JP3789368B2

JP3789368B2 - ガスバルブ

Info

Publication number: JP3789368B2
Application number: JP2002031882A
Authority: JP
Inventors: 圭一水谷
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003232462A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスコンロ等のガス器具に設けられるガスバーナーへの燃料ガスの供給を制御するガスバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ガスバーナーの加熱量を自動調節して自動調理を可能とするガス器具には、弁体をモータで駆動するガスバルブが使用される。該ガスバルブでは、バルブケーシングの内部通路に設けた弁座に対する弁体の開度を変化させて燃料ガスのガス流量を調節する。
【０００３】
ところで、モータ駆動式のガスバルブでは、停電や器具の故障等の異常時に、燃料ガスが流れた状態に保持されるのを防止するため直ちに閉弁させる必要がある。この場合、うず巻ばねをモータの回転軸に付設し、該ばねの付勢力で強制的にガスバルブを閉弁することが提案される。
【０００４】
このものでは、うず巻ばねの付勢力に打ち勝って弁体を移動させる必要があるため大きな定格のモータが必要になりコスト高を招く。また、作動時にばねの付勢力が全てモータの回転軸に加わるのでモータの耐久性が低下する。
【０００５】
このような問題の解決策として、バルブケーシングの内部通路にモータで駆動される磁性体を設け、該磁性体に、該磁性体に付設した電磁コイルで該磁性体を励磁して弁本体を吸着し、磁性体を移動させて流量を調節することが提案されている。（例えば、特開平成２−２４５５８８号公報）。そして、停電時には、磁性体と弁本体との吸着を解除し、弁本体が弁座に着座することで内部通路を閉鎖する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものでは、弁が一重構造であるため弁本体と弁座との間にごみ等が付着するとガス漏れが生じる。このため、安全性を考慮すると、別個の閉止手段を設ける必要があり、ガス器具のコスト高を招くという問題があった。また、閉弁位置でモータが動けなくなって停止するためモータに負荷が加わり、モータの耐久性が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、モータの耐久性を高めることができ、その上、ガス器具の製造コストを低くできるガスバルブを提供することに課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明のガスバルブは、内部通路を備え、該内部通路に連通するガス流入口とガス流出口とを開設したバルブケーシングを有し、該内部通路にガス流出口を囲繞する第１弁座を設け、該第１弁座と共に開閉弁を構成する第１弁体を備えた磁性プランジャを内部通路に挿設し、内部通路に沿って磁性プランジャを往復動させる駆動手段を設けたガスバルブであって、前記内部通路に前記第１弁座とガス流出口との間に位置しガス流出口を囲繞する第２弁座を設け、第２弁座と共にニードル弁を構成する第２弁体を備えた、ガス流出口へのガス量を調節する磁性体からなるニードル本体を、磁性プランジャの先端に第２弁座方向に進退自在に設け、磁性プランジャへのニードル本体の選択的な吸着を可能とする吸着手段を該磁性プランジャに付設すると共に、磁性プランジャにニードル本体が吸着されていないとき第２弁体が第２弁座に押接されニードル弁が閉弁するようにニードル本体を第２弁座方向に付勢する第１付勢手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、開閉弁及びニードル弁の閉弁位置ではニードル本体は磁性プランジャに最も接近している。