JP6862054B2 - 燃焼用ガス量制御装置、および、その駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス調理器などに用いられる燃焼用ガス量制御装置、および、その駆動方法に関する。

例えば、ガスコンロやガスグリルなどのガス調理器においては、調理の際の加熱量の調整などを行うため、燃焼用ガス（燃料ガス）の流量を制御する燃焼用ガス量制御装置が用いられている。

そのような燃焼用ガス量制御装置の１つとして、特許文献１には、電磁弁を閉じ付勢力に抗して閉弁状態から開作動させる吸引コイル、および、吸引コイルにより開作動した電磁弁を閉じ付勢力に抗して開弁状態に保持する保持コイルを備えたガス電磁弁が開示されている。

このようなガス電磁弁では、電磁弁を閉じた状態に保つための閉じ付勢力に抗して閉弁状態から開弁状態に移行させるにあたって、吸引コイルに吸引用電流を通電して電磁弁を開弁し、電磁弁が開弁した後においては、保持コイルに保持用電流を通電して、電磁弁を閉じ付勢力に抗して開弁状態に保持することが行われる。

そして、一般的に、上記吸引用電流に比べて、上記保持用電流は小さい値であり、電磁弁を閉弁状態から開作動させる際には大電流の吸引用電流を通電し、電磁弁が開弁した後は、保持コイルに小電流の保持用電流を通電するようにしている。したがって、電磁弁を閉弁状態から開作動させる際には大電流を通電することが必要であるものの、電磁弁が一旦開弁した後は、保持用電流としての比較的小さい電流を通電するだけで電磁弁を開弁状態に保持することができることから、電力消費量の少ないガス機器などを構成することが可能になり、有意義である。

特公平６−３１６４５号公報

ところで、大電流を通電する回路においては、当該回路における通電経路の各所における接触部などの接触抵抗が大きくなると、この接触抵抗による電圧降下が大きくなり、場合によっては回路作動上の不都合が生じるおそれがある。

また、乾電池、特にマンガン電池を電源とする場合、間欠的にパルス状に大電流を通電することによる乾電池の内部抵抗の増大が生じるおそれがある。そのため、間欠的にパルス状に大電流が通電することは、できるだけ回避されることが望ましい。
したがって、上記従来の技術には、これらの点において、改善の余地があるのが実情である。

本発明は、上記課題を解決するものであり、大電流を通電することを必要とせず、大電流を通電することで生じる不都合を回避することが可能で、かつ、燃焼用ガス（燃料ガス）の流量調整を確実に行うことが可能な、燃焼用ガス量制御装置、および、その駆動方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の燃焼用ガス量制御装置は、
弁室と、前記弁室の一方側の端壁に設けたガス出口の上流側領域の周縁に形成された弁座とを有する筐体と、
前記弁室の前記弁座と対向する位置に配置されたダイヤフラム弁と、
を備えた燃焼用ガス量制御装置であって、
前記ダイヤフラム弁が前記弁座と当接した閉弁状態から、前記ダイヤフラム弁が前記弁座から離間した開弁状態に亘って、前記ダイヤフラム弁とともに移動する磁性体片と、
前記ガス出口によって構成され、前記開弁状態において、前記弁座と前記ダイヤフラム弁との間を通過した燃焼用ガスを通過させるガス通路と、
前記ガス出口の内周面との間に所定の間隙を存して、前記ガス出口内に挿入されるガス量調節用弁体であって、前記閉弁状態から、前記開弁状態に亘って、前記ダイヤフラム弁とともに移動するガス量調節用弁体と、
通電によって磁界を生じるコイルが外嵌されたヨークであって、前記コイルへの通電によって、前記磁性体片と電磁的に互いに吸着しあうヨークと、
前記閉弁状態から前記開弁状態に亘る前記ダイヤフラム弁の移動方向に前記ヨークを移動させるモータと、
前記ダイヤフラム弁を、前記開弁状態側から前記閉弁状態側に付勢する付勢手段と
を備えることを特徴としている。

また、本発明の燃焼用ガス量制御装置においては、前記付勢手段の付勢力に反発して、前記ダイヤフラム弁を、前記閉弁状態側から前記開弁状態側に付勢する第２付勢手段であって、その付勢力が前記付勢手段による付勢力より小さい第２付勢手段を備えていることが好ましい。

