(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心を囲う電流の強さに応じて鉄心より下方の磁界の強さを制御する電磁コイルと、この磁界に反発する磁界を有し、前記鉄心の下方に配置する永久磁石と、この永久磁石を上端で保持して下部に鍔状の突起を有する筒状の弁体と、この弁体の前記永久磁石の下側に気密に固定し、上方の大気圧と下方のガス一次圧のバランスをとるダイヤフラムと、このダイヤフラムを下側で支える受け金具と、前記弁体の上方より前記突起上に挿入してガスを遮断する弁ゴムと、この弁ゴムが当接する弁座を有したボディーと、このボディーのガス入口でガスを遮断する電磁弁とこの電磁弁の出口側から前記弁座に通じた前記ボディーに穿設したガス通路と、前記受け金具に上端を当接し下端は平ワッシャを介して前記弁ゴムに当接して付勢する弁スプリングと、この弁スプリングが閉止時の設定長さに対し、組み立て誤差を吸収できるレベルに短い長さを有し、前記スプリングと並列に前記弁体に嵌入したスペーサーを備えるガス比例制御装置。
【請求項２】
平ワッシャに代えて弁ゴムの上端の位置で弁体に溝を設けて摺動自在に嵌入したスプリング受けを有し、このスプリング受けが溝の下端に当接したときは弁スプリングが閉止時の設定長さとなり、溝の上端に当接したときはスペーサーと同一寸法の受け金具からの位置となり、前記スペーサーを除外した請求項１記載のガス比例制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス量を比例制御し、しかも閉止機能を有するガス比例制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス比例制御弁、電磁弁の構成図を図７に示す。図８は比例制御弁の局部拡大図である。図において、供給する電流の強さにより発生する磁界の強さを変化させる電磁コイル１と、この電磁コイル１の内側に設けられた鉄心２がある。鉄心２の下方に配置する永久磁石３はこの電磁コイル１に通電することにより鉄心２に発生した磁界に反発して移動する。
【０００３】
この永久磁石３を上端で保持し下部に鍔状の突起５ａを有する筒状の弁体５がある。弁体５の永久磁石３の下側に取りつけられ大気とガス通路１４を遮断し、しかもガス一次圧が変動しても大気とバランスをとるダイヤフラム６がある。受け金具７はダイヤフラム６を支える弁体５に固定されている。弁ゴム４は弁体５の上方より突起５ａ上に挿入して固定されている。
【０００４】
弁ゴム４を弁体５に押さえ固定するために、下端の弁ゴム４と上端の受け金具７との間に取りつけられた弁スプリング８がある。この弁スプリング８は、平ワッシャ９を介して弁ゴム４を押さえている。比例制御弁の外郭であるボディー１０にはボディー１０の一部である弁ゴム４が当接する弁座１１が設けられている。弁体５を下部から弁座１１へ押す、弁体５の下側に設けられたスプリング１２がボデー１０との間に取りつけられている。
【０００５】
この比例制御弁のガス入口側ＩＮには、ガスを遮断する機能を有する電磁弁１３があり、この電磁弁１３の出口側から弁座１１に通じたボディー１０に穿設したガス通路１４がある。この比例制御弁には閉止機能を有しているため、電磁弁１３と合わせて２つの閉止機能を備えている。
【０００６】
次に、その動作について説明する。電磁コイル１に電流が供給されていないときには、鉄心２に磁界が発生していないため、永久磁石３は鉄心２に引き付けられる。よって永久磁石３をホールド保持している弁体５は鉄心２のある上方向に引っ張られる。
【０００７】
そして、弁体５に取りつけられている弁ゴム４は、弁座１１に押えつけられる。さらに弁体５の下部に設けられたスプリング１２が弁体５を上方向に押しているため、弁ゴム４と弁座１１とのシールはより強くなり、ガスの閉止機能を有することができる。
【０００８】
