JP2009537754A - 電磁弁を内蔵した回転式ガス栓 - Google Patents

Abstract

電磁安全弁（３）を備えた回転式ガス栓（１）は、円錐形状の調節部材（７）を備えたタイプのものであり、電磁アクチュエータ（３ａ）は、出力とサイズが小さく、栓本体内のパイプ状の筐体（２ａ）に完全に内蔵される。弁アクチュエータ（３ａ）は、直流電圧により密封部材（９）が引き寄せられるタイプのものである。コイル（１５）を貫通する円筒形状の磁性フレーム（１４）は、コイルの内側でガイドされ、コイルを取り囲む磁性カプセル（１６）の直径Ｄｈは、栓本体（２ａ）内の筐体（８）の直径に合わせて調節され、約１４ｍｍとされる。密封部材（９）のストローク“Ｒ”は、２．５ｍｍよりも大きくされるギャップ（Ｇ）と一致し、栓内における最大吸気流量（Ｑ）のために必要なバルブ（９，１０）の大きな流路開口“Ａ”を達成する。それと同時に、円筒形状のフレームの直径“Ｄａ”が４ｍｍ未満に制限されるものの、電磁アクチュエータ（３ａ）は、電磁回路（１３−１６）の小さなリラクタンスのため低出力である。

Description

本発明は、家庭用器具の内部のガス流量の調節のための回転式ガス栓であって、本体内のガス送り管に、外部直流電圧によって作動されて開状態とされる電磁安全弁が内蔵された回転式ガス栓に関する。

従来技術
家庭用調理器具又はストーブに適用される上述のようなタイプの回転式ガス栓であって、円錐形状の調節部材により調節されるガス送り管の内部に電磁安全弁が内蔵された回転式ガス栓が知られている。弁アクチュエータのコイルは、初期時には、磁性フレームを引き寄せて弁を開状態にするために手動のラム又は直流電圧により作動され、その後は、火炎検出器向けに調整された強度の低い電流により開状態のまま維持される。

欧州特許出願公開第１０４５２０６号明細書（欧州特許第２１６１６０１号明細書）は、円錐形状の調節部材により流量を調節する回転式ガス栓であって、その開放端にねじ継ぎ手により固定され、直流作動電圧のための電気コネクタを備えた付加的なチューブ状の筐体に安全弁の電磁アクチュエータが内蔵された回転式ガス栓を開示する。

国際公開第２００４／０３１６３２号パンフレットは、外部電源からの直流電圧により作動され、コイルの内部に突出する可動式の円筒形状フレームを備えた電磁石を有する電磁安全弁を備えた家庭用調理器具向けの回転式ガス栓を開示するが、これは、密封部材を十分に引き寄せるための大きめのギャップに面するフレームを引っ張るための十分な引力を有する電磁アクチュエータという課題を解決するものである。この弁アクチュエータは、弁筐体の外側の栓本体に結合されており、交換可能となるように分解されることができる大型のコイルを有する。このような大型のコイルは、高い電力を必要とするだけでなく磁性フレームに大きな衝撃を与え、また、このようなコイルは２つの別々の部品から構成されるため、可動式フレームのためのガイド手段、及び固定式コアのための気密部材が必要になる。

発明の開示
本発明の目的は、家庭用調理器具又は暖房器具に適用される、電磁安全弁が内蔵された回転式ガス栓を提供することであり、その電磁アクチュエータは、小型かつコンパクトであって極めて小さい直流電流で駆動され、コイルの内側で軸方向にガイドされる可動式の円筒形状の磁性フレームを有しており、その磁性フレームは、栓内で損失を発生させることなく最大の流入量の通過を許容するために必要な弁開口幅を達成するための十分な長さの引き寄せストローク“Ｒ”を密封部材に達成させる。

回転式ガス栓内のガス管に内蔵された電磁安全弁の電磁石は、弁アクチュエータのサイズがチューブ状の筐体をなす同ガス管の直径に合わせて調節されなければならないため小型化されているので、低出力である。小型、低出力のコイル、及びアクチュエータを栓本体のパイプ内に結合させるためのシンプルかつ安価な手段を用いることで、電磁アクチュエータ全体が栓本体に内蔵され、閉鎖部材及び可動式フレームは、小型サイズ及び低供給電圧にもかかわらず、２．５ｍｍ又はそれを越える長いギャップを引き寄せることができ、さらに、時間の経過とともに電磁コアにおける可動フレームと対向フレームの電磁接触面の磨耗により電磁石のリラクタンスが減少したときの動作を円滑化するために、公称値を超える引力を発生させる。

