JP2020056477A - 電動式ガス弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ４により軸方向に駆動される操作ロッド６に連動して動く弁体３２を有する流量調節弁３と、この弁体３２により軸方向に可動の弁座部材７を介して押圧開弁される電磁安全弁２とを備えるガス弁装置であって、最小火力に絞る際に、モータ４を、弁座ストッパ７１で制止される復動端位置に弁座バネ７２の付勢力で保持される弁座部材７に弁体３２が当接する第１の回転位置を超えた第２の回転位置まで回転させるものにおいて、モータ４の第２の回転位置への回転で弁座部材７が動くと、二次側ガス室１２の容積が拡大し、ガス圧低下で失火することがあるため、これを防止できるようにする。【解決手段】操作ロッド６に対し弁体３２を正規位置からクッションバネ３４に抗して復動方向に所定ストローク移動自在とする。クッションバネ３４のバネ定数は弁座バネ７２のバネ定数よりも小さくする。【選択図】図１

Description

本発明は、バーナへのガス供給路に介設される電動式ガス弁装置に関する。

従来、この種の電動式ガス弁装置として、バルブケーシング内に、電磁安全弁と、流量調節弁と、電動モータにより連動機構を介して軸方向に駆動される操作ロッドと、バルブケーシング内の空間を軸方向一方の一次側ガス室と軸方向他方の二次側ガス室とに仕切る軸方向に移動自在な弁座部材とを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座部材に設けられた一次側ガス室に面する安全弁用弁座と、安全弁用弁座に対向する安全弁用弁体と、安全弁用弁体を復動方向に付勢して安全弁用弁座に着座させる弁バネと、安全弁用弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結した吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、流量調節弁は、弁座部材に設けられた二次側ガス室に面する調節弁用弁座と、操作ロッドに連動して軸方向に移動する、調節弁用弁座に着座可能な調節弁用弁体とを備えている。また、バルブケーシング内に、弁座部材の復動方向への移動を所定の復動端位置で制止する弁座ストッパと、弁座部材を復動方向に付勢する弁座バネとが設けられている。

上記従来例では、電動モータを正転させて操作ロッドを往動方向に移動させることにより、調節弁用弁体を調節弁用弁座に着座させて、弁座部材を復動端位置から往動方向に押動させ、安全弁用弁座を安全弁用弁体に当接させて、安全弁用弁体を電磁石に吸着片が当接する開弁位置まで弁バネの付勢力に抗して押動させ、この状態で電磁石に通電することにより安全弁用弁体を開弁位置に吸着保持する。その後、電動モータを逆転させて操作ロッドを復動方向に移動させることにより、弁座部材を復動方向に移動させ、安全弁用弁座を開弁位置に吸着保持される安全弁用弁体から離隔させて、電磁安全弁を開弁させると共に、弁座部材が復動端位置に到達した後の更なる操作ロッドの復動方向への移動により調節弁用弁体が調節弁用弁座から離れて、バーナへのガス供給量が次第に増加するようにしている。

また、流量調節弁は、調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座した状態でも一次側ガス室から二次側ガス室にガスを流すバイパス路を有している。ここで、バーナ燃焼中にバーナへのガス供給量をバイパス路で規定される最小量に絞るときに、電動モータを、復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座する回転位置で停止させるようにしたのでは、弁座部材の寸法公差や弁座ストッパの位置公差等により、調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座する前に電動モータが停止して、バーナへのガス供給量をバイパス路で規定される最小量まで絞れなくなることがある。そこで、従来、バーナ燃焼中にバーナへのガス供給量をバイパス路で規定される最小量に絞るときは、電動モータを、復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座する回転位置である第１の回転位置よりも正転方向に所定角度ずれた第２の回転位置まで正転させるようにしている。

然し、これでは、以下の不具合を生ずる。即ち、従来例のものでは、調節弁用弁体が操作ロッドと一体に軸方向に動くため、電動モータを第２の回転位置まで正転させると、調節弁用弁体が復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に着座してから更に往動方向に移動し、弁座部材が調節用弁体に押されて往動方向に移動してしまう。そして、この移動により二次側ガス室の容積が拡大して、二次側ガス室内のガス圧が一時的に低下し、バーナへのガス供給量が一時的に最小量を下回る量までアンダーシュートし、失火してしまうことがある。

