JP5680871B2

JP5680871B2 - 回転式ガス弁装置

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Publication number: JP5680871B2
Application number: JP2010094747A
Authority: JP
Inventors: 吉村　公博; 公博吉村; 林　雄一; 雄一林; 森口　誠治; 誠治森口
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: JP2011226673A

Description

本発明は、バルブケーシング内に、電磁安全弁と、バーナの火力を調節する回動自在な火力調節弁とが収納された回転式ガス弁装置に関する。

従来、この種のガス弁装置として、火力調節弁を全閉状態とする消火位置から火力調節弁を全開状態とする強火位置を若干超えた点火位置まで回動操作自在な操作軸と、電磁安全弁側に進退自在な押圧ロッドと、操作軸の消火位置から点火位置への回動に連動して押圧ロッドを前進させて電磁安全弁を押圧開弁すると共に、点火位置で操作軸に対する回動力を解除したときに押圧ロッドを後退させて電磁安全弁の押圧を解除し、且つ、操作軸を点火位置から強火位置に回動復帰させるカム機構と、操作軸の点火位置への回動でオンする点火スイッチとを備えるものは知られている（例えば、特許文献１参照）。

このものでは、操作軸の消火位置から点火位置への回動によりカム機構の働きで押圧ロッドを介して電磁安全弁が押圧開弁され、点火位置で点火スイッチがオンされたときにイグナイタが作動されて、バーナに点火される。点火後に操作軸に対する回動力を解除すると、カム機構の働きで操作軸が強火位置に回動復帰され、点火スイッチがオフされてイグナイタの作動が停止される。また、操作軸に対する回動力を解除することで電磁安全弁の押圧は解除されるが、バーナに付設した火炎検知用の熱電対の起電力が電磁安全弁に給電されて、電磁安全弁は開弁状態に保持される。そして、バーナの失火で熱電対の起電力が低下すると、電磁安全弁が閉じて生ガスの放出が防止される。

ところで、点火後、熱電対から電磁安全弁を開弁保持するに足る起電力が発生するまでには暫く時間がかかり、その間は電磁安全弁の押圧を継続する必要がある。そのため、上記従来例のものでは、点火後も暫くの間は操作軸に対する回動力を解除することができず、操作性が悪くなる。

また、上記従来例のものでは、操作軸の回動に連動して押圧ロッドを進退させると共に操作軸を点火位置から強火位置に回動復帰させるカム機構が必要になるため、装置構造が複雑になる。更に、操作軸の回動操作だけでバーナに点火できるため、使用者の着衣等が操作軸の軸端の操作摘みに引っ掛かって操作軸が回動し、バーナが不用意に点火されてしまうこともある。

特開平９−１５９０５３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、操作性に優れると共に、バーナが不用意に点火されてしまうことも防止できるようにした簡素な構造の回転式ガス弁装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、バルブケーシング内に、電磁安全弁と、バーナの火力を調節する回動自在な火力調節弁とが収納された回転式ガス弁装置であって、火力調節弁を全閉状態とする消火位置から火力調節弁を全開状態とする強火位置に回動操作自在な操作軸と、操作軸を消火位置にロックするロック手段と、操作軸の押し操作により操作軸に押されて電磁安全弁側に前進する押圧ロッドと、操作軸の消火位置から強火位置への回動初期段階でオンする第１スイッチと、操作軸の消火位置から強火位置への回動終期段階でオンする第２スイッチと、電子制御基盤とを備え、操作軸を消火位置で押し操作したときに、ロック手段によるロックが解除されると共に、押圧ロッドを介して電磁安全弁が押圧開弁され、電子制御基盤は、第１スイッチがオンされたときに起動して、第１スイッチのオン時点から所定の第１設定時間経過するまで電磁安全弁に通電して電磁安全弁を開弁状態に強制的に保持する強制ホールド制御と、第２スイッチがオンされたときにイグナイタを作動させてバーナに点火する点火制御と、バーナに付設した火炎検知用の熱電対の起電圧が所定の火炎検知レベルに上昇したときに、点火制御を停止すると共に、強制ホールド制御に引き続いて電磁安全弁に通電し、バーナの失火で熱電対の起電圧が火炎検知レベルを下回ったときに電磁安全弁への通電を中止して電磁安全弁を閉弁させる安全制御とを行うことを特徴とする。

