JPH0771647A - 周囲温度補償を備えた熱作動弁 - Google Patents

周囲温度補償を備えた熱作動弁

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JPH0771647A
JPH0771647A JP6152745A JP15274594A JPH0771647A JP H0771647 A JPH0771647 A JP H0771647A JP 6152745 A JP6152745 A JP 6152745A JP 15274594 A JP15274594 A JP 15274594A JP H0771647 A JPH0771647 A JP H0771647A
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Japan
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bimetal
valve
arm
temperature
poppet
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JP6152745A
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Donald W Cox
ワード コックス ドナルド
Thomas E Desalvo
アーネスト デサルボ トーマス
Hooshang Didandeh
ダイダンデ ホースハング
Can M Toksoy
メーメ トクソイ カン
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Original Assignee
Eaton Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バイメタルアームの撓みによる過補償を抑えて
周囲温度補償を行うようにした熱応答型電気作動弁を提
供すること。 【構成】本発明の熱作動弁10は、電気抵抗ヒータによっ
て加熱されて撓むバイメタル作動アーム28を有し、弾性
ポペット30を弁座22に対して開閉する位置間で移動させ
て弁出口ポート20への流れを制御する。バイメタルアー
ムの基部（活動部分）は、弁が作動する 700゜Ｆまで直
線的なたわみ特性を備えた第１バイメタル素材で形成さ
れ、バイメタルアームの外側部材（補償部分）は、 300
゜Ｆまでは直線的たわみ特性を備えて周囲温度の補償を
行うが、 300゜Ｆ〜 700゜Ｆの範囲の弁加熱温度ではた
わみが非常に低くなる特性を備えた第２バイメタル素材
で形成されており、活動部分からの熱伝達による外側部
分の加熱から生じる過補償を最小限に抑えることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気的に操作される熱
作動弁、特に燃料バーナーへのガス流体の流れを制御す
るために用いられるそのような弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱作動式ガス弁は、住居用暖房炉や、料
理用オーブン、レンジ及び衣類乾燥機等の機器に一般的
に用いられている。
【０００３】上記用途の燃料バーナー用の熱作動式ガス
弁は、一般的に、アームの端部に弾性ポペットを取り付
けて、アームがたわむことによってポペットを弁座に押
し付けて閉鎖することによって、出口ポートへの流れを
制御できるようになっている。
【０００４】この形式の弁に用いられているさらに一般
的な構造は、たわみアームにバイメタル材を用いてお
り、電気抵抗加熱コイルを励起することによってアーム
の一部分を加熱して、バイメタルを所望通りにたわませ
ることによって弁の開閉を行うことができるようにして
いる。
【０００５】また、これまでも、弁ポペットを取り付け
るためにバイメタルアームを用いたガスバーナ弁は、ポ
ペットアームの一部分を裏返しのバイメタルで構成する
ことによって、ある温度変化に対して逆向きにたわみ、
それによって周囲温度の変化によって発生するたわみを
相殺できる構造になっている。一般的に、ポペットアー
ムの基部すなわち固定側部分に加熱コイルを巻装して、
ポペットアームの「活動」部分を設けている。
【０００６】しかし、アームの外側部分は、コイルでは
直接的に加熱されず、従って活動部分に対して裏返しに
した場合、周囲温度補償を行うことができる。弁を開放
するために加熱コイルを励起した時、バイメタルの加熱
された「活動」部分が、バイメタルアームの補償外側部
分を自己加熱するため、望ましくない過補償を生じる。
望ましくない過補償が相当に大きい場合、加熱コイルが
励起されている間に、弁を開放すること、または開放後
に再び閉鎖することが文字通り妨げられる可能性があ
る。
【０００７】このため、弁を開放するための活動加熱に
よる悪影響を受けず、また弁の製造及び組み付けへの組
み込みが容易でありながら、弁ポペットアームのバイメ
タル構造と共に全体として製造コストを低く維持できる
ようにした熱応答型電気作動弁の周囲温度補償を行う方
法または手段を見つけることが長年望まれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、バイメタルアームの撓みによる過補償を
抑えて周囲温度補償を行うようにした熱作動弁を提供す
ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】および
【作用】上記目的を解決するために、本発明は、電気作
動弁の出口ポートの周囲に設けられた環状弁座にポペッ
トを押し付けて閉鎖できるようにばね付勢された片持ち
式バイメタルブレードアームの端部に取り付けられた弾
性ポペットを用いている。
【００１０】バイメタルアームの基部またはベース部分
に電気抵抗ヒータが巻装されており、これが励起される
と、バイメタルが曲がって、アームをたわませ、ポペッ
トを弁座から開く。バイメタルアームの外側すなわち自
由端部分では、ある温度変化に対して逆方向にたわむよ
うにバイメタル素材が裏返しになっており、これによっ
て周囲温度の変化に対するアームの熱応答が相殺され
る、言い換えれば周囲温度補償が行われる。
【００１１】バイメタル素材で構成されているバイメタ
ルアームのベースすなわち活動加熱部分に用いられるバ
イメタル素材は、 800゜Ｆまでの温度変化に対してほぼ
直線的にたわみ応答して、電気抵抗加熱コイルによる加
熱に対して制御応答を与える。
【００１２】バイメタル素材で構成されているバイメタ
ルアームの外側すなわち補償部分は、 300゜Ｆまでの温
度に対してほぼ直線的に温度応答するが、 300゜Ｆより
高い温度の変化に対しては実質的に非線形応答する。こ
のように、 300゜Ｆより高い温度での補償ブレードの非
線形応答によって、バイメタルアームの活動部分からの
熱伝達によってブレードの補償部分が加熱されることに
よるたわみを最小限に抑えることができる。
【００１３】このように、本発明は、バイメタル作動式
の熱応答電気弁の周囲温度補償を行うが、活動コイルの
励起による補償部分の加熱による過補償を防止する。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を用いた弁アセンブリ10を示しており、
