JP4187598B2 - 閉止機能付比例制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯器等のガス器具に設けたガスバーナへの燃料ガスの供給を制御する閉止機能付比例制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の比例制御弁では、例えばガスバーナへの燃料ガスの供給管路を低コストで製作するために閉止機能を付与することが知られている。この場合、閉止機能付比例制御弁は、内部にガス通路を有し、このガス通路を介して相互に連通するガス流入部とガス流出部とを開設した弁本体を有する。ガス通路には弁座が形成され、この弁座に着座するように弁体がガス通路に挿入される。弁座と対向する弁体の一端には、ガスバーナの燃焼に必要な燃料ガスの一次圧が変動しても比例制御弁を介してガスバーナに供給される燃料ガスの二次圧が変動しないようにダイヤフラムが設けられ、閉弁方向に流体圧力が作用するようになっている。
【０００３】
また、ダイヤフラム中央部の受動板と、弁体を開弁方向に移動させるモータの回転軸との間には調圧ばねが縮設され、閉弁位置において弁体が弁座に対して押圧されて十分な閉止機能が付与されるように閉止用ばねが設けられている。この場合、調圧ばねの作動領域で、閉止用ばねの付勢力が弁体に作用しないように閉止用ばね解除機構を設け、調圧ばねとしてばね定数の小さいものを使用してガバナ特性を安定させている。そして、モータを駆動して出力軸から調圧ばねを介して弁体を押圧して開弁させ、モータの回転角を制御して弁体と弁座との間の開度を変更し、その開度に応じてガス流量が比例制御される（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平３−７６４８７号公報（例えば、特許請求の範囲の記載）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものでは、調圧ばねを使用するので、使用するガス種を変更する場合、それに応じて弁体及びダイヤフラムに作用する付勢力を変更するため、調圧ばねを所定のばね定数のものに変更する必要がある。この場合、調圧ばねを変更するには、比例制御弁を一旦分解する必要があり、その作業が面倒である。また、上記のものでは、調圧ばねの作動領域で、閉止用ばねの付勢力が弁体に作用しないようにしているため、例えば、比例制御弁の作動中に、停電等によりモータの駆動が停止された場合、比例制御弁が開弁状態に保持される恐れがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、使用するガス種を変更する場合でも、簡単な作業で弁体及びダイヤフラムに作用する付勢力が調節でき、その上、停電時に確実に閉弁されるようにした閉止機能付比例制御弁を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明の閉止機能付比例制御弁は、内部にガス通路を有し、このガス通路を介して相互に連通するガス流入部とガス流出部とを開設すると共にガス通路内に弁座を形成した弁本体を備え、この弁座に着座する弁体をガス通路に配設し、この弁体の閉弁方向に作用して閉止機能を付与するばねと、ガス通路内の流体圧力が閉弁方向に作用するようにダイヤフラムとを設け、このばねの付勢力に抗して弁体を押圧して開弁方向に移動させる駆動手段を設けた閉止機能付比例制御弁において、前記駆動手段としてステッピングモータを用い、このステッピングモータの出力軸に往復動自在な可動鉄心を備えたソレノイドを連結し、このソレノイドのコイルに一定の電流を通電してソレノイドの可動鉄心で弁体を開弁方向に一定の付勢力で付勢することにより弁体の下流における２次圧が一定になるようにガバナ特性を発揮させると共に、ステッピングモータを駆動して開弁方向に弁本体を移動させて流量を増加させる場合、ソレノイドのコイルに通電した状態で出力軸の押圧力が可動鉄心を介して弁体に伝達されるように構成することにより流量が増加してもガバナ特性が保持されるようにすると共に、前記コイルへの通電電流の変更を可能とする変更手段を設け、ガス種の変更に対応し得るようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、閉弁状態では、閉止用ばねの付勢力を受けて弁体が弁座に着座してガス通路が閉鎖され、例えばガスバーナを点火するため比例制御弁を開弁する場合、ソレノイドのコイルに通電して可動鉄心を開弁方向に付勢させる。