JP3997416B2

JP3997416B2 - 流量調整装置、並びに、燃焼装置

Info

Publication number: JP3997416B2
Application number: JP2002380815A
Authority: JP
Inventors: 明太田; 秀典畑
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2002-12-27
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2022-12-27
Also published as: JP2004211772A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃焼装置に関するものであり、特に燃料ガスの供給量を調整するガス量調整手段に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼装置には、図８に示すように、モータ１０１と、このモータ１０１の作動により燃料ガス流量を調整する流量調整弁１００を採用したものがある。流量調整弁１００は、図９に示すようにモータ１０１の回転運動により弁体１０２に接続されたロッド１０５を直線的に移動させ、弁体１０２と弁座１０３との距離を調整することによって両者の隙間を調整し、これによりガス流量を調整するものである。
【０００３】
流量調整弁１００は、所定の発熱量の燃料ガスが供給されることを前提として設計されており、弁体１０２の直線方向の移動量に応じてガス流量を制御可能なように弁体１０２の径および弁座１０３の開口径が調整されている。
【０００４】
流量調整弁１００の分解能は、モータ１０１を所定量だけ回転させた時の弁体１０２と弁座１０３との隙間の変化量に依存して決定される。即ち、モータ１０１を所定量だけ回転させたときの前記隙間の変化量が少ないほど、流量調整弁１００の分解能が高く、燃料ガスの流量を微調整することができる。
【０００５】
上記したように、流量調整弁１００において、モータ１０１の回転量と、燃料ガス流量の変化量には一定の相関関係がある。そのため、所定の燃焼量の燃料ガスが供給される場合は、モータ１０１の回転量を制御することにより、燃料の流量および燃焼量を的確に調整することができる。
【０００６】
従来より、複数種類の燃料ガスを共用できる燃焼装置には、下記特許文献１に開示されているような開閉弁が採用されている。特許文献１に開示されている開閉弁では、開閉弁本体内に収納されているシート体により弁体のリフト量を調整するものであり、供給されるガス種に応じてシート体の厚さを変更することにより弁体のリフト量を調整し、燃料ガスの流量を調整できる。
【０００７】
また、複数種の燃料ガスを共用可能な燃焼装置には、下記特許文献２に開示されているような電磁弁も採用されている。特許文献２に開示されている電磁弁は、電流の供給量を調整することにより複数段にわたる開度調整が可能な弁である。従来の燃焼装置では、燃料ガスの発熱量に応じて前記電磁弁の開度を調整することにより、燃焼作動時の発熱量の調整を行っている。
【０００８】
【特許文献１】
実開平６−６５７３３号公報
【特許文献２】
特開平６−２４１３４１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記した流量調整弁１００は、モータ１０１の回転量を制御することにより、燃料の流量および燃焼量を的確に調整することができる。しかし、流量調整弁１００の設計段階において想定された燃料ガスと発熱量の異なる燃料ガスが供給される場合、設計段階において想定されている燃料ガスの流量と燃焼量との相関関係が異なるため、モータ１０１の回転量を調整するだけでは燃焼量を的確に調整できなくなり、流量調整弁１００の分解能が変化してしまう。さらに具体的には、例えば発熱量が設計段階において想定されていた燃料ガス（以下基準燃料ガスと称す）のｎ倍である高発熱量の燃料ガス（以下高発熱量ガスと称す）が供給されると、基準燃料ガスを用いた場合の１／ｎの回転量で、所定の発熱量に達する。そのため、図１０に示すように、高発熱量ガスが供給されたときの流量調整弁１００の制御領域は、基準燃料ガスが供給されたときの１／ｎとなる。即ち、発熱量が基準ガスのｎ倍である燃料ガスが供給されると、モータ１０１の所定回転量当たりの分解能が１／ｎになってしまい、発熱量の微調整が困難となる。