本発明によれば、操作軸を消火位置で押し操作してロック手段によるロックを解除しない限り操作軸は回動できず、バーナが不用意に点火されてしまうことを防止できる。また、操作軸を消火位置で押し操作したときに、電磁安全弁が押圧開弁され、消火位置から強火位置への回動初期段階で第１スイッチがオンされたときに、強制ホールド制御が開始される。従って、その後操作軸を強火位置まで押し操作せずに回動しても、更に、操作軸を強火位置まで回動したところで直ちに操作軸に対する回動力を解除しても、電磁安全弁は開弁状態に保持されることになり、操作性に優れる。

また、強火位置への回動で第２スイッチがオンされたとき、点火制御でバーナに点火され、その後、熱電対の起電圧が所定の火炎検知レベルに上昇すると、イグナイタの作動が停止される。従って、イグナイタの作動を停止するために、操作軸を強火位置から第２スイッチがオフされる位置まで回動復帰させる機構を設ける必要がない。ここで、本発明では、ロック手段が設けられるが、その構造は、例えば、操作軸を挿通する蓋板に操作軸に形成した回り止め用の突起が係合する穴部を形成するだけで足り、上記従来例の如く操作軸の回動に連動して押圧ロッドを進退させると共に操作軸を回動復帰させる複雑なカム機構を備えるものに比し、ガス弁装置の構造が簡素化される。

ところで、バーナに点火されても、熱電対の起電圧が火炎検知レベルにまで上昇するには暫く時間がかかり、その前に強制ホールド制御が終了して電磁安全弁が閉弁されることのないように、前記第１設定時間は比較的長めに設定される。そして、本発明の如く操作軸の消火位置から強火位置への回動初期段階で第１スイッチがオンされたときに強制ホールド制御を開始すると、操作軸の回動操作を第２スイッチがオンされる前に止めてしまった場合、点火制御が行われないまま生ガスが第１設定時間経過するまで多量に放出されてしまう。

そのため、電子制御基盤は、第１スイッチのオン時点から第１設定時間より短く設定する第２設定時間が経過するまでに第２スイッチがオンされないときに、強制ホールド制御を中止する制御を行うことが望ましい。これによれば、操作軸の回動操作を途中で止めてしまった場合に放出される生ガス量を減少させることができる。

尚、上述した操作性の向上及び構造の簡素化は電子制御基盤を用いることで達成できるものである。ここで、電子制御基盤が、バーナに付設した被加熱物の温度を検出する温度センサの検出温度が所定の過熱温度に上昇したときにも、電磁安全弁への通電を中止して電磁安全弁を閉弁させる安全制御を行うように構成されていれば、被加熱物の過熱防止に必須の電子制御基盤を用いて操作性の向上及び構造の簡素化を図れることになり、極めて合理的である。

本発明の実施形態の回転式ガス弁装置の断面図。図１の回転式ガス弁装置の分解状態の斜視図。（ａ）図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した操作軸の消火位置での断面図、（ｂ）操作軸の消火位置から強火位置への回動初期段階での断面図、（ｃ）操作軸の消火位置から強火位置への回動終期段階での断面図、（ｄ）操作軸の強火位置での断面図。電子制御基盤による制御内容を示すフロー図。

図１を参照して、１は、ガスコンロ等のガス器具に設けたバーナＢへのガス供給を制御する本発明の実施形態の回転式ガス弁装置を示している。バーナＢには、イグナイタＢ１の作動で火花放電を行う点火電極Ｂ２と、バーナＢの火炎を検知する熱電対Ｂ３と、被加熱物の温度を検出する温度センサＢ４とが付設されている。

