JP2020091011A

JP2020091011A - ダイヤフラム装置

Info

Publication number: JP2020091011A
Application number: JP2018229559A
Authority: JP
Inventors: 邦夫片岡; Kunio Kataoka
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-11

Abstract

【課題】圧力の異なる２つのガス室１１，１２を仕切るダイヤフラム８を備えるダイヤフラム装置であって、ダイヤフラム８は、圧力の低いガス室１２側に凸の断面Ｕ字状に湾曲したコンボリューション部８３を有し、圧力の低いガス室１２側へのコンボリューション部８３の所定量を超える変位を制止するストッパ部材９を備えるものにおいて、ダイヤフラム８の摩耗耐久性を向上できると共にストッパ部材９へのコンボリューション部８３の張り付きも防止できるようにする。【解決手段】ストッパ部材９に、コンボリューション部８３が圧力の低いガス室１２側に所定量変位した状態でコンボリューション部８３に部分的に接触する接触部分９３が分散して複数設けられる。各接触部分９３の間の部分は、コンボリューション部８３が圧力の低いガス室１２側に所定量変位した状態でもコンボリューション部８３に接触しない非接触部分９４に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、圧力の異なる２つのガス室を仕切るダイヤフラムを備えるダイヤフラム装置に関する。

この種のダイヤフラム装置において、ダイヤフラムは、一般的に、圧力の低いガス室側に凸の断面Ｕ字状に湾曲したコンボリューション部を有している。そして、従来、コンボリューション部の圧力の低いガス室側の面に対向し、圧力の低いガス室側へのコンボリューション部の所定量を超える変位を制止するストッパ部材を備え、ダイヤフラムの伸び耐久性を向上させるようにしたダイヤフラム装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上記従来例のものでは、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態で、ストッパ部材のコンボリューション部との対向面がコンボリューション部に全面的に接触するようになっている。このものでは、ストッパ部材とコンボリューション部との接触面積が大きくなって、コンボリューション部がストッパ部材に接触、離間する際の摩擦抵抗も大きくなる。その結果、ストッパ部材へのコンボリューション部の繰り返しの接触で生ずるコンボリューション部の摩耗度合が大きくなり、ダイヤフラムの摩耗耐久性が悪化する。更に、圧力の高いガス室の内圧が過度に高くなったときは、コンボリューション部がストッパ部材に全面的に密着し、ストッパ部材へのコンボリューション部の張り付きを生じてしまうこともある。

実用新案登録公報第２５８４６６２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、ダイヤフラムの摩耗耐久性を向上できると共にストッパ部材へのコンボリューション部の張り付きも防止できるようにしたダイヤフラム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、圧力の異なる２つのガス室を仕切るダイヤフラムを備えるダイヤフラム装置であって、ダイヤフラムは、圧力の低いガス室側に凸の断面Ｕ字状に湾曲したコンボリューション部を有し、コンボリューション部の圧力の低いガス室側の面に対向し、圧力の低いガス室側へのコンボリューション部の所定量を超える変位を制止するストッパ部材を備えるものにおいて、ストッパ部材のコンボリューション部との対向面に、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態でコンボリューション部に部分的に接触する接触部分が分散して複数設けられ、これら各接触部分の間の部分は、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態でもコンボリューション部に接触しない非接触部分に形成されることを特徴とする。

本発明によれば、ストッパ部材の各接触部分の間の非接触部分は、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態でもコンボリューション部に接触しないため、ストッパ部材とコンボリューション部との接触面積が小さくなって、コンボリューション部がストッパ部材に接触、離間する際の摩擦抵抗も小さくなる。その結果、ストッパ部材へのコンボリューション部の繰り返しの接触で生ずるコンボリューション部の摩耗度合が軽減され、ダイヤフラムの摩耗耐久性が向上する。更に、ストッパ部材の各接触部分にコンボリューション部が接触した状態において、各接触部分間の非接触部分に生ずるコンボリューション部との間の空隙にガスが残り、ストッパ部材へのコンボリューション部の張り付きを有効に防止できる。

また、本発明において、非接触部分には、貫通孔が形成されることが望ましい。これによれば、ストッパ部材の各接触部分にコンボリューション部が接触した状態で非接触部分に生ずるコンボリューション部との間の空隙がガス室から貫通孔を介して流入するガスで確実に満たされ、ストッパ部材へのコンボリューション部の張り付き防止の確実性が向上する。

