JPH0215123Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電気信号に応じて燃料用ガス供給路
の開閉および、供給量の制御を行なうガス流量制
御装置に関するものである。

電気信号に応じてガス供給路の開閉を行なうに
は、従来、電磁弁の使用が最も一般的となつてい
るが、これは完全な開閉動作のみしか行なえず、
供給量を連続的に可変するには、別途に電動機等
により駆動される比例弁を設けねばならず、構成
が複雑化し高価となる欠点を生ずる。

本考案は、従来のかゝる欠点を一挙に解決する
目的を有し、電磁ポンプの使用により、電気信号
に応じた制御を行なうと共に、電磁ポンプを含む
アクチエータ部と、開閉作用を行なう開閉弁およ
び、供給量を連続的に可変する比例弁ならびに、
レギユレータを含む弁体部とを、互に分離自在と
して構成のうえ、製造および保守、点検を容易化
し、かつ、両部の結合により開閉制御と供給量の
比例制御とを同時に行なえるものとした極めて効
果的な、ガス流量制御装置を提供するものであ
る。

以下、実施例を示す図によつて本考案の詳細を
説明する。

第１図は本考案に用いるアクチエータ部の要部
破断側面図である。同図において、１は基体ブロ
ツクでこの中に各室や通路が形成される。外部か
ら流体が入口２に供給されると通路３を経てタン
ク室４に入る。タンク室４を含めてすべての通
路、室に流体が充満された後、この入口２は蓋を
されるようになつている。タンク室４はダイヤフ
ラム５とスプリング６により内部圧力によつてそ
の容積が変わるようになつている。

タンク室４から出た流体は通路７を通つて、基
体ブロツク１の上面に取付けられた電磁ポンプ８
の吸入口９に流れた後、電磁ポンプ８に入りポン
プ作用によつて加圧されて吐出口１０から所定の
圧力で吐出される。吐出された流体は通路１１を
通つた後、負荷側に供給する通路１２を経て駆動
室１３に流れる。一方、通路１１に流れる流体の
一部は通路１４に入り、オリフイス１５を経て通
路３からタンク室４に戻る。このオリフイス１５
は外部からその絞り量を調節できるようにするこ
ともできる。この通路１４はオリフイス１５によ
つて流体抵抗が大きくなるために駆動室１３には
所望の圧力が得られる。また、吸入口９と吐出口
１０に連なる通路１１との間には常時開いていて
電磁ポンプ８が動作すると閉じる常開バルブ１６
が設けられている。したがつて、電磁ポンプ８の
動作が停止すると、この常開バルブ１６は開き高
圧の駆動室１３にある流体はタンク室４に戻る。

また、駆動室１３にはダイヤフラム１７と可動
体１８が設けられ、可動体１８には基体ブロツク
１の下面に突出するロツド１９が固定されてい
る。されに、ロツド１９の下部には別のダイヤフ
ラム２０が設けられている。図は駆動室１３の圧
力が低くロツド１９が入つた状態を示している。
ここで、電磁ポンプ８が動作して駆動室１３の流
体圧力が上昇すると、ロツド１９は下方に押され
て大きく突出し、後述の比例弁を駆動するものと
なつている。

なお、２１，２２，２３はシール用のＯリン
グ、２４，２５は基体ブロツク１の上面、下面に
それぞれねじ止め等により取付けられた板であ
る。

第２図は電磁ポンプ８および基体ブロツク１の
要部を含む断面図である。図において、非磁性材
からなるシリンダ２７は一方の端が基体ブロツク
１の凹部に挿入して固定され、他方の先端にはキ
ヤツプ形の封止体２８が密着状に取付けられてい
る。また、シリンダ２７の外周には励磁コイル２
９を巻回したコイルボビン３０が配置されてお
り、この励磁コイル２９を囲むように磁性材から
なるカツプ形状のヨーク３１および円板形のヨー
ク３２が設けられ、それぞれ基体ブロツク１に固
定されている。

