JP2019011910A - 燃焼用ガス量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動用のモータのトルクの上昇を抑制することが可能な燃焼用ガス量制御装置を提供する。【解決手段】ガス通路３が形成された筐体１０と、安全弁４と、燃焼用ガスの通流量の調整と、通流の遮断とを行うガス流量調整弁（ニードル弁）６と、安全弁を機械的に開弁方向に移動させる安全弁用ロッド２１と、ガス流量調整弁を機械的に開弁方向に移動させるガス流量調整弁用ロッド２２と、回動して安全弁用ロッドとガス流量調整弁用ロッドを押し操作するカム体２０と、カム体を回動させる回転軸３３を備えたモータ３０とを備えた燃焼用ガス量制御装置Ａにおいて、安全弁用ロッド、ガス流量調整弁用ロッド、カム体、および回転軸を備えたモータを、ガス通路内に配設する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、ガス量制御装置に関し、詳しくは、ガス調理器などに用いられる燃焼用ガス量制御装置に関する。

例えば、ガスコンロやガスグリルなどのガス調理器においては、調理の際の加熱量の調整などを行うため、燃焼用ガス（燃料ガス）の流量を制御する燃焼用ガス量制御装置が用いられている。

そのような燃焼用ガス量制御装置の１つとして、特許文献１には、ガスコンロなどの燃焼機器の自動化と安全性を両立させたガスバルブを実現することが可能な、モータ駆動式の燃焼用ガス量制御装置が開示されている。

この特許文献１の燃焼用ガス量制御装置は、一つのモータで駆動することにより、コストを抑制しつつ、安全弁の開閉と、流量調整弁の駆動を可能にしている点で有意義である。

また、特許文献１の燃焼用ガス量制御装置においては、流量調整弁に閉止機能を持たせている。

さらに、ガス通路には、安全弁と閉止機能を有する流量調整弁が直列に配置されており、待機時（運転停止時）において、２重にガスが遮断されるように配慮され、安全性が高められている。

また、安全弁を操作して強制的に開状態とした場合において、流量調整弁は閉弁状態に保たれ、駆動手段が故障しても生ガスの流出がないように配慮されている。

さらに、燃焼時には、流量調整弁が開くが、このとき安全弁に対して強制的に開操作が行われないように構成されており、この状態でガスコンロなどの燃焼機器が消火されても、安全弁の吸着を解除することにより安全弁が閉弁するように構成されているので、生ガスの流出は防止され、安全性が確保されることになる。

また、特許文献１の燃焼用ガス量制御装置においては、流量調節弁として、ニードル式調整弁を使用することにより、段階的ではなく連続的に燃焼用ガスの流量を調整することができるように構成されている。

特開平０５−１１３２１５号公報

しかしながら、上記特許文献１の燃焼用ガス量制御装置には、Ｏリングにより、ガス通路と外部とのシールを行う部位が、安全弁、および、流量調整弁の各々に存在しており、シール部の摺動抵抗によって、駆動用のモータが備えているべきトルクが大きくなるという問題点がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、駆動用のモータのトルクの上昇を抑制することが可能な燃焼用ガス量制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼用ガス量制御装置は、
ガス入口と、ガス出口とを備え、内部に前記ガス入口から前記ガス出口に至るガス通路が形成された筐体と、
前記ガス通路内に配設され、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流および遮断を切り換える安全弁と、
前記安全弁を閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
前記ガス通路内に配設され、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流量を調整するとともに、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流を遮断することができるように構成されたガス流量調整弁と、
前記ガス流量調整弁を閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
前記安全弁に当接し、前記第１スプリングの付勢力に抗して、前記安全弁を機械的に開弁方向に移動させる安全弁用ロッドと、
前記ガス流量調整弁に当接し、前記第２スプリングの付勢力に抗して、前記ガス流量調整弁を機械的に開弁方向に移動させるガス流量調整弁用ロッドと、
回動することにより、前記安全弁用ロッドと前記ガス流量調整弁用ロッドを押し操作するカム体と、
前記カム体を回動させる回転軸を備えたモータと
を備えた燃焼用ガス量制御装置であって、
前記安全弁用ロッド、前記ガス流量調整弁用ロッド、前記カム体、および、前記回転軸を備えたモータが、前記ガス通路内に配設されていること、
を特徴としている。

