JP6019432B2 - ガス流量調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスコンロその他のガス器具のガスバーナに供給されるガス流量を調節して、ガスバーナの火力を増減するガス流量調節装置に関する。

この種のガス流量制御装置は、ガスの通路面積を増減することによりガスの流量を調節するものが知られている。ガスの通路面積を増減する構造は複数種類提案されているが、そのうちの一つとして、ガスの通路である弁口に対して進退自在に保持されたニードル弁を有し、このニードル弁を弁口に対して進退させることにより弁口とニードル弁との間を通過するガスの流量を調節するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、１個のガスバーナの火力調節範囲は広く、また最小火力は小さい方が使い勝手がよい。最小火力に絞られた燃焼状態ではガスバーナには最小流量のガスが供給される。このように最小流量のガスを供給するためには、ニードル弁と弁口との隙間をできるだけ狭くする必要があるが、その隙間が少しでも変化するとガスの流量が大きく変化して最小火力が安定しない。

そこで、ニードル弁を弁体に着座させ、ニードル弁と弁口との間のガス通路を閉鎖した状態で最小流量のガスを通過させるオリフィスをニードル弁に形成している。すなわち、最小火力にする際には、ニードル弁で弁口を完全に閉鎖して、ニードル弁に形成されたオリフィスにガスを通してガスバーナにガスを供給している。オリフィスの直径は変化しないので、最小火力時に安定した流量のガスをガスバーナに供給することができる。

特開２０１１−１０６８０６号公報（図３）

上記従来のものでは最小火力の安定のため、ニードル弁にオリフィスを設けたが、そのため、ニードル弁で弁口を完全に閉塞してもオリフィスを通ってガスがガスバーナに供給されるため、ガスの供給を完全に停止することができない。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、ニードル弁にオリフィスを設けていてもガスの流れを完全に遮断することのできるガス流量調節装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明によるガス流量調節装置は、ガスの通路である弁口に対して進退自在に保持されたニードル弁を有し、推進部によってこのニードル弁を前後に推進することにより弁口とニードル弁との間を通過するガスの流量を調節すると共に、ニードル弁を弁体に着座させ、ニードル弁と弁口との間のガス通路を閉鎖した状態で最小流量のガスを通過させるオリフィスをニードル弁に形成したガス流量調節装置において、上記推進部とニードル弁との間に、推進部に係合して、推進部によって前後に推進されて上記オリフィスを開閉する弁体を設け、この弁体をニードル弁から離間する方向に付勢する付勢手段を弁体とニードル弁との間に介在させるとともに、弁体が付勢手段による付勢力によってオリフィスを開放する方向に所定距離移動した状態で弁体がニードル弁に係合して付勢手段による付勢力が上記推進部に作用しないようにするストッパ部を設け、弁体がニードル弁に係合している状態では上記推進部によって弁体と共にニードル弁を弁口に向かって推進して弁口をニードル弁で閉弁し、その状態から上記付勢手段の付勢力に抗して更に弁体を推進することによって上記ストッパ部での係合を解除し、さらに弁体で上記オリフィスを閉鎖することを特徴とする。

オリフィスを弁体で閉鎖することによりガスバーナへのガスの流れを完全に遮断する。弁体を後退させてオリフィスを開放する際に、弁体とニードル弁との間に設けられた付勢手段の付勢力によってニードル弁は閉弁側に付勢されるので、ニードル弁は開弁方向に動かない。弁体をさらに後退させると弁体がニードル弁のストッパ部に係合し、弁体がさらに後退すれば、弁体とともにニードル弁は開弁方向への移動を開始する。

