JP2889288B2

JP2889288B2 - 石油式給湯機

Info

Publication number: JP2889288B2
Application number: JP24988489A
Authority: JP
Inventors: 秀勝山口; 靖夫濱田; 譲中村
Original assignee: NIPPON YUPURO KK; TOTO KIKI KK; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: NIPPON YUPURO KK; TOTO KIKI KK; JFE Steel Corp
Priority date: 1989-09-25
Filing date: 1989-09-25
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH03110319A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、家庭等において用いられる石油給湯機等に
関する。

（ロ）従来の技術従来、この種の石油燃焼装置の一形態として、第７図
に示すように、灯油タンク70からヘッド差によりストレ
ーナ71aを通して往き油管71に導かれた灯油を、ポンプ7
2によって加圧し、戻り式圧力噴霧ノズル73に供給し
て、同ノズル73の先端部より噴霧し、灯油の一部を戻り
油管74を通り、流量調整弁75を介して往き油管71のポン
プ72の上流側に戻す構成のものがある。

かかる構成によって、この石油燃焼装置は、戻り油管
74に設けた流量調整弁75の弁開度を変え、戻り油量を調
節することで、噴霧量を広範囲に制御し、燃焼量を変え
ることができる。

即ち、ポンプ72より戻り式圧力噴霧ノズル73へ供給さ
れる灯油供給量Q_Tは、戻り式圧力噴霧ノズル73からの噴
霧量Q_Nと、戻り油管74を通り、往き油管71の上流側に戻
る戻り油量Q_Rとに分流するので、噴霧量Q_Nは、灯油供給
量Q_Tから戻り油量Q_Rを引いた量となるが、この戻り油量
Q_Rを変えることによって、噴霧量Q_Nを調節することがで
きる。

また、かかる流量調整弁75による流量調整は、使用者
の求める要求熱負荷、即ち、号数に基づいて、図示しな
いコントローラ上に設けた切換スイッチを操作し、これ
も図示しない制御装置を介して比例駆動信号を流量調整
弁75の弁駆動装置に送り、弁を比例的に開閉することに
よって行われており、かかる流量調整によって、要求熱
負荷に比例した燃焼運転を行うことができる。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかし、かかる石油式給湯機は、未だ、以下の解決す
べき課題を具備していた。

即ち、上記燃焼運転は、専ら、比例燃焼制御のみによ
って行われるが、弁開度をあまり小さくすると、即ち、
絞り量を大きくすると、消化ないし失火を生ずることに
なるので、要求熱負荷を小さくすることには限界があ
り、小要求熱負荷での比例燃焼制御は極めて困難ないし
不可能であった。

従って、石油式給湯機は、その面で、使用勝手を悪く
していた。

本発明は、上記した課題を解決することができる石油
式給湯機を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、燃焼バーナから噴霧する石油の噴霧量を調
整して燃焼量を変化させるための燃焼量可変装置にコン
トローラを接続し、同コントローラは、小要求熱負荷時
においては、燃焼バーナにON−OFF燃焼させる一方、大
要求熱負荷時においては、燃焼バーナに比例燃焼させる
べく制御してなる石油式給湯機において、燃焼バーナに
ON−OFF燃焼させるON−OFF燃焼領域の上限と、燃焼バー
ナに比例燃焼させる比例燃焼領域の下限とを重複させ、
ON−OFF燃焼から比例燃焼への切換と、比例燃焼からON
−OFF燃焼への切換とを異なる熱負荷時において行うべ
く構成したことを特徴とする石油式給湯機を提供せんと
するものである。

また、本発明は、燃焼バーナから噴霧する石油の噴霧
量を調整して燃焼量を変化させるための燃焼量可変装置
にコントローラを接続し、同コントローラは、小要求熱
負荷時においては、燃焼バーナにON−OFF燃焼させる一
方、大要求熱負荷時においては、燃焼バーナに比例燃焼
させるべく制御してなる石油式給湯機において、燃焼バ
ーナにON−OFF燃焼させるON−OFF燃焼領域を複数の領域
に分割し、分割された各領域毎に、異なる噴霧量でON−
OFF燃焼させるべく構成したこと、及び、分割された各
領域における噴霧量は、各領域において要求される最小
の熱負荷よりも大きな熱負荷で燃焼可能な噴霧量とした
ことにも特徴を有する。

