JP2021021560A

JP2021021560A - コンロバーナ用火力調節装置

Info

Publication number: JP2021021560A
Application number: JP2020022121A
Authority: JP
Inventors: 近藤　秀幸; Hideyuki Kondo; 秀幸近藤
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2021-02-18

Abstract

【課題】主バーナと副バーナとを有するコンロバーナ用の火力調節装置であって、コストダウンを図ることができると共に、電力消費を可及的に低減できるようにする。【解決手段】ガス供給路の下流端に位置する固定ディスク４１と、固定ディスク４１に接した状態でモータにより回転駆動される回転ディスク４２とを備える。固定ディスク４１に、副バーナ用分配孔４１２と、副バーナ用分配孔４１２から周方向一方に離れた主バーナ用分配孔４１１とが形成され、回転ディスク４２に、周方向一方に向かって径方向断面積が次第に小さくなる連通孔４２１が形成される。回転ディスク４２を連通孔４２１が副バーナ用分配孔４１２にのみ重なり得る第１の回転範囲と、連通孔４２１が副バーナ用連通孔４１２に加えて主バーナ用連通孔４１１にも重なる第２の回転範囲とに回転自在とする。【選択図】図６

Description

本発明は、主バーナと、最大火力が主バーナより小さい、主バーナに隣接する副バーナとを有するコンロバーナ用の火力調節装置に関する。

従来、この種の火力調節装置として、主バーナと副バーナとに共通のガス供給路に流量調節弁を介設し、流量調節弁の下流側でガス供給路を主バーナ用分岐路と副バーナ用分岐路とに分岐し、主バーナ用分岐路に電磁弁を介設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、電磁弁の開閉で主副両バーナに燃料ガスを供給する状態と副バーナのみに燃料ガスを供給する状態とに切換えることができるため、ターンダウン比を大きくすることができる。尚、流量調節弁は、周方向の間隔を存して複数の貫通孔が形成された固定ディスクと、固定ディスクに接した状態で回転自在であって、モータにより回転駆動される回転ディスクとを有しており、回転ディスクに形成した周方向に長手の連通孔に重なる貫通孔の数が回転ディスクの回転で変化することにより供給ガス量が変化するように構成されている。

ここで、上記従来例のものでは、主バーナ用分岐路に介設した電磁弁が必要になるため、コストが高くなる。また、副バーナのみに燃料ガスを供給する状態から主副両バーナに燃料ガスを供給する状態に切換えるには、電磁弁に通電して開弁させると共に、供給ガス量が一時的に増加するように回転ディスクを正逆転させる必要があり、消費電力が大きくなる。尚、回転ディスクを正逆転させる理由は以下の通りである。即ち、副バーナのみに燃料ガスを供給する状態から電磁弁を開弁させると、それまで副バーナ用分岐路に向かって流れていた燃料ガスの一部が主バーナ用分岐路に流れ込むため、副バーナへの供給ガス量が瞬間的に低下し、副バーナの失火を生ずることがある。そこで、電磁弁の開弁時に、回転ディスクを本来の位置よりも供給ガス量が大きくなる位置まで一旦正転させてから逆転させて本来の位置に戻すことにより、副バーナへの供給ガス量を一時的に増加させ、副バーナの失火を防止する必要がある。

特開２００８−２８１２７１号公報

本発明は、以上の点に鑑み、コストダウンを図ることができると共に、消費電力を可及的に低減できるようにしたコンロバーナ用火力調節装置を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、主バーナと、最大火力が主バーナより小さい、主バーナに隣接する副バーナとを有するコンロバーナ用の火力調節装置であって、主バーナと副バーナとに共通のガス供給路の下流端に位置する固定ディスクと、固定ディスクに接した状態で回転自在であって、モータにより回転駆動される回転ディスクとを備え、固定ディスクに、副バーナに燃料ガスを分配する副バーナ用分配孔と、副バーナ用分配孔から周方向一方に離れた、主バーナに燃料ガスを分配する主バーナ用分配孔とが形成され、回転ディスクに、周方向一方に向かって径方向断面積が次第に小さくなる連通孔が形成され、回転ディスクは、連通孔が副バーナ用分配孔にのみ重なり得る第１の回転範囲と、連通孔が副バーナ用連通孔に加えて主バーナ用連通孔にも重なる第２の回転範囲とに回転自在であり、第２の回転範囲における回転ディスクの回転により主バーナ用分配孔に重なる連通孔の部分の位置が変化して主バーナへのガス供給量が可変調節されることを特徴とする。