また、上記課題を解決するために本発明による他のガス流量調節装置は、ガスの通路である弁口に対して進退自在に保持されたニードル弁を有し、推進部によってこのニードル弁を前後に推進することにより弁口とニードル弁との間を通過するガスの流量を調節すると共に、ニードル弁を弁体に着座させ、ニードル弁と弁口との間のガス通路を閉鎖した状態で最小流量のガスを通過させるオリフィスをニードル弁に形成したガス流量調節装置において、上記推進部とニードル弁との間に、推進部によって前後に推進されて上記オリフィスを開閉する弁体を設け、ニードル弁を開弁方向に付勢するとともに弁体を推進部に押接させる第１の付勢手段と、第１の付勢手段の付勢力より大きな付勢力でこの弁体をニードル弁から離間する方向に付勢する第２の付勢手段を設け、弁体とニードル弁とが相互に係合している状態では上記推進部によって弁体と共に第１の付勢手段の付勢力に抗してニードル弁を弁口に向かって推進して弁口をニードル弁で閉弁し、その状態から上記第２の付勢手段の付勢力に抗して更に弁体を推進することによって弁体で上記オリフィスを閉鎖することを特徴とする。

本発明として先に記載したガス流量調節装置では、弁体を推進部に係合させているので、推進部を後退させれば弁体も後退する。しかし、必ずしも弁体を推進部に係合させる必要はなく、上記第１の付勢手段の付勢力によって弁体を推進部に押接させても同様の作用を得ることができる。ただし、この場合には、第１の付勢手段の付勢力よリ第２の付勢手段の付勢力が大きくなるように設定する必要がある。

なお、弁体を推進部に係合させる構成では上記ストッパ部は必須であるが、第１の付勢手段の付勢力で弁体を推進部に押接する構成では、ストッパ部は必須ではない。しかし、第１の付勢手段を用いる構成であっても、弁体の移動量が少ない状態でニードル弁の開弁方向への移動を開始させるため、上記弁体が上記第２の付勢手段による付勢力によってオリフィスを開放する方向に所定距離移動した状態で弁体がニードル弁に係合して第２の付勢手段による付勢力が上記推進部に作用しないようにするストッパ部を設けてもよい。

上記２種類のガス流量調節装置共に、ニードル弁による弁口の閉鎖を確実にするため、上記ニードル弁は、弁口の周縁に押接され、弁口とニードル弁との間の隙間を通るガスを遮断する弁部材を備えてもよい。

さらに、ニードル弁が斜めに傾いても弁体で押すことにより、その傾きを矯正できるように、上記ニードル弁と上記弁体との接触部分の一方を円錐凹部とし、他方をこの円錐凹部内に嵌まる球面形状としてもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明は、ニードル弁にオリフィスを設けていてもガスの流れを完全に遮断することができる。

本発明が適用されるガスコンロ ガスコンロ内の配管状態を示す図 本発明によるガス流量調節装置の外観図 IV-IV断面図 弁体をニードル弁との外観を示す分解斜視図 弁体とニードル弁との移動を示すIV-IV断面図 バネを１本のみにした形態のIV-IV断面図 バネを１本のみにした他の形態のIV-IV断面図

図１を参照して、１は本発明によるガス流量調節装置が適用されるガスコンロである。このガスコンロ１の上面には天板１１が設けられており、その天板１１には３個のガスバーナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが設けられている。一方、このガスコンロ１の前面パネル１２には各ガスバーナ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの点消火操作及び火力調節操作を行うためのガス流量調節装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられている。また、前面パネル１２の略中央にはグリル庫１４が設けられており、グリル庫１４内には上火バーナ１４ａと下火バーナ１４ｂとが設置されている。そして、上火バーナ１４ａと下火バーナ１４ｂの点消火及び火力調節はガス流量調節装置１５によって行われる。

図２を参照して、本実施の形態では、ガスの供給管路は４本に並列に分岐され、その分岐された供給管路の各々にガス流量調節装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ，１５が設けられている。ガス流量調節装置１３ａを例に説明すると、ガス流量調節装置１３ａ内には点消火を行うための開閉弁部２と火力調節を行うための流量調節部３とを備えている。

