KR20150004353A - 가스 제어 밸브 - Google Patents

Abstract

유량 조절 밸브(11) 및 안전 밸브(12)의 개폐 조작을 1개의 모터(28)로 행하도록 이루어진 가스 제어 밸브(1)에 있어서, 모터(28)의 회전축을 조작 로드(18)의 이동축의 연장선상으로부터 오프셋한 위치에 설정하고, 모터(28)를 역회전시킴으로써 조작 로드(18)를 전진시킴과 함께, 모터를 정회전시킴으로써 조작 로드(18)를 후퇴시키도록 함으로써, 조작 로드(18)에 의해 안전 밸브(12)를 전진시킬 때의 모터(28)의 회전 각도 범위와, 안전 밸브(12)를 후퇴시킬 때의 모터(28)의 회전 각도 범위를 중복시키며, 중복한 분만큼 안전 밸브 조작 범위를 좁게 하여 유량 조절 범위를 넓힐 수 있도록 한다.

Description

가스 제어 밸브{GAS CONTROL VALVE}

본 발명은, 가스 기구의 가스 버너로의 연료 가스의 공급량을 제어하는 가스 제어 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 풍로 등의 가스 기구에는, 가스의 공급 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브와, 가스의 공급을 차단하기 위한 안전 밸브가 직렬로 설치되어 있다.

종래, 유량 조절 밸브 및 안전 밸브의 개폐 조작을 1개의 모터로 행하도록 한 가스 밸브가 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 가스 밸브에 있어서, 유량 조절 밸브는, 모터의 일정한 회전 각도 범위에 있어서는 가스 연통을 허용하지 않도록 하는 폐지 기능을 갖는 회전체를 구비하고 있다. 당해 회전체는, 모터의 회전축에 연결된 회전 디스크와, 가스 유량의 조절용으로 크기를 다르게 한 복수의 연통 구멍을 갖는 고정 디스크로 구성되어 있다.

가스 연통을 허용하지 않는 모터의 회전 각도 범위는, 안전 밸브를 유지하는 조작 로드가 전진을 시작하고 나서부터 후퇴할 때까지의 범위(안전 밸브 조작 범위)이다. 즉, 특허문헌 1의 가스 밸브에서는, 모터를 회전시킴으로써, 먼저, 모터의 회전축에 장착한 캠(cam) 부재의 회전에 수반하여 조작 로드를 전진시켜, 안전 밸브를 밸브 개방한다. 그 후, 전자석에 의해 안전 밸브를 밸브 개방 상태로 유지한 채, 더욱 모터를 동일한 방향으로 회전시킴으로써, 캠 부재를 회전시켜 조작 로드를 원래의 위치로 후퇴시킨다.

이와 같이 안전 밸브를 조작하고 있는 사이, 캠 부재와 함께 회전하는 회전 디스크의 연통 구멍의 위치와 고정 디스크의 연통 구멍의 위치가 일치하지 않도록 디스크 폐지면을 설정하여, 유량 조절 밸브를 통하여 하류 측으로 가스가 흐르지 않도록 한다. 그리고, 더욱 모터를 회전시키면, 회전 디스크의 연통 구멍과 고정 디스크 중 어느 하나의 크기의 연통 구멍에서 위치가 일치하여, 유량 조절 밸브의 가스 연통이 허용된다. 이 가스 연통이 허용될 때에 있어서의 모터의 회전 각도 범위가 유량 조절 범위가 된다.

이 특허문헌 1에 기재된 가스 밸브에서는, 안전 밸브 조작 범위에 있어서, 회전 디스크와 캠 부재가 모터의 회전축과 연동하여 회전하는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 적어도 안전 밸브 조작 범위에 따른 크기의 디스크 폐지면을 회전 디스크에 설치할 필요가 있다. 그 결과, 유량 조절 범위가 좁아져 버려, 가스 유량 조절의 자유도가 제한되어 버린다는 문제가 있었다.

이에 대하여, 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위를 일부 겹쳐 설정함으로써, 겹친 분만큼 유량 조절 범위를 넓힐 수 있도록 한 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조). 이 특허문헌 2에 기재된 가스 밸브에서는, 모터의 정회전 시에 회전축의 계합(係合) 돌기가 맞닿는 캠 부재의 제 1 계합부와, 역회전 시에 계합 돌기가 맞닿는 캠 부재의 제 2 계합부의 사이에 간극을 설치하고 있다. 이 간극에 의해, 회전축이 역회전해도 캠 부재의 역회전양이 적어지도록 하여, 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위를 일부 겹쳐 설정하는 것을 가능하게 하고 있다.

일본 공개특허 특개2002-323218호 공보 일본 공개특허 특개2006-189231호 공보

그러나, 특허문헌 2에 기재된 가스 밸브에서는, 안전 밸브를 조작하고 있는 안전 밸브 조작 범위이더라도, 유량 조절 범위와 겹쳐 설정되어 있는 오버랩 영역에서는, 유량 조절 밸브를 통하여 하류 측으로 가스가 흘러 버려, 디스크 폐지 기능을 잃게 되어 버린다는 문제가 있었다.