この状態で吸着手段を作動させるとニードル本体は該磁性プランジャに吸着される。そして、駆動手段を駆動して、ニードル本体が吸着保持された磁性プランジャを内部通路に沿って一方に移動させると、開閉弁及びニードル弁がそれぞれ開弁する。この場合、ガス流入口を介して内部通路に燃料ガスが流入し、ガス流出口から流出する。そして、駆動手段を制御して磁性プランジャを往復動させて第２弁座に対してニードル本体を変位させ、ニードル本体に取り付けられている第２弁体と第２弁座との距離を変えることによりニードル弁の開度を変化させてガス量が調節できる。
【００１０】
駆動手段を駆動して磁性プランジャを他方に移動させると、開閉弁及びニードル弁がそれぞれ閉弁する。この場合、ガスバルブは二重弁構造であるため、ガス器具に設ける際に別個の閉止手段は必要でない。
【００１１】
また、停電や器具の故障等の異常時には、吸着手段によるニードル本体の該磁性プランジャへの吸着を解除することを選択する。この場合、ニードル本体は、第１付勢手段の付勢力により移動しニードル本体に取り付けられている第２弁体が第２弁座に着座しニードル弁が閉弁する。これにより、燃料ガスの供給が直ちに遮断される。
【００１２】
ところで、開閉弁およびニードル弁の閉弁位置まで磁性プランジャが移動したとき、その閉弁位置で磁性プランジャが移動できなくなって駆動手段の駆動を停止させたのでは駆動手段に負荷が加わり、耐久性が低下する。
【００１３】
この場合、第１弁座方向に第１弁体を付勢する第２付勢手段を設けると共に、前記駆動手段に連結され、該駆動手段が駆動を開始する時点で磁性プランジャに係合している係合手段を設け、この係合手段を駆動手段によって移動させることにより開閉弁及びニードル弁の閉弁位置まで磁性プランジャを移動させ、第１及び第２の各弁座に第１及び第２の各弁体がそれぞれ着座すると、該係合手段の磁性プランジャとの係合を解除し、駆動手段による駆動力が磁性プランジャに作用しないようにすればよい。
【００１４】
また、第２付勢手段を設けた場合、開閉弁の開弁時に第２付勢手段の付勢力に打ち勝って磁性プランジャを移動させるのでは大きな定格のモータが必要になり、コスト高を招く。また、作動時に第２付勢手段の付勢力が全てモータの回転軸に加わる。
【００１５】
このため、前記吸着手段が中空の電磁コイルであり、その内部に磁性プランジャの後端が挿設され、開閉弁及びニードル弁の閉弁位置で、この後端が電磁コイルの中空部分に位置し、磁性プランジャの後端部分が磁性コイルの中空部分の内部で第１弁座方向に偏在するように設定し、電磁コイルを励磁すると磁性プランジャを電磁コイルの中空内へと吸引し、第２付勢手段の付勢力と逆方向に吸引力が働くようにすればよい。
【００１６】
ここで、ニードル弁と開閉弁とを設けたガスバルブでは、ニードル弁より先に開閉弁が閉弁したのではガス量の調節ができない。この場合、ニードル本体に対して第２弁体をフローティングさせ、開閉弁とニードル弁とを閉弁する場合、第１弁体が第１弁座に着座する前に第２弁体が第２弁座に着座して、開閉弁が閉弁する前にニードル弁が閉弁するようにすればよい。
【００１７】
尚、駆動手段は、例えばモータとするのがよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、１は、本発明のガスバルブである。ガスバルブ１は、中空円筒形状のバルブケーシング１１を有し、内部の長手方向の孔が内部通路１２を構成する。該バルブケーシング１１の側面にはガス流入口１３が開設され、内部通路１２を介してバルブケーシング１１の底面のガス流出口１４に連通する。
【００１９】
ガス流出口１４に対向したバルブケーシングの上面には蓋材１５がシール材１５ａを介して嵌着され、該蓋材１５の上面には、回転軸Ｒがシール材Ｓを介して内部通路１２に突出するようにモータＭが配置されている。
【００２０】