開閉弁部２内には手動操作により開弁される元弁２１ａと電磁安全弁の弁体２２ａとが直列に設けられている。一方、流量調節部３にはステッピングモータ３１が連結されており、ステッピングモータ３１を駆動させることにより流量を増減するように構成されている。なお、ガス流量調節装置１３ｂ、１３ｃは共にガス流量調節装置１３ａと同じ構造であり、３個とも本発明によるガス流量調節装置である。一方、ガス流量調節装置１５は開閉弁部２は同じ構造であるものの流量調節部３の構造が他のものと相違する。

ガス流量調節装置１５の流量調節部３は並列な２系統に分岐され、その各々に電磁力によって開閉する開閉弁１５ａ、１５ｂが設けられ、かつ、両開閉弁１５ａ、１５ｂをバイパスするオリフィス１６が設けられている。従って、例えば開閉弁１５ａが開弁すれば上火バーナ１４ａの火力は強火になり、開閉弁１５ａが閉弁すればオリフィス１６を通るガスによって弱火になる。

本発明が適用されるガス流量調節装置であるガス流量調節装置１３ａを例に、以下にその構造を説明する。

１０１は操作つまみで有り、点消火時に押し込まれ、また火力調節時には外周面をつままれて回動されるものである。この操作つまみ１０１の内側には操作つまみ１０１と一体となって進退し、かつ回動する内部材１０２が連結されており、この内部材１０２は回動部材１０４に対して前後方向に移動自在に係合している。そして、内部材１０２と回動部材１０４との間にはコイルバネ１０３が縮設されており、操作つまみ１０１は内部材１０２を介して常に前方に向かって付勢されている。なお、本実施の形態では、操作つまみ１０１と内部材１０２との２個の部材で構成したが、操作つまみのみの１個の部材で構成してもよい。

操作つまみ１０１を回動すると、内部材１０２に係合している回動部材１０４が回動する。この回動部材１０４にはギヤ部１０４ａが設けられており、回動部材１０４が回動すると、ギヤ部１０４ａに噛合しているピニオン１０５が回転する。このピニオン１０５はロータリエンコーダ１０６の回転軸１０６ａに嵌着されているので、ピニオン１０５が回転すると、その回転角度に応じたパルス信号がロータリエンコーダ１０６から出力される。

そのパルス信号は図外のコントローラに入力され、流量調節部３のステッピングモータ３１がコントローラによって駆動される。

図４を参照して、ステッピングモータ３１の回転軸３１ａにはネジ部材３２が取り付けられており、このネジ部材３２は摺動子３３に螺合している。この摺動子３３は回り止めされているので、ネジ部材３２が回転軸３１ａと共に回転すると、摺動子３３は図において左右方向に進退移動する。

摺動子３３はダイヤフラム３４によってガス通路側に対して隔絶されており、ダイヤフラム３４のガス通路側の中心部分には押し部材３５が取り付けられている。一方、流入口３ａから弁口３ｂに至るガス通路内にはニードル弁４と弁体５とが収納されている。なお、本実施の形態では、ステッピングモータ３１、回転軸３１ａ、ネジ部材３２、摺動子３３、押し部材３５が請求項１に記載した「推進部」に対応するが、ステッピングモータ３１の代わりに電磁アクチュエータを用いてもよい。

ニードル弁４には弁口３ｂを確実に閉塞するための弁部材４１が嵌着されており、かつ、ニードル弁４を常に開弁方向に付勢する第１のバネ４２が設けられている。また、ニードル弁４の内部には、ニードル弁４が弁口３ｂを完全に閉塞した状態であっても最小流量のガスをガスバーナ（図示せず）に流すオリフィス４３が形成されている。

このニードル弁４の内部には別部材である弁体５が収納されており、ニードル弁４と弁体５との間には第２のバネ５０が配設されている。この第２のバネ５０の付勢力は上記第１のバネ４２の付勢力より大きくなるように設定されている。また、弁体５の先端５１はオリフィス４３を開閉する部分であるが、この先端５１は球面形状に形成されている。そして、オリフィス４３の入り口には円錐凹部４５が形成されており、弁体５の先端５１がこの円錐凹部４５内に嵌まり込むことによりオリフィス４３が閉鎖される。なお、このように円錐凹部４５内に球面形状の先端５１が嵌まり込むように構成したので、ニードル弁４の姿勢が傾いていても、先端５１で円錐凹部４４を押すことにより求心され、ニードル弁４の姿勢がまっすぐに矯正される。なお、本実施の形態では、ニードル弁４側に円錐凹部４４を形成し弁体５側に球面形状の先端５１を形成したが、逆にニードル弁４側に球面形状の突起を形成し、弁体５側にその球面形状の突起に係合する円錐凹部を形成してもよい。