또, 모터의 회전 각도가 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위의 오버랩 영역에 있을 때에, 어떠한 장해가 발생하여 가스 밸브의 동작이 정지한 경우, 그때의 모터의 회전 각도가 안전 밸브 조작 범위에 해당하는지 유량 조절 범위에 해당하는지를 특정할 수 없다. 그 때문에, 가스 밸브의 동작을 재기동한 경우에, 안전 밸브 조작 범위인지 유량 조절 범위인지를 오(誤)검지해 버리는 경우가 있고, 그것을 즉시 수정할 수 없다는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위의 오버랩 영역을 형성하지 않고, 디스크 폐지면을 작게 하여 유량 조절 범위를 넓힐 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 유량 조절 밸브 및 안전 밸브의 개폐 조작을 1개의 모터로 행하도록 이루어지고, 안전 밸브 조작 범위에 있어서 유량 조절 밸브에 대한 가스 연통을 허용하지 않도록 하는 폐지 기능을 갖는 회전체로서 회전 디스크 및 고정 디스크를 구비한 가스 제어 밸브에 있어서, 모터의 회전축을, 안전 밸브를 전후 방향으로 이동시키는 조작 로드의 이동축의 연장선상으로부터 오프셋한 위치에 설정하고, 모터를 일 방향으로 회전시킴으로써 조작 로드를 전진시킴과 함께, 모터를 일 방향과 반대의 방향으로 회전시킴으로써 조작 로드를 후퇴시키도록 하고 있다.

본 발명의 다른 태양에서는, 안전 밸브 조작 범위를 포함하는 동력 비(非)전달 범위에 있어서 모터로부터 회전 디스크로의 동력 전달을 차단하기 위한 전달 차단부를 설치하고 있다.

상기와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 조작 로드에 의해 안전 밸브를 전진시킬 때의 모터의 회전 각도 범위와, 안전 밸브를 후퇴시킬 때의 모터의 회전 각도 범위가 중복하게 되므로, 중복한 분만큼 안전 밸브 조작 범위를 좁게 할 수 있다. 안전 밸브 조작 범위를 좁게 할 수 있기 때문에, 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위의 오버랩 영역을 설치하지 않고, 디스크 폐지면을 작게 하여 유량 조절 범위를 넓힐 수 있다.

또, 본 발명의 다른 태양에 의하면, 안전 밸브 조작 범위를 포함하는 동력 비전달 범위에 있어서는 회전 디스크의 회전이 정지되게 되므로, 안전 밸브 조작 범위보다 넓은 동력 비전달 범위에 있어서, 디스크 폐지면을 설치할 필요가 없어진다. 이에 따라, 디스크 폐지면을 더 작게 하여, 유량 조절 범위를 더욱 넓힐 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브의 주요부 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 가스 제어 밸브의 A-A 단면도이다.
도 4는 본 실시형태의 가스 제어 밸브가 구비하는 거리 가변부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 의한 거리 가변부의 동작 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브의 동작예를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 7은 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ)∼Ⅴ)로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ)∼Ⅲ) 및 ※1로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ), Ⅳ), Ⅴ) 및 ※2, ※3으로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ), Ⅱ)로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ)∼Ⅴ) 및 ※1∼※3으로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브의 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브(1)의 주요부 구성을 나타내는 모식도이다. 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)는, 가스 풍로 등의 가스 기구에 적용되는 것이고, 가스의 공급 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브(11)와, 가스의 공급을 차단하기 위한 안전 밸브(12)를 구비하고 있다.

본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)는, 유량 조절 밸브(11) 및 안전 밸브(12)의 개폐 조작을 1개의 모터(28)로 행하도록 이루어져 있다. 유량 조절 밸브(11)는, 모터(28)가 안전 밸브(12)를 작동시키는 회전 각도의 범위인 안전 밸브 조작 범위에 있어서는 가스 연통을 허용하지 않도록 하는 폐지 기능을 갖는 회전체를 구비하고 있다. 폐지 기능을 갖는 회전체는, 모터(28)의 회전과 연동하여 회전하는 회전 디스크(13)와, 당해 회전 디스크(13)와 대향하도록 설치된 고정 디스크(14)로 구성되어 있다.

안전 밸브(12)는, 마그넷 케이스(16)를 구비하고 있다. 이 마그넷 케이스(16)에는, 제어 회로(29)로부터의 신호에 의거하여 여자(勵磁)되는 전자석과 이것에 흡착되는 흡착편이 수용되어 있다. 흡착편에는, 마그넷 케이스(16)로부터 하류 측으로 돌출된 밸브체(17)가 연결되어 있다. 안전 밸브(12)의 밸브 폐쇄 상태에 있어서, 밸브체(17)는 복귀 스프링(도시 생략)에 의해 하류 측으로 가압된 상태에서 가스 유로를 차단하고 있다.

