JPH06288490A - ガス制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気流量を調整する絞り弁と燃料ガス流量を
調整するガス弁とに機械的な連結がなく、絞り弁に連動
してガス弁の開度が変化し、空燃比の初期設定や微調整
が容易で安定した空燃比が得られるようにする。 【構成】 空気流量を調整する絞り弁Ａの出口通路２１
ａにオリフイス１２を設ける。膜１８により区画される
室１５をオリフイス１２の上流側に、室１７をオリフイ
ス１２の下流側にそれぞれ連通する。燃料ガス流量を調
整するガス弁Ｂをばね２７の力により閉位置へ付勢す
る。膜１８から室１７を経て突出するロツド２２を、ば
ね２７の力に抗してガス弁Ｂへ当接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼器へ空気と燃料ガス
の混合ガスを供給するガス制御弁、詳しくはリンク機構
のガタや摩耗による流量のバラツキをなくしたガス制御
弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のリンケージ型ガス制御弁では、空
気流量を加減する絞り弁と燃料ガス流量を加減するガス
弁とは別体で構成され、両者はロツド、ワイヤなどのリ
ンク機構により連動連結され、絞り弁の開度に比例して
ガス弁の開度が変化し、ほぼ一定の空燃比の混合ガスを
燃焼器へ供給する。ところが、長期使用の内にリンク機
構の摩耗や異物の付着により、ガス制御弁の動作部にガ
タが生じると、円滑な動作が妨げられ、空燃比にバラツ
キが生じるという問題がある。

【０００３】また、リンケージ型ガス制御弁は燃焼器へ
取り付け後に、正確な空燃比を得るために初期調整を行
う必要があるが、絞り弁とガス弁とは別体で機械的に連
結されているので調整が難しい。特にガス流量か少ない
低負荷運転に対する微調整が非常に難しい。ガス制御弁
が燃焼器のケースの内部にあつて、配設位置が高く狭い
場合は、機械的な微調整ができないこともある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
問題に鑑み、絞り弁とガス弁にリンク結合がなく、絞り
弁に連動してガス弁の開度が変化し、空燃比の初期設定
や微調整が容易で安定した空燃比が得られるノンリンケ
ージ型ガス制御弁を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成は空気流量を調整する絞り弁の出口通
路にオリフイスを設け、膜により区画される一方の室を
オリフイスの上流側に、他方の室をオリフイスの下流側
にそれぞれ連通し、燃料ガス流量を調整するガス弁をば
ねの力により閉位置へ付勢し、前記膜から他方の室を経
て突出するロツドを前記ばねの力に抗してガス弁へ当接
したものである。

【０００６】

【作用】絞り弁の出口通路に配設したオリフイスの前後
の差圧は膜型のアクチユエータの膜に作用しロツドを変
位させる。膜型のアクチユエータのロツドはばねの力に
抗してガス弁を開方向へ駆動する。

【０００７】オリフイスの前後の差圧は絞り弁を流れる
空気の流量に比例するので、差圧に対応して駆動される
ガス弁を流れる燃料ガスの流量は空気の流量に比例し、
したがつて、燃焼器へ供給される混合ガスの空燃比は、
燃焼器の負荷変動に影響されず、ほぼ一定に維持され
る。

【０００８】フラツパ型のパイロツト弁はバイモルフ圧
電素子により電気的に制御され、膜型の圧力制御弁の作
動室の圧力を制御する。つまり、圧力制御弁の開度を加
減し、ガス弁の入口室の圧力を一定に保つように働く。

【０００９】

【実施例】図１は本発明に係るガス制御弁の側面断面
図、図２は同ガス制御弁の要部を拡大して示す側面断面
図である。本発明によるガス制御弁は、本体２０に形成
した空気の流量を調整する絞り弁Ａと、本体２０と分割
体３０の間に配設した膜型のアクチユエータ１９と、分
割体３０に形成した燃料ガスの流量を調整するガス弁Ｂ
と、ガス弁Ｂの入口圧を一定に保つ圧力制御弁Ｃと、圧
力制御弁Ｃを入口圧に関連して電気的に制御するフラツ
パ型のパイロツト弁Ｄとを備えている。

【００１０】本体２０は軸方向に並ぶ入口通路２１と出
口通路２１ａを備えており、入口通路２１はフランジ２
０ａにより大気または空気源へ、出口通路２１ａはフラ
ンジ２０ｂにより燃焼器へ接続される。本体２０から上
方へ突出する筒体１６に、入口通路２１と出口通路２１
ａに直交する円筒部１６ａが形成され、円筒部１６ａに
絞り弁Ａが回動可能に支持される。円筒部１６ａと絞り
弁Ａとの間の摺動部はシール１４により密封される。