特開２０１８−１３２５１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、バーナ燃焼中にバーナへのガス供給量を最小量まで絞る際の失火を防止できるようにした電動式ガス弁装置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、バーナへのガス供給路に介設される電動式ガス弁装置であって、バルブケーシング内に、電磁安全弁と、流量調節弁と、電動モータにより連動機構を介して軸方向に駆動される操作ロッドと、バルブケーシング内の空間を軸方向一方の一次側ガス室と軸方向他方の二次側ガス室とに仕切る軸方向に移動自在な弁座部材とが設けられ、軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座部材に設けられた一次側ガス室に面する安全弁用弁座と、安全弁用弁座に対向する安全弁用弁体と、安全弁用弁体を復動方向に付勢して安全弁用弁座に着座させる弁バネと、安全弁用弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結した吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、流量調節弁は、弁座部材に設けられた二次側ガス室に面する調節弁用弁座と、操作ロッドに連動して軸方向に移動する、調節弁用弁座に着座可能な調節弁用弁体と、調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座した状態でも一次側ガス室から二次側ガス室にガスを流すバイパス路とを備え、バルブケーシング内に、弁座部材の復動方向への移動を所定の復動端位置で制止する弁座ストッパと、弁座部材を復動方向に付勢する弁座バネとが設けられ、電動モータを正転させて操作ロッドを往動方向に移動させることにより、調節弁用弁体を調節弁用弁座に着座させて、弁座部材を復動端位置から往動方向に押動させ、安全弁用弁座を安全弁用弁体に当接させて、安全弁用弁体を電磁石に吸着片が当接する開弁位置まで弁バネの付勢力に抗して押動させ、この状態で電磁石に通電することにより安全弁用弁体を開弁位置に吸着保持し、その後、電動モータを逆転させて操作ロッドを復動方向に移動させることにより、弁座部材を復動方向に移動させ、安全弁用弁座を開弁位置に吸着保持される安全弁用弁体から離隔させて、電磁安全弁を開弁させると共に、弁座部材が復動端位置に到達した後の更なる操作ロッドの復動方向への移動により調節弁用弁体が調節弁用弁座から離れて、バーナへのガス供給量が次第に増加するようにし、更に、バーナ燃焼中にバーナへのガス供給量をバイパス路で規定される最小量に絞るときは、電動モータを、復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座する回転位置である第１の回転位置よりも正転方向に所定角度ずれた第２の回転位置まで正転させるものにおいて、調節弁用弁体は、操作ロッドに対し、電動モータの第１の回転位置で復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に着座する所定の正規位置から復動方向に所定ストロークだけ相対移動自在であって、調節弁用弁体を操作ロッドに対し往動方向に付勢して正規位置に弾力的に保持するクッションバネが設けられ、クッションバネのバネ定数は弁座バネのバネ定数よりも小さいことを特徴とする。

本発明によれば、電動モータを第１の回転位置を超えて第２の回転位置まで正転させても、調節弁用弁体がクッションバネの撓みで操作ロッドに対し正規位置から復動方向に相対移動する。そして、調節弁用弁体が操作ロッドに対し正規位置から所定ストローク復動方向に移動するまでは弁座部材が復動端位置から往動方向に動くことはなく、二次側ガス室の容積は変化しない。従って、バーナ燃焼中に電動モータを第２の回転位置まで正転させて、バーナへのガス供給量を最小量に絞る際に、二次側ガス室の容積が拡大すること、即ち、二次側ガス室の容積拡大に起因してガス供給量が最小量を下回る量にアンダーシュートすることを抑制でき、失火を効果的に防止できる。