回転式ガス弁装置１は、前後方向に長手のバルブケーシング２と、バルブケーシング２の後端部に収納した電磁安全弁３と、バルブケーシング２の中間部に収納した回動自在な火力調節弁４とを備えている。バルブケーシング２には、電磁安全弁３の収納空間に連通するガス流入口２ａと、火力調節弁４の収納空間に連通するガス流出口２ｂと、電磁安全弁３の収納空間と火力調節弁４の収納空間との間の弁孔２ｃとが形成されている。

電磁安全弁３は、弁孔２ｃを閉塞する閉じ位置にばね３ａで付勢される弁体３ｂと、弁体３ｂから後方にのびる弁軸３ｃの後端に取り付けた磁性片３ｄと、磁性片３ｄに対向する電磁石３ｅとで構成されている。弁体３ｂは、磁性片３ｄが電磁石３ｅに当接する位置まで後述する押圧ロッド８により押動され、この状態で電磁石３ｅに通電することにより、電磁安全弁３が開弁状態に吸着保持される。

火力調節弁４は、外周面をテーパー面とした筒状体で構成されている。そして、火力調節弁４の外周面に開設した開口４ａ（図２参照）とガス流出口２ｂとの重合開度が火力調節弁４の回動に伴い変化して、バーナＢに供給されるガス量、即ち、バーナＢの火力が調節される。

また、バルブケーシング２の前端に取り付けた蓋板５を通してバルブケーシング２内に挿入される操作軸６と、バルブケーシング２の前端部に収納した連結子７とが設けられている。操作軸６の前端部には操作摘み６ａが取付けられる。連結子７の後端部には、図２に示す如く、断面非円形に形成した操作軸６の後端部が嵌合する断面非円形の孔７ａが形成されると共に、火力調節弁４の前端部に形成した前後方向の割溝４ｂに係合する爪片７ｂが突設されている。そして、操作軸６の回動により連結子７を介して火力調節弁４が回動されるようにしている。尚、火力調節弁４は、連結子７との間に縮設したばね４ｃにより後方に付勢され、流量調節弁４の外周面とバルブケーシング２の内周面との間のシール性が確保される。

また、連結子７の外周面に点対称の位置関係で一対の突条７ｃを形成すると共に、バルブケーシング２の前端部内周面にも点対称の位置関係で一対の突条２ｄを形成している。そして、連結子７の回動範囲、即ち、操作軸６の回動範囲が、突条２ｄ、７ｃ同士の当接で、火力調節弁４を全閉状態とする消火位置（図３（ａ）に示す位置）と火力調節弁４を全開状態とする強火位置（図３（ｄ）に示す位置）との間の例えば１１０°の角度範囲に制限されるようにしている。

また、火力調節弁４を貫通する前後方向に長手の押圧ロッド８が設けられている。押圧ロッド８は、ばね８ａの付勢力で操作軸６の後端に当接している。そして、操作軸６を押し操作したとき、押圧ロッド８が操作軸６に押されて電磁安全弁３側に前進し、電磁安全弁３の弁体３ｂに押圧ロッド８が当接して、電磁安全弁３が押圧開弁されるようにしている。尚、火力調節弁４内には、押圧ロッド８との間の隙間を介して前方にガスが漏れることを防止するＯリング４ｄが装着されている。また、操作軸６の中間部に、蓋板５の背面に当接するフランジ部６ｂを形成し、操作軸６に作用するばね８ａの付勢力をフランジ部６ｂを介して蓋板５で受けられるようにしている。

また、操作軸６を消火位置にロックするロック手段９が設けられている。ロック手段９は、蓋板５に形成した操作軸６用の挿通孔５ａの周囲２箇所から外方にのびる穴部９ａと、操作軸６のフランジ部６ｂの前面に突設した穴部９ａに対応する突起９ｂとで構成されている。そして、操作軸６の消火位置で突起９ｂが穴部９ａに係合して、操作軸６が消火位置にロックされ、操作軸６を押し操作したとき、突起９ｂが穴部９ａから抜け出てロックが解除されるようにしている。

