JP6258742B2

JP6258742B2 - 熱動弁用部品

Info

Publication number: JP6258742B2
Application number: JP2014065387A
Authority: JP
Inventors: 小林　昭雄; 昭雄小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2018-01-10
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: JP2015187488A

Description

本発明は、例えばガス点火用システムに用いられる熱動弁用部品に関するものである。

ガスの点火を行なうための部品としてガス点火用システムが知られている。ガス点火用システムとしては、例えば、点火用ヒータとガスバルブとを組み合わせたものが知られている。ガスバルブとしては、例えば特許文献１に開示された熱動弁が知られている。特許文献１に開示された熱動弁は、バイメタルから成る弁体とこの弁体を加熱するヒータとを備えている。このヒータに電圧が加えられることによって、ヒータが熱を発する。ヒータから発せられた熱が弁体を変形させることによって、熱動弁が動作してガスを点火ヒータに供給する。

特開２００７−６４２９０号公報

本発明の一態様の熱動弁用部品は、熱動弁において長手方向の湾曲に伴って流体の流路の開閉を行なうための熱動弁用部品であって、熱膨張率の異なる細長い２枚の金属板が貼り合わされてなり、長手方向が平行になるように隙間を空けて配置された、２つのバイメタルと、該バイメタルの表面に長手方向に交差する方向で前記２枚の金属板を囲むように
設けられており、前記２つのバイメタルを前記隙間ごと囲む、絶縁材料から成るフィルムと、前記バイメタルに長手方向に交差する方向で前記フィルムを介して前記２つのバイメタルを囲むように巻き付けられたヒータ線とを備えたことを特徴とする。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、バイメタルによじれが生じる可能性が低減された熱動弁用部品を提供することにある。

本発明の一態様の熱動弁用部品は、熱動弁において長手方向の湾曲に伴って流体の流路の開閉を行なうための熱動弁用部品であって、熱膨張率の異なる細長い２枚の金属板が貼り合わされてなるバイメタルと、該バイメタルの表面に長手方向に交差する方向で前記２枚の金属板を囲むように設けられた、絶縁材料から成るフィルムと、前記バイメタルに長手方向に交差する方向で前記フィルムを介して前記２枚の金属板を囲むように巻き付けられたヒータ線とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の熱動弁用部品によれば、ヒータ線が２枚の金属板を囲むようにバイメタルに巻き付けられていることによって、バイメタルを多方向から加熱することができる。さらに、ヒータ線とバイメタルとの間にフィルムが設けられていることによって、バイメタルの表面の広範囲を加熱することができる。例えば、単にバイメタルにヒータ線が直接巻き付けられている場合には、バイメタルの表面のうちヒータ線に接している部分とヒータ線に接していない部分との間に大きな温度差が生じてしまう。これに対して、本発明の一態様の熱動弁用部品によれば、ヒータ線とバイメタルとの間にフィルムが設けられて
いることによって、ヒータ線から発せられた熱がフィルムに伝わった後にフィルム中で拡散する。その後、フィルムからバイメタルの表面に熱が伝わることから、バイメタルの表面の広範囲を加熱することができる。その結果、バイメタルの内部に生じる熱の偏りを低減することができるので、バイメタルによじれが生じる可能性を低減できる。

本発明の一実施形態の熱動弁用部品を示す正面図である。図１に示した熱動弁用部品のＡ−Ａ’線断面の断面図である。本発明の他の実施形態（変形例）の熱動弁用部品を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る熱動弁用部品１０について図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態の熱動弁用部品１０は、図１および図２に示すように、バイメタル１、バイメタル１を加熱するヒータ線２およびバイメタル１とヒータ線２との間に設けられたフィルム３を備えている。熱動弁用部品１０を用いた熱動弁は、例えばガスレンジに設けられるガスバルブ等に用いられる。熱動弁用部品１０は、ヒータ線２に電圧が加えられることによってヒータ線２が発熱する。そして、ヒータ線２から発せられた熱がバイメタル１を変形させることによって、流体の流路の開閉を行なうことができる。具体的には、例えばバイメタル１の先端にゴム製の弁を取り付けておくことによって、熱動弁用部品１０が変形することによって、この弁が流路を開いたり閉じたりすることができる。

本実施形態の熱動弁用部品１０は、２つの棒状のバイメタル１を有している。２つのバイメタル１は長手方向を有しており、この長手方向が平行になるように、隙間を空けて配置されている。このように２つの棒状のバイメタル１を隙間を空けて配置することによって、バイメタル１の幅を確保しつつ剛性を低減することができ、曲げやすくすることができる。