尚、所定ストロークが、第１の回転位置から第２の回転位置まで電動モータを正転させたときの操作ロッドの移動ストロークより短く設定されていても、バーナへのガス供給量を最小量に絞る際の二次側ガス室の容積拡大を所定ストローク分減少させることができる。但し、所定ストロークを、第１の回転位置から第２の回転位置まで電動モータを正転させたときの操作ロッドの移動ストローク以上の長さに設定すれば、バーナへのガス供給量を最小量に絞る際に、二次側ガス室の容積は全く拡大せず、失火を確実に防止できる。

本発明の実施形態の電動式ガス弁装置の切断側面図。 実施形態の電動式ガス弁装置に設けられる連動機構の分解斜視図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）実施形態の電動式ガス弁装置の作動を示す要部の切断側面図。

図１を参照して、Ａは、コンロに設けられるバーナＢへのガス供給路Ｇに介設した本発明の実施形態の電動式ガス弁装置である。このガス弁装置Ａは、ガス流入口１ａとバーナＢに連なるガス流出口１ｂとを有するバルブケーシング１を備えている。このバルブケーシング１内には、電磁安全弁２と、流量調節弁３と、ステッピングモータ等から成る電動モータ４により連動機構５を介して軸方向に駆動される操作ロッド６と、バルブケーシング１内の空間をガス流入口１ａに連通する軸方向一方の一次側ガス室１１とガス流出口１ｂに連通する軸方向他方の二次側ガス室１２とに仕切る軸方向に移動自在な弁座部材７とが設けられている。尚、電動モータ４は、バルブケーシング１の軸方向他方の端部に連動機構５を囲うようにして取付けられるボックス１３の外端に搭載されている。

軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、電磁安全弁２は、弁座部材７に設けられた一次側ガス室１１に面する安全弁用弁座２１と、安全弁用弁座２１に対向する安全弁用弁体２２と、安全弁用弁体２２を復動方向に付勢して安全弁用弁座２１に着座させる弁バネ２３と、安全弁用弁体２２に往動方向にのびる弁軸２２ａを介して連結した吸着片２４と、吸着片２４に対向する電磁石２５とを備えている。そして、安全弁用弁体２２を吸着片２４が電磁石２５に当接する開弁位置まで弁バネ２３に抗して押動させた状態で電磁石２５に通電することにより、安全弁用弁体２２が開弁位置に吸着保持されるようにしている。また、バーナＢに付設する図示省略した火炎検知素子により失火が検知されたときや、後述する点消火ボタン９を消火位置に押し込む消火操作を行ったときは、電磁石２５への通電を停止し、安全弁用弁体２２を弁バネ２３により安全弁用弁座２１に着座する閉弁位置に復帰させて、電磁安全弁２を閉弁させる。

バルブケーシング１内には、弁座部材７の復動方向への移動を安全弁用弁体２２が着座可能な所定の復動端位置で制止する、バルブケーシング１の内面に形成した突起部から成る弁座ストッパ７１と、弁座部材７を復動方向に付勢して復動端位置に弾力的に保持する弁座バネ７２とが設けられている。また、弁座部材７の外側で一次側ガス室１１と二次側ガス室１２との間にガスが流れることを防止するためにベロフラム７３を設けている。

流量調節弁３は、弁座部材７に設けられた二次側ガス室１２に面する調節弁用弁座３１と、操作ロッド６に連動して軸方向に移動する調節弁用弁体３２とを備えている。調節弁用弁体３２は、調節弁用弁座３１に開設した弁孔３１ａを閉塞するように調節弁用弁座３１に着座可能な閉塞弁部３２ａと、弁孔３１ａに復動方向から挿入可能なニードル部３２ｂとを有している。また、流量調節弁３は、調節弁用弁座３１に閉塞弁部３２ａが着座した状態でも一次側ガス室１１から二次側ガス室１２にガスを流すバイパス路３３を備えている。尚、本実施形態では、バイパス路３３を調節弁用弁体３２に形成しているが、弁座部材７にバイパス路３３を形成することも可能である。