そして、ステッピングモータを駆動して出力軸を開弁方向に移動させると、ソレノイドが開弁方向に移動され、出力軸の押圧力が可動鉄心を介して弁体に伝達される。これにより、弁体が閉止用ばねの付勢力に抗して弁座から離脱して開弁する。そして、ステッピングモータの回転角を制御して弁体と弁座との間の開度を変更し、その開度に応じてガス流量が比例制御される。比例制御弁の作動状態で、例えば停電が発生して駆動源の作動が停止した場合、同時にソレノイドのコイルへの通電も停止されるため、可動鉄心の開弁方向への吸引付勢力がなくなり、閉止用ばねの付勢力を受けて弁体が弁座に着座して閉弁される。また、ガス種を変更する場合には、それに応じてソレノイドのコイルへの電流を変化させるだけで弁体及びダイヤフラムに作用する可動鉄心の吸引付勢力が調節できるため、その作業は簡単である。
【０００９】
この場合、前記コイルへの通電電流の変更を可能とする変更手段を設けておくのがよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照して、１は、例えばガスバーナ（図示せず）への燃料ガスの供給を制御する本発明の閉止機能付比例制御弁である。この比例制御弁１は、中空円筒形状の弁本体１０を有し、この弁本体１０の外周面には、ガス流入部１１とガス流出部１２とが開設されている。この弁本体１０の内周面には、内側に向かって延出させた環状の延出部が形成され、この延出部が弁座１３を構成する。この弁座１３に着座するように上下方向に延びる弁体２が挿入されている。この弁体２の下端部には、弁本体１０の下面開口を密閉して燃料ガスの圧力が閉弁方向（図１の下方）に作用するようにダイヤフラム３が装着されている。弁本体１０の上面開口には蓋材４が装着されている。弁体２を閉弁方向に付勢して閉止機能を付与する閉止用ばね５が蓋材４と弁体２との間に縮設されている。
【００１２】
弁体２から弁座１３から離脱した開弁状態になると、燃料ガスは、ガス流入口１１から弁座１３とダイヤフラム３で区画された一次圧室１４に導入され、弁体２と弁座１３との間を通過して、弁座１３と蓋材４とで区画された二次圧室１５に至り、ガス流出部１２を経てガスバーナに供給され、ガス流入口１１からガス流出口１２に通じる一次圧室１４及び二次圧室１５がガス通路を形成する。この場合、一次圧室１５内の一次圧が大きくなるとダイアフラム３が閉弁方向に移動し、他方で、一次圧室１５の一次圧が小さくなるとダイアフラム３が開弁方向に移動する。このガバナ特性で一次圧の変動があっても二次圧が一定に制御できる。
【００１３】
弁本体１０の下側には、弁体２を上方に向かって押圧して開弁させ（図２参照）、この弁体２と弁座１３との間の開度を調節してその開度に応じて燃料ガスのガス流量を比例制御するため駆動手段６が設けられている。ここで、ガバナ特性を安定させるには、使用するガス種（例えばＬＰガスまたは天然ガス）に応じて弁体２及びダイヤフラム３に作用する付勢力を設定する必要がある。また、電動式のモータを使用する場合には、停電時に確実に閉弁されるようにする必要がある、
【００１４】
本実施の形態では、弁本体１０の下側にケース６１を装着し、このケース６１の内側に弁体２を開弁方向に付勢するソレノイド６２を配置すると共にケース６１に下面に駆動源であるステッピングモータ６３を設け、このソレノイド６２のハウジング６２ａに、上下方向に往復動自在なステッピングモータ６３の出力軸６３ａを連結して駆動手段６を構成した。この場合、ソレノイド６２は公知の構造を有し、弁体２と、ソレノイド６２の可動鉄心６２ｂ及びステッピングモータの出力軸６３ａとを同一軸線上に配置している。そして、ステッピングモータ６３を駆動して開弁方向に弁本体２を移動させる場合、ソレノイド６２のコイル６２ｃに通電してソレノイド６２の可動鉄心６２ｂを開弁方向に付勢させ、出力軸６３ａの押圧力が可動鉄心６２ｂを介して弁体２に伝達されるようにした。
