JP2005030440A

JP2005030440A - モータ弁及びこのモータ弁を備えたガス器具

Info

Publication number: JP2005030440A
Application number: JP2003193384A
Authority: JP
Inventors: Norio Wada; 則夫和田; Masanori Shimizu; 正則清水
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: JP4420630B2

Abstract

【課題】停電などの異常発生時に閉弁するようにした従来のモータ弁では、流量制御するため、モータ弁を駆動して弁体が弁座から離れると、コイルに通電することで生じる磁気回路は閉じていないので、磁気効率が悪く、消費電力が大きくなる。
【解決手段】弁体３とモータ５とを吸着手段６を介して連結し、弁体を弁座１４方向に付勢する付勢手段７を設ける。吸着手段は、マグネットピース６２とこのマグネットピースを励磁するコイル６３とから構成され、このマグネットピースを、コイルに通電して弁体を吸着したとき磁気回路が閉状態に保持されるように形成すると共にモータの回転軸に連結し、モータによってマグネットピースが弁体と一体に駆動されるようにする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、停電などの異常が発生した場合に、即座に閉弁できるようにしたモータ弁及びこのモータ弁を備えたガスコンロなどのガス器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のモータ弁は、内部通路を有し、この内部通路に連通するガス流入部とガス流出部とを開設したバルブケーシングを備えている。この内部通路には、弁座が形成され、この弁座に着座するように弁体が配置されている。この弁体にはモータの駆動軸の回転によって駆動する駆動体が連結されている。駆動体には凹部が設けられて、ばねを介して磁性体から構成される吸着体が挿入され、この吸着体に弁体が装着されている。また、この吸着体を励磁して弁体を弁座に着座させて閉弁するためのコイルが、駆動体周囲のバルブケーシングに固着されている。
【０００３】
モータ弁を開弁する場合には、コイルに通電して吸着体を吸着し、モータを駆動して駆動体を移動させて弁座と弁体との間の開度を調節して流量を調節する。また、停電などの異常が発生した場合には、コイルへの通電が停止されることで駆動体への吸着体の吸着が解除され、ばねの付勢力により弁体が弁座に着座して確実に閉弁される（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−２４５５８８号公報（例えば、特許請求の範囲参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のものは、コイルに通電することで生じる磁気回路が閉じていないので、磁気効率が悪い。このため、モータを作動して駆動体を駆動させて流量制御を行う間、駆動体に吸着体を吸着保持するために大きな電流を流す必要があり、消費電力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記点に鑑み、磁気効率がよく、モータ弁を駆動させて流量制御を行う間でも、弁体を吸着保持するのに大きな電流を流す必要がなく、消費電力を少なくできるようにしたモータ弁及びこのモータ弁を備えたガス器具を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載のモータ弁は、内部通路を有し、この内部通路に連通する流入部と流出部とを開設すると共に内部通路に弁座を形成したバルブケーシングを備え、この弁座に着座するように弁体を配置し、内部通路に沿って開弁位置と閉弁位置との間で弁体を往復動させるモータを設け、前記弁体とモータとを吸着手段を介して連結し、弁体を弁座方向に付勢する付勢手段を設けたモータ弁において、前記吸着手段を、マグネットピースとこのマグネットピースを励磁するコイルとから構成し、このマグネットピースを、コイルに通電して弁体を吸着したとき磁気回路が閉状態に保持されるように形成すると共にモータの回転軸に連結し、モータによってマグネットピースが弁体と一体に駆動されるようにした。
【０００８】
これによれば、モータ弁を開弁する場合、コイルに通電して吸着手段のマグネットピースを励磁してこのマグネットピースに弁体を吸着する。そして、モータを駆動させると、弁体が吸着手段と共に内部通路に沿って移動され、弁体が弁座から離脱して開弁し、弁座と弁体との間の開度を調節してガスなどの流体の流量が調節される。この場合、このマグネットピースを、コイルに通電して弁体を吸着したとき磁気回路が閉状態に保持されるように形成すると共に、弁体を吸着したマグネットピースが、モータによって弁体と一体に移動するため、モータを駆動して流量制御する間、常時磁気回路は閉じたままであり、磁気効率がよく、コイルへの通電電流は小さくても十分な吸着力が得られる。他方で、停電などの異常が発生した場合、コイルへの通電が停止されることで弁体の吸着が解除され、ばねの付勢力により弁体が弁座に着座して確実に閉弁される。
【０００９】
