JP2008224090A

JP2008224090A - 交番燃焼装置用の弁装置

Info

Publication number: JP2008224090A
Application number: JP2007060287A
Authority: JP
Inventors: Yukio Shimizu; 行男清水
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】第１連通用位置と第２連通用位置との切り換えを迅速に行うことができながら、耐久性を向上し得る交番燃焼装置用の弁装置を提供する。
【解決手段】弁体５を第１連通用位置と第２連通用位置とに切り換えるように、弁体５を回転駆動するアクチュエータＭが、電動モータにて構成され、制御手段が、弁体５を移動開始位置としての第１連通用位置又は第２連通用位置から目標移動位置としての第２連通用位置又は第１連通用位置に移動させるときにおいて、移動開始位置から目標移動位置の手前近くの減速位置までは、設定高速度でかつ設定高トルクとなる高速駆動状態にて弁体５を駆動し、且つ、減速位置から目標移動位置までは、弁体５を弁座９に接当させて停止させるべく、設定高速度よりも低速でかつ設定高トルクよりも低い低トルクとなる低速駆動状態にて弁体５を駆動すべく、電動モータの作動を制御するように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼用空気が供給される給気孔、外部に連通する排気孔及び燃焼室に連通する一対の給排気孔が形成された弁ケーシング内に、弁体が、前記一対の給排気孔のうちの一方の給排気孔と前記給気孔とを連通させ且つ他方の給排気孔と前記排気孔とを連通させる第１連通用位置と、前記一方の給排気孔と前記排気孔とを連通させ且つ前記他方の給排気孔と前記給気孔とを連通させる第２連通用位置とに正逆の回転により切り換え自在に、且つ、前記第１連通用位置及び前記第２連通用位置の夫々において弁座に受け止め支持されるように設けられ、
前記弁体を前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに周期的に切り換えるように、前記弁体を回転駆動するアクチュエータの作動を制御する制御手段が設けられた交番燃焼装置用の弁装置に関する。

かかる交番燃焼装置用の弁装置（以下、単に弁装置と称する場合がある）は、例えば、金属を溶解する容器を加熱する加熱炉用の交番燃焼装置において、燃焼室に燃焼用空気を供給し且つ燃焼室から燃焼ガスを排出するために用いられるものである。
つまり、交番燃焼装置の一対の燃焼部が燃焼状態と燃焼停止状態とに交互に切り換えられるのに合わせて、弁体を第１連通用位置と第２連通用位置とに周期的に切り換えるように、弁体を回転駆動するアクチュエータの作動が制御手段により制御されることになる（例えば、特許文献１参照。）。

前記特許文献１には明確には記載されていないが、従来では、前記アクチュエータが、空気圧にてロータを正逆に回転させる空気モータにて構成され、制御手段が、移動開始位置としての第１連通用位置又は第２連通用位置から目標移動位置としての第２連通用位置又は第１連通用位置に弁体を移動させるときにおいては、移動開始位置から目標移動位置までの全範囲で一定の速度で且つ一定のトルクとなる駆動状態にて弁体を駆動すべく、前記空気モータの作動を制御するように構成されていた。

特開２００２−８１８６８号公報

上述のように、従来の弁装置では、移動開始位置から目標移動位置までの全範囲において、弁体を一定の速度で且つ一定のトルクとなる駆動状態にて駆動する構成であることか、第１連通用位置と第２連通用位置との切り換えを迅速に行うべく、弁体の移動開始位置から目標移動位置への移動を迅速に行うようにするには、弁体を高速度で且つ高トルクとなる駆動状態にて駆動することになるので、弁体が弁座に接当するときの衝撃が大きくなり、弁体や弁座等が劣化し易く、弁装置の耐久性が低いという問題があった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１連通用位置と第２連通用位置との切り換えを迅速に行うことができながら、耐久性を向上し得る交番燃焼装置用の弁装置を提供することにある。

本発明の交番燃焼装置用の弁装置は、燃焼用空気が供給される給気孔、外部に連通する排気孔及び燃焼室に連通する一対の給排気孔が形成された弁ケーシング内に、弁体が、前記一対の給排気孔のうちの一方の給排気孔と前記給気孔とを連通させ且つ他方の給排気孔と前記排気孔とを連通させる第１連通用位置と、前記一方の給排気孔と前記排気孔とを連通させ且つ前記他方の給排気孔と前記給気孔とを連通させる第２連通用位置とに正逆の回転により切り換え自在に、且つ、前記第１連通用位置及び前記第２連通用位置の夫々において弁座に受け止め支持されるように設けられ、
前記弁体を前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに周期的に切り換えるように、前記弁体を回転駆動するアクチュエータの作動を制御する制御手段が設けられたものであって、
第１特徴構成は、前記アクチュエータが、電動モータにて構成され、
前記制御手段が、前記弁体を移動開始位置としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるときにおいて、前記移動開始位置から前記目標移動位置の手前近くの減速位置までは、設定高速度でかつ設定高トルクとなる高速駆動状態にて前記弁体を駆動し、且つ、前記減速位置から前記目標移動位置までは、前記弁体を前記弁座に接当させて停止させるべく、前記設定高速度よりも低速でかつ前記設定高トルクよりも低い低トルクとなる低速駆動状態にて前記弁体を駆動すべく、前記電動モータの作動を制御するように構成されている点を特徴とする。