電磁アクチュエータは低出力であり、作動初期時には、伸縮ばねの力だけでなく“付着”による抵抗をも克服してゴム製の密封部材を弁台座から引き寄せるための十分な引力を可動式フレームに作用させる。安全弁の電磁石は、栓本体に内蔵可能となるように小型サイズでなければならないが、密封部材の相当量の引き寄せを達成するための長いギャップが設けられているため、ガス栓の吸気口に到達する全ガス流量の通過のための十分な弁開口面積を確保することができる。可動式フレームとコアの間の長いエアギャップに起因する磁気回路の高いリラクタンスは、電磁石の鋼鉄製ケーシングの両端における磁路の閉じが良好であること、及びフレームとコイルの間の運動中の遊びが極めて小さいことにより補われる。

電磁安全弁が内蔵された回転式ガス栓の断面図である。

発明の詳細な説明
図１を参照すると、コンパクトな栓本体２に内蔵された電磁安全弁３を有する回転式ガス栓１の好適な実施形態は、調理器具又は暖房用ストーブのような家庭用ガス器具に適用される栓本体内部の吸気管４と排気管５の間の主要なガス流“Ｑ”を手動により調節するための調節ボタン６ａが設けられた回転式の栓６を備えている。調節部材７は、円錐形状を有し、栓本体２に内蔵された安全弁３は、伸縮ばね１１の力に対して柔軟性のある材質からなる密封部材９を有する電磁アクチュエータ３ａを備えている。図１に示されるような実施形態において、電磁アクチュエータ３ａの筐体８は、ガス栓の吸気管４に連結されたガス管２ａに内蔵されており、その直径は、約１２ｍｍと小さいアクチュエータ３ａの直径“Ｄｈ”に合わせて調節される。パイプ状の筐体８の底部には、安全弁の台座１０、及び最大流“Ｑ”を損失を発生させることなく通過させるための開口“Ａ”を確保する弁通孔１２が設けられている。

安全弁の電磁アクチュエータ３ａは、密封部材９を引き出すためのコイル１５を有する電磁石１３，１４，１５を備えており、筐体８の内部に完全に組み込まれて、ガス管２ａの開放端にねじ止めされるコネクタ１９によりガス管２ａに対して堅く固定される。ガス管２ａの反対側の端部においては、弁の密封部材９が、伸縮ばね１１により押圧された弁台座１０に対して押し付けられる。密封部材９を保持する可動式の磁性フレーム１４は、円筒形状をなし、直径が約４ｍｍであり、作動コイル１５のチューブ状のリールの内側でガイドされる。

電磁石の強磁性コア１３は、コイル１５を支持し、ガス栓の“大部分”に電気的に接続する外側の底部１３ｂ、及びコイル１５を貫通して固定式の対向フレーム１３ａとして作用する内側の円筒部１３ａを有する。電磁石の対向フレーム１３ａと可動式フレーム１４の間には、長さが２．５〜５ｍｍであり、好ましくは３ｍｍである長いエアギャップ“Ｇ”が形成されている。可動式フレームと対向フレーム１３ａの接触面１４ａは、両者間の雄／雌の接合を実現するために一方が他方を補完する略円錐形状からなる構造を有するので、両者間の接触面積は大きくなる。そのため、磁気回路のリラクタンスは、序文において参照された従来技術の一部を構成する平坦な円筒形状の断面接触フレームと比べて小さくなる。

コイル１５は、電磁流量のコレクタとしての機能を果たし、可動式フレーム１４とコア１３の間に引力を作用させる磁束回路を閉じるための磁性鋼製のカプセル１６に封入されている。磁性カプセル１６は、コア１３の底部に堅く嵌め込まれ、閉磁路２０を形成する。前記の底部１３ｂは、カプセル１６の外側に位置し、本体２ａのパイプ状筐体内の電磁石１３−１６の完全な密封状態を確保するための周面を提供するリング状の部分を含むため、電磁アクチュエータ３ａ全体がガス栓１の内部に組み込まれることになる。

作動中のコイル１５は、出力が約４０ｍＷと小さく、コイルを取り囲む円筒形状のカプセル１６は、直径“Ｄｈ”が約１２ｍｍ又は１４ｍｍ未満と小さく、電磁アクチュエータ３ａの結合手段１３−２１は、構造がシンプルでありかつ安価である。約１，７００であり１００オームであるコイル１５の電力と巻き数は、鋼鉄製のカプセル１６の前記直径“Ｄｈ”、及び約３３ｍｍであるアクチュエータの全長“Ｌ”に合わせて調節される。フレーム１４に引力を作用させて安全弁３の開状態を維持するために必要な力は、一巻き当たり約３４アンペアの磁場を形成するコイル内に発生する。コイル１５の電気コネクタ２１は、約６５／８０Ｖの外部直流作動電圧の供給のために、底部１３ｂから電気的に絶縁されており、底部１３ｂを貫通して外側に突出している。

密封部材９に近接する鋼鉄製カプセル１６の反対側の端部は、約４ｍｍであるフレーム１４の直径“Ｄａ”に合わせて調節される、可動式フレーム１４をガイドするためのカラー１６ａに向かって閉じられているが、その目的は、閉磁路１６のリラクタンスを最小限に低下させることである。運動する可動式フレームをガイドするため、円筒形状のフレーム１４は、コイル１５のリールの内側にリング形状の滑りリッジ１８を有するが、その滑りリッジ１８は、コイル１５とフレーム１４の間の遊びが大きくならないようにフレーム１４の円筒表面から僅かに突出している。