電磁コイル１に電流が供給されると、鉄心２に弁ゴム４を下方向へ押す磁界が発生する。この供給する電流の強さにより発生する磁界の強さは変化する。永久磁石３は、常に弁ゴム４を上に押す磁界を持っている。電磁コイル１により発生する磁界とこの永久磁石３による磁界は反発する方向にあるため、永久磁石３の取りつけられた弁体５は電磁コイル１の磁界が強くなると下方向に移動する。
【０００９】
このとき弁ゴム４も下方向に移動するため、弁座１１と隙間があきガスが流れる。電磁コイル１に流す電流の強さを強くするほど発生する磁界が強くなり、永久磁石３が反発して弁体５が下方向に移動し、弁ゴム４と弁座１１の間隔が大きくなりガスが多く流れる。
【００１０】
弁ゴム４は、弁スプリング８により弁体５に押えつけられている。弁ゴム４を板等で単に圧縮固定した別の方法で強制的に固定すると、弁スプリング８で押させるよりも多目に変形して弁座１１との接触部の角度が変わったり、あるいは偏心することが多い。すると弁ゴム４が弁座１１から離脱するときに均一に隙間が開かなかったり、あるいは一部分だけ接触した状態になる。
【００１１】
図９に電磁コイル１の電流−ガス２次圧のグラフを示す。強制的に固定すると電磁コイル１の電流に対するガス２次圧の関係においてヒステリシスが大きくなる。つまり、電磁コイル１の電流を徐々に大きくしていくとガス２次圧は十分安定な定常時よりは低目で逆に下げたとき同じガス２次圧にはならず、定常時より高目となり、その差であるヒステリシスが大きくなる。
【００１２】
また、弁ゴム４を固定しないと、弁ゴム４が弁体５上を自由に上下に移動するため、ため一定の電流を供給しても弁ゴム４と弁座１１との間隔は一定にならない。このため同じ電磁コイル１の電流であってもガス流量が変化してしまう。従って弁ゴム４を弁スプリング８により押さえる理由は、弁ゴム４を常に同一圧力で変形させず、しかも弁体５上を移動しないように適度の強度で固定できるからである。
【００１３】
非燃焼時においては、電磁弁１３と比例制御弁ともに閉弁してガスを遮断している。すると、電磁弁１３と比例制御弁の弁座１１との間のガス通路１４にガスが閉じ込められる。時間が経過すると、このガスがダイヤフラム６を通して大気側に通じた上部へ放出され、徐々に内圧が低下して減圧になる。
【００１４】
ガスはゴムを通す性質があり、ダイヤフラム６はゴムでできているためこのような現象になる。減圧になるとダイヤフラム６が下方向に引っ張られる状態で放置され上への膨み６ａが下向きに崩れて変形してしまう。このダイヤフラム６が自由に変形する受け金具７の無いときには、弁ゴム４の締付力が強く、所定の電流を電磁コイル１に印可しても弁座１１と弁ゴム４の間隔が小さくなり、ガスの流量が低下してしまい、最小燃焼時に燃焼量が低下してガスバーナが立ち消えすることがある。そのためダイヤフラム６が下部に引っ張られても、受け金具７によりその変形を防止する。
【００１５】
図８において、ガス通路の減圧をΔＰとし、弁座１１の径をＤｖ，受け金具１１の外径をＤｐ，スプリング１２と永久磁石３の上方向の力をＦとする。減圧になると、ダイヤフラム６は下方向に引っ張られ、弁ゴム４は弁座１１に接触している面積の部分（πＤｖ2／４）が上方向に引っ張られる。下方向に変形したダイヤフラム６の圧力を受ける面積は受け金具７と同等の面積（πＤｐ2／４）となり、弁座１１の面積よりも広い。従って、弁ゴム４が弁座１１から離脱する開弁減圧ΔＰは次式で表される。
【００１６】
【数１】
0003800701.tif 000002
【００１７】
そして、下方向に働く力の方が上方向に働く力より強くなり、弁体５は下方向に移動する。弁ゴム４は弁スプリング８により弁体５に押えつけられているが、減圧ΔＰのほうが弁スプリング８により押さえつけられる力よりも強いため、弁体５は下っても弁ゴム４は弁スプリング８を押して弁座１１に接触したままで残る。そのため、隙間が開くことはなくますます減圧が促進される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の比例制御装置では、ガス通路１４のガスが抜け減圧になってもそれを解消する手段がなく、減圧の現象が進行するという問題点がある。そうなると、受け金具７があっても強い圧力でダイヤフラム６が下部に引っ張られるため、ダイヤフラム６の一部に変形が起こる。