（ホ）作用及び効果上記した構成によって、本発明は、以下の作用及び効
果を奏する。

即ち、本発明では、ON−OFF燃焼領域と比例燃焼領域
とを一部重複させ、ON−OFF燃焼から比例燃焼への切換
と、比例燃焼からON−OFF燃焼への切換とを異なる熱負
荷時において行うように構成しているため、燃焼形態の
チャタリングを防止して、燃焼バーナの燃焼を安定して
行わせることができる。

また、ON−OFF燃焼領域をさらに複数の領域に分割
し、各領域においてそれぞれ異なる所定の噴霧量でON−
OFF燃焼させているため、ON−OFF燃焼領域の全ての範囲
で所望の熱負荷を得ることができる。

また、各領域における所定の噴霧量として、各領域に
おいて要求させる最小の熱負荷よりも大きな熱負荷で燃
焼させることができる噴霧量としているため、各領域の
下限付近においても所望の熱負荷を得ることができる。

（ヘ）実施例以下、本発明を添付図に示す実施例に基づいて、説明
する。

第１図に、本発明に係る石油式給湯機Ｂの全体構成を
概念的に示す。

まず、石油式給湯機Ｂの一部をなす燃焼量可変装置Ａ
の構成について説明すると、第１図において、Ｔは灯油
を充填した貯油タンクであり、同貯油タンクＴから往き
油管Ｓ内に流入落下した灯油は、ポンプＰで加圧され、
戻り式圧力噴霧ノズルＮに供給されることになる。

第２図に示すように、戻り式圧力噴霧ノズルＮは、そ
の内部を噴出流路10と戻り流路11とを形成しており、往
き油管Ｓを通して戻り式圧力噴霧ノズルＮに供給されて
きた灯油の一部が霧化されて先端ノズル開口部12から噴
出されるとともに、灯油の残部が、戻り流路11を通して
後述する戻り油管Ｒに還流されることになる。

即ち、第１図において、戻り油管Ｒは往き油管Ｓと並
設状態に設けられている。

そして、同戻り油管Ｒは、その一端を戻り式圧力噴霧
ノズルＮの戻り流路11に連通連結するとともに、その他
端を、往き油管ＳのポンプＰの上流側に連通連結してお
り、これによって、循環流路Ｃを形成している。

また、戻り油管Ｒの中途には、流量調整弁７と逆止弁
Ｇとが直列状態に取付けられている。

そして、流量調整弁Ｆを制御することにより、戻り油
量を調節して、戻り式圧力噴霧ノズルＮからの噴霧量を
増減して、燃焼量を変化させることができる。

また、戻り油管Ｒの中途に設けた逆止弁Ｇによって、
戻り油管Ｒを通して灯油が戻り式圧力噴霧ノズルに逆流
するのを防止して、Q_N＝Q_T−Q_Rを常時成立させて、正確
な燃焼制御を図ることができる。

なお、Q_TはポンプＰより戻り式圧力噴霧ノズルＮへ供
給される灯油供給量、Q_Nは戻り式圧力噴霧ノズルＮから
の噴霧量、そして、Q_Rは戻り油管Ｒを通る戻り油量であ
る。

次に、石油式給湯機Ｂの本体の構成について、第１図
を参照して説明すると、20は内部に上記した戻り式圧力
噴霧ノズルＮを配設したガンタイプバーナであり、同バ
ーナ20は、その後部をダクト21を介してファン22と接続
している。

また、ダクト21内には、燃焼用エア供給量を調節する
ためのダンパー23が配設されている。

ガンタイプバーナ20の下方には熱交換器24が配設され
ており、同熱交換器24の給水側は給水配管25と連通連結
しており、同給水配管25には、水量センサ26と、水温セ
ンサ27とが取付けられている。

一方、熱交換器24の給湯側に接続した給湯配管28に
は、流量調整弁29と油温センサ30とが取付けられてい
る。

また、給湯配管28からは風呂用配管31を分岐させるこ
ともでき、この場合、風呂用水量センサ32と流量調整弁
33を取付けることになる。

また、本実施例では、第１図に示すように、往き油管
Ｓの中途から圧力付勢用バイパス管BPを接続し、同バイ
パス管BPの他端を、逆止弁Ｇに接続し、往き油管Ｓ内の
灯油の吐出圧によって逆止弁Ｇの開弁動作を可能な構成
としている。

本発明は、上記構成を有する石油式給湯機Ｂにおい
て、第１図に示すように、流量調整弁Ｆに制御装置Ｅを
接続し、同制御装置ＥにコントローラＤを接続し、同コ
ントローラＤからの制御出力によって、制御装置Ｅを介
して、流量調整弁Ｆの作動を制御して、ガンタイプバー
ナ20の燃焼を、比例燃焼制御のみならず、ON−OFF燃焼
制御するようにした構成に特徴を有する。