안전 밸브(12)의 밸브 개방 조작은, 가스 유로의 전후 방향(도 1의 좌우 방향)으로 가동하는 조작 로드(18)에 의해 행하여진다. 이 조작 로드(18)는, 모터(28)와 연동하여 회전하는 링크 부재(20)에 의해 상류 측으로 이동되고, 밸브체(17)를 누름 조작함으로써, 가스 유로를 개방 상태로 한다. 즉, 안전 밸브(12)를 밸브 개방 상태로 한다.

링크 부재(20)는, 스프링(19)에 의해 하류 측으로 가압된 조작 로드(18)를 가스 유로의 전후 방향으로 진퇴시킴으로써, 안전 밸브(12)를 작동시키도록 이루어져 있다. 즉, 모터(28)가 일 방향으로 회전하면, 그것에 연동하여 링크 부재(20)도 회전하고, 조작 로드(18) 측으로 돌출된 링크 레버부(도시 생략)에 의해 조작 로드(18)를 상류 측으로 전진시켜 안전 밸브(12)를 밸브 개방한다. 그 후, 제어 회로(29)로부터의 신호에 의해 마그넷 케이스(16) 내의 전자석을 여자시켜 안전 밸브(12)를 밸브 개방 상태로 유지한 채, 모터(28)를 일 방향과 반대의 방향으로 회전시킴으로써 조작 로드(18)를 후퇴시킨다.

이와 같이 조작 로드(18)가 전진을 시작하고 나서부터 원래의 위치로 후퇴할 때까지의 사이에 있어서의 모터(28)의 회전 각도 범위가, 안전 밸브 조작 범위가 된다. 또한, 제어 회로(29)로부터의 신호에 의해 전자석의 여자가 해제되면, 밸브체(17)가 복귀 스프링의 힘을 받아 하류 측으로 이동하고, 안전 밸브(12)는 밸브 폐쇄 상태로 되돌아간다.

고정 디스크(14)에는, 일정한 개구 면적을 갖는 고정 측 연통 구멍(15)이 설치되어 있다. 한편, 회전 디스크(13)에는, 원주 방향을 따라 점차 개구 면적을 다르게 한 회전 측 연통 구멍(도시 생략)이 설치되어 있다. 회전 디스크(13)가 회전하여 회전 측 연통 구멍의 위치가 고정 측 연통 구멍(15)의 위치에 일치하면, 안전 밸브(12)의 상류 측(도 1의 우측)으로부터 공급되어 온 가스가, 회전 측 연통 구멍 및 고정 측 연통 구멍(15)을 개재하여 도시하지 않은 가스 버너 측(도 1의 상측)으로 흐르도록 되어 있다. 이와 같이 회전 디스크(13)와 고정 디스크(14)의 사이에서 가스 연통이 허용되어 있을 때에 있어서의 모터(28)의 회전 각도 범위가, 유량 조절 범위가 된다.

또, 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)는, 링크 부재(20)와 회전 디스크(13)의 사이에, 링크 부재(20)와 연동하여 회전하고 모터(28)로부터의 동력을 회전 디스크(13)로 전달하는 캐리지(carriage) 부재(21)를 구비하고 있다. 이 캐리지 부재(21)는, 회전 디스크(13) 측의 면에 동력 전달축(22)을 구비하고 있다. 한편, 회전 디스크(13)는, 캐리지 부재(21) 측의 면에 동력 전달 베어링(23)을 구비하고 있다. 동력 전달축(22)의 선단(先端) 측의 일부가 동력 전달 베어링(23)에 감삽(嵌揷)되어, 동력 전달 베어링(23)의 내부에서 동력 전달축(22)이 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다.

또, 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)는, 안전 밸브 조작 범위에 있어서 모터(28)로부터 회전 디스크(13)로의 동력 전달을 차단하기 위한 전달 차단부를 구비하고 있다. 이 전달 차단부는, 예를 들면, 가스 제어 밸브(1)의 케이스(24)에 설치된 스토퍼(25)와, 캐리지 부재(21)에 설치되고 스토퍼(25)와 계합하여 캐리지 부재(21)의 회전을 정지시키는 계지(係止)부(26)로 구성되어 있다.

이 전달 차단부를 설치함으로써, 적어도 안전 밸브 조작 범위에 있어서는, 캐리지 부재(21)는 회전을 정지하고, 링크 부재(20)가 캐리지 부재(21)로부터 독립되어 단독으로 회전함으로써 안전 밸브(12)를 작동시킨다. 이와 같이 캐리지 부재(21)의 회전이 정지되어 회전 디스크(13)로의 동력 전달이 차단되어 있을 때에 있어서의 모터(28)의 회전 각도 범위가, 동력 비전달 범위가 된다. 한편, 모터(28)가 유량 조절 밸브(11)를 작동시키는 회전 각도의 범위인 유량 조절 범위에 있어서는, 캐리지 부재(21)는 링크 부재(20)와 연동하여 회전하고, 모터(28)의 동력을 회전 디스크(13)로 전달한다.

