JP2511347B2

JP2511347B2 - ガス比例弁

Info

Publication number: JP2511347B2
Application number: JP29723291A
Authority: JP
Inventors: 義泰伊東
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JPH05141567A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスを供給する際に二次
側で必要とするガス流量に応じて弁の開度を連続的に変
えることができるガス比例弁に関し、さらに詳しくは家
庭用プロパンガス、都市ガスなど低圧ガス用の比例弁に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスを供給する際に二次側で必要
とするガス流量に応じて弁の開度を連続的に変えること
ができるガス比例弁が知られており、出力を任意に変え
ることができる燃焼装置等ではガス比例弁を通じてガス
が供給されることが一般的である。前記ガス比例弁は、
弁本体のガス流入口と前記燃焼装置に接続されるガス流
出口とを連通するガス通路に設けられた弁座に着座する
弁体を、電機子が連設されたロッドにより吊設し、弁本
体に設けられた電磁コイルにより前記電機子を移動する
ことにより、前記弁体の開度を連続的に変えるようにな
っている。

【０００３】前記燃焼装置では、出力（発生熱量）を増
加させようとするときには、まず、前記ガス比例弁の電
磁コイルにより前記電機子を移動して前記弁体の開度を
拡大して、二次側に対するガス流入量を増加させる。と
ころが、前記電磁コイルによる前記電機子の移動で弁体
の開度を決めているだけなので、一次圧側のガス圧が変
動すると二次圧側も変動し、ガスの供給量が不安定にな
る。

【０００４】そこで、前記ガス比例弁では、ガス流入口
側に一次圧側のガス圧に応動すると共に弁体に連係する
感圧応動体を設け、この感圧応動体により前記弁体の開
度を自動的に調整し、一次圧側のガス圧が変動しても二
次圧側のガス圧が変動しないようにしている。

【０００５】従来、家庭用プロパンガス、都市ガスな
ど、一次圧が３００ｍｍＨ₂Ｏ程度の低圧ガスの比例弁
では、感圧応動体としてゴム製ダイヤフラムが使用され
ている。

【０００６】しかしながら、従来のガス比例弁で前記感
圧応動体として使用されているゴム製ダイヤフラムは椀
状の形状を有しており、このゴム製ダイヤフラムはその
頂部でロッドに取り付けられるので、取り付け位置が所
定位置より上下すると受圧面の有効径が変化するとの不
都合があった。前記受圧面の有効径が変化すると、弁本
体の寸法、弁座の径等を厳重に管理しても、前記感圧応
動体として二次圧側のガス圧を一定に保つという作用が
得られにくくなる。前記低圧ガスでは一次圧側のガス圧
自体が低いので、敏感な感圧応動体を備えたガス比例弁
が望まれる。また、ゴム製ダイヤフラムは、電磁コイル
で発生する熱や雰囲気の温度上昇のために経時的に硬度
や受圧面の有効径が変化しやすいとの不都合もあった。

【０００７】一方、高圧ガスの感圧応動体として、金属
材料からなるベローズ形状のものを使用することが知ら
れている。前記感圧応動体はベローズ形状が一次圧側の
ガス圧により圧縮される方向にバネで付勢されており、
一次圧側のガス圧の変動に敏感に反応する。前記感圧応
動体は金属板が蛇腹状に折り畳まれた円筒形状を有して
いるので、取着位置が所定の位置より上下しても受圧面
の有効径が一定であり、また金属製であるのでゴムに比
較して耐高温性に優れ物性が変化しにくいので、経時的
にも安定している。

【０００８】ところが、前記ベローズ形状の感圧応動体
は、金属板の厚さが０．１〜２ｍｍ程度であり、家庭用
プロパンガス、都市ガス等の低圧ガスの比例弁に使用し
たのでは剛性が高く、一次圧の変動を検出する際に充分
な感度が得られないとの不都合がある。また、前記ベロ
ーズ形状の感圧応動体は前記厚さの金属板を溶接加工す
ることにより所定の形状に形成されており、高圧ガスの
ガバナに比べて遙かに小型である低圧ガスの比例弁用に
形成することが難しいとの不都合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、低圧ガスを使用する燃焼装置において
も、その出力の変更に伴うガス供給量の変更を一次圧側
のガス圧に関係なく安定して行うことが出来るガス比例
弁を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明のガス比例弁は、弁本体に設けられたガス
流出口とガス流入口とを連通するガス通路に弁座を設
け、該弁座に着座する弁体をロッドにより吊設し、該ロ
ッドに連設した電機子を弁本体に設けた電磁コイルによ
り移動して前記弁体を開閉自在とすると共に、該弁体の
一次圧側のガス圧に応動する金属材料で形成されたベロ
ーズ形状の感圧応動体を弁体に連係させて設けたガス比
例弁において、該感圧応動体が厚さ１０〜５０μｍの薄
膜状金属材料からなることを特徴とする。

