(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁口の上流側に位置する１次室を外部に隔絶するダイヤフラムを設け、このダイヤフラムの中心に弁軸の後端を保持させ、この弁軸の先端を弁口を通して弁口の下流側に位置する２次室まで延設し、その弁軸に２次室内に位置するように弁体を形成すると共に、ダイヤフラムの全周を外部側から押さえてダイヤフラムとの間に背圧室を形成するベース板と、このベース板に、弁軸を２次室方向に付勢するプランジャ機構とを設けたガス比例弁において、このプランジャ機構は、ソレノイドコイルとソレノイドコイルを両端から挟む１対の磁路板とを有し、一方の磁路板と他方の磁路板との間を相互に連結する磁路柱を設け、上記一方の磁路板に、この磁路板をベース板に固定する１対の脚部を形成し、更に、上記背圧室を外部に連通させる連通部を上記一方の磁路板とベース板との間に設けるものであって、上記ソレノイドコイルに通電するための端子に接続する方向と連通部の位置とを同位相に設定し、その位相を原点として、左右９０度位相の位置に上記１対の脚部を各々設けると共に、原点とこれら脚部を設けた位相とで挟まれる位置に各々上記磁路柱を設けたことを特徴とするガス比例弁。
【請求項２】
上記連通部は、上記ベース板に形成された小孔と、この小孔と外部とを連通する連通部材とで構成され、この連通部材は上記ベース板と上記一方の磁路板とで挟むことによって保持されることを特徴とする請求項１に記載のガス比例弁。
【請求項３】
上記原点に対して１８０度位相の位置に第３の磁路柱を形成し、３本の磁路柱で上記両磁路板を相互に連結させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のガス比例弁。
【請求項４】
上記原点と左右９０度位相の位置とで挟まれる位置に形成した磁路柱からソレノイドコイルの周面に対向する翼部を延設し、この翼部と他方の磁路板との間で磁路を形成して、この磁路柱に流れる磁束を増加させるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のガス比例弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば給湯装置内に組み込まれてガスバーナへのガスの流量を増減するものであって、ダイヤフラムによるガバナ機能を備えたガス比例弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のガス比例弁はガス通路に形成した弁口を通過するガス量を、弁口に向かって弁体を進退させることによって可変調節している。この弁体は弁軸に設けられており、弁軸はダイヤフラムの中心に固定されている。ダイヤフラムは弁口の上流側である1次室と外部との間に両者を隔絶するように設けられている。従って、１次室の圧力、すなわち、１次圧が高圧側に変動した場合、ダイヤフラムは外部側に膨らむ。弁軸はダイヤフラムに固定されているので、ダイヤフラムが膨らむと弁軸も移動する。その結果、弁軸に設けられている弁体が弁口に近づき弁口の開度を狭めるので、１次圧が高くなっても弁口の下流側である２次室へのガスの流量が変動しない。逆に１次圧が減少するとダイヤフラムが１次室側へ変位し、弁軸を介して弁体が弁口から離れて弁口の開度を拡げるので、同じく２次室へのガスの流量は変動しない。
【０００３】
このように、弁体は一定の流量になるようにフローティングされている。その状態で弁軸を別途の付勢力で付勢するとフローティングする位置が変わり、２次室への流量が変化する。そして、その変化後の流量が一定に保持される。このような１次圧が変動しても２次室への流量が変動しない作用をする機構がガバナ機構である。
【０００４】
別途の付勢力としてプランジャ機構を用いて弁軸を付勢すれば、プランジャ機構を構成するソレノイドコイルへの通電量を増減することにより弁軸に対する付勢力を増減し、その結果、弁体のフローティングする位置が変化してガスの流量を増減することができる。
【０００５】
一方、例えばこのガス比例弁が組み込まれた給湯装置が室内に設置されている場合に、換気扇を使用するなどして室内の圧力が変化すると、ダイヤフラムを挟んで１次室に対向する外部の圧力が変化する。そのため、１次圧が変動していないにもかかわらず室内圧力が変化する度に弁口を通過するガス量が変動して望ましくない。
