特許 7164421 ガバナ付き電磁比例弁

(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】

(24)【登録日】2022-10-24

(45)【発行日】2022-11-01

(54)【発明の名称】ガバナ付き電磁比例弁

(51)【国際特許分類】

   F23K 5/00 20060101AFI20221025BHJP

   F23N 1/00 20060101ALI20221025BHJP

   F16K 31/06 20060101ALN20221025BHJP

【ＦＩ】

F23K5/00 301E

F23N1/00 103A

F23N1/00 102D

F16K31/06 325

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018231607

(22)【出願日】2018-12-11

(65)【公開番号】P2020094611

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-08-20

(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】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】梅津 祥充

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－０５７０７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１０４８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３１７６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６２９１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１１

Ｆ２３Ｎ ５／００－ ５／２２

Ｆ２３Ｎ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弁座が形成された弁孔により連通される２つの圧力調整室と、弁座との間隔を調整して弁孔の開度を調整するガバナバルブと、ガバナバルブに連結されて一方の圧力調整室に面し、一方の圧力調整室内の圧力を受けてガバナバルブを閉弁側に付勢するダイヤフラムと、ダイヤフラムにより一方の圧力調整室と隔絶して画成された背圧室と、背圧室側に設けられ、通電電流に比例した押圧力をプランジャを介してガバナバルブに作用させる電磁ソレノイドと、背圧室と連通し、電磁ソレノイドの内部でプランジャの移動を内周部でガイドするガイドスリーブとを備えたガバナ付き電磁比例弁において、
ガイドスリーブは、電磁ソレノイドに内包された本体部と、前記一方の圧力調整室側とは反対側へ向けて電磁ソレノイドの外部へ突出する突出部とが一体に形成されてなり、突出部は、本体部よりも外径が小さい小径部を有し、小径部の本体部とは反対側の端面に背圧室を大気開放する開放孔が開設されていることを特徴とするガバナ付き電磁比例弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バーナに対するガス供給路等に介設するガバナ付き電磁比例弁に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のガバナ付き電磁比例弁として、弁座が形成された弁孔により連通される２つの圧力調整室と、弁座との間隔が調整されることで弁孔の開度を調整するガバナバルブと、ガバナバルブに連結されて一方の圧力調整室に設けられ、一方の圧力調整室内の圧力を受けてガバナバルブを閉弁側に付勢するダイヤフラムと、ダイヤフラムにより一方の圧力調整室と隔絶して画成された背圧室と、背圧室側に設けられ、通電電流に比例した押圧力をプランジャを介してガバナバルブに作用させる電磁ソレノイドと、背圧室と連通し、電磁ソレノイドの内部でプランジャの移動を内周部でガイドするガイドスリーブとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

また、上記ガバナ付き電磁比例弁では、ダイヤフラムをその外周部で一方の圧力調整室（１次圧室）の外周部に挟圧固定する押え板に背圧室に連通する小孔を形成している。また、電磁ソレノイドと押え板の合わせ部から外方に突出して背圧室を大気開放する連通部材が設けられると共に、連通部材を係合により固定する固定部が電磁ソレノイドに設けられている。こうして、上記ガバナ付き電磁比例弁では、組立時に連通部材を押え板と固定部により挟圧固定できる。

【0004】

然し、その後の検討により、押え板と固定部による連通部材の上記の如くの固定は、連通部材をはじめとして押え板や固定部の寸法精度に影響され、組立時にガタツキが生じて十分な固定強度を確保することが難しい場合があり、固定強度が十分でない状態で連通部材にチューブを接続すると、その時の外力により連通部材やその周辺部が変形することがあり、過度の変形により破損することもあるという問題が見出された。また、背圧室の大気開放のために連通部材や固定部といった専用の部品等が必要とされるため、構造を簡略化してコスト低減を図ることが望まれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－２４９８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、組立時にガタツキが生じずに安定した品質で生産可能であると共に、チューブの接続の際の外力に対して被接続部及びその周辺部が変形しにくく、破損のおそれが軽減され、構造の簡略化とこれに伴うコスト低減とを図ることができるガバナ付き電磁比例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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、弁座が形成された弁孔により連通される２つの圧力調整室と、弁座との間隔を調整して弁孔の開度を調整するガバナバルブと、ガバナバルブに連結されて一方の圧力調整室に面し、一方の圧力調整室内の圧力を受けてガバナバルブを閉弁側に付勢するダイヤフラムと、ダイヤフラムにより一方の圧力調整室と隔絶して画成された背圧室と、背圧室側に設けられ、通電電流に比例した押圧力をプランジャを介してガバナバルブに作用させる電磁ソレノイドと、背圧室と連通し、電磁ソレノイドの内部でプランジャの移動を内周部でガイドするガイドスリーブとを備えたガバナ付き電磁比例弁において、ガイドスリーブは、電磁ソレノイドに内包された本体部と、前記一方の圧力調整室側とは反対側へ向けて電磁ソレノイドの外部へ突出する突出部とが一体に形成されてなり、突出部は、本体部よりも外径が小さい小径部を有し、小径部の本体部とは反対側の端面に背圧室を大気開放する開放孔が開設されていることを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、プランジャの移動を内周部でガイドするガイドスリーブが、本体部と、本体部と一体に形成され、本体部とは反対側の端面に背圧室を大気開放する開放孔が開設された突出部とからなるため、背圧室の大気開放のために専用の部品等を別途必要としない。従って、構造の簡略化とこれに伴うコスト低減とを図ることができると共に、従来、組立時に生じていたガタツキのおそれがなく、安定した品質のガバナ付き電磁比例弁の生産が可能となる。また、ガイドスリーブの突出部がチューブを接続する際の被接続部となるため、チューブを接続する際に加わる外力による変形が起こりにくくなると共に、突出部の周辺部が外力の影響を受けることがほとんどなく、破損のおそれを軽減できる。