【００１１】前記薄膜状金属材料の厚さが５０μｍより
大きいときには一次圧側のガス圧の変動に対して所望の
感度が得られないことがあり、また１０μｍより小さい
ときにはピンホールが発生しやすく、ガス漏れするとい
う問題が発生する。

【００１２】前記ベローズ形状の感圧応動体は、例え
ば、その内面形状に一致する形状を有するアルミニウム
製中子にニッケルなどの金属をメッキしたのち、強アル
カリなどの薬品により中子のアルミニウムのみを溶解し
て除去することにより製造することが出来る。

【００１３】前記感圧応動体は、一次圧側のガス圧によ
り伸張し、弁体を閉位置に付勢する方向に取着される。

【００１４】

【作用】本発明のガス比例弁によれば、厚さ１０〜５０
μｍの薄膜状金属材料で形成されたベローズ形状の感圧
応動体を使用し、この感圧応動体は一次圧が３００ｍｍ
Ｈ₂Ｏ程度の低圧ガスの変動に対しても敏感に応動する
ので、ガス供給量が安定に変更される。

【００１５】前記感圧応動体は、蛇腹状に折り畳まれた
円筒形状を有するので、ロッドに対する取り付け位置が
所定位置より上下しても受圧面の有効径が変動しない。

【００１６】また、前記感圧応動体は金属材料が蛇腹状
に折り畳まれた形状であってそれ自体弾性を有している
ので、そのベローズ形状が一次圧側のガス圧により伸張
し、弁体を閉位置に付勢するように取着することによ
り、従来のベローズ形状の感圧応動体を用いるガス比例
弁でその感圧応動体を一次圧側のガス圧により圧縮する
方向に付勢するバネが不要になる。従って、一次圧側の
ガス圧の変動は前記感圧応動体自体の弾性によってのみ
感知されるので、本発明のガス比例弁は一次圧側のガス
圧の変動に対してさらに鋭敏になる。また、前記感圧応
動体は、前記のように取着することにより、一次圧側の
ガス圧が急激に変動して高圧が掛かった場合にも座屈変
形しにくくなる。

【００１７】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明のガ
ス比例弁についてさらに詳しく説明する。図１は本実施
例のガス比例弁の断面図である。

【００１８】本実施例のガス比例弁は、図１に示すよう
に、弁本体１にガス流入口２とガス流出口３とが設けら
れ、両者が連通するガス通路に弁座４が設けられてい
る。弁座４のガス流出口３側には弁体５がロッド６によ
り吊設されている。ロッド６はガス流入口２を貫通して
設けられており、その外側端部に電機子７が連設されて
いる。電機子７は弁本体１に設けられた電磁コイル８に
より移動され、弁体５を開閉自在としている。また、電
機子７の上下にはその位置を調整するバネ９、１０が取
着されている。ガス流入口２内には、ガス流入口２に流
入する一次圧側のガス圧に応動する感圧応動体１１が、
弁体５に連係して設けられている。なお、１２は本体１
に取着された調節ネジであり、電機子７を弁体５方向に
押し込んで二次圧側のガス圧を調整できるようになって
いる。

【００１９】本実施例の感圧応動体１１は、膜厚１５μ
ｍの薄膜状ニッケルからなり略円筒形の蛇腹状に折り畳
まれたベローズ形状に形成されている。感圧応動体１１
は前記形状に形成されているのでそれ自体弾性を有して
おり、バネ定数は１５ｇ／ｍｍである。感圧応動体１１
は底面１１ａが受圧面となっており、一次圧側のガス圧
を受けると伸張し、前記弾性により弁体５を閉位置に付
勢するように設けられている。具体的には、感圧応動体
１１は底面１１ａでロッド６に取着され、開口端部１１
ｂがガス流入口２に面するように弁本体１に取着されて
いる。また、底面１１ａの径は２２ｍｍで弁座４の径と
略同等になっている。

【００２０】前記ガス比例弁は、ガス流出口３の下流で
出力を任意に変更できる図示しない燃焼装置に接続され
ている。以下、前記燃焼装置の出力が増加される場合を
例にとって、本実施例のガス比例弁の作動を説明する。

