JPS6347331Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は湯沸器や風呂釡等の家庭用ガス機器な
どに使用されるガス比例制御弁に関する。

家庭用ガス機器の分野においては、安全性や操
作性の点からガスの燃焼量（消費量）を自動制御
するためにガスの流量を連続的に制御しうる装置
が要求され、この要求を満たすべく比例制御弁が
開発されている。

現在実用化されている比例制御弁を大別すると
電磁ソレノイド方式と可動コイル式とに分類され
る。第１図は電磁ソレノイド方式の比例制御弁の
一例を示す縦断面図である。図中、１は弁本体、
２はガス入口、３はガス出口、７は電磁ソレノイ
ド、８はヨーク、９は電磁コイル、１０は可動鉄
心、１１は板バネをそれぞれ示す。この比例制御
弁においては、ガス入口２から流入し、ガス出口
３から流出するガスの流量を弁体５の開度を調整
することによつて行なわれ、弁体５の開度は弁本
体１にとりつけられた電磁ソレノイド７によつて
行なわれる。すなわち電磁コイル９に通電するこ
とにより、可動鉄心１０がヨーク７内に吸引され
て弁体５が閉じ、一方電磁コイル９への通電電流
を遮断することにより可動鉄心１０は板バネ１１
の反発力により反発されて弁体５が開き、そして
電磁コイル９へ通電する電流を制御することによ
つてガスの流量を比例制御する。しかるに、この
比例制御弁は、ガスの種類に応じて、その都度、
バネ１１を交換しなければならず、このままでは
一般家庭用器具としては不向きである。又この比
例制御弁は緩点火時等の微少ガス量調整も、バネ
強さのバラツキにより調整に多くの工数を要しし
かもバラツキの大きい製品となる、さらに電力消
費量も多くなる等の多くの欠点をもつている。

次に可動コイル式の比例制御弁は第１図におけ
る電磁ソレノイドの代りに可動コイルを電磁駆動
手段として用いたものであるが、可動コイルの容
量が制約されることから小さな推力しか得られな
い、閉止機能をもたないためこれを補償する電磁
ソレノイドを別に設ける必要がある、装置が大型
化する等の問題がある。

さらに比例制御弁としては上記の他に、例えば
特開昭56−46175号公報に記載されているような、
可動磁石型の電磁装置を用いたものも知られてい
る。しかるにこの比例制御弁も前記電磁ソレノイ
ド方式と同様の問題点をもつている。またこの比
例制御弁は、ポペツト弁方式でありガバナー効果
をもたず一次圧力の変動に制御性が大きく影響さ
れる、又これらを防止するためにはガバナー装置
を別に取り付けなければならず部品点数が増えて
製品重量や大きさが大となる欠点がある。

本考案の目的は、上記の従来技術の欠点を解消
し、ガバナ特性にすぐれ、閉止機能を有し、ガス
転換が容易でしかも小型で消費電力が少なくそし
て製品バラツキの少ないガス比例制御弁を提供す
ることである。

本考案のガス比例制御弁は、弁座を有する弁本
体と該弁座と係合する弁体と、前記弁本体に固定
されたダイヤフラムと、前記弁本体に装着され、
軟磁性体よりなる筒状ヨーク内に２個の筒状電磁
コイルを相隣る部分に同極が発生するように配設
し、該電磁コイル中央部に前記電磁コイルの各々
の異極と鎖交するように着磁してなる永久磁石を
構成要素とする可動子を設け、該可動子の一端に
軸をもうけてなる往復駆動装置とをそなえ、前記
軸を前記ダイヤフラムを介して前記弁体に連結す
るとともに、前記弁体を弾性部材を介して前記弁
本体に支持ししかも弾性部材の弾性力を弁本体外
部より調整できるようにしたことを特徴としてい
る。

以下本考案の詳細を図面により説明する。

第２図は本考案のガス比例制御弁の一実施例を
示す概略断面図である。図中、１は弁本体、２は
ガス入口、３はガス出口、４は弁座、５は弁体、
１２は往復駆動装置をそれぞれ示し、往復駆動装
置１２は次のように構成されている。軟磁性体か
らなる筒状ヨーク１３内に２個の電磁コイル１
４，１４ａが相隣る部分に同極が発生するように
装着されている。ヨーク１３の中央部には可動子
１５が軸方向移動自在に介装されている。可動子
１５は筒状電磁コイル１４，１４ａの各々と異極
が鎖交するように着磁された永久磁石１６を構成
要素とし、その両端にそれぞれ磁極片１７，１７
ａを固定し、さらに磁極片１７ａの端部に軸１８
を固定している。次に軸１８の下端には棒状の連
結部材２１の上端が移動自在に挿入され、連結部
材２１の下部は弁体５の中空突出部５ａの内部に
挿入され、圧縮コイルバネ２３を介して弁体５に
係合している。また弁本体１にその外縁部が支持
固定されたダイヤフラム６は支持板２２ａと２２
ｂの間に挾着され、支持板２２によりこれらと一
体化されており、連結部材２１に装着された止め
環２４により弁体５の中空突出部５ａの上端に係
合している。さらに弁本体１の底部に取りつけら
れた調整ナツト２６に嵌着されたバネ座２７内に
は圧縮コイルバネ２５の一端が装着され、一方圧
縮コイルバネ２５の他端は弁体５の下部に装着さ
れている。