本発明によれば、回転ディスクを第１の回転範囲から第２の回転範囲に向けて周方向一方に回転させることで、副バーナのみに燃料ガスを供給する状態から主副両バーナに燃料ガスを供給する状態に切換えることができる。従って、従来の主バーナ用分岐路に介設した電磁弁が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、回転ディスクを第１の回転範囲から第２の回転範囲に回転させる際は、連通孔の周方向一方の端部の径方向断面積の小さい部分が先ず主バーナ用分配孔に重なり、主バーナへの供給ガス量が次第に増加することになる。従って、主バーナへのガス供給が開始されたときに、副バーナへの供給ガス量が瞬間的に低下して、副バーナの失火を生ずることはない。そのため、副バーナの失火防止対策として、回転ディスクを副バーナへの供給ガス量が一時的に増加するように正逆転させる必要がなく、従来例の如き電磁弁の通電開弁が不要になることと相俟って、消費電力を可及的に低減できる。

尚、回転ディスクの第１の回転範囲から第２の回転範囲への回転で、連通孔の周方向一方の端部が主バーナ用分配孔に重なって、主バーナへの燃料ガスの供給が開始されたときの主バーナへの供給ガス量の増加勾配が緩やか過ぎると、供給ガス量が主バーナでの逆火を生じない量まで増加するのに時間がかかり過ぎて、逆火を生ずる恐れがある。そのため、連通孔の周方向一方の端部は、回転ディスクの第１の回転範囲から第２の回転範囲への回転で、当該端部が主バーナ用分配孔に重なって、主バーナへの燃料ガスの供給が開始されたときに、主バーナへの供給ガス量が、主バーナでの逆火を生じない量まで、当該端部に隣接する連通孔の部分が主バーナ用分配孔に重なって主バーナへの供給ガス量が増加するときの勾配よりも急な勾配で増加するように形成されることが望ましい。これによれば、主バーナへの燃料ガスの供給開始時の逆火を効果的に防止できる。

本発明の実施形態の火力調節装置の制御対象であるコンロバーナの一例を示す切断側面図。図１のコンロバーナの平面図。本発明の実施形態の火力調節装置の切断側面図。実施形態の火力調節装置の主要構成部品の分離状態の斜め上方から見た斜視図。実施形態の火力調節装置が具備する固定ディスクの斜め下方から見た斜視図。（ａ）〜（ｃ）実施形態の火力調節装置の作用を示す図３のＶＩ−ＶＩ線で切断した切断平面図。実施形態の火力調節装置における回転ディスクの回転による主バーナと副バーナへの供給ガス量の変化を示すグラフ。

本発明の実施形態の火力調節装置による制御対象である図１、図２に示すコンロバーナ１は、主バーナ１１と、主バーナ１１の下側に隣接する副バーナ１２とを有している。主バーナ１１と副バーナ１２には、夫々混合管１１１，１２１が設けられている。これら主バーナ用と副バーナ用の各混合管１１１，１２１の上流端の流入口１１１ａ，１２１ａには、主バーナ用と副バーナ用の各ノズル１１２，１２２が臨んでいる。そして、各ノズル１１２，１２２から噴射された燃料ガスと共に流入口１１１ａ，１２１ａから一次空気が吸引され、各混合管１１１，１２１内で燃料ガスと一次空気とが混合されて混合気が生成される。主バーナ用混合管１１１と副バーナ用混合管１２１とから供給される混合気は、夫々主バーナ１１の周面に開設した主バーナ用炎口１１３と副バーナ１２の周面に開設した副バーナ用炎口１２３とから噴出して燃焼する。ここで、副バーナ用炎口１２３の総開口面積は、主バーナ用炎口１１３の総開口面積よりも小さく、副バーナ１２の最大火力は主バーナ１１の最大火力よりも小さい。

主バーナ用と副バーナ用の各ノズル１１２，１２２には、主バーナ１１と副バーナ１２とに共通のガス供給路２と、このガス供給路２から分岐した主バーナ用と副バーナ用の各分岐路２１，２２とを介して燃料ガスが供給される。ガス供給路２には、電磁安全弁３と、その下流側に位置する本発明の実施形態の火力調節装置４とが介設されている。図３を参照して、電磁安全弁３と火力調節装置４とは、ガス供給路２の上流側部分が接続される流入口５１と、流入口５１に連通し、ガス供給路２の下流側部分となる内部流路５２とが形成されたバルブケーシング５に組み込まれている。