入口継手またはボス12（入口通路13が内部に連通してい
る）がシェルまたは容器14を有するハウジング手段に取
り付けられている。カバー16がその上に固定されてお
り、その間には周縁部に沿って流体圧シーリングガスケ
ット18が設けられている。
【００１５】カバー16には出口継手19が取り付けられ
て、それに溶接またはろう付け等で密着されている。出
口継手にポートすなわち通路20が貫設され、その内部に
弁座部材22が螺着され、シールリング24によって周囲が
シールされている。弁座部材22には、シェルまたは容器
14の内部へ突出した環状弁座表面26が設けられている。
【００１６】電気的に励起可能な弁オペレータが容器14
内に配置されており、端部に弾性エラストマーポペット
30を取り付けたバイメタルアーム28を有しており、ポペ
ットは、図１に実線で示されているように、弁座26に当
接することによって出口ポート20を閉鎖する。
【００１７】バイメタルアーム28及びポペット30は、以
下に説明するように電気的に励起及び消勢された時、図
１に実線で示されている位置と点線で示されている位置
との間を移動して、弁を開閉することができる。
【００１８】バイメタルアーム28は、一端部がアンカー
ブロック32に固定されており、このアンカーブロック
は、締め付けリベット34等の適当な手段でカバー16の下
側に固定された、一般的にセラミック材からなる絶縁体
を有していることが好ましい。リベット34には、カバー
16の外側で弁を電気接続するための電気端子36が取り付
けられている。電源の反対側に弁を接続するため、第２
リベット37（図１には示されていないが、図２に示され
ている）及び第２端子38が設けられている。
【００１９】図１〜図３において、抵抗ワイヤ40形式の
電気加熱手段が、バイメタルアーム28の包囲端部に巻装
されて、それを加熱できるようになっている。バイメタ
ルアーム28の基部42は、アーム44の外側部材とは別体の
部材であり、アーム外側部材が図２に参照番号46で示さ
れている溶接によって基部42に取り付けられている。
【００２０】アーム部材44のバイメタルは、基部42に対
して裏返しになっている、すなわち溶接部分で同一金属
が隣接している。この構造によって、アームの温度が上
昇した時、基部42と外側部材44とが逆向きにたわむこと
がわかるであろう。この技術は、アーム28の周囲温度補
償を行う方法として公知である。アーム28のベース部材
すなわち基部42は、リベット33等の適当な手段でブロッ
ク32の窪み部分に取り付けられている。
【００２１】図５は、バイメタルアーム28の活動部分す
なわち基部42に用いられたバイメタル素材の相対的たわ
み対温度のグラフを示している。図５は、基部42に用い
られる素材に典型的なグラフであり、現時点で好適な素
材は、鉄60％、ニッケル35％、残りをクロムで構成した
素材である。
【００２２】その素材は、米国ノースカロライナ州2732
3 −1557、リードスビル、バーンストリート1704に所在
のチェイス・プレシジョン・メタルズ社(Chace Precisi
on Metals)から入手でき、製造型番は3500である。図５
からわかるように、基部42用の素材は 0°Ｆ〜 700゜Ｆ
の温度範囲に渡って可撓係数がほぼ直線的であり、製造
者のデータによれば、華氏１度当たりの単位たわみが８
×10-6程度である。
【００２３】バイメタルアーム28の外側部材44すなわち
補償部分に用いられる素材は、好ましくは鉄65％、ニッ
ケル30％、残りをクロムで構成した素材であり、 0°Ｆ
〜 300゜Ｆの範囲で可撓係数がほぼ直線的である。しか
し、部材44の素材は 300°Ｆ〜 400゜Ｆの範囲の温度で
はたわみ曲線がほぼ平坦になっている。直線部分での可
撓係数は華氏１度当たりの単位たわみが13.2×10-6程度
である。この素材は、活動基部42の素材と同じ供給元か
ら入手でき、製造型番は2600である。
【００２４】作用を説明すると、弁アセンブリの周囲温
度が 0°Ｆ〜 300゜Ｆの範囲である時、バイメタル基部
42、部材44の裏返し状の組み付けによって、一方の相対
たわみが他方の逆向きになり、従ってアーム28の基部42
の一方向へのたわみが、基部42の累積たわみを補償でき
る十分な量だけ反対方向にたわむ比較的長い外側部材44
によって相殺される。
【００２５】しかし、温度が 300゜Ｆを超えると、図４
に示されているように、温度上昇ほどに外側部材44のた
わみが増加しないが、基部42は、図５のほぼ直線的なグ
ラフで示されているように、ほぼ一定の割合でたわみ続
ける。このように、補償部分44のこの二重性質によっ
て、弁アーム28が活動する 300°Ｆ〜 700゜Ｆの温度範
囲で基部42を加熱するために加熱コイル40が励起された
時の周囲より高くなる補償部分44の加熱が無効化され
る。
【００２６】このように、本発明は、周囲温度の補償を
行うが、バイメタル弁オペレータの作動中は補償部分の
加熱効果を無効にすることができるように熱応答形電気
作動弁を補償する簡単で低コストの方法を提供してい
る。
【００２７】以上に本発明を図示の実施例について説明
してきたが、発明の精神の範囲内において様々な変更を
加えることができることは理解されるであろう。
【００２８】
【発明の効果】本発明の熱応答型電気作動弁は、電気抵
抗ヒータによって加熱されて撓むバイメタル作動アーム
を有し、弾性ポペットを弁座に対して開閉する位置間で
移動させて弁出口ポートへの流れを制御することができ
る。
【００２９】また、バイメタルアームの基部すなわち活
動部分は、弁が作動する 700゜Ｆまで直線的なたわみ特
性を備えた第１バイメタル素材で形成され、バイメタル
アームの外側端部すなわち補償部分は 300゜Ｆまでは直
線的たわみ特性を備えて周囲温度の補償を行うが、300°
Ｆ〜 700゜Ｆの範囲の弁加熱温度ではたわみが非常に低
くなる特性を備えた第２バイメタル素材で形成されてい
て、活動部分からの熱伝達による外側部材の加熱から生
じる過補償を最小限に抑えることができ、温度補償を低
コストで行うとともに組立を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた電気作動型熱応答形弁の断面図
である。
【図２】図１の弁の作動部分の上面図である。
【図３】図２の作動部の前面図である。
【図４】図１の補償部分に用いられるバイメタル素材の
相対的たわみ対温度のグラフである。
【図５】図１の活動バイメタル部分に用いられる素材の
図４と同様なグラフである。
【符号の説明】
14 シェル 16 カバー 26 弁座表面 28 バイメタルアーム 30 ポペット部材 40 加熱コイル 42 基部（活動部分） 44 外側部材（補償部分）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス アーネスト デサルボ アメリカ合衆国 イリノイ 60174 セン ト．チャールズ サウス ナインティーン ス ストリート 244 (72)発明者 ホースハング ダイダンデ アメリカ合衆国 インディアナ 46077 ジオンビルグ ベバリー ドライブ 487 (72)発明者 カン メーメ トクソイ アメリカ合衆国 インディアナ 46032 カーメルサイテーション ロード 716