内部通路１２には、モータＭで内部通路１２に沿って往復動されるプランジャ２が挿設されている。該プランジャ２は、円筒形状の頭部２１と、内部にモータＭの回転軸Ｒが挿入されたスカート部２２とから構成される。
【００２１】
該頭部２１には第１弁体３１が取付けられ、第１弁体３１は、モータＭに対向してかつガス流入口１３の下流側に位置して内部通路１２に設けた第１弁座３２と共に開閉弁３を形成する。
【００２２】
本実施の形態では、該プランジャ２は鉄などの磁性材料で形成すると共に、プランジャ２のスカート部２２の周囲を囲うように中空の電磁コイル４を配設し、プランジャ２を励磁可能とした。そして、第１弁座３２の下流側に第２弁座５１をモータＭに対向して内部通路１２に設けた。第２弁座５１と共にニードル弁５を構成する第２弁体５２ａを備えたニードル本体５２をプランジャ２の頭部２１の下面に、該プランジャ２が励磁されている場合に選択的に吸着されるように配設した。
【００２３】
プランジャ２の励磁時に、プランジャ２に対するニードル本体５２の位置がずれないように、頭部２１の下面に長手方向の長孔２１ａを形成すると共に、ニードル本体５２に長手方向に延びる脚片５２ｂを形成し、脚片５２ｂを長孔２１ａに挿入するようにした。
【００２４】
また、ニードル弁５の閉弁時に、ニードル本体５２の第２弁体５２ａに安定した閉弁荷重が加わるように第１付勢手段であるばね５３を、第２弁体５２ａと、頭部２１の外周面に形成した突出部２１ｂとの間に縮設した。
【００２５】
これにより、本発明のガスバルブ１は二重弁構造となるため、このガスバルブ１をガス器具に使用する際に、安全性を考慮して閉止手段を別途設けなくてもよい。また、ガス器具使用時に停電や故障等の異常が発生した場合、電磁コイルに電流が流れないようにすれば、プランジャ２の励磁が解除され、ばね５３の付勢力でニードル本体５２が第２弁座５１方向に移動されてニードル弁５が閉弁する。これにより、燃料ガスの供給が遮断できる（図２参照）。
【００２６】
ところで、開閉弁３及びニードル弁５の閉弁位置までプランジャ２を移動させたとき、その閉弁位置でプランジャ２が移動できなくなってモータＭの駆動を停止させたのではモータＭに負荷が加わり、耐久性が低下する。
【００２７】
本実施の形態では、モータＭに螺合され、モータＭが駆動を開始するとプランジャ２に係合する係合手段であるジョイント部材６をスカート部２２に内設した。この場合、ジョイント部材６は中空円筒形状に形成され、その上部の内周面に設けたねじ部で回転軸Ｒに螺合されている。また、下面の先端部６２は外側に向かって屈曲されている。
【００２８】
一方、スカート部２２の内壁面には、先端部６２と係合する環状のストッパ２２ａが設けられている。そして、開閉弁３及びニードル弁５の閉弁位置からモータＭを駆動して回転軸Ｒを一方に回転させると、回転軸Ｒに螺合したジョイント部材６が上方に移動し、ジョイント部材６の先端部６２がストッパ２２ａに係合するとモータＭの駆動力がプランジャ２に伝達され、プランジャ２が内部通路１２に沿って上方に移動する。
【００２９】
また、開閉弁３の及びニードル弁５の閉弁時には、モータＭを駆動して回転軸Ｒを他方に回転させると、ジョイント部材６に伴ってプランジャ２が下方に移動し、開閉弁３の第１弁体３１が弁座３２に着座すると、先端部６２とストッパ２２ａとの係合が解除され、ジョイント部材６は所定距離Ｄだけ移動自在である。これにより、該モータＭに過剰な負荷が加わることが防止される。
【００３０】
尚、開閉弁３の閉弁時に安定した閉弁荷重を第１弁体３１に加えるため電磁コイル４と第１弁体３１との間に、第１弁体３１を第１弁座方向に付勢する第２付勢手段であるばね３３を縮設している。ここで、ばね３３で第１弁体３１を付勢した場合、開閉弁３及びニードル弁５の開弁時に、ばね３３の付勢力に打勝ってプランジャ２を移動させるのでは大きな定格のモータを使用しなければならない。
【００３１】
本実施の形態では、開閉弁３及びニードル弁５の閉弁位置で中空の電磁コイル４内に位置するスカート部２２の位置をガス流出口１４側に偏在させ、電磁コイル４によってプランジャ２を吸着すると、ばね３３の付勢力と逆方向に吸引力が働くようにしている。
