JPH05196163A - 遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部手段の遮断復帰装置がロックされた場合
でもガス通路を遮断可能な遮断弁において、潤滑剤がプ
ランジャの摺動を阻害することを防止し、またコイルの
巻きスペースを大きくする手段を提供する。 【構成】 コアー７のプランジャ５と接触する軸７ｂの
外径をプランジャ５の摺動距離よりも若干長い範囲で細
く形成することによって、第２のＯリングパッキン１７
に塗布された潤滑剤が、コアー７の摺動にともなってパ
イプ１０内に塗り広げられる場所が制限され、プランジ
ャ５を固着させない。また、内側挿入穴１８ｃにコアー
７を摺動可能に配し、コアー７の弁座１と逆方向への移
動を制限するよう形成された管状継鉄１８が、第１ヨー
ク６からプランジャ５と逆方向に突出して配されている
ため、第２のスプリング１４の密着長の部分とスペース
を共用でき、コイル１１の巻きスペースを大きくとれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの事故を未然に防
ぐガス遮断装置のガス遮断機構として使用される遮断弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス事故を未然に防ぐため従来より種々
の安全装置が利用され、ガスの異常使用およびガス漏れ
時等を検出しガスを遮断するガス遮断装置が注目されて
いる。特に近年、流量センサによりガスの流量を監視
し、マイコンによりガスの使用状態を判断し、ガス遮断
機構によりガスを遮断する、電池電源によるマイコンガ
ス遮断装置がガスメータに内蔵されるようになってき
た。マイコンガス遮断装置は電池電源により駆動され、
電池の消耗を抑えるため閉弁動作の瞬間のみ電流を印加
し、閉弁および開弁状態の保持にはエネルギーを必要と
しない自己保持型電磁弁が主に利用されている。

【０００３】従来の遮断弁は図４の従来例に示すような
構造になっている（特願平２−１９９４３４号）。

【０００４】以下図面を参照しながら、上述した従来の
遮断弁の一例について説明する。弁座２１とフランジ２
２がガス流路２３に気密に固定され、弁座２１に対向し
て弁体２４を設け、一端２５ａに弁体２４を固定し磁力
とスプリング付勢力のバランス関係により軸方向に運動
する棒状で磁性材料製のプランジャ２５を設ける。プラ
ンジャ２５の他端２５ｂの同軸上に挿入穴を有し磁性体
製の第１ヨーク２６がフランジ２２に支持され、外径の
細い端２７ａが第１ヨーク２６の挿入穴２６ａに挿入さ
れ、外径の太い他の端２７ｂがプランジャ２５と接触可
能で、挿入穴２６ａに沿ってプランジャ２５の同軸上を
摺動可能な棒状で磁性体製のコアー２７を備える。

【０００５】プランジャ２５をはさんで同極が対向し他
極が第１ヨーク２６に接して配され、プランジャ２５と
コアー２７と第１ヨーク２６との間に磁気回路を形成
し、プランジャ２５とコアー２７とを吸引させる方向に
磁力Φを発生させる２個の永久磁石２８と、中央にプラ
ンジャ２５を挿入可能な穴を有し外周に永久磁石２８を
配され、プランジャ２５と永久磁石２８との間の磁気抵
抗を減少させる板状で磁性体製の第２ヨーク２９、ま
た、フランジ２２、第２ヨーク２９の内側に配され中央
をプランジャ２５とコアー２７が摺動可能な非磁性材料
製のパイプ３０の外周に、電流を印可することにより、
前記磁気回路を励磁するコイル３１を設ける。

【０００６】前記非磁性体製のフランジ２２は、弁体２
４が弁座２１に接近する方向にプランジャ２５を付勢
し、弁体２４との間に圧縮されて配された第１のスプリ
ング３２を備える。前記コアー２７の端２７ｃに配され
たスプリング受け３３は、コアー２７を弁座２１から遠
ざける方向に付勢し、第１ヨーク２６との間に圧縮され
て配され、第１のスプリング３２より強い反力を持つ第
２のスプリング３４を有する。パイプ３０はフランジ２
２の内周面との間をガスシールする第１のＯリングパッ
キン３６と、パイプ３０内周面とコアー２７との間をコ
アー２７が摺動可能にガスシールする第２のＯリングパ
ッキン３７を有し、ガス流路２３を流れるガスの外部へ
の漏れを防止している。パイプ３０の内側に第１ヨーク
２６に接して配され、コアー２７が摺動可能な円管状で
磁性材料性の第３ヨーク３８を備えている。