上記構成による比例制御弁の動作は次の通りで
ある。筒状電磁コイル１４，１４ａに第２図に示
すような極性の磁極が発生するように通電する
と、各々の筒状電磁コイル１４，１４ａと鎖交し
ている永久磁石１６の磁束との間にフレミングの
左手に準ずる推力が働き、可動子１５は図示矢印
ｘ方向に移動する。一方電磁コイル１４，１４ａ
への通電方向を逆にすると各コイルに発生する磁
極は第２図に示すものとは逆の極性になり、可動
子１５は図示矢印ｙ方向に移動する。したがつて
可動子１５の図示矢印ｘ方向への移動により弁体
５が開いてガス入口２から流入したガスはガス出
口３から流出し、可動子２１の図示矢印ｙ方向へ
の移動により弁体５が閉じてガス出口３からのガ
スの流出は停止する。この場合、弁体５は圧縮コ
イルバネ２５により弁本体１に弾性的に支持され
ているため、前記往復駆動装置により生ずる推力
に正確に比例した反発力で弁体５を移動させるこ
とができる。

ここで第３図は弁体の駆動装置の入力電圧とス
トロークの関係を示す図であり、図中、実線は第
２図に示す本考案によるものそして破線は第１図
に示す電磁ソレノイドによるものである。第３図
から、本考案のものではその動作特性が良好な線
形性を示しているが、電磁ソレノイドはその動作
特性が２次曲線になることが明らかである。

次に第４図は第２図に示す比例制御弁の入力電
圧とストロークならびに二次側圧力の関係を示す
図である。第４図から、本考案の比例制御弁はそ
の動作特性が良好な直線性を示し、また二次側圧
力は入力電圧にほぼ比例することが明らかであ
る。しかして比例制御弁においては、ガス入口よ
り流入したガスは弁本体と弁座との間で圧力損失
を受けてガス出口より流出するが、ガスの流量は
ガス出口の圧力すなわち二次側圧力の平方根に比
例することが知られている。よつて本考案によれ
ば、入力電圧を調整することにより二次側圧力を
正確に制御でき、もつてガスの流量を正確に制御
できる。

また第５図は第２図に示す比例制御弁のガバナ
特性を示す図であり、直線イ，ロ，ハはそれぞれ
異なつた入力電圧の時の特性であり、入力電圧値
はイ＞ロ＞ハの関係にある。第５図から、本考案
によれば一次側圧力が大きく変化しても二次側圧
力はほぼ一定に保たれることが明らかである。

ところで前記第４図において、ガス圧（二次側
圧力）がＰ以下に減少すると、そのガスを燃焼さ
せるバーナの特性によつてあるガス量以下では炎
の吹き消えや逆化などが起き易くなり燃焼が不安
定になる、よつてガス圧をＰ以上の値に限定しな
ければならない。しかしながらアクチユエータに
は特性のバラツキがありガス圧を限定するには何
らかの手段が必要となる。そこで本考案では、前
記第２図に示すコイルバネ２５を弁本体外部より
調整ナツト２６を回転させ上下することにより、
コイルバネ２５の弾性力を調整し、容易にガス圧
をＰ以上の値に限定することができる。

第６図は本考案の可動子の他の実施例を示す断
面図である。この場合可動子１５′として棒状の
磁極片１７′に２個の筒状永久磁石１６′，１６′
ａを固定してものを用いているが、作用・効果は
第２図に示すものと同様であることが確認され
た。

なお上記の各実施例では、可動子は永久磁石と
磁極片とから構成されているが、磁石の種類によ
つては磁極片を省略することもできる。

本考案の比例制御弁を、例えば13号瞬間湯沸器
に適用した場合、圧力が50〜330ｍAq程度でかつ
燃焼量が5000〜24000Kcal／m³程度の範囲にあ
る、それぞれ圧力や燃焼量が異る15種類ものガス
を共用することができ、ガバナ特性も極めて良好
でかつ消費電力も3Wであつた。またこの比例制
御弁を、これとほぼ同程度の性能を有する電磁ソ
レノイド式のものと比較した場合、消費電力は約
40％少なくそして寸法も約1/2程度にすることが
できた。

以上に記述の如く、本考案によれば、ガバナ特
性がすぐれ、閉止機能を有し、多種類のガスを共
用でき、小型でしかも消費電力の少い比例制御弁
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の比例制御弁の一例を示す断面
図、第２図は本考案の比例制御弁の一実施例を示
す断面図、第３図は弁体の駆動装置の電圧−スト
ローク特性を示す図、第４図は第２図の比例制御
弁の入力電圧とストロークおよび二次側圧力との
関係を示す図、第６図は本考案の比例制御弁の可
動子の他の実施例を示す断面図である。 １：弁本体、２：ガス入口、３：ガス出口、
４：弁座、５：弁体、１２：往復駆動装置、１
３：筒状ヨーク、１４，１４ａ：電磁コイル、１
５，１５′：可動子、１６，１６′，１６′ａ：永
久磁石、１７，１７ａ，１７′：磁極片、１８，
１８ａ：軸、１９：コイルバネ、２０：ケース。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 弁座を有する弁本体と、該弁座と係合する弁
   体と、前記弁本体にとりつけられたダイヤフラ
   ムと、前記弁本体に装着される、軟磁性体より
   なる筒状ヨーク内に２個の筒状電磁コイルを相
   隣る部分に同極が発生するように配設し、該電
   磁コイル中央部に前記筒状電磁コイルの各々の
   異極と鎖交するように着磁してなる永久磁石を
   構成要素とする可動子を設け、前記可動子の一
   端に軸をもうけてなる往復駆動装置とをそな
   え、前記軸を前記ダイヤフラムを介して前記弁
   体に連結するとともに、前記弁体を弾性部材を
   介して前記弁本体に支持したことを特徴とする
   ガス比例制御弁。 ２ 弾性部材の弾性力を弁本体外部より調整可能
   な構造としたことを特徴とする実用新案登録請
   求の範囲第１項記載のガス比例制御弁。