即ち、制御手段は、弁体を移動開始位置としての第１連通用位置又は第２連通用位置から目標移動位置としての第２連通用位置又は第１連通用位置に移動させるときは、移動開始位置から目標移動位置の手前近くの減速位置までは、設定高速度でかつ設定高トルクとなる高速駆動状態にて弁体を駆動し、減速位置から目標移動位置までは、弁体を弁座に接当させて停止させるべく、前記設定高速度よりも低速でかつ前記設定高トルクよりも低い低トルクとなる低速駆動状態にて弁体を駆動すべく、電動モータの作動を制御する。

つまり、移動開始位置から目標移動位置の手前近くの減速位置までは、弁体が高速駆動状態にて駆動されるので、減速位置から目標移動位置までは弁体が低速駆動状態にて駆動されるにしても、弁体を移動開始位置から目標移動位置に極力迅速に移動させることが可能となり、しかも、減速位置から目標移動位置までは、弁体が低速駆動状態にて駆動されて、その低速駆動状態にて弁体が弁座に接当させられるので、弁体が弁座に接当するときの衝撃を低減させることが可能となり、弁体や弁座等の劣化を抑制することが可能となる。
従って、第１連通用位置と第２連通用位置との切り換えを迅速に行うことができながら、耐久性を向上し得る交番燃焼装置用の弁装置を提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記弁体が前記給気孔と前記排気孔とを連通させる短絡用位置に位置変更自在に構成され、
前記制御手段が、前記第１連通用位置、前記第２連通用位置及び前記短絡用位置の夫々に前記弁体を切り換えるべく前記電動モータの作動を制御するように構成されている点を特徴とする。

即ち、弁体が短絡用位置に切り換えられると、給気孔と排気孔とが連通される。

つまり、交番燃焼装置は、加熱対象部の加熱温度を調節するために、一対の燃焼部を燃焼状態と燃焼停止状態とに交互に切り換える加熱状態に加えて、一対の燃焼部の両方を燃焼停止状態にする加熱停止状態に切り換えるように構成される場合がある。
そこで、交番燃焼装置が加熱停止状態に切り換えられるのに合わせて、弁装置が短絡用位置に切り換えられるように構成して、交番燃焼装置が加熱停止状態に切り換えられるときに給気孔と排気孔とが連通する状態になるようにすると、弁ケーシング内において、給気孔から供給された燃焼用空気が排気孔に向かって流動する空気の流れを生じさせて、燃焼用空気が給排気孔から燃焼室に供給されるのや、燃焼室内の高温の気体が給排気孔を通して弁ケーシング内に吸引されて排気孔から外部に排出されるのを抑制することが可能となる。

ちなみに、交番燃焼装置が加熱停止状態に切り換えられても、弁装置が第１連通用位置又は第２連通用位置に切り換えられた状態に維持される場合は、一方の給排気孔が給気孔に連通し且つ他方の給排気孔が排気孔に連通しているので、給気孔から弁ケーシング内に供給された燃焼用空気が給排気孔から燃焼室に供給され易く、又、燃焼室内の高温の気体が給排気孔から弁ケーシング内に吸引されて排気孔から外部に排出され易いので、交番燃焼装置による加熱効率が低下し易い。
従って、交番燃焼装置の一対の燃焼部の両方が燃焼停止状態になったときに、燃焼用空気が燃焼室に供給されるのや、燃焼室内の高温の気体が外部に排出されるのを抑制することが可能となる交番燃焼装置用の弁装置を提供することができるようになった。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
交番燃焼装置用の弁装置Ｖは、図１に示すように、燃焼用空気が供給される給気孔１、外部に連通する排気孔２及び燃焼室（図示省略）に連通する一対の給排気孔３が形成された直方体形状の弁ケーシング４、その弁ケーシング４内に正逆に回転操作作自在に設けられた平板状の弁体５、その弁体５を回転駆動するアクチュエータＭ、そのアクチュエータＭの作動を制御する制御手段としての弁制御部６（図３参照）、及び、その弁制御部６に各種制御指令を指令する操作部７（図３参照）等を備えて構成されている。
前記アクチュエータＭは、電動モータ８にて構成されている。
尚、以下の説明では、一対の給排気孔３を区別するときは、図１及び図２において右側に位置するものを第１給排気孔３ａと称し、図１及び図２において左側に位置するものを第２給排気孔３ｂと称する。

図１及び図２に示すように、前記弁体５は、前記弁ケーシング４内に、前記一対の給排気孔３のうちの第１給排気孔３ａと給気孔１とを連通させ且つ第２給排気孔３ｂと排気孔２とを連通させる第１連通用位置（図２の（イ））と、前記第１給排気孔３ａと前記排気孔２とを連通させ且つ前記第２給排気孔３ｂと前記給気孔１とを連通させる第２連通用位置（図２の（ロ））とに正逆の回転により切り換え自在に、且つ、前記第１連通用位置及び第２連通用位置の夫々において弁座９に受け止め支持されるように設けられている。

