JPH0238210Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、電流比例弁によつて燃焼ガスの供給
量を変化させる燃焼制御に係わり、特に燃焼ガス
の種類または圧力の変化に容易に対応できる燃焼
制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、ブリードタイプの電流比例弁（以下、
電磁弁とも言う）は、第１図に示す如く、ノズル
２ａと一体的に形成された可動片２が本体１の上
部に設けた穴に挿通せられ、スプリング３によつ
てノズル２ａを押し上げることで、流体の流路を
閉じるようになつており、さらに本体１の上方に
突出した可動片２の外周には、可動片２を下方に
動かして流体の流路を開く吸収コイル４および可
動片２を上方に動かして流体の流路を閉じる反転
コイル５が設けられている。

かかる電磁弁の吸収コイル４および反転コイル
５には、それぞれパルス幅が8msおよび2ms程度
の直流電流が交互に加えられ、スプリング３の作
用のもとで電流値を変化させると、この電流値に
応じた弁開度若しくはノズル圧が得られる。

即ち、吸収コイル４および反転コイル５にパル
ス幅が8msおよび2msの直流電流が交互に加わる
と、直流電流が吸収コイル４に加わつたときに
は、スプリング３の弾性力に反して可動片２を下
方に動かして流体の流路を開く作用がなされ、次
にこの流体の流路が開かれた状態から直流電流が
反転コイル５に加わるとスプリング３の弾性力と
ともに可動片２を上方に戻す作用がなされ、この
作用は、10msで一回の周期で行われる。

（考案が解決しようとする課題） ところで、上記作用により、上下方向の移動作
用が繰り返すこととなるが、上記したように吸収
コイルと反転コイルとのパルス信号幅の比は８：
２と設定させて、吸収コイル側の作用の割合を、
反転コイル５とスプリング３の弾性力との和によ
る作用に比べ十分大きくしているため、この両コ
イルへの供給電流がコイルの可動片をを駆動させ
るに十分な所定値Ia以上の一定値であれば、一秒
間に100回程度の周期で繰り返されるため、反転
コイルとスプリング作動時、可動片２が作用によ
り弁が閉止位置まで戻されることはなく、吸収コ
イルにより作用される弁開度位置より若干閉じた
位置にて上下方向の微振動を繰り返しながら一定
開度状態で維持される。また、上記状態におい
て、両コイルへの供給電流を増加させると、スプ
リングの弾性力は変化しないため、双方の励磁電
流とも増加されるが、吸収コイル側の作用と反転
コイル５およびスプリング３の弾性力との和によ
る作用との差が電流の増加に伴つて磁力の増加分
だけ増加するため、弁開度は増加方向に移行する
こととなる。

第２図は、この電流とノズル圧との関係を示し
た特性図で、上記２個のコイルに供給される電流
Ｉが少ない場合には可動片２に作用する力も小さ
く、したがつてノズル圧ｐはほぼスプリング３の
張力によつて、ノズル２ａが全閉された状態で燃
料が僅かに供給されるように講じられたノズル圧
paに維持されるが、電流ＩがIaを超えると可動
片２を吸引する力が反転コイル５とスプリング３
の張力の和よりも大きくなり、ここで初めて弁が
開き、これ以降電流がIaからIbに変化すると、こ
の変化にほぼ比例してノズル圧ＰもPaからPbに
変化する。なお、通常、電流の上昇および下降に
対する弁の開方向と閉方向では若干のヒステリシ
ス現象を伴うが、上下方向の微振動を繰り返しな
がら一定開度状態が維持される構成の本願の電磁
弁においては、制御上殆ど無視できる程度に押え
ることができる。