本発明の燃焼用ガス量制御装置は、上述のように構成されており、安全弁用ロッド、ガス流量調整弁用ロッド、カム体、および、カム体を回動させる回転軸を備えたモータが、ガス通路内に配設されているため、筐体の内部のガス通路と、筐体の外部との間でシールを行う必要がある可動部がなくなり、カム体を回動させるための駆動用のモータに求められるトルクの大きさを低減することが可能になる。

また、筐体の内部のガス通路と、筐体の外部との間でシールすべき可動部がなくなるため、ガス通路内を通流する燃焼用ガスの圧力を高くすることが可能になり、通流量を制御すべき燃焼用ガスの圧力条件などの自由度の高い燃焼用ガス量制御装置を実現することが可能になる。

本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置を示す図であって、閉弁状態にある燃焼用ガス量制御装置を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置を示す図であって、開弁状態（最大流量開弁状態（全開状態））にある燃焼用ガス量制御装置を示す図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置を示す図であって、開弁状態（最小流量開弁状態）を示す図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置を示す図であって、閉弁されつつある状態を示す図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、ガス通路内にモータ（ギアモータ）が配設されている状態を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、カム体の位相（角）とガス流量調整弁および安全弁の状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。

［実施形態］
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄは、それぞれ、本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａを示す要部断面図である。

本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、ガスコンロやガスグリルやガス給湯器などのガス機器の燃料となる燃焼用ガス（燃料ガス）の通流を制御するための装置として用いられるものである。以下、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、図２を参照しつつ、その構成について説明する。

＜燃焼用ガス量制御装置の構成＞
燃焼用ガス量制御装置Ａは、ガス入口1と、ガス出口２とを備え、内部にガス入口からガス出口に至るガス通路３が形成された筐体１０を備えている。

ガス通路３内には、ガス通路３における燃焼用ガスの通流および遮断を切り換える安全弁４と、安全弁４を閉弁方向に付勢する第１スプリング１１とが配設されている。なお、安全弁４は、弁体４ａが、安全弁４が備えるコイル（図示せず）への通電によって吸着保持されるように構成されている。

さらに、ガス通路３内には、ガス通路３における燃焼用ガスの通流量を調整するとともに、ガス通路３における燃焼用ガスの通流を遮断することができるように構成されたガス流量調整弁（ニードル弁）６と、ガス流量調整弁６を閉弁方向に付勢する第２スプリング１２とを備えている。

また、ガス通路３内には、安全弁４に当接し、第１スプリング１１の付勢力に抗して、安全弁４を機械的に開弁方向に移動させる安全弁用ロッド２１が配設されている。

さらに、ガス通路３内には、ガス流量調整弁（ニードル弁）６に当接し、第２スプリング１２の付勢力に抗して、ガス流量調整弁６を機械的に開弁方向に移動させるガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２が配設されている。

また、ガス通路３内には、回動することにより、安全弁用ロッド２１とガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２を押し操作するカム体２０が配設されている。

そして、この実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、図２に示すように、上述のカム体２０を回動させるモータ（この実施形態ではギアモータ）３０が、ガス通路３内に配設されている。

詳しく説明すると、図２に示すように、ガス通路３には、モータ（ギアモータ）３０が収容されるべき領域を確保することができるように、外側に突出したモータ収容領域３Ｘが形成されており、筐体１０にも、上記モータ収容領域３Ｘに対応するように、筐体本体１０ａから外側に突出した突出部１０Ｘが形成されている。

また、図２に示すように、筐体１０の、筐体本体１０ａから外側に突出した領域である突出部１０Ｘは、着脱可能な蓋部材１０Ｙを備えており、蓋部材１０Ｙを取り外すことで、モータ（ギアモータ）３０などをガス通路３内の所定の位置に設定することができるように構成されている。

また、この実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、モータ（ギアモータ）３０が備える回転軸（カム体２０を回動させる回転軸）３３も、ガス通路３内に配設されている。