尚、操作軸６を消火位置から回動した状態で押し操作を解除すると、突起９ｂが蓋板５の背面に当接して、押圧ロッド８の位置が図１に示す退動ストローク端位置より後方にずれる。この状態で押圧ロッド８の後端部が弁孔２ｃよりも後方に突出すると、電磁安全弁３が閉弁不能となってしまう。そこで、突起９ｂの突出高さは、蓋板５の背面に突起９ｂが当接した状態で押圧ロッド８の後端部が弁孔２ｃよりも後方に突出しないように設定されている。

蓋板５には、マイクロスイッチ１０が取付けられ、操作軸６には、マイクロスイッチ１０の動作レバー１０ａに当接する円筒カム１１が操作軸６と一体に回動するように装着されている。尚、円筒カム１１を抜け止めするために、蓋板５に、円筒カム１１の前端に当接する押え板５ｂを取付けている。

マイクロスイッチ１０は、第１スイッチ１０_１と第２スイッチ１０_２とを内蔵する２接点型のものであり、円筒カム１１には、第１カム突部１１ａとこれより大径の第２カム突部１１ｂとが形成されている。そして、操作軸６の消火位置から強火位置への回動初期段階、例えば、消火位置から２０°回動したところで、図３（ｂ）に示す如く、動作レバー１０ａが第１カム突部１１ａにより押し込まれて、第１スイッチ１０_１がオンされ、操作軸６の消火位置から強火位置への回動終期段階、例えば、消火位置から９５°回動したところで、動作レバー１０ａが第２カム突部１１ｂにより更に押し込まれて、第２スイッチ１０_２がオンされるようにしている。

図１を参照して、第１スイッチ１０_１は、マイクロコンピュータから成る電子制御基盤１２に乾電池から成る電源１３からの電力を投入する回路に介入されている。また、第２スイッチ１０_２は、電源１３の正極と接地抵抗器Ｒとを接続する回路に介入されている。そして、第２スイッチ１０_２と接地抵抗器Ｒとの間の電圧を電子制御基盤１２に入力し、この電圧の高低で第２スイッチ１０_２のオンオフを判別するようにしている。また、電源１３からの電力をイグナイタＢ１に投入する回路には点火スイッチ１４が介設され、電源１３からの電力を電磁安全弁３の電磁石３ｃに投入する回路には安全弁スイッチ１５が介設され、これら点火スイッチ１４と安全弁スイッチ１５とを電子制御基盤１２により開閉制御している。また、電子制御基盤１２には、熱電対Ｂ３の起電圧と温度センサＢ４の検出信号とが入力される。

以下、操作軸６の操作と電子制御基盤１２による制御について図４を参照して説明する。先ず、操作軸６を消火位置で押し操作してロック手段９によるロックを解除すると共に、押圧ロッド８を介して電磁安全弁３を押圧開弁する（ＳＴＥＰ１）。そして、操作軸６を消火位置から回動すると、先ず、第１スイッチ１０_１がオンされて、電子制御基盤１２が電源１３からの電力の投入で起動する（ＳＴＥＰ２）。電子制御基盤１２は、起動すると、先ず、安全弁スイッチ１５をオンさせて、電磁安全弁３の電磁石３ｅに通電し、押圧開弁された電磁安全弁３を開弁状態に強制的に保持する強制ホールド制御を開始する（ＳＴＥＰ３）。

次に、第１スイッチ１０_１のオン時点からの経過時間ＴＭが後述する第１設定時間ＹＴＭ１よりも短く設定される第２設定時間ＹＴＭ２（例えば、３秒）に達したか否かを判別し（ＳＴＥＰ４）、ＴＭ＜ＹＴＭ２であれば、第２スイッチ１０_２がオンされたか否かを判別する（ＳＴＥＰ５）。そして、第１スイッチ１０_１のオン時点から第２設定時間ＹＴＭ２が経過するまでに、第２スイッチ１０_２がオンされないときは、安全弁スイッチ１５をオフして、強制ホールド制御を中止する（ＳＴＥＰ６）。

