JP3400183B2 - 電磁安全弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス供給路に配置され
て異常時にガス供給を遮断する電磁安全弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁安全弁は、閉弁方向に付勢された弁
体を、手動操作によって強制的に開弁状態にして吸着保
持する構成を有し、特にガスこんろといった調理器の安
全装置に用いられる際には、点火スイッチのＯＮ操作と
共に開弁してガス通路を開放させる他、バーナヘッド近
傍に配置した熱電対や鍋底に配置したサーミスタ等の感
温素子と関連して、炎の立ち消えや鍋底の過熱により自
動的に閉弁する安全弁として機能するものとなってい
る。例えば特開平６ー２６６５３号公報には、熱電対
と、電磁安全弁と、温度上昇と共に抵抗値が増大する正
特性の感温素子とを直列に接続したガス制御回路が開示
されている。これは、通常は熱電対の熱起電力によって
電磁安全弁が開弁保持され、炎の立ち消え時には、熱起
電力の低下により電磁安全弁が閉弁してガスの供給を遮
断し、鍋底が過熱されて感温素子の設定温度に達した時
には、抵抗値が増大して通電量が減少し、電磁安全弁を
閉弁させるものである。一方同じ熱電対と感温素子と、
小電流型の電磁安全弁とを夫々別々に電子回路に接続し
て監視させ、熱電対の熱起電力と感温素子の抵抗値とを
検知する電子回路が、夫々の設定値に達した場合に前記
電磁安全弁への通電をＯＦＦさせる構成も存在してい
る。

【０００３】前者のガス制御回路においては、感温素子
の常温抵抗値が３０ｍΩ程度以下でないと、弱火やとろ
火等での調理時に得られる低い熱起電力では電磁安全弁
の開弁保持ができなくなる。しかし現在の感温素子の性
能からいってこうした要求を満足させるものはなく、結
果点火不良や絞り特性の悪化といった不具合を生じさせ
ることになり、実用上好ましくない。また、後者の電子
回路によるものは、制御基板等の製造コストは大きく、
調理器全体のコストアップに繋がることになる。

