JP3228507B2

JP3228507B2 - 燃焼量可変装置

Info

Publication number: JP3228507B2
Application number: JP34214889A
Authority: JP
Inventors: 繁文安永; 雅人有松
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH03274314A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、家庭用石油給湯機等に使用される燃焼量可
変装置に関する。

（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８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G_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G_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、従来、上記した流量調整弁75は、弁ケーシング
内に、一側開口を戻り油管の上流側に連結するととも
に、他側開口を戻り油管の下流側に連結した流量調整流
路を形成し、同流量調整流路の中途に弁座を設け、同弁
座に針状弁体を接離自在に当接して流量調整流路を開閉
自在となし、かつ、針状弁体の後方に、ソレノイドによ
って駆動される弁体進退杆を配設し、同ソレノイドへの
印加電流を可変とすることによって弁体進退杆の進退量
を微調整可能とした構成としている。

そして、ソレノイドへの印加電圧を変えることによっ
て、弁体進退杆及びその先端に取付けた針状弁体を弁座
に向けて進退して、弁座の開度調整を行い、弁座の流入
側の圧力P₂を変化して、戻り油量Q_Rを変え、噴霧量Q_Nを
調節することができる。

なお、第８図において、76は、戻り油管74の中途に設
けた逆止弁である。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかし、かかる石油燃焼装置は、未だ、以下の解決す
べき課題を残していた。

即ち、上記構成においては、弁体が針状弁体によって
形成されているため、印加電流と弁座の流入側の圧力P₂
との間に比例関係を確保することができない。

従って、上記圧力P₂に比例する戻り油量Q_Rの変化も不
安定となり、正確な燃焼制御を行うことができなかっ
た。

本発明は、上記した課題を解決することができる新規
な燃焼量可変装置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この発明は、ポンプで加圧した灯油を往き油管を通し
て戻り式圧力噴霧ノズルに供給し、かつ、戻り油管の途
中に流量調整弁を設け、同流量調整弁を制御することに
より、前記ノズル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燃焼量可変装置において、弁ケーシ
ング内に、一側開口を戻り油管の下流側に連結するとと
もに、他側開口を戻り油管の上流側に連結した流量調整
流路を形成し、同流量調整流路の中途に弁座を設け、同
弁座に球状弁体を接離自在に当接して流量調整流路を開
閉自在となし、しかも、前記球状弁体を、筒状の弁ケー
シングの軸線上に位置させるとともに、その背部に、弁
体進退杆に設けた円形凹溝内に嵌入した支持リングを一
体的に連結し、かつ、球状弁体の後方に、ソレノイドに
よって駆動され、弁ケーシングの軸線方向へ進退する弁
体進退杆と、同弁体進退杆の後方に対峙させた螺杆と、
同螺杆と前記弁体進退杆との間に介設した連結杆とを配
設するとともに、前記螺杆内に、前記連結杆の基端を後
方から付勢するスプリングを収納配設して、前記螺杆を
進退させて同スプリングの付勢力を調整可能とし、さら
に、前記弁体進退杆と前記弁ケーシングとの間に弾性体
を挟持固定して、同弾性体の変形に基づく復元力による
自動調芯機能を備えさせ、前記ソレノイドへの印加電流
を可変とすることによって、弁体進退杆の進退量を微調
整可能としたことを特徴とする燃焼量可変装置に係るも
のである。

（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。

弁体として球状弁体を用い、球状弁体を、筒状の弁ケ
ーシングの軸線上に位置させるとともに、その背部に、
弁体進退杆に設けた円形凹溝内に嵌入した支持リングを
一体的に連結し、かつ、球状弁体の後方に、ソレノイド
によって駆動され、弁ケーシングの軸線方向へ進退する
弁体進退杆と、同弁体進退杆の後方に対峙させた螺杆
と、同螺杆と前記弁体進退杆との間に介設した連結杆と
を配設するとともに、前記螺杆内に、前記連結杆の基端
を後方から付勢するスプリングを収納配設して、前記螺
杆を進退させて同スプリングの付勢力を調整可能とし、
さらに、前記弁体進退杆と前記弁ケーシングとの間に弾
性体を挟持固定して、同弾性体の変形に基づく復元力に
よる自動調芯機能を備えさせたので、印加電流と弁座の
流入側の圧力との間に比例関係を確保することができ、
上記圧力に比例する戻り油量の変化も印加電流に正確に
比例して変化し、正確な燃焼制御を行うことができる。
特に、弁体進退杆の進退力を調整するようにしたので、
弁座と球状弁体との距離、すなわち弁開度の正確な制御
を行うことができる効果を有し、しかも、支持リングを
球状弁体の背後に配設するとともに、弁体進退杆に設け
た円形凹溝内に嵌入したことにより、球状弁体の開閉作
動及び開弁度調整を正確にとることができ、したがっ
て、結果的に燃焼制御の正確性を向上できる。

（ヘ）実施例以下、本発明を添付図に示す実施例に基づいて詳説す
る。

第１図に、本発明に係る燃焼量可変装置Ａを組み込ん
だ石油式給湯機Ｂの全体構成を概念的に示す。

まず、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内に注入落下した灯
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
の内部に噴出流路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Ｆ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、往き油管Ｓの中途に設けた逆止弁Ｇによって、
電磁作動のポンプＰ停止時、戻り油管Ｒを通して灯油が
戻り式圧力噴霧ノズルＮに逆流するのを防止する。