一方、燃焼ガスが例えばノズル圧の比較的高い
プロパンガスを使う場合と、ノズル圧の比較的低
い都市ガス等を使う場合とでは、電磁弁に加わる
ガス圧が異なるために、弁の開閉に伴う作動電流
値が相違する。すなわち、ノズル圧の比較的高い
プロパンガスを使う場合には、上記したように作
動片２を作動させる電流値が第２図実線で示した
殆く、電流IaからIbに変化すると、この変化にほ
ぼ比例してノズル圧ＰもPaからdbに変化するが、
同じ条件でノズル圧の比較的低い都市ガス等を使
うと、第２図中の破線で示した如く、可動片に作
用する抵抗も減少するため、弁開閉に係わる作用
電流も全体的に減少し、電流Ｉとノズル圧Ｐとは
依然として比例関係が保たれるけれども、特性曲
線全体が電流の少ない側にシフトされてしまう。
このため、例えば、サーミスタにより負荷を検出
して電磁弁コイルへの供給電流値を変化させて弁
開度を制御させることで、燃焼量の制御を行う場
合、負荷状態に応じて変化される供給電流が共通
の同一仕様の電磁弁、制御装置では、ガス種の異
なる双方への適用が出来なかつた。

このように従来の燃焼制御装置にあつては、ガ
スの種類に応じてそれぞれ別仕様の制御装置を必
要とするため、電磁弁の電流Ｉとノズル圧Ｐとが
比例関係にあることに重点を置いて設計された制
御回路をガス種の異なる燃焼機に共用できなかつ
た。また、制御回路を共用するため電磁弁のスプ
リング３を常に電磁弁コイルへの供給電流値がIa
とIb間で動作するよう、ガス種に応じて張力の異
なる別のスプリングに変更してもよいが、いちい
ち分解して交換したり、あらかじめそれぞれ専用
のスプリング３を組み込んだものを複数個用意し
ておかなければならないという欠点があつた。

本考案は、上記の欠点を除去するためになされ
たもので、燃焼負荷の状態に応じて電磁弁のコイ
ル電流を制御する制御回路の他に、２個のコイル
の通電時間を相対的に変化させる回路を設け、ガ
ス種の変更に対して同一の制御回路を適用し得る
燃焼制御装置の提供を目的とする。

［考案の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案の燃焼制御
装置は、流体の流路を開閉させるノズルと、この
ノズルを流路を閉じる方向に弾性支持させたスプ
リングと、このノズルに一体的に形成させた可動
片と、この可動片をノズルを開放させる方向に移
動させるための吸収コイルと、この吸収コイルに
より移動した可動片を反対方向に移動させるため
の反転コイルから構成させた電流比例弁と、この
電流比例弁の吸収コイルおよび反転コイルに、信
号幅が吸収コイル側を反転コイルより大となるよ
う設定させた毎秒100回程度の方形波信号を交互
に流すように構成させるとともに、吸収コイルお
よび反転コイルへ供給させるそれぞれの方形波信
号の幅のデユーテイ比をガスの種類に応じて可変
させるためのデユーテイ比可変装置を備えた方形
波発信器と、この方形波発信器からの信号により
吸収コイルおよび反転コイルに交互に方形波電流
を供給するスイツチング回路と、このスイツチン
グ回路の吸収コイルおよび反転コイルへ供給され
る電流量を負荷を検出するサーミスタ等の検出信
号に基づいて制御するよう構成させるとともに、
この電流量を任意に設定して燃焼能力を制御させ
るための電流量可変装置を備えた制御回路とを具
備させた。

（作用） ガス種に応じ、方形波発信器のデユーテイ比可
変装置により、あらかじめ設定されたガス種に対
応する、吸収コイルおよび反転コイルへ供給させ
るそれぞれの方形波信号の幅のデユーテイ比にな
るよう調整しておくことで、常に制御回路から電
磁弁のスイツチング回路に供給される電流のIaか
らIbの間で弁が開閉されるように構成させ、この
電流比例弁に制御回路の負荷を検出するサーミス
タ等の検出信号に基づいてスイツチング回路へ負
荷に応じた電流量を供給すると、その電流量に応
じた、弁開度状態で、可動片が微振動を繰り弁し
ながら維持されことで、その開度に応じた燃料が
燃焼装置側に供給される。また、制御回路に設け
られた電流量可変装置により、供給電流量を調整
することで、同じ検出負荷に対する弁開度を調整
して、燃焼装置の燃焼能力の調整が行える。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本考案の一実施例に
ついて説明する。

