、電磁石のコイルを巻回するボビンが設けられた第１部材と、ガイド筒部を有する、弁筐に対し回り止めされる第２部材との２部材を結合して構成されることが望ましい。これによれば、第１部材を第２部材から分離した状態で、ボビンに第２部材に邪魔されることなくコイルを巻回した後、第１部材と第２部材とを結合して可動体を組み立てることができ、組立性が向上する。

本発明の実施形態のモータ弁の切断側面図。図１のＩＩ－ＩＩで切断した断面図。実施形態のモータ弁の要部の分解状態の斜視図。実施形態のモータ弁に設けられるカム部材の拡大側面図。

図１、図２を参照して、１は、本発明の実施形態のモータ弁の弁筐を示している。この弁筐１は、流入口１１と、流出口１２と、流入口１１に連通する弁室１３と、弁室１３の一端の弁座１４とを有しており、弁座１４には、流出口１２に連通する弁孔１４１が形成されている。尚、本実施形態のモータ弁は、ガス器具のバーナに対するガス供給路に介設されるものであり、流出口１２から流出するガスがバーナに供給される。

弁室１３には、弁体２と、可動体３とが収納されている。弁体２は、可動体３との間に縮設した弁バネ２１により、弁座１４に着座して弁孔１４１を閉塞する閉弁位置に付勢されている。また、弁体２の開閉方向をＸ軸方向、閉じ方向をＸ軸方向一方、開き方向をＸ軸方向他方として、弁体２は、弁座１４に着座するＸ軸方向一方端の弁部２２と、弁部２２からＸ軸方向他方にのびる軸部２３とを有しており、この軸部２３のＸ軸方向他方端にアーマチュア２４が固定されている。尚、本実施形態のモータ弁は、Ｘ軸方向が水平になる姿勢で配置されている。

可動体３は、弁体２の軸部２３が摺動自在に内挿されるガイド筒部３１を有する。また、可動体３には、アーマチュア２４に対向する電磁石３２が取付けられている。電磁石３２は、Ｕ字状のコア３２１と、コア３２１の片側の腕部分にボビン３２２を介して巻回したコイル３２３とで構成されており、コイル３２３への通電で励磁される。コイル３２３は、弁室１３の他端を閉塞するように弁筐１に締結した蓋部材１５の側部に設けられるターミナル部１５１に給電板３２４を介して接続されている。

尚、図３も参照して、可動体３は、ボビン３２２が設けられた有底筒状の第１部材３ａと、ガイド筒部３１を有する段付き筒状の第２部材３ｂとの２部材を結合して構成される。この結合は、第２部材３ｂのＸ軸方向他方の端部内周の環状凸部３３を第１部材３ａの中間部外周の環状溝３４に係合させることで行われる。また、ボビン３２２は、第１部材３ａのＸ軸方向一方の端壁部に、Ｘ軸方向一方に突出するように一体成形されている。このように可動体３を２部材で構成すれば、第１部材３ａを第２部材３ｂから分離した状態で、ボビン３２２に第２部材３ｂに邪魔されることなくコイル３２３を巻回した後、第１部材３ａと第２部材３ｂとを結合して可動体３を組み立てることができ、組立性が向上する。

また、弁筐１には、弁室１３の他端寄りの半部に内挿される、Ｘ軸方向一方側の小径部１６１とＸ軸方向他方側の大径部１６２と中間の段部１６３とを有する段付き筒状の内ケース１６が設けられている。そして、第２部材３ｂの中間部外周に突設したＸ軸方向にのびる各リブ３５を、内ケース１６の小径部１６１内周面に突設したＸ軸方向にのびる各一対のリブ１６４間に係合させて、第２部材３ｂ、即ち、可動体３を内ケース１６、即ち、弁筐１に対し回り止めしている。

