特許 5931820 ２連電磁弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5931820

(24)【登録日】2016年5月13日

(45)【発行日】2016年6月8日

(54)【発明の名称】２連電磁弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20160526BHJP

   H01F 7/16 20060101ALI20160526BHJP

【ＦＩ】

   F16K31/06 305D

   F16K31/06 385F

   F16K31/06 305H

   F16K31/06 305K

   F16K31/06 305J

   F16K31/06 305G

   H01F7/16 R

   H01F7/16 D

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-184126(P2013-184126)

(22)【出願日】2013年9月5日

(65)【公開番号】特開2015-52332(P2015-52332A)

(43)【公開日】2015年3月19日

【審査請求日】2014年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】特許業務法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】吉村 公博

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１３０９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１２２５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９０４３３３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

Ｈ０１Ｆ ７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１と第２の各弁体と、第１と第２の各弁体を一端に連結した第１と第２の各可動鉄心と、一端の開口端から第１と第２の各可動鉄心が摺動自在に挿入された第１と第２の各ガイド筒と、第１と第２の各ガイド筒の他端部に第１と第２の各可動鉄心に対向するように配置された第１と第２の各固定鉄心と、第１と第２の各可動鉄心が第１と第２の各固定鉄心に当接するときの衝撃を吸収するように第１と第２の各可動鉄心又は各固定鉄心に設けられた第１と第２の各緩衝部材と、第１と第２の各可動鉄心を第１と第２の各固定鉄心から離隔する方向に付勢する第１と第２の各弁バネと、第１と第２の両固定鉄心を結ぶように配置された第１フレームと、第１と第２の両ガイド筒の一端部を結ぶように配置された第２フレームと、第１ガイド筒と第２ガイド筒との一方を囲うように配置された単一のソレノイドとを備え、
第１可動鉄心から第１固定鉄心と第１フレームと第２固定鉄心と第２可動鉄心と第２フレームとを経由して第１可動鉄心に戻る磁気通路が構成され、ソレノイドへの通電で第１と第２の各可動鉄心が第１と第２の各弁バネの付勢力に抗して第１と第２の各固定鉄心に向けて吸引移動されて、第１と第２の各弁体の切換動作が行われるようにし、
弁筐内に、第１弁体を収納した第１弁室と、第２弁体を収納した第２弁室とが並列に配置され、第１弁体が着座可能な第１弁室に面する第１弁座と、第２弁体が着座可能な第２弁室に面する第２弁座とが設けられ、第１弁座から第１弁体が離れたときに第１弁室に連通するように第１弁座に形成する孔の大きさと第２弁座から第２弁体が離れたときに第２弁室に連通するように第２弁座に形成する孔の大きさは異なり、ソレノイドへの通電時に、第１と第２の両弁体のうち一方の弁体が第１と第２の両弁座のうち対応する一方の弁座に着座し、ソレノイドへの非通電時に、第１と第２の両弁体のうち他方の弁体が第１と第２の両弁座のうち対応する他方の弁座に着座して、ソレノイドへの通電、非通電で流量が切替えられるようにしたことを特徴とする２連電磁弁。

【請求項2】

前記ソレノイドへの非通電時における前記第１固定鉄心又は第１可動鉄心と前記第１緩衝部材との間の距離と、前記第２固定鉄心又は第２可動鉄心と前記第２緩衝部材との間の距離とが異なることを特徴とする請求項１記載の２連電磁弁。