【0009】

また、本発明において、突出部は、上記の如く本体部よりも外径が小さい小径部を有し、小径部の本体部とは反対側の端面に開放孔が開設されているため、チューブを接続する際の被接続部を小径部とすることができ、小径部の外径に応じた内径の細いチューブの使用が可能となる。従って、チューブの接続の際に加える外力を小さくすることができ、接続作業が簡便となる。また、ガイドスリーブの内部でプランジャをガバナバルブ側に付勢してプランジャの自重をキャンセルするコイルバネが設けられる場合、コイルバネの長さをプランジャのガバナバルブ側とは反対側の端部から本体部の突出部側の端部までとすることができ、コイルバネの長さを短縮できる。このようなコイルバネの長さの短縮は、ガイドスリーブの内部へのコイルバネの取付作業を容易にすると共に、コスト低減により有利となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明のガバナ付き電磁比例弁の第１実施形態を示す断面図。

【図2】本発明のガバナ付き電磁比例弁の第２実施形態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態であるガバナ付き電磁比例弁１について以下に説明する。尚、以下の説明におけるガバナ付き電磁比例弁１の上下は、図１での図示に従う。

【0012】

ガバナ付き電磁比例弁１は、バーナに対するガス供給路に介設されるものであり、２つの圧力調整室の内、一方を１次圧室２１、他方を２次圧室２２としている。そして、ガバナ付き電磁比例弁１は、ガス流入口２１ａに連通する下側の１次圧室２１と、ガス流出口２２ａに連通する上側の２次圧室２２と、１次圧室２１と２次圧室２２の間に存する弁座２３が形成された弁孔２４とを有するケーシング２を備えている。弁座２３は弁孔２４の内周に形成され、弁孔２４により１次圧室２１と２次圧室２２が連通されている。

【0013】

また、ガバナ付き電磁比例弁１は、弁座２３とは反対側の下側で１次圧室２１に面するダイヤフラム３と、ダイヤフラム３に連結した樹脂製のガバナバルブ４と、ガバナバルブ４を上方の開き側に押圧する、ダイヤフラム３を挟んで１次圧室２１と反対側（即ち、後述する背圧室３２側）に配置された電磁ソレノイド５とを備えている。

【0014】

ダイヤフラム３の外周部は、ケーシング２の下面に締結する押え板３１により１次圧室２１の下面外周部に挟圧固定され、ダイヤフラム３と押え板３１の間に、ダイヤフラム３が１次圧室２１の反対側で面する、大気開放される背圧室３２が画成されている。背圧室３２は、ダイヤフラム３により１次圧室２１と隔絶されている。また、ダイヤフラム３の下側には、ダイヤフラム３の下面に座金３３を介して接するフランジ３４ａを上端に有する筒状のバルブホルダ３４が設けられ、ダイヤフラム３をガバナバルブ４に連結している。ダイヤフラム３は、１次圧室２１内のガス圧を受けてガバナバルブ４を閉弁側に付勢する。

【0015】

ガバナバルブ４は、弁孔２４に挿通され、２次圧室２２側の端部（上端部）に向かって外径を次第に大きくした弁体４１と、弁体４１から延び、ダイヤフラム３に連結される弁軸４２とを有している。弁軸４２は、弁体４１から上下両方に同一軸上に延びている。

