JPH04101088U - 閉止機能付比例弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は閉止域電流を必要としない機構を採
用し、電磁石の小型化及び低消費電力化した閉止機能付
比例弁を実現することを目的とする。 【構成】 流体の入口，出口，弁座部を形成したボディ
１と、弁座部２に対向する弁体６と、該弁体６に中央部
を固着したダイアフラム７とでガバナ部を構成し、且つ
弁体６の内部に、一方の端部に閉止ばね５を固着した弁
棒１７を摺動可能に弁体６のダイアフラム側に挿通する
と共に、該弁棒１７の他端に永久磁石９を固着し、さら
に該永久磁石９に対向する鉄芯１１と該鉄芯１１を励磁
するコイル１２を有する電磁石１４を配設するように構
成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は給湯器, 風呂等の瞬間湯沸器、ガスファンヒータ等のガス器具に使用 される閉止機能付比例弁に関する。 最近の半導体技術の発展に伴い、マイクロコンピュータを用いて各種器具の自 動化が進められている。そのような中で、給湯器, 風呂等の瞬間湯沸器、ガスフ ァンヒータ等のガス器具においても自動化が推進されているが、そのため、湯温 ，気温等を検知するセンサからの情報に基づいてガス流量を制御する閉止機能付 比例弁が必要となってきている。

【０００２】

【従来の技術】

図４に従来の閉止機能付比例弁の１例を示す。弁体の弁座に対する閉弁力の発 生方法には、閉止ばねによる方法と、永久磁石と鉄芯の吸引力による方法とがあ るが図４では閉止の信頼性を向上させるため、ばねと永久磁石の両方を用いた例 である。

【０００３】 同図において、１は底部をプレート１a で閉じた筒形のボディであり、該ボデ ィ１の内側には弁座２が設けられ、ボディ側壁の弁座２より上流側にはガス入口 ３が、弁座２より下流側にはガス出口４が設けられている。また該ボディ１の内 部には、閉止ばね５によって弁座２に押圧される弁体６が収容されている。この 弁体６の上端にはダイアフラム７が固定され、さらにその上に受板８を介して永 久磁石９が固定されている。ダイアフラム７の外周はボディ１にケース１０によ って気密に取り付けられている。またケース１０の上部には、鉄芯１１とコイル １２と該コイルを覆うヨーク１３とよりなる電磁石１４が、鉄芯１１を永久磁石 ９にギャップを隔てて対向するように設けられている。

【０００４】 そして弁体６の閉止は、永久磁石９と鉄芯１１との間の吸引力と閉止ばね５に よる押圧力との和によって行われる。また弁体６の開放は電磁石１４のコイル１ ２に鉄芯１１が永久磁石９を反発する極性となるような方向の電流を流し、鉄芯 １１と永久磁石９との間に生ずる反発力によって行われる。即ち駆動電流と二次 圧力の関係を示す図５のＩ−Ｐ₂ 特性図に示すように、コイル１２に流す電流を 徐々に増やしてゆき、鉄芯１１と永久磁石９との間の反発力が閉止用ばね５の押 圧力を越えたときに弁体６は開き始め、以後制御域電流を増加するに従って弁体 ６の開きは大きくなる。従ってガス出口４における二次圧力Ｐ₂ は、制御域電流 Ｉの大きさを加減することにより制御することができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上記従来の閉止機能付比例弁では、制御域電流の最大値における駆動力は弁の 開き始めから280g程度である。この値は閉弁力とほぼ同じであるため、制御域電 流の最大値は閉止域電流の最大値の約２倍となる。このため電磁石が大型化し、 また消費電力も大となる。

【０００６】 本考案は、閉止域電流を必要としない機構を採用し、電磁石の小型化及び低消 費電力化した閉止機能付比例弁を実現しようとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の閉止機能付比例弁においては、流体の入口，出口，弁座部を形成した ボディと、弁座部に対向する弁体と、該弁体に中央部を固着したダイアフラムと でガバナ部を構成し、且つ弁体の内部に、一方の端部に閉止ばねを固着した弁棒 を摺動可能に弁体のダイアフラム側に挿通すると共に、該弁棒の他端に永久磁石 を固着し、さらに該永久磁石に対向する鉄芯と該鉄芯を励磁するコイルを有する 電磁石を配設したことを特徴とする。