【００１９】
また減圧により、弁ゴム４が弁座１１にはまり込むような現象になり、電磁コイル１に通電しても開弁しないため、ガスを流すことができない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、弁ゴムと受け金具の間にスペーサーを設けている。そのスペーサーは、弁ゴムを強制的に固定するのではなく、隙間を組立誤差を吸収できる程度に０から微小寸法だけ設けるようになっている。
【００２１】
上記発明によれば、閉弁状態で放置されガス通路からガスが放出されて減圧になったとき、弁体が下方向に移動した際に弁ゴムも同じように移動して弁座から離れ隙間が発生するため、減圧が解消される。よってダイヤフラムの変形を防止でき、長期間放置されても所定の電流を供給したら設定通りのガス流量を得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、鉄心を囲う電流の強さに応じて鉄心より下方の磁界の強さを制御する電磁コイルと、この磁界に反発する磁界を持ち、前期鉄心の下方に配置する永久磁石と、この永久磁石を上端で保持して下部に鍔状の突起を有する筒状の弁体と、この弁体の前記永久磁石の下側に気密に固定し、上方の大気圧と下方のガス一次圧のバランスをとるダイヤフラムと、このダイヤフラムを下方で支える受け金具と、前記弁体の上方より前記突起上に挿入してガスを遮断する弁ゴムと、この弁ゴムが当接する弁座を有したボディーと、このボディーのガス入口でガスを遮断する電磁弁とこの電磁弁の出口側から前記弁座に通じた前記ボディーに穿設したガス通路と、前記受け金具に上端を当接し下端は平ワッシャを介して前記弁ゴムに当接して付勢する弁スプリングと、この弁スプリングが閉止時の設定長さに対し、組み立て誤差を吸収できるレベルに短い長さを有し、前記スプリングと並列に前記弁体に嵌入したスペーサーを有しているものである。
【００２３】
そして、閉弁時ガス通路からガスが抜けて減圧になっても、開弁するため減圧状態が促進されることはなく、ダイヤフラムの変形を防止して最小燃焼時に設定のガス流量を流すことが可能になり、ガスバーナの立ち消えの心配もなくなる。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、前記平ワッシャに代えて前記弁ゴムの上端の位置で前記弁体に溝を設けて摺動自在に嵌入したスプリング受けを有し、このスプリング受けが溝の下端に当接したときは前記弁スプリングが閉止時の設定長さとなり、溝の上端に当接したときは前記スペーサーと同一寸法の前記受け金具からの位置となり、前記スペーサーを除外したものである。
【００２５】
これにより、スペーサーを削減することができ、安価にこの構成を実現できる。スペーサーを設ける必要がないため、微少な隙間を精度よく確保でき、減圧になってもより確実に解消できる。
【００２６】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の比例制御装置の電磁弁の構成図である。図２は比例制御装置の要部拡大図である。図において、供給する電流の強さにより発生する磁界の強さを変化させる電磁コイル１と、電磁コイル１の内側に設けられている鉄心２がある。鉄心２の下方に配置する永久磁石３はこの電磁コイル１に通電することにより鉄心２に発生した磁界に反発して下方へ移動する。
【００２７】