図２も参照して、連動機構５は、電動モータ４により回転駆動される、操作ロッド６と同心の筒状のカム体５４と、カム体５４に形成した螺旋状のカム溝５４ａに係合する、操作ロッド６に固定したピン５５とを有し、カム体５４の正転と逆転とでカム溝５４ａからピン５５を介して作用する軸方向推力により操作ロッド６が往動方向と復動方向とに移動するようにしたカム機構で構成されている。電動モータ４とカム体５４との間には、モータケース内に組み込んだ減速歯車列５１と、減速歯車列５１の出力側の回転軸５２と、回転軸５２とカム体５４とを連結する連結子５３とが設けられている。連結子５３は、断面が非円形の回転軸５２に嵌合する非円形の孔５３ａを有し、回転軸５２と一緒に回転する。また、連結子５３には、カム体５４の復動方向側端部に形成した切欠き部５４ｂに係合して回転力を伝達する突片部５３ｂが設けられている。カム体５４には、バルブケーシング１から復動方向に延出したガイド筒５６が挿入されている。ガイド筒５６には、軸方向に長手の長孔５６ａが形成されており、この長孔５６ａにピン５５を軸方向に摺動自在に係合させている。また、カム体５４の往動方向の端をボックス１３の端壁で構成されるカムストッパ５７に当接した状態に付勢保持するカムバネ５８を設けている。

また、電動式ガス弁装置Ａを制御するコントローラ８が設けられている。コントローラ８には、コンロの操作パネル部に設けられた点消火ボタン９からの操作信号が入力される。点消火ボタン９は、プッシュプッシュ式であって、操作パネル部の表面とほぼ面一の消火位置から一旦押し込んで押し込み解除することにより操作パネル部の表面から突出した点火位置に変位し、この状態で火力調節のために回動操作することができる。そして、点消火ボタン９を点火位置に突出させる点火操作を行ったときに、コントローラ８はモータ駆動回路４１を介して電動モータ４を正転させる。これによれば、連動機構５を介して操作ロッド６が往動方向に移動し、先ず、調節弁用弁体３２の閉塞弁部３２ａが弁座ストッパ７１で制止される復動端位置に存する弁座部材７の調節弁用弁座３１に着座し、以後、弁座部材７が調節弁用弁体３２に押されて往動方向に移動する。そして、安全弁用弁座２１が安全弁用弁体２２に当接して、安全弁用弁体２２が開弁位置に押動される（図３（ａ）に示す状態）。この状態で電磁石２５に通電して安全弁用弁体２２を開弁位置に吸着保持する。その後、電動モータ４を逆転させて、操作ロッド６を復動方向に移動させると共に、図示省略したイグナイタに通電する。この際、弁座部材７は、復動端位置まで操作ロッド６に追従して復動方向に移動し、安全弁用弁座２１が開弁位置に吸着保持される安全弁用弁体２２から離れて、電磁安全弁２が開弁され、バーナＢへのガス供給が開始される。その後、復動端位置に制止される弁座部材７に対し調節弁用弁体３２を更に復動方向に移動させ、閉塞弁部３２ａを調節弁用弁座３１から離して、バーナＢへのガス供給量を次第に増加させ、バーナＢに点火する。バーナ点火後、調節弁用弁体３２が往動方向に移動して、復動端位置に存する弁座部材７の調節弁用弁座３１に調節用弁用弁体３２（正確には閉塞弁部３２ａ）が着座すれば（図３（ｂ）の状態）、バイパス路３３のみを介してガスが流れて、バーナＢへのガス供給量が最小量になる。

但し、電動モータ４を、復動端位置に存する弁座部材７の調節弁用弁座３１に調節弁用弁体３２が着座する回転位置で停止させるようにしたのでは、弁座部材７の寸法公差や弁座ストッパ７１の位置公差等により、調節弁用弁座３１に調節弁用弁体３２が着座する前に電動モータ４が停止して、バーナＢへのガス供給量をバイパス路３３で規定される最小量まで絞れなくなることがある。そこで、バーナ燃焼中に点消火ボタン９により指示される火力が最小火力に変更されて、バーナＢへのガス供給量をバイパス路３３で規定される最小量に絞るときは、電動モータ４を、復動端位置に存する弁座部材７の調節弁用弁座３１に調節弁用弁体３２が着座する回転位置である第１の回転位置よりも正転方向に所定角度ずれた第２の回転位置まで正転させるようにしている。