【０００７】以上のように構成された遮断弁に付いて、
以下その動作について説明する。遮断弁が開弁している
図示の開弁保持状態に於いては、永久磁石２８の起磁力
による磁束Φが作る吸着力Ｆによって、第１スプリング
３２の反力ｆに抗してプランジャ２５とコアー２７が吸
着し、その結果弁体２４が弁座２１から離れ弁座２１と
弁体２４の間をガスが通過可能な開弁状態が保持されて
いる。この時コアー２７は第２のスプリング３４により
第１のスプリング３２の反力ｆより大きな逆方向の力ｆ
ｓによって反力ｆとは逆方向に付勢され、端２７ｂがヨ
ーク２６に接触して保持されている。

【０００８】次に閉弁動作の瞬間には、磁束Φの逆方向
の磁束を発生させるようコイル３１に電流が印可され、
結果として吸着力Ｆが減少し第１のスプリング３２の反
力ｆより小さくなり、プランジャ２５が開弁保持のバラ
ンスを失いコアー２７より離脱し、弁座２１に弁体２４
が接触して運動を停止される位置まで運動を行い、図５
に示す閉弁状態となる。この時コアー２７は、第２のス
プリング３４の反力ｆｓによって第１のスプリング３２
の反力ｆとは逆方向に付勢され静止・保持されている。
そして、プランジャ２５とコアー２７が図の１で示すよ
うに充分離れていて永久磁石２８による吸着力Ｆが近似
的に零となり、第１のスプリング３２の反力によって弁
体２４は弁座２１に接した位置を保持し閉弁保持の状態
が保たれる。また、コアー２７は第２のスプリング３４
の反力ｆｓによって第１のスプリング３２の反力ｆとは
逆方向に付勢され保持されている。

【０００９】弁座２１と弁体２４を開弁し遮断弁を開弁
状態にする開弁復帰時は、例えば手動等によりコアー２
７に第２のスプリング３４の反力ｆｓより大きな逆方向
の外部荷重Ｐをスプリング受け３３に加え、コアー２７
が移動しプランジャ２５に接触し、永久磁石２８の起磁
力による磁束Φが作る吸着力Ｆが再度第１のスプリング
３２の反力ｆより大きくなり、プランジャ２５とコアー
２７が「図６」に示すように吸着する。その後外部加重
Ｐが取り除かれると、第２のスプリング３４の反力ｆｓ
によってコアー２７はプランジャ２５を吸着し、コアー
２７の端２７ｂがヨーク２６に接触し運動を停止する位
置まで移動し、弁体２４を弁座２１から引き離し、弁座
２１と弁体２４との間に隙間を生じガスが通過可能な開
弁状態に復帰する。

【００１０】以上のように、従来の遮断弁は、例えば自
損行為や子供のいたずら等により、スプリング受け３３
に外部荷重Ｐが継続して印加された状態においては、閉
弁状態か弁体２４が閉弁動作の途中にあり、コイル３１
に電流を印加すると後者の場合でも閉弁遮断し、閉弁の
状態を保持するため、強制開弁状態が実現不能で外部荷
重の解除されない状態や自損・いたずら行為防止のフェ
ールセイフ機能を有していることを特徴としていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、第２のＯリングパッキン３７の摩擦抵
抗によってコアー２７の摺動が阻害される度合いを軽減
するために、第２のＯリングパッキン３７に塗布されて
いる鉱物油などの潤滑剤が、コアー２７の摺動にともな
ってパイプ３０内周面３０ａに塗り伸ばされてゆきプラ
ンジャ２５に付着し、低温下において潤滑剤の粘度が上
昇しプランジャ２５の摺動抵抗が高くなりプランジャ２
５が動きづらくなったり、熱ストレスを受けること等に
よって潤滑剤中の揮発成分が失われプランジャ２５とコ
アー２７またはプランジャ２５とパイプ３０が固着する
危険性がある。

【００１２】この場合、遮断弁が開弁状態にロックさ
れ、マイコンガス遮断装置が動作を必要とする条件にな
っても弁体２４が弁座２１へ運動不能のため、ガス遮断
装置がガス流路２３の遮断をできないという課題があっ
た。

【００１３】また、第２のＯリング３７がコアー２７と
パイプ３０内周面の間を有効にガスシールするために
は、第２のＯリング３７をバックアップする働きも兼ね
備えた第３ヨーク３８の軸方向の長さ１ｂは少なくとも
コアー２７の摺動長１よりも長くする必要があり、ま
た、開弁・復帰可能とするためには、コアー２７のヨー
ク２６に挿入された径の細い端２７ａの軸方向の長さＩ
ａは少なくとも第２のスプリング３４の密着長とプラン
ジャ２５の摺動長１と第１ヨーク２６の板厚の和よりも
長くする必要がある。少なくとも前記ＩｂおよびＩａ
は、通常の手段ではコイル３１の巻けないスペースとな
るため、ガスメータに内蔵されるためにフランジ２２取
付面からスプリング受け３３までの長さを規制された場
合、コイル３１の巻きスペースが短くなり巻き数が少な
くなり、閉弁動作に必要なエネルギーが多くなり電池電
源の特性に合致しないという課題があった。