【０００４】そこで本願出願人は、こうした問題を解決
するものとして、独立して通電可能な２つの電磁石を設
け、両電磁石が励磁されている時のみ、弁体を吸着開弁
保持する電磁安全弁を先に提案した（特願平６−３２６
０８０）。この電磁安全弁は、図８にその原理を示すよ
うに、固定鉄心Ｔ１とコイルＣ１とからなる第一電磁石
Ｍ１と、ばね（図示略）により閉弁方向に付勢された弁
体Ｖと連結される可動鉄心Ｔ２とその可動鉄心Ｔ２に非
接触で巻回され本体側と一体のコイルＣ２とからなる第
二電磁石Ｍ２と、その両鉄心Ｔ１，Ｔ２間に移動自在の
可動吸着片Ｋとから構成され、燃焼熱により起電力を発
生する熱電対ＴＣを第一電磁石Ｍ１に接続し、鍋底温度
に応じて抵抗値が急増するＰＴＣサーミスタＴＨと乾電
池Ｅとの直列回路を第二電磁石Ｍ２に接続して使用され
る。この電磁安全弁によれば、熱電対ＴＣにより所定の
起電力が発生し、かつ、ＰＴＣサーミスタＴＨの抵抗値
が少ない常温加熱時に、第一電磁石Ｍ１が可動吸着片Ｋ
を吸着保持するとともに、この可動吸着片Ｋに第二電磁
石Ｍ２の鉄心Ｔ２が吸着保持して弁体Ｖを開弁状態に保
持する。そして、いずれかの電磁石の通電量が低下した
ときに、その低下した側の電磁石と可動吸着片Ｋとの吸
着が解け弁体Ｖが移動して（図面右方向）閉弁する。従
って、簡易な構成で、炎の立ち消えに対しても鍋底異常
過熱に対してもガス供給を停止できる優れたものであっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炎の立
ち消え時に熱電対ＴＣの起電力が低下しても第一電磁石
Ｍ１と可動吸着片Ｋとが離脱しない場合があり、確実性
に欠けるものであった。以下、その理由を説明する。一
般に、熱電対ＴＣによる起電力では大きなコイル電流を
得られないことから、吸着力を高めるために第一電磁石
Ｍ１においては固定鉄心Ｔ１と可動吸着片Ｋとの接触面
仕上げを高くしている。一方、第二電磁石Ｍ２において
は、乾電池Ｅを用いて励磁するためコイル電流を大きく
とれることから、可動鉄心Ｔ２と可動吸着片Ｋとの接触
面仕上げを低くしている。こうしたことから、両電磁石
による励磁中（吸着開弁保持状態）に、立ち消えにより
第一電磁石Ｍ１の励磁力が消失しても、第二電磁石Ｍ２
による磁力線の一部が可動吸着片Ｋを介して第一電磁石
Ｍ１の固定鉄心Ｔ１に洩れて並列磁路ａ，ｂを形成し、
３者（第一電磁石Ｍ１、第二電磁石Ｍ２、可動吸着片
Ｋ）が吸着したままとなる。従って、ガス流路を閉じる
ことができないケースが生じる。本発明は上記課題を解
決し、簡易な構成で吸着・離脱が確実な電磁安全弁の提
供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の電磁安全弁は、独立して通電可能な
２つの電磁石を備え、閉弁方向に付勢された弁体を手動
操作又は電気的駆動力によって強制的に開弁させた状態
で、上記２つの電磁石の両方が励磁された場合のみ、上
記弁体を吸着開弁保持する電磁安全弁であって、上記電
磁石の一方を、ケーシング内に固定される固定鉄心と、
その固定鉄心に巻回される巻線とからなる第一電磁石で
構成し、上記電磁石の他方を、上記第一電磁石の吸着面
と対向して配置され上記弁体と一体的に第一電磁石方向
に前後移動可能に設けられた可動鉄心と、その可動鉄心
に非接触で巻回されケーシング側と一体の巻線層とから
なる第二電磁石で構成すると共に、上記第一電磁石と第
二電磁石の互いに向い合う吸着面の間に、両者間を移動
自在な可動吸着片を設け、上記可動吸着片は、上記第一
電磁石と向い合う強磁性体の第一吸着片と、上記第二電
磁石と向い合う強磁性体の第二吸着片と、それらの吸着
片を重ね合わせる連結片とから構成されていることを要
旨とする。

【０００７】請求項２記載の電磁安全弁は、請求項１記
載の電磁安全弁において、上記可動吸着片は、第一吸着
片と第二吸着片との間に非磁性体が介在されていること
を要旨とする。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明の請求項１記載の電磁
安全弁は、強制的に開弁された状態において第一電磁石
の固定鉄心に可動吸着片が当接し、この可動吸着片の反
体面に、閉弁方向に付勢された弁対と一体的に移動する
第二電磁石の可動鉄心が当接する。この状態において、
両電磁石が通電励磁されると、電磁石に向い合う可動吸
着片の両側が強磁性体で形成されているため、磁力によ
り可動吸着片を吸着してこの開弁状態が保持される。こ
の吸着開弁状態において、一方の電磁石の励磁が消失す
ると、消失した側の電磁石と可動吸着片とが離脱する。
こうした時、可動吸着片は、第一吸着片と第二吸着片と
が連結片により互いに重ね合わせられているため、両者
の重ね合わせ面が磁路抵抗となり励磁中の電磁石から他
方の電磁石（鉄心）に磁力線が洩れにくい。つまり、重
ね合わせ面間には、両者の面粗さに応じてわずかの隙間
が生じ、非磁性体の空気が介在することになるため、磁
力線が通りにくくなる。このため、可動吸着片との離脱
が確実となり安全にガス流路を遮断できる。また、第一
吸着片と第二吸着片は、連結片により位置決めされて重
ね合わされるため、互いの位置ずれがない。さらに、接
着剤を使用する必要もないので、接着剤が重ね合わせ面
からはみ出したり、接着剤固化に時間がかかるというこ
ともないうえ、これらの吸着片どうしが剥がれてしまう
恐れも少ない。さらに、こうした構成により製造しやす
いことももちろんである。