更に、前記弁体５が前記給気孔１と前記排気孔２とを連通させる短絡用位置（図２の（ハ））に位置変更自在に構成され、前記弁制御部６が、前記第１連通用位置、前記第２連通用位置及び前記短絡用位置の夫々に前記弁体５を切り換えるべく前記電動モータ８の作動を制御するように構成されている。

説明を加えると、前記給気孔１、前記排気孔２及び前記一対の給排気孔３は、前記弁ケーシング４における四角筒状に連なる４つの側壁部に、１つずつ振り分けられ且つ一対の給排気孔３は対向する一対の側壁部に振り分けられた状態で設けられている。
前記弁体５には、その長手方向の中央部をその長手方向に直交する方向に板面に沿って延びる回転軸心部１０が備えられている。
又、弁体５における回転軸心部１０よりも長手方向の一方側の部分には、抵抗羽根体１１が弁体５の両面側に突出する状態で長手方向に直交する方向に沿わせて付設されている。
弁体５は、抵抗羽根体１１が排気孔２の側に位置する姿勢で、弁ケーシング４における給気孔１、排気孔２及び一対の給排気孔３が設けられた四角筒状に連なる４つの側壁部の中央を通る回転軸心Ｒ周りで、第１給排気孔３ａの側と第２給排気孔３ｂの側の正逆方向に回転自在なように、前記回転軸心部１０にて前記弁ケーシング４に支持されている。
そして、前記電動モータ８の出力軸が前記回転軸部１０に伝動連結されて、その電動モータ８の正逆の回転により前記弁体５が正逆に回転駆動されるように構成されている。

前記給排気孔３が夫々設けられた一対の側壁部夫々の内周面には、前記弁座９が、前記給気孔１の側と前記排気孔２の側に振り分けられた状態で一対ずつ設けられている。
そして、図２の（イ）に示すように、前記弁体５が、前記電動モータ８により、第１給排気孔３ａが設けられた側壁部における排気孔２の側の弁座９と第２給排気孔３ｂが設けられた側壁部における給気孔１の側の弁座９とに接当するように、第１給排気孔３ａの側に回転駆動されると、前記第１連通用位置に切り換えられることになり、又、図２の（ロ）に示すように、前記弁体５が、前記電動モータ８により、第２給排気孔３ｂが設けられた側壁部における排気孔２の側の弁座９と第１給排気孔３ａが設けられた側壁部における給気孔１の側の弁座９とに接当するように、第２給排気孔３ｂの側に回転駆動されると、前記第２連通用位置に切り換えられることになる。
又、図２の（ハ）に示すように、前記弁体５が、前記電動モータ８により、前記第１連通用位置と前記第２連通用位置との中間位置であって給気孔１と排気孔２との並び方向に沿う位置に回転駆動されると、弁体５が前記短絡用位置に切り換えられることになる。

尚、前記抵抗羽根体１１は、弁体５が第１連通用位置や第２連通用位置に位置して排気孔２の側の弁座９に接当した状態において、その排気２の側の弁座９よりも回転軸部１０の側に位置し、且つ、弁体５が短絡用位置に位置した状態において、第１給排気孔３ａと第２給排気孔３ｂとの間の空間における排気孔２の側に偏った位置に位置するように、弁体５に設けられている。

図２に示すように、弁装置Ｖの給気孔１には、燃焼用空気を供給するように給気用送風機１２が接続され、排気孔２には、その排気孔２に吸引作用するように排気用送風機１３が接続される。
又、図示を省略するが、弁装置Ｖの一対の給排気孔３夫々は、蓄熱体を内蔵した給排気路を介して燃焼室に連通接続される。

図２の（イ）に示すように、弁体５が第１連通用位置に切り換えられると、第１給排気孔３ａと給気孔１とが連通し且つ第２給排気孔３ｂと排気孔２とが連通するので、給気用送風機１２により給気孔１に供給された燃焼用空気は第１給排気孔３ａを通して燃焼室に供給され、排気用送風機１３の吸引作用により、燃焼室の燃焼ガスは、第２給排気孔３ｂから弁ケーシング４内に吸引されて排気孔２を通して外部に排出される。
図２の（ロ）に示すように、弁体５が第２連通用位置に切り換えられると、第２給排気孔３ｂと給気孔１とが連通し且つ第１給排気孔３ａと排気孔２とが連通するので、給気用送風機１２により給気孔１に供給された燃焼用空気は第２給排気孔３ｂを通して燃焼室に供給され、排気用送風機１３の吸引作用により、燃焼室の燃焼ガスは、第１給排気孔３ａから弁ケーシング４内に吸引されて排気孔２を通して外部に排出される。

又、図２の（ハ）に示すように、弁体５が短絡用位置に切り換えられると、給気孔１と排気孔２とが連通するので、弁ケーシング４内において、排気孔２に作用する排気用送風機１３の吸引作用により、給気用送風機１２により給気孔１から供給された燃焼用空気が排気孔２に向かって流動する空気の流れを生じさせて、燃焼用空気が給排気孔３から燃焼室に供給されるのや、燃焼室内の高温の気体が給排気孔３を通して弁ケーシング４内に吸引されて排気孔２から外部に排出されるのを抑制することが可能となる。
しかも、抵抗羽根体１１により、給気孔１から供給された燃焼用空気が排気孔２に向かって流動する空気の流れに抵抗が与えられるので、弁ケーシング４内の圧力が高まって、燃焼室内の高温の気体が給排気孔３を通して弁ケーシング４内に吸引されるのをより一層抑制することが可能となる。