一方、シリンダ２７内の奥（図で上方）には軸
方向に移動自在に可動磁心３３が収容されてい
る。この可動磁心３３は、中心孔３４ａを有する
カツプ形に形成された磁性材からなり、その周面
に90゜間隔で軸方向に沿つて形成された４個の外
周部通路３５を有する外部磁心３４と、前記中心
孔３４ａに挿入され外部磁心３４に同心状に固定
された円筒状の磁性材からなる内部磁心３６とか
らなる。内部磁心３６の円筒内には軸方向に貫通
して中心部通路３７が形成され、この中心部通路
３７には軸方向に間隔をおいて円筒体３８と円筒
形のシート体３９が挿入され固定されている。こ
のシート体３９にはスプリング４０によつてゴム
ボール４１がシートされており常時はその通路を
閉じている。これらのシート体３９、ゴムボール
４１およびスプリング４０によつてチエツクバル
ブが構成される。

また、シリンダ２７内の中央部には、中心に軸
方向に貫通する中心部通路４２が形成され、外周
面には90゜間隔で軸方向に沿つて４個の外周部通
路４３が形成された円筒状の磁性状からなる固定
磁心４４が挿入され固定されている。この中心部
通路４２には円筒形のシート体４５が挿入され固
定されており、このシート体４５にはスプリング
４６によつてゴムボール４７がシートされ常時は
その通路を閉じている。これらのシート体４５，
ゴムボール４７およびスプリング４６によつてチ
エツクバルブが構成される。また、中心部通路４
２の上方の開口部４２ａは広く形成され、ここに
非磁性材からなる内部シリンダ４８が挿入のうえ
固定されている。この内部シリンダ４８内には前
記可動磁心３３の内部磁心３６が摺動自在に収容
されるようになつている。なお、可動磁心３３の
外部磁心３４はシリンダ２７に摺動自在に収容さ
れている。

そして、可動磁心３３と固定磁心４４の間には
スプリング４９、可動磁心３３と封止体２８との
間にはスプリング５０がそれぞれ介在されてい
る。スプリング４９はスプリング５０よりばね定
数が大きく設定され、可動磁心３３は固定磁心４
４に対して軸方向に一定の間隔をもつて対向する
ように配置されている。

一方、固定磁心４４の下方の部分の外周面は外
周部通路４３が形成された部分よりは外径が小さ
く形成されており、ここに非磁性材からなる内部
シリンダ５１がはめ込まれ固定されている。そし
て、この内部シリンダ５１とシリンダ２７との間
には外周部通路となる円筒状の空間５２が形成さ
れる。この空間５２内のヨーク３２に対向する位
置には磁性材からなるリング磁心５３が配置され
ている。このリング磁心５３はリングの一部が欠
除され通路が形成されている。そして、外周部通
路４３に連通する前記空間５２の下方の端は吐出
口１０となり、基体ブロツク１に形成された通路
１１に接路されている。また、固定磁心４４の中
心部通路４２の下方開口部は吸入口９となり、同
じく基体ブロツク１に形成された通路７を経てタ
ンク４に接路されている。

また、通路１１と吸入口９の間には基体ブロツ
ク１内に中心部通路４２とほぼ同心状に通路５４
が形成されており、この通路５４内には円筒形の
シート体５５が固定され、さらに通路５４の内径
より小さい外径を有するゴム体５６がスプリング
５７により押されてシート体５５に接触してシー
トするようにゆるく軸方向に移動自在に収容され
ている。一方、内部シリンダ５１内には軸方向に
貫通した複数の中心部通路孔５８を有する可動磁
心５９が軸方向に移動自在に設けられており、こ
の可動磁心５９と固定磁心４４の下端面との間に
はスプリング６０が介在されている。また、可動
磁心５９の下面中心には連結ロツド６１が固定さ
れており、この連結ロツド６１の先端はシート体
５５を貫通してゴム体５６の上面を押すようにな
つている。ここで、スプリング６０はスプリング
５７よりばね定数が大きく設定されているため、
常時は可動磁心５９はスプリング６０に付勢され
て下方に移動し緩衝材６２に当接している。可動
磁心５９がこの位置にある場合、ゴム体５６は連
結ロツド６１に押されてスプリング５７に抗して
下方に移動しシート体５５から離れて常開バルブ
１６は開くようになつている。