【００１０】
また、燃焼装置に発熱量が高い燃料ガスが供給される際の発熱量制御の分解能を上げるために、ロッド１０５の移動距離がｎ倍でないと弁体１０２が全開にならないように調整すると、発熱量が低い基準燃料ガスを供給したときに弁体１０２を全開とするのにｎ倍の時間がかかってしまい、燃焼装置の要求燃焼量の変動に対して俊敏に対応できなくなってしまう。そのため、流量調整弁１００を採用した場合、基準燃料ガスと燃焼量の異なる燃料ガスが供給されると発熱量の微調整ができない。
【００１１】
上記特許文献１に開示されている開閉弁では、発熱量の異なる燃料ガスが供給される場合に、開閉弁本体内に収納されているシート体を交換せねばならないという問題がある。また、上記特許文献２に開示されているような電磁弁が採用されている。特許文献２に開示されている電磁弁は複数段にわたる開度調整が可能であるが、電磁弁自体の装置構成が複雑であるため製造が困難であるばかりか、製造コストも高くついてしまう。
【００１２】
上記した問題に鑑み、本発明は燃焼量の異なる燃料ガスが供給された場合であっても、要求される燃焼量に応じた流量で燃料ガスを供給可能な流量調整装置、並びに、当該流量調整手段を備えた燃焼装置の提供を目的とした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記した問題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃料ガスの流量を調整する流量調整装置であって、外部から供給される燃料ガスの流れを阻止する弁体部と、前記弁体部を所定方向に往復動させる弁体駆動手段と、弁座部とを有し、前記弁体部は、前記弁座部を弁座とする第１弁体部と、当該第１弁体部を弁座とし、第１弁体部に対して独立的に作動することにより第１弁体部との間に燃料ガス流れの上流側から下流側に連通した隙間を形成可能な第２弁体部とを具備し、前記弁体駆動手段は、モータの回転動力により弁体部を所定方向に往復動させるものであり、第１の燃料ガスが供給された場合に、第１弁体部と第２弁体部とを一体的に往復動させ、第１弁体部と弁座部との隙間Ｓを調整して燃料ガスの流量を調整し、前記第１の燃料ガスと単位体積当たりの発熱量又はウォッベ指数が異なる第２の燃料ガスが供給された場合に、第１弁体部に対して第２弁体部を独立的に往復動させ、第１弁体部と第２弁体部との隙間ｓを調整して燃料ガスの流量を調整するものであり、モータの回転量が一定である条件下において、前記隙間ｓ，Ｓの開口面積の比が第１の燃料ガスおよび第２の燃料ガスの発熱量又はウォッベ指数の比と同一とされており、所定時間当たりに弁体部の下流側に流出する燃料ガスの発熱量が燃料ガスの種類に依存せず一定であることを特徴とする流量調整装置である。
【００１４】
本発明の流量調整装置は、燃料ガスの種類に応じて弁体の動作が異なる。さらに具体的には、前記流量調整装置は、第１の燃料ガスが供給された場合に弁体部全体が往復動するが、第２の燃料ガスが供給された場合は弁体部の一部である第２弁体部のみが往復動するものである。そのため、本発明の流量調整装置は、供給される燃料ガスの種類に応じて、第１および第２弁体部の移動距離に対する弁体の開度が異なる。そのため、本発明の流量調整装置では、例えば各弁体部の移動距離が同一の条件下において、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量が大きい場合に、弁体部の一部である第２弁体部のみが往復動する構成とすれば、弁体の往復方向への移動距離を調整するだけで、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量にかかわらず燃焼量を的確に調整することができる。
【００１５】
本発明の流量調整装置は、上記特許文献１や特許文献２に開示されている従来技術の電磁弁のように、シート体の交換や電磁コイルに印加される電流量の調整といった特別な操作を行うことなく、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量に応じた流量調整を行うことができる。
【００１６】