即ち、第３図に示すように、一つの燃焼形態では（第
３図（ａ）（ｂ））、号数が４号〜20号までの大要求熱
負荷では、比例燃焼制御を行ない（第３図（ａ））、号
数が2.5号〜６号までの小要求熱負荷では、ON−OFF燃焼
制御を行う（第３図（ｂ））。

このON−OFF燃焼制御において、流量調整弁Ｆの弁開
度を６号に設定し、その後、任意の時間間隔で、流量調
整弁ＦをON−OFF燃焼制御を行うことによって、2.5号〜
４号までの小要求熱負荷であっても、大要求熱負荷にお
ける比例燃焼制御と同様に、要求熱負荷に比例した燃焼
運転を行うことができる。

なお、４号〜６号の範囲において、制御領域をだぶら
せているのは、燃焼形態のチャタリングを防止するため
で、拡大・縮小方向に切換点を代えてチャタリング防止
を効果的に果たすことができる。

要求熱負荷が大から小に変わる場合、すなわち、比例
燃焼制御からON−OFF燃焼制御に切り換える場合は、要
求熱負荷が４号になるまでは比例燃焼制御を行い、４号
を越えた時点で流量調整弁Ｆの弁開度を６号としたON−
OFF燃焼制御に切り換える。

また、要求熱負荷が小から大に変わる場合、すなわ
ち、ON−OFF燃焼制御から比例燃焼制御に切り換える場
合は、要求熱負荷が６号になるまでは流量調整弁Ｆの弁
開度を６号としたON−OFF燃焼制御を行い、６号を越え
た時点で比例燃焼制御に切り換える。言い換えると、ON
−OFF燃焼制御領域と比例燃焼制御領域とが重複しない
部分から、重複する部分へと要求熱負荷が変わる場合に
は、燃焼形態を切り換えず、かつON−OFF燃焼制御領域
と比例燃焼制御領域とが重複している部分から、重複し
ない部分へと要求熱負荷が変わる場合には、燃焼形態を
切り換えるのである。

そのため、要求熱負荷を４号に落として設定した場合
は、比例燃焼制御からON−OFF燃焼制御に切り換わる
と、ON−OFF燃焼制御から比例燃焼制御への切換号数は
６号のため、流量調整弁Ｆの弁開度を６号としたON−OF
F燃焼制御を継続するのである。また、要求熱負荷を６
号に上げて設定した場合は、ON−OFF燃焼制御から比例
燃焼制御に切り換わると、比例燃焼制御からON−OFF燃
焼制御への切換えは４号であるため、比例燃焼制御を継
続するのである。

このように、要求熱負荷がON−OFF燃焼制御領域の上
限あるいは比例燃焼制御領域の下限に設定されていて
も、比例燃焼制御か流量調整弁Ｆの弁開度を６号とした
ON−OFF燃焼制御のいずれかに燃焼形態が、固定される
ので、ON−OFF燃焼と比例燃焼とが頻繁に交互に切り換
わる燃焼形態のチャタリングを防止することができる。

また、ON−OFF燃焼制御の形態は、上記した形態（第
３図（ａ）（ｂ））に何ら限定されるものではなく、例
えば、（第３図（ｃ）（ｄ））に示す燃焼形態を採るこ
ともできる。

即ち、第３図（ｃ）においては、2.5号〜３号まで
は、流量調整弁Ｆの最大弁開度を４号に設定し、その
後、任意の時間間隔で、流量調整弁ＦをON−OFF燃焼制
御を行うとともに、３号〜４号までは、流量調整弁Ｆの
弁開度を６号に設定し、その後、任意の時間間隔で、流
量調整弁ＦをON−OFF燃焼制御を行うことによって、ON
−OFF燃焼制御を行うとともに、４号以上は、従来と同
様に比例燃焼制御を行わせるようにしている。

また、第３図（ｄ）においては、2.5号〜3.5号まで
は、流量調整弁Ｆの弁開度を４号に設定し、その後、任
意の時間間隔で、流量調整弁ＦをON−OFF燃焼制御を行
うことによって、ON−OFF燃焼制御を行うとともに、3.5
号〜４号までは、流量調整弁Ｆの弁開度を６号に設定
し、その後、任意の時間間隔で、流量調整弁ＦをON−OF
F燃焼制御を行うことによって、ON−OFF燃焼制御を行う
とともに、４号以上は、従来と同様に比例燃焼制御を行
わせるようにしている。

