JPS5836224B2 - 流量比例制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は弁の開度により流体の流量を制御する流量比例
制御弁に関するものである。

従来例の構成とその問題点 最近ガス等の流体流量を制御する流量比例制御弁が開発
されているが、例えばこの比例制御弁を応用してガスバ
ーナへのガス供給量を制御する場合においては、ガスバ
ーナへの特性からガス流量がある流量以下になると不完
全燃焼やバックファイヤー等が発生するためこの流量以
下に絞ることのない構成の弁が要求された。

この要求にこたえるものとして特開昭５１−１１８１２
３号公報に示されているものがある。

この従来のもの（第１図参照）は、複弁座の構成を示し
、固定された外弁座１と、この外弁座１の内部に位置し
、この外弁座１の高さよりも高い上下動自在な内弁座２
が設げられており、この内弁座２０周面の一部にガスの
最小流量を確保するバイパス孔３が形成されている。

５は弁本体である。

この構成では、弁体４が外弁座１と接すると全閉状態と
なり、弁体４が内弁座２のみと接するとガスはバイパス
孔３のみを通過し、一定の最小流量が確保される。

さらに弁体４が内外両弁座１，２のいずれにも接しない
と弁体４の位置に応じたガス量に制御できる。

６は弾力性を有するダイヤフラムであり、内弁座２を常
に上方へ付勢す．るとともに、外弁座１と内弁座２との
間から弁本体５内へガスが流入しないよう遮断する役目
も有する。

しかし、このものにおいては、ガス種の変更に対しては
、ガス弁体を分解し内弁座を変更後のガス種に応じたバ
イパス孔８を有する他の弁座に取り換えなげればならず
、その取換作業自体めんどうで、しかもガス弁本体を一
度分解すると、再組立後ガス洩れがないか、検査をして
確認する必要があり、その作業に多大の手数を要する。

このことは円弁座にバイパス孔が形成されていて、この
バイパス孔の絞り効果を任意に外部から調節することが
できないことに原因がある。

発明の技術的課題 本発明の技術的課題は内弁座と外弁座との間の空間とガ
ス弁出口とを連通させるバイパス路の絞り効果を弁本体
の外部から調節可能にすることである。

発明の技術的手段 上記技術的課題を解決するために講じた技術的手段は、
次のとおりである。

イ．内弁座と外弁座との間の空間とガス弁出口とを連通
させるバイパス通路を弁本体に設ける。

口．上記バイパス通路に可変絞り弁を設ける。

ただし、上記可変絞り弁は、弁本体の外部に＝部露出さ
せて、外から調整のために操作することができるように
する。

技術的手段の作用 上記技術的手段は次のように作用する。

すなわち、内弁座と外弁座間の空間は、弁本体に形成さ
れたバイパス路と、このバイパス路に設けられた可変絞
り弁を通って出口に連通ずるので、内弁座が閉じた後は
、上記絞り弁によって規定される最小流量のガスがガス
弁出口から流出する。

このバイパス路を通過するガス流量は、弁本体の外から
上記可変絞り弁を操作して調節することができるので、
ガス種変更に際して、わざわざ弁の内部を分解する必要
がない。

発明の効果 本発明によれば、比例弁をガスバーナに応用する場合に
は必ず要求される「最小流量以下ではガスは絞らない」
と「弁でガスを閉止できる」という二つの性能がバイパ
ス通路を設けて比例弁内部の構成により実現できるため
、比例弁の各種性能の管理が精度よくできるとともに、
最小流量は機械的に決定されるために制御回路部での弁
を閉止する電流値の精度を必要としない。

また比例弁自体でガス閉止機能を有するため他に電磁弁
等は不必要となり安価な制御装置が構成できる。

さらに内弁座はスプリング等の附勢手段で支持されてい
るため、弁座部の構成が簡単となり、しかもガス圧の内
弁座に対する影響が皆無で確実な動作が得られるもので
ある。

またガス種変換時には、弁全体を分解することなく、バ
イパス通路に設けたノズル部分のみの調整でよいので、
作業はきわめて容易である。

すなわち都市ガス、天然ガス、プロパンガス等、各種ガ
スに応じて流量規制孔の大きさの異なる流量規制ノズル
を準備してあるので、必要に応じて選び出し交換すれば
よいものである。