또, 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)는, 회전 디스크(13)의 고정 디스크(14)에 대한 밀착력을 가변하도록 하기 위한 밀착력 가변부를 더 구비하고, 안전 밸브 조작 범위에 있어서의 밀착력과, 유량 조절 범위에 있어서의 밀착력을 다르게 하도록 하고 있다. 바람직하게는, 안전 밸브 조작 범위에서는 밀착력을 최대로 하고, 유량 조절 범위에서는 밀착력을 최소로 한다.

이 밀착력 가변부는, 예를 들면, 캐리지 부재(21)와 회전 디스크(13)의 사이에 설치된 스프링 부재(27)와, 캐리지 부재(21)와 회전 디스크(13) 사이의 거리를 가변하도록 하기 위한 거리 가변부를 구비하여 구성되어 있다. 즉, 거리 가변부에 의해 캐리지 부재(21)와 회전 디스크(13) 사이의 거리가 좁혀지면, 스프링 부재(27)가 수축되고, 회전 디스크(13)에 대한 가압력이 커진다. 이에 따라, 회전 디스크(13)의 고정 디스크(14)에 대한 밀착력이 커진다.

한편, 거리 가변부에 의해 캐리지 부재(21)와 회전 디스크(13) 사이의 거리가 넓혀지면, 스프링 부재(27)가 신장하고, 회전 디스크(13)에 대한 가압력이 작아진다. 이에 따라, 회전 디스크(13)의 고정 디스크(14)에 대한 밀착력이 작아진다. 또한, 거리 가변부에 대한 상세한 구성예에 대해서는 후술한다.

도 2∼도 5는, 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브(1)의 구체적인 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2는, 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브(1)의 단면도이다. 도 3은, 도 2에 나타낸 가스 제어 밸브(1)의 A-A 단면도이다. 도 4는, 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)가 구비하는 거리 가변부의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 5는, 거리 가변부의 동작 상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2∼도 5에 있어서, 도 1에 나타낸 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 링크 부재(20)는, 모터 회전축(31)에 연결되고, 모터(28)의 회전과 연동하여 회전하도록 이루어져 있다. 캐리지 부재(21)는, 링크 부재(20)와 연결되고, 링크 부재(20)를 개재하여 모터(28)의 회전과 연동하여 회전하도록 이루어져 있다. 링크 부재(20) 및 캐리지 부재(21)에는, 거리 가변부로서의 캐리지 승강 캠(32)이 설치되어 있다. 이 캐리지 승강 캠(32)은, 링크 부재(20)와 캐리지 부재(21)의 연결 기능도 갖고 있다.

캐리지 승강 캠(32)은, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 링크 부재(20)의 일면(캐리지 부재(21)에 대향하는 면)에 설치된 링크 캠부(32a)와, 캐리지 부재(21)의 일면(링크 부재(20)에 대향하는 면)에 설치된 캐리지 캠부(32b)로 구성된다.

링크 캠부(32a)는, 링크 부재(20)의 원주 방향을 따라 형성된 2개의 오목부로 구성되어 있다. 오목부의 일방 단측(端側)은 대략 수직한 면에 의해 형성되고, 타방 단측은 소정 각도를 갖는 사면(斜面)(테이퍼면)에 의해 형성되어 있다. 캐리지 캠부(32b)는, 캐리지 부재(21)의 원주 방향을 따라 형성된 2개의 볼록부로 구성되고, 볼록부의 일방 단측은 대략 수직한 면에 의해 형성되며, 타방 단측은 소정 각도를 갖는 사면(테이퍼면)에 의해 형성되어 있다.

링크 캠부(32a)의 오목부 및 캐리지 캠부(32b)의 볼록부는, 대략 동일한 크기로 구성되고, 테이퍼면도 대략 동일한 경사를 갖고 있다. 그 때문에, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 링크 캠부(32a)와 캐리지 캠부(32b)가 정확히 감합(嵌合)하고, 이것에 의해 링크 부재(20)와 캐리지 부재(21)가 연동하여 회전하도록 되어 있다. 즉, 캐리지 부재(21)의 계지부(26)가 케이스(24)의 스토퍼(25)와 계합하지 않고, 링크 부재(20)와 캐리지 부재(21)가 연동하여 회전하고 있을 때에는, 링크 캠부(32a)와 캐리지 캠부(32b)가 감합하여, 캐리지 부재(21)는 도 5의 (a)와 같이 하강 상태가 되어 있다.

또, 링크 캠부(32a)가 갖는 테이퍼면과 캐리지 캠부(32b)가 갖는 테이퍼면은, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 그 때문에, 테이퍼면을 따라 서로 반대 방향으로 일정 이상의 힘이 작용하면, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 테이퍼면을 따라 캐리지 캠부(32b)가 슬라이딩하고, 캐리지 캠부(32b)가 링크 부재(20)의 링크 캠부(32a)가 형성되어 있지 않은 평탄부에 올라앉는다. 이에 따라, 캐리지 부재(21)는 상승 상태가 된다. 이때, 스프링 부재(27)는, 도 5의 (a)의 하강 상태와 비교하여 수축한 상태가 되어 있다.