第３図は本考案による燃焼制御装置の構成を示
す回路図で、図中Ｒ１〜Ｒ５は抵抗、Ｄ１〜Ｄ２
はダイオード、OPは演算増幅器、VR１は可変
抵抗、Ｃはコンデンサをそれぞれ示し、これらが
デユーテイ比可変の方形発信器１０を形成してい
る。また、TR１〜TR３はトランジスタ、Ｄ３，
Ｄ４はダイオードをそれぞれ示し、これらがコイ
ル４および５に交互に矩形波電流を供給するスイ
ツチング回路２０を形成している。また、TR４
はトランジスタ、VR４は可変抵抗、Ａは電流制
御部をそれぞれ示し、これらが、サーミスタTh
の検出信号に基いて電磁弁の電流を制御する制御
回路３０を構成している。

上記の如く構成された本考案による燃焼制御装
置の作用を第４図をも参照して以下に説明する。

先ず、方形波発信器１０において演算増幅器
OPの出力e₀が図示しないツエナーダイオードに
よつて定まる正の電圧であるとすると、分圧抵抗
Ｒ３およびＲ４によつて定まる電圧eaが非反転
入力端子（＋端子）に印加されており、反転入力
端子（−端子）には可変抵抗VR１、抵抗Ｒ１お
よびダイオードＤ１を通じてコンデンサＣに充電
された電圧ebが印加されている。コンデンサＣ
の充電が進んでea≦ebとなると出力電圧eoは負
に変化し始める。この変化は非反転入力端子に帰
還され、瞬間的に出力e₀は図示しないツエナーダ
イオードによつて定まる負の電圧に反転する。こ
れによりコンデンサＣに充電された電荷はダイオ
ードＤ２、抵抗Ｒ２および可変抵抗VRを介して
放電され、この放電が進んでea≧ebとなると出
力e₀は正に変化し始める。この変化は非反転入力
端子に帰還され、瞬間的に出力eoは正に反転し
てもとの状態に戻る。以後この動作を繰返して第
４図に示す方形波を発生することになるが、この
方形波信号の繰返し周期はほぼコンデンサＣの容
量、抵抗ＲおよびＲ２の抵抗値、ならびに可変抵
抗VR１の接触子の位置によつて決まることにな
る。ただし、抵抗Ｒ１，Ｒ２および可変抵抗VR
１の抵抗値を適切に定めるならば、すなわち、コ
ンデンサＣの充電時間と放電時間との和が一定に
なるよう定めるならば、可変抵抗VR１の接触子
の位置を変化させたとしても方形波の繰返し周期
をほぼ一定に保つことができる。また、可変抵抗
VR１の接触子を第３図において、下方に移動さ
せた場合にはコンデンサＣの充電時間が長くなる
と同時に放電時間が短縮されることから、第４図
に示した時間T1が大きくなり、時間T2が小さく
なる。これとは反対に可変抵抗VR１の接触子を
上方に移動させた場合には充電時間が短くなると
同時に放電時間が長くなることから第４図に示す
時間T1が短くなり、時間T2が長くなる。すなわ
ち、方形波発信器１０は可変抵抗VR１を移動さ
せることによつて、繰返し周期を一定に保ちなが
らデユーテイ比Ｔ１／（T1＋T2）を変化させる
ことができる。次に、スイツチング回路２０にお
いて、トランジスタTR１のベースに正電圧が印
加されると、これがオン状態にせられ、続いてト
ランジスタTR２がオン状態になり、吸収コイル
４に作動電流が供給せられる。なお、トランジス
タTR２がオン状態になると、このトランジスタ
のコレクタに繋がれたトランジスタTR３のベー
ス電圧が上昇し、これをオフ状態にする。一方、
トランジスタTR１のベース電圧が低くなるる
と、そのベース電流が断たれてこれがオフ状態に
なるとともにトランジスタTR２もオフ状態にな
る。また、トランジスタTR３のベースには吸収
コイル４を通じてベース電流が流れ、このトラン
ジスタTR３がオン状態になり、反転コイル５に
作動電流が供給される。かくして、スイツチング
回路２０のトランジスタTR１のベースに、方形
波発信器１０の出力を加えれば、方形波信号のレ
ベルの変化に対応して反転コイル５に交互に作動
電流が供給され、方形波のデユーテイ比を変化さ
せれば電磁弁の開度が変えられる。また次に、制
御回路３０は、前述した如く、燃焼負荷の状態を
検出するサーミスタThの信号に基いて電流制御
部ＡがトランジスタTR４のベースに制御信号を
加え、吸収コイル４および反転コイル５の電流を
制御している。すなわち、制御回路３０は電磁弁
のコイルに流れる電流を第２図に示されたIaから
Ibの範囲に変化させることで弁開度を変化させる
ことができる。