また、本発明の燃焼用ガス量制御装置の駆動方法は、
上述の本発明の燃焼用ガス量制御装置を駆動するための方法であって、
当該燃焼用ガス量制御装置の外部からの開弁指令によって前記閉弁状態から、前記開弁状態に移行し、当該燃焼用ガス量制御装置の外部からの閉弁指令によって前記開弁状態から前記閉弁状態に移行するように構成される場合に、
燃焼用ガスの遮断状態において、前記開弁指令が発令されるまで、前記ダイヤフラム弁と前記弁座とが当接し、かつ、前記磁性体片と前記ヨークとが当接した状態となるように構成されていること
を特徴としている。

本発明の燃焼用ガス量制御装置は、弁室と、弁室の一方側の端壁に設けたガス出口の上流側領域の周縁に形成される弁座とを有する筐体と、弁座と対向する位置に配置されたダイヤフラム弁とを備えた燃焼用ガス量制御装置において、閉弁状態から開弁状態に亘ってダイヤフラム弁とともに移動する磁性体片と、ガス出口によって構成され、開弁状態において、弁座とダイヤフラム弁との間を通過した燃焼用ガスを通過させるガス通路と、ガス出口に挿入されるガス量調節用弁体であって、閉弁状態から、開弁状態に亘って、ダイヤフラム弁とともに移動するガス量調節用弁体と、通電によって磁界を生じるコイルが外嵌され、コイルへの通電によって、磁性体片と電磁的に互いに吸着しあうヨークと、閉弁状態から開弁状態に亘るダイヤフラム弁の移動方向にヨークを移動させるモータと、ダイヤフラム弁を、開弁状態側から閉弁状態側に付勢する付勢手段とを備えているので、大電流を通電することを必要とせず、大電流を通電することで生じる不都合を回避することが可能になる。
また、燃焼用ガスの通流状態と遮断状態とを切り換えるモータの駆動によって、燃焼用ガスの流量調整を確実に行うことが可能になる。

すなわち、本発明によれば、閉弁状態において、モータによりヨークを移動させ、磁性体片とヨークとが互いに当接した状態とした後、コイルに通電して、磁性体片とヨークとを電磁的に互いに吸着させた後、磁性体片を吸着している状態のヨークをモータにより移動させて、ダイヤフラム弁が閉弁状態から開弁状態に移行するようにしているので、特許文献１のガス電磁弁のように、ヨークと磁性体片が離間している状態で、コイルに大電流を通電して磁性体片を磁力だけで吸着することが不要になる。

その結果、大電流を通電することで生じる不都合（例えば、接触部などでの接触抵抗が大きくなることで接触抵抗による電圧降下が大きくなったり、乾電池（特にマンガン電池）を電源とする場合に、間欠的にパルス状に大電流を通電することで乾電池の内部抵抗が増大したりして、回路作動に支障が生じるなどの不都合）の発生を回避することが可能になり、信頼性の高い燃焼用ガス量制御装置を実現することができる。

また、本発明の燃焼用ガス量制御装置において、付勢手段の付勢力に反発して、ダイヤフラム弁を、閉弁状態側から開弁状態側に付勢する第２付勢手段であって、その付勢力が前記付勢手段による付勢力より小さい第２付勢手段を備えた構成とした場合、燃焼用ガスの通流量の調節を行う際に、ガス量調節用弁体の位置が安定することから、燃焼用ガスの通流量の調節を適正に行うことが可能になり、本発明をより実行さらしめることができる。

また、本発明の燃焼用ガス量制御装置の駆動方法は、上述の本発明の燃焼用ガス量制御装置を駆動するにあたって、燃焼用ガス量制御装置の外部からの開弁指令によって閉弁状態から開弁状態に移行し、当該燃焼用ガス量制御装置の外部からの閉弁指令によって開弁状態から閉弁状態に移行するように構成される場合に、燃焼用ガスの遮断状態において、開弁指令が発令されるまで、ダイヤフラム弁と弁座とが当接し、かつ、磁性体片とヨークとが当接した状態となるように構成されているので、ダイヤフラム弁と弁座との当接が確実に維持されることになり、信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の構成を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、磁性体片（鉄片）吸着時のガス閉止状態を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、ガス通流状態（燃焼用ガスが大流量で通流する開弁状態）を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、磁性体片（鉄片）離脱時のガス閉止状態を示す要部断面図である。 本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置の、ガス通流状態（燃焼用ガスが小流量で通流する開弁状態）を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。

［実施形態］
図１は、本発明の実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａを示す要部断面図である。

本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、ガスコンロやガスグリルやガス給湯器などのガス機器の燃料となる燃焼用ガス（燃料ガス）の通流を制御するための装置として用いられるものである。以下、説明を行う。