一方、第１スイッチ１０_１のオン時点から第２設定時間ＹＴＭ２が経過する前に、操作軸６が強火位置近くまで回動されて第２スイッチ１０_２がオンされたときは、点火スイッチ１４をオンさせて、イグナイタＢ１を通電作動させ、点火電極Ｂ２での火花放電によりバーナＢに点火する点火制御を開始する（ＳＴＥＰ７）。

次に、第１スイッチ１０_１のオン時点からの経過時間ＴＭが第１設定時間ＹＴＭ１（例えば、１０秒）に達したか否かを判別し（ＳＴＥＰ８）、ＴＭ＜ＹＴＭ１であれば、熱電対Ｂ３の起電圧ＶＴＣが所定の火炎検知レベルＹＶＦ（例えば、２．５ｍＶ）に上昇したか否かを判別する（ＳＴＥＰ９）。そして、第１スイッチ１０_１のオン時点から第１設定時間ＹＴＭ１が経過するまでに、ＶＴＣ≧ＹＶＦにならなかったときは、点火スイッチ１４をオフさせて点火制御を中止すると共に、安全弁スイッチ１５をオフさせて強制ホールド制御を中止する（ＳＴＥＰ１０）。

一方、第１スイッチ１０_１のオン時点から第１設定時間ＹＴＭ１が経過する前に、ＶＴＣ≧ＹＶＦになったときは、点火スイッチ１４をオフさせて、点火制御を停止する（ＳＴＥＰ１１）。この場合、安全弁スイッチ１５はオン状態に維持され、強制ホールド制御に引き続いて電磁安全弁３への通電が継続される。次に、熱電対Ｂ３の起電圧ＶＴＣが火炎検知レベルＹＶＦを下回ったか否かを判別すると共に（ＳＴＥＰ１２）、温度センサＢ４の検出温度ＴＨが所定の過熱温度ＹＴＨに上昇したか否かを判別し（ＳＴＥＰ１３）、ＶＴＣ＜ＹＶＦになったり、ＴＨ≧ＹＴＨになったときは、安全弁スイッチ１５をオフさせて、電磁安全弁３への通電を中止し、電磁安全弁３を閉弁させる安全制御を行う（ＳＴＥＰ１４）。

以上の如く、本実施形態によれば、操作摘み６ａに使用者の着衣等が引っ掛かって操作軸６に回動力が作用しても、操作軸６を消火位置で押し操作してロック手段９によるロックを解除しない限り操作軸６は回動せず、バーナＢが不用意に点火されてしまうことを防止できる。また、操作軸６を消火位置で押し操作したときに、電磁安全弁３が押圧開弁され、消火位置から強火位置への回動初期段階で第１スイッチ１０_１がオンされたときに、強制ホールド制御が開始される。従って、その後操作軸６を強火位置まで押し操作せずに回動しても、更に、操作軸６を強火位置まで回動したところで直ちに操作軸６に対する回動力を解除しても、電磁安全弁３は開弁状態に保持されることになり、操作性に優れる。

また、強火位置への回動で第２スイッチ１０_２がオンされたとき、点火制御でバーナＢに点火され、その後、熱電対Ｂ３の起電圧ＶＴＣが火炎検知レベルＹＶＦに上昇すると、点火スイッチ１４がオフされて、イグナイタＢ１の作動が停止される。従って、イグナイタＢ１の作動を停止するために、操作軸６を強火位置から第２スイッチ１０_２がオフされる位置まで回動復帰させる機構を設ける必要がない。ここで、本実施形態では、ロック手段９を設けているが、その構造は、操作軸６を挿通する蓋板５に操作軸６に形成した回り止め用の突起９ｂが係合する穴部９ａを形成するだけで足り、上記従来例の如く操作軸の回動に連動して押圧ロッドを進退させると共に操作軸を回動復帰させる複雑なカム機構を備えるものに比し、ガス弁装置の構造が簡素化される。

尚、上述した操作性の向上及び構造の簡素化は電子制御基盤１２を用いることで達成できるものである。ここで、電子制御基盤１２は、バーナＢに温度センサＢ４を付設して、被加熱物の過熱防止を図る上で必須のものであり、電子制御基盤１２を用いて操作性の向上及び構造の簡素化を図ることは極めて合理的である。