次に、前記弁制御部６の制御動作を説明する。
図３に示すように、電動モータ８の回転方向、電動モータ８の回転速度及びトルクを制御自在なモータ駆動部１４、電動モータ８の回転位置及び回転速度を検出するエンコーダ１５、及び、電動モータ８の回転位置を保持する電磁ブレーキ１６が設けられ、前記弁制御部８は、前記エンコーダ１５の検出情報や前記操作部７からの制御指令等に基づいて、前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１５の作動を制御することにより、前記電動モータ８の作動を制御するように構成されている。

前記弁制御部８は、前記操作部７から弁作動開始指令が指令されると、前記弁体５を前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに周期的（例えば、３０秒毎に）に切り換えるように、前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１６夫々の作動を制御し、後述のように、前記弁体５を前記短絡用位置に切り換えるための短絡用位置切換条件を満たすと判別すると、前記弁体５を前記短絡用位置に切り換えるように前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１６夫々の作動を制御する。

そして、弁制御部６は、前記弁体５を移動開始位置としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるときにおいて、前記移動開始位置から前記目標移動位置の手前近くの減速位置までは、設定高速度でかつ設定高トルクとなる高速駆動状態にて前記弁体５を駆動し、且つ、前記減速位置から前記目標移動位置までは、前記弁体５を前記弁座９に接当させて停止させるべく、前記設定高速度よりも低速でかつ前記設定高トルクよりも低い低トルクとなる低速駆動状態にて前記弁体５を駆動すべく、前記電動モータ８（具体的には、モータ駆動部１４）の作動を制御するように構成されている。
又、前記弁制御部６は、移動開始位置から目標移動位置に移動させるときにおいて、開始時点から前記弁体５の速度を前記設定高速度に漸増させるべく、前記電動モータ８の作動を制御するように構成してある。

以下、前記弁制御部６の制御動作について、説明を加える。
この実施形態では、前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに切り換えるために弁体５を移動させる角度が、例えば５０°程度に設定され、前記減速位置は、前記第１連通用位置及び前記第２連通用位置夫々に対して、５°手前の位置に設定されている。
そして、前記設定高速度が、例えば８０°／ｓｅｃに設定され、低速駆動状態における速度である設定接当用速度が、前記設定高速度の２０〜７０％の範囲、例えば、２５％である２０°／ｓｅｃに設定されている。
又、前記設定高トルクが、例えば、この電動モータ８の定格トルクに設定され、前記低速駆動状態におけるトルクである設定接当用トルクが、前記定格トルクの２０〜７０％、例えば２０％に設定されている。

図４に示すように、前記弁制御部６は、前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるときは、移動開始位置Ｐ１での移動開始時点から弁体５の速度を設定高速度まで漸増させて、減速位置Ｐ２までは、その設定高速度で且つ設定高トルクとなる高速駆動状態にて弁体５を駆動し、減速位置Ｐ２に達すると、速度を設定接当用速度に減速すると共にトルクを設定接当用トルクに低下させて、目標移動位置Ｐ３までは、その設定接当用速度で且つ設定接当用トルクとなる低速駆動状態にて弁体５を駆動するように、前記モータ駆動部１４の作動を制御し、弁体５が目標移動位置Ｐ３に達すると、電動モータ８を停止させるように前記モータ駆動部１４の作動を制御すると共に前記電磁ブレーキ１６を作動させて、弁体５をその目標移動位置Ｐ３に保持する。

又、前記弁制御部６は、前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記短絡用位置に移動させるときは、移動開始位置Ｐ１での移動開始時点から弁体５の速度を設定高速度まで漸増させて、設定高速度で且つ設定高トルクとなる高速駆動状態にて弁体５を駆動し、前記目標移動位置Ｐ３の手前近くの減速位置Ｐ２に達すると、速度を設定接当用速度に減速すると共にトルクを設定接当用トルクに低下させて、前記目標移動位置Ｐ３までは、その設定接当用速度で且つ設定接当用トルクとなる低速駆動状態にて弁体５を駆動するように、前記モータ駆動部１４の作動を制御し、弁体５が前記目標移動位置Ｐ３に達すると、電動モータ８を停止させるように前記モータ駆動部１４の作動を制御すると共に前記電磁ブレーキ１６を作動させて、弁体５をその短絡用位置に保持する。

ちなみに、前記弁制御部６が前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるとき、及び、前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記短絡用位置に移動させるときは、前記エンコーダ１５の検出情報に基づいて、弁体５の速度を調節すると共に、弁体５の位置を判別することになる。

