JP5935191B2 - 火力調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁安全弁を備えた火力調節装置に関する。

従来のこの種の火力調節装置として、１個のハウジング内に電磁安全弁と火力調節部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。電磁安全弁は内部に電磁石を備えており、弁体に連結されたアーマチュアを吸着保持することができるように構成されている。また弁体は電磁石から離れる方向である閉弁方向にバネで付勢されている。従って、通常には弁体は閉弁位置にあるが、外部からの力でこのバネの付勢力に抗して開弁され、アーマチュアが電磁石の磁極に押接された状態で電磁石のコイルに通電されると、電磁石が発生する磁力によってアーマチュアが電磁石に吸着保持される。すると、外部からの開弁方向の力を解除しても弁体は電磁石に吸着保持された状態、即ち開弁状態で保持される。

一方、火力調節部は１枚の固定板と、同じく１枚の回転板とから構成されている。固定板には同一円周上に複数個の貫通穴が形成されている。また、回転板には固定板の貫通穴と同一半径の円周上に沿った長穴が形成されている。回転板を回転させると、長穴と貫通穴との重なり状態、即ち、長穴に重なる貫通穴の大きさや個数が変化して、火力調節部を通過するガスの流量が変化する。

上記電磁安全弁の弁体を強制的に開弁させ、かつ回転板を回転させてガスの流量を増減する動作は１個のモータによって行われる。モータの回転軸にはカムが取り付けられており、このカムによって回転軸に対して直角方向にロッドを進退させ、そのロッドの先端で弁体を押して強制的に開弁させている。また、モータの回転軸の先端に上記回転板を取り付けている。

この火力調節装置でのガスの通過を停止させる際には、電磁安全弁の電磁石への通電を停止して弁体を閉弁させると共に、回転板の位相を、回転板の長穴が固定板の貫通穴に一致しない状態にするが、固定板と回転板との間はグリスが塗布されているものの、完全にガスの流れを遮断することは担保できない。そのため、火力調節装置のガスの遮断は電磁安全弁のみに依存することになる。

ところが、それではガスの遮断が電磁安全弁のみの１段になるので、更に上流に開閉弁を設けて、その開閉弁を閉弁させることよって２段の遮蔽を行い、電磁安全弁と開閉弁とのうちのいずれかに万一故障が生じた場合でも、確実にガスの遮断を行うことができるように構成されている。

特開２００２−３２３２１８号公報（図１）

上記従来の火力調節装置では電磁安全弁の他に開閉弁を設ける必要があるが、この開閉弁は弁体を駆動するための機構、即ち更なるモータやソレノイドコイルなどを必要とするため、火力調節装置と開閉弁とが占めるスペースが大きくなり、また開閉弁のコストが高くなるという不具合が生じる。

そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、別途駆動機構を有する開閉弁を設けることなく火力調節装置のみで電磁安全弁の他に更なる開閉弁を備えた火力調節装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明による火力調節装置は、弁体が電磁石によって吸着保持される電磁安全弁と、流量を増減する火力調節部とが直列に内蔵され、１個のモータで電磁安全弁を強制的に開弁させると共に、火力調節部の開度を増減させて火力調節部を通過するガスの流量を調節する火力調節装置において、上記火力調節部に対して直列に開閉弁を内蔵し、上記火力調節部の開度および電磁安全弁の開閉に連動させて上記モータによってこの開閉弁の開閉を行うものであって、上記電磁安全弁は上記モータによって回転するカムによって強制的に開弁され、電磁安全弁を開弁したあと、弁体が電磁石に吸着されている状態から閉弁方向に戻った際、弁体が閉弁することを邪魔しない位置までカムが移動したあとに、上記開閉弁を開弁させることを特徴とする。

従来の火力調節部と電磁安全弁とからなる火力調節装置に更に開閉弁を付加するが、この開閉弁の開閉は別途モータやソレノイドコイルなどを追加するのではなく、元々有しているモータで行うことによって、火力調節装置の大型化を防止する。