【請求項3】

請求項１又は２記載の２連電磁弁であって、前記第１と第２の両弁体の径が異なるものにおいて、前記ソレノイドは、前記第１と第２の両ガイド筒のうち径の大きな弁体を連結した可動鉄心が挿入されたガイド筒を囲うように配置されることを特徴とする２連電磁弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として燃焼装置で使用する２個の弁体を有する２連電磁弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、燃焼装置では、燃焼停止中のバーナからのガス漏れ防止の冗長性を確保するため、ガス供給路に２個の電磁弁を直列に介設し、一方の電磁弁の閉弁不良を生じても他方の電磁弁によってガス洩れを防止できるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このものでは、各電磁弁に各１個のソレノイドが設けられており、２個の電磁弁で２個のソレノイドが必要になって、占有スペース及び消費電力が増す。そのため、従来のものでは、近年の小型化、省電力化の要求を満たすことができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−２４４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上の点に鑑み、単一のソレノイドで２個の弁体を切換動作可能とし、小型化、省電力化を図ることができるようにした２連電磁弁を提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の２連電磁弁は、第１と第２の各弁体と、第１と第２の各弁体を一端に連結した第１と第２の各可動鉄心と、一端の開口端から第１と第２の各可動鉄心が摺動自在に挿入された第１と第２の各ガイド筒と、第１と第２の各ガイド筒の他端部に第１と第２の各可動鉄心に対向するように配置された第１と第２の各固定鉄心と、第１と第２の各可動鉄心が第１と第２の各固定鉄心に当接するときの衝撃を吸収するように第１と第２の各可動鉄心又は各固定鉄心に設けられた第１と第２の各緩衝部材と、第１と第２の各可動鉄心を第１と第２の各固定鉄心から離隔する方向に付勢する第１と第２の各弁バネと、第１と第２の両固定鉄心を結ぶように配置された第１フレームと、第１と第２の両ガイド筒の一端部を結ぶように配置された第２フレームと、第１ガイド筒と第２ガイド筒との一方を囲うように配置された単一のソレノイドとを備え、第１可動鉄心から第１固定鉄心と第１フレームと第２固定鉄心と第２可動鉄心と第２フレームとを経由して第１可動鉄心に戻る磁気通路が構成され、ソレノイドへの通電で第１と第２の各可動鉄心が第１と第２の各弁バネの付勢力に抗して第１と第２の各固定鉄心に向けて吸引移動されて、第１と第２の各弁体の切換動作が行われるようにし、更に、後述する流量切替のための構造を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、単一のソレノイドによって第１と第２の２個の弁体を切換動作させることができる。従って、ソレノイドを夫々有する２個の電磁弁を用いるものに比し、小型化と省電力化とを図ることができる。

【0008】

また、本発明においては、ソレノイドへの非通電時における第１固定鉄心又は第１可動鉄心と第１緩衝部材との間の距離と、第２固定鉄心又は第２可動鉄心と第２緩衝部材との間の距離とを異ならせることが望ましい。これによれば、ソレノイドに通電したときに、第１可動鉄心が第１緩衝部材を介して第１固定鉄心に当接するタイミングと、第２可動鉄心が第２緩衝部材を介して第２固定鉄心に当接するタイミングとがずれ、当接によって発生する騒音（吸着音）を低減できる。

【0010】

ここで、本発明の２連電磁弁は、流量切替に用いることができる。即ち、弁筐内に、第１弁体を収納した第１弁室と、第２弁体を収納した第２弁室とを並列に配置し、第１弁体が着座可能な第１弁室に面する第１弁座と、第２弁体が着座可能な第２弁室に面する第２弁座とが設けられ、第１弁座から第１弁体が離れたときに第１弁室に連通するように第１弁座に形成する孔の大きさと第２弁座から第２弁体が離れたときに第２弁室に連通するように第２弁座に形成する孔の大きさは異なり、ソレノイドへの通電時に、第１と第２の両弁体のうち一方の弁体が第１と第２の両弁座のうち対応する一方の弁座に着座し、ソレノイドへの非通電時に、第１と第２の両弁体のうち他方の弁体が第１と第２の両弁座のうち対応する他方の弁座に着座して、ソレノイドへの通電、非通電で流量が切替えられるようにすることができる。

【0012】

また、本発明において、第１と第２の両弁体の径が異なる場合、ソレノイドは、第１と第２の両ガイド筒のうち径の大きな弁体を連結した可動鉄心が挿入されたガイド筒を囲うように配置されることが望ましい。これによれば、切換動作に必要な力が大きくなる大径の弁体を連結した可動鉄心により大きな磁気吸引力が作用し、ソレノイドへの通電電流値を比較的小さくしても吸引力不足による動作不良を防止でき、省電力化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態の２連電磁弁の断面図。

【図2】本発明の第２実施形態の２連電磁弁の断面図。

【図3】本発明の第３実施形態の２連電磁弁の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１は、バーナＢへのガス供給路に介設する本発明の第１実施形態の２連電磁弁を示している。この２連電磁弁は、弁筐１内に収納した第１と第２の各弁体２_１，２_２と、第１と第２の各弁体２_１，２_２を一端（図１の下端）に連結した第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２と、一端の開口端４ａから第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２が摺動自在に挿入された第１と第２の各ガイド筒４_１，４_２と、第１と第２の各ガイド筒４_１，４_２の他端部（図１の上端部）に第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２に対向するように配置された第１と第２の各固定鉄心５_１，５_２と、第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２が第１と第２の各固定鉄心５_１，５_２に当接するときの衝撃を吸収するように第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２に設けられた第１と第２の各緩衝部材６_１，６_２と、第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２を第１と第２の各固定鉄心５_１，５_２から離隔する方向に付勢する第１と第２の各弁バネ７_１，７_２とを備えている。