【００１４】本発明は上記課題を解決するために、外部
手段の遮断復帰装置がロックされた場合でもガス通路を
遮断可能な遮断弁において、潤滑剤がプランジャの摺動
を阻害することを防止する手段を提供することによって
長期間の安定した動作を実現し、またコイルの巻きスペ
ースを大きくする手段を提供することによって省電力の
遮断弁を実現することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第１の手段は、永久磁石とコイルへの通電に
より磁気回路を形成する磁気形成手段と、この磁気形成
手段に収納され共通軸上を摺動するプランジャおよびコ
アーと、磁気形成手段より突出したプランジャ端部に固
定され、第１のスプリングを介して付勢され、磁気形成
手段に対向した弁座に当接してガス流路を遮断する弁体
と、前記コアーは、一端が磁気形成手段より第２のスプ
リングを介してプランジャと反対方向に付勢されて突出
しプランジャに当接可能な他端からプランジャの摺動距
離より若干長い部分の外径はプランジャの径と比較して
細くし、このコアーを磁気形成手段内部に戻す外部手段
を備えたものである。

【００１６】また本発明の第２の手段は、永久磁石とコ
イルへの通電により磁気回路を形成する磁気形成手段
と、この磁気形成手段に収納され共通軸上を摺動するプ
ランジャおよびコアーと、磁気形成手段より前記プラン
ジャと逆方向に突出したプランジャ端部に固定され、第
１のスプリングを介して付勢され、磁気形成手段に対向
した弁座に当接してガス流路を遮断する弁体と、磁気形
成手段より突出して配され内側穴部にコアーを緩挿され
コアーの弁座と逆方向への移動を制限する移動距離制限
機構を有する管状継鉄と、第２のスプリングを介してプ
ランジャと反対方向に付勢されてこの管状継鉄より突出
したコアーと、このコアーを磁気形成手段内部に戻す外
部手段を備えたものである。

【００１７】

【作用】上記第１の手段により、本発明の遮断弁は、Ｏ
リングパッキンに塗布されている潤滑剤が、コアーの摺
動にともなってパイプ内面に塗り伸ばされた場合でも、
プランジャに潤滑剤が付着する可能性が小さく、プラン
ジャとパイプが固着しないために、遮断弁が開弁状態に
ロックされず、マイコンガス遮断装置の長期間の安定し
た動作を実現できる。

【００１８】また、上記第２の手段により、本発明の遮
断弁は、ガスメータに内蔵されるためにフランジ取付面
からスプリング受けまでの長さを規制された場合でも、
充分なコイルスペースを確保できるため、マイコンガス
遮断装置の電池電源の特性に合致でき、安定した動作を
実現できる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

【００２０】本発明の一実施例の遮断弁を、図１に示
す。弁座１と非磁性体のフランジ２がガス流路３に気密
に固定され、弁座１に対向して弁体４を設け、弁体４を
一端５ａに固定し、磁力とスプリング付勢力のバランス
関係により軸方向に運動する棒状で磁性材料製のプラン
ジャ５を設ける。プランジャ５の他端５ｂの同軸上に挿
入穴６ａを有した磁性体製の第１ヨーク６がフランジ２
に支持される。管状継鉄１８は外径の細い筒１８ａが第
１ヨーク６の挿入穴６ａに挿入され外径の太い段部１８
ｂが第１ヨーク６の挿入穴６ａに係止され、フランジ２
から遠ざかる方向への動きを抑止され、中心に挿入穴１
８ｃと、先端の挿入穴１８ｄの内径が他の部分の内径よ
り細く形成される。

【００２１】コアー７は外径の細い軸７ａが管状継鉄１
８の挿入穴１８ｄに挿入され、外径の太い軸７ｃが管状
継鉄１８の挿入穴１８ｄに係止され、フランジ２から遠
ざかる方向への動きを抑止され、他の軸７ｂはプランジ
ャ５と接触可能な他の端７ｄからプランジャ５の摺動距
離１（図２に示す）よりも若干長く、かつ外径がプラン
ジャ５の外径と比較して細く形成され、管状継鉄１８の
挿入穴１８ｃに沿ってプランジャ５の同軸上を摺動可能
な磁性体とする。２個の永久磁石８はプランジャ５をは
さんで同極が対向し、他極が第１ヨーク６に接して配さ
れ、プランジャ５とコアー７と第１ヨーク６との間に磁
気回路を形成し、プランジャ５とコアー７とを吸引させ
る方向に磁力Φを発生させる。