【０００８】 また、それに加えて、前記永久磁石は、非励磁状態の電磁石の鉄芯に吸着した 状態で、閉止ばねを圧縮して弁体を弁座に密着させることができる磁力を有し、 且つ電磁石が該永久磁石を反発する方向に励磁されたときは、弁体を動かし、電 磁石の磁力に応じた弁ポートの開放度を与えることを特徴とする。この構成を採 ることにより、電磁石の小型化及び低消費電力化した閉止機能付比例弁が得られ る。

【０００９】

【作用】

次に、前記構成を有する閉止機能付比例弁の作用を説明する。 図１に示すように電磁石１４の鉄芯１１と永久磁石９との間にギャップがある 状態（この場合、永久磁石９は弁体６と密着している）で、鉄芯１１が永久磁石 ９を反発する極性となるようにコイル１２に直流電流を流すと、電流に比例した 駆動力を生じ、この駆動力により弁体６を駆動して二次圧力を制御することがで きる。

【００１０】 次にコイル１２に通電している直流電流の極性を反転させると、永久磁石９と 鉄芯１１は吸引しあうが、電流値を上げると吸引力は更に増加し、閉止ばね５を 圧縮しながら永久磁石９と鉄芯１１は吸着する。

【００１１】 この時の閉止ばね５の圧縮力を閉止ばねのばね定数の設計により270g程度にな るようにした場合、弁体６の弁座２への閉止力は適切な値になる。またこの時コ イル１２ヘの通電を断っても永久磁石９と鉄芯１１の吸着力を270g以上になるよ うに設定しておくことによりコイル１２ヘの通電がない状態で弁体６の閉止状態 を保持することができる。

【００１２】 また弁体６の閉止保持状態の解除は、再度コイル１２ヘの通電極性を反転させ て電流を供給し、永久磁石９と鉄芯１１との間に反発を起こさせ、永久磁石９を 図１の状態に戻すことにより行うことができる。

【００１３】

【実施例】

図１は本考案の実施例を示す断面図である。 同図において、１は底部をプレート１a で閉じた筒形のボディであり、該ボデ ィ１の内側には弁座２が設けられ、ボディ側壁の弁座２より上流側にはガス入口 ３が、弁座２より下流側にはガス出口４が設けられている。

【００１４】 ボディ１の内部には弁体６が収容されており、該弁体の上部は受板８によって ダイアフラム７に固定されている。ダイアフラム７の外周はケース１０によって ボディ１に気密に取り付けられている。

【００１５】 また弁体６の中心には、弁体上部から弁棒１７を挿通することができる小孔６ a と、閉止ばねを収容する孔６b とが穿設され、該孔６b の下部には、該孔６b を塞ぎ且つ下方に延びるストッパ１６が設けられている。そして閉止ばねを収容 する孔６b には閉止ばね５が収容され、弁棒挿通用の小孔６a からは、上端に永 久磁石９が固着された弁棒１７が摺動自在に挿通され、その下端にばね受け１８ を設けて閉止ばね５の下端を受けている。

【００１６】 またケース１０の上部には、鉄芯１１とコイル１２と、該コイルを覆うヨーク １３とよりなる電磁石１４が、鉄芯１１を永久磁石９に対向するように設けられ ている。なお鉄芯１１は調整ナット11ａによりその上下位置を調整できるように なっている。

【００１７】 次に本実施例の作動原理について説明する。 図１において、電磁石１４のコイル１２に全波整流等の直流電流を通電したと きに永久磁石９と鉄芯１１が反発して駆動力が発生したとする。

【００１８】 ここで駆動力をＦ、二次圧力をＰ₂ 、弁体６とダイアフラム７の有効受圧面積 を等しいとしてＡとすると、周知のガバナ原理によりＰ₂ ＝F/A の関係があり、 駆動力Ｆを変えればＰ₂ が変わる。またこの駆動力Ｆは、電磁石１４の発生する 磁束Ｂと永久磁石９の発生する磁束Ｍの積に比例する（Ｆ∞Ｂ×Ｍ）。ここにお いて、電磁石１４の発生する磁束は電磁石１４に流れる電流Ｉに比例するため、 駆動力Ｆは、電磁石のコイル１２の電流と永久磁石９の発生する磁束Ｍとの積に 比例する事になる。（Ｆ∞Ｉ×Ｍ）。結局、Ｍは一定であるから、コイル１２に 流す電流Ｉによって二次圧力を制御することができる。