【０００９】さらに、請求項２記載の電磁安全弁は、上
記可動吸着片が、第一吸着片と第二吸着片との間に非磁
性体が介在されているため、励磁中の電磁石から他方の
電磁石（鉄心）に磁力線がよりいっそう洩れにくい。こ
のため、可動吸着片との離脱がより確実となり安全にガ
ス流路を遮断できる。

【００１０】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の電磁安全弁の好適な実施
例について説明する。図１（Ａ）は電磁安全弁１の説明
図で、筒状のケーシング２の一方の端部には、鍔部３を
周設した基体４が嵌着されており、基体４のケーシング
２側には、第一巻線層５を巻回したＵ字形の固定鉄心６
の基端部が嵌入固定されて第一電磁石７を構成すると共
に、反対側には一対の端子金具８ａ、８ｂが接合されて
いる。一方ケーシング２の他方の端部は閉塞部２ａとな
っており、閉塞部２ａには、同じくＵ字形の可動鉄心９
が遊貫する透孔１０、１０が穿設され、その透孔１０、
１０の周囲には、前記第一巻線層５より巻数を多くした
小電流型の第二巻線層１１が埋め込まれて、第二電磁石
１２を構成している。又前記固定鉄心６と可動鉄心９と
の間には、リング状の可動吸着片１３がフリーの状態で
配置される。

【００１１】可動吸着片１３は、固定鉄心６に向い合う
第一吸着片１３ａと、可動鉄心９に向い合う第二吸着片
１３ｂと、それらの吸着片１３ａ，１３ｂ間に挟み込ま
れた仕切部１３ｃと、これら３点の部品を重ね合わせる
連結片１３ｄとから構成される。吸着片１３ａ，１３ｂ
は、強磁性体のパーマロイで形成され、仕切部１３ｃ
は、非磁性体のアルミで形成される。連結片１３ｄは、
樹脂で略円筒形状に形成され、これら吸着片１３ａ，１
３ｂと仕切部１３ｃとを中央で貫通する。連結片１３ｄ
は、その両端を外側に拡げた形状のまま弾性を利用して
縮ませることにより、一方の吸着片１３ａから臨ませて
他方の吸着片１３ｂまで挿入する。挿入された連結片１
３ｄの一端は、吸着片１３ｂの出口まで達すると、いっ
たん縮められていた状態から再び拡がると同時に残りの
一端が吸着片１３ａの表面に当たるので、これらの拡が
った両端で吸着片１３ａ，１３ｂとを固定する。また同
時に、可動吸着片１３は、前記閉塞部２ａからケーシン
グ２の軸心と一致させて固定鉄心６側へ延設したガイド
部２ｂが、略円筒形状の連結片１３ｄへ貫通すること
で、軸方向の摺動を案内されている。更に、可動鉄心９
は、ケーシング２と接続されたハウジング１４内で弁軸
１５の基端部と連結されており、弁軸１５の先端部は、
ハウジング１４を貫通してその外部で弁体１６を一体に
備えると共に、弁体１６とハウジング１４間に設けられ
た圧縮スプリング１７によって先端部側（図１（Ａ）の
右側）へ付勢されている。

【００１２】このように構成された電磁安全弁１におい
ては、第一巻線層５、第二巻線層１１共に通電しない状
態では、圧縮スプリング１７の付勢により、弁軸１５、
弁体１６と共に可動鉄心９も図１（Ａ）の位置にあり、
可動吸着片１３もフリーの状態にある。ここで弁体１６
を手動操作等により、可動鉄心９、可動吸着片１３が固
定鉄心６へ当接して停止する位置まで強制的に後退さ
せ、第一巻線層５と第二巻線層１１の双方へ通電させる
と、励磁された第一電磁石７、第二電磁石１２は共に可
動吸着片１３を吸引するから、図１（Ｂ）のように、可
動吸着片１３は固定鉄心６へ吸着し、可動鉄心９も、圧
縮スプリング１７の付勢に抗して可動吸着片１３へ吸着
する位置を維持する。従って弁体１６も後退位置に保持
され、開弁状態を維持するものとなる。