尚、例えばガスの流量の微調整ができるように、前記弁体の弁座側の先端部をニードル形状とするのがよい。
【００１０】
また、前記弁体が吸着手段から離脱して閉弁位置にある場合、モータを駆動して吸着手段を閉弁位置に移動させ、この吸着手段を作動して弁体を吸着保持させ、モータを駆動して弁体の開弁操作を行うようにすれば、ばねの付勢力に抗して弁体を吸着する場合と比較して、小電流で弁体を吸着できてよい。
【００１１】
請求項４記載のガス器具は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ弁と、このモータ弁を介して燃料ガスが供給されるガスバーナとを備え、このガスバーナの火炎に曝されるように熱電対を設けたガス器具であって、前記吸着手段を作動する電力を、ガスバーナの点火当初、ガス器具を作動させる電源から供給し、ガスバーナが点火された後所定時間経過した場合、熱電対が火炎に曝されることで生じる起電力に切換えるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
これにより、常時外部電源から直接コイルに通電するのと比較してガスコンロの消費電力を少なくできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、１は、本発明のモータ弁である。このモータ弁１は、ガス調理器具として例えばキッチンに設けた厨房家具に設置されるガスコンロ２に組込まれる。器具の作動を制御するマイコン（図示せず）を備えたガスコンロ２は箱状の器具本体を有し、器具本体には、その上面を覆う天板に設けた開口を臨むようにガスバーナ２１が設けられている。器具本体にはまた、このガスバーナ２１の火炎に曝されるように熱電対２２が配置されている。そして、ガスバーナ２１への燃料ガスの供給がモータ弁１によって調節される。
【００１４】
モータ弁１は、上下方向に延びる内部通路１１ａを備え、内部通路１１ａに連通する燃料ガスの流入部１２と流出部１３とを開設したバルブケーシング１１を有する。この内部通路１１ａには弁座１４が形成され、この弁座１４に着座するように内部通路１１ａには弁体３が配置されている。弁体３は、内部通路１１ａの長手方向に沿って延びる軸部３１を有し、この軸部３１の弁座１４側（図１の下側）には、弁座１４に着座する断面凹形状の弁部３２が取付られている。この弁部３２の中央のくぼみには、流出部１３に形成した弁孔１３ａに挿入可能なニードル形状のニードル部３３が嵌合されている。これにより、ガス流量の微調整ができるようになる。また、ニードル部３３は、使用するガス種に応じて変更される。
【００１５】
弁体３を内部通路１１ａに沿って往復動するため、ガス流出部１３と対向したバルブケーシング１１の上面開口には、内部通路１１ａを密閉する蓋材４を介してステッピングモータ（以下、「モータ」という）５が取付られ、このモータ５の回転軸５１が蓋材４を貫通して内部通路１１ａに突出している。この回転軸５１と弁体３とは、停電などの異常発生時にモータ弁１を閉弁できるように、後述のコイルとマグネットピースとを備えた吸着手段６を介して連結されている。この場合、モータ弁１によるガス流量調節のため、モータ５が駆動している間、コイルに通電することで生じる磁気回路が閉じていないと磁気効率が悪く、モータ弁１を駆動させて流量制御を行う間、弁体３を吸着保持するのにコイルに大電流を流す必要があり、消費電力が大きくなる。
【００１６】
本実施の形態では、吸着手段６が、モータ５の回転軸５１に連結されたベース部６１を有し、このベース部６１の弁座側には、逆Ｕ字状のマグネットピース６２が装着されている。このマグネットピース６２の下側に向かって延びる腕部６２ａのうち、一方の腕部６２ａの周囲にはコイル６３が巻回されている。また、各腕部６２ａの先端面に対向した弁軸３１の端部にはアーマチュア６４が一体に取付られている。そして、コイル６３に通電してマグネットピース６２を励磁すると、マグネットピース６２の各腕部６２ａの先端面にアーマチュア６４が吸着される。この場合、マグネットピース６２とアーマチュア６４とが接触して磁気ギャップが０となるようにしている。
【００１７】
これにより、コイル６３に通電してマグネットピース６２にアーマチュア６４を吸着した状態では磁気回路が閉じていて、マグネットピース６２に弁体３を吸着してモータ５で駆動する場合、ベース部６１に装着したマグネットピース６２が弁体３と一体に往復動する。このため、モータ弁１を開弁してガス流量調節を行う間、磁気回路が常時閉じた状態に保持され、磁気効率がよく、マグネットピース６２とアーマチュア６４との磁気ギャップを０としたことと相俟って、コイル６３への通電電流は微小でも十分な吸着力が得られ、消費電力を小さくできる。
【００１８】
ベース部６１には、内部通路１１ａを往復動する弁体３の軸部３１の周囲を囲うようにガイド部材６５が取付られ、このガイド部材６５によって弁体３のニードル部３３が弁孔１３ａに対して傾くことが防止される。電装基板Ｍとコイル６３との接続は、バルブケーシング１１に設けたコネクタ部６６を介して行われ、このコネクタ部６６とコイル６３の一端とは電線Ｗを介して接続されている。この場合、電線Ｗは、モータ５の回転による往復動の影響を受けないように、柔軟かつ耐久性のあるより線やフレキシブルサーキットから構成されている。また、コイル６３の他端はベース部６１に接続され、このベース部６１から回転軸５１を経て蓋材４に電位が伝わるアース構造としている。