ここで、調節弁用弁体３２が操作ロッド６と一体に軸方向に動くと、電動モータ４の第１の回転位置から第２の回転位置への正転で調節弁用弁体３２に押されて弁座部材７が復動端位置から往動方向に移動してしまう。すると、二次側ガス室１２の容積が拡大して、二次側ガス室１２内のガス圧が一時的に低下し、バーナＢへのガス供給量が一時的に最小量を下回る量までアンダーシュートし、失火してしまうことがある。

そこで、本実施形態では、調節弁用弁体３２を、操作ロッド６に対し、電動モータ４の上記第１の回転位置で復動端位置に存する弁座部材７の調節弁用弁座３１に着座する所定の正規位置から復動方向に所定ストロークだけ相対移動自在としている。具体的には、操作ロッド６の往動方向側の端部に凹孔６１を形成して、この凹孔６１に調節弁用弁体３２の閉塞弁部３２ａから復動方向にのびる筒部３２ｃを軸方向に摺動自在に挿入している。凹孔６１の往動方向側の端部内周面には縮径部６１ａが設けられ、一方、筒部３２ｃの復動方向側の端部外周面には拡径部３２ｄが設けられている。そして、拡径部３２ｄが縮径部６１ａに当接する位置を正規位置として、この正規位置から筒部３２ｃの復動方向側の端面が凹孔６１の復動方向側の底面に当接するまでの所定ストロークＳだけ調節弁用弁体３２が操作ロッド６に対し復動方向に相対移動自在となるようにしている。また、凹孔６１内に、筒部３２ｃに内挿されるようにクッションバネ３４を設けている。そして、このクッションバネ３４で調節弁用弁体３２を操作ロッド６に対し往動方向に付勢して、調節弁用弁体３２が正規位置に弾力的に保持されるようにしている。

ここで、クッションバネ３４としては、バネ定数が弁座バネ７２のバネ定数よりも小さなものを用いる。更に、上記所定ストロークＳは、上記第１の回転位置から上記第２の回転位置まで電動モータ４を正転させたときの操作ロッド６の移動ストローク以上の長さに設定されている。

これによれば、電動モータ４を第１の回転位置を超えて第２の回転位置まで正転させても、図３（ｃ）に示す如く、調節弁用弁体３２がクッションバネ３４の撓みで操作ロッド６に対し正規位置から復動方向に相対移動し、弁座部材７が復動端位置から往動方向に動くことはなく、二次側ガス室１２の容積は全く拡大しない。従って、バーナ燃焼中に電動モータ４を第２の回転位置まで正転させて、バーナＢへのガス供給量を最小量に絞る際に、二次側ガス室１２の容積拡大に起因してガス供給量が最小量を下回る量にアンダーシュートすることはなく、失火を確実に防止できる。

尚、点火操作時に電動モータ４を第２の回転位置を超えて正転させれば、調節弁用弁体３２は、操作ロッド６に対し正規位置から復動方向に所定ストロークＳ移動して、以後操作ロッド６と一体に往動方向に移動する。そのため、弁座部材７を復動端位置から往動方向に押動させて、電磁安全弁２の弁体２２を開弁位置まで押動させることができる。

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、上記所定ストロークＳを、上記第１の回転位置から上記第２の回転位置まで電動モータ４を正転させたときの操作ロッド６の移動ストロークより短く設定することも可能である。この場合にも、バーナＢへのガス供給量を最小量に絞る際の二次側ガス室１２の容積拡大を所定ストロークＳ分減少させることができるため、ある程度の失火防止効果が得られる。また、上記実施形態では、連動機構５を筒状のカム体５４を有するカム機構で構成しているが、送りねじ機構で連動機構を構成することも可能である。更に、電動モータをバルブケーシングに対し軸方向に直交するように配置し、連動機構を操作ロッドに連結されたラックと、ラックに噛合するモータ駆動のピニオンとから成るラックピニオン機構で構成することも可能である。また、コンロ用バーナ以外のバーナへのガス供給路に介設する電動式ガス弁装置にも同様に本発明を適用できる。