上述した電磁アクチュエータ３ａの構造により、電磁石１３，１４，１５を作動させるために必要な力が常に確保され、フレーム１４に作用する引力が、２．５ｍｍよりも大きく、好ましくは、３ｍｍである密封部材９の引き寄せストローク“Ｒ”を達成する。弁通孔１２が例えば６ｍｍである場合、このストローク“Ｒ”の最小値が、最大流量“Ｑ”が吸気管４から伝送されるための十分な面積の伝送流路開口“Ａ”の、弁９，１０内での形成に寄与する。

電磁石１３−１６のサイズを小型化して、栓本体のガス管２ａに内蔵可能にするための可動式フレームの直径“Ｄａ”は、密封部材９の引き寄せストロークＲを２．５ｍｍよりも大きくするために必要なギャップ“Ｇ”の全長の２倍よりも小さい。

このように、２．５ｍｍを越える長い引き寄せストローク“Ｒ”が達成されると同時に、それを実現するための電磁石１３−１６の小さいリラクタンスが長期間にわたり有効となるため、密封部材９の弁台座１０への“付着”による磨耗及び抵抗、並びにフレーム１４の衝突に起因する電磁接触面１３ａ，１４ａの磨耗による電磁石のリラクタンスの増加を補うために必要な電磁力を発生させることができる。

Claims (5)

1. 家庭用料理器具又はストーブの供給に応じた流入気体（Ｑ）の調節のための、電磁安全弁（３）を備えた回転式ガス栓であって、
   前記ガス栓（１）は、栓本体（２）及び円錐形状の調節部材（７）を有し、
   前記安全弁（３）は、前記栓本体（２）の内部に円錐形状の調節部材（７）と直列に結合された密封部材（９）を備えた電磁アクチュエータ（３ａ）を備え、
   アクチュエータの電磁石（１３−１６）は、所定面積の弁開口“Ａ”に相当する密封部材（９）の引き寄せストローク“Ｒ”を達成するために、軸方向のギャップが“Ｇ”である磁性フレーム（１４）を通過する直流電流により作動され、
   電磁アクチュエータ（３ａ）は、小型かつ低出力であり、その外径は、栓本体（２ａ）内の筐体（８）にぴったり内蔵される直径“Ｄｈ”であり、
   電磁石（１３−１６）は、コイル（１５）を貫通してその内側でガイドされる円筒形状のフレーム（１４）と、底部（１３ｂ）、及びギャップＧの中間値が電磁アクチュエータ３の全長“Ｌ”を考慮すると比較的長い２．５ｍｍよりも大きくなるようにコイル（１５）の内側に固定される対向フレーム（１３ａ）を含む磁性コア（１３）と、電磁石の磁性回路（１３，１４，１６）の一部をなすようにコイル（１５）を取り囲む磁性カプセル（１６）とから構成される。
2. 電磁アクチュエータ（３ａ）を栓本体（２）に内蔵させるため、磁性を有する円筒形状のカプセル（１６）の前記直径Ｄｈは、１４ｍｍよりも小さく、
   磁性フレーム（１４）のギャップ“Ｇ”は、２．５ｍｍよりも大きい前記引き寄せストローク“Ｒ”を実現し、それと同時に、磁性フレーム（１４）の直径“Ｄａ”は、“Ｄａ”がギャップＧの前記全長の約２倍よりも小さくなるように縮小される請求項１に係る安全弁（３）を備えた回転式ガス栓。
3. 電磁石（１３−１６）の前記直径Ｄｈは、１４ｍｍよりも小さく、
   前記アクチュエータ（３ａ）の全長は、密封部材（９）及びコア外側の底部（１３ｂ）を含めて、３５ｍｍよりも小さいことを特徴とする請求項１に係る安全弁（３）を備えた回転式ガス栓。
4. 磁性コア（１３）の前記底部は、コイル（１５）を支持し、電磁石（１３−１６）の電磁回路を閉じるために前記磁性カプセル（１６）が嵌め込まれる外側の円盤状部材（１３ｂ）を含み、電磁アクチュエータ（３ａ）の完全な密閉状態のために、本体（２ａ）内の前記パイプ筐体に接触するリング状の周面を備えていることを特徴とする請求項１に係る安全弁（３）を備えた回転式ガス栓。
5. 可動式磁性フレーム（１４）は、片側がフレームに接触するカラー部材（１６ａ）に囲まれた状態で引き寄せストローク“Ｒ”に沿ってガイドされ、反対側にフレームのコイル（１５）内部への滑り運動を許容するためのリング状のリッジ（１４ａ）を有することを特徴とする請求項１に係る安全弁（３）を備えた回転式ガス栓。

Images