それぞれのバイメタル１は、熱膨張率の異なる細長い２枚の金属板が貼り合わされてなる。２枚の金属板としては、例えば鉄板および銅板が用いられる。また、２枚の金属板としては、鉄板およびニッケル板を用いてもよいし、その他の金属板を用いてもよい。バイメタル１は、熱を加えられることによって長手方向に湾曲するように変形する。これは、貼り合わされている２つの金属板の熱膨張量の差によるものである。そして、バイメタル１が長手方向に湾曲するように変形することによって、熱動弁が流体の流路の開閉を行なうことができる。変形したバイメタル１への加熱をやめて放置または冷却することによってバイメタル１の温度を下げると、バイメタル１の形状は変形する前の状態に戻る。これにより、繰り返し使用可能な熱動弁用部品１０として機能させることができる。

バイメタル１の寸法は、例えば以下の通りに設定できる。具体的には、長さを２．５ｍｍ、幅を１．２５ｍｍ、厚みを０．５ｍｍに設定できる。また、２枚の金属板として鉄板および銅板を用いた場合には、鉄板の厚みを０．２５ｍｍ、銅板の厚みを０．２５ｍｍに設定できる。２枚の金属板の間の隙間の幅は、４ｍｍに設定できる。

ヒータ線２は、バイメタル１を加熱するための部材である。ヒータ線２は、例えばニクロム線等の金属線である。本実施形態においては、ヒータ線２は断面が円形状のニクロム線である。ヒータ線２は、バイメタル１に長手方向に交差する方向でフィルム３を介して、２枚の金属板を囲むように巻き付けられている。これにより、バイメタル１を多方向から加熱することができる。そのため、バイメタル１の表面の広範囲を加熱することができる。より詳しくは、ヒータ線２は、バイメタル１の長手方向における隣り合う部分との間に隙間を空けるようにして螺旋状に設けられており、この螺旋の内側に２つのバイメタル
１が位置している。ヒータ線２の両端部は外部電極（図示せず）に電気的に接続されており、外部電極から電圧が印加されることによって、ヒータ線２の一方の端部から他方の端部に電流が流れるようになっている。

ヒータ線２の寸法は、例えば以下の通りに設定できる。具体的には、ヒータ線２としてニクロム線を用いた場合には、太さを０．２３ｍｍ、長さを３００ｍｍに設定できる。この場合は、ニクロム線全体の抵抗は９Ωになることから、２８Ｖの電圧を加えて電流を流すことによって、電圧を印加を開始したタイミングでは８８Ｗ程度の発熱を生じさせることができる。

フィルム３は、ヒータ線２から発せられた熱を拡散させてからバイメタル１に伝えるための部材である。フィルム３は、バイメタル１の表面に長手方向に交差する方向で２枚の金属板を囲むように設けられている。本実施形態の熱動弁用部品１０においては、長方形状のフィルム３が２つのバイメタル１を２つのバイメタル１の間の隙間ごと囲んでいる。フィルム３は、絶縁材料からなる。絶縁材料としては、例えば耐熱樹脂等を用いることができる。具体的には、耐熱樹脂として、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等を用いることができる。フィルム３は、ヒータ線２に接触させて用いられることから、上述したような耐熱樹脂を用いることが長期信頼性の観点から望ましい。また、フィルム３が絶縁材料からなることによって、ヒータ線２が短絡してしまう可能性を低減できる。

フィルム３の寸法は、例えば以下の通りに設定できる。具体的には、バイメタル１の長手方向に平行な方向の長さを１．２５ｍｍ、これに垂直な方向の長さを１．３５ｍｍ、厚みを０．４５ｍｍに設定できる。

本実施形態の熱動弁用部品１０においては、ヒータ線２とバイメタル１との間にフィルム３が設けられていることによって、バイメタル１の表面の広範囲を加熱することができる。これは、単にバイメタル１にヒータ線２が直接巻き付けられている場合には、バイメタル１の表面のうちヒータ線２に接している部分と、ヒータ線２に接していない部分との間に大きな温度差が生じてしまう。これに対して、本実施形態の熱動弁用部品１０のように、ヒータ線２とバイメタル１との間にフィルム３が設けられている場合には、ヒータ線２から発せられた熱が、フィルム３に伝わった後にフィルム３中で拡散する。その後、フィルム３からバイメタル１の表面に熱が伝わることから、バイメタル１の表面の広範囲を加熱することができる。その結果、バイメタル１の内部に生じる熱の偏りを低減することができるので、バイメタル１によじれが生じる可能性を低減できる。