燃焼用ガス量制御装置Ａは、図１に示すように、弁室１ａと、弁座１ｂと、ガス入口４と、ガス出口１４を備えた筐体１を備えている。
ガス入口４は筐体１の下面側に設けられ、ガス出口１４は、弁室１ａの一方側の端壁１ｃに設けられている。弁座１ｂは、ガス出口１４の上流側の周縁に形成されている。

また、筐体１内には、弁室１ａの弁座１ｂと対向するように配設されたダイヤフラム弁２を備えている。なお、ダイヤフラム弁２の一方主面側にはダイヤフラム弁２を保護するための保護板２２、他方主面側には、後述の付勢手段１１の付勢力を受ける受圧板２３が配設されている。

さらに、燃焼用ガス量制御装置Ａは、ダイヤフラム弁２が弁座１ｂと当接した閉弁状態から、ダイヤフラム弁２が弁座１ｂから離間した開弁状態に亘って、ダイヤフラム弁２とともに移動する磁性体片（鉄片）３を備えている。

なお、ガス出口１４は、開弁状態において弁座１ｂとダイヤフラム弁２との間を通過した燃焼用ガス（燃料ガス）を通過させるガス通路１４ａを構成する。すなわち、開弁状態においては、弁座１ｂとダイヤフラム弁２との間を通過した燃焼用ガスが、ガス通路１４ａとしてのガス出口１４から、ガスコンロやガスグリルやガス給湯器などのガス機器に供給される。

また、燃焼用ガス量制御装置Ａは、ガス出口１４（ガス通路１４ａ）の内周壁との間に所定の間隙を存するような態様で、ガス出口１４（ガス通路１４ａ）内に挿入されるガス量調節用弁体（ニードル）５を備えている。

なお、ガス量調節用弁体（ニードル）５は、閉弁状態から、開弁状態に亘って、ダイヤフラム弁２とともに移動するように構成されている。

また、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、ヨーク７を備えている。そして、ヨーク７には、通電によって磁界を生じるコイル６が外嵌されている。なお、コイル６への通電は、給電用のリード線６ａを経て行われるように構成されている。

また、燃焼用ガス量制御装置Ａは、閉弁状態から開弁状態に亘るダイヤフラム弁２の移動方向にヨーク７を移動させるモータ８を備えている。なお、本実施形態においては、上記モータ８として、ステッピングモータが使用されている。

また、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、ダイヤフラム弁２を、開弁状態側から閉弁状態側に付勢する付勢手段（第１付勢手段）としてスプリング（第１スプリング）１１を備えている。

さらに、本実施形態では、第１付勢手段（第１スプリング）１１の付勢力に反発して、ダイヤフラム弁２を、閉弁状態側から開弁状態側に付勢する第２付勢手段（第２スプリング）１２を備えている。そして、この第２付勢手段（第２スプリング）１２としては、その付勢力が第１付勢手段（第１スプリング）１１の付勢力よりも小さいものが用いられている。

また、図１に示すように、筐体１内には、ヨーク７と連結し、一体化したナット１０が配設されており、このナット１０は、筐体１に対して回転しないように周り止めされている。

また、筐体１内には、モータ８により回転駆動されるモータ軸８ａが配設されており、モー多軸８ａに形成されたスクリュー２１が、ナット１０に螺入して回転することにより、ナット１０とヨーク７が所定の方向、すなわち、開弁状態側と閉弁状態側に移動するように構成されている。

そして、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、閉弁状態において、モータ８によりヨーク７を移動させ、磁性体片（鉄片）３とヨーク７を互いに吸着させた後、ダイヤフラム弁２が閉弁状態から開弁状態に移行するように、磁性体片（鉄片）３を吸着している状態のヨーク７をモータ８で開弁状態側（図１においては右側）に移動させるにように構成されており、上述の特許文献１のガス電磁弁のように、ヨークと磁性体片とが離間している状態で、コイルに大電流を通電して磁性体片を磁力だけで吸着する必要がなく、コイル６には吸着を保持するだけの電流を通電すれば足りる。

その結果、大電流を通電することで生じる不都合（例えば、接触部などでの接触抵抗が大きくなることで接触抵抗による電圧降下が大きくなったり、乾電池（特にマンガン電池）を電源とする場合に、間欠的にパルス状に大電流を通電することで乾電池の内部抵抗が増大したりして、回路作動に支障が生じるなどの不都合）の発生を回避することが可能になり、信頼性の高い燃焼用ガス量制御装置を実現することができる。