ところで、バーナＢに点火されても、熱電対Ｂ３の起電圧ＶＴＣが火炎検知レベルＹＶＦにまで上昇するには暫く時間がかかり、その前に強制ホールド制御が終了して電磁安全弁３が閉弁されることのないように、第１設定時間ＹＴＭ１は例えば１０秒と長めに設定される。このままでは、第１スイッチ１０_１がオンされて強制ホールド制御が開始されてから第２スイッチ１０_２がオンされる前に操作軸６の回動操作を止めてしまった場合、点火制御が行われないまま生ガスが第１設定時間ＹＴＭ１経過するまで多量に放出されてしまう。

然し、本実施形態では、第１スイッチ１０_１のオン時点から第１設定時間ＹＴＭ１より短く設定する第２設定時間ＹＴＭ２が経過するまでに第２スイッチ１０_２がオンされないときは、強制ホールド制御が中止されて、電磁安全弁３が閉弁される。そのため、操作軸６の回動操作を途中で止めてしまった場合に放出される生ガス量を減少させることができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、第１スイッチ１０_１と第２スイッチ１０_２を２接点型のマイクロスイッチ１０で構成しているが、第１スイッチ１０_１用のマイクロスイッチと第２スイッチ１０_２用のマイクロスイッチとを別々に設けてもよい。また、上記実施形態では、操作軸６と押圧ロッド８とを別体としているが、両者６，８を一体化することも可能である。

Ｂ…バーナ、Ｂ１…イグナイタ、Ｂ３…熱電対、Ｂ４…温度センサ、１…回転式ガス弁装置、２…バルブケーシング、３…電磁安全弁、４…火力調節弁、６…操作軸、８…押圧ロッド、９…ロック手段、１０_１…第１スイッチ、１０_２…第２スイッチ、１２…電子制御基盤。

Claims

バルブケーシング内に、電磁安全弁と、バーナの火力を調節する回動自在な火力調節弁とが収納された回転式ガス弁装置であって、
火力調節弁を全閉状態とする消火位置から火力調節弁を全開状態とする強火位置に回動操作自在な操作軸と、操作軸を消火位置にロックするロック手段と、操作軸の押し操作により操作軸に押されて電磁安全弁側に前進する押圧ロッドと、操作軸の消火位置から強火位置への回動初期段階でオンする第１スイッチと、操作軸の消火位置から強火位置への回動終期段階でオンする第２スイッチと、電子制御基盤とを備え、
操作軸を消火位置で押し操作したときに、ロック手段によるロックが解除されると共に、押圧ロッドを介して電磁安全弁が押圧開弁され、
電子制御基盤は、第１スイッチがオンされたときに起動して、第１スイッチのオン時点から所定の第１設定時間経過するまで電磁安全弁に通電して電磁安全弁を開弁状態に強制的に保持する強制ホールド制御と、第２スイッチがオンされたときにバーナに付設した点火電極で火花放電させるイグナイタを作動させてバーナに点火する点火制御と、バーナに付設した火炎検知用の熱電対の起電圧が所定の火炎検知レベルに上昇したときに、点火制御を停止すると共に、強制ホールド制御に引き続いて電磁安全弁に通電し、バーナの失火で熱電対の起電圧が火炎検知レベルを下回ったときに電磁安全弁への通電を中止して電磁安全弁を閉弁させる安全制御と、第１スイッチのオン時点から第１設定時間より短く設定する第２設定時間が経過するまでに第２スイッチがオンされないときに、強制ホールド制御を中止する制御とを行うことを特徴とする回転式ガス弁装置。
前記電子制御基盤は、バーナに付設した被加熱物の温度を検出する温度センサの検出温度が所定の過熱温度に上昇したときにも、前記電磁安全弁への通電を中止して電磁安全弁を閉弁させる安全制御を行うことを特徴とする請求項１記載の回転式ガス弁装置。