JP3753929B2

JP3753929B2 - ガスガバナ

Info

Publication number: JP3753929B2
Application number: JP2000198861A
Authority: JP
Inventors: 圭一水谷; 雄一林
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: TW448276B; KR20020003102A; JP2002013729A; KR100466102B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスコンロ等のガス器具に使用するガスガバナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のガスガバナは、ガス流入室と、ガス流入室に弁孔を介して挿通するガス流出室と、弁孔の開度を可変する弁体と、ガス流出室内の２次ガス圧を受けるダイヤフラムとを備え、ダイヤフラムに弁体を連結して、弁体をダイヤフラムの背面のばね部材により開き側に付勢し、ガス流入室内の１次ガス圧の変化で２次ガス圧が変化したとき、ダイヤフラムを介しての弁体の変位で弁孔の開度を変化させ、１次ガス圧が変化しても２次ガス圧が所定の一定値に維持されるように構成されている（特開平６−１５９６５４号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のガスガバナは、部品点数が多く、且つ、ダイヤフラムの単価も高いため、コストが高くなる。また、ダイヤフラムはゴム製であって、耐熱温度が低いため、温度の高い場所での使用が制限され、更に、ダイヤフラムを小さくすると温度変化による影響を受け易くなるため、小形化が困難になる。
【０００４】
本発明は、以上の点に鑑み、ダイヤフラムを用いない、小形・低コストで、且つ、耐熱性に優れたガスガバナを提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、ガス流入室と、ガス流入室に弁孔を介して連通するガス流出室と、ガス流入室内の１次ガス圧が変化してもガス流出室内の２次ガス圧が一定に維持されるように弁孔の開度を可変する弁体とを備えるガスガバナにおいて、ガス流入室を画成する筒状壁を設けて、筒状壁に、ガス流入室内のガスが流入する筒状の弁体を軸線方向に摺動自在に内挿すると共に、筒状壁に、弁体の周壁部に形成した開口に重なる軸線方向に長手のスリット状の弁孔を形成して、弁体が軸線方向一方に移動したとき開口に重なる弁孔の部分の開度が減少するようにし、更に、弁体の軸線方向一方の端部を閉塞して、この閉塞端の外面に二次ガス圧を作用させると共に、弁体を軸線方向他方に付勢するばね部材を設け、該ばね部材は、弁体を軸線方向一方に押圧する１次ガス圧と２次ガス圧との圧力差による押圧力に等しい付勢力を２次ガス圧が所定の一定値になる位置に弁体が変位したときに得られるようなばね特性を有するものに構成されている。
【０００６】
本発明によれば、弁体の閉塞端の内面に１次ガス圧が作用し、１次ガス圧と閉塞端の外面に作用する２次ガス圧との圧力差で弁体が軸線方向一方に押圧され、この押圧力とばね部材の付勢力とがバランスする位置に弁体が変位する。そして、１次ガス圧が上昇したときは、弁体の軸線方向一方への変位で弁孔の開度が減少して２次ガス圧の上昇が抑制され、１次ガス圧が低下したときは、弁体の軸線方向他方への変位で弁孔の開度が増加して２次ガス圧の低下が抑制される。
【０００７】
ここで、ばね部材として、弁体を軸線方向一方に押圧する１次ガス圧と２次ガス圧との圧力差による押圧力に等しい付勢力を２次ガス圧が所定の一定値になる位置に弁体が変位したときに得られるようなばね特性を有するものを用いれば、１次ガス圧が変化しても２次ガス圧は所定の一定値に維持され、正確なガバナ作用が得られる。尚、ばね部材として、弁体の変位に対し付勢力が直線的に変化するばね特性を有するものを用いても、弁孔のスリット幅を変化させて、弁体の変位に対し弁孔の開度が非直線的に変化されるようにすることで、正確なガバナ作用が得られる。
【０００８】
何れにしても、本発明によれば、部品点数が少なく、且つ、単価の高い部品を用いずに済むため、コストが安くなり、更に、ダイヤフラムを用いないため、温度の高い場所での使用が可能になると共に、小形化が可能になる。
【０００９】
ところで、ガスガバナを収納するバルブブロックに前記筒状壁を一体に形成することも可能であるが、弁孔のスリット幅は使用するガス種に応じて変更する必要があり、筒状壁をバルブブロックに一体成形したのでは、バルブブロックがガス種に応じた専用品となってしまい、コストが高くなる。また、このものではガスガバナをサブアッセンブリしておくことができず、ガスガバナ単体での性能検査が不可能になる。
【００１０】