【0015】

２連電磁弁は、更に、第１と第２の両固定鉄心５_１，５_２を結ぶように配置された第１フレーム８_１と、第１と第２の両ガイド筒４_１，４_２の一端部（図１の下端部）を結ぶように配置された第２フレーム８_２と、第１ガイド筒４_１と第２ガイド筒４_２との一方（本実施形態では第１ガイド筒４_１）を囲うように配置された単一のソレノイド９とを備えている。そして、図１に１点鎖線で示すように、第１可動鉄心３_１から第１固定鉄心５_１と第１フレーム８_１と第２固定鉄心５_２と第２可動鉄心３_２と第２フレーム８_２とを経由して第１可動鉄心３_１に戻る磁気通路Ｈが構成されるようにしている。

【0016】

弁筐１は、流入口１１と流出口１２とを有している。弁筐１内には、流入口１１に常時連通する、第１弁体２_１を収納する第１弁室１３_１と、第２弁体２_２を収納する第２弁室１３_２とが直列に配置されている。また、第１と第２の各弁室１３_１，１３_２の下側に面して、第１と第２の各弁体２_１，２_２が着座可能な第１と第２の各弁座１４_１，１４_２が設けられている。そして、第１弁体２_１が第１弁座１４_１から離隔することで、第１弁室１３_１が連通路１５を介して第２弁室１３_２に連通し、第２弁体２_２が第２弁座１４_２から離隔することで、第２弁室１３_２が流出口１２に連通するようにしている。

【0017】

ソレノイド９への非通電時は、第１と第２の各弁バネ７_１，７_２の付勢力で第１と第２の各弁体２_１，２_２が第１と第２の各弁座１４_１，１４_２に着座して、流入口１１と流出口１２との間のガス流路が第１弁体２_１と第２弁体２_２とで２重に遮断され、バーナＢからのガス漏れ防止の冗長性が確保される。ソレノイド９への通電時には、第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２が第１と第２の各弁バネ７_１，７_２の付勢力に抗して第１と第２の各固定鉄心５_１，５_２に向けて吸引移動されて、第１と第２の各弁体２_１，２_２が第１と第２の各弁座１４_１，１４_２から離隔する開き側に切換動作し、ガス流路が開通してバーナＢにガスが供給される。

【0018】

ここで、本実施形態では、第１と第２の両可動鉄心３_１，３_２を通る連続した磁気通路Ｈが構成されるため、単一のソレノイド９によって第１と第２の両弁体２_１，２_２を切換動作させることができる。従って、ソレノイドを夫々有する２個の電磁弁を用いるものに比し、小型化と省電力化とを図ることができる。

【0019】

また、本実施形態では、ソレノイド９への非通電時における第１固定鉄心５_１と第１緩衝部材６_１との間の距離Ｌ１と、第２固定鉄心５_２と第２緩衝部材６_２との間の距離Ｌ２とを異ならせて、例えばＬ１＞Ｌ２に設定している。これによれば、ソレノイド９に通電したときに、第１可動鉄心３_１が第１緩衝部材６_１を介して第１固定鉄心５_１に当接するタイミングと、第２可動鉄心３_２が第２緩衝部材６_２を介して第２固定鉄心５_２に当接するタイミングとがずれる。そのため、第１と第２の各固定鉄心５_１，５_２に第１と第２の各可動鉄心３_１，３_２が同時に当接するものに比し、当接によって発生する騒音である吸着音を低減できる。

【0020】

次に、バーナＢに供給するガス流量を切替えるための本発明の第２実施形態の２連電磁弁について図２を参照して説明する。第２実施形態の２連電磁弁の基本的な構造は上記第１実施形態と同一であり、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。

【0021】

第２実施形態の第１実施形態との主たる相違点は、弁筐１の構造である。即ち、第２実施形態の弁筐１は、１つの流入口１１と、第１と第２の２つの流出口１２_１，１２_２とを有しており、弁筐１内に、流入口１１に常時連通する、第１弁体２_１を収納する第１弁室１３_１と、流入口１１に常時連通する、第２弁体２_２を収納する第２弁室１３_２とが並列に配置されている。尚、第１と第２の両流出口１２_１，１２_２は合流してバーナＢに連なる下流側ガス供給路に接続される。