本発明の流量調整装置では、モータの回転量と弁体部の下流側に流出する燃料ガスの発熱量との間に一定の相関関係がある。そのため、本発明の流量調整装置によれば、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小にかかわらず、モータの回転量を調整するだけで要求される発熱量を得るために必要な燃料ガスの流量に調整することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、弁駆動手段が、ステッピングモータの回転動力により弁体部を所定方向に往復動させるものであり、前記ステッピングモータが特定の制御原点を中心として正方向の領域において回転する場合に、第１弁体部と第２弁体部とを一体的に往復動させ、前記ステッピングモータが前記制御原点を中心として逆方向の領域において回転する場合に、第１弁体部に対して第２弁体部を独立的に往復動させるものであり、前記ステッピングモータの正方向への回転ステップ数と逆方向への回転ステップ数とが同一である場合、弁体部の下流側に単位時間当たりに流出する燃料ガスの発熱量は、ステッピングモータの前記制御原点からの回転領域に依存せず一定であることを特徴とする請求項１に記載の流量調整装置である。
【００１８】
本発明において、「正方向」、「逆方向」とはステッピングモータの回転方向を示すものであり、これをもってステッピングモータの回転方向を特定の方向に限定するものではない。
【００１９】
本発明の流量調整装置は、弁体の駆動源としてステッピングモータを備えている。ステッピングモータは、外部からのパルス信号等を受けて所定のステップ数だけ回転するものであるため、弁体の開度および燃料ガスの流量を容易かつ正確に調整できる。
【００２０】
本発明の流量調整装置では、所定の制御原点を基点として動作が変わる。ここで、「制御原点」とは、例えばステッピングモータの回転ステップ数がゼロである機械的な作動原点から所定ステップ数だけ正方向あるいは逆方向に回転した位置を指すものとすることができる。そして、本発明の流量調整装置は、ステッピングモータが前記制御原点を中心として正方向に回転した場合に、第１弁体部と第２弁体部とが一体的に往復動し、ステッピングモータが前記制御原点を中心として逆回転した場合に、第１弁体部に対して第２弁体部を独立的に往復動させる構成となっている。
【００２１】
本発明の流量調整装置は、単位体積当たりの発熱量の大小によって上記制御原点を中心とするステッピングモータの回転方向が変わるものであり、前記制御原点を中心とするステッピングモータの回転ステップ数が同一である条件下において、弁体部の下流側に単位時間当たりに流出する燃料ガスの発熱量を一定に調整できる。そのため、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小に応じてステッピングモータの回転方向を決定さえすれば、前記制御原点を中心とするモータの回転ステップ数によって燃焼量を調整することができる。
【００２２】
本発明の流量調整装置は、ステッピングモータの回転ステップ数と、弁体の下流側に流出する燃料ガスの燃焼量とに相関関係を有する。即ち、本発明の流量調整装置は、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小にかかわらず、燃焼量の調整の分解能が変化しない。そのため、本発明の流量調整装置によれば、上記制御原点を中心とするステッピングモータの回転ステップ数を調整するだけで、燃料ガスの流量を所定の燃焼量を得るために必要な流量に調整することができる。
【００２３】
また、上記請求項１又は２に記載の発明において、弁駆動手段は、モータの回転運動により直線方向に伸縮するロッドを有し、当該ロッドの伸縮により第１弁体部および第２弁体部を往復動させることを特徴とするものであっても良い。（請求項３）
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、燃料ガスを燃焼する燃焼部と、当該燃焼部に燃料ガスを供給するガス供給配管とを備え、当該ガス供給配管と前記燃焼部との間に上記請求項１乃至３のいずれかに記載の流量調整装置を備えたことを特徴とする燃焼装置である。
【００２５】