図５を合わせて参照して、ニードル弁４にはストッパ部となる１対の窓穴４４が形成されており、弁体５に形成された１対の係合片５２が各々窓穴４４内に入っている。

図４に示した状態では、摺動子３３が前進端まで移動し、ガスバーナには全くガスが供給されない。その状態から摺動子３３を後退させていくと、最初にオリフィス４３が開放され、続いて弁口３ｂが開弁し、最後に弁口３ｂの開度が最大となってガスバーナに最大流量のガスが供給される状態になる。

以上の動作を、図６を参照して説明する。本図(ａ)に示す状態は、摺動子３３を後退させ、オリフィス４３を開放した状態を示している。ただし、上記のように、第２のバネ５０の付勢力が第１のバネ４２の付勢力より大きくなるように設定しているので、摺動子３３が後退しても、弁体５が後退するだけで、ニードル弁４は第２のバネ５０の反力によって閉弁側に押され、弁口３ｂを閉鎖したままの状態で動かない。

（ｂ）に示すように、摺動子３３をさらに後退させると、係合片５２が窓穴４４の内壁に当接する。すると第２のバネの付勢力は窓穴４４の内壁が受けることになるので、ニードル弁４は第１のバネ４２の付勢力によって開弁方向に移動する。その結果、弁部材４１は弁口３ｂを閉鎖していた状態から離れ、ガスは弁口３ｂとニードル弁４との間に形成される環状の隙間を通ってガスバーナへと流れる。

さらに摺動子３３を後退させると、環状の隙間の幅が拡がり、（ｃ）に示す、開度が最大の状態になり、ガスバーナには最大流量のガスが供給される。

なお、上記実施の形態では弁部材４１をニードル弁４に嵌着させたが、弁部材を弁口３ｂの周囲に取り付けてもよく、また、弁部材自体を用いなくてもよい。

ところで、弁部材４１を用いるのであれば、ガスコンロを使用しない状態では、図６の（ｂ）または（ｃ）に示すように弁部材４１が弁口３ｂの周縁に接触しない様態で停止させておくことが望ましい。弁部材４１が粘着物等によって固着するおそれが回避でき、かつ上流側の開閉弁部２との間にガス圧を残留させることが防止できる。

また、弁部材４１を用いるか否かにかかわらず、次回の点火動作に備えて、ニードル弁４を点火時の火力に相当する位置で待機させることが望ましい。

ところで、上記図４に示した形態では、第１のバネ４２と第２のバネ５０とを用いた。しかし、第１のバネ４２を廃止し、第２のバネ（以下、単にバネという）５０のみを用いたものでも、同様の効果を奏することができる。

例えば、図７に示すものでは、摺動子３３の取り付けられたダイヤフラム３４の中心部３４ａを介して弁体５の嵌着部５３を摺動子３３に係合させた。したがって、摺動子３３が進退するのにともなって、弁体５も進退する。

同図（ａ）に示す閉弁状態では、摺動子３３によって弁体５が前方に押され、バネ５０を縮めてオリフィスを閉鎖するとともに、ニードル弁４を閉弁させている。この状態から摺動子３３を後退させると、弁体５は摺動子３３とともに後退するが、バネ５０の付勢力の反作用によってニードル弁４は閉弁状態のまま移動しない。さらに弁体５が後退して窓穴４４に係合片５２が係合すると、ニードル弁４を閉弁方向に付勢していた付勢力がキャンセルされて、ニードル弁４は弁体５とともに後退する。そして、同図（ｂ）に示すように、弁口３ｂが開弁する。