前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるとき、及び、前記弁体５を移動開始位置Ｐ１としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置Ｐ３としての前記短絡用位置に移動させるときのいずれにおいても、移動開始位置Ｐ１から目標移動位置Ｐ３の手前近くの減速位置Ｐ２までは、弁体５が高速駆動状態にて駆動されるので、減速位置Ｐ２から目標移動位置Ｐ３までは弁体５が低速駆動状態にて駆動されるにしても、弁体５を移動開始位置から目標移動位置に極力迅速に移動させることが可能となり、しかも、減速位置Ｐ２から目標移動位置Ｐ３までは弁体５が低速駆動状態にて駆動されて、その低速駆動状態にて弁体５が弁座９に接当させられたり、電磁ブレーキ１６にて停止されるので、弁体５が弁座９に接当するときの衝撃、及び、電磁ブレーキ１６にて停止されるときに弁体５にかかる応力を低減させることが可能となり、弁体５及び弁座９等の劣化を抑制することが可能となる。
更に、移動開始位置Ｐ１での移動開始時点から弁体５の速度を設定高速度まで漸増させるので、弁体５の移動開始時にその弁体５にかかる応力を低減させることが可能となり、弁体５の劣化をより一層抑制することが可能となる。

次に、上述の弁装置Ｖを用いた交番燃焼装置、及び、その交番燃焼装置を設けた加熱炉について、説明する。
図５及び図６に示すように、加熱炉は、平面視で環状の環状燃焼室２１内に、被加熱物を貯留する容器２２を設けて構成され、その環状燃焼室２１の外周側における周方向の特定の一箇所に、弁装置Ｖを備えた交番燃焼装置Ｈが設けられている。
そして、交番燃焼装置Ｈが、環状燃焼室２１の周方向の一方側に火炎Ｆを形成する状態と周方向の他方側に火炎Ｆを形成する状態とに繰り返し切り換えられるように構成されて、容器２２を加熱する構成となっている。

説明を加えると、横断面形状が円形で且つ上部が開口した内部空間を備える炉体２３の内部空間の底部に、円柱形状の載置台２４が設けられ、横断面形状が円形で概ね椀状の前記容器２２が載置台２４に載置された状態で炉体２３内に設けられて、炉体２３の内周面と、容器２２及び載置台２４の側周面とにより、前記環状燃焼室２１が形成される。尚、前記容器２２が載置台２４に載置された状態で、その容器２２の鍔部２２ｆが炉体２３の開口縁部に載った状態となって、環状燃焼室２１を閉じるように構成されている。
ちなみに、前記容器２２内には、前記交番燃焼装置Ｈの加熱により、アルミ等の金属が溶解状態で保持される。

以下、交番燃焼装置Ｈについて説明する。
図５及び図６に示すように、交番燃焼装置Ｈは、前記環状燃焼室２１にガス燃料を噴出する燃料噴出部としてのバーナＢと蓄熱体３１を内蔵し且つ環状燃焼室２１に連通する給排気路３２とを備えた燃焼部Ｎを一対備えて構成されている。
そして、一対のバーナＢが、一方がガス燃料を前記環状燃焼室２１に供給する燃料噴出状態となり且つ他方が燃料噴出停止状態となる形態で、燃料噴出状態と燃料噴出停止状態とに交互に切り換えられ、即ち、一対の燃焼部Ｎが燃焼状態と燃焼停止状態とに交互に切り換えられ、そのように一対のバーナＢが燃料噴出状態と燃料噴出停止状態とに交互に切り換えられるのに合わせて、一対の給排気路３２が、燃料噴出状態となるバーナＢに対応するものが燃焼用空気を前記環状燃焼室２１に供給する給気状態となり且つ燃料噴出停止状態となるバーナＢに対応するものが前記環状燃焼室２１から燃焼ガスを排出する排気状態となる形態で、前記弁装置Ｖにより給気状態と排気状態とに交互に切り換えられるように構成されている。

交番燃焼装置Ｈについて説明を加える。
図７ないし図１０に示すように、両端が開口した四角筒状のバーナ枠体３３内に、前記一対の給排気路３２が間隔を隔てた状態で横幅方向に並ぶ状態に形成され、各給排気路３２内に、多孔状に形成されて通気自在なブロック状の前記蓄熱体３１が複数積層状態に充填されている。

図１０及び図１１に示すように、前記一対のバーナＢは、燃料噴出孔３４ｎからガス燃料を噴出する円筒状の燃料噴出ノズル３４と、その燃料噴出ノズル３４の内部に配置されて、ガス燃料よりも高圧の空気を高圧空気噴出孔３５ｎから前記燃料噴出孔３４ｎに向けて噴出する円筒状の高圧空気噴出ノズル３５とを備えて構成されて、燃料噴出孔３４ｎからガス燃料よりも高圧の空気が噴出されることに伴うエジェクタ作用により、ガス燃料が燃料噴出孔３４ｎから噴出されるように誘引されて、燃料噴出孔３４ｎからのガス燃料の噴出量を増大化することができるようになり、高負荷燃焼を行わせることができる。

図８にも示すように、前記燃料噴出ノズル３４は、先端が閉塞されて、その周壁の先端部に、前記燃料噴出孔３４ｎが、燃料噴出ノズル３４の長手方向に直交する方向にガス燃料を噴出する状態で、４５°程度の円周角で周方向に位相を異ならせて一対設けられている。
前記高圧空気噴出ノズル３５は、先端が閉塞されて、その周壁の先端部に、前記高圧空気噴出孔３５ｎが、前記一対の燃料噴出孔３４ｎに各別に対向する状態で一対設けられている。