ところで、電磁安全弁は電磁安全弁の弁体を開弁方向に強制的に移動させて弁体を電磁石に吸着させる。この弁体を強制的に開弁している状態で何らかの原因によりモータが停止すると、強制的に開弁している電磁安全弁の弁体を閉弁させることができない。そこで、上記電磁安全弁は上記モータによって回転するカムによって強制的に開弁され、電磁安全弁を開弁したあと、弁体が電磁石に吸着されている状態から閉弁方向に戻った際、弁体が閉弁することを邪魔しない位置までカムが移動したあとに、上記開閉弁を開弁させるようにした。

なお、モータの回転軸を貫通させれば、その貫通した個所はガスの漏出を防止するため、Ｏリングなどのシールを施す必要があるが、そのシールとの摩擦によりモータの回転トルクが高くなる。そこで、上記火力調節部は、ガスが通過する複数の貫通穴が形成された固定板と、ガスが通過する貫通穴が形成され、この固定板に対して上流側から接触した状態で上記モータによって回転される回転板とからなり、上記モータの回転軸とは別体の副回転軸を、固定板を貫通した状態で回転板と共に回転するように設け、この副回転軸の下流側先端に副カムを係合させ、この副カムによって上記開閉弁を開閉するように構成することが望まれる。

この構成では、モータの回転軸が回転板を貫通しておらず、従って、モータの回転軸に対してシールを設ける必要がなく、モータの回転トルクが高くならず、モータへの負荷が低減できる。

ところで、副カムで開閉弁の弁体を押すことによって閉弁させる機構ではカムの表面が摩耗してくると弁体を閉弁方向に移動させるストロークが減少して、弁体を弁口に押し付ける力が低下する。そこで、上記開閉弁の弁体は、バネの付勢力によって閉弁方向に付勢されており、上記副カムによってこの付勢力に抗して開弁方向に引かれることによって開弁するように構成すれば、たとえ副カムの表面が摩耗しても弁体を弁座に着座させておく応力が変化しないので、長期間にわたって安全性を保つことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明は、従来の火力調節装置に開閉弁を付加するが、その開閉弁を開閉させるために新たなモータやソレノイドコイル等を必要としないので、火力調節装置の大きさを可及的に小さくすることができる。

本発明による火力調節装置の一例を示す断面図 第２の実施形態における火力調節装置の特徴部分を示す断面図 カムと回転軸との関係を示す図であり、（ａ）はＡ断面、（ｂ）はＢ断面を示す 第２の実施形態におけるカムと副カムとの位相関係を示す図

図１を参照して、１は本発明による火力調節装置の一例である。この火力調節装置１はダイキャストのハウジング１１を有しており、図において下部に形成した流入口１２からガスを内部に流入させ、流量をゼロから最大までの範囲で調節してして上部に形成した流出口１３から図外のガスバーナへと流出させるものである。

流入口１２の近傍にはユニット化された電磁安全弁２が取り付けられている。この電磁安全弁２は後述する電磁石を内蔵しており、弁体２１に取り付けられた後述するアーマチュアを電磁石で吸着保持することにより、弁体２１を開弁状態で保持するように構成されている。なお、電磁石への通電を停止すると、弁体２１はバネの付勢力によって閉弁方向に移動され、図１に示す閉弁状態に復帰する。

電磁安全弁２の弁体２１を開弁させる際には、アーマチュアが電磁石から離れた状態で電磁石に通電しても、その電磁力によってアーマチュアを吸引することはできない。そこで、ロッドユニット５１の先端５１ａで弁体２１を押して強制的に開弁させ、アーマチュアを電磁石に押接した状態で電磁石を励磁する必要がある。このロッドユニット５１はカム５が回転することによって進退移動する。

カム５はモータ（例えばステッピングモータ）４によって回転される。このモータ４の回転軸４１にはジョイント４２が固定されており、このジョイント４２に係合してカム５が回転するように構成されている。このジョイント４２の上方には火力調節部３が設けられている。

火力調節部３は上方に位置する固定板３１と、この固定板３１に対して下方から押接する回転板３２とから構成されている。そして、上記ジョイント４２が回転板３２に対してヒステリシスが生じないように係合している。従って、モータ４の回転軸４１が回転すると、その回転に伴って回転板３２が回転する。

固定板３１には同一円周上に複数の貫通穴３１ａが形成されている。そして、回転板３２には、それら貫通穴３１ａの形成されている円周と同一半径の円周上に沿った１個の長穴３２ａが形成されている。従って、回転板３２が回転して長穴３２ａが貫通穴３１ａのいずれかと重なると、両者を通ってガスが固定板３１の上方へと流れることができる状態になる。また、長穴３２ａがいずれの貫通穴３１ａとも重ならない状態ではガスは固定板３１の上方へと流れることはない。