また、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、燃焼用ガスの通流状態と遮断状態とを切り換えるモータ８の駆動によって、燃焼用ガスの通流量の調節を確実に精度よく行うことができる。

さらに、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、上述のように、第１付勢手段（第１スプリング）１１の付勢力に反発して、ダイヤフラム弁２を、閉弁状態側から開弁状態側に付勢する、第１付勢手段（第１スプリング）１１よりも付勢力の小さい第２付勢手段（第２スプリング）１２を備えているので、燃焼用ガスの通流量の調節を行う際に、ダイヤフラム弁２とともに移動するガス量調節用弁体（ニードル）５の位置を安定させることが可能になり、燃焼用ガスの通流量の調節を適正に行うことができる。

＜燃焼用ガス量制御装置の駆動方法＞
次に、燃焼用ガス量制御装置Ａ（図１）の駆動方法について説明する。
本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、当該燃焼用ガス量制御装置Ａの外部から開弁指令が発令されると、閉弁状態から開弁状態に移行し、当該燃焼用ガス量制御装置Ａの外部からの閉弁指令が発令されると、開弁状態から閉弁状態に移行するように構成されている。

そして、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａにおいては、燃焼用ガス（燃料ガス）の遮断状態においては、開弁指令が発令されるまでは、図２に示すように、ダイヤフラム弁２と弁座１ｂとが当接し、かつ、磁性体片３とヨーク７とが当接した状態となるようにモータ８の駆動が制御される。

そして、図２に示す状態で、当該燃焼用ガス量制御装置Ａの外部から開弁指令が発令されると、コイル６に通電してヨーク７と磁性体片（鉄片）３とを電磁的に吸着させる。

因みに、ヨーク７と磁性体片（鉄片）３とを電磁的に吸着させるためのコイル６への通電電流の値は、磁性体片（鉄片）３とヨーク７とが当接した状態を維持するのに足りる電流値であればよいので、特許文献１に開示されているような従来技術における吸着電流のように大電流を通電する必要はない。

なお、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａは、上述のように、筐体１に対して回転しないように配設された筐体１内にナット１０を備えている。そして、図２に示す状態から、モータ８を開弁方向に回転させることによって、モータ軸８ａに形成されたスクリュー２１が、ナット１０に螺入し、図３に示すように、ナット１０が右方向（開弁方向）に移動して、ナット１０に連結されたヨーク７に電磁的に吸着された磁性体片（鉄片）３とともにダイヤフラム弁２が開弁方向（図３における右方向）に移動し、開弁状態に至る。

図３は、開弁状態であって、ガス出口１４の内周面１４ｂとガス量調節用弁体（ニードル）５の外周面５ａとの間の間隙が大きい状態、すなわち、燃焼用ガスが大流量で通流する開弁状態を示している。

そして、図３に示す開弁状態（燃焼用ガスが大流量で通流する状態）から、コイル６への通電を維持した状態で、モータ８を閉弁方向に回転させることで、図５に示すように、ガス出口１４の内周面１４ｂとガス量調節用弁体（ニードル）５の外周面５ａとの間の間隙が小さい状態、すなわち、燃焼用ガスが小流量で通流する開弁状態となる。

つまり、上述のように構成された本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａによれば、コイル６への通電を維持した状態で、モータ８を開弁方向および閉弁方向に回転させることで、ガス出口１４（ガス通路１４ａ）を通流する燃焼用ガスの通流量を、図３に示す大流量の状態から、図５に示す小流量の状態に亘って調節することができる。

なお、本実施形態の燃焼用ガス量制御装置Ａは、上述のように、付勢手段（第１付勢手段（第１スプリング）１１の付勢力に反発して、ダイヤフラム弁２を、閉弁状態側から開弁状態側に付勢し、その付勢力が、第１付勢手段（第１スプリング）１１による付勢力より小さい第２付勢手段（第２スプリング）１２を備えているので、燃焼用ガスの通流量の調節を行う際に、ダイヤフラム弁２とともに移動するガス量調節用弁体（ニードル）５の位置が安定する。その結果、燃焼用ガスの通流量の調節をより適正に行うことが可能になる。

また、図３もしくは図５に示す開弁状態において、当該燃焼用ガス量制御装置Ａの外部からの閉弁指令が発令されると、まず、コイル６への通電が遮断されて、ヨーク７と磁性体片（鉄片）３との吸着が維持できなくなり、第１付勢手段（第１スプリング）１１による付勢力よって、ダイヤフラム弁２が磁性体片（鉄片）３とともに閉弁方向（図３もしくは図５における左方向）に移動して、ダイヤフラム弁２と弁座１ｂとが当接した図４の状態に至り、燃焼用ガスの通流が遮断される。