蓋部材１５の外面には、ステッピングモータから成るモータ４が取付けられている。また、弁筐１内には、モータ４の回転により可動体３をＸ軸方向に進退させる連動機構５が設けられている。そして、可動体３を閉弁位置に存する弁体２に向けてＸ軸方向一方に前進させることにより、電磁石３２をアーマチュア２４に当接させ、アーマチュア２４をコイル３２３への通電で電磁石３２に吸着させた状態で可動体３をＸ軸方向他方に後退させることにより、弁体２を開動作させて、モータ弁を開弁させるようにしている。また、点消火スイッチによる消火操作やバーナの失火で停止指令が出されたときは、コイル３２３への通電を停止し、弁体２を弁バネ２１の付勢力で閉弁位置に復帰させて、バーナへのガス供給を停止する。

連動機構５は、モータ４の出力軸４１が回り止めした状態で抜き差し自在に係合する係合孔５１１が形成された端壁部５１２と、Ｘ軸方向に傾斜して周方向にのびるカム溝５１３が形成された周壁部５１４とを有するカム部材５１と、可動体３に設けられた、カム溝５１３に係合するピン５２とで構成されている。モータ４を回転させると、カム部材５１が回転し、この回転によりカム溝５１３を介してピン５２にＸ軸方向の推力が作用し、この推力で可動体３がＸ軸方向に進退する。カム部材５１は、内ケース１６の大径部１６２内に、内ケース１６の段部１６３と蓋部材１５との間に挟まれてＸ軸方向には動かずに回転するように配置されている。

尚、可動体３の第１部材３ａの周壁部にはピン孔３６が形成され、更に、第２部材３ｂに、第１部材３ａの周壁部に沿ってＸ軸方向他方にのびるアーム部３７を延出し、このアーム部３７に第１部材３ａのピン孔３６に重なるピン孔３８を形成している。そして、これらピン孔３６，３８にピン５２を挿通することで、可動体３にピン５２を連結している。

以上の構成によれば、可動体３及び連動機構５を構成するカム部材５１が弁筐１内に収納されていても、カム部材５１の端壁部５１２に形成した係合孔５１１からモータ４の出力軸４１を抜くだけで、連動機構５からモータ４を分離できる。従って、モータ４の交換を行う際に、可動体３及び連動機構５を弁筐１の外部に取り出す必要がなく、モータ交換の作業性が可及的に向上する。

また、本実施形態では、モータ４、即ち、カム部材５１のほぼ１／４回転で可動体３をＸ軸方向一方のストローク端からＸ軸方向他方のストローク端まで移動できるようにカム溝５１３を形成している。更に、図４に明示する如く、カム溝５１３のＸ軸方向一方と他方の端部をＸ軸方向に傾斜しないフラット部５１３ａ，５１３ｂに形成している。そのため、各フラット部５１３ａ，５１３ｂにピン５２が係合している限り、モータ４の回転停止位置が多少ずれても、可動体３はＸ軸方向一方と他方の各ストローク端に位置することになり、制御が容易になる。

ところで、電磁石３２のコア３２１が可動体３に固定されていると、弁体２が閉弁位置に存する状態で可動体３をＸ軸方向一方に前進させて、コア３２１をアーマチュア２４に当接させる際に、アーマチュア２４に対するコア３２１の衝突ショックが発生する。そこで、本実施形態では、可動体３、具体的には第１部材３ａに、コア３２１を定位置、即ち、コア３２１の基端部が第１部材３ａのＸ軸方向一方の端壁部に当接する位置からＸ軸方向他方に後退自在となるように設けている。更に、コア３２１のＸ軸方向他方の端部に当接する、ピン５２を跨ぐ二股状のスペーサ部材３２５を設けて、このスペーサ部材３２５とカム部材５１の端壁部５１２との間に、可動体３に対しコア３２１を定位置に付勢保持するクッションバネ３２６を介設している。