【００２２】第２ヨーク９は中央にプランジャ５を挿入
可能で外周に永久磁石８を配され、プランジャ５と永久
磁石８との間の磁気抵抗を減少させる板状の磁性体とす
る。パイプ１０はフランジ２、第２ヨーク９の内側に配
され、中央をプランジャ５とコアー７が摺動可能な非磁
性材とし、パイプ１０の外周にはコイル１０を設け、電
流を印加することにより前記磁気回路を励磁する。フラ
ンジ２と弁体４間に挟持した第１のスプリング１２は、
弁体４を弁座１に接近する方向に付勢し、弁体４との間
に圧縮されて配される。

【００２３】前記コアー７の軸端７ｅに配されたスプリ
ング受け１３は、コアー７を弁座１から遠ざける方向に
付勢し、管状継鉄１８の第１ヨーク６から突出した筒１
８ａに周設される。第２のスプリング１４は第１ヨーク
６との間に圧縮されて配され、第１のスプリング１２よ
り強い反力を持つ。パイプ１０はフランジ２を貫通して
第１のＯリングパッキン１６によりガスシールする。第
２のＯリングパッキン１７はパイプ１０とコアー７の軸
７ｃとの間をコアー７が摺動可能にガスシールし、ガス
流路３を流れるガスの外部への漏れを防止している。第
２のＯリングパッキン１７は、管状継鉄１８によってね
じれや、片寄りが発生しないようにバックアップされて
いて、また摩擦抵抗によってコアーの摺動を阻害しない
ように、鉱物油などの潤滑剤（図示していない）が塗布
されている。

【００２４】以上のように構成された遮断弁に付いて、
以下その動作について説明する。遮断弁が開弁している
図示の開弁保持状態に於いては、永久磁石８の起磁力に
よる磁束Φが作る吸着力Ｆによって、第１スプリング１
２の反力ｆに抗してプランジャ５とコアー７が吸着す
る。その結果、弁体４が弁座１から離れ、弁座１と弁体
４の間をガスが通過可能な開弁状態が保持されている。
この時、コアー７は第２のスプリング１４により第１の
スプリング１２の反力ｆより大きな逆方向の力ｆｓによ
って反力ｆとは逆方向に付勢され、軸７ｃが管状継鉄１
８の筒１８ａに接触して保持されている。

【００２５】次に、閉弁動作の瞬間には、磁束Φの逆方
向の磁束を発生させるようコイル１１に電流が印可さ
れ、結果として吸着力Ｆが減少し、第１のスプリング１
２の反力ｆより小さくなり、プランジャ５が開弁保持の
バランスを失いコアー７より離脱し、弁座１に弁体４が
接触して運動を停止される位置まで運動を行い、図２に
示す閉弁状態となる。この時コアー７は、第２のスプリ
ング１４の反力ｆｓによって第１のスプリング１２の反
力ｆとは逆方向に付勢されて静止・保持されている。そ
して、プランジャ５とコアー７が図１で示すように充分
離れ、永久磁石８による吸着力Ｆが近似的に零となり、
第１のスプリング１２の反力によって弁体４は弁座１に
接した位置を保持し、閉弁保持の状態が保たれる。ま
た、コアー７は第２のスプリング１４の反力ｆｓによっ
て第１のスプリング１２の反力ｆとは逆方向に付勢され
保持されている。

【００２６】弁座１と弁体４を開弁し、遮断弁を開弁状
態にする開弁復帰時は、例えば手動等によりコアー７に
第２のスプリング１４の反力ｆｓより大きな逆方向の外
部荷重Ｐをスプリング受け１３に加え、コアー７が移動
してプランジャ５に接触し、永久磁石８の起磁力による
磁束Φが作る吸着力Ｆが再度第１のスプリング１２の反
力ｆより大きくなり、プランジャ５とコアー７が「図
３」に示すように吸着する。その後外部加重Ｐが取り除
かれると、第２のスプリング１４の反力ｆｓによってコ
アー７はプランジャ５を吸着した状態でコアー７の端７
ｃが管状継鉄１８の挿入穴１８ｃの内径の細い端１８ａ
に接触し、運動を停止する位置まで移動し、弁体４を弁
座１から引き離し、弁座１と弁体４との間に隙間を生
じ、ガスが通過可能な開弁状態に復帰する。