この場合、筒状壁を、ガスガバナを収納するバルブブロックに挿脱自在であって、軸線方向一方の端部に端壁を設けた筒状のケースで構成し、ケース内にばね部材と弁体とを収納すると共に、ケースの軸線方向他方の開口端内に弁体を抜け止めするキャップを装着すれば、ケースはガス種に応じた専用品になっても、単価の高いバルブブロックは複数のガス種に共用可能となって、コストダウンを図ることができ、また、ガスガバナをサブアッセンブリしておくことができるため、ガスガバナ単体での性能検査が可能となり、性能保証がしやすくなる。
【００１１】
また、ガス種が同一であっても、バーナの大きさによる定格流量の大小に応じて弁孔の初期開度やばね部材の初期セット荷重を変更することが必要になる。この場合、前記ケースに対する前記キャップの装着位置を軸線方向に調整自在としておけば、キャップの位置調整による弁体の変位で弁孔の初期開度を変更することができ、ケース及び弁体の共用化が可能になる。更に、ケースの軸線方向一方の端壁に、ばね部材用のばね受けとなる調整ねじを螺挿しておけば、調整ねじの調整でばね部材の初期セット荷重を変更でき、ばね部材の共用化も可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１はガスコンロ等のガス器具に使用するガス弁装置を示している。このガス弁装置は、前後方向に長手の第１バルブブロック１と、第１バルブブロック１の前部上方に設けた第２バルブブロック２とを備えており、第１バルブブロック１の後部に、図外のバーナの火炎を検知する熱電対の起電力で励磁される電磁石３ａを有する電磁安全弁３を収納すると共に、第１バルブブロック１の中間部に、電磁安全弁３に対向する操作ロッド４に取付けた遮断弁５を収納し、また、第２バルブブロック２の下部にガスガバナ６を収納すると共に、第２バルブブロック２の上部に、火力調整レバー７ａによりカム７ｂを介して上下動される流量調整弁７を収納している。第１バルブブロック１の前方には点消火用の操作釦８が設けられており、操作釦８にプッシュプッシュ機構８ａを連結して、操作釦８の１回目の押し操作によれば、操作ロッド４を介して電磁安全弁３が押圧開弁されると共に遮断弁５が開弁されて、第１バルブブロック１の後部下面のガス入口１ａからのガスが電磁安全弁３と遮断弁５とガスガバナ６と流量調整弁７とを介して第２バルブブロック２の上部後方のガス出口２ａに流れ、ガス出口２ａに接続したガスノズル（図示せず）からバーナにガスが供給され、操作釦８の２回目の押し操作によれば、操作釦８が前方の非押込み位置に復帰して遮断弁５が閉弁され、バーナへのガス供給が停止されるようにしている。
【００１３】
ガスガバナ６は、遮断弁５に連通するガス流入室６０と、流量調整弁７に連通する、ガス流入室６０の上側のガス流出室６１とを備えている。そして、第２バルブブロック２に挿脱自在な筒状のケース６２を設けて、該ケース６２によりガス流入室６０を画成する筒状壁を構成している。また、ケース６２に、ガス流入室６０内のガスが流入する筒状の弁体６３を軸線方向に摺動自在に内挿している。尚、ケース６２と弁体６３とは、図２に示す如く、上側を平坦面とした非円筒形に形成されており、ケース６２と弁体６３とが夫々第２バルブブロック２とケース６２とに対し回り止めされるようにしている。また、ケース６２は、第２バルブブロック２のガバナ装着部の開口端をパッキン６４を介して密閉する蓋板６５によって第２バルブブロック２に対し抜け止めされる。図中６６はケース６２の軸線方向内方の端面と該端面に対向する第２バルブブロック２内の肩面との間に介設したパッキンである。
【００１４】
ケース６２の周壁部のガス流入室６０に面する上側面には、軸線方向に長手のスリット状の弁孔６２ａが形成されており、弁体６３の周壁部上側面に開口６３ａを形成して、開口６３ａに重なる弁孔６２ａの部分を介してガス流入室６０からガス流出室６１にガスが流れるようにしている。そして、弁体６３がケース６２に対し軸線方向外方に移動したとき、開口６３ａに重なる弁孔６２ａの部分の面積、即ち、弁孔６２ａの開度が減少されるようにしている。
【００１５】
弁体６３の軸線方向外方の端部は閉塞されており、ケース６２の上側面の軸線方向外方の端部に切欠き６２ｂを形成して、ガス流出室６１内の２次ガス圧Ｐ₂が切欠き６２ｂを介して弁体６３の閉塞端６３ｂの外面に作用するようにし、また、弁体６３閉塞端６３ｂと蓋板６５との間にばね部材６７を介設して、弁体６３をばね部材６７により軸線方向内方に付勢している。
【００１６】
ここで、弁体６３の閉塞端６３ｂの内面にはガス流入室６０内の１次ガス圧Ｐ₁が作用する。そのため、弁体６３は１次ガス圧Ｐ₁と２次ガス圧Ｐ₂との圧力差により軸線方向外方に押圧され、この押圧力とばね部材６７の付勢力とがバランスする位置に変位する。図３を参照して、弁孔６２ａの長さと幅を夫々Ｌ，Ｗ、弁体６３の変位量をｘ、ガスノズルのノズル径をＤとすると、弁孔６２ａとガスノズルとでのガス流量収支により、