【００１９】
また、弁体３とベース部６１との間にはばね７が縮設され、このばね７によって、停電などの異常が発生した場合、コイル６３への通電が停止されることで、吸着手段６への弁体３の吸着が解除され、ばね７の付勢力によって弁体３が弁座１４に着座して確実に閉弁される。この場合、ばね７の付勢力で弁体３が閉弁位置に移動した後、再度モータ弁１を作動して開弁させる場合、モータ５を駆動して吸着手段６を、マグネットピース６２とアーマチュア６４とが接触する閉弁位置に移動させ、この吸着手段６のコイル６３に通電して弁体３を吸着保持させ、その後モータ５を駆動して開弁することで弁体３の開弁操作を行うようにしている。これにより、ばね７の付勢力に抗して弁体３を吸着する場合と比較して小電流で弁体３を吸着できる。
【００２０】
コイル６３への通電電流は、ガスバーナ２１の点火当初、ガスバーナ２１やモータ５を作動させる外部電源（図示せず）からガスコンロ２１に設けた電装基板Ｍを介して供給され、ガスバーナ２１が点火された後所定時間経過した場合、マイコンによって熱電対２２が火炎に曝されることで生じる起電力に切換えるようにしている。この場合、電装基板Ｍには、トランジスタなどのスイッチング素子（図示せず）が設けられ、マイコンからの出力を受けて外部電源から熱電対２２の起電力に切換えて保持する。これにより、常時外部電源から直接コイル６３に通電するのと比較してガスコンロ２の消費電力を少なくできる。
【００２１】
また、停電などの異常が発生した場合、マイコンへの通電が停止され、スイッチング素子が再度切換わることでコイル６３への通電が停止され、弁体３の吸着が解除されて確実に閉弁される。他方で、加熱調理時に煮こぼれが発生してガスバーナ２１の火炎が消えた場合、熱電対２２からの起電力がなくなって弁体３の吸着が解除されることで確実に閉弁する。このため、異常が発生したときガスバーナ２１から生ガスが放出されることはない。この場合、熱電対２２の材料として、熱電交換率の高く、発生起電力が大きいもの、例えば鉄珪化物粉末を使用するのがよい。
【００２２】
次に、図２を参照して、本発明のモータ弁１を備えたガスコンロ２の作動を説明する。図２（ａ）に示す位置から、ガスバーナ２１を点火するためモータ５を駆動してモータ弁１を開弁する場合、外部電源から電装基板Ｍを介してコイル６３に通電してマグネットピース６２を励磁し、このマグネットピース６２に弁体３上端のアーマチュア６４を吸着させる。そして、モータ５を駆動させて弁体３を、吸着手段６と共に開弁方向（図１では、上側）に移動させると、弁体３が弁座１４から離れて開弁し、ガスバーナ２１には燃料ガスが供給される（図１参照）。
【００２３】
ガスバーナ２１が点火されると、このガスバーナ２１の火炎に曝されることで熱電対２２が加熱されて起電力が生じる。ガスバーナ２１の点火から所定時間経過すると、マイコンによって電装基板Ｍを介してコイル６３への通電電流を、外部電源から熱電対２２からの起電力に切換える。そして、ガスコンロ２の使用中、モータ５を制御して、弁体３と弁座１４との間の間隔に応じてガスバーナ２１へのガス流量が調節される（図２（ｂ）参照）。
【００２４】
例えば、停電などの異常が発生した場合には、マイコンへの通電が停止されることでスイッチング素子が再度切換わり、コイル６３への通電が停止されて弁体３の吸着が解除され、ばね７の付勢力により弁体３が弁座１４に着座して確実に閉弁される（図２（ｃ）参照）。他方で、加熱調理時に煮こぼれが発生してガスバーナ２１の火炎が消えた場合も同様に、コイル６３への通電が停止されて閉弁する。
【００２５】
次に、異常が発生したことで弁体３が弁座１４に着座した閉弁状態で、この異常が解除されて再度モータ弁１を作動させて開弁する場合、先ずモータ５を駆動して吸着手段６を、マグネットピース６２とアーマチュア６４とが接触する閉弁位置に移動させる（図２（ａ）参照）。そして、コイル６３に通電してマグネットピース６２を励磁し、このマグネットピース６２に弁体３上端のアーマチュア６４を吸着保持させた後、モータ５を駆動して弁体３を開弁させる。
【００２６】
尚、本発明のモータ弁１の形態は、上述したものに限定されるものではなく、図３に示すように、ガス流出部１３に開閉弁である電磁弁Ｅを設けてもよい。また、本実施の形態では、マグネットピース６２の一方の腕部６２ａにコイル６３を設けたが、図４に示すように、両腕部６２ａに、コイル６３ａ、６３ｂを設けてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のモータ弁は、磁気効率がよく、モータ弁を駆動させて流量制御を行う間でも、弁体を吸着保持するのに、大きな電流を流す必要がなく、消費電力を少なくできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ弁を備えたガスコンロの構成を概略的に示す図
【図２】（ａ）乃至（ｃ）モータ弁の作動を説明する断面図
【図３】他の変形例に係るモータ弁の断面図
【図４】吸着手段の他の変形例を説明する図
【符号の説明】
１モータ弁
１１ａ内部通路
１４弁座
３弁体
６吸着手段
６２マグネットピース
６３コイル
６４アーマチュア