本発明の燃焼装置は、上記請求項１乃至３に記載の流量調整装置を備えたものであるため、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小にかかわらず、燃焼量を的確に調整することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施形態である燃焼装置について説明する。図１は、本発明の一実施形態である流量調整装置を示す模式図である。図２は、図１に示す流量調整装置が備える弁体を示す斜視図である。図３は、図１に示す流量調整装置に単位体積当たりの発熱量の大きな燃料ガスが供給される場合の動作を示す模式図であり、図４は、図３に示す状態における弁体の状態を示す斜視図である。図５は、図１に示す流量調整装置に単位体積当たりの発熱量の小さな燃料ガスが供給される場合の動作を示す模式図である。図６は、図１に示す流量調整装置が備えるモータの回転ステップ数と弁体の開度との相関関係を示すグラフである。
【００２７】
図１において、１は燃料ガスの流量を調整する流量調整装置である。流量調整装置１は、大別してガス流入部２と、流量調整部３とから構成されている。ガス流入部２は、ガス供給配管に接続される配管接続口６と、ガス流入部２と流量調整部３とを連通する接続部７と、接続部７の開口を開閉する電磁弁８とを具備している。接続部７には、ガス流入部２に供給され接続部７を通過する燃料ガスのガス種を判別するガス種検知センサ１０が設けられている。
【００２８】
また、流量調整部３は、モータ１１と、モータ１１に接続されたロッド１２と、外観が半球状の弁体１３とを備えている。また、流量調整部３には、ガス流入部２の接続部７に開口した開口部１５と、弁体１３の弁座として機能する弁座部１６と、弁座部１６を通過したガスが流入するガス流入室１４とが設けられている。
【００２９】
モータ１１は、外部に設置される制御装置（図示せず）からのパルス信号を受け、そのパルス信号数に応じて回転軸（図示せず）が所定角度だけ回転するステッピングモータである。モータ１１には、回転運動を直線運動に変換する直線化装置１７を介してロッド１２が接続されている。そのためロッド１２は、前記制御装置から受けるパルス信号数に応じて所定距離だけ上下方向（図１矢印Ａ，Ｂ方向）に直線運動を行う。
【００３０】
モータ１１は、回転ステップ数がゼロである機械的な作動原点（図６Ａ点）から所定ステップ数Ｒだけ正方向に回転した位置がモータ１１の制御の原点、即ち制御原点Ｂとして設定されて作動する。さらに具体的には、モータ１１が作動原点Ａから２００ステップ分だけ正回転できるステッピングモータである場合、制御原点Ｂはその中間位置である１００ステップ正回転した位置が制御原点Ｂとして設定される。また、流量制御装置１では、モータ１１の回転ステップ数が制御原点Ｂに相当する回転ステップ数Ｒである時に後述する弁体１３が弁座部１６に当接し、隙間のない状態となっている。ロッド１２は、モータ１１が制御原点Ｂを中心として正回転すると図１の矢印Ａ方向（上方）に直線運動し、モータ１１が制御原点Ｂを中心として逆回転すると図１の矢印Ｂ方向（下方）に直線運動する。
【００３１】
弁体１３は、図１および図２に示すように第１弁体部２０と第２弁体部２１とから構成されている。弁体１３には、第１弁体部２０を下方側から上方側（図１矢印Ａ方向）に向けて付勢するバネ１８と、第２弁体部２１を上方側から下方側（図１矢印Ｂ方向）に向けて付勢するバネ１９が装着されている。第１弁体部２０は、弁体１３の外縁を形成する部分であり、その中央部に弁体１３の頂部２２側から底面２３側に貫通した貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５は、第２弁体部２１に沿う形状に第１弁体部２０を肉抜きしたものであり、頂部２２側から底面２３側に向けて開口面積が縮小している。
【００３２】