電磁安全弁３は、内部流路５２の上流部に設けられた弁座３１と、弁座３１に対向する弁体３２と、弁体３２を弁座３１に接近する方向（以下、この方向を前方、反対方向を後方と記す）に付勢する弁バネ３３と、弁体３２に後方にのびる弁軸３２ａを介して連結した吸着片３４と、吸着片３４に対向する電磁石３５とを備えている。また、後述する連結子４４に連動して回転する、外周面に図外の凸部が形成されたカム３６と、弁体３２に前方から当接可能なプッシュロッド３７とが設けられている。プッシュロッド３７は、カム３６の外周面に従動子３７ａ及びクッションバネ３７ｂを介して当接する。そして、カム３６の回転により、従動子３７ａ及びクッションバネ３７ｂを介してプッシュロッド３７を後方に押動させて弁体３２に当接させ、弁体３２を吸着片３４が電磁石３５に当接する開弁位置まで弁バネ３３に抗して押動させる。この状態で電磁石３５に通電することにより、弁体３２を開弁位置に吸着保持する。また、コンロバーナ１に付設する図示省略した火炎検知素子により失火が検知されたときや消火操作を行ったときは、電磁石３５への通電を停止し、弁体３２を弁バネ３３により弁座３１に着座する閉弁位置に復帰させて、電磁安全弁３を閉弁させる。

火力調節装置４は、ガス供給路２の下流端、即ち、内部流路５２の下流部の上方にのびる弁室部分５２ａの上端に位置する固定ディスク４１と、固定ディスク４１の下面に接した状態で回転自在な回転ディスク４２とを備えている。回転ディスク４２は、ステッピングモータ等のモータ４３の出力軸４３ａに連結子４４を介して連結され、モータ４３により回転駆動される。また、回転ディスク４２は、上記カム３６との間に介設したバネ４２ａで上方に付勢されて、固定ディスク４１の下面に接する。

図４、図６を参照して、固定ディスク４１には、副バーナ１２に燃料ガスを分配する副バーナ用分配孔４１２と、副バーナ用分配孔４１２から周方向一方（上方から見て時計回り方向）に離れた、主バーナ１１に燃料ガスを分配する主バーナ用分配孔４１１とが形成されている。また、図５に示す如く、固定ディスク４１の下面の回転ディスク４２が接する部分は、下方に若干突出した凸部４１ａとなっている。副バーナ用分配孔４１２から周方向他方に離れた凸部４１ａの部分には、切欠き部４１ｂが形成されている。そして、この切欠き部４１ｂに合致する固定ディスク４１の部分に、副バーナ１２への供給ガス量を最小量に絞る副バーナ用オリフィス孔４１３を形成している。このオリフィス孔４１３には、弁室部分５２ａから切欠き部４１ｂを介して常時燃料ガスが流れる。

ここで、固定ディスク４１の上面には、パッキン４５を介して流出側ジョイント４６が締結されている。流出側ジョイント４６には、主バーナ用分岐路２１を接続する主バーナ用流出口４６１と、副バーナ用分岐路２２を接続する副バーナ用流出口４６２とが設けられている。パッキン４５の上面には、主バーナ用流出口４６１に面する部分と副バーナ用流出口４６２に面する部分との境界部に位置するシール部４５ａが形成されている。そして、主バーナ用流出口４６１に面するパッキン４５の部分に、主バーナ用分配孔４１１が臨む透孔４５１を形成し、また、副バーナ用流出口４６２に面するパッキン４５の部分に、副バーナ用分配孔４１２が臨む透孔４５２と、副バーナ用オリフィス孔４１３が臨む透孔４５３とを形成している。そのため、主バーナ用分配孔４１１を通過した燃料ガスが透孔４５１から主バーナ用流出口４６１と主バーナ用分岐路２１とを介して主バーナ１１に分配され、副バーナ用分配孔４１２及び副バーナ用オリフィス孔４１３を通過した燃料ガスが透孔４５２，４５３から副バーナ用流出口４６２と副バーナ用分岐路２２とを介して副バーナ１２に分配される。