上述の実施形態の熱動弁用部品１０においては、フィルム３の厚みがヒータ線２の太さよりも大きくなっていたが、これに限られない。フィルム３の厚みがヒータ線２の太さまたは厚みよりも小さくてもよい。なお、ここでいうヒータ線２の太さとは、ヒータ線２の断面が円形状等の場合の太さを意味しており、ヒータ線２の厚みとは、ヒータ線２の断面が四角状等を含む多角形状等の場合の厚みを意味している。このようにフィルム３が薄いことによってフィルム３が変形しやすくなるので、フィルム３をバイメタル１に密着させて巻き付けやすくすることができる。これにより、フィルム３とバイメタル１との密着性を向上させることができるので、フィルム３の広範囲をバイメタル１と密着させることができる。その結果、フィルム３からバイメタル１の広範囲に熱を伝えることができるので、ヒータにおける熱の偏りをさらに低減することができる。この場合には、例えば、ヒータ線２の太さを０．２３ｍｍ、フィルム３の厚みを０．１ｍｍに設定することができる。

上述の実施形態の熱動弁用部品１０においては、フィルム３が１枚のみ巻き付けられていたが、これに限られない。図３に示すように、変形例の熱動弁用部品１０においては、
フィルム３が複数枚重ねて設けられている。これにより、フィルム３が１枚のみ設けられている場合と比較して、ヒータからバイメタル１に熱が伝わるまで経由する界面が多くなることから、ヒータからフィルム３に伝わった熱がフィルム３の厚み方向よりも平面方向に広がりやすくなる。これにより、ヒータからフィルム３に伝わった熱がフィルム３中の広範囲に広がることになる。その結果、フィルム３からバイメタル１に熱を伝えるときにバイメタル１の広範囲に熱を伝えることができるので、バイメタル１に生じる熱の偏りをさらに低減できる。なお、変形例の熱動弁用部品１０においてはフィルム３が３枚重ねて設けられているが、設けるフィルム３の枚数は２枚であっても構わないし４枚以上であっても構わない。

なお、本発明は上述の実施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において種々の変更、改良などが可能である。例えば、フィルム３のうちヒータ線２が巻き付けられている部分が、ヒータ線２が食い込んで凹んでいることが好ましい。これにより、バイメタル１が変形したときに、ヒータ線２がずれるように移動して、ヒータ線２のうち隣り合う部分が接触して短絡してしまう可能性を低減できる。ヒータ線２が食い込むことによって生じた凹みは、例えば、フィルム３の表面のうち凹みの周囲の部分に比べて、ヒータ線２の太さ、厚みに対して１／５程度凹んでいればよい。

また、前述のフィルム３を第１フィルム３としたときに、ヒータ線２ごと第１フィルム３を覆うように設けられた第２フィルムをさらに備えていることが好ましい。第２フィルムと第１フィルム３がヒータ線２を挟んでいることによって、バイメタル１が変形したときにヒータ線２がずれてしまう可能性を低減できる。その結果、ヒータ線２のうち隣り合う部分が短絡してしまう可能性を低減できる。

１：バイメタル
２：ヒータ線
３：フィルム
１０：熱動弁用部品

Claims

熱動弁において長手方向の湾曲に伴って流体の流路の開閉を行なうための熱動弁用部品であって、
熱膨張率の異なる細長い２枚の金属板が貼り合わされてなり、長手方向が平行になるように隙間を空けて配置された、２つのバイメタルと、
該バイメタルの表面に長手方向に交差する方向で前記２枚の金属板を囲むように設けられており、前記２つのバイメタルを前記隙間ごと囲む、絶縁材料から成るフィルムと、
前記バイメタルに長手方向に交差する方向で前記フィルムを介して前記２つのバイメタルを囲むように巻き付けられたヒータ線と、を備えたことを特徴とする熱動弁用部品。
前記フィルムの厚みが、前記ヒータ線の太さまたは厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の熱動弁用部品。
前記フィルムは、複数枚が重ねられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱動弁用部品。
前記フィルムのうち前記ヒータ線が巻き付けられている部分が、前記ヒータ線が食い込んで凹んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の熱動弁用部品。
前記フィルムを第１フィルムとしたときに、前記ヒータ線ごと前記第１フィルムを覆うように設けられた、絶縁材料から成る第２フィルムをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の熱動弁用部品。