なお、６４，６５，６６，６７はそれぞれ流体
の漏れを防ぐためのＯリングである。

第３図は外部磁心３４の斜視図、第４図は固定
磁心４４の斜視図である。第４図において、４４
ａはＯリング６５を入れるための溝である。

次に、このように構成された電磁ポンプ８の動
作について説明する。

励磁コイル２９には、商用交流を半波整流した
電流、または、発振器から出力される所定周期、
所定パルス幅のパルス状の電流が供給される。な
お、第２図は励磁コイル２９に電流が流れていな
い状態を示す。ここで、励磁コイル２９は電流が
流れると励磁されて、ヨーク３１，３２，リング
磁心５３、可動磁心５９、固定磁心４４および可
動磁心３３からなる磁気回路に磁束が流れ、磁化
されたた可動磁心３３はスプリング４９に抗して
固定磁心４４側に吸引され下方に移動する。同時
に、磁化された可動磁心５９はスプリング６０に
抗して固定磁心４４側に吸引され上方に移動する
ため、連結ロツド６１も上方に移動しゴム体５６
はスプリング５７に押されてシート体５５にシー
トし通路５４は閉じる。そして、可動磁心３３の
下方移動により、ゴムボール４１は開きゴムボー
ル４７は閉じるため、ゴムボール４１と４７間に
ある流体は中心部通路３７に入り、中心部通路３
７に入つていた流体は封止体２８によつて形成さ
れたシリンダ２７の先端部の室に入る。したがつ
て、この室の流体は順次押されて外周部通路３
５，４３、リング状空間５２およびリング磁心５
３の通路を通つて吐出口１０に吐出される。次
に、励磁コイル２９に流れていた電流がしや断さ
れると、可動磁心３３は吸引力がなくなるために
スプリング４９の復帰力により上方に移動し元の
位置に戻る。このとき、ゴムボール４１は閉じゴ
ムボール４７は開くため、負圧となつたゴムボー
ル４１と４７の間の室に吸入口９から通路孔５８
を通つて流体が入つてくる。したがつて、励磁コ
イル２９に断続電流が流れると以上の動作が繰り
返され、可動磁心３３は往復移動する。なお、励
磁コイル２９に流れていた電流が前記のようにし
や断されたとき、可動磁心５９は弱い残留磁界を
有するような材料で作られており、またスプリン
グ６０もスプリング４９に比してばね定数が小さ
く設定されているので、短時間の電流しや断では
可動鉄心５９は復帰せず、通路５４は閉じたまま
の状態となる。

以後、可動磁心３３の往復移動によつてこのポ
ンプ動作が連続して行なわれ、しかもこの動作中
はゴム体５６がシート体５５にシートして通路５
４を閉じているため、流体は吸入口９から流入し
て吐出口１０から流体される。なお、励磁コイル
２９に流れる電流が完全にしや断されると、可動
鉄心５９はスプリング６０の力で復帰し通路５４
は開いた状態となる。

この電磁ポンプでは、シリンダの下方の端の中
心部に吸入口が形成され、その外周部に吐出口が
形成されているために同一面から直接流体の吸
引、吐出ができ、シリンダの上方の端からシリン
ダ外部に形成した別の通路を経て流体を前記下方
の端まで導く必要がなくなる。

そして、この電磁ポンプは、非動作時は常開バ
ルブによつて吸入口と吐出口は連通されている
が、励磁コイルに電流が供給されると、常開バル
ブが閉じて通常のポンプ動作が行なわれるので常
開バルブの駆動源が不要となり構造が簡単にな
る。