本発明の実施形態のダイヤフラム装置を具備するガス弁装置の切断側面図。（ａ）（ｂ）図１のガス弁装置の作動を示す要部の切断側面図。実施形態のダイヤフラム装置で用いられるストッパ部材の斜視図。

図１は、コンロ用のバーナＢに対するガス供給路Ｇに介設した、本発明の実施形態の後記詳述するダイヤフラム装置Ａを具備するガス弁装置を示している。このガス弁装置は、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ガス室１１とガス流出口１ｂに連通する軸方向他方の二次ガス室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。

流量調節弁３は、弁座部材７に設けられた二次ガス室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３２１と、弁孔３１ａに復動方向から挿入可能なニードル部３２２とを有している。また、調節弁用弁体３２には、調節弁用弁座３１に閉塞弁部３２１が着座した状態でも一次ガス室１１から二次ガス室１２にガスを流すバイパス路３２３が形成されている。

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。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。尚、連動機構５を送りねじ機構やラックピニオン機構等のカム機構以外のもので構成することも可能である。

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。尚、弁座部材７には、調節弁用弁座３１の周辺部から復動方向に突出する複数の脚部７ａが突設されており、復動端位置でこれら脚部７ａが弁座ストッパ７１に当接する。

点火操作を行ったときは、電動モータ４を正転させ、連動機構５を介して操作ロッド６を往動方向に移動させる。これによれば、調節弁用弁体３２の閉塞弁部３２１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２（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、弁座バネ７２の付勢力により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３２１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の閉塞弁部３２１が着座すれば（図２（ｂ）の状態）、バイパス路３２３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。

ところで、弁座部材７は、バルブケーシング１内に、弁座部材７の外周に隙間を生ずるように挿入されている。そして、ガス弁装置には、比較的ガス圧が高い一次ガス室１１と比較的ガス圧が低い二次ガス室１２とを弁座部材７の外周の隙間において仕切ることにより、この隙間を介してガスが流れることを阻止するシール部材としてのダイヤフラム８を備える本発明の実施形態のダイヤフラム装置Ａが設けられている。

ダイヤフラム８は、バルブケーシング１に固定される外周ビード部８１と、弁座部材７の外周のフランジ部７ｂに固定される内周ビード部８２と、両ビード部８１，８２の間の、二次ガス室１２側に凸のＵ字状に湾曲した断面形状のコンボリューション部８３とを有している。ここで、供給ガス圧を調圧するレギュレータの故障等で一次ガス室１１の内圧が過度に高くなると、コンボリューション部８３が二次ガス室１２側に過度に変位し、この変位に伴う伸びでダイヤフラム８の耐久性が悪化することがある。

そこで、ダイヤフラム装置Ａは、コンボリューション部８３の二次ガス室１２側の面に対向し、二次ガス室１２側へのコンボリューション部８３の所定量を超える変位を制止するストッパ部材９を備えている。これによれば、コンボリューション部８３の過度の変位が阻止され、ダイヤフラム８の伸び耐久性が向上する。

ストッパ部材９は、樹脂成型品であって、図１、図３に示す如く、ダイヤフラム８の外周ビード部８１に接する外周縁部９１ａを有し、コンボリューション部８３の二次ガス室１２側の面に対向するかご状の本体部９１と、ダイヤフラム８の内周ビード部８２に対向する本体部９１の内周縁部９１ｂから復動方向にのびる、ガスが通過する切欠き部９２ａを有する筒部９２とを備えている。そして、バルブケーシング１内の弁座ストッパ７１の外周部分に、復動方向にオフセットした段部７１ａを形成し、筒部９２をこの段部７１ａに当接させている。

ところで、コンボリューション部８３が二次ガス室１２側に所定量変位した状態で、ストッパ部材９の本体部９１のコンボリューション部８３との対向面がコンボリューション部８３に全面的に接触すると、以下の不具合を生ずる。即ち、本体部９１とコンボリューション部８３との接触面積が大きくなって、コンボリューション部８３が本体部９１に接触、離間する際の摩擦抵抗も大きくなる。その結果、本体部９１へのコンボリューション部８３の繰り返しの接触で生ずるコンボリューション部８３の摩耗度合が大きくなり、ダイヤフラム８の摩耗耐久性が悪化する。更に、一次ガス室１１の内圧が過度に高くなったときは、コンボリューション部８３が本体部９１に全面的に密着して、本体部９１へのコンボリューション部８３の張り付きを生じてしまうこともある。そして、この張り付きにより、弁座部材７を復動端位置から往動方向に移動させる際のモータ負荷が過大になる。