第２弁体部２１は、すり鉢状の形状を有し、弁体１３の頂部２２から底面２３側に向けて先細りとなるように形成されたものである。第２弁体部２１は、第１弁体部２０を弁座とするものであり、常時は第１弁体部２０の貫通孔２５内に収納されている。第２弁体部２１の底面２３側には、上記したロッド１２が接続されている。第２弁体部２１は、第１弁体部２０が弁座部１６に当接した状態においてロッド１２が上方（図１〜３Ａ方向）に移動すると、第１弁体部２０に対して独立的に動作し、図２，３に示すように単独で上方に移動する。さらに具体的には、モータ１１を制御原点Ｂに対して正方向領域、即ちモータ１１を図６に示すガスＡ領域において回転させると、ロッド１２が上方に移動し、バネ１９に抗って第２弁体部２１を上方に押し上げる。ここで、第１弁体部２０は、バネ１８によって上方に付勢されているため、第１弁体部２０と弁座部１６との間には隙間はない。そのため、第１弁体部２０と第２弁体部２１との間には、第２弁体部２１の移動量に相当した隙間ｓが形成される。
【００３３】
一方、弁体１３が弁座部１６に当接した状態において、モータ１１を上記した制御原点Ｂに対して逆方向領域、即ち図６に示すガスＢ領域内で回転させると、ロッド１２が下方、即ち頂部２２側から底面２３側に向かう方向に移動し、それに連動して第２弁体部２１が下方に移動する。その際、第２弁体部２１および貫通孔２５は、底面２３側に向かって先細りとなるように成形されているため、第２弁体部２１が第１弁体部２０の貫通孔２５に引っかかる。そのため、ロッド１２が下方（図１，４，５Ｂ方向）に移動すると、図４，５に示すように第２弁体部２１は第１弁体部２０と一体的に下方に向けて移動する。さらに具体的には、モータ１１が制御原点Ｂから回転ステップ数が減少する方向に回転する、即ちモータ１１が逆回転すると、ロッド１２が下方に直線運動し、第１弁体部２０がバネ１８に抗って下方に移動する。またこの時、第１弁体部２１はバネ１９によって下方に付勢されているため、弁体１３は、第１弁体部２０と第２弁体部２１との間に隙間を形成することなく下方に移動する。そのため、モータ１１が逆回転すると、第１弁体部２０と弁座部１６との間に、第１弁体部２０の移動量に相当した隙間Ｓが形成される。
【００３４】
流量調整装置１は、図６に示すように、モータ１１の回転方向によって弁体１３の開度が異なる。さらに具体的には、モータ１１が制御原点Ｂに対して１ステップ分だけ正回転し、弁体１３全体が上下方向に移動した時に弁座部１６と第１弁体部２０との間に形成される隙間ｓの開口面積の変化量は、モータ１１が１ステップ分だけ制御原点Ｂに対して逆回転することによって第１弁体部２０と第２弁体部２１との間に形成される隙間Ｓの開口面積の変化量よりも小さい。そのため、流量調整装置１は、所定回転量あたりのガス流量の変化量が制御原点Ｂを始点とするモータ１の回転方向によって異なる。
【００３５】
本実施形態の流量調整装置１では、ガス種検知センサ１０が燃焼量の大きなガスＡ（例えば液化天然ガス）を検知した場合にモータ１１が制御原点Ｂに対して正回転し、ガスＡよりも燃焼量の小さなガスＢ（例えばメタン系天然ガス）を検知した場合にモータ１１を制御原点Ｂに対して逆回転させる構成としている。また、流量調整装置１は、モータ１の回転量、即ち制御原点Ｂを始点とする回転ステップ数が一定である条件下において、例えばガスＡおよびガスＢの発熱量の比と、隙間ｓ，Ｓの開口面積の比とが同じになるように第１弁体部２０、第２弁体部２１、並びに弁座部１６のサイズや開口面積が設計されている。そのため、流量調整装置１の駆動を司る制御手段（図示せず）は、ガス種検知センサ１０の検知信号に基づき、制御原点Ｂに対するモータ１１の回転方向を決定し、その方向に要求される燃焼量に応じた回転ステップ数だけモータ１１を回転させれば、所定の燃焼量に応じた流量の燃料ガスを供給することができる。
【００３６】
本実施形態において、流量調整装置１は、供給される燃料ガスの種類を判別するガス種検知センサ１０を備えたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば供給されるガス種に応じてモータ１１の制御原点Ｂに対する回転方向を手動で切り替えるスイッチ等を設けた構成とすることも可能である。
【００３７】
【実施例】
続いて、上記した流量調整装置１を用いた実施例である燃焼装置について説明する。図７は、本実施例の燃焼装置の作動原理図である。本実施例の燃焼装置３０は、図７に示すように、大別して燃焼部３１と、燃焼部３１において発生した燃焼ガスと湯水などの熱媒体とが熱交換を行う熱交換部３２と、燃焼部３１に空気を供給する給気部３３と、熱交換部３２を通過した燃焼ガスを外部に排出する排気部３５とから構成されている。
【００３８】