【００１９】 次に閉止動作を行うためには、電磁石１４のコイル１２に通電している直流電 流の極性を反転することにより永久磁石９と鉄芯１１に吸引方向の駆動力を発生 させる。 電流を上昇させると図２に示すように、弁体６は弁座２に当たるため、位置変 化はせず、永久磁石９は弁棒１７により、閉止ばね５を更に圧縮しながら鉄芯１ １に吸引される。この時の閉止ばね５の圧縮力、すなわち弁体６の弁座２への閉 止力は、例えば取付時250g程度とし、ばね定数の設計にて約270g程度とすること により、弁体６の弁座２への閉止力は適切な値となる。

【００２０】 また永久磁石９と鉄芯１１との吸引力は電磁石１４のコイル１２の通電を断っ た後において、閉止ばね５の圧縮力以上になるような関係位置（例えば鉄芯１１ と永久磁石９を完全に吸着させた場合は非常に大きな吸着力を発生する）にする ことによりコイル１２の通電を断っても弁体６と弁座２は閉止ばね５の圧縮力に て約270gの適切な閉止力を保つのである。

【００２１】 また閉止状態を解除するには、制御状態時の極性にてコイル１２に通電する、 例えば瞬時最大電流を印加することにより、永久磁石９は鉄芯１１と反発して離 れ、弁体６は図１に示した初期の制御位置に戻るのである。

【００２２】 以上の本実施例によれば、図４に示した従来例の特性図における閉止域電流が 、本実施例では図３の特性図に示すように不要となるため電磁石に対する供給電 流が少なくてすみ、従って電磁石も小型化することができる。

【００２３】

【考案の効果】

本考案によれば、閉止ばねを弁体内部に収容し、該閉止ばねで弁棒を介して永 久磁石を弁体上部に引き付けるようにしたことにより、従来必要であった電磁石 へ供給する閉止域電流が不要となるため、低消費電力化及び電磁石の小型化が可 能となる。

【００２４】 また従来装置では、特に暖房器具の場合、夏場は使用されず放置されるため、 弁体と弁座の粘着が発生し易く、開弁不能となる場合があるが、本考案では、閉 止機能を解除する際、永久磁石が閉止ばねの力で弁体の上端部に衝撃を与えるた め、粘着による開弁不能も解除される。更には閉止ばねの圧縮力により安定した 充分な閉止力が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す断面図である。

【図２】本考案の実施例の閉止状態を示す断面図であ
る。

【図３】本考案の実施例の駆動電流Ｉと二次圧力Ｐ₂ と
の関係を示す特性図である。

【図４】従来の閉止機能付比例弁を示す断面図である。

【図５】図４に示す閉止機能付比例弁の駆動電流Ｉと二
次圧力Ｐ₂ との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…ボディ ２…弁座 ３…ガス入口 ４…ガス出口 ５…閉止ばね ６…弁体 ７…ダイアフラム ８…受板 ９…永久磁石 １０…ケース １１…鉄芯 １２…コイル １３…ヨーク １４…電磁石 １５…端子 １６…ストッパ １７…弁棒 １８…ばね受け

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の入口，出口，弁座部を形成したボ
   ディ(1) と、弁座部(2) に対向する弁体(6) と、該弁体
   (6) に中央部を固着したダイアフラム(7) とでガバナ部
   を構成し、且つ弁体(6) の内部に、一方の端部に閉止ば
   ね(5) を固着した弁棒(17)を摺動可能に弁体(6) のダイ
   アフラム側に挿通すると共に、該弁棒(17)の他端に永久
   磁石(9) を固着し、さらに該永久磁石(9) に対向する鉄
   芯(11)と該鉄芯(11)を励磁するコイル(12)を有する電磁
   石(14)を配設したことを特徴とする閉止機能付比例弁。
2. 【請求項２】 前記永久磁石(9) は、非励磁状態の電磁
   石の鉄芯(11)に吸着した状態で、閉止ばね(5) を圧縮し
   て弁体(6) を弁座(2) に密着させることができる磁力を
   有し、且つ電磁石(14)が該永久磁石(9) を反発する方向
   に励磁されたときは、弁体(6)を動かし、電磁石(14)の
   磁力に応じた弁ポートの開放度を与えることを特徴とす
   る請求項１の閉止機能付比例弁。