【００２７】ここで、第２のＯリングパッキン１７に塗
布されている潤滑剤がパイプ１０の内面にと塗り伸ばさ
れていく過程を考えると、潤滑剤はコアー７の摺動にと
もなってコアー７の軸７ｃ全体に広がり、次にパイプ１
０の内面の径の細い部分の１０ａのコアー７の軸７ｃが
移動する点１０ｂまで塗り伸ばされる。しかし、コアー
７の軸７ｂの長さがプランジャの摺動距離よりも若干長
いため、潤滑剤はプランジャに付着せず、パイプ１０の
内面のプランジャの摺動する部分にも付着しない。この
ため、潤滑剤が固化、または乾燥した場合でも、プラン
ジャ５とパイプ１０が固着しないため、遮断弁が開弁状
態にロックされず、マイコンガス遮断装置の長期間の安
定した動作を実現できる。

【００２８】また、コイル１１の巻きスペースについて
考えると、第２のＯリング１７によってコアー７とパイ
プ１０内周面の間を有効にガスシールするために管状継
鉄１８はコアー７の摺動距離ｌより長い軸方向長さが必
要であるが、第１ヨーク６から突出しているため、第２
のスプリング１４の密着長の部分とスペースを共用でき
る。このため、コアー７の軸７ａの長さは、コアー７の
摺動距離ｌと管状継鉄の筒１８ａの厚みの和と余裕分で
良く、コイル１１の巻けるスペースを大きくとれるた
め、図１の遮断弁は、ガスメータに内蔵されるためにフ
ランジ２の取付面からスプリング受け１３までの長さを
規制された場合でも、充分なコイル１１の巻きスペース
を確保できるため、マイコンガス遮断装置の電池電源の
特性に合致でき、安定した動作を実現できる。

【００２９】以上のように、本発明の一実施例の遮断弁
は、潤滑剤がプランジャの摺動を阻害することを防止す
る手段を提供することによって長期間の安定した動作を
実現し、またコイルの巻きスペースを大きくする手段を
提供することによって省電力の遮断弁を実現することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の遮断弁は、外部手段の遮断復帰装置がロックされた
場合でもガス通路を遮断可能な遮断弁において、潤滑剤
がプランジャの摺動を阻害することを防止する手段を提
供することによって長期間の安定した動作を実現し、ま
たコイルの巻きスペースを大きくする手段を提供するこ
とによって省電力の遮断弁を実現することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における遮断弁の開弁保持状
態を示す断面図

【図２】同遮断弁の閉弁保持状態を示す断面図

【図３】同遮断弁の開弁復帰時の途中状態を示す断面図

【図４】従来の遮断弁の開弁保持状態を示す断面図

【図５】同遮断弁の閉弁保持状態を示す断面図

【図６】同遮断弁の開弁復帰時の途中状態を示す断面図

【符号の説明】

１ 弁座 ３ ガス通路 ４ 弁体 ５ プランジャ ７ コアー ８ 永久磁石 １０ パイプ １１ コイル １２ 第１のスプリング １４ 第２のスプリング １７ 第２のＯリングパッキン １８ 管状鉄芯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】永久磁石とコイルへの通電により磁気回路
   を形成する磁気形成手段と、この磁気形成手段に収納さ
   れ共通軸上を摺動するプランジャおよびコアーと、磁気
   形成手段より突出したプランジャ端部に固定され、第１
   のスプリングを介して付勢され、磁気形成手段に対向し
   た弁座に当接してガス流路を遮断する弁体と、前記コア
   ーは、一端が磁気形成手段より第２のスプリングを介し
   てプランジャと反対方向に付勢されて突出し、プランジ
   ャに当接可能な他端からプランジャの摺動距離より若干
   長い部分の外径はプランジャの径と比較して細くし、こ
   のコアーを磁気形成手段内部に戻す外部手段を備えた遮
   断弁。
2. 【請求項２】永久磁石とコイルへの通電により磁気回路
   を形成する磁気形成手段と、この磁気形成手段に収納さ
   れ共通軸上を摺動するプランジャおよびコアーと、磁気
   形成手段より突出したプランジャ端部に固定され、第１
   のスプリングを介して付勢され、磁気形成手段に対向し
   た弁座に当接してガス流路を遮断する弁体と、磁気形成
   手段より前記プランジャと逆方向に突出して配され内側
   穴部にコアーを緩挿されコアーの弁座と逆方向への移動
   を制限する移動距離制限機構を有する管状継鉄と、第２
   のスプリングを介してプランジャと反対方向に付勢され
   てこの管状継鉄より突出したコアーと、このコアーを磁
   気形成手段内部に戻す外部手段を備えた遮断弁。