そして、本実施形態にかかる燃焼用ガス量制御装置Ａでは、図４に示す状態に至った後、モータ８を閉弁方向に回転させ、ヨーク７を図４における左方向に移動させることにより、図２に示すように、ダイヤフラム弁２と弁座１ｂとが当接し、かつ、磁性体片（鉄片）３とヨーク７とが当接した状態とする。

それから、図２に示す状態で、当該燃焼用ガス量制御装置Ａの外部から開弁指令が発令されるまで、コイル６への通電が遮断された状態で待機する。

これにより、燃焼用ガスの遮断状態において、開弁指令が発令されるまで、ダイヤフラム弁２と弁座１ｂとが当接し、かつ、磁性体片（鉄片）３とヨーク７とが当接した状態が確実に維持されることになり、信頼性を向上させることができる。

上述のように、本発明の方法で燃焼用ガス量制御装置Ａを駆動することにより、燃焼用ガスの通流と遮断を確実に行うこと、および、燃焼用ガスの流量調整を確実に行うことができる。

ただし、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の変形を加えることが可能である。

Ａ 燃焼用ガス量制御装置
１ 筐体
１ａ 弁室
１ｂ 弁座
１ｃ 筐体の一方側の端壁
２ ダイヤフラム弁
３ 磁性体片（鉄片）
４ ガス入口
５ ガス量調節用弁体（ニードル）
５ａ ガス量調節用弁体（ニードル）の外周面
６ コイル
６ａ コイルへの通電用のリード線
７ ヨーク
８ モータ
８ａ モータ軸
１０ ナット
１１ 付勢手段（第１付勢手段）（第１スプリング）
１２ 第２付勢手段（第２スプリング）
１４ ガス出口
１４ａ ガス通路
１４ｂ ガス出口（ガス通路）の内周面
２１ スクリュー
２２ 保護板
２３ 受圧板

Claims (3)

1. 弁室と、前記弁室の一方側の端壁に設けたガス出口の上流側領域の周縁に形成された弁座とを有する筐体と、
   前記弁室の前記弁座と対向する位置に配置されたダイヤフラム弁と、
   を備えた燃焼用ガス量制御装置であって、
   前記ダイヤフラム弁が前記弁座と当接した閉弁状態から、前記ダイヤフラム弁が前記弁座から離間した開弁状態に亘って、前記ダイヤフラム弁とともに移動する磁性体片と、
   前記ガス出口によって構成され、前記開弁状態において、前記弁座と前記ダイヤフラム弁との間を通過した燃焼用ガスを通過させるガス通路と、
   前記ガス出口の内周面との間に所定の間隙を存して、前記ガス出口内に挿入されるガス量調節用弁体であって、前記閉弁状態から、前記開弁状態に亘って、前記ダイヤフラム弁とともに移動するガス量調節用弁体と、
   通電によって磁界を生じるコイルが外嵌されたヨークであって、前記コイルへの通電によって、前記磁性体片と電磁的に互いに吸着しあうヨークと、
   前記閉弁状態から前記開弁状態に亘る前記ダイヤフラム弁の移動方向に前記ヨークを移動させるモータと、
   前記ダイヤフラム弁を、前記開弁状態側から前記閉弁状態側に付勢する付勢手段と
   を備えることを特徴とする燃焼用ガス量制御装置。
2. 前記付勢手段の付勢力に反発して、前記ダイヤフラム弁を、前記閉弁状態側から前記開弁状態側に付勢する第２付勢手段であって、その付勢力が前記付勢手段による付勢力より小さい第２付勢手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の燃焼用ガス量制御装置。
3. 請求項１または２記載の燃焼用ガス量制御装置を駆動するための方法であって、
   当該燃焼用ガス量制御装置の外部からの開弁指令によって前記閉弁状態から前記開弁状態に移行し、当該燃焼用ガス量制御装置の外部からの閉弁指令によって前記開弁状態から前記閉弁状態に移行するように構成される場合に、
   燃焼用ガスの遮断状態において、前記開弁指令が発令されるまで、前記ダイヤフラム弁と前記弁座とが当接し、かつ、前記磁性体片と前記ヨークとが当接した状態となるように構成されていること
   を特徴とする燃焼用ガス量制御装置の駆動方法。

Images