즉, 본 실시형태에 있어서, 캐리지 부재(21)의 계지부(26)가 케이스(24)의 스토퍼(25)와 계합함으로써, 모터(28)가 회전하고 있어도 캐리지 부재(21)의 회전이 정지되어 있을 때에는, 링크 부재(20)가 캐리지 부재(21)와 독립되어 단독으로 회전 가능한 상태가 된다. 이때, 캐리지 승강 캠(32)의 계합이 빠져, 캐리지 캠부(32b)가 링크 부재(20)의 평탄부에 올라앉음으로써, 캐리지 부재(21)가 상승 상태가 된다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 링크 부재(20)나 캐리지 부재(21)의 회전 중심이 되는 모터 회전축(31)은, 조작 로드(18)가 가스 유로의 전후 방향으로 이동하는 로드 이동축(33)의 연장선상에는 존재하지 않고, 로드 이동축(33)으로부터 오프셋한 위치에 모터 회전축(31)이 설정되어 있다. 그 모터 회전축(31)에 연결되어 있는 링크 부재(20)는, 로드 이동축(33)의 측으로 돌출된 링크 레버부(20a)를 구비하고 있다. 링크 부재(20)가 모터(28)와 연동하여 회전했을 때에, 링크 레버부(20a)가 슬라이더(34)를 누름 조작하여, 당해 슬라이더(34)에 연결된 조작 로드(18)를 가스 유로의 전후 방향으로 진퇴시키도록 되어 있다.

종래예로서 들은 특허문헌 1, 2에 기재된 가스 밸브에서는, 모터 회전축이 로드 이동축의 연장선상에 존재하고 있다. 그리고, 모터 회전축에 장착된 캠 부재의 윤곽 직경을, 모터 회전축으로부터 윤곽 상의 한 점까지의 직경과 윤곽 상의 다른 점까지의 직경이 다르도록 변형하여 구성하고, 모터 회전축과 연동하여 회전하는 캠 부재의 로드 이동축 상에서의 윤곽 직경의 변화를 이용하여, 조작 로드에 전후 방향의 운동을 부여하고 있다.

즉, 먼저, 모터를 일 방향으로 회전시킴으로써, 캠 부재에 있어서의 윤곽 직경이 큰 부분(이하, 대경부라고 한다)이 조작 로드를 누름 조작하여, 당해 조작 로드를 밸브 개방 방향으로 전진시킨다. 그 후, 더욱 모터를 일 방향으로 회전시키면, 캠 부재에 있어서의 윤곽 직경이 작은 부분(이하, 소경부라고 한다)이 로드 이동축 상으로 회전되어 오고, 그것에 의해 조작 로드가 원래의 위치로 후퇴한다.

이와 같은 구성의 경우, 조작 로드가 원래의 위치로 후퇴한 후, 모터를 일 방향과 반대의 방향으로 회전시키면, 캠 부재의 대경부가 로드 이동축을 재차 통과하기 때문에, 조작 로드가 재차 전후 방향으로 이동하여 밸브 개방 및 밸브 폐쇄의 동작이 행하여져 버린다. 그 때문에, 모터를 역회전시킬 수 없다. 이와 같은 이유 때문에, 특허문헌 1, 2에 기재된 가스 밸브는, 모터를 일 방향으로만 회전시키도록 구성되어 있다. 이에 비해, 본 실시형태의 가스 제어 밸브(1)에서는, 모터 회전축(31)을 로드 이동축(33)으로부터 오프셋한 위치에 설정하고 있으므로, 모터(28)를 두 방향으로 회전시키는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 조작 로드(18)의 앞쪽(상류 측)에는 안전 밸브(12)의 밸브체(17)가 설치되어 있고, 이동한 조작 로드(18)가 밸브체(17)를 누름 조작함으로써, 가스 유로를 개방 상태로 한다. 밸브체(17)의 더욱 앞쪽에는, 안전 밸브(12)를 밸브 개방 상태로 유지하기 위한 전자석(35)이 설치되어 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성한 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브(1)의 동작을 설명한다. 도 6∼도 11은, 본 실시형태에 의한 가스 제어 밸브(1)의 동작예를 나타내는 도면이다. 이 중, 도 6은 타이밍 차트이다. 또, 도 7∼도 11은, 도 6의 타이밍 차트 중에 Ⅰ)∼Ⅴ) 및 ※1∼※3으로 나타낸 각 타이밍에 있어서의 가스 제어 밸브(1)의 상태를 나타내는 도면이다.

또한, 도 11의 (a)에 나타내는 사용하지 않는 영역은, 모터(28)의 회전 각도를 검출하기 위해 도 11의 (b)와 같은 Ω형의 퍼텐쇼미터(위상 센서)를 설치하는 경우에 있어서, Ω형의 다리 부분에 상당하는 단자 사이의 비(非)검출 범위가 할당되는 영역이다.