（Ｃは係数）
が成立し、また、弁体６３の受圧面積（閉塞端６３ｂの面積）をＳ、ばね部材６７の初期セット荷重とばね定数を夫々Ｆｏ，ｋとすると、１次ガス圧Ｐ₁と２次ガス圧Ｐ₂との圧力差による押圧力とばね部材６７の付勢力とのバランスにより、

が成立する。そして、Ｐ₂を所定の一定値にしたときのＰ₁の変化によるｘの値とばね部材６７の付勢力（＝Ｆｏ＋ｋｘ）の値とを（１）式と（２）式とから求めてプロットすると、図４に示すようになる。尚、図４のａ線は定格火力（流量調整弁７を全開にしたときの火力）の大きなバーナに適合するようにノズル径Ｄを大きくした場合を示し、ｂ線は定格火力の小さなバーナに適合するようにノズル径Ｄを小さくした場合を示している。図４のａ，ｂ線は、Ｐ₁とＰ₂との圧力差による押圧力に等しいばね付勢力をＰ₂が所定の一定値になる位置に弁体６３が変位したときに得られるようなばね特性を表わしており、弁体６３の変位に対しばね付勢力が非直線的に変化する。そのため、ばね部材６７として不等ピッチコイルばねや重ね板ばね等のばね定数が変化するばねを用い、図４のａ，ｂ線に近似したばね特性が得られるようにすれば、１次ガス圧Ｐ₁が変化しても２次ガス圧Ｐ₂が所定の一定値に維持される。また、１次ガス圧Ｐ₁が狭い範囲でのみ変化する場合には、図４のａ，ｂ線の限られた範囲を直線近似したばね定数を持つばねを用いることも可能である。更に、弁孔６２ａを不等幅のスリット状に形成し、弁体６３の変位に対し弁孔６２ａの開度が非直線的に変化されるようにすれば、ばね部材６７としてばね定数が一定の通常のばねを用いることも可能である。
【００１７】
ところで、ガス種によって２次ガス圧Ｐ₂の目標値が変わり、また、同一ガス種であっても大バーナと小バーナとではノズル径Ｄの大小による定格流量の変化で、１次ガス圧Ｐ₁が基準値であるときに２次ガス圧Ｐ₂を目標値にするのに必要な弁孔６３ａの開度（基準開度）も変わる。図４は弁孔６３ａのスリット幅Ｗを一定にしたときのばね特性を示しているが、スリット幅Ｗを定格流量の大小に合わせて変えれば、定格流量の差によるばね特性の差を無くすことも可能である。
【００１８】
ここで、ガス流入室６０を画成する筒状壁を第２バルブブロック２に一体成形することも考えられるが、これでは、弁孔６３ａのスリット幅Ｗをガス種や定格流量に応じて変える場合、第２バルブブロック２がガス種や定格流量に応じた専用品になってしまう。これに対し、上記第１実施形態の如く、ガス流入室６０を画成する筒状壁をケース６２で構成すれば、ケース６２のみを専用品として、第２バルブブロック２は共用化でき、コストダウンを図る上で有利である。
【００１９】
然し、第１実施形態のものでは、第２バルブブロック２にケース６２と弁体６３とばね部材６７とを組込んで初めてガスガバナ６が組立てられるため、ガバナ単体での性能検査ができなくなる。かかる不具合を解消したのが、図５及び図６に示す第２実施形態である。即ち、第２実施形態では、ケース６２の軸線方向外方の端部に端壁６２ｃを設けて、この端壁６２ｃと弁体６３の閉塞端６３ｂとの間にばね部材６７が介設されるようにばね部材６７と弁体６３とをケース６２に収納すると共に、ケース６２の軸線方向内方の開口端内に弁体６３を抜け止めするキャップ６８を装着している。これによれば、ガスガバナ６を構成するケース６２と弁体６３とばね部材６７とから成る主要３部品を予めサブアッセンブリしておくことができ、ガバナ単体での性能検査が可能となって、性能保証がしやすくなる。また、第２実施形態では、キャップ６８をケース６２の開口端内に螺入して、ケース６２に対するキャップ６８の装着位置を軸線方向に調整自在としている。そのため、キャップ６８の位置調整による弁体６３の変位で弁孔６２ａの初期開度を変更することができる。ここで、初期開度は、１次ガス圧Ｐ₁がその変動範囲の下限値より若干低い圧になったときの開度に設定すべきであり、定格流量の大小で弁孔６２ａのスリット幅Ｗ及び弁体６３を変更しない場合、図４のｘａが定格流量が大きいときの初期開度に対応する弁体６３の初期位置となり、同図ｘｂが定格流量が小さいときの初期開度に対応する弁体６３の初期位置となる。そして、第２実施形態では、キャップ６８の位置調整で弁体６３の初期位置を定格流量に合わせて変更できるため、ケース６２及び弁体６３の共用化が可能となる。
【００２０】
尚、図４から明らかなように、弁体６３の初期位置におけるばね部材６７の付勢力（初期セット荷重）は、初期位置の変位量ｘが小さな定格流量大の場合よりも初期位置の変位量が大きな定格流量小の場合の方が小さくなるように設定すべきであり、定格流量に合わせてばね部材６７を変更することが必要になる。
【００２１】
そこで、図７及び図８に示す第３実施形態では、ケース６２の軸線方向外方の端壁６２ｃに、ばね部材６７用のばね受けとなる調整ねじ６９を螺挿し、調整ねじ６９の調整でばね部材６７の初期セット荷重を任意に可変し得るようにしている。これによれば、ばね部材６７の共用化も可能になり、一層のコストダウンを図れる。
【００２２】
以上、ガス弁装置に組込むガスガバナに本発明を適用した実施形態について説明したが、ガス弁装置と分離独立して設けるガスガバナにも同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のガスガバナを組込んだガス弁装置の断面図
【図２】第１実施形態のガスガバナの分解斜視図
【図３】本発明ガスガバナの原理を示す図
【図４】ガバナ作用を得るために必要なばね特性を示すグラフ
【図５】本発明の第２実施形態のガスガバナを組込んだガス弁装置の断面図
【図６】第２実施形態のガスガバナの截断斜視図
【図７】本発明の第３実施形態のガスガバナを組込んだガス弁装置の断面図
【図８】第３実施形態のガスガバナの截断斜視図
【符号の説明】
２第２バルブブロック６ガスガバナ
６０ガス流入室６１ガス流出室
６２ケース６２ａ弁孔
６２ｃ端壁６３弁体
６３ａ開口６３ｂ閉塞端
６７ばね部材６８キャップ
６９調整ねじ