これにより比例制御弁は常に正常に燃焼するものであり
、不完全燃焼によるガス中毒やガス爆発、火災等を未然
に防止できるものである。

技術的手段の具体例を示す実施例 第２図はガス瞬間湯沸器に比例弁を使用した例のシステ
ム図で、給水口７から流入した水は熱交換器８で熱交換
され蛇口９から湯になって出て行く。

一方ガスは入口１０かも流入しガスコック１１を通り比
例弁１２からバーナ１３へ供給される。

１４はパイロットバーナを示す。ここで、給湯出口に温
度検知器１５（本例では負性感温抵抗素子を使用した、
以下サーミスタと呼ぶ）が設けられており、ここで湯温
を検出して信号を制御回路１６へ送る。

制御回路１６内で設定温度と比較増幅して電流信号を比
例弁１２へ送る。

今、給湯蛇口から給湯している時に給湯量を増加すれば
サーミスタ１５の温度が低下するため比例弁１２の電流
が増加してガス量を増加し、その温度の低下を防ぎ、ま
た給湯量が減少すればガスを絞り温度上昇を防ぐ。

この特性を第３図に示す。

横軸は蛇口９からの給湯流量Ｑｗ，縦軸は給湯温度Ｔを
示す。

曲線Ｎは制御しない湯沸器の特性で、給湯量を増加すれ
ばその温度は低下する。

そこで制御すれば設定温度Ｔｏで流量に関係なく一定温
度となる。

しかし給湯量ＱｗがＯ点以上になれば湯沸器の能力が一
杯になるためＮ線上に乗る。

またＰ部は負荷のガス要求量がガス最小燃焼流量以下に
なった時Ｌ，Ｒの線上を比例弁がオン、オフ動作してい
る状態を示す。

また設定温度Ｔｏは制御回路の設定により自由に変更で
きる。

次に第４図を用いて本発明の実施例の構成を説明する。

弁本体１７には筒状の内弁座１８が上下動できる開口部
１９が設けられ、この開口部１９の上方の周囲には外弁
座２０が形成されている。

２１はゴム製の弁であり、電磁コイルが発生する電磁力
に応じて比例的に上下動するプランジャーの一端に遊着
されている。

この弁２１は外弁座２０に対向するよう配置されており
、電磁コイルに電流が流れていない時は弾性体により外
弁座２０に押圧されている。

開孔部１９と内弁座１８との間の適当な隙間によって、
上記内弁座１８は開口部１９に保持されかつ摺動自在で
ある。

また内弁座１８は下部フランジ部に隙間をシールするパ
ッキン２２を有し、スプリング２３により上方へ付勢さ
れている。

外弁座２０と開口部１９の間からガス弁出口２５との間
には１個または複数個の流量規制用バイパス通路２４を
有する。

このバイパス通路２４の途中には可変絞り弁である流量
規制孔２６を有した流量規制ノズル２７が設げられ、こ
のノズル２７は弁本体１７に気密螺合されている。

蓋板２８を開けてノズル２７を交換することにより、最
小流量は自由にガス種に応じて切替（交換）可能である
。

次にこの動作について説明してゆく。

電磁コイルに通電されていない状態では、プランジャー
はスプリングに打勝って弁２１を外弁座２０に密着して
いるため、ガスは遮断されたいわゆる閉止状態よりコイ
ル電流を徐々に増加してゆ《と、プランジャーおよび２
１は電磁力により上方へ引上げられてゆ《が、同時に内
弁座１８もスプリング２３に押し上げられ上部が弁２１
に密着したまま上方へ移動する。

この時弁２１は外弁座２０から離れた状態となり、ガス
は流量規制用バイパス通路２４および開口部１９と内弁
座１８との間の隙間の面積で規制される流量（最小流量
）だけが流れる。

ここで流量規制用バイパス通路孔２４および隙間の面積
は、外弁座２００面積に比べて充分に小さいため、弁２
１が外弁座２０から離れて少しでも開けば最小流量を流
すに十分である。