먼저, 도 6의 (e)에 나타내는 바와 같이, 타이밍 Ⅰ)에 있어서 모터(28)를 역회전시킨다(CCW). 모터(28)의 회전 직후는, 링크 레버부(20a)가 슬라이더(34)에 맞닿아 있지 않고(도 8의 Ⅰ) 참조), 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이 조작 로드(18)는 상류 측으로 이동하고 있지 않다. 그 때문에, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이 안전 밸브(12)의 밸브체(17)는 밸브 폐쇄 상태가 되어 있다(도 8의 Ⅰ) 참조).

또, 타이밍 Ⅰ)에 있어서는, 링크 캠부(32a)와 캐리지 캠부(32b)가 감합하여(도 7의 Ⅰ) 및 도 10의 Ⅰ) 참조), 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이 캐리지 승강 캠(32)은 하강 상태가 되어 있다. 또, 도 9의 Ⅰ)에 나타내는 바와 같이, 고정 디스크(14)에 설치된 고정 측 연통 구멍(15)의 위치와, 회전 디스크(13)에 설치된 회전 측 연통 구멍(41)의 위치가 전혀 일치하고 있지 않다. 이 때문에, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유량 조절 밸브(11)는 완전하게 폐쇄 상태가 되어 있다.

그 후, 모터(28)가 역회전을 계속하면, 캐리지 부재(21)의 계지부(26)가 케이스(24)의 스토퍼(25)에 맞닿아서 계지함으로써, 캐리지 부재(21)의 회전이 정지된다. 이 상태에서 더욱 모터(28)가 역회전을 계속하면, 정지 상태의 캐리지 부재(21)와 독립되어 링크 부재(20)가 단독으로 회전을 속행한다. 이때, 도 6의 (b)의 ※2의 전단부에 나타내는 바와 같이, 캐리지 캠부(32b)가 테이퍼면을 따라 슬라이딩하고, 링크 부재(20)의 평탄부에 올라앉음으로써, 캐리지 승강 캠(32)이 상승 상태가 된다(도 7의 Ⅱ) 및 도 10의 Ⅱ) 참조).

캐리지 승강 캠(32)이 상승 상태일 때, 캐리지 부재(21)와 회전 디스크(13)의 사이에 설치된 스프링 부재(27)는 수축한 상태가 된다. 즉, 도 10의 Ⅰ) 및 Ⅱ)에 나타내는 바와 같이, 캐리지 승강 캠(32)이 하강 상태에 있을 때에 있어서의 스프링 부재(27)의 길이(d1)와 비교하여, 캐리지 승강 캠(32)이 상승 상태에 있을 때에 있어서의 스프링 부재(27)의 길이(d2)는, 짧아져 있다. 그 때문에, 회전 디스크(13)는 스프링 부재(27)로부터 강한 힘을 받는다. 그 결과, 회전 디스크(13)의 고정 디스크(14)에 대한 밀착력은, 캐리지 승강 캠(32)이 하강 상태에 있을 때에 비해 강해져 있다.

또, 캐리지 부재(21)와 독립되어 링크 부재(20)가 단독으로 회전하고 있을 때, 링크 부재(20)의 회전에 의해 링크 레버부(20a)가 슬라이더(34)를 누름 조작함으로써, 도 6의 (d)의 ※1의 전단부에 나타내는 바와 같이 조작 로드(18)가 상류 측으로 이동한다. 그 결과, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이 안전 밸브(12)는 밸브 개방 상태로 천이한다(도 8의 Ⅱ) 참조). 이 상태에서, 제어 회로(29)로부터의 신호에 의해 전자석(35)을 여자시킴으로써, 안전 밸브(12)를 밸브 개방 상태로 유지한다.

다음으로, 안전 밸브(12)를 전자석(35)의 힘으로 밸브 개방 상태로 유지한 채, 도 6의 (e)에 나타내는 타이밍 Ⅱ)에 있어서 모터(28)의 회전을 정회전(CW)으로 전환한다. 이에 따라, 도 6의 (d)의 ※1의 후단부에 나타내는 바와 같이, 조작 로드(18)가 하류 측으로 후퇴한다. 또, 도 6의 (b)의 ※2의 후단부에 나타내는 바와 같이, 캐리지 캠부(32b)가 테이퍼면을 따라 조금 전과는 반대 방향으로 슬라이딩한다. 그 결과, 링크 캠부(32a)와 캐리지 캠부(32b)가 감합하여, 캐리지 승강 캠(32)은 하강 상태가 된다(도 7의 Ⅲ) 및 도 10의 Ⅰ) 참조).