【００３２】
ところで、本実施の形態のようにガスバルブ１を形成した場合、ガス流出口１４へのガス流量を微細な流量まで制御するには、ニードル弁５を閉弁した後で開閉弁３を閉弁する必要がある。
【００３３】
本実施の形態では、ニードル本体５２と第２弁体５２ａとを相互に移動自在となるように、ニードル本体５２の外周面に設けた環状の溝部Ｇに第２弁体５２ａを上下方向に摺動自在に装着した。ニードル弁５の閉弁状態では、ニードル本体５２が第２弁座５１の弁孔に挿入されるようになる。
【００３４】
次に、本発明のガスバルブ１の作動を説明する。図３（ａ）は、開閉弁３及びニードル弁５はそれぞれ閉弁位置にある。この状態ではガス流出口１４に燃料ガスは流れない。この状態から開閉弁３及びニードル弁５を開弁するため、電磁コイル４によりプランジャ２を励磁してプランジャ２にニードル本体５２を吸着させる。
【００３５】
次いで、モータＭを駆動して回転軸Ｒを一方に回転すると、回転軸Ｒに螺合したジョイント部材６が上方に移動する。そして、ジョイント部材６の先端部６２がストッパ２２ａに係合するとモータＭの駆動力がプランジャ２に伝達され、プランジャ２が内部通路１２に沿って上方に移動する。この場合、開閉弁３が先ず開弁すると共に、弁孔に挿入されたニードル本体５２が上方に移動する。
【００３６】
プランジャ２の移動に伴ってニードル本体５２が移動して、ニードル弁５の溝部Ｇの下方向の端部に第２弁体５２ａが当接すると、プランジャ２の移動に伴って第２弁体５２ａが第２弁座５１から離れ、ニードル弁５が開弁される。
【００３７】
モータＭを駆動して回転軸Ｒをさらに一方に回転させると第２弁座５１とニードル本体５２との間の開度が最大となる位置まで到達する（図３（ｂ）参照）。この場合、ガス流出口１４への燃料ガスのガス流量は最大となる。
【００３８】
次いで、モータＭによりプランジャ２を内部通路に沿って往復動させ、第２弁座５１とニードル本体５２との間の開度を変化させて燃料ガスのガス流量が制御される。尚、図３（ｃ）はガス流量の最小絞り位置を示す。
【００３９】
次いで、開閉弁３及びニードル弁５を閉弁する場合、モータＭを駆動して回転軸Ｒを他方に回転させると、ジョイント部材６に伴ってプランジャ２が下方に移動する。そして、第２弁体５２ａが第２弁座５１に着座してニードル弁５が先ず閉弁される（図３（ｄ）参照）。この場合、ガス流出口１４への燃料ガスの供給は遮断される。
【００４０】
回転軸Ｒをさらに他方に回転させると、第１弁体３１が第１弁座３２に着座して開閉弁３が閉弁される。その際、先端部６２とストッパ２２ａとの係合が解除され、下方へのプランジャ２の移動が停止されるが、ジョイント部材６は所定の距離Ｄだけ移動する（図３（ｅ）及び図３（ａ）参照）。尚、プランジャ２の移動が停止するまでの間、ニードル本体５２は弁孔内に挿入されつつ、溝部Ｇに第２弁体５２ａを装着した後の間隙Ｇ１分だけ下方に移動する。
【００４１】
そして、開閉弁３及びニードル弁５がそれぞれ閉弁するとモータＭの駆動が停止される。
【００４２】
尚、図４に示すように、プランジャ２の位置を検出するため、ジョイント部材６の一端を、蓋材１５の上方まで延ばすと共に、それに対応して位置検出手段Ｄを設けてもよい。この場合、設定した流量に対応したジョイント部材６の位置を記憶し、火力調節信号に応じてジョイント部材がその位置に調節されるようにモータＭを制御すれば、ガス流量調節が容易になる。
【００４３】
その際、モータＭとしてステッピングモータを使用れば、木目細かな流量調節が可能になる。
【００４４】
また、図５に示すように、ガス流出口１４の近傍の圧力を測定する圧力センサーＰＧを設けてもよい。この場合、設定した流量に対応した圧力値を記憶し、火力調節信号に応じて圧力センサーＰＧの検出値と設定圧力値からモータＭを制御してガス流量を調節するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、上述の発明の実施の形態では、プランジャ２のスカート部２２の周囲を囲うように電磁コイル４を設けたが、図６に示すように、該電磁コイル４０をニードル弁５のニードル本体５２の周囲に設けることもできる。