【０００６】
そこで、ダイヤフラムを外部側からベース板で囲んで背圧室を形成し、その背圧室を、比較的圧力変動が少ない場所、例えば、燃焼用送風ファンの下流位置や燃焼室内に連通させて、室内などの外部圧力の変化がダイヤフラムに作用しないように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６２９１１号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のガス比例弁では、背圧室を外部に連通させるための連通部がソレノイド部の頂部に形成されている。そのため、ソレノイド部の高さが高くなり、ガス比例弁全体が占めるスペースが大きくなるため、取付位置が制限される。そこで、その連通部をダイヤフラムとソレノイド部との間に設けて、ソレノイド部の高さを低くすることが考えられる。
【０００９】
一方、ソレノイド部のソレノイドコイルには外部から通電するため端子を設け、その端子にコネクタを接続する必要があるが、この端子にコネクタを接続する方向と連通部を設ける位相とを一致させなければ、ソレノイド部の取り付けの自由度が制限される。すなわち、ガス比例弁を壁部に近接して取り付けると、その壁部を避けて３方向のいずれかからコネクタを接続し、かつ連通部にチューブを接続することができるが、連通部の位相が端子への接続方向に一致していなければ、端子への接続方向と連通部への接続方向の双方に障害物が無いような姿勢に制限されることになる。
【００１０】
また、ソレノイド部を固定するための脚部は２方向に設ける必要があるが、脚部と連通部とを同じ位相に設けることができないので、脚部を設ける２方向と端子および連通部への接続方向との合計３方向が必要となる。ところが、ソレノイドコイルを両側から挟む磁路板は相互に磁路柱によって連結し閉磁路を形成する必要があるが、その磁路柱を設ける方向は残りの１方向の位置しか残らない。しかし、磁路柱が一カ所のみにしか設けられなければ、磁路柱の磁路面積を十分に確保できず、ソレノイド部の磁力が低下することになる。
【００１１】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑み、連通部をソレノイド部とダイヤフラムとの間に設けて小型化を図る場合でも磁路柱の磁路面積を十分に確保することのできるガス比例弁を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明によるガス比例弁は、弁口の上流側に位置する１次室を外部に隔絶するダイヤフラムを設け、このダイヤフラムの中心に弁軸の後端を保持させ、この弁軸の先端を弁口を通して弁口の下流側に位置する２次室まで延設し、その弁軸に２次室内に位置するように弁体を形成すると共に、ダイヤフラムの全周を外部側から押さえてダイヤフラムとの間に背圧室を形成するベース板と、このベース板に、弁軸を２次室方向に付勢するプランジャ機構とを設けたガス比例弁において、このプランジャ機構は、ソレノイドコイルとソレノイドコイルを両端から挟む１対の磁路板とを有し、一方の磁路板と他方の磁路板との間を相互に連結する磁路柱を設け、上記一方の磁路板に、この磁路板をベース板に固定する１対の脚部を形成し、更に、上記背圧室を外部に連通させる連通部を上記一方の磁路板とベース板との間に設けるものであって、上記ソレノイドコイルに通電するための端子に接続する方向と連通部の位置とを同位相に設定し、その位相を原点として、左右９０度位相の位置に上記１対の脚部を各々設けると共に、原点とこれら脚部を設けた位相とで挟まれる位置に各々上記磁路柱を設けたことを特徴とする。
【００１３】
従来の構造であれば一方の脚部を設けた位相に端子を設けることができるが、端子の位相に合わせて連通部を設けると脚部を設けることができない。そこで、ソレノイド部を中心として４方向のいずれかに磁路柱を形成するのでは無く、端子の位置と連通部の位置とを同位相に設定し、その位相を原点として、左右９０度位相の位置に上記１対の脚部を各々設けると共に、原点とこれら脚部を設けた位相とで挟まれる位置に各々上記磁路柱を振り分けて設けることとした。１本の磁路柱の断面積は狭くなるが、磁路柱を２本設けることができるので、十分な断面積を確保することができる。
【００１４】