燃焼部３１は、外部から供給された燃料ガスを燃焼するバーナ３６と燃焼空間部３７とから構成されている。バーナ３６は、１１基の炎孔部材３８が並列に並べられたものである。バーナ３６には、燃料を供給するための燃料供給管４０が接続されている。燃料供給管４０の中途には、上記実施形態の流量調整装置１が接続されており、これによりバーナ３６への燃料の供給量が調整されている。
【００３９】
バーナ３６において燃料が燃焼して発生した高温の燃焼ガスは、燃焼空間部３７を通過し、熱交換部３２側へと流れる。熱交換部３２は、燃焼空間部３７に連続しており、バーナ３６の燃焼作動に伴い発生した高温の燃焼ガスと熱交換を行う熱交換器４１を具備している。熱交換器４１には、湯水が流れる流水回路４３が接続されている。流水回路４３は、外部から湯水を供給する流入側流路４５と、熱交換器４１において加熱された湯水を外部に供給する流出側流路４６とを備えている。
【００４０】
流入側流路４５の中途には、水量センサ４７と入水サーミスタ４８とが設けられている。水量センサ４７は、流入側流路４５を介して外部から供給される水量を検知するものである。また、入水サーミスタ４８は、外部から供給される湯水の水温を検知するものである。水量センサ４７および入水サーミスタ４８は、共に後述する制御装置６１に接続されている。
【００４１】
流出側流路４６は、熱交換器４１において高温の燃焼ガスと熱交換して加熱された湯水を給湯栓５０に供給するものである。流出側流路４６の中途には、水量調整弁５１と、湯温検知サーミスタ５２と、攪拌部５３と、出湯サーミスタ５５とが設けられている。水量調整弁５１は、流出側流路４６の流路を開閉することにより、水量調整弁５１よりも下流側に流れる高温の湯水の流量を調整するものである。また、湯温検知サーミスタ５２は、熱交換器４１において加熱された高温の湯水の温度を検知するものである。
【００４２】
攪拌部５３は、流出側流路４６と、後述するバイパス流路５６との接続部に設けられている。攪拌部５３では、熱交換器４１において加熱された高温の湯水と、バイパス流路５６を介して流入する比較的低温の湯水とが混合される。攪拌部５３の下流側には、出湯サーミスタ５５が設けられている。出湯サーミスタ５５は、攪拌部５３において攪拌された湯水の温度を検知するものである。湯温検知サーミスタ５２および出湯サーミスタ５５は、いずれも後述する制御装置６１に接続されており、これらの検知信号が制御装置６１に入力される。また、水量調整弁５１は、制御装置６１に接続されており、制御装置６１からの信号を受けて弁を開閉し、水量調整弁５１よりも下流側に流れる高温の湯水の流量を調整する。
【００４３】
流入側流路４５と流出側流路４６とは、バイパス流路５６によってバイパスされている。バイパス流路５６の流出側流路４６側の端部は、上記した攪拌部５３に接続されている。バイパス流路５６の中途には、バイパス流量センサ５７とバイパス水量調整弁５８とが設けられている。バイパス水量センサ５７は、バイパス流路５６内を流れる湯水の水量を検知するものであり、この検知結果が制御装置６１に入力される。また、バイパス水量調整弁５８は、制御装置６１からの信号に基づいて開度を調整し、これにより攪拌部５３に流れ込む水量を調整するものである。
【００４４】
給気部３３は、内部にファン６０（送風手段）を内蔵しており、バーナ３６の燃焼状態に応じてファン６０の回転数を変化させ、送風量および送風圧力を調整することができる。
【００４５】
制御装置６１は、本実施例の燃焼装置３０全体の作動を司るものであり、上記した各センサの検知信号が入力されるものであると同時に、これらの検知信号に基づいて、流量調整装置１や、水量調整弁５１、バイパス水量調整弁５８、バーナ３６、ファン６０などの駆動制御を行うものである。
【００４６】
本実施例の燃焼装置３０は、燃料供給管４０の中途に設けられた流量調整装置１の動作に特徴を有する。以下、流量調整装置１の動作を中心として燃焼装置３０の動作を説明する。
【００４７】
燃焼装置３０の主電源が投入された状態で、給湯栓５０が開栓されると、流入側流路４５を介して熱交換器４１側に外部から湯水が流入しはじめる。水量センサ４７が水流を検知すると、制御装置６１は、水量センサ４７によって検知された入水量および入水サーミスタ４８の検知温度に基づき、所定温度に湯水を加熱するのに必要な燃焼量（要求燃焼量Ｑ）を決定する。