【００４６】
この場合、停電時に、ニードル本体５２がガス流出口１４方向に付勢されるように、長孔２１ａにばねＳＰを縮設してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明のガスバルブでは、モータに負荷が加わり難くその耐久性を高めることができ、その上、ガス器具の製造コストを低くできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスバルブの断面図
【図２】本発明の停電時の状態を説明する断面図
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明のガスバルブの作用を説明する図。
【図４】本発明のガスバルブの第１変形例を説明する断面図
【図５】本発明のガスバルブの第２変形例を説明する断面図
【図６】本発明のガスバルブの第３変形例を説明する断面図
【符号の説明】
１ガスバルブ
１１バルブケーシング
１２内部通路
２プランジャ
３開閉弁
３１第１弁体
３２第１弁座
３３ばね
４コイル
５ニードル弁
５１第２弁座
５２ニードル本体
５２ａ第２弁体

Claims

内部通路を備え、該内部通路に連通するガス流入口とガス流出口とを開設したバルブケーシングを有し、該内部通路にガス流出口を囲繞する第１弁座を設け、該第１弁座と共に開閉弁を構成する第１弁体を備えた磁性プランジャを内部通路に挿設し、内部通路に沿って磁性プランジャを往復動させる駆動手段を設けたガスバルブであって、
前記内部通路に前記第１弁座とガス流出口との間に位置しガス流出口を囲繞する第２弁座を設け、第２弁座と共にニードル弁を構成する第２弁体を備えた、ガス流出口へのガス量を調節する磁性体からなるニードル本体を、磁性プランジャの先端に第２弁座方向に進退自在に設け、磁性プランジャへのニードル本体の選択的な吸着を可能とする吸着手段を該磁性プランジャに付設すると共に、磁性プランジャにニードル本体が吸着されていないとき第２弁体が第２弁座に押接されニードル弁が閉弁するようにニードル本体を第２弁座方向に付勢する第１付勢手段を設けたことを特徴とするガスバルブ。
第１弁座方向に第１弁体を付勢する第２付勢手段を設けると共に、前記駆動手段に連結され、該駆動手段が駆動を開始する時点で磁性プランジャに係合している係合手段を設け、この係合手段を駆動手段によって移動させることにより開閉弁及びニードル弁の閉弁位置まで磁性プランジャを移動させ、第１及び第２の各弁座に第１及び第２の各弁体がそれぞれ着座すると、該係合手段の磁性プランジャとの係合を解除し、駆動手段による駆動力が磁性プランジャに作用しないようにしたことを特徴とする請求項１記載のガスバルブ。
前記吸着手段が中空の電磁コイルであり、その内部に磁性プランジャの後端が挿設され、開閉弁及びニードル弁の閉弁位置で、この後端が電磁コイルの中空部分に位置し、磁性プランジャの後端部分が磁性コイルの中空部分の内部で第１弁座方向に偏在するように設定し、電磁コイルを励磁すると磁性プランジャを電磁コイルの中空内へと吸引し、第２付勢手段の付勢力と逆方向に吸引力が働くようにしたことを特徴とする請求項２記載のガスバルブ。
ニードル本体に対して第２弁体をフローティングさせ、開閉弁とニードル弁とを閉弁する場合、第１弁体が第１弁座に着座する前に第２弁体が第２弁座に着座して、開閉弁が閉弁する前にニードル弁が閉弁するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガスバルブ。
前記駆動手段はモータであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のガスバルブ。