図７、図８及び図１１に示すように、前記一対のバーナＢ及びパイロットバーナ３６が、夫々の後端部が保持ブロック３７に保持された状態で、その保持ブロック３７の先端側に連設された円筒状の保持筒３８内に装備されて、バーナニットＵが構成されている。
前記保持ブロック３７には、前記一対の燃料噴出ノズル３４の後端開口部に各別に連通して各燃料噴出ノズル３４にガス燃料を供給する一対のガス燃料供給口３４Ｉと、前記パイロットバーナ３６の後端開口部に連通して、パイロットバーナ３６にパイロット用ガス燃料を供給するパイロット燃料供給口３６Ｉが形成されている。
前記一対の高圧空気噴出ノズル３５は、夫々の後端部が前記保持ブロック３７から突出するように設けられて、各高圧空気噴出ノズル３５の後端開口部が、高圧空気供給口３５Ｉに構成されている。

更に、前記保持筒３８内における先端側の箇所に、前記パイロットバーナ３６用の燃焼用空気を吐出するパイロット用空気吐出口３９を備えた閉塞板４０が設けられ、前記保持ブロック３７に、前記保持筒３８に連通するようにパイロット空気供給口４１が形成されて、そのパイロット空気供給口４１に供給されたパイロットバーナ３６用の燃焼用空気が前記パイロット空気吐出口３９から吐出されて、前記パイロットバーナ３６にてパイロット火炎が形成されるように構成されている。

図７ないし図１０に示すように、前記弁装置Ｖは、前記一対の給排気孔３に各別に連通する一対の給排気連通室４２、及び、前記給気孔1に連通する給気室４３を一体的に備えるように構成されている。
前記一対の給排気連通室４２は、前記弁ケーシング４における前記給排気孔３が夫々設けられている一対の側壁部夫々に、回転軸心Ｒに沿う方向の一方側が開口した状態で設けられ、前記給気室４３は、前記弁ケーシング４における前記給気孔１が設けられている側壁部に設けられている。

前記交番燃焼装置Ｈと前記弁装置Ｖとが、交番燃焼装置Ｈの一方の給排気路３２が弁装置Ｖの一方の給排気連通室４２と連通し且つ交番燃焼装置Ｈの他方の給排気路３２が弁装置Ｖの他方の給排気連通室４２と連通する状態で、即ち、交番燃焼装置Ｈの一対の給排気路３２と弁装置Ｖの一対の給排気孔３とが各別に連通接続された状態で、一体的に組み付けられている。
更に、前記バーナユニットＢが、前記給気室４３を貫通して、前記一対の給排気路３２の間に位置する状態で、前記交番燃焼装置Ｈ及び前記弁装置Ｖに一体的に組み付けられている。
前記バーナユニットＢの配置形態は、前記一対のバーナＢが、夫々の燃料噴出孔３４ｎが外向きとなって給排気路３２よりも前方側に突出した状態で、前記一対の給排気路３２の並び方向に沿って並ぶ配置形態となっている。
そして、上述のように弁装置Ｖが一体的に組み付けられた交番燃焼装置Ｈが、一対の給排気路３２が水平方向に並ぶ姿勢で、上述のように加熱炉に設けられている。

図５、図８及び図１０に示すように、都市ガス等のガス燃料を供給する燃料供給路４４が、前記バーナユニットＵの一対のガス燃料供給口３４Ｉ及び前記パイロット燃料供給口３６Ｉに分岐接続され、前記一対のガス燃料供給口３４Ｉ夫々に対する分岐路には、燃料噴出ノズル３４へのガス燃料の供給を断続する燃料断続弁４５が設けられ、前記パイロット燃料供給口３６Ｉに対する分岐路には、前記パイロットバーナ３６へのガス燃料の供給を断続するパイロット用燃料断続弁４６が設けられている。
前記バーナユニットＵの一対の高圧空気供給口３５Ｉには、コンプレッサ４７から高圧空気が送出される高圧空気路４８が分岐接続され、各分岐路には、高圧空気噴出ノズル３５への高圧空気の供給を断続する高圧空気断続弁４９が設けられている。

前記弁装置Ｖの給気室４３及び前記バーナユニットＵのパイロット空気供給口４１には、前記給気用送風機１２から燃焼用空気が供給される給気ダクト５０が分岐接続され、並びに、前記弁装置Ｖの排気孔２には、前記排気用送風機１３が吸引作用する排気ダクト５１が接続されている。

図５に示すように、前記交番燃焼装置Ｈには、前記環状燃焼室２１の温度を検出する温度センサ５２、この交番燃焼装置Ｈの運転を制御する燃焼制御部５３、及び、この燃焼制御部５３に各種制御情報を指令する燃焼操作部５４が設けられている。この燃焼操作部５４には、図示を省略するが、交番燃焼装置Ｈの運転開始及び停止を指令する運転スイッチ、加熱目標温度を設定する温度設定部等が設けられている。