【００１３】この状態から第一巻線層５のみの通電が停
止すると、第一電磁石７の励磁が解かれて可動吸着片１
３は固定鉄心６から離反するが、第二電磁石１２の励磁
は継続しているので、可動鉄心９は可動吸着片１３を吸
着したまま、圧縮スプリング１７の付勢によって弁軸１
５、弁体１６と共に図１（Ｃ）の位置へ復帰する。逆に
第二巻線層１１のみの通電が停止した場合は、図１
（Ｄ）のように可動吸着片１３は固定鉄心６に吸着した
まま、可動鉄心９、弁軸１５、弁体１６のみが圧縮スプ
リング１７によって元の位置へ復帰する。この場合、可
動吸着片１３の中間に非磁性体のアルミの仕切部１３ｃ
が介在されているため、一方の電磁石の磁力線は、他方
の電磁石の鉄心に洩れることがなく、いずれかの電磁石
の励磁が解かれた場合には、その電磁石と可動吸着片と
が確実に離脱して閉弁することができる。また、吸着片
１３ａ，１３ｂおよびその間の仕切部１３ｃは、略円筒
形状の連結片１３ｄにより位置決めされているため、互
いの位置ずれがなく接着剤を使用する必要もない。さら
に、これら３点の部品を重ね合わせた時の合計厚みと連
結片１３ｄの寸法（全長から両端厚みを除いた寸法）と
は、ぴったりにそろえてあるので、連結片１３ｄをこれ
らの部品に挿入した後でも、可動吸着片１３には、無理
な応力が残っていない。そのため、可動吸着片１３に
は、ひずみがなく、吸着性能も非常に安定している。

【００１４】このように電磁安全弁１は、簡素な構造で
２つの電磁石を内蔵し、夫々を１つの弁体の作動と関連
させ確実な開閉制御が可能になるため、従来にない新た
な適用ができ、給湯装置や調理器等のガス制御回路に設
けることで好適な効果を得ることができる。以下にガス
テーブルこんろや炊飯器等の調理器において適用した一
例を示す。

【００１５】図２はガステーブルこんろの概略図で、電
磁安全弁１は従来と同様に点滅器本体２０に組み込まれ
ており、点火ボタン２１の操作と連動して開閉するメイ
ン弁２２のスピンドル２３の先端が、通電しない状態で
は弁座２４を閉塞する弁体１６の位置にあり、スピンド
ル２３の押込みにより弁体１６も後退するようになって
いる。又電磁安全弁１内における第一電磁石７の第一巻
線層５は、バーナヘッド２５の近傍へ設置された熱電対
２６と接続されて図３のように熱電対回路２６ａを構成
する。一方、第二電磁石１２の第二巻線層１１は、こん
ろ部の五徳に載せる鍋等の底面中央部に接して設けら
れ、温度上昇に従って設定温度で急激に抵抗値を増大さ
せる正特性のＰＴＣサーミスタ２７と、点火ボタン２１
と連動するスイッチ２１ａと乾電池１８とへ夫々直列に
接続されて、通電制御回路２７ａを構成している。尚、
２８はバーナ本体、２９はガス入口である。また、熱電
対２６による起電力では大きなコイル電流を得られない
ことから、吸着力を高めるために第一電磁石７と可動吸
着片１３との接触面の仕上精度を高くして磁路抵抗を極
力少なくしている。一方、第二電磁石１２においては、
乾電池１８を用いて励磁するのでコイル電流が大きくと
れるため、可動吸着片１３との接触面仕上げを低くして
いる。