上記連通部の具体的な構成の一例として、上記ベース板に形成された小孔と、この小孔と外部とを連通する連通部材とで連通部を構成すれば、背圧室を外部に対して連通させやすくなる。その際、この連通部材は上記ベース板と上記一方の磁路板とで挟むことによって保持されることが考えられる。
【００１５】
なお、これら２本の磁路柱のみでは断面積を十分に確保できない場合には更に追加の磁路柱を設ける必要があるが、磁路柱の本数をむやみに増やすと、他方の磁路板を磁路柱に取り付ける際に、磁路柱の高さがそろわず、他方の磁路板と磁路柱との間に隙間が生じるおそれがある。そこで、上記原点に対して１８０度位相の位置に第３の磁路柱を形成し、３本の磁路柱で上記両磁路板を相互に連結させれば、磁路柱と他方の磁路板との間に隙間が生じない。
【００１６】
なお、磁路面積は広い方が望ましいので、上記原点と左右９０度位相の位置とで挟まれる位置に形成した磁路柱からソレノイドコイルの周面に対向する翼部を延設し、この翼部と他方の磁路板との間で磁路を形成して、この磁路柱に流れる磁束を増加させるようにすることが望まれる。
【発明の効果】
【００１７】
以上の説明から明らかなように、本発明は、連通部をソレノイド部とダイヤフラムとの間に設けて小型化を図る場合でも磁路柱の磁路面積を十分に確保することができるので、ソレノイド部の高さを低くし、ガス比例弁を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図
【図２】II-II断面図
【図３】ソレノイド部の斜視図
【図４】ソレノイド部の分解斜視図
【図５】第２の実施形態におけるソレノイド部の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照して、１は本発明によるガス比例弁の一例である。このガス比例弁１は上流に開閉弁Ｖが連結されており、開閉弁Ｖが開弁すると、その開閉弁Ｖを通過したガスの流量を調節して図示しない下流のガスバーナへと供給するものである。このガス比例弁１はソレノイド部２とマニホールド部３とから構成されている。
【００２０】
図２を参照して、マニホールド部３を構成するマニホールド３１はアルミダイキャストで形成されており、内部にガスの通路となる弁口３２が形成されている。そして、その弁口３２を挟んで上流側に１次室３０１が形成され、下流部に２次室３０２が形成されている。従って、開閉弁Ｖが開弁状態になると、１次室３０１から２次室３０２へとガスが流れることになる。但し、１次室３０１側から２次室３０２に向かって弁口３２を貫通する弁軸３３が設けられており、その弁軸３３の先端側、すなわち、２次室３０２内に位置する部分に弁体３４が弁軸３３に一体に形成されている。
【００２１】
弁軸３３が１次室３０１側に後退すると弁体３４が弁口３２の開口面積を狭めるので、弁口３２を通過するガスの流量が減少する。逆に弁軸３３が２次室３０２側に前進すると弁体３４は弁口３２から離れて弁口３２の開口面積が拡がるので、ガスの流量は増加する。
【００２２】
この弁軸３３の後端部はダイヤフラム４の中心部分に取り付けられている。このダイヤフラム４は１次室３０１と外部とを隔絶するように取り付けられており、そのためダイヤフラム４の内側面には１次室３０１内の圧力、すなわち１次圧が作用する。そのため、１次圧が急に上昇するとダイヤフラム４は外側に膨張し、その結果弁軸３３を図２において下方に移動させる。
【００２３】
１次圧が上昇すれば弁口３２を通過するガスの流量も増加するが、このように弁軸３３が移動することにより弁体３４が弁口３２に接近して開口面積を狭めるので、流量が絞られ、その結果、２次室３０２へと流れるガス量は一定に保たれることになる。逆に１次圧が減少した場合には、ダイヤフラム４が１次室３０１側に変位して弁体３４を弁口３２から遠ざけて弁口３２の開口面積を拡げるので、やはりガスの流量は一定に保たれる。但しこのままではガスの流量は一定に保たれるだけであり、流量を増減することができない。
【００２４】
そこで、ソレノイド部２によって弁軸３３を図２において上方に付勢し、その付勢力を増減することによって弁体３４がバランスする位置を変更し、ガスの流量を調節できるようにした。
【００２５】