【0022】

第１弁室１３_１の下側に面して、第１弁体２_１が着座可能な第１弁座１４_１が設けられており、第１弁座１４_１から第１弁体２_１が離隔したときに、第１弁室１３_１が第１流出口１２_１に連通するようにしている。また、第２弁室１３_２の上側に面して、第２弁体２_２が着座可能な第２弁座１４_２が設けられており、第２弁座１４_２から第２弁体２_２が離隔したときに、第２弁室１３_２が第２流出口１２_２に連通するようにしている。

【0023】

第１弁座１４_１に形成する第１流出口１２_１に連通する孔の径は、第２弁座１４_２に形成する第２流出口１２_２に連通する孔の径よりも遥かに大きく、第１弁体２_１の方が第２弁体２_２よりも大径である。また、ソレノイド９は、大径の第１弁体２_１を連結した第１可動鉄心３_１が挿入された第１ガイド筒４_１を囲うように配置されている。更に、第１実施形態と同様に、ソレノイド９への非通電時における第１固定鉄心５_１と第１緩衝部材６_１との間の距離Ｌ１と、第２固定鉄心５_２と第２緩衝部材６_２との間の距離Ｌ２とを異ならせている。

【0024】

ソレノイド９への非通電時には、第１弁バネ７_１の付勢力で第１弁体２_１が第１弁座１４_１に着座して、流入口１１と第１流出口１２_１との連通が断たれ、一方、第２弁バネ７_２の付勢力で第２弁体２_２が第２弁座１４_２から離隔して、第２流出口１２_２が流入口１１に連通し、バーナＢに供給されるガス流量が少量になる。また、ソレノイド９への通電時には、第２弁体２_２が第２弁座１４_２に着座して、流入口１１と第２流出口１２_２との連通が断たれ、一方、第１弁体２_１が第１弁座１４_１から離隔して、第１流出口１２_１が流入口１１に連通し、バーナＢに供給されるガス流量が増加する。このようにソレノイド９への通電、非通電でガス流量が切替えられる。

【0025】

また、ソレノイド９は、第１ガイド筒４_１を囲うように配置されているため、切換動作に必要な力が大きくなる大径の第１弁体２_１を連結した第１可動鉄心３_１により大きな磁気吸引力が作用する。従って、ソレノイド９への通電電流値を比較的小さくしても吸引力不足による動作不良を防止でき、省電力化を図ることができる。

【0026】

次に、図３に示す第３実施形態の２連電磁弁について説明する。この２連電磁弁は、バーナＢに混合気を供給するファンＦの上流側で空気と燃料ガスとの２種の流体の流通制御を行うために用いられる。第３実施形態の２連電磁弁も基本的な構造は上記第１実施形態のものと同一であり、第１実施形態と同様の部材、部位に上記と同一の符号を付している。

【0027】

第３実施形態の２連電磁弁の弁筐１内には、第１流入口１１_１から第１流出口１２_１に至る空気を流す第１流路と、第２流入口１１_２から第２流出口１２_２に至る燃料ガスを流す第２流路とが並設されており、第１と第２の両流出口１２_１，１２_２は合流してファンＦに接続される。

【0028】

第１流路には、第１弁体２_１を収納した第１流入口１１_１に連通する第１弁室１３_１と、第１流入口１１_１と第１流出口１２_１とを第１弁室１３_１を介さずに連通する第１側路１６_１とが介設されている。第２流路にも、同様に、第２弁体２_２を収納した第２流入口１１_２に連通する第２弁室１３_２と、第２流入口１１_２と第２流出口１２_２とを第２弁室１３_２を介さずに連通する第２側路１６_２とが介設されている。また、第１弁室１３_１の下側に面して、第１弁体２_１が着座可能な第１弁座１４_１が設けられると共に、第２弁室１３_２の下側に面して、第２弁体２_２が着座可能な第２弁座１４_２が設けられている。