【００１５】
図３を参照して、ソレノイド６２のコイル６２ｃに通電すると、起磁力によって図３の左側（図１の上側）に吸引付勢力が働き、負荷がない状態では可動鉄心６２ｂがａ点を経てｂ点まで移動する。この場合、可動鉄心６２ｂの位置と吸引付勢力との関係は、線Ｍに示すように、可動鉄心６２ｂの位置がｂ点からａ点に近づくに従い、吸引付勢力は増大しａ点でピークになる。このことは、例えばコイル６２ｃへの電流値を減少させた場合も、線Ｓで示すように同様であるが、吸引付勢力は全体に低下する。そして、コイル６２ｃに通電してソレノイド６２の可動鉄心６２ｂに付勢力を与え、可動鉄心６２ｂが弁体２を押圧すると、可動鉄心６２ｂに、閉止用ばね５の付勢力及び一次圧がダイヤフラム３を押す力による負荷がかかって下方に戻され、この負荷と吸引付勢力とが釣り合うように機能してダイヤフラム３を利用したガバナ機能が実現される。
【００１６】
これにより、ソレノイド６２のコイル６２ｃへの通電電流を変更して吸引付勢力を調節するだけで弁体２に作用する可動鉄心６２ｂの付勢力が調節できるため、ガス種を変更する場合でも簡単な作業で弁体２及びダイヤフラム３に作用する付勢力を調節でき、ガバナ特性を変更させることができる。また、停電等の異常が発生した場合、コイル６２ｃへの通電が停止され、可動鉄心６２ｂの吸引が解除されて付勢力がなくなるため、閉止用ばね５の付勢力で弁体２が弁座方向に押圧されて閉弁し、比例制御弁１が確実に閉弁される。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の閉止機能付比例制御弁では、使用するガス種を変更する場合でも、簡単な作業で弁体及びダイヤフラムに作用する付勢力が調節でき、その上、停電時に確実に閉弁されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の閉止機能付比例制御弁を閉弁位置で示す断面図
【図２】本発明の閉止機能付比例制御弁を開弁位置で示す断面図
【図３】可動鉄心の位置と吸引付勢力との関係を説明する図
【符号の説明】
１ 閉止機能付比例制御弁
１３ 弁座
２ 弁体
５ 閉止用ばね
６ 駆動手段
６２ ソレノイド
６２ｂ コイル
６２ｃ 可動鉄心

Claims (1)

1. 内部にガス通路を有し、このガス通路を介して相互に連通するガス流入部とガス流出部とを開設すると共にガス通路内に弁座を形成した弁本体を備え、この弁座に着座する弁体をガス通路に配設し、この弁体の閉弁方向に作用して閉止機能を付与するばねと、ガス通路内の流体圧力が閉弁方向に作用するようにダイヤフラムとを設け、このばねの付勢力に抗して弁体を押圧して開弁方向に移動させる駆動手段を設けた閉止機能付比例制御弁において、
   前記駆動手段としてステッピングモータを用い、このステッピングモータの出力軸に往復動自在な可動鉄心を備えたソレノイドを連結し、このソレノイドのコイルに一定の電流を通電してソレノイドの可動鉄心で弁体を開弁方向に一定の付勢力で付勢することにより弁体の下流における２次圧が一定になるようにガバナ特性を発揮させると共に、ステッピングモータを駆動して開弁方向に弁本体を移動させて流量を増加させる場合、ソレノイドのコイルに通電した状態で出力軸の押圧力が可動鉄心を介して弁体に伝達されるように構成することにより流量が増加してもガバナ特性が保持されるようにすると共に、前記コイルへの通電電流の変更を可能とする変更手段を設け、ガス種の変更に対応し得るようにしたことを特徴とする閉止機能付比例制御弁。

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