このため内弁座１８が弁２１に接触している間は弁変位
に関係なくガス流量はバイパス通路２４および隙間のみ
で決定されて一定流量となる。

次にプランジャーがさらに移動して、弁２１が内弁座１
８から離れた時には弁２１と内弁座１８との開度に応じ
てガス流量を比例的に制御する。

第５図は本発明実施例における電磁コイル電流■とガス
流量Ｑの特性を示す。

図でＱ部は比例域であり弁２１が比例制御している時で
ある。

Ｈは最小流量域。

Ｊは閉止域を示す。Ｋ部は弁２１が全開になりバーナの
全能力で燃焼している時である。

ここで制御回路により電流■がＨ状態にある間に電流工
を急激に零にすることにより弁２１はスナップ動作を行
ないガスを遮断する。

点火時は調節によりＨからＫまでの間どこでも点火する
ことができるためバーナの特性により任意に決定できる
。

またバイパス通路２４０面積を変更することにより最小
流量Ｍも自由に決定できる。

以上のように制御回路でスナップ動作させる電流がＨの
間にあればどこ’−’Ｃ−ｆＡ止させてもその流量はＭ
となるため、締切時の流量のバラツキは流量規制孔２４
および隙間のバラッキのみで決まる。

第６図はバイパス通路２４の開口端に対向して最小流量
調節ピン２９が設けられており、このピン２９はネジ部
を有しているため、このピン２９を回転してやればバイ
パス通路２４開口部とピン２９端面とのギャップが変化
して最小流量を自由に調節できる。

第７図は最小流量調節ピンの端部形状を円錐状にした例
である。

第８図ａ，ｂのように犬、中、小の流量規制孔３０を有
した円板３１を回転して所定の流量規制孔３０を選択す
る構成は、切替が簡単にワンタッチ操作でできる。

第６図、第７図の構成は最小流量の微調整が可能である
。

もちろん流量規制用バイパス通路１９を複数個設けてお
き、不要な通路を栓で閉塞するような簡単な構成でも最
小流量の調節はできる。

第９図はスプリング３２の力を調節冫＜ネ座３３によっ
て変えることのできる構造を示したもので、スプリング
３２の力を強くした場合第５図Ｈで示した範囲つまり最
小流量の電流巾が拡大される。

したがってコイルの巻数やその他弁の大きいバラツキま
で吸収できるようになる。

しかしスプリング３２の力を強くしすぎると板バネが弁
２１を閉じようとする力に打勝つ状態となり電流を零に
しても閉止しなくなってしまう。

そこでスプリング３２の強さを適当に調節することによ
って最小流量巾を適当にとることができる。

上記構成の電流■一流量Ｑ特性を第５図を用いて先に説
明したが、厳密には第１０図のような特性となる。

つまり比例域Ｇから最小流量域Ｈへ移行する際、流量Ｑ
はＭからＮへ増加する。

これはパッキン２２が開口部１９と内弁座１８との間の
隙間をシールしている状態から隙間が開いた状態となる
ために隙間を流れる流量だけ増加する現象となる。

これは実際上ほとんど問題とならないが、第１１図のよ
うにたわみ易いパッキング２２を用い内弁座１８の全ス
トロークにおいて常時隙間がシールされるようにして第
５図のような特性を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量比例制御弁を示す構成図、第２図は
ガス湯沸器に流量比例制御弁を用いた構成図、第３図は
湯温特性図、第４図は本発明の一実施例を示す流量比例
制御弁の断面図、第５図は同動作説明図、第６図、第７
図はそれぞれ本発明の他実施例を示す部分断面図、第８
図ａ，ｂは本発明のさらに他の実施例を示す平面図およ
び部分断面図、第９図は本発明のさらに他の実施例を示
す部分断面図、第１０図は流量特性図、第１１図は本発
明のさらに他の実施例を示す部分断面図である。 １１・・・・・青、１３・・・・・・外弁座、１５・・
・・・・内弁座、１ ９ ，２１・・・・・・ハイハス
通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定された外弁座と、この外弁座の内部に位置し、
   この外弁座よりも上方に突出しかつスプリングに抗して
   上下動自在な内弁座を有する流量比例制御弁であって、
   上記内弁座と上記外弁座との間の空間とガス弁出口とを
   連通させるバイパス弁を弁本体に設け、上記バイパス通
   路に、弁本体の外部から操作できる可変絞り弁を設けた
   流量比例制御弁。