【００１６】この安全装置においては、まず点火時に
は、点火ボタン２１の押込み操作（図２矢印ａ方向）に
より、スピンドル２３が押圧されてメイン弁２２が開
き、同時に電磁安全弁１の弁体１６もスピンドル２３の
先端に押し込まれて弁座２４から離反し、バーナ本体２
８へのガス通路を開かせる。その後は炎を検知した熱電
対２６の熱起電力により、熱電対回路２６ａが通電して
第一電磁石７が励磁されると共に、第二電磁石１２も通
電制御回路２７ａの通電により励磁されるから、点火ボ
タン２１から手を離してスピンドル２３が所定ストロー
クだけ戻って弁体１６が閉弁可能状態となっても、吸着
開弁状態（図１（Ｂ）状態）が維持されガス供給が継続
するものとなる。

【００１７】そしてこの状態からバーナヘッド２５での
炎の立ち消えがあった場合、熱電対２６による第一巻線
層５への通電が停止するから、第一電磁石７のみの励磁
が解かれて図１（Ｃ）の状態となり、元の位置へ復帰し
た弁体１６は弁座２４を閉塞してガス通路を遮断し、自
動的に消火が行われる。一方鍋底温度が上昇してＰＴＣ
サーミスタ２７が設定温度に達すると、その抵抗値の増
大によって第二巻線層１１への通電量が減少するから、
第二電磁石１２のみの励磁が解かれて図１（Ｄ）の状態
となり、この場合も復帰した弁体１６がガス通路を閉塞
して自動消火はなされる。このようにこの安全装置によ
れば、上記電磁安全弁１を採用したことで、点滅器の構
造を大きく設計変更したり、複雑な制御基板等を用いた
りすることがなく、熱電対とＰＴＣサーミスタとの簡易
な接続で信頼性の高い安全装置が構成できる。また、Ｐ
ＴＣサーミスタと熱電対とを別接続としたから、常温抵
抗値の高いものでも点火不良や絞り特性悪化の問題がな
く使用できる。更に、可動吸着片１３の中間に非磁性体
の仕切部１３ｃを介在しているため、反対側の電磁石に
磁力線が洩れなくなり、確実な離脱動作が行なわれる。

【００１８】尚、上記通電制御回路は、ＰＴＣサーミス
タ２７を用いる他、温度上昇に従って抵抗値が減少する
負特性のＮＴＣサーミスタを採用しても構成できる。例
えば図４の如く、ＮＴＣサーミスタ１９と接続してその
抵抗値を検知する比較回路３４と、その比較回路３４に
より開閉されるスイッチ３５とを備えた通電制御回路１
９ａを構成し、鍋底温度上昇に伴って減少する抵抗値が
所定値にまで低下した際に、比較回路３４がスイッチ３
５をＯＦＦさせるものとすれば良い。

【００１９】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。例えば、実施例の
可動吸着片１３は、仕切部１３ｃと連結片１３ｄとが別
体で設けられているが、図５に示すように両者を一体構
成としてもよい。この場合、一体構成された連結片１３
ｄの材料は樹脂を用いる。一体成形するので、容易に製
造が可能であり、寸法精度もよい。また、実施例におい
て可動吸着片１３の中心に貫通して設けられていた略円
筒形状の連結片１３ｄの代りに、図６に示すように吸着
片１３ａ，１３ｂの外周部を取り巻く形状のガイド片６
３ｄとしてもよい。この可動吸着片６３によれば、中央
の貫通穴６３ａの摩耗に対して耐久性を向上させること
ができる。つまり、可動吸着片６３は、貫通穴６３ａを
介してガイド部２ｂ外周を摺動するが、樹脂製の連結片
１３ｄに比較して貫通穴６３ａを構成するパーマロイの
吸着片１３ａ，１３ｂおよびアルミ製の仕切部１３ｃの
方が、摩耗が少ない。さらに別の実施例として、図７に
示すように仕切部１３ｃを設けないで、吸着片１３ａ，
１３ｂを直接重ね合わせた構成も実施できる。吸着片１
３ａ，１３ｂにおいて、重ね合わせる面は、吸着面と違
い特別に面粗さを向上させる必要はない。つまり、吸着
面は鏡面仕上を行なうが、重ね合わせる面は、材料のま
ま使用する。そのため、重ね合わせ面間には、両者の面
粗さに応じてわずかの隙間が生じ、非磁性体の空気が介
在することになるため、磁力線が通りにくくなる。この
ため、仕切部１３ｃがなくとも、重ね合わされた吸着片
１３ａ，１３ｂの境目では、いっぽうから他方へ磁力が
洩れにくいので、簡単な構成で実施例と似たような作
用，効果を得ることもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１記
載の電磁安全弁によれば、１つの本体内に２つの電磁石
を併設し、相互に磁力線が洩れないようにしたため、電
磁石への通電に応じた確実な吸着・離脱動作が可能とな
り安全性が向上する。しかも、第一吸着片と第二吸着片
は、連結片により重ね合わされているため、位置ずれが
なく、接着剤を使用する必要もないので、製造が簡単で
ある。これらの吸着片どうしが剥がれてしまう恐れも少
ないことから、耐久性もよい。また、２つの電磁石を独
立して通電制御するため、熱電対やサーミスタといった
素子特性に適応した励磁回路をそれぞれ構成でき、従来
のように２つの素子を直列接続して励磁回路を構成した
場合に生じる回路抵抗の問題も解決される。特に、ガス
調理器に適用すれば、例えば、立ち消え安全装置と過熱
防止装置との両方を簡易に構成できる。