回転板３２の上面には副回転軸６が固定されている。この副回転軸６は固定板３１を貫通して上方に突出しており、その上端には副ジョイント６０が取り付けられている。そして、この副ジョイント６０には副カム６１が係合している。

この副カム６１には副ロッドユニット６２が当接しており、副カム６１が回転して、図示の状態から副ロッドユニット６２がバネの付勢力によって図において左側に移動すると、副ロッドユニット６２に取り付けられている副弁体６３が図において左側に移動し、弁口６４を開放する。その状態から副カム６１を更に回転させて副ロッドユニット６２を右側に戻すと、副弁体６３は弁口６４に押し付けられて、弁口６４が閉鎖される。

上述のように、図１に示す構成では、流入口１２から流出口１３に至るガス通路に、ガス通路を開閉する電磁安全弁２と、流量をゼロから最大まで調節する火力調節部３と、更にガス通路を開閉する副弁体６３とが設けられている。

ところで、この図１に示す構成では、副弁体６３を開弁方向に移動させるのはバネの付勢力であるが、閉弁方向への移動はその付勢力に抗して副カム６１が副ロッドユニット６２を図において右方向に押すことにより行う。即ち、副弁体６３を弁口６４に押接する力は、副カム６１のリフト量によって決定される。そのため、副カム６１の表面や副ロッドユニット６２の接触面が摩耗すると、実質的にこのリフト量が減少して、副弁体６３の弁口６４に対する押し付け力が低下することになる。

このような懸念を解消するためには、例えば図２に示す構成を採用することができる。この構成では副カム６１に箱状のスライダ７を被せ、副弁体６３とスライダ７とをシャフトユニット７１を介して連結した。この構成では、副弁体６３はバネの付勢力で閉弁されるので、副カム６１の摩耗などによって影響されることなく経時的に一定の力で弁口６４に押接されることになる。なお、この図２に示す構成で、副カム６１の表面が摩耗した場合、副弁体６３の全開位置が摩耗分だけ弁口６４に近づくことになるが、その程度の位置の変化であれば全開時の流量は実質的に影響されない。

上記カム５は回転軸４１に対してジョイント４２を介して係合している。また、副カム６１は副回転軸６に対して同様に副ジョイント６０を介して係合している。このように、ジョイント４２，副ジョイント６０を介在させたのは、カム５及び副カム６１の回転にヒステリシスを持たせるためである。

図３を参照して、（ａ）に示すように、回転軸４１が図において右回り（正転方向）に回転すると、ジョイント４２の前進面４２ａがカム５の前側係合面５ａに当接してカム５を右回りに回転させる。その状態から回転軸４１を左回り（逆転方向）に回転させると、ジョイント４２は直ちに逆転するが、後進面４２ｂが後側係合面５ｂに当接するまで、カム５は回転しない。

同じく（ｂ）に示すように、副回転軸６が図において右回りに回転すると、副ジョイント６０の前進面６０ａが副カム６１の前側係合面６１ａに当接して副カム６１を右回りに回転させる。その状態から副回転軸６を左回りに回転させると、副ジョイント６０は直ちに逆転するが、後進面６０ｂが後側係合面６１ｂに当接するまで、副カム６１は回転しない。

図４を参照して、（ａ）は初期状態を示している。この状態では電磁安全弁２の弁体２１及び副弁体６３は共に閉弁状態で有り、図示しないが、回転板３２の長穴３２ａは固定板３１のいずれの貫通穴３１ａとも一致しない状態にある。この状態からモータ４を作動させ、回転軸４１を正転させると、（ｂ）に示すように、カム５がロッドユニット５１を押してロッドユニット５の先端５１ａが弁体２１を強制的に開弁させる。その結果、弁体２１に連結されているアーマチュア２０ａが電磁石２０に押接される。すると、電磁石２０に通電が開始され、アーマチュア２０ａは電磁石２０に吸着される。一方、副弁体６３はまだ開弁していない。（ｂ）に示す状態で故障が生じてモータ４が作動しなくなると、ロッドユニット５１が邪魔をして弁体２１は閉弁状態に復帰できないので、副弁体６３の閉弁状態を確保するためである。