回転ディスク４２には、周方向一方に向かって径方向断面積が次第に小さくなる不等断面積形状の連通孔４２１が形成されている。ここで、回転ディスク４２は、連通孔４２１が副バーナ用分配孔４１２のみに重なり得る第１の回転範囲と、連通孔４２１が副バーナ用分配孔４１２に加えて主バーナ用分配孔４１１にも重なる第２の回転範囲とに回転自在である。そして、第２の回転範囲における回転ディスク４２の回転により、主バーナ用分配孔４１１に重なる連通孔４２１の部分の位置が変化して主バーナ１１への供給ガス量が可変調節されるようにしている。

尚、本実施形態では、第１の回転範囲の始端位置Ｐ１を、図６（ａ）に示す如く、連通孔４２１の周方向一方の端部が副バーナ用分配孔４１２から周方向他方に離れた位置に設定している。この始端位置Ｐ１では、図７に示す如く、副バーナ１２への供給ガス量ＱＳが副バーナ用オリフィス孔４１３で規定される最小量ＱＳｍｉｎに絞られる。回転ディスク４２を始端位置Ｐ１から周方向一方に回転させて、図６（ｂ）に示す如く、連通孔４２１の周方向一方の端部が副バーナ用分配孔４１２に重なる位置Ｐ２に達すると、図７に示す如く、副バーナ１２への供給ガス量ＱＳが副バーナ用分配孔４１２で規定される最大量ＱＳｍａｘに増加し、副バーナ１２の火力が最大火力になる。回転ディスク４２を第１の回転範囲から第２の回転範囲に向けて更に周方向一方に回転させて、連通孔４２１の周方向一方の端部が主バーナ用分配孔４１１に重なると、主バーナ１１への燃料ガスの供給が開始される。そして、回転ディスク４２を更に周方向一方に回転させると、主バーナ用分配孔４１１に重なる連通孔４２１の部分の径方向断面積が次第に大きくなって、図７に示す如く、主バーナ１１への供給ガス量ＱＬが次第に増加する。第２の回転範囲の終端位置Ｐ３は、図６（ｃ）に示す如く、連通孔４２１の周方向他方の端部寄りの部分が副バーナ用分配孔４１２に加えて主バーナ用分配孔４１１に重なる位置に設定される。この終端位置Ｐ３で、図７に示す如く、主バーナ１１への供給ガス量ＱＬが最大量ＱＬｍａｘに増加し、主バーナ１１の火力が最大火力になる。

連通孔４２１の周方向他方の端部寄りの部分は、ディスク板厚方向に貫通する貫通孔４２１ａで構成されている。貫通孔４２１ａから周方向一方にのびる連通孔４２１の部分は、周方向一方に向かって径方向断面積が次第に小さくなるように、ディスク板厚方向に貫通しない凹溝４２１ｂで構成されると共に、径方向幅が次第に狭くなっている。また、連通孔４２１の周方向一方の端部は、小径の貫通孔４２１ｃで構成されている。尚、凹溝４２１ｂは、溝深さが周方向一方に向けて次第に浅くなっているが、溝深さを一定にしてもよい。更に、ディスク板厚が大きく、溝深さを大きく変化させることができるなら、貫通孔４２１ａから周方向一方にのびる連通孔４２１の部分を、径方向幅が一定で、溝深さが次第に浅くなる凹溝で構成することも可能である。また、連通孔４２１を、径方向幅が周方向一方に向けて次第に狭くなる、周方向全長に亘る貫通孔で構成することも可能である。何れにしても、連通孔４２１の径方向断面積は、周方向一方に向けて次第に小さくなる。