このように、本実施例では、大要求熱負荷時では従来
と同様に比例燃焼制御によって、要求熱負荷に比例した
燃焼制御を行うことができるとともに、小要求熱負荷時
においても、ON−OFF燃焼制御によって、要求熱負荷に
比例した燃焼制御を行うことができる。

従って、石油式給湯機Ｂの使用勝手を著しく向上する
ことができる。

なお、上記した石油式給湯機Ｂにおける比例燃焼制御
及びON−OFF燃焼制御に好適に用いることができる流量
調整弁Ｆとしては、各種形態のものが考えられるが、そ
の一具体例として、以下の流量調整弁が考えられる。

即ち、第４図において、２分割体40a,40bから構成さ
れ、かつ、長尺筒状体を形成する弁ケーシング40は、そ
の一側分割体40aの内部に、Ｌ字形状の屈曲流路からな
る流量調整流路41を形成している。

そして、同流量調整流路41の一側開口42は、戻り油管Ｒ
の上流側、即ち、戻り式圧力噴霧ノズルＮ側に連通連結
しており、一方、他側開口43は、戻り油管Ｒの下流側、
即ち、電磁ポンプＰに接続する側に連通連結している。

また、上記流量調整流路41の中途には弁座44が設けら
れており、同弁座44の一側には、球状弁体45が、同弁座
44と接離自在に配設されている。

また、球状弁体45の弁座44と対向する側には、弁体進
退機構Ｋが設けられており、本実施例において、かかる
弁体進退機構Ｋは、以下の構成を有する。

球状弁体45は、筒状の弁ケーシング40の軸線状に位置
しており、その背部に支持リング46を一体的に連結して
いる。

支持リング46は、上記した弁ケーシング40の軸線上を
進退する弁体進退杆47の先端に設けた円形凹溝48内に嵌
入されている。

一方、弁体進退杆47の基端部は、弁ケーシング40の他
側分割体40b内に配設され、かつ、筒状ボビン49にコイ
ル50を巻回することによって構成したソレノイド51の中
央に設けた長孔52内に、進退自在に配設されている。

そして、同ソレノイド51に電流を印加することによっ
て、弁体進退杆47を軸線に沿って進退させ、弁体進退杆
47の先端に嵌入した弁体支持リング46及び球状弁体45
を、弁座44に向けて接離することができ、戻り油管Ｒを
流れる戻り油量を調整することができる。

また、弁体進退杆47は、その中途に環状のスプリング
ワッシャ53の内周縁を連結しており、同ワッシャ53の外
周縁54は、２分割体40a,40bからなる弁ケーシング40の
分割面55に挟持状態に固定されている。

かかる構成によって、弁体進退杆47は、その進退にお
いて、スプリングワッシャ53を変形させることになる
が、同変形に基づく復元力によって、弁体進退杆47の軸
線は、常時、弁ケーシング40の軸線に向けて自動調芯さ
れることになる。

また、第４図に示すように、流量調整弁Ｆは、弁体進
退杆47の進退力の調整を行うための進退力調整機構60を
具備している。

かかる進退力調整機構60は、弁ケーシング40の後部端
面に設けたナット61を設け、同ナット61に螺杆62を螺着
し、同螺杆62の先端をソレノイド51のボビン49内に進退
自在に挿入し、かつ、螺杆62の内部において、スプリン
グ受け板63とスプリング受けプラグ64との間にスプリン
グ65を介設し、同スプリング受け板63の前面に連結杆66
の基端を支持し、同連結杆66の他端を弁体進退杆47内に
設けた挿入孔67に挿入することによって構成している。

かかる構成によって、螺杆62を所望の手段によって回
転することによって弁ケーシング40の軸線方向に進退
し、同進退によって、弁体進退杆47の進退力、即ち、弁
座44から球状弁体45を離隔する力を調整することができ
る。

次に、上記構成を有する流量調整弁Ｆの作動につい
て、第５図及び第６図を参照して説明する。

給湯機Ｂの要求熱負荷に応じて、コントローラＤの号
数切換スイッチを操作して、制御信号を制御装置Ｅに送
り、同制御装置Ｅより流量調整弁駆動回路を通して所望
の電流をソレノイド51に印加して、弁体進退杆47及びそ
れに支持される球状弁体45を一体的に後退させる。

このように、かかる流量調整弁Ｆは、弁体として球状
弁体45を用いているので、第５図に示すように、印加電
流Ｉと、流量調整流路41の流入側開口42に発生する二次
側圧力P₂との相関関係を、略直線的に変化させることが
できる。