【００２１】さらに、請求項２記載の電磁安全弁は、中
央に挟み込まれた非磁性体の仕切部により、励磁中の電
磁石から他方の電磁石（鉄心）に磁力線がよりいっそう
洩れにくいので、可動吸着片との離脱がより確実となり
安全にガス流路を遮断できる。また、連結片を用いた構
成により、コストが安くて信頼性の高い電磁安全弁を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例としての電磁安全弁の説明図である。

【図２】電磁安全弁を適用したガステーブルこんろの概
略図である。

【図３】安全装置の回路図である。

【図４】安全装置における通電制御回路の変更例を示す
回路図である。

【図５】可動吸着片の変更例を示す説明図である。

【図６】可動吸着片の変更例を示す説明図である。

【図７】可動吸着片の変更例を示す説明図である。

【図８】先に出願した電磁安全弁の説明図である。

【符号の説明】

１…電磁安全弁 ５…第一巻線層 ６…固定鉄心 ７…第一電磁石 ９…可動鉄心 １１…第二巻線層 １２…第二電磁石 ６３，１３…可動吸着片 １３ａ…第一吸着片 １３ｂ…第二吸着片 １３ｃ…仕切部 ６３ａ…貫通穴 ６３ｄ，１３ｄ…連結片 １６…弁体 １７…圧縮スプリング

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−307631（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−111024（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−61958（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−48972（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭57−61957（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11 F23N 5/24 F24C 3/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 独立して通電可能な２つの電磁石を備
   え、閉弁方向に付勢された弁体を手動操作又は電気的駆
   動力によって強制的に開弁させた状態で、上記２つの電
   磁石の両方が励磁された場合のみ、上記弁体を吸着開弁
   保持する電磁安全弁であって、 上記電磁石の一方を、ケーシング内に固定される固定鉄
   心と、その固定鉄心に巻回される巻線とからなる第一電
   磁石で構成し、 上記電磁石の他方を、上記第一電磁石の吸着面と対向し
   て配置され上記弁体と一体的に第一電磁石方向に前後移
   動可能に設けられた可動鉄心と、その可動鉄心に非接触
   で巻回されケーシング側と一体の巻線層とからなる第二
   電磁石で構成すると共に、上記第一電磁石と第二電磁石
   の互いに向い合う吸着面の間に、両者間を移動自在な可
   動吸着片を設け、 上記可動吸着片は、上記第一電磁石と向い合う強磁性体
   の第一吸着片と、上記第二電磁石と向い合う強磁性体の
   第二吸着片と、それらの吸着片を重ね合わせる連結片と
   から構成されていることを特徴とする電磁安全弁。
2. 【請求項２】 上記可動吸着片は、第一吸着片と第二吸
   着片との間に非磁性体が介在されていることを特徴とす
   る請求項１記載の電磁安全弁。