したがって、ガス通路３内に配設されたカム体２０は、同じくガス通路３内に配設されたモータ３０の回転軸３３を介して回転駆動されることになる。

そのため、例えば、モータ３０を筐体１０の外側に配設し、回転軸３３を筐体１０の外側から内側に貫通、挿入するようにした場合には必要になるような可動部、すなわち、回転軸３３と筐体１０との間の、Ｏリングなどのシール部材によりシールを行うべき可動部は存在しないことになる。

その結果、燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、上述のシール部材でシールを行うことによる回転軸３３の摺動抵抗の増大が生じることはなく、回転軸３３の摺動抵抗のために、モータ（ギアモータ）３０に求められるトルクの大きさが増大することを確実に回避することができる。

なお、この実施形態では、ガス通路３内の外側に突出した領域であるモータ収容領域３Ｘにモータ（ギアモータ）３０を収容するようにしているが、本発明において、モータ収容領域は特に突出した領域でなくてもよく、例えば、筐体本体１０ａの、突出部のない直胴部に各部材がすべて収まるような構成とすることも可能である。

本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａについて、さらに、説明を加える。

この燃焼用ガス量制御装置Ａは、弁体４ａがコイル（図示せず）への通電によって吸着保持される安全弁４と、通流する燃焼用ガスの通流量を調整するガス流量調整弁（ニードル弁）６が直列に配置されている（図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ）。

ガス流量調整弁（ニードル弁）６は、ニードルを前進後退させる方式のニードル式の弁で、通流する燃焼用ガスの流量を段階的ではなく連続的に調整する調整機能と、通流する燃焼用ガスを遮断する閉止機能を備えている。

そして、モータ（ギアモータ）３０によって駆動されるカム体２０の回動により安全弁用ロッド２１とガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２が進退し、安全弁４とガス流量調整弁（ニードル弁）６を開方向、および、閉方向に駆動するように構成されている。

安全弁４は、カム体２０が回転し安全弁用ロッド２１が安全弁４を機械的に強制的に開いていない状態では、コイル（図示せず）への通電が遮断されると閉弁するように構成されている。

また、モータ（ギアモータ）３０により回転駆動され、カム体２０を回動させる回転軸３３は、上述のように、ガス通路３内に配設されている（図２参照）。

また、安全弁４は第１スプリング１１で、ガス流量調整弁（ニードル弁）６は、第２スプリング１２で、それぞれ閉弁方向に付勢されており、運転終了時や待機時において、第１スプリング１１、第２スプリング１２の付勢力で、確実に閉弁するように構成されており、高い安全性が確保されている。

また、モータ（ギアモータ）３０には、ポテンショメータ（図示せず）が内蔵されており、例えば、
（ａ）安全弁４、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が燃焼用ガスを遮断する原点、例えば、図１Ａにおけるθ＝０゜の位置、
（ｂ）安全弁４が開弁位置、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が最大開度位置（最大火力位置）となる位置、例えば、図１Ｂにおけるθ＝＋９０゜の位置、
（ｃ）安全弁４が開弁位置、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が最小開度位置（最小火力位置）となる位置、例えば、図１Ｃにおけるθ＝＋６０゜の位置、
（ｄ）燃焼用ガスの通流開始位置（すなわち、図１Ｃの最小開度位置（最小火力位置）と同じ位置）、
などのモータ（ギアモータ）３０の位置情報を検出することができるように構成されている。

＜燃焼用ガス量制御装置の動作＞
本明細書において、モータ（ギアモータ）３０の正回転とは、図１Ａにおいて、カム体２０が時計回り（ＣＷ）に回動するときのモータの回転方向をいう。また、モータ（ギアモータ）３０の逆回転とは、図１Ａにおいて、カム体２０が反時計回り（ＣＣＷ）に回動するときのモータの回転方向をいう。

この燃焼用ガス量制御装置Ａにおいて、燃焼用ガスを遮断する待機時のカム体２０の位相は、原点（θ＝０゜）であり、安全弁用ロッド２１、ニードル弁用ロッド２２のそれぞれは、安全弁４、およびガス流量調整弁（ニードル弁）６を押さない位置にあり、安全弁４、およびガス流量調整弁（ニードル弁）６はいずれもガスの通流を遮断する閉弁状態となっている（図１Ａ、図３参照。）