一方、二次側圧力P₂と、戻り油管Ｒを通り、往き油管
Ｓの上流側に戻る戻り油量Q_R及び戻り式圧力噴霧ノズル
Ｎからの噴霧量Q_N（灯油供給量Q_T−戻り油量Q_R）との間
には、第６図に示す直線的な相関関係がある。

従って、本実施例では、印加電流Ｉを微調整すること
によって、戻り油量Q_R、即ち、噴霧量Q_Nを直線的に正確
に変化することができ、燃焼制御を正確に行うことがで
きる。

また、前記したように、本実施例では、弁体進退杆47
は自動調芯機能を有するので、弁座44と球状弁体45との
距離、即ち、弁開度を正確に制御することができるの
で、上記した球状弁体45による効果と協働して、さらに
正確な燃焼制御を行うことができる。

さらに、本実施例では、第１図に示すように、往き油
管Ｓの中途から圧力付勢用バイパス管BPを分岐し、同バ
イパス管BPの他端を逆止弁Ｇに接続し、往き油管Ｓ内の
灯油の吐出圧によって逆止弁Ｇの開弁動作を可能として
いる。

従って、逆止弁Ｇの開弁動作を、充分な圧力を有する
往き油管Ｓの吐出圧によって行うことができる。

そのため、逆止弁Ｇ内に内蔵する閉弁用スプリングも
充分な付勢力を有するものを用いることができ、戻り油
管Ｒを通しての灯油の戻り式圧力噴霧ノズルへの逆流を
確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る石油式給湯機の概念的構成説明
図、第２図は戻り式圧力噴霧ノズルの断面側面図、第３
図は比例燃焼制御とON−OFF燃焼制御との組み合わせに
よる燃焼形態の説明図、第４図は流量調整弁の断面正面
図、第５図は印加電流と流量調整弁の二次側圧力の相関
関係を示すグラフ、第６図は流量調整弁の二次側圧力と
戻り油量及び噴霧量との相関関係を示すグラフ、第７図
は従来の石油式給湯機の概念的構成説明図である。図中、 A:燃焼量可変装置 B:石油式給湯機 C:循環流路 D:コントローラ E:制御装置 F:流量調整弁 G:逆止弁 N:戻り式圧力噴霧ノズル S:往き油管 R:戻り油管 BP:バイパス管 T:貯油タンク 40:弁ケーシング 41:流量調整流路 42:一側開口 43:他側開口 44:弁座 45:球状弁体 47:弁体進退杆 51:ソレノイド

フロントページの続き (72)発明者濱田靖夫神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (72)発明者中村譲神奈川県茅ケ崎市本村２丁目８番１号東陶機器株式会社茅ケ崎工場内 (56)参考文献実開昭54−124233（ＪＰ，Ｕ) 特公昭54−20684（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 1/00 F24H 1/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼バーナから噴霧する石油の噴霧量を調
整して燃焼量を変化させるための燃焼量可変装置にコン
トローラを接続し、同コントローラは、小要求熱負荷時
においては、燃焼バーナにON−OFF燃焼させる一方、大
要求熱負荷時においては、燃焼バーナに比例燃焼させる
べく制御してなる石油式給湯機において、燃焼バーナにON−OFF燃焼させるON−OFF燃焼領域の上限
と、燃焼バーナに比例燃焼させる比例燃焼領域の下限と
を重複させ、ON−OFF燃焼から比例燃焼への切換と、比
例燃焼からON−OFF燃焼への切換とを異なる熱負荷時に
おいて行うべく構成したことを特徴とする石油式給湯
機。
【請求項２】燃焼バーナから噴霧する石油の噴霧量を調
整して燃焼量を変化させるための燃焼量可変装置にコン
トローラを接続し、同コントローラは、小要求熱負荷時
においては、燃焼バーナにON−OFF燃焼させる一方、大
要求熱負荷時においては、燃焼バーナに比例燃焼させる
べく制御してなる石油式給湯機において、燃焼バーナにON−OFF燃焼させるON−OFF燃焼領域を複数
の領域に分割し、分割された各領域毎に、異なる噴霧量
でON−OFF燃焼させるべく構成したことを特徴とする石
油式給湯機。
【請求項３】分割された各領域における噴霧量は、各領
域において要求される最小の熱負荷よりも大きな熱負荷
で燃焼可能な噴霧量としたことを特徴とする請求項２記
載の石油式給湯機。