【００４８】
制御装置６１は、水量センサ４７が水流を検知すると、流量調整装置１の電磁弁８を開成し、外部から供給される燃料ガスを流量調整部３側に向けて供給する。続いて、制御装置６１は、流量調整装置１の接続部７に設けられたガス種検知センサ１０により検知されたガス種に応じて、モータ１１の制御原点Ｂに対する回転方向を決定する。さらに詳細には、燃料供給管４０を介して外部から供給された燃料ガスが燃焼量の大きなガスＡであると判別された場合、制御装置６１はモータ１１を要求燃焼量Ｑに応じたステップ数Ｎだけ制御原点Ｂに対して正回転させる。これにより、第１弁体部２０と第２弁体部２１との隙間が調整され、要求燃焼量Ｑに見合った量の燃料ガスがバーナ３６側に供給される。一方、外部から供給された燃料ガスがガスＡよりも燃焼量の小さなガスＢである場合、制御装置６１はモータ１１を要求燃焼量Ｑに応じたステップ数Ｎだけ制御原点Ｂに対して逆回転させる。これにより、第１弁体部２０と第２弁体部２１とが一体的に動作し、要求燃焼量Ｑに見合った量の燃料ガスがバーナ３６側に供給される。要するに、制御装置６１は、外部から供給された燃料ガスの燃焼量の大小に基づいてモータ１１の制御原点Ｂに対する回転方向（回転領域）を決定すると共に、要求燃焼量Ｑに応じて決定される回転量、即ち回転ステップ数Ｎだけモータ１１を回転させる。制御装置６１は、バーナ３６の炎孔部材３８から噴射される燃料の噴射量に応じてファン６０の回転数を調整し、安定燃焼に必要な量の空気を燃焼部３１に供給する。
【００４９】
バーナ３６は、外部から供給された燃料を燃焼し、燃焼空間部３７内に火炎を形成する。燃料の燃焼により発生する高温の燃焼ガスは、燃焼空間部３７内を移動し、熱交換器３２側に流れる。
【００５０】
一方、外部から供給される湯水の一部は、流入側流路４５を介して熱交換器４１内に流れ込む。また、外部から供給される湯水の残部は、バイパス流路５６内を流れ、攪拌部５３に流れ込む。バイパス流路５６内を流れる湯水の流量は、バイパス水量調整弁５８の開度を変化させることにより調整される。
【００５１】
熱交換器４１に流入した湯水は、燃焼空間部３７内を移動してきた高温の燃焼ガスと熱交換を行い加熱される。熱交換器４１において加熱された湯水は、流出側流路４６側へと流れ出す。制御装置６１は、給湯栓５０における給湯量および給湯温度に応じて水量調整弁５１およびバイパス水量調整弁５８の開度を調整する。
【００５２】
本実施例の燃焼装置３０は、上記した流量調整装置１を備えたものであるため、燃焼量と制御原点Ｂに対するモータ１１の回転量（回転ステップ数）との間に一定の相関関係がある。即ち、流量調整装置１は、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量に応じてモータ１１の制御原点Ｂに対する回転方向を変換することにより、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小に左右されることなく燃焼量を調整することができる。そのため、本実施例の燃焼装置３０は、供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小に依存することなく、燃焼量の調整を精度良く行うことができる。
【００５３】
上記した実施形態において流量調整装置１は、供給される燃料ガスの単位体積当たりの発熱量を指標として弁体１３が動作するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばウォッベ指数のように燃料ガスの発熱量に相当するものを指標として動作する構成であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、弁体の往復方向への移動距離を調整するだけで、燃料の種類にかかわらず燃焼量を的確に調整可能な流量調整装置を提供できる。
【００５５】
請求項１に記載の発明によれば、モータの回転量を調整するだけで要求される発熱量に応じた燃料ガス流量に調整することができる流量調整装置を提供できる。
【００５６】
請求項２に記載の発明によれば、燃料ガスの単位体積当たりの発熱量の大小に応じてステッピングモータの回転領域さえ決定すれば、制御原点からのモータの回転ステップ数に応じて燃焼量を調整することができる。