以上のとおり、電磁ポンプ８に対して電気信号
を与え、これの周波数またはパルス幅等によつて
定まる実効値を変化させれば、これに応じて電磁
ポンプ８による流体の圧送力が変化し、駆動室１
３内の流体圧力も変化するため、これにしたがつ
て可動体１８の移動量が定まり、ロツド１９によ
つて比例弁を駆動すれば、電気信号により比例弁
の開度を可変し、ガス供給量を連続的に制御する
ことができる。

たゞし、駆動室１３のほかにも、平面上の異な
つた位置に、別途の駆動室が形成され、こゝにも
可動体１８、ロツド１９およびダイヤフラム１
７，２０と同様の部材が設けてあり、これによつ
て後述の開閉弁を駆動している。

すなわち、第１図における基体ブロツク１の平
面図を第５図に示すとおり、駆動室１３のほかに
第１駆動室７１が形成され、こゝにも第１可動体
７２およびダイヤフラム７３が設けてあり、これ
に対して駆動室１３が第２駆動室、可動体１８が
第２可動体となつており、両駆動室７１と１３と
の間は、基体ブロツク１の上面に形成された連通
路７４により接続され、第１図の通路１２は、ま
ず、第１駆動室７１へ通ずるものとなつている。

また、第１可動体７２の受圧面積は、第２可動
体１８の受圧面積より大きく定めてあり、低流体
圧力により、まず、第１可動体７２が応動し、こ
の低流体圧力に比してより高い高流体圧力によつ
て、初めて第２可動体１８が応動するものとなつ
ている。

なお、７５，７６は、第５図から明らかなとお
り、基体ブロツク１と第１図に示す上板２４との
間を密閉するためのリング等を嵌入する円形溝で
ある。

第６図は、アクチエータ部８１と、これに対し
分離自在として構成された弁体部８２とを結合し
た状況の要部破断側面図であり、ボデイ８３中
に、後述の機構により駆動される主弁８４およ
び、弁座８５からなる開閉弁８６が入口８７側へ
設けてあると共に、出口８８側には、ロツド８９
へ固定され、かつ、スプリング９０によつて上方
へ付勢された副弁９１および、弁座９２からなる
比例弁９３が設けてあり、これらの中間に、スプ
リング９４側の付勢力を基準として内部のガス圧
力差に応動するダイヤフラム９５、これとロツド
９６により連結された弁体９７および、弁座９８
からなるレギユレータ９９が設けてある。

また、ロツド８９の上端は、第２可動体１８の
ロツド１９と当接しており、第２可動体１８が応
動すれば、これにしたがつて幅弁９１が下降する
ため、第２駆動室１３内の流体圧力がスプリング
９０のばね定数によつて定まる所定の高流体圧力
以上になると、比例弁９３が開放すると共に、流
体圧力に応じてその開度が定まることにより、電
磁ポンプ８の圧送力を所定の高流体圧力以上にお
いて可変すれば、比例弁９３を通過するガスの流
量が連続的に制御される。

なお、弁体９７側の室内側方には、パイロツト
バーナ用の導出口１００が穿設してある。

第７図は、弁体部８２の平面図であり、ボデイ
８３中に、第１および第２可動体７２および１８
と対応する位置として、主弁８４および副弁９１
が隔壁１０１を介したうえ配されており、主弁８
４は、アーム１０２を主体とする駆動機構により
開閉が制御されるものとなつている。

すなわち、第８図に駆動機構の側面図を示すと
おり、軸１０３を中心として回動するアーム１０
２の一端に穿設した透孔を主弁８４の突出部が貫
通し、これによつて主弁８４がアーム１０２へ係
止されていると共に、アーム１０２の他端は、貫
通ピン１０４を介してスプリング１０５により上
方へ付勢されたロツド１０６によつて、主弁８４
が閉塞する方向へ押圧されており、更に、第１駆
動室７１に設けた第１可動体７２と連結され、か
つ、ダイヤフラム１０７を貫通するロツド１０８
の下端と当接している。