そこで、本実施形態では、ストッパ部材９の本体部９１のコンボリューション部８３との対向面に、コンボリューション部８３が二次ガス室１２側に所定量変位した状態でコンボリューション部８３に部分的に接する接触部分９３を分散して複数設けている。これら各接触部分９３の間の部分は、コンボリューション部８３が二次ガス室１２側に所定量変位した状態でもコンボリューション部８３に接触しない非接触部分９４に形成されている。より具体的に説明すれば、本体部９１は、外周縁部９１ａと内周縁部９１ｂとの間に二次ガス室１２側に凸のＵ字状に湾曲した状態で延在する、周方向に間隔を存して設けた複数の縦リブ９１ｃと、これら縦リブ９１ｃのコンボリューション部８３とは反対側を向く面で縦リブ９１ｃに交差する、縦リブ９１ｃの長手方向に間隔を存して設けた複数の環状の横リブ９１ｄとで構成されている。そして、各縦リブ９１ｃで各接触部分９３が構成され、各縦リブ９１ｃ間の横リブ９１ｄまでの凹入部で非接触部分９４が構成される。また、非接触部分９４には、縦リブ９１ｃ及び横リブ９１ｄの間の網目で構成される貫通孔９４ａが形成されている。

以上の構成によれば、ストッパ部材９の本体部９１の各接触部分９３の間の非接触部分９４は、コンボリューション部８３が二次ガス室１２側に所定量変位した状態でもコンボリューション部８３に接触しない。そのため、本体部９１とコンボリューション部８３との接触面積が小さくなって、コンボリューション部８３が本体部９１に接触、離間する際の摩擦抵抗も小さくなる。その結果、本体部９１へのコンボリューション部８３の繰り返しの接触で生ずるコンボリューション部８３の摩耗度合が軽減され、ダイヤフラム８の摩耗耐久性が向上する。

更に、本体部９１の各接触部分９３にコンボリューション部８３が接触した状態において、各接触部分９３間の非接触部分９４に生ずるコンボリューション部８３との間の空隙にガスが残り、本体部９１へのコンボリューション部８３の張り付きを有効に防止できる。特に、本実施形態の如く、非接触部分９４に貫通孔９４ａが形成されていれば、各接触部分９３にコンボリューション部８３が接触した状態で非接触部分９４に生ずるコンボリューション部８３との間の空隙が二次ガス室１２から貫通孔９４ａを介して流入するガスで確実に満たされ、本体部９１へのコンボリューション部８３の張り付き防止の確実性が向上する。

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、上記実施形態では、ストッパ部材９のコンボリューション部８３に対する接触部分９３を縦リブ９１ｃから成る線状突起で構成しているが、点状突起で接触部分９３を構成してもよい。また、上記実施形態は、弁座部材７の外周の隙間をシールするためのダイヤフラム８を備えるダイヤフラム装置Ａに本発明を適用したものであるが、圧力の異なる２つのガス室の圧力差に応じて変位するダイヤフラム弁を備えたガバナ機構等の他の用途に用いるダイヤフラムを備えるダイヤフラム装置にも同様に本発明を適用できる。

Ａ…ダイヤフラム装置、１１…一次ガス室、１２…二次ガス室（圧力の低いガス室）、８…ダイヤフラム、８３…コンボリューション部、９…ストッパ部材、９３…接触部分、９４…非接触部分、９４ａ…貫通孔。

Claims

圧力の異なる２つのガス室を仕切るダイヤフラムを備えるダイヤフラム装置であって、ダイヤフラムは、圧力の低いガス室側に凸の断面Ｕ字状に湾曲したコンボリューション部を有し、コンボリューション部の圧力の低いガス室側の面に対向し、圧力の低いガス室側へのコンボリューション部の所定量を超える変位を制止するストッパ部材を備えるものにおいて、
ストッパ部材のコンボリューション部との対向面に、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態でコンボリューション部に部分的に接触する接触部分が分散して複数設けられ、これら各接触部分の間の部分は、コンボリューション部が圧力の低いガス室側に所定量変位した状態でもコンボリューション部に接触しない非接触部分に形成されることを特徴とするダイヤフラム装置。
前記非接触部分には、貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１記載のダイヤフラム装置。