この永久磁石３を上端で保持し下部に鍔状の突起５ａを有する筒状の弁体５がある。弁体５の永久磁石３の下側に取りつけられた大気とガス通路を遮断ししかもガス一次圧が変動しても大気とバランスをとるダイヤフラム６がある。受け金具７はダイヤフラム６を支える弁体５に固定されている。弁ゴム４は弁体５の上方より突起５ａ上に挿入している。
【００２８】
弁ゴム４を突起５ａに押さえ固定するために下端に平ワッシャ９を介して弁ゴム４に当接し、上端は受け金具７に当接して付勢する弁スプリング８がある。
【００２９】
また、弁スプリング８と並列に、しかも弁ゴム４と受け金具７との間にこの弁スプリング８が閉止時の設定長さに対し、組み立て誤差を吸収できるレベルに短い長さを有するスペーサー２０が設けられている。
【００３０】
図３はスペーサー２０の断面を示している。スペーサー２０は、弁ゴム４が突起５ａに密着し、平ワッシャ９が弁ゴム４に接触した状態で隙間０から微小の間隔が開くような寸法になっている。比例制御弁の外郭であるボディー１０にはボディー１０の一部である弁ゴム４が当接する弁座１１が設けられている。弁体５を下部から弁座１１側に押すスプリング１２がボデー１０との間に取りつけられている。
【００３１】
この比例制御弁のガス入口ＩＮ側には、ガスを遮断する機能を有する電磁弁１３があり、この電磁弁１３の出口側から弁座１１に通じるボディー１０に穿設したガス通路１４がある。従って比例制御弁とともに２つの閉止機能を備えている。
【００３２】
次に、その動作について説明する。電磁コイル１に電流が供給されていないときには、鉄心２に磁界が発生していないため、永久磁石３は鉄心２に引き付けられる。よって永久磁石３をホールドしている弁体５は鉄心２の方向に引っ張られる。
【００３３】
弁体５に取りつけられている弁ゴム４は、弁座１１に押えつけられる。さらに弁体５の下部に設けられたスプリング１２が弁体５を上方向に押しているため、さらに弁ゴム４と弁座１１とのシールは強くなり、ガスの閉止機能を有することができる。
【００３４】
図２において、ガス通路の減圧をΔＰとし、弁座１１の径をＤｖ受け金具１１の外径をＤｐ、スプリング１２と永久磁石３の上方向の力をＦとする。減圧になると、ダイヤフラム６は下方向に引っ張られ、弁ゴム４は弁座１１に接触している面積の部分（πＤｖ2／４）が上方向に引っ張られる。下方向に変形したダイヤフラム６の圧力を受ける面積は受け金具７と同等の面積（πＤｐ2／４）となり、弁座１１の面積よりも広い。従って、弁ゴム４が弁座１１から離脱する開弁減圧ΔＰは次式で表される。
【００３５】
【数２】
0003800701.tif 000003
【００３６】
そして、下方向に働く力の方が上方向に働く力より強くなり、弁体５は下方向に移動する。弁ゴム４は弁スプリング８により弁体５に押えつけられているため、弁体５は下方向に移動する際、同時にスペーサー２０も移動する。スペーサー２０、平ワッシャ９と弁ゴム４の隙間が０から微小に設定されている。
【００３７】
つまり、この寸法は弁スプリング８が閉止時の設定長さに対して組み立て誤差を吸収できるレベルに短い長さを有しているため、スペーサー２０により弁ゴム４、平ワッシャ９が下方向に押され、弁ゴム４は弁座１１から離れ、隙間が発生して弁ゴム４の下流側からガス通路１４に大気が侵入して減圧は解消される。
【００３８】
図４は、実施例１の比例制御装置の第２の方法の要部拡大図である。図５はスペーサー２１の断面図である。実施例１と異なる点は、スペーサー２１に弁スプリング８の受け部２２を設けたところである。図４において、スペーサー２０の外側に弁スプリング８を設け、スペーサー２１の受け部２２を介して弁ゴム４を弁体５に押さえつける。従って平ワッシャ９とスペーサー２０が一体になっている。
【００３９】
動作は、減圧になると、ダイヤフラム６は下部に引っ張られ、弁ゴム４は弁座１１の面積の部分が上方向に引っ張られる。ダイヤフラム６の受圧面積は弁座１１の面積よりも広いため、下方向に働く力が強くなり、弁体５は下方向に移動する。
【００４０】