【0016】

電磁ソレノイド５は、押え板３１の下面に取り付けられるヨーク５１と、ヨーク５１の内部に設けられたボビン５２と、ボビン５２の外周に巻回したソレノイドコイル５３と、ソレノイドコイル５３の内側、具体的にはボビン５２の内側に配置された金属製のガイドスリーブ５４と、ガイドスリーブ５４の内部に挿入され、ガイドスリーブ５４の内周部でガイドされて弁軸４２の軸方向（上下方向）に移動するプランジャ５５と、プランジャ５５を上方に付勢してプランジャ５５の自重をキャンセルするコイルバネ５６とを有している。プランジャ５５は、その上端が弁軸４２の下端部に存する縮径部４２ａの下端に当接し、ソレノイドコイル５３への通電電流値に比例した押圧力を弁軸４２に作用させて弁体４１を変位させ、ガバナバルブ４を開き側に押圧する。弁軸４２の縮径部４２ａの下端とプランジャ５５の上端とを当接可能とするために、押え板３１には中心に孔が形成され、縮径部４２ａがガイドスリーブ５４の上端部の内部に挿通されている。

【0017】

ここで、ガバナバルブ４は、弁座２３との間隔を調整して弁孔２４の開度を調整する。即ち、ソレノイドコイル５３への通電電流の電流値を大きくするほど押圧力が大きくなり、プランジャ５５が上方に移動し、これに伴いガバナバルブ４では弁軸４２が上方に移動して弁体４１が変位し、弁座２３と弁体４１の間の間隔が大きくなる。この結果、弁孔２４の開度が大きくなり、２次圧室２２内のガス圧が増加し、バーナへの供給ガス量が電流値に比例して変化することになる。また、１次圧室２１内のガス圧が変動すると、ダイヤフラム３及び弁軸４２を介して弁体４１が上下に変位し、ガス圧変動を吸収するように弁孔２４の開度が変化して、２次圧室２２内のガス圧変動が抑制される。このため、１次圧室２１内のガス圧が変動しても、２次圧室２２内のガス圧は電流値に応じた所定の圧力に維持される。

【0018】

ガイドスリーブ５４は、電磁ソレノイド５のダイヤフラム３側の端部からダイヤフラム３と反対側の端部まで（ヨーク５１の上端からボビン５２の下端まで）延びる、電磁ソレノイド５に内包された本体部５４ａと、１次圧室２１とは反対側へ向けて電磁ソレノイド５の外部へ突出する、本体部５４ａと一体に形成された突出部５４ｂとからなっている。突出部５４ｂの本体部５４ａとは反対側の端面５４ｃ（下端面）には、その中心に背圧室３２を大気開放する開放孔５４ｄが開設されている。ガイドスリーブ５４は背圧室３２と連通している。

【0019】

このようなガイドスリーブ５４は、ヨーク５１の中心に形成した孔に挿通されて電磁ソレノイド５に取り付けられている。この取付けのために、ガイドスリーブ５４には、本体部５４ａの上端に、ヨーク５１の上記孔の孔径外方に延びるフランジ５４ｅが設けられている。そして、フランジ５４ｅをヨーク５１との間に挟圧固定するための押えリング５７が押え板３１の上記孔に取り付けられている。

【0020】

また、電磁ソレノイド５には、その下端部を構成する磁路板５８と、磁路板５８の上面に立設された中空筒状のカラー５９とが設けられている。カラー５９は、磁性材料から形成され、磁路板５８とプランジャ５５の間の磁束の受渡しを効率よく行うための部品である。磁路板５８は中心に孔が形成され、この孔にガイドスリーブ５４の突出部５４ｂが下方に挿通されている。また、カラー５９は、ガイドスリーブ５４の本体部５４ａに外嵌して取り付けられ、下端には、径方向外方に延び、磁路板５８の上面に接するフランジ５９ａが設けられている。

【0021】

コイルバネ５６は、ガイドスリーブ５４の本体部５４ａ及び突出部５４ｂに挿入されている。具体的には、コイルバネ５６の上端部がプランジャ５５の下端部に凹設された凹部５５ａに内嵌されると共に、コイルバネ５６の下端部が内嵌する孔が形成された固定板５４ｆが突出部５４ｂの下端部に設けられている。即ち、コイルバネ５６は、プランジャ５５の弁軸４２への当接側（ガバナバルブ４側）とは反対側の端部から突出部５４ｂの端部までの間に介設されている。コイルバネ５６の下端を突出部５４ｂの下端面内側に当接させることにより、プランジャ５５を上方に付勢できる。

【0022】

以上のガバナ付き電磁比例弁１では、背圧室３２は、押えリング５７の内部を通じてガイドスリーブ５４の本体部５４ａの内部と連通すると共に、本体部５４ａの内周面とプランジャ５５の外周面との間に存する摺動クリアランスを介して突出部５４ｂの内部と連通し、端面５４ｃに開設された開放孔５４ｄにより大気開放される。このため、背圧室３２の大気開放のために専用の部品等を別途必要としない。従って、構造の簡略化とこれに伴うコスト低減とが図られると共に、従来、組立時に生じていたガタツキのおそれがなく、安定した品質のガバナ付き電磁比例弁１の生産が可能となる。また、ガイドスリーブ５４の突出部５４ｂがチューブを接続する際の被接続部となるため、チューブを接続する際に加わる外力による変形が起こりにくくなると共に、突出部５４ｂの周辺部が外力の影響を受けることはほとんどなく、破損のおそれを軽減できる。