このため、第１駆動室７１内が低流体圧力とな
れば、これに応動して第１可動体７２およびロツ
ド１０８が下降し、アーム１０２の他端をスプリ
ング１０５に抗してて圧下することにより、アー
ム１０２が回動し、主弁８４が直ちに開放する。

したがつて、電磁ポンプ８へ別途の制御装置か
ら電気信号を与えれば、まず、第１駆動室７１内
が低流体圧力となり、開閉弁８６が開放し、入口
８７からレギユレータ９９へガスが流入すると共
に、導出口１００からパイロツトバーナーへガス
が供給され、別途の点火装置によりパイロツトバ
ーナが点火する。

ついで、更に電磁ポンプ８の圧送作用により、
流体圧力がより上昇し、第２駆動室１３内が所定
の高流体圧力以上となれば、比例弁９３が開放す
ると共に、電気信号の実効値にしたがう流体圧力
に応じて開度が定まるため、これと対応した流量
のガスが出口８８から主バーナへ供給され、ボイ
ラ等が作動状態となる。

なお、制御部がボイラ温度等に応じて電気信号
の実効値を変化させれば、これにしたがつて比例
弁９３の開度も変化するため、ボイラ等の温度制
御が行なわれる。

したがつて、単一の装置により、ガス供給の開
閉制御および、供給量の連続的な加減制御が行な
えると共に、同一方向から流体の吸入および吐出
を行なう電磁ポンプ８の採用により、外部に突出
する電磁ポンプ用の配管等が排除され、全体とし
て小形かつ取扱の容易な形状となるため、収容ス
ペースの減少および、ボイラ等への取付簡易化が
実現する。

たゞし、電磁ポンプ８により圧送する流体は、
条件に応じ水、油または空気等を用いればよく、
各部の形状、構造も選定が任意であり、種々の変
形が自在である。

以上の説明により明らかなとおり本考案によれ
ば、単一の装置によりガス供給の開閉制御および
供給量の連続制御が行なわれると共に、アクチエ
ータ部と弁体部とを各個別のものとし、両者を分
離自在としているため、製造および保守、点検が
容易となり、各種用途のガス流量制御装置として
多大な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例を示し、第１図はアクチエ
ータ部の要部破断側面図、第２図は電磁ポンプお
よび基体ブロツクの要部を含む断面図、第３図は
外部磁心の斜視図、第４図は固定磁心の斜視図、
第５図は基体ブロツクの平面図、第６図はアクチ
エータ部と弁体部とを結合した状況の要部破断側
面図、第７図は弁体部の平面図、第８図は駆動機
構の側面図である。 ８……電磁ポンプ、９……吸入口、１０吐出
口、１３……第２駆動室、１８……第２可動体、
１９，１０８……ロツド、７１……第１駆動室、
７２……第１可動体、８１……アクチエータ部、
８２……弁体部、８６……開閉弁、９３……比例
弁、９９……レギユレータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一方の端に吸入口および吐出口を有する電磁ポ
   ンプと、該電磁ポンプにより流体が圧送される第
   １および第２の駆動室と、該第１および第２駆動
   室内の流体圧力に応じて移動すると共に駆動用の
   ロツドを有しかつ低流体圧力により応動する第１
   可動体および高流体圧力により応動する第２可動
   体とを備えたアクチエータ部と、前記第１可動体
   のロツドにより駆動される開閉弁と、前記第２可
   動体のロツドにより駆動される比例弁と、前記開
   閉弁および比例弁の中間に設けたガス圧を制御す
   るレギユレータとを備え、前記アクチエータ部に
   対し分離自在として構成された弁体部とからなる
   ことを特徴とするガス流量制御装置。