【００１１】絞り弁Ａは中央部に弁孔を形成され、上端
に軽量化のための円筒部１０を形成される。円筒部１０
は上端壁に相対向する１対の溝１０ａを形成される。絞
り弁Ａを駆動するために、筒体１６の上端に結合したス
テツプモータ２は、軸３の下端部を断面方形とされ、円
板状の継手４の角孔へ軸方向相対移動可能に係合され
る。継手４は下方へ突出する１対の脚片４ａを絞り弁Ａ
の溝１０ａへ、ばね５により付勢係合される。ばね５は
軸３に巻装され、かつステツプモータ２と継手４の間へ
介装される。

【００１２】膜型のアクチユエータ１９は出口通路２１
ａに配設したオリフイス１２の前後の差圧に基づき作動
する。膜（ダイヤフラム）１８は本体２０と分割体３０
との間に挟持され、膜１８の上側に室１５を、下側に室
１７をそれぞれ区画する。室１５は通路１５ａを経て出
口通路２１ａのオリフイス１２よりも上流側へ連通さ
れ、室１７は通路１７ａを経てオリフイス１２よりも下
流側へ連通される。膜１８に結合したロツド２２は室１
７から、室１７と出口室２３の間の壁部の軸孔２２ａを
経て出口室２３へ突出し、ガス弁Ｂのロツド２６へ当接
する。ロツド２２の摺動部はシール２２ｂにより密封さ
れる。

【００１３】ガス弁Ｂは入口室２５と出口室２３とを結
ぶ弁孔２４へ、ばね２７の力により付勢される。出口室
２３は通路２３ａを経て出口通路２１ａへ連通される。

【００１４】図２に示すように、合成樹脂などの軽量化
されたロート型の圧力制御弁Ｃは膜３５に支持され、入
口室２５と室３３とを結ぶ弁孔３４を開閉する。室３３
に連通する入口通路３１は、分割体３０のフランジ３０
ａにより燃料ガス源へ接続される。膜３５は分割体３０
の底壁と板３８の間に挟持され、膜３５の上側に室３３
を、下側に作動室３９をそれぞれ区画する。作動室３９
は絞り３２を経て入口通路３１へ連通し、また作動室３
９の底壁に設けたノズル４１、室４２、通路３６を経て
圧力制御弁Ｃの下流側、具体的には入口室２５へ連通す
る。

【００１５】膜からなるパイロツト弁Ｄは板３８と板４
０との間に挟持され、膜の上側に室４２を、下側に大気
室４３をそれぞれ区画する。板４０は支持部材４５によ
りバイモルフ圧電素子５１を支持される。バイモルフ圧
電素子５１の左端は板４０を貫通するロツド４４により
パイロツト弁Ｄに連接される。バイモルフ圧電素子５１
へ加える電流は、入口室２５の圧力を通路３７を経て検
出する圧力センサ４６の信号と圧力設定器の信号とに基
づく制御装置４９の出力により制御される。圧力設定器
と制御装置４９を支持する絶縁基板５０は、本体２０の
底部に結合したケース４８の内部に配設される。

【００１６】次に、本発明によるガス制御弁の作動につ
いて説明する。制御装置４９は圧力センサ４６により検
出された入口室２５の圧力と設定値との偏差をなくする
ように、バイモルフ圧電素子５１へ電流を供給する。例
えば、入口室２５の圧力が設定値よりも低くなると、バ
イモルフ圧電素子５１の左端が上方へ湾曲し、パイロツ
ト弁Ｄがノズル４１へ接近するので、作動室３９の圧力
が高くなり、膜３５により圧力制御弁Ｃが上端面に作用
する入口室２５の圧力に打ち勝つて押し上げられ、室３
３（燃料源）の高圧燃料ガスが弁孔３４を経て入口室２
５へ流入し、入口室２５の圧力が高くなる。逆に、入口
室２５の圧力が設定値よりも高くなると、バイモルフ圧
電素子５１の左端が下方へ湾曲し、パイロツト弁Ｄがノ
ズル４１から離れるので、作動室３９の圧力が低くな
り、圧力制御弁Ｃが弁孔３４へ接近する。こうして、入
口室２５の圧力は設定値に維持される。