次に、燃焼用ガスの通流を開始するときは、図１Ｄに示すように、モータ（ギアモータ）３０が逆回転し、カム体２０の位相がθ＝−４５゜となって、カム体２０が安全弁用ロッド２１を押す。これにより、安全弁用ロッド２１が安全弁４に当接し、安全弁４を機械的に強制的に開弁させる。

この状態で、安全弁４が備えるコイル（図示せず）に通電することで安全弁４が吸着保持され、安全弁４が開弁状態に保たれることになる。

上述のように、コイルに通電することで安全弁４が吸着保持された状態とした後、モータ（ギアモータ）２０を正回転し、コイルへの通電を遮断したときには安全弁４が閉弁されることになる位置、すなわち、カム体２０の原点位置（＝原点）に戻し、安全弁用ロッド２１が待機位置に戻る。なお、コイルへの通電が継続されることで、安全弁４は、開弁状態を維持している。

カム体２０が原点に戻った後、モータ（ギアモータ）３０をさらに正回転し、カム体２０がガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２に当接して押し、ニードル弁用ロッド２２がガス流量調整弁（ニードル弁）６を押し、ガス流量調整弁（ニードル弁）６を徐々に開弁していく（図１Ｃ、図１Ｂ、図３参照）。なお、図１Ｃは最小開度の状態を、図１Ｂは最大開度の状態を示している。

図１Ｃ、図１Ｂに示す状態（すなわち、カム体２０の位相θがプラス側にある状態）は、安全弁４が備えるコイル（図示せず）への通電が遮断されたときに安全弁４が閉弁されることになる状態である（図３参照）。

その後、カム体２０の位相をポテンショメータで検出しながら、ガス流量調整弁（ニードル弁）６の位置が、最小開度の位置（図１Ｃ）と、最大開度（全開）の位置（図１Ｂ）との範囲となるように、モータ（ギアモータ）３０の回転を制御することで燃焼用ガスの流量の調整が行われる。

本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいて、燃焼用ガスが通流している状態（すなわち、カム体２０の位相θがプラス側にある状態）で、燃焼用ガスの通流を遮断する際には、安全弁が備えるコイルへの通電を遮断することで、安全弁が閉弁されるとともに、モータ（ギアモータ）３０を逆回転させて、カム体２０を原点（θ＝０゜）の位置に戻すことで、ガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２が後退して、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が閉弁する。

そして、この状態では、安全弁４、およびガス流量調整弁（ニードル弁）６の両方が燃焼用ガスの通流を遮断するガス通路３の二重遮断状態となり、高い安全性が確保される。

ここで、一部が上記の説明と重なるが、カム体２０の位相（角）とガス流量調整弁および安全弁の状態を示す図３を参照しつつ、ガス流量調整弁および安全弁の状態について説明する。

図３に示すように、カム体２０の位相θが原点（θ＝０゜）にあるとき、コイル（図示せず）への通電がない場合には安全弁４が閉弁状態となり、ガス流量調整弁（ニードル弁）６も全閉状態となる。

また、図３に示すように、カム体２０が時計方向に回転し、位相θが原点（θ＝０゜）からプラス方向に増大して行くと、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が徐々に開弁し、この実施形態では、位相θが＋９０°になるとガス流量調整弁（ニードル弁）６が全開になる。一方、安全弁４は、コイルへの通電を遮断すれば閉弁状態となり、コイルへの通電があると開弁状態とすることが可能な状態となる。

また、図３に示すように、カム体２０が反時計方向に回転し、位相θが原点（θ＝０゜）からマイナス方向に増大して行くと、ガス流量調整弁（ニードル弁）６は閉弁状態に保たれる一方、安全弁４が徐々に開弁し、コイル（図示せず）への通電がなくても開弁状態となる。この状態でコイルに通電することにより、安全弁４は、カム体２０の位相に関わらず開弁状態に保たれることになる。

因みに、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａでは、カム体の位相がいずれの位相にある場合であっても、安全弁４が備えるコイルへの通電を遮断すると、安全弁４、および、ガス流量調整弁（ニードル弁）６の少なくとも一方が燃焼用ガスの通流を遮断するので、停電時にも燃焼用ガスの通流が遮断されることになり、安全な燃焼用ガス量制御装置を実現することができる。