【００５７】
請求項３に記載の発明によれば、モータの回転により弁体部を的確に往復動させ、燃料ガスの流量を調整できる。
【００５８】
請求項４に記載の発明によれば、単位体積当たりの発熱量の異なる複数種の燃料ガスに対して互換性を有する燃焼装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である流量調整装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す流量調整装置が備える弁体を示す斜視図である。
【図３】図１に示す流量調整装置に単位体積当たりの発熱量の大きな燃料ガスが供給される場合の動作を示す模式図である。
【図４】図３に示す状態における弁体の状態を示す斜視図である。
【図５】図１に示す流量調整装置に単位体積当たりの発熱量の小さな燃料ガスが供給される場合の動作を示す模式図である。
【図６】図１に示す流量調整装置が備えるモータの回転ステップ数と弁体の開度との相関関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例である燃焼装置の作動原理図である。
【図８】従来技術の流量調整装置を示す模式図である。
【図９】図８に示す流量調整装置の動作を示す模式図である。
【図１０】図８に示す流量調整装置が備えるモータの回転量と弁体の開度との相関関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１流量調整装置
３流量調整部
１１モータ
１２ロッド
１３弁体
１６弁座部
２０第１弁体部
２１第２弁体部
３０燃焼装置
３１燃焼部
４０燃料供給管
６１制御装置
ｓ，Ｓ隙間
Ｂ制御原点

Claims

燃料ガスの流量を調整する流量調整装置であって、外部から供給される燃料ガスの流れを阻止する弁体部と、前記弁体部を所定方向に往復動させる弁体駆動手段と、弁座部とを有し、前記弁体部は、前記弁座部を弁座とする第１弁体部と、当該第１弁体部を弁座とし、第１弁体部に対して独立的に作動することにより第１弁体部との間に燃料ガス流れの上流側から下流側に連通した隙間を形成可能な第２弁体部とを具備し、前記弁体駆動手段は、モータの回転動力により弁体部を所定方向に往復動させるものであり、第１の燃料ガスが供給された場合に、第１弁体部と第２弁体部とを一体的に往復動させ、第１弁体部と弁座部との隙間Ｓを調整して燃料ガスの流量を調整し、前記第１の燃料ガスと単位体積当たりの発熱量又はウォッベ指数が異なる第２の燃料ガスが供給された場合に、第１弁体部に対して第２弁体部を独立的に往復動させ、第１弁体部と第２弁体部との隙間ｓを調整して燃料ガスの流量を調整するものであり、モータの回転量が一定である条件下において、前記隙間ｓ，Ｓの開口面積の比が第１の燃料ガスおよび第２の燃料ガスの発熱量又はウォッベ指数の比と同一とされており、所定時間当たりに弁体部の下流側に流出する燃料ガスの発熱量が燃料ガスの種類に依存せず一定であることを特徴とする流量調整装置。
弁駆動手段は、ステッピングモータの回転動力により弁体部を所定方向に往復動させるものであり、前記ステッピングモータが特定の制御原点を中心として正方向の領域において回転する場合に、第１弁体部と第２弁体部とを一体的に往復動させ、前記ステッピングモータが前記制御原点を中心として逆方向の領域において回転する場合に、第１弁体部に対して第２弁体部を独立的に往復動させるものであり、前記ステッピングモータの正方向への回転ステップ数と逆方向への回転ステップ数とが同一である場合、弁体部の下流側に単位時間当たりに流出する燃料ガスの発熱量は、ステッピングモータの前記制御原点からの回転領域に依存せず一定であることを特徴とする請求項１に記載の流量調整装置。
弁駆動手段は、ステッピングモータの回転運動により直線方向に伸縮するロッドを有し、当該ロッドの伸縮により第１弁体部および第２弁体部を往復動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整装置。
燃料ガスを燃焼する燃焼部と、当該燃焼部に燃料ガスを供給するガス供給配管とを備え、当該ガス供給配管と前記燃焼部との間に上記請求項１乃至３のいずれかに記載の流量調整装置を備えたことを特徴とする燃焼装置。