なお、Q_TはポンプＰより戻り式圧力噴霧ノズルン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25の給湯側に接続した給湯配管28に
は、流量調整弁29と湯温センサ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と閉止弁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の途中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、上記構成を有する燃焼量可変装置Ａまたは
同燃焼量可変装置を具備する石油式給湯機Ｂにおいて、
第３図に示すように、流量調整弁Ｆ内に設けた流量調整
流路43に設けた弁座44を開閉する弁体を球状弁体45によ
って形成している。

即ち、第３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43を形成している。

そして、同流量調整流路43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41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43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の軸線上に位置
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内に遊
嵌されている。

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ズ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、弾性体としての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３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、弁進退杆47の進退力、即ち、弁座
44から球状弁体47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４図及び第５図を参照して説明する。

給湯機Ｂの要求熱負荷に応じて、図示しない操作部上
のスイッチを操作して制御信号を制御装置に送り、同制
御装置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、本実施例では、弁体として球状弁体45を
用いているので、第４図に示すように、印加電流Ｉと、
流量調整流路43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
53からの噴霧量Q_N（灯油供給量Q_T−油量Q_N）との間に
は、第５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、戻り油雨量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Ｎへの逆流
を確実に防止することができる。

また、上記した燃焼量可変装置Ａにおける流量調整弁
Ｆは、以下の作用及び効果も奏するものである。

即ち、流量調整弁Ｆにおける球状弁体45に働く力の釣
り合いは、以下の式によって表される。

P₂A＋Ｆ（Ｉ）＝ｋ・Δｘ＋ｋ・x₀ ここで、 A:弁座断面積Ｆ（Ｉ）：電磁力（電流値Ｉと相関（比例））ｋ・Δx:バネ力ｋ・x₀:初期のバネ力いまΔｘが縮小であるとすれば、電流値Ｉと殆ど一定
であり、また、二次側圧力P₂も殆ど一定となる。

従って、第６図のグラフに示すように、電磁ポンプＰ
の電圧を下げて一次側圧力P₁を下げていった場合でも、
二次側圧力P₂や噴霧量Q_Nが変化しないことになる。

即ち、噴霧量Q_Nは電流値Ｉを決定してやれば一義的に
決定されることになり、電流制御によって正確かつ確実
に噴霧量Q_Nを制御することができる。

また、第７図に、本発明に係る燃焼量可変装置Ａにお
ける流量調整弁Ｆの他の実施例を示す。

本実施例は、実質的に、上記した実施例における燃焼
量可変装置Ａの流量調整弁Ｆの上流側の戻り油管Ｒにア
キュームレータALを設けた場合を示す。

本実施例において、かかるアキュームレータALは、戻
り油管Ｒに接続したケーシング80とケーシング80内にス
プリング付勢して配設したピストン81とからなる。

かかる構成によって、二次側圧力P₂の変化を吸収し
て、二次側圧力P₂の変化に起因する噴霧量Q_Nの変化を防
止することができる。

従って、この面からも、電流値Ｉの制御によって正確
かつ確実に噴霧量Q_Nを制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量調整弁を装備する燃焼量可変
装置を具備す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図は流量
調整弁の断面正面図、第４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５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６図は流量調整弁の一時側圧力と二次側圧
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図は他の実施例に係る流量調整弁の断面正面図、第８
図は従来の燃焼量可変装置を具備する石油式給湯機の概
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 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 P:ポンプ R:戻り油管 BP:バイパス管 T:貯油タンク 40:弁ケーシング 41:一側開口 42:他側開口 43:流量調整流路 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)発明者安永繁文兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号日本ユプロ株式会社内 (72)発明者有松雅人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)参考文献特開昭64−74366（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−2513（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−72978（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−15884（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−53974（ＪＰ，Ｕ) 特公昭61−30166（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 1/00 105 F23N 1/00 110

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプ（Ｐ）で加圧した灯油を往き油管
（Ｓ）を通して戻り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）に供給し、
かつ、戻り油管（Ｒ）の途中に流量調整弁（Ｆ）を設
け、同流量調整弁（Ｆ）を制御することにより、前記ノ
ズル（Ｎ）からの噴霧量を増減して燃焼量を変化させる
ことができる燃焼量可変装置において、弁ケーシング（40）内に、一側開口（41）を戻り油管
（Ｒ）の下流側に連結するとともに、他側開口（42）を
戻り油管（Ｒ）の上流側に連結した流量調整流路（43）
を形成し、同流量調整流路（43）の中途に弁座（44）を
設け、同弁座（44）に球状弁体（45）を接離自在に当接
して流量調整流路（43）を開閉自在となし、しかも、前
記球状弁体（45）を、筒状の弁ケーシング（40）の軸線
上に位置させるとともに、その背部に、弁体進退杆（4
7）に設けた円形凹溝（48）内に嵌入した支持リング（4
6）を一体的に連結し、かつ、球状弁体（45）の後方
に、ソレノイド（51）によって駆動され、弁ケーシング
（40）の軸線方向へ進退する弁体進退杆（47）と、同弁
体進退杆（47）の後方に対峙させた螺杆（62）と、同螺
杆（62）と前記弁体進退杆（47）との間に介設した連結
杆（66）とを配設するとともに、前記螺杆（62）内に、
前記連結杆（66）の基端を後方から付勢するスプリング
（65）を収納配設して、前記螺杆（62）を進退させて同
スプリング（65）の付勢力を調整可能とし、さらに、前
記弁体進退杆（47）と前記弁ケーシング（40）との間に
弾性体を挟持固定して、同弾性体の変形に基づく復元力
による自動調芯機能を備えさせ、前記ソレノイド（51）
への印加電流を可変とすることによって、弁体進退杆
（47）の進退量を微調整可能としたことを特徴とする燃
焼量可変装置。