図２に更に図３および図４を加えて参照してソレノイド部２の構成を説明する。なお、図３および図４では図２に示したソレノイド部２の姿勢を上下反転させて示している。このソレノイド部２は中空のボビン２２に巻回されたソレノイドコイル２１を備えている。このボビン２２は上下方向から２枚の磁路板６，６１によって挟まれている。一方の磁路板６から１対の脚部６０が突設されており、その脚部６０によってベース板５に固定されている。このベース板５はダイヤフラム４の全周を押さえてダイヤフラムを固定するものであり、マニホールド３１に４本のネジにより固定されている。
【００２６】
ベース板５がダイヤフラム４を固定するとダイヤフラム４とベース板５との間に背圧室５１が形成される。ベース板５には小孔５２が形成されており、その小孔５２には連通部材５３が取り付けられている。そのため、背圧室５１は連通部材５３を介して外部に連通することになる。連通部材５３には図示しないチューブが接続され、そのチューブの先は送風ファンの下流側もしくは燃焼室内に接続される。なお、磁路板６１とプランジャ２３との間の磁束の受け渡しを効率よく行うため、磁性体材料からなるカラーＫを挿入した。また、ボビン２２の内部にゴミなどが入らないように、カバー部材６１ａを設けた。
【００２７】
連通部材５３は磁路板６をベース板５に固定する際に磁路板６とベース板５との間に挟まれて固定されるように構成されている。なお、上記ソレノイドコイル２１には図示しないコネクタが接続される端子２５が設けられており、図３に示すように、連通部材５３の取付部の位相と端子２５の位相が一致するように設定した。
【００２８】
磁路板６からは他方の磁路板６１に向かって延びる３本の磁路柱６２，６３，６４が、プレス加工によって形成されている。上記端子２５および連通部材５３を設けた位相を０度（原点）として、脚部６０は左右９０度の位相の位置に形成した。そして、上記３本の磁路柱の内、２本の磁路柱６２，６３をほぼ４５度の位相の位置、すなわち、端子２５および連通部材５３と各脚部６０とによって挟まれる位置に設けた。そして、残りの磁路柱６４を１８０度の位相の位置に設けた。
【００２９】
４５度位相の位置に形成した磁路柱６２，６３は斜めに形成されているので、ベース板５をマニホールド３１に固定するネジの邪魔になることがなく、そのため、ベース板５を固定するネジの間隔を狭くすることができる。また、磁路柱６２，６３は磁路柱６４よりも断面積が狭くなるが、２本の磁路柱６２，６３の断面積の合計は磁路柱６４単独の断面積よりも広く設定することが可能であるので、磁路としては十分な断面積を確保することができ、磁路柱６２，６３で磁束が飽和して外部に漏洩することは無い。また、磁路柱を３本としたことにより、各磁路柱の高さが微妙にばらついても磁路板６１を各磁路柱に対して隙間を作ること無く固定することができる。
【００３０】
ところで、上述のように磁路柱の断面積を十分に確保でき、磁路柱内で磁気飽和することは無いが、磁路板６１と磁路柱との間に若干の隙間ができてしまい、その隙間が磁気抵抗となってうまく両者の間に磁束が流れないことが懸念される場合には、図５に示すように、磁路柱６２から翼部６２ａ，６２ｂを延設し、磁路柱６３からも同様に翼部６３ｂ（もう一方の翼部は図示せず）を形成して、磁路板６１に対して対向する部分を増やすことによって流れる磁路を増加させることが望ましい。また、これらの翼部はソレノイドコイル２１のガートとしても機能するので、ソレノイド部２をベース板５に予め固定した状態でベース板５をマニホールド３１にねじ止めする際に、工具などがソレノイドコイル２１に不用意に当たって断線するおそれを解消することができる。
【００３１】
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。例えば、磁路柱６３は磁路板６と別体に設けてもよく、また、連通部として、上記連通部材５３を介在させずに外部（大気）と連通させる構成のものにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  ガス比例弁
２  ソレノイド部
３  マニホールド部
４  ダイヤフラム
５  ベース板
６  磁路板
２１  ソレノイドコイル
３２  弁口
３３  弁軸
３４  弁体
５１  背圧室
５２  小孔
５３  連通部材
６０  脚部
６１  磁路板
６２，６３，６４  磁路柱
Ｖ  開閉弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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