また、このように、バネ５０のみを用いた構成として、図８に示すものでもよい。この図８に示したものでは、摺動子３３から前方に伸ばした係合腕３３ａを弁体５に係合させている点で図７に示した構成と相違するが、動作については図７に示したものと同様である。

なお、本発明は上記した形態に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内において種々の変更を加えてもかまわない。

１ ガスコンロ
２ 開閉弁部
３ 流量調節部
３ａ 流入口
３ｂ 弁口
４ ニードル弁
５ 弁体
１３ａ ガス流量調節装置
３１ ステッピングモータ
３１ａ 回転軸
３２ ネジ部材
３３ 摺動子
３４ ダイヤフラム
４１ 弁部材
４２ 第１のバネ
４３ オリフィス
４４ 円錐凹部
４４ 窓穴
４５ 円錐凹部
５０ 第２のバネ
５２ 係合片
１０６ ロータリエンコーダ

Claims (5)

1. ガスの通路である弁口に対して進退自在に保持されたニードル弁を有し、推進部によってこのニードル弁を前後に推進することにより弁口とニードル弁との間を通過するガスの流量を調節すると共に、ニードル弁を弁体に着座させ、ニードル弁と弁口との間のガス通路を閉鎖した状態で最小流量のガスを通過させるオリフィスをニードル弁に形成したガス流量調節装置において、
   上記推進部とニードル弁との間に、推進部に係合して、推進部によって前後に推進されて上記オリフィスを開閉する弁体を設け、この弁体をニードル弁から離間する方向に付勢する付勢手段を弁体とニードル弁との間に介在させるとともに、弁体が付勢手段による付勢力によってオリフィスを開放する方向に所定距離移動した状態で弁体がニードル弁に係合して付勢手段による付勢力が上記推進部に作用しないようにするストッパ部を設け、弁体がニードル弁に係合している状態では上記推進部によって弁体と共にニードル弁を弁口に向かって推進して弁口をニードル弁で閉弁し、その状態から上記付勢手段の付勢力に抗して更に弁体を推進することによって上記ストッパ部での係合を解除し、さらに弁体で上記オリフィスを閉鎖することを特徴とするガス流量調節装置。
2. ガスの通路である弁口に対して進退自在に保持されたニードル弁を有し、推進部によってこのニードル弁を前後に推進することにより弁口とニードル弁との間を通過するガスの流量を調節すると共に、ニードル弁を弁体に着座させ、ニードル弁と弁口との間のガス通路を閉鎖した状態で最小流量のガスを通過させるオリフィスをニードル弁に形成したガス流量調節装置において、
   上記推進部とニードル弁との間に、推進部によって前後に推進されて上記オリフィスを開閉する弁体を設け、ニードル弁を開弁方向に付勢するとともに弁体を推進部に押接させる第１の付勢手段と、第１の付勢手段の付勢力より大きな付勢力でこの弁体をニードル弁から離間する方向に付勢する第２の付勢手段を設け、弁体とニードル弁とが相互に係合している状態では上記推進部によって弁体と共に第１の付勢手段の付勢力に抗してニードル弁を弁口に向かって推進して弁口をニードル弁で閉弁し、その状態から上記第２の付勢手段の付勢力に抗して更に弁体を推進することによって弁体で上記オリフィスを閉鎖することを特徴とするガス流量調節装置。
3. 上記弁体が上記第２の付勢手段による付勢力によってオリフィスを開放する方向に所定距離移動した状態で弁体がニードル弁に係合して第２の付勢手段による付勢力が上記推進部に作用しないようにするストッパ部を設けたことを特徴とする請求項２に記載のガス流量調節装置。
4. 上記ニードル弁は、弁口の周縁に押接され、弁口とニードル弁との間の隙間を通るガスを遮断する弁部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス流量調節装置。
5. 上記ニードル弁と上記弁体との接触部分の一方を円錐凹部とし、他方をこの円錐凹部内に嵌まる球面形状としたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス流量調節装置。

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