本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、上述のように構成されているので、カム体２０を回転させて安全弁用ロッド２１、および、ガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２を所定の方向に作動させることにより、意図する流量で燃焼用ガスを通流させることができるとともに、燃焼用ガスの通流を遮断する際には、必要に応じて燃焼用ガスの通流を確実に遮断することができる。

また、本発明の燃焼用ガス量制御装置Ａは上述のように、（ａ）安全弁用ロッド２１、ガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）２２、カム体２０、および、カム体２０を回動させる回転軸３３を備えたモータ（ギアモータ）３０が、ガス通路３内に配設されていることから、例えば、モータ（ギアモータ）３０が筐体１０の外側に配設され、回転軸３３を外部からガス通路３内に挿入し、カム体２０を回動させるようにした場合には必要となる、「回転軸３３と筐体１０との間をＯリングなどのシール部材を用いてシールすること」が不要になり、回転軸３３の摺動抵抗の増大に起因して、モータ（ギアモータ）３０に求められるトルクの大きさが増大することを回避することができる。

また、回転軸３３を回転させる際のシール部材による摺動抵抗がなくなるため、燃焼用ガスの通流開始後において、燃焼用ガスの通流を遮断するために、モータ（ギアモータ）３０の位置を閉止位置に戻す際の、モータ（ギアモータ）３０のトルクを低減することが可能になる。

また、ガス流量調整弁（ニードル弁）６を開弁する際に、ガス流量調整弁（ニードル弁）６が、閉弁状態から開弁状態に徐々に移行し、通流する燃焼用ガスの流量が、小流量から徐々に大流量に増大することになるため、爆発的な着火を招くことを防止することができる。

また、筐体１０の内部のガス通路３と、筐体１０の外部との間でシールすべき可動部がなくなるため、ガス通路３内を通流する燃焼用ガスの圧力を高くすることが可能になり、通流量を制御すべき燃焼用ガスの圧力条件などの自由度の高い燃焼用ガス量制御装置を実現することが可能になる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変形を加えることが可能である。

Ａ 燃焼用ガス量制御装置
１ ガス入口
２ ガス出口
３ ガス通路
３Ｘ モータ収容領域
４ 安全弁
４ａ 弁体
６ ガス流量調整弁（ニードル弁）
１０ 筐体
１０ａ 筐体本体
１０Ｘ 筐体の突出部
１０Ｙ 蓋部材
１１ 第１スプリング
１２ 第２スプリング
２０ カム体
２１ 安全弁用ロッド
２２ ガス流量調整弁用ロッド（ニードル弁用ロッド）
３０ モータ（ギアモータ）
３３ 回転軸

Claims (1)

1. ガス入口と、ガス出口とを備え、内部に前記ガス入口から前記ガス出口に至るガス通路が形成された筐体と、
   前記ガス通路内に配設され、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流および遮断を切り換える安全弁と、
   前記安全弁を閉弁方向に付勢する第１スプリングと、
   前記ガス通路内に配設され、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流量を調整するとともに、前記ガス通路における燃焼用ガスの通流を遮断することができるように構成されたガス流量調整弁と、
   前記ガス流量調整弁を閉弁方向に付勢する第２スプリングと、
   前記安全弁に当接し、前記第１スプリングの付勢力に抗して、前記安全弁を機械的に開弁方向に移動させる安全弁用ロッドと、
   前記ガス流量調整弁に当接し、前記第２スプリングの付勢力に抗して、前記ガス流量調整弁を機械的に開弁方向に移動させるガス流量調整弁用ロッドと、
   回動することにより、前記安全弁用ロッドと前記ガス流量調整弁用ロッドを押し操作するカム体と、
   前記カム体を回動させる回転軸を備えたモータと
   を備えた燃焼用ガス量制御装置であって、
   前記安全弁用ロッド、前記ガス流量調整弁用ロッド、前記カム体、および、前記回転軸を備えたモータが、前記ガス通路内に配設されていること、
   を特徴とする燃焼用ガス量制御装置。

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