本実施形態によれば、回転ディスク４２を第１の回転範囲から第２の回転範囲に向けて周方向一方に回転させることで、副バーナ１２のみに燃料ガスを供給する状態から主副両バーナ１１，１２に燃料ガスを供給する状態に切換え、また、回転ディスク４２を第２の回転範囲から第１の回転範囲に向けて周方向他方に回転させることで、主副両バーナ１１，１２に燃料ガスを供給する状態から副バーナ１２のみに燃料ガスを供給する状態に切換えることができる。従って、従来の主バーナ用分岐路に介設した電磁弁が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、回転ディスク４２を第１の回転範囲から第２の回転範囲に回転させる際は、連通孔４２１の周方向一方の端部の径方向断面積の小さい部分が先ず主バーナ用分配孔４１１に重なり、主バーナ１１への供給ガス量ＱＬが次第に増加することになる。従って、主バーナ１１へのガス供給が開始されたときに、副バーナ１２への供給ガス量ＱＳが瞬間的に低下して、副バーナ１２の失火を生ずることはない。そのため、副バーナ１２の失火防止対策として、回転ディスク４２を副バーナ１２への供給ガス量ＱＳが一時的に増加するように正逆転させる必要がなく、従来例の如き電磁弁の通電開弁が不要になることと相俟って、消費電力を可及的に低減できる。

ところで、回転ディスク４２の第１の回転範囲から第２の回転範囲への回転で、連通孔４２１の周方向一方の端部が主バーナ用分配孔４１１に重なって、主バーナ１１への燃料ガスの供給が開始されたときの主バーナ１１への供給ガス量の増加勾配が緩やか過ぎると、供給ガス量が主バーナ１１での逆火を生じない量まで増加するのに時間がかかり過ぎて、逆火を生ずる恐れがある。これに対し、本実施形態では、連通孔４２１の周方向一方の端部が上記の如く小径の貫通孔４２１ｃで構成されているため、回転ディスク４２の第１の回転範囲から２の回転範囲への回転で、貫通孔４２１ｃが主バーナ用分配孔４１１に重なって、主バーナ１１への燃料ガスの供給が開始されたときに、主バーナ１１への供給ガス量が、主バーナ１１での逆火を生じない量まで、貫通孔４２１ｃに隣接する凹溝４２１ｂが主バーナ用分配孔４１１に重なって主バーナ１１への供給ガス量が増加するときの勾配よりも急な勾配で増加する。これによれば、主バーナ１１への燃料ガスの供給開始時の逆火を効果的に防止できる。

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、環状の主バーナと、主バーナの内周側に隣接する副バーナとを有するコンロバーナの火力調節装置としても同様に本発明を適用できる。また、上記実施形態では、副バーナ１２への供給ガス量ＱＳを最小量ＱＳｍｉｎと最大量ＱＳｍａｘとの２段階に切換えるようにしているが、副バーナ１２への供給ガス量ＱＳを主バーナ１１への供給ガス量ＱＬと同様に無段階に調節できるようにすることも可能である。

１…コンロバーナ、１１…主バーナ、１２…副バーナ、２…ガス供給路、４…火力調節装置、４１…固定ディスク、４１１…主バーナ用分配孔、４１２…副バーナ用分配孔、４２…回転ディスク、４２１…連通孔、４３…モータ。

Claims

主バーナと、最大火力が主バーナより小さい、主バーナに隣接する副バーナとを有するコンロバーナ用の火力調節装置であって、
主バーナと副バーナとに共通のガス供給路の下流端に位置する固定ディスクと、固定ディスクに接した状態で回転自在であって、モータにより回転駆動される回転ディスクとを備え、固定ディスクに、副バーナに燃料ガスを分配する副バーナ用分配孔と、副バーナ用分配孔から周方向一方に離れた、主バーナに燃料ガスを分配する主バーナ用分配孔とが形成され、回転ディスクに、周方向一方に向かって径方向断面積が次第に小さくなる連通孔が形成され、回転ディスクは、連通孔が副バーナ用分配孔にのみ重なり得る第１の回転範囲と、連通孔が副バーナ用連通孔に加えて主バーナ用連通孔にも重なる第２の回転範囲とに回転自在であり、第２の回転範囲における回転ディスクの回転により主バーナ用分配孔に重なる連通孔の部分の位置が変化して主バーナへの供給ガス量が可変調節されることを特徴とするコンロバーナ用火力調節装置。
前記連通孔の周方向一方の端部は、前記回転ディスクの前記第１の回転範囲から前記第２の回転範囲への回転で、当該端部が前記主バーナ用分配孔に重なって、前記主バーナへの燃料ガスの供給が開始されたときに、主バーナへの供給ガス量が、主バーナでの逆火を生じない量まで、当該端部に隣接する連通孔の部分が主バーナ用分配孔に重なって主バーナへの供給ガス量が増加するときの勾配よりも急な勾配で増加するように形成されることを特徴とする請求項１記載のコンロバーナ用火力調節装置。