（ｂ）の状態から更にモータ４を作動させると、カム５はロッドユニット５１を押す位置から待避し、電磁石２０への通電を停止すると弁体２１が閉弁できるようになると、その時点から副弁体６３の開弁動作が開始する。

（ｃ）の状態からモータ４を更に作動させると、（ｄ）に示すように、副カム６１がスライダ７を図において左側に移動させ、副弁体６３を引くことによって副弁体６３を開弁させる。

（ｄ）の状態では、弁体２１及び副弁体６３が開弁されているので、回転板３２を正逆回転させることによってガスの流量が調節される。そして、そのガスの調節範囲では上述のヒステリシスの作用によって、カム５及び副カム６１はほとんど回転せず、また弁体２１及び副弁体６３は共に開弁状態を保持したままになる。

そして、図示しない下流のガスバーナを消火する際には、電磁石２０への通電を停止して弁体２１を閉弁させると共に、モータ４を連続して正転させ、図４（ａ）の状態に戻すことによって副弁体６３を閉弁させる。

なお、本発明は上記した形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもかまわない。

１ 火力調節装置
２ 電磁安全弁
３ 火力調節部
４ モータ
５ カム
５ ロッドユニット
６ 副回転軸
７ スライダ
１１ ハウジング
１２ 流入口
１３ 流出口
２１ 弁体
３１ 固定板
３１ａ 貫通穴
３２ 回転板
３２ａ 長穴
４１ 回転軸
４２ ジョイント
５１ ロッドユニット
６０ 副ジョイント
６１ 副カム
６２ 副ロッドユニット
６３ 副弁体
６３ 弁体
６４ 弁口
７１ シャフトユニット

Claims (4)

1. 弁体が電磁石によって吸着保持される電磁安全弁と、流量を増減する火力調節部とが直列に内蔵され、１個のモータで電磁安全弁を強制的に開弁させると共に、火力調節部の開度を増減させて火力調節部を通過するガスの流量を調節する火力調節装置において、上記火力調節部に対して直列に開閉弁を内蔵し、上記火力調節部の開度および電磁安全弁の開閉に連動させて上記モータによってこの開閉弁の開閉を行うものであって、上記電磁安全弁は上記モータによって回転するカムによって強制的に開弁され、電磁安全弁を開弁したあと、弁体が電磁石に吸着されている状態から閉弁方向に戻った際、弁体が閉弁することを邪魔しない位置までカムが移動したあとに、上記開閉弁を開弁させることを特徴とする火力調節装置。
2. 上記火力調節部は、ガスが通過する複数の貫通穴が形成された固定板と、ガスが通過する貫通穴が形成され、この固定板に対して上流側から接触した状態で上記モータによって回転される回転板とからなり、上記モータの回転軸とは別体の副回転軸を、固定板を貫通した状態で回転板と共に回転するように設け、この副回転軸の下流側先端に副カムを係合させ、この副カムによって上記開閉弁を開閉するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の火力調節装置。
3. 弁体が電磁石によって吸着保持される電磁安全弁と、流量を増減する火力調節部とが直列に内蔵され、１個のモータで電磁安全弁を強制的に開弁させると共に、火力調節部の開度を増減させて火力調節部を通過するガスの流量を調節する火力調節装置において、上記火力調節部に対して直列に開閉弁を内蔵し、上記火力調節部の開度および電磁安全弁の開閉に連動させて上記モータによってこの開閉弁の開閉を行うものであって、上記火力調節部は、ガスが通過する複数の貫通穴が形成された固定板と、ガスが通過する貫通穴が形成され、この固定板に対して上流側から接触した状態で上記モータによって回転される回転板とからなり、上記モータの回転軸とは別体の副回転軸を、固定板を貫通した状態で回転板と共に回転するように設け、この副回転軸の下流側先端に副カムを係合させ、この副カムによって上記開閉弁を開閉するようにしたことを特徴とする火力調節装置。
4. 上記開閉弁の弁体は、バネの付勢力によって閉弁方向に付勢されており、上記副カムによってこの付勢力に抗して開弁方向に引かれることによって開弁することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の火力調節装置。