なお、T1とT2の具体的な基準時間は、例えば
従来の技術の欄で説明した電磁弁と同様それぞれ
8msと2ms程度に設定し、10msの周期で繰り返す
構成とするが、この比率を可変抵抗VR１により
調整することで、ノズル圧が高いガス種の場合
は、T1を8msより若干長く、T2を2msより若干
短くして、デユーテイ比が高くなるように制御し
て同じ電流値での吸収コイル４側の方形波電流値
を多く、逆にノズル圧が低いガス種の場合は、
T1を8msより若干短く、T2を2msより若干長く
して、デユーテイ比が低くなるように制御して同
じ電流値での吸収コイル４側の方形波電流値を少
なくすることで、スプリングの弾性力を変化させ
ずに、ガス種の違いによる作動片の閉から開まで
のスイツチング回路へ供給される作動電流量をIa
からIbまでの値に共通化させることができる。

かくして、電磁弁の電流Ｉとノズル圧Ｐとが比
例関係にあることに基いて負荷状態を最適に制御
するように設計された制御回路に変更を加えるこ
となく、ガス種の違いに対してこの制御回路を共
通に用いることができる。

この場合、方形波発信器１０の特性を、予想さ
れるガス種および圧力に対応するように定めるな
らば、制御回路３０に変更を加えることに比して
調整操作が極めて単純化される。

（考案の効果） 以上の説明によつて明らかな如く、本考案の燃
焼制御装置によれば、ガス種の変更に対して同一
の制御回路をそのまま利用できるとともに使用部
品の共通化と併せて調整も単純化され、機器のコ
スト低減にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な電流比例弁の構成を示す断面
図、第２図はこの電流比例弁の動作特性図、第３
図は本考案による燃焼制御装置の一実施例の構成
を示す回路図、第４図は同実施例の作用を説明す
る波形図である。 １……電流比例弁本体、２……可動片、２ａ…
…ノズル、３……スプリング、４……吸収コイ
ル、５……反転コイル、１０……方形波発信器、
２０……スイツチング回路、OP……演算増幅器、
Ｒ１〜Ｒ５……抵抗、VR１，VR２……可変抵
抗、Ｃ……コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ４……ダイオー
ド、TR１〜TR４……トランジスタ、Ａ……電
流制御部、Th……サーミスタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体の流路を開閉させるノズルと、このノズル
   を流路を閉じる方向に弾性支持させたスプリング
   と、このノズルに一体的に形成させた可動片と、
   この可動片をノズルを開放させる方向に移動させ
   るための吸収コイルと、この吸収コイルにより移
   動した可動片を反対方向に移動させるための反転
   コイルから構成させた電流比例弁と、この電流比
   例弁の吸収コイルおよび反転コイルに、信号幅が
   吸収コイル側を反転コイルより大となるよう設定
   させた毎秒100回程度の方形波信号を交互に流す
   ように構成させるとともに、吸収コイルおよび反
   転コイルへ供給させるそれぞれの方形波信号の幅
   のデユーテイ比をガスの種類に応じて可変させる
   ためのデユーテイ比可変装置を備えた方形波発信
   器と、この方形波発信器からの信号により吸収コ
   イルおよび反転コイルに交互に方形波電流を供給
   するスイツチング回路と、このスイツチング回路
   の吸収コイルおよび反転コイルへ供給される電流
   量を負荷を検出するサーミスタ等の検出信号に基
   づいて制御するよう構成させるとともに、この電
   流量を任意に設定して燃焼能力を制御させるため
   の電流量可変装置を備えた制御回路とを具備する
   ことを特徴とする燃焼制御装置。