여기까지의 동작에 있어서, 조작 로드(18)가 상류 측으로 전진을 시작하고 나서부터 원래의 위치로 후퇴해 올 때까지의 사이에 있어서의 모터(28)의 회전 각도 범위가, 도 6, 도 8 및 도 11의 (a)에 있어서 ※1로 나타내는 안전 밸브 조작 범위가 된다. 또, 캐리지 캠부(32b)가 테이퍼면을 따라 올라오기 시작하고 나서부터 상승 상태가 되고, 그 후 테이퍼면을 따라 내려와서 재차 하강 상태가 될 때까지의 사이는, 캐리지 부재(21)의 회전이 정지되어 링크 부재(20)만이 단독으로 회전하는 상태가 되어 있으며, 모터(28)의 동력이 캐리지 부재(21)를 개재하여 회전 디스크(13)에 전해지지 않는다. 이 회전 각도 범위가, 도 6, 도 9 및 도 11의 (a)에 있어서 ※2로 나타내는 동력 비전달 범위가 된다.

동력 비전달 범위를 지난 후에도, 모터(28)는 정회전(CW)을 계속한다. 그렇게 하면, 도 7의 Ⅳ) 및 도 9의 Ⅳ)에 나타내는 바와 같이, 고정 디스크(14)에 설치된 고정 측 연통 구멍(15)의 일부와, 회전 디스크(13)에 설치된 회전 측 연통 구멍(41)의 일부에서 위치가 일치한다. 이 때문에, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 유량 조절 밸브(11)는, 최소 유량으로 가스 연통을 허용하는 상태로 천이한다(도 7의 Ⅳ) 및 도 11의 (a)의 Ⅳ) 참조).

또한 모터(28)가 정회전을 계속하면, 고정 측 연통 구멍(15)과 회전 측 연통 구멍(41)에서 연통하는 면적이 증가해 가고, 그것에 수반하여 가스 유량도 증가해 간다. 도 6, 도 7, 도 9, 도 11의 (a)의 각각에 있어서 나타낸 타이밍 Ⅴ)는, 연통에 의해 허용된 가스 유량이 최대가 된 상태를 나타내고 있다.

이와 같이, 고정 측 연통 구멍(15)의 위치와 회전 측 연통 구멍(41)의 위치가 일치하여 가스 연통이 허용되어 있는 사이(가스 유량이 최소 상태로부터 최대 상태까지의 사이)에 있어서의 모터(28)의 회전 각도 범위가, 도 6, 도 9 및 도 11의 (a)에 있어서 ※3으로 나타내는 유량 조절 범위가 된다. 도 6 및 도 11의 (a)로부터 명백한 바와 같이, ※3의 유량 조절 범위는, ※1의 안전 밸브 조작 범위에 비해 상당히 큰 범위로 되어 있다.

또한, 도 6에 있어서 도시하고 있지는 않지만, 소화 동작에 의해 모터(28)의 회전 각도를 원점으로 복귀시킬 때에는, 회전 각도가 유량 조절 범위 내 중 어느 하나에 있는 모터(28)를 역회전(CCW)시킴으로써 행한다.

이상, 자세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 안전 밸브 조작 범위에 있어서 유량 조절 밸브(11)에 대한 가스 연통을 허용하지 않도록 하는 폐지 기능을 갖는 회전체로서 회전 디스크(13) 및 고정 디스크(14)를 구비한 가스 제어 밸브(1)에 있어서, 모터 회전축(31)을 로드 이동축(33)의 연장선상으로부터 오프셋한 위치에 설정하고, 모터(28)를 역회전(CCW)시킴으로써 조작 로드(18)를 전진시킴과 함께, 모터(28)를 정회전(CW)시킴으로써 조작 로드(18)를 후퇴시키도록 하고 있다.

이와 같이 구성한 본 실시형태에 의하면, 조작 로드(18)에 의해 안전 밸브(12)를 전진시킬 때의 모터(28)의 회전 각도 범위와, 안전 밸브(12)를 후퇴시킬 때의 모터(28)의 회전 각도 범위가 중복하게 되므로(도 11의 (a)의 ※1), 중복한 분만큼 안전 밸브 조작 범위를 좁게 할 수 있다. 안전 밸브 조작 범위를 좁게 할 수 있기 때문에, 안전 밸브 조작 범위와 유량 조절 범위의 오버랩 영역을 설치하지 않고, 디스크 폐지면을 작게 하여 유량 조절 범위를 넓힐 수 있다. 이에 따라, 디스크 폐지 기능을 손상시키지 않고, 또, 장해 발생 후의 재기동 시에 안전 밸브 조작 범위인지 유량 조절 범위인지를 오검지해 버리는 문제를 생기게 하지도 않아, 유량 조절 범위를 넓혀 유량 조절의 자유도를 높일 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 안전 밸브 조작 범위를 포함하는 동력 비전달 범위(도 11의 (a)의 ※2)에 있어서, 모터(28)로부터 회전 디스크(13)로의 동력 전달을 차단하기 위한 전달 차단부를 설치하고 있다. 이 구성에서, 안전 밸브 조작 범위보다 넓은 동력 비전달 범위에 있어서 회전 디스크(13)의 회전이 정지되게 되므로, 당해 넓은 동력 비전달 범위에 있어서 디스크 폐지면을 설치할 필요가 없어진다. 이에 따라, 디스크 폐지면을 더 작게 하여, 유량 조절 범위를 더욱 넓힐 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 모터(28)를 정회전 및 역회전의 두 방향으로 회전시키는 구성으로 하고 있으므로, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 소화 동작에 의해 모터(28)의 회전 각도를 원점으로 복귀시킬 때에, 모터 회전축(31)과 함께 회전 이동하는 슬라이더인 금속제의 브러시가 퍼텐쇼미터의 비검출 범위를 통과하지 않는다. 그 때문에, 퍼텐쇼미터의 내구성을 향상시킬 수 있다는 장점도 있다. 종래예로서 들은 특허문헌 1, 2에 기재된 가스 밸브와 같이, 모터(28)를 일 방향으로만 회전시키는 구성에서는, 소화 동작할 때마다, 브러시가 퍼텐쇼미터의 비검출 범위를 통과하게 되므로, 내구성이 뒤떨어진다.