同時にスペーサー２１も移動し、スペーサー２１と弁ゴム４の隙間が組立誤差を吸収して０から微小なため、弁スプリング８の付勢を受けたスペーサー２１に弁ゴム４が下方向に押され、弁ゴム４は弁座１１から離れ、隙間があき減圧は解消される。
【００４１】
平ワッシャ９がスペーサ２０と一体なために、全長Ｈ寸法は誤差が少なくなり、前記隙間をより少なくできる。従って、弁ゴム４が突起５ａから浮き上る量を少なくでき、最小燃焼時に設定のガス流量の減小を抑えることができる。
【００４２】
（実施例２）
図６は、本発明の実施例２の比例制御装置の要部拡大図である。弁体２５の弁ゴム４の上端の位置に溝２５ａ設け、溝幅Ｗの中で摺動自在に嵌入したスプリング受け２６を有している。このスプリング受け２６が溝２５ａの下端に当接したときは前記弁スプリング８が閉止時の設定長さとなり、溝２５ａの上端に当接したときは前記スペーサー２１と同一寸法の受け金具７からの位置となり、前記スペーサー２１を除外している。
【００４３】
動作は、ガス通路１４が減圧になると弁体２５は下方向に移動する。このとき弁ゴム４は減圧により上方向の力が働き弁座１１に残る。さらに減圧が進むと弁体２５の溝２５ａの上端にスプリング受け２６が移動し、この溝２５ａの上端がスプリング受け２６、弁ゴム４を押して、弁ゴム４が弁座１１から離脱して、ガス通路１４に大気が侵入して減圧が解消される。
【００４４】
溝２５ａの大きさＷはスプリング受け２６の肉厚Ｂに組み立てばらつき（Ｗ−Ｂ）を考慮して加えた程度であり、溝幅Ｗとスプリング受け２６の肉厚Ｂの寸法管理をより精密にでき、小さな隙間（Ｗ−Ｂ）によって低い減圧で開弁させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１記載の発明の比例制御装置によれば、次の効果が得られる。
【００４６】
ガスを使用したあと長期間放置され、ダイヤフラムからガスが抜けてガス通路が減圧になっても、スペーサーと弁ゴムの隙間が微小なため、弁ゴムがスペーサーによって下方向に押されて弁座から離れ、隙間が発生して減圧は解消される。よってダイヤフラムの変形が防止され、電磁コイルに所定の電流を供給すると設定通りのガス量を得られる。特に微小な隙間で制御する最小燃焼においても、ガス流量の低下はなく、立ち消えを防止できる。
【００４７】
また請求項２記載の発明によれば、弁体に溝を設けこの溝にスプリング受けを挿入している。従ってスペーサーに比べて小寸法の溝幅やスプリング受けのより精密な寸法管理ができ、減圧になっても確実に早い段階でダイヤフラムの変形を抑えて解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の比例制御装置の断面図
【図２】同装置の局部拡大断面図
【図３】同装置のスペーサーの断面図
【図４】  同装置の他の局部拡大断面図
【図５】同装置のスペーサーの断面図
【図６】本発明の実施例２の比例制御装置の局部拡大断面図
【図７】従来の比例制御装置の断面図
【図８】同装置の局部拡大断面図
【図９】同装置の電磁コイルの電流とガス２次圧との関係を示す特性図
【符号の説明】
１  電磁コイル
３  永久磁石
４  弁ゴム
５、２５  弁体
６  ダイヤフラム
７  受け金具
８  弁スプリング
９  平ワッシャ
１０  ボディー
１３  電磁弁
１４  ガス通路
２０、２１  スペーサ
２５ａ  溝
２６  スプリング受け
【図１】
0003800701.tif 000004
【図２】
0003800701.tif 000005
【図３】
0003800701.tif 000006
【図４】
0003800701.tif 000007
【図５】
0003800701.tif 000008
【図６】
0003800701.tif 000009
【図７】
0003800701.tif 000010
【図８】
0003800701.tif 000011
【図９】
0003800701.tif 000012