以下、この燃焼制御部５３の制御動作について説明する。
燃焼制御部５３は、前記温度センサ５２の検出温度が前記燃焼操作部５４の温度設定部にて設定された加熱目標温度以下の場合は、一対のバーナＢを設定時間間隔（例えば、３０秒）毎に交互に燃料噴出状態にして交互に燃焼させる加熱状態とし、前記温度センサ５２の検出温度が前記加熱目標温度よりも高くなると、一対のバーナＢの両方を燃料噴出停止状態にして燃焼を停止させる加熱停止状態にする形態で、交番燃焼装置Ｈを加熱状態と加熱停止状態とに切り換えるように構成されている。

説明を加えると、燃焼制御部５３は、前記燃焼操作部５４から運転開始指令が指令されると、前記給気用送風機１２、前記排気用送風機１３及び前記コンプレッサ４７を作動し、且つ、前記パイロット燃料断続弁４６を開弁して、前記パイロットバーナ３６にてパイロット火炎を形成し、パイロット火炎を検出すると、前述のように、前記温度センサ５２の検出温度に基づいて、加熱状態と加熱停止状態とに切り換える形態で交番燃焼装置Ｈを運転し、前記燃焼操作部５４から運転停止指令が指令されると、前記給気用送風機１２、前記排気用送風機１３及び前記コンプレッサ４７を停止させ、前記パイロット燃料断続弁４６を閉弁し、前記一対の燃料断続弁４５及び前記一対の高圧空気用断続弁４９を閉弁して、交番燃焼装置Ｈの運転を停止する。

前記燃焼制御部５３は、前記加熱状態においては、一対のバーナＢ夫々の燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９を、一方のバーナＢの燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が開弁状態となり且つ他方のバーナＢの燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が閉弁状態となる状態で、繰り返し開閉制御し、それと並行して、燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が開弁状態となっているバーナＢに対応する給排気路３２が給気状態となり且つ燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が閉弁状態となっているバーナＢに対応する給排気路３２が排気状態になるように、弁体５を前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに切り換えるべく、前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１６の作動を制御する。

つまり、図７及び図９に示すように、図面上、右側のバーナＢに対応する燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が開弁状態となって、その右側のバーナＢが燃料噴出状態となるときは、その右側のバーナＢに対応する右側の給排気路３２に連通する第１給排気孔３ａと給気孔１とを連通させ且つ第２給排気孔３ｂと排気孔２とを連通させる第１連通用位置に弁体５が切り換えられる。又、図示を省略するが、図面上、左側のバーナＢに対応する燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が開弁状態となって、その左側のバーナＢが燃料噴出状態となるときは、その左側のバーナＢに対応する左側の給排気路３２に連通する第２給排気孔３ｂと給気孔１とを連通させ且つ第１排気孔３ａと排気孔２とを連通させる第２連通用位置に弁体５が切り換えられる。

そして、図６及び図１０に示すように、燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が開弁されたバーナＢから、ガス燃料Ｇが炉体２３の内周面に衝突するようにガス燃料Ｇが噴出されると共に、そのバーナＢに対応する給排気路３２から蓄熱体３１にて予熱された燃焼用空気Ａが環状燃焼室２１内に供給されて、火炎Ｆが炉体２３の内周面に沿う状態で環状燃焼室２１の周方向の一方側に向けて形成され、燃焼ガスＥが、燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９が閉弁状態となっているバーナＢに対応する給排気路３２に吸引されてその給排気路３２を流動して、その給排気路３２内の蓄熱体３１が加熱されることになる。
つまり、加熱状態では、環状燃焼室２１の周方向の一方側に向けて環状燃焼室２１内に火炎Ｆが形成される状態と、前記環状燃焼室２１の周方向の他方側に向けて環状燃焼室２１内に火炎Ｆが形成される状態とに、交番燃焼装置Ｈが自動的に繰り返し切り換えられることになる。

前記燃焼制御部５３は、前記温度センサ５２の検出温度が前記加熱目標温度よりも高くなると、前記一対のバーナＢ夫々の燃料断続弁４５及び高圧空気用断続弁４９を閉弁することにより、前記一対のバーナＢの両方を燃料噴出停止状態にして加熱停止状態に切り換え、並びに、前記弁体５を前記短絡用位置に切り換えるように、前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１６の作動を制御する。

交番燃焼装置Ｈが加熱停止状態に切り換えられると、弁装置Ｖが短絡用位置に切り換えられて、給気孔１と排気孔２とが連通する状態になるので、弁ケーシング４内において、排気孔２に作用する吸引作用により、給気孔１から供給された燃焼用空気が排気孔２に向かって流動する空気の流れが生じて、燃焼用空気が給排気孔３から環状燃焼室２１に供給されるのや、環状燃焼室２１内の高温の炉気が給排気孔３を通して弁ケーシング４内に吸引されて排気孔２から外部に排出されるのを抑制することが可能となり、交番燃焼装置Ｈによる加熱効率が低下するのを抑制することが可能となる。