Claims

ガス流入室と、ガス流入室に弁孔を介して連通するガス流出室と、ガス流入室内の１次ガス圧が変化してもガス流出室内の２次ガス圧が一定に維持されるように弁孔の開度を可変する弁体とを備えるガスガバナにおいて、
ガス流入室を画成する筒状壁を設けて、筒状壁に、ガス流入室内のガスが流入する筒状の弁体を軸線方向に摺動自在に内挿すると共に、
筒状壁に、弁体の周壁部に形成した開口に重なる軸線方向に長手のスリット状の弁孔を形成して、弁体が軸線方向一方に移動したとき開口に重なる弁孔の部分の開度が減少するようにし、
更に、弁体の軸線方向一方の端部を閉塞して、この閉塞端の外面に二次ガス圧を作用させると共に、弁体を軸線方向他方に付勢するばね部材を設け、該ばね部材は、弁体を軸線方向一方に押圧する１次ガス圧と２次ガス圧との圧力差による押圧力に等しい付勢力を２次ガス圧が所定の一定値になる位置に弁体が変位したときに得られるようなばね特性を有するものに構成されることを特徴とするガスガバナ。
筒状壁を、ガスガバナを収納するバルブブロックに挿脱自在であって、軸線方向一方の端部に端壁を設けた筒状のケースで構成し、ケース内にばね部材と弁体とを収納すると共に、ケースの軸線方向他方の開口端内に弁体を抜け止めするキャップを装着することを特徴とする請求項１に記載のガスガバナ。
ケースに対するキャップの装着位置を軸線方向に調整自在とすることを特徴とする請求項２に記載のガスガバナ。
ケースの軸線方向一方の端壁に、ばね部材用のばね受けとなる調整ねじを螺挿することを特徴とする請求項３に記載のガスガバナ。