Ａ…電動式ガス弁装置、Ｂ…バーナ、Ｇ…ガス供給路、１…バルブケーシング、１１…一次側ガス室、１２…二次側ガス室、２…電磁安全弁、２１…安全弁用弁座、２２…安全弁用弁体、２２ａ…弁軸、２３…弁バネ、２４…吸着片、２５…電磁石、３…流量調節弁、３１…調節弁用弁座、３２…調節弁用弁体、３３…バイパス路、３４…クッションバネ、４…電動モータ、５…連動機構、６…操作ロッド、７…弁座部材、７１…弁座ストッパ、７２…弁座バネ。

Claims (2)

1. バーナへのガス供給路に介設される電動式ガス弁装置であって、バルブケーシング内に、電磁安全弁と、流量調節弁と、電動モータにより連動機構を介して軸方向に駆動される操作ロッドと、バルブケーシング内の空間を軸方向一方の一次側ガス室と軸方向他方の二次側ガス室とに仕切る軸方向に移動自在な弁座部材とが設けられ、軸方向一方を往動方向、軸方向他方を復動方向として、電磁安全弁は、弁座部材に設けられた一次側ガス室に面する安全弁用弁座と、安全弁用弁座に対向する安全弁用弁体と、安全弁用弁体を復動方向に付勢して安全弁用弁座に着座させる弁バネと、安全弁用弁体に往動方向にのびる弁軸を介して連結した吸着片と、吸着片に対向する電磁石とを備え、流量調節弁は、弁座部材に設けられた二次側ガス室に面する調節弁用弁座と、操作ロッドに連動して軸方向に移動する、調節弁用弁座に着座可能な調節弁用弁体と、調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座した状態でも一次側ガス室から二次側ガス室にガスを流すバイパス路とを備え、
   バルブケーシング内に、弁座部材の復動方向への移動を所定の復動端位置で制止する弁座ストッパと、弁座部材を復動方向に付勢する弁座バネとが設けられ、電動モータを正転させて操作ロッドを往動方向に移動させることにより、調節弁用弁体を調節弁用弁座に着座させて、弁座部材を復動端位置から往動方向に押動させ、安全弁用弁座を安全弁用弁体に当接させて、安全弁用弁体を電磁石に吸着片が当接する開弁位置まで弁バネの付勢力に抗して押動させ、この状態で電磁石に通電することにより安全弁用弁体を開弁位置に吸着保持し、その後、電動モータを逆転させて操作ロッドを復動方向に移動させることにより、弁座部材を復動方向に移動させ、安全弁用弁座を開弁位置に吸着保持される安全弁用弁体から離隔させて、電磁安全弁を開弁させると共に、弁座部材が復動端位置に到達した後の更なる操作ロッドの復動方向への移動により調節弁用弁体が調節弁用弁座から離れて、バーナへのガス供給量が次第に増加するようにし、
   更に、バーナ燃焼中にバーナへのガス供給量をバイパス路で規定される最小量に絞るときは、電動モータを、復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に調節弁用弁体が着座する回転位置である第１の回転位置よりも正転方向に所定角度ずれた第２の回転位置まで正転させるものにおいて、
   調節弁用弁体は、操作ロッドに対し、電動モータの第１の回転位置で復動端位置に存する弁座部材の調節弁用弁座に着座する所定の正規位置から復動方向に所定ストロークだけ相対移動自在であって、調節弁用弁体を操作ロッドに対し往動方向に付勢して正規位置に弾力的に保持するクッションバネが設けられ、クッションバネのバネ定数は弁座バネのバネ定数よりも小さいことを特徴とする電動式ガス弁装置。
2. 前記所定ストロークは、前記第１の回転位置から前記第２の回転位置まで前記電動モータを正転させたときの前記操作ロッドの移動ストローク以上の長さに設定されることを特徴とする請求項１記載の電動式ガス弁装置。

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