또한, 상기 실시형태에서는, 모터 회전축(31)과 로드 이동축(33)을 오프셋한 위치에 설정함과 함께, 모터(28)를 정회전 및 역회전의 두 방향으로 회전시키도록 한 구성과, 동력 비전달 범위에 있어서 모터(28)로부터 회전 디스크(13)로의 동력 전달을 차단하기 위한 전달 차단부를 설치한 구성의 양방을 구비하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 양방을 구비하는 구성이 최선의 실시형태이기는 하지만, 전달 차단부는 생략해도 된다. 전달 차단부를 설치하지 않는 경우에도, 종래에 비해 유량 조절 범위를 넓히는 것이 가능하다.

또, 상기 실시형태에서는, 전달 차단부 이외에 밀착력 가변부를 구비하는 구성에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 밀착력 가변부는 생략하고, 회전 디스크(13)의 고정 디스크(14)에 대한 밀착력을, 캐리지 승강 캠(32)이 상승 상태일 때와 동일한 밀착력으로 고정되게 하도록 해도 된다.

그 밖에, 상기 실시형태는, 모두 본 발명을 실시함에 있어서의 구체화의 일례를 나타낸 것에 불과하고, 이것에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안 되는 것이다. 즉, 본 발명은 그 요지, 또는 그 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 여러 가지의 형태로 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. 가스의 공급 유량을 조절하기 위한 유량 조절 밸브 및 가스의 공급을 차단하기 위한 안전 밸브의 개폐 조작을 행하는 모터와,
   상기 모터와 연동하여 회전하는 링크 부재에 의해 가스 유로의 전후 방향으로 이동되고, 상기 안전 밸브를 작동시키도록 이루어진 조작 로드를 구비하고,
   상기 유량 조절 밸브는, 상기 모터가 상기 안전 밸브를 작동시키는 회전 각도의 범위인 안전 밸브 조작 범위에 있어서는 가스 연통을 허용하지 않도록 하는 폐지 기능을 갖는 회전체를 구비하고, 당해 폐지 기능을 갖는 회전체는, 상기 모터의 회전과 연동하여 회전하는 회전 디스크와, 당해 회전 디스크와 대향하도록 설치된 고정 디스크로 구성되며,
   상기 링크 부재의 회전 중심이 되는 모터 회전축을, 상기 조작 로드가 진퇴되는 로드 이동축의 연장선상으로부터 오프셋한 위치에 설정하고,
   상기 모터를 일 방향으로 회전시킴으로써 상기 링크 부재에 의해 상기 조작 로드를 전진시킴과 함께, 상기 모터를 상기 일 방향과 반대의 방향으로 회전시킴으로써 상기 링크 부재에 의해 상기 조작 로드를 후퇴시키도록 한 것을 특징으로 하는 가스 제어 밸브.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 링크 부재는, 상기 로드 이동축의 측으로 돌출된 링크 레버부를 구비하고, 상기 링크 부재가 상기 모터와 연동하여 회전했을 때에, 상기 링크 레버부의 작용에 의해 상기 조작 로드를 상기 가스 유로의 전후 방향으로 진퇴시키도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 가스 제어 밸브.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 안전 밸브 조작 범위를 포함하는 동력 비전달 범위에 있어서 상기 모터로부터 상기 회전 디스크로의 동력 전달을 차단하기 위한 전달 차단부를 구비한 것을 특징으로 하는 가스 제어 밸브.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 링크 부재와 상기 회전 디스크의 사이에, 상기 링크 부재와 연동하여 회전하고 상기 모터로부터의 동력을 상기 회전 디스크로 전달하는 캐리지 부재를 구비하며,
   상기 전달 차단부는, 상기 가스 제어 밸브의 케이스에 설치된 스토퍼와, 상기 캐리지 부재에 설치된 계지부로 구성되고, 상기 계지부가 상기 스토퍼와 계합하여 상기 캐리지 부재의 회전을 정지시키도록 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 가스 제어 밸브.

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