これによれば、可動体３をＸ軸方向一方に前進させて、コア３２１をアーマチュア２４に当接させる際、コア３２１がクッションバネ３２６の付勢力に抗してＸ軸方向他方に後退し、アーマチュア２４に対するコア３２１の衝突ショックを緩和できる。また、可動体３は、クッションバネ３２６の付勢力でコア３２１を介してＸ軸方向一方に付勢される。そのため、可動体３をＸ軸方向一方に前進させる際のモータ４の負荷をクッションバネ３２６の付勢力分軽減でき、モータ４の小型化が可能になる。更に、クッションバネ３２６とコア３２１との間にスペーサ部材３２５が介設されるため、コア３２１がクッションバネ３２６とのこじりで傾くようなことがなく、アーマチュア２４を安定して吸着できる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、可動体３に、これとは別体のピン５２を連結しているが、可動体３の例えば第１部材３ａに、カム部材５１のカム溝５１３に係合する突起部を一体成形し、この突起部でピン５２を構成してもよい。また、弁筐１自体に内ケース１６と同様の機能を持たせて、内ケース１６を省略すること可能である。更に、上記実施形態では、弁室１３に連通するポートを流入口１１、弁孔１４１に連通するポートを流出口１２としたが、弁室１３に連通するポートを流出口、弁孔１４１に連通するポートを流入口としてもよい。また、上記実施形態では、モータ弁をＸ軸方向が水平となる姿勢で配置しているが、Ｘ軸方向が鉛直となる姿勢でモータ弁を配置してもよい。

１…弁筐、１１…流入口、１２…流出口、１３…弁室、１４…弁座、１４１…弁孔、２…弁体、２１…弁バネ、２３…軸部、２４…アーマチュア、３…可動体、３ａ…第１部材、３ｂ…第２部材、３１…ガイド筒部、３２…電磁石、３２１…コア、３２２…ボビン、３２３…コイル、３２５…スペーサ部材、３２６…クッションバネ、４…モータ、４１…出力軸、５…連動機構、５１…カム部材、５１１…係合孔、５１２…端壁部、５１３…カム溝、５１４…周壁部、５２…ピン。

Claims

流入口と、流出口と、流入口と流出口との一方に連通する弁室と、弁室の一端の弁座と、弁座に形成され流入口と流出口との他方に連通する弁孔とを有する弁筐と、弁座に着座して弁孔を閉塞する閉弁位置に弁バネで付勢される弁体と、弁体の軸部が摺動自在に内挿されるガイド筒部を有すると共に、弁体の軸部に固定したアーマチュアに対向する電磁石を取付けた可動体と、モータと、モータの回転により弁体の開閉方向たるＸ軸方向に可動体を進退させる連動機構とを備え、可動体を弁体に向けてＸ軸方向一方に前進させることにより、電磁石をアーマチュアに当接させ、アーマチュアを電磁石に吸着させた状態で可動体をＸ軸方向他方に後退させることにより、弁体を開動作させるようにしたモータ弁において、
連動機構は、モータの出力軸が回り止めした状態で抜き差し自在に係合する係合孔が形成された端壁部と、Ｘ軸方向に傾斜して周方向にのびるカム溝が形成された周壁部とを有するカム部材と、可動体に設けられた、カム溝に係合するピンとで構成され、可動体を弁筐に対し回り止めして、カム部材の回転によりカム溝を介してピンに作用するＸ軸方向の推力で可動体がＸ軸方向に進退するようにしたことを特徴とするモータ弁。
前記可動体に、前記電磁石のコアが定位置からＸ軸方向他方に後退自在に設けられると共に、コアのＸ軸方向他方の端部に当接するスペーサ部材が設けられ、このスペーサ部材と前記カム部材の前記端壁部との間に、可動体に対しコアを定位置に付勢保持するクッションバネが介設されることを特徴とする請求項１記載のモータ弁。
前記可動体は、前記電磁石のコイルを巻回するボビンが設けられた第１部材と、前記ガイド筒部を有する、前記弁筐に対し回り止めされる第２部材との２部材を結合して構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のモータ弁。