Claims

内部通路を有し、この内部通路に連通する流入部と流出部とを開設すると共に内部通路に弁座を形成したバルブケーシングを備え、この弁座に着座するように弁体を配置し、内部通路に沿って開弁位置と閉弁位置との間で弁体を往復動させるモータを設け、前記弁体とモータとを吸着手段を介して連結し、弁体を弁座方向に付勢する付勢手段を設けたモータ弁において、
前記吸着手段を、マグネットピースとこのマグネットピースを励磁するコイルとから構成し、このマグネットピースを、コイルに通電して弁体を吸着したとき磁気回路が閉状態に保持されるように形成すると共にモータの回転軸に連結し、モータによってマグネットピースが弁体と一体に駆動されるようにしたことを特徴とするモータ弁。
前記弁体の弁座側の先端部をニードル形状としたことを特徴とする請求項１記載のモータ弁。
前記弁体が吸着手段から離脱して閉弁位置にある場合、モータを駆動して吸着手段を閉弁位置に移動させ、この吸着手段を作動して弁体を吸着保持させ、モータを駆動して弁体の開弁操作を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載のモータ弁。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のモータ弁と、このモータ弁を介して燃料ガスが供給されるガスバーナとを備え、このガスバーナの火炎に曝されるように熱電対を設けたガス器具であって、前記吸着手段を作動する電力を、ガスバーナの点火当初、ガス器具を作動させる電源から供給し、ガスバーナが点火された後所定時間経過した場合、熱電対が火炎に曝されることで生じる起電力に切換えるようにしたことを特徴とするガス器具。