【0023】

（第２実施形態）
図２を参照して、本発明の第２実施形態であるガバナ付き電磁比例弁１ａを説明する。ガバナ付き電磁比例弁１ａに関し、図１に示すガバナ付き電磁比例弁１の各部位に相当する部位には同一の符号を付し、以下ではその説明を省略する。

【0024】

ガバナ付き電磁比例弁１ａは、ガイドスリーブ５４及びコイルバネ５６が、図１に示すガバナ付き電磁比例弁１のガイドスリーブ５４及びコイルバネ５６と異なるだけで他の部位は同一である。

【0025】

ガバナ付き電磁比例弁１ａでは、ガイドスリーブ５４の突出部５４ｂは、本体部５４ａよりも外径が小さい小径部５４ｂ_１を有し、小径部５４ｂ_１の本体部５４ａとは反対側の端面５４ｃ_１（下端面）に開放孔５４ｄが開設されている。突出部５４ｂが小径部５４ｂ_１を有するため、コイルバネ５６は、プランジャ５５の弁軸４２への当接側と反対側の端部から本体部５４ａの突出部５４ｂ側の端部までの間に介設されている。具体的には、コイルバネ５６の上端部がプランジャ５５の下端部に凹設された凹部５５ａに内嵌されると共に、コイルバネ５６の下端部が内嵌する孔が形成された固定板５４ｆが突出部５４ｂの下端部に設けられて、コイルバネ５６の下端を突出部５４ｂの小径部５４ｂ_１の下端面内側に当接させることにより、プランジャ５５を上方に付勢できるようにしている。このため、ガバナ付き電磁比例弁１ａでは、図１に示すガバナ付き電磁比例弁１と比較してコイルバネ５６の長さが短縮されている。

【0026】

以上のガバナ付き電磁比例弁１ａでは、チューブを接続する際の被接続部を小径部５４ｂ_１とすることができ、小径部５４ｂ_１の外径に応じた内径の細いチューブの使用が可能となり、チューブの接続に加える外力を小さくすることができて接続作業が簡便となる。また、コイルバネ５６の長さの上記の如くの短縮は、コスト低減により有利なばかりでなく、ガイドスリーブ５４の内部へのコイルバネ５６の取付作業を容易にする。

【0027】

以上、本発明を第１実施形態及び第２実施形態に関して説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。例えば、ガバナ付き電磁比例弁１，１ａは上下反転させたものが可能であり、ダイヤフラム３の上側に押え板３１、背圧室３２及び電磁ソレノイド５を配置することができる。この場合、ガバナバルブ４の自重をキャンセルする必要があるが、ガバナバルブ４の自重キャンセルは、コイルバネ５６とは異なるコイルバネをケーシング２の下面部と弁体４１又は弁軸４２の下端部との間に介設し、弁体４１及び弁軸４２を上方に付勢することにより実現できる。また、コイルバネ５６は省略可能である。

【0028】

また、押え板３１への電磁ソレノイド５の取付方法は特に限定的ではない。従来公知のものを含め、多種多様な方式を採用できる。更に、突出部５４ｂの端面５４ｃ又は小径部５４ｂ_１の端面５４ｃ_１における開放孔５４ｄの開設位置は、必ずしも中心である必要はなく、接続されるチューブの内周面で閉鎖されない限り、偏心位置にすることもできる。更にまた、ガイドスリーブ５４へのコイルバネ５６の挿入には固定板５４ｆは必ずしも必要でなく、固定板５４ｆは省略可能である。そして、ケーシング２では、ダイヤフラム３に面する側を１次圧室、弁座２３を挟んで反対側を２次圧室とすることができ、この場合、ガス流出口２２ａがガス流入口となり、ガス流入口２１ａがガス流出口となる。また、ダイヤフラム３は２次圧室に面すると共に、背圧室３２はダイヤフラム３にその２次圧室の反対側で面する。

【符号の説明】

【0029】

１，１ａ…ガバナ付き電磁比例弁、２１…１次圧室（一方の圧力調整室）、２２…２次圧室（他方の圧力調整室）、２３…弁座、２４…弁孔、３…ダイヤフラム、３２…背圧室、４…ガバナバルブ、５…電磁ソレノイド、５４…ガイドスリーブ、５４ａ…本体部、５４ｂ…突出部、５４ｂ_１…小径部、５４ｃ…突出部の端面、５４ｃ_１…小径部の端面、５４ｄ…開放孔、５５…プランジャ。

【図1】

【図2】