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）弁室、該弁室への入口ポート、出口
    ポート及び該出口ポートに関連した弁座を設けたハウジ
    ング手段と、 （ｂ）前記弁座に接触して前記出口ポートを閉鎖する位
    置と、前記弁座から離れて前記出口ポートを開放する位
    置との間を移動可能なポペット部材を含む弁手段と、 （ｃ）電気励起時に前記弁手段を加熱して前記位置間を
    移動させるように操作する加熱手段とを有しており、 （ｄ）前記弁手段は、一端部が前記ハウジング手段に固
    定され、他端部に前記ポペットを固定したアーム部材を
    有し、該アーム部材は、 0°Ｆ〜 300゜Ｆの作動温度範
    囲に渡ってほぼ一定の温度対たわみ関係にあるが、 300
    ゜Ｆより高い温度では温度対たわみ関係が一定でない第
    １バイメタル素材で形成された補償部分を有しており、 （ｅ）さらに、前記アーム部材は、該アーム部材の補償
    部分と固定端部との中間に活動部分を有し、該活動部分
    は、 0°Ｆ〜 800゜Ｆの温度範囲でほぼ一定の温度対た
    わみ曲線を有する第２バイメタルで形成されていること
    を特徴とする、周囲温度補償を備えた熱作動弁アセンブ
    リ。
  2. 【請求項２】 前記第１バイメタル素材の温度対たわみ
    曲線は 0°Ｆ〜 300゜Ｆの温度範囲でほぼ直線的である
    ことを特徴とする請求項１の弁アセンブリ。
JP6152745A 1993-06-10 1994-06-10 周囲温度補償を備えた熱作動弁 Pending JPH0771647A (ja)

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US08/075,156 US5318268A (en) 1993-06-10 1993-06-10 Thermally actuated valve with ambient temperature compensation

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