【0029】

また、第１流出口１２_１は第２流出口１２_２に比し大径であり、これに対応して第１弁体２_１も第２弁体２_２より大径である。そして、第２実施形態と同様に、ソレノイド９は、大径の第１弁体２_１を連結した第１可動鉄心３_１が挿入された第１ガイド筒４_１を囲うように配置されている。更に、第１、第２実施形態と同様に、ソレノイド９への非通電時における第１固定鉄心５_１と第１緩衝部材６_１との間の距離Ｌ１と、第２固定鉄心５_２と第２緩衝部材６_２との間の距離Ｌ２とを異ならせている。

【0030】

ソレノイド９への非通電時は、第１と第２の各弁バネ７_１，７_２の付勢力で第１と第２の各弁体２_１，２_２が第１と第２の各弁座１４_１，１４_２に着座して、第１と第２の各流路が夫々第１と第２の各側路１６_１，１６_２のみを介して開通する状態になり、第１と第２の各流路の通気抵抗が大きくなる。一方、ソレノイド９への通電時は、第１と第２の各弁体２_１，２_２が第１と第２の各弁座１４_１，１４_２から離隔して、第１と第２の各ガス流路が夫々第１と第２の各弁室１３_１，１３_２を介しても開通する状態になり、第１と第２の各流路の通気抵抗が小さくなる。

【0031】

ところで、第２流入口１１_２の上流側のガス供給路には、比例弁が介設されており、要求燃焼量に応じた量の燃料ガスが供給されるように比例弁電流が制御され、更に、バーナＢに供給される混合気の空燃比が一定になるように、要求燃焼量に応じてファンＦの回転数が制御される。但し、要求燃焼量が所定値以下になって、ファンＦの回転数が送風量の比例特性を維持できる下限回転数以下になったり、比例弁電流がガス供給量の比例特性を維持できる下限電流以下になった場合には、要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できなくなる。

【0032】

そこで、第３実施形態では、要求燃焼量が所定値以下になったときに、ソレノイド９への通電を停止して、第１と第２の各流路の通気抵抗を大きくしている。これによれば、ファンＦの回転数や比例弁電流を上記下限回転数以下や下限電流以下にせずに、所定値以下の要求燃焼量に応じた量の空気や燃料ガスを供給できる。また、単一のソレノイド９で空気用の第１弁体２_１と燃料ガス用の第２弁体２_２とが同時に切換動作されるため、第１弁体２_１の閉弁遅れで一時的に空気過多になったり、第２弁体２_２の閉弁遅れで一時的にガス過多になったりすることを防止できる。

【0033】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１と第２の各緩衝部材６_１，６_２を第１と第２の各固定動鉄心５_１，５_２に設けてもよい。また、上記第１実施形態や第３実施形態において、第１と第２の各弁座を第１と第２の各弁室１３_１，１３_２の上側に面して設け、ソレノイド９への通電時に第１と第２の各弁体２_１，２_２が第１と第２の各弁座に着座するようにしてもよい。また、上記第２実施形態において、第２弁室１３_２に、上面の第２弁座１４_２に加えて、下面の第３弁座を設け、ソレノイド９への通電時に、第２弁体２_２が第３弁座から離隔して、第２弁室１３_２が第３弁座に開設した孔を介して第２流出口１２_２に連通するようにしてもよい。

【0034】

また、上記第３実施形態の２連電磁弁の第２流入口１１_２の上流側のガス供給路に、比例弁に代えて、二次ガス圧を大気圧に調圧するゼロガバナを介設してもよい。また、第３実施形態は、第１と第２の各側路１６_１，１６_２を設けて、空気用の第１流路と燃料ガス用の第２流路の通気抵抗を大小に切換える２連電磁弁であるが、各側路１６_１，１６_２を設けずに、第１と第２の各流路を単純に開通遮断するものであってもよい。更に、第１流路と第２流路に空気と燃料ガス以外の２種の流体を流すことも可能である。

【符号の説明】

【0035】

１…弁筐、１３_１…第１弁室、１３_２…第２弁室、１４_１…第１弁座、１４_２…第２弁座、２_１…第１弁体、２_２…第２弁体、３_１…第１可動鉄心、３_２…第２可動鉄心、４_１…第１ガイド筒、４_２…第２ガイド筒、４ａ…開口端、５_１…第１固定鉄心、５_２…第２固定鉄心、６_１…第１緩衝部材、６_２…第２緩衝部材、７_１…第１弁バネ、７_２…第２弁バネ、８_１…第１フレーム、８_２…第２フレーム、９…ソレノイド、Ｈ…磁気通路。

【図1】

【図2】

【図3】