前記弁制御部６が前記燃焼制御部５３を用いて構成され、前記操作部７が前記燃焼操作部５４を用いて構成される。
そして、前記運転開始指令が前記弁作動開始指令に相当し、前記温度センサ５２の検出温度が前記加熱目標温度よりも高くなることが、前記短絡用位置切換条件を満たすことに相当する。
つまり、前記弁制御部６は、前記温度センサ５２の検出温度が前記加熱目標温度よりも高くなることに基づいて前記短絡用位置切換条件を満たす判別すると、前記弁体５を前記短絡用位置に切り換えるように前記モータ駆動部１４及び前記電磁ブレーキ１６夫々の作動を制御するように構成されている。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）前記給気孔１、前記排気孔２及び前記一対の給排気孔３を前記弁ケーシング４に設けるに当たって、その配置形態は、上記の実施形態において例示した配置形態に限定されるものではない。
例えば、一対の給排気孔３を、弁ケーシング４における四角筒状に連なる４つの側壁部のうちの一対の対向する側壁部に振り分けた状態で設け、弁体５を、前記四角筒状に連なる４つの側壁部の中央を通る回転軸心Ｒ周りで正逆方向に回転自在なように、弁ケーシング４に支持する。
そして、給気孔１及び排気孔２のいずれか一方又は両方を、弁ケーシング４における回転軸心Ｒが通る側壁部に設けても良い。

（ロ）前記弁ケーシング４の形状は、上記の実施形態において例示した形状、即ち、直方体形状に限定されるものではなく、例えば、立方体形状や、円筒形状でも良い。

（ハ）第１連通用位置と第２連通用位置とに切り換えるために弁体５を移動させる角度は、上記の実施形態において例示した５０°に限定されるものではなく、５０°よりも小さく設定しても、あるいは、大きく設定しても良く、例えば、９０°に設定しても良い。
又、減速位置も、上記の実施形態おいて例示した位置、即ち、第１連通用位置及び第２連通用位置夫々に対して、５°手前の位置に限定されるものではなく、５°よりも大きい角度手前の位置、あるいは、５°よりも小さき角度手前の位置に設定しても良い。

（ニ）上記の実施形態においては、弁装置Ｖを交番燃焼装置Ｈに一体的に組み付けるように構成する場合について例示したが、弁装置Ｖを交番燃焼装置Ｈとは別体に設けても良い。
その場合、交番燃焼装置Ｈの一対の給排気路３２と弁装置Ｖの一対の給排気孔３とを一対の管路にて各別に連通接続することになる。

交番燃焼装置用の弁装置の斜視図交番燃焼装置用の弁装置の弁体の切り換えを説明する断面図交番燃焼装置用の弁装置の制御構成を示すブロック図弁体を移動開始位置から目標移動位置に移動させるときの速度及びトルクの調節形態を示す図交番燃焼装置を設けた加熱炉の縦断面図交番燃焼装置を設けた加熱炉の横断面図弁装置を備えた交番燃焼装置を示す一部切り欠き斜視図弁装置を備えた交番燃焼装置の縦断左側面図弁装置を備えた交番燃焼装置の縦断後面図弁装置を備えた交番燃焼装置の横断平面図バーナユニットの横断平面図

符号の説明

１給気孔
２排気孔
３給排気孔
４弁ケーシング
５弁体
６制御手段
８電動モータ
９弁座
２１燃焼室
Ｍアクチュエータ

Claims

燃焼用空気が供給される給気孔、外部に連通する排気孔及び燃焼室に連通する一対の給排気孔が形成された弁ケーシング内に、弁体が、前記一対の給排気孔のうちの一方の給排気孔と前記給気孔とを連通させ且つ他方の給排気孔と前記排気孔とを連通させる第１連通用位置と、前記一方の給排気孔と前記排気孔とを連通させ且つ前記他方の給排気孔と前記給気孔とを連通させる第２連通用位置とに正逆の回転により切り換え自在に、且つ、前記第１連通用位置及び前記第２連通用位置の夫々において弁座に受け止め支持されるように設けられ、
前記弁体を前記第１連通用位置と前記第２連通用位置とに周期的に切り換えるように、前記弁体を回転駆動するアクチュエータの作動を制御する制御手段が設けられた交番燃焼装置用の弁装置であって、
前記アクチュエータが、電動モータにて構成され、
前記制御手段が、前記弁体を移動開始位置としての前記第１連通用位置又は前記第２連通用位置から目標移動位置としての前記第２連通用位置又は前記第１連通用位置に移動させるときにおいて、前記移動開始位置から前記目標移動位置の手前近くの減速位置までは、設定高速度でかつ設定高トルクとなる高速駆動状態にて前記弁体を駆動し、且つ、前記減速位置から前記目標移動位置までは、前記弁体を前記弁座に接当させて停止させるべく、前記設定高速度よりも低速でかつ前記設定高トルクよりも低い低トルクとなる低速駆動状態にて前記弁体を駆動すべく、前記電動モータの作動を制御するように構成されている交番燃焼装置用の弁装置。
前記弁体が前記給気孔と前記排気孔とを連通させる短絡用位置に位置変更自在に構成され、
前記制御手段が、前記第１連通用位置、前記第２連通用位置及び前記短絡用位置の夫々に前記弁体を切り換えるべく前記電動モータの作動を制御するように構成されている請求項１記載の交番燃焼装置用の弁装置。