【００２１】まず、前記燃焼装置の出力を増加しようと
すると、この燃焼装置に付属する制御装置（図示せず）
によって、電磁コイル８が駆動され電機子７が移動され
て、弁体５の開度が前記燃焼装置に対するガス供給量が
増加するように拡大される。

【００２２】このとき、感圧応動体１１のバネ定数は安
定しているので、精度よく制御できる。また、一次圧側
の圧力が上昇した場合は薄膜状ニッケルがベローズ形状
に形成された感圧応動体１１が伸張し弁体５の開度を狭
めるように動き、一次圧側の圧力が減少した場合は感圧
応動体１１が縮み弁体５の開度を拡げるように動くの
で、一次圧側の圧力に関係なく二次圧側が一定となる。

【００２３】本実施例のガス比例弁では、感圧応動体１
１は一次圧側のガス圧により伸張し、弁体５を閉位置に
付勢するように取着されているので、従来のベローズ形
状の感圧応動体を用いるガス比例弁でその感圧応動体を
一次圧側のガス圧により圧縮する方向に付勢するバネが
不要になる。従って、一次圧側のガス圧の変動は感圧応
動体１１自体の弾性によってのみ打ち消され、しかも感
圧応動体１１の弾性は１５ｇ／ｍｍと極めて弱いので、
前記作動において、家庭用プロパンガス、都市ガスなど
の一次圧が３００ｍｍＨ₂Ｏ程度の低圧ガスの一次圧側
のガス圧の変動に対しても敏感に反応する。

【００２４】前記形状を有する感圧応動体１１は、例え
ば、その内面形状に一致する形状を有するアルミニウム
製中子に適当な方法でニッケルをメッキしたのち、強ア
ルカリなどの薬品により中子のアルミニウムのみを溶解
して除去することにより製造することが出来る。

【００２５】

【発明の効果】本発明のガス比例弁によれば、厚さ１０
〜５０μｍの薄膜状金属材料で形成されたベローズ形状
の感圧応動体を使用するので、３００ｍｍＨ₂Ｏ程度の
低い一次圧側のガス圧の変動に対しても充分な感度が得
られ、家庭用プロパンガス、都市ガスなどの低圧ガスを
使用する燃焼装置においても、その出力の変更に伴うガ
ス供給量の変更を安定に行うことが出来る。

【００２６】前記感圧応動体は前記のように略円筒形状
を有するので、ロッドに対する取り付け位置が所定位置
より上下しても受圧面の有効径が変動しない。

【００２７】また、前記感圧応動体は薄膜状金属材料か
らなりベローズ形状を有するので、それ自体弾性を有し
ている。このような感圧応動体をそのベローズ形状が一
次圧側のガス圧により伸張し、弁体を閉位置に付勢する
ように取着することにより、従来のベローズ形状の感圧
応動体を用いるガス比例弁でその感圧応動体を一次圧側
のガス圧により圧縮する方向に付勢するバネが不要にな
る。従って、本発明のガス比例弁では、一次圧側のガス
圧の変動が前記感圧応動体自体の弾性によってのみ打ち
消され、一次圧側のガス圧の変動に対してさらに鋭敏に
反応することが出来る。

【００２８】また、前記感圧応動体は、前記のように取
着することにより、一次側のガス圧が急激に変動して高
圧が掛かった場合にも座屈変形しにくくなるとの効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス比例弁の一実施例の構成を示す断
面図。

【符号の説明】

１…弁本体、２…ガス流入口、３…ガス流出口、
４…弁座、５…弁体、６…ロッド、７…電機子、
８…電磁コイル、１１…感圧応動体。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】弁本体に設けられたガス流出口とガス流入
口とを連通するガス通路に弁座を設け、該弁座に着座す
る弁体をロッドにより吊設し、該ロッドに連設した電機
子を弁本体に設けた電磁コイルにより移動して前記弁体
を開閉自在とすると共に、該弁体の一次圧側のガス圧に
応動する金属材料で形成されたベローズ形状の感圧応動
体を弁体に連係させて設けたガス比例弁において、該感
圧応動体が厚さ１０〜５０μｍの薄膜状金属材料からな
ることを特徴とするガス比例弁。
【請求項２】前記感圧応動体が、一次圧側のガス圧によ
り伸張し、弁体を閉位置に付勢する方向に取着されるこ
とを特徴とする請求項１記載のガス比例弁。