【００１７】ステツプモータ２の非通電時、絞り弁Ａは
閉位置へ回動され、オリフイス１２の前後に差圧は生じ
ないから、アクチユエータ１９のロツド２２はばね２７
の力を受けて弁孔２４を閉じているガス弁Ｂのロツド２
６に当接している。絞り弁Ａがステツプモータ２によ
り、燃焼器の負荷に対応して開方向へ回動されると、大
気または空気源の空気が入口通路２１、弁孔１３、オリ
フイス１２を経て出口通路２２ａへ流れる。オリフイス
１２の上流側に連通する室１５の圧力が、オリフイス１
２の下流側に連通する室１７の圧力よりも高いので、膜
１８によりロツド２２が下方へ押され、ガス弁Ｂがばね
２７の力に抗して押し下げられる。入口室２５の燃料ガ
スは弁孔２４、出口室２３、通路２３ａを経て出口通路
２１ａへ流れる。こうして、空気流量に見合つた燃料ガ
スが出口通路２１ａで空気と混合しつつ燃焼器へ供給さ
れる。

【００１８】入口室２５の圧力は常に設定値に維持され
ているので、出口通路２１ａへ流れる燃料ガスの流量は
ガス弁Ｂの下方移動量に比例し、ガス弁Ｂの下方移動量
は膜型のアクチユエータ１９の室１５と室１７との差圧
に比例し、室１５と室１７の差圧は絞り弁Ａを通過する
空気の流量に比例する。つまり、絞り弁Ａを通過する空
気の流量に比例して、ガス弁Ｂを通過する燃料ガスの流
量が増加するので、燃焼器へ供給される混合ガスの空燃
比は、負荷変動に関係なくほぼ一定に維持される。

【００１９】なお、上述の実施例において、絞り弁Ａの
開度はステツプモタータ２により調整されるが、手動に
より調整してもよい。また、絞り弁Ａはロータリ絞り弁
に限らず、蝶型絞り弁、仕切り弁、ボール弁などを採用
できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上述のように、空気流量を調整
する絞り弁の出口通路にオリフイスを設け、膜により区
画される一方の室をオリフイスの上流側に、他方の室を
オリフイスの下流側にそれぞれ連通し、燃料ガス流量を
調整するガス弁はばねの力により閉位置へ付勢し、前記
膜から他方の室を経て突出するロツドを前記ばねの力に
抗してガス弁に当接したものであるから、次のような効
果を奏する。

【００２１】絞り弁とガス弁とは機械的に連結されない
ので、両者の関連配置は制約されず、小型軽量化が可能
であり、燃焼器への取付に適した設計ができる。

【００２２】ガス弁の開度は絞り弁の出口通路に配設し
たオリフイスの前後の差圧を入力とする膜型のアクチユ
エータにより加減されるので異物の浸入がなく、動作部
にガタがないので動作が確実であり、空気流量の変化に
対応してガス流量が正確に制御され、ほぼ一定の空燃比
の混合ガスが燃焼器へ供給される。

【００２３】ガス弁の入口圧は膜型の圧力制御弁により
所定値に維持され、圧力制御弁の作動室の圧力は、バイ
モルフ圧電素子を利用したフラツパ型のパイロツト弁に
より所定値に維持されるので、ガス弁を通過するガス流
量はガス弁の開度に関連して正確に制御される。

【００２４】ガス弁の入口圧はパイロツト弁により自由
に設定できるので、燃焼器の負荷に応じて、例えば軽負
荷では空気流量に対するガス流量を少なくすれば、燃料
ガスの無駄な消費を回避できる。

【００２５】燃料ガスの種類に応じ、ガス弁の入口圧を
変更することにより、混合ガスの空燃比を適正な値に調
整できる。

【００２６】本発明によるガス制御弁は一体構造のた
め、燃焼器への取付け時、調整する必要がなく、ガス弁
の入口圧は電子制御より微調整できるので、低負荷運転
に対するガス流量の微調整が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガス制御弁の正面断面図である。

【図２】同ガス制御弁の要部を拡大して示す側面断面図
である。

【符号の説明】

Ａ：絞り弁 Ｂ：ガス弁 Ｃ：圧力制御弁 Ｄ：パイロ
ツト弁 ２：ステツプモータ １２：オリフイス １
５，１７：室 １８：膜 ２１：入口通路 ２１ａ：出
口通路 ２２：ロツド ２７：ばね

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気流量を調整する絞り弁の出口通路にオ
   リフイスを設け、膜により区画される一方の室をオリフ
   イスの上流側に、他方の室をオリフイスの下流側にそれ
   ぞれ連通し、燃料ガス流量を調整するガス弁をばねの力
   により閉位置へ付勢し、前記膜から他方の室を経て突出
   するロツドを前記ばねの力に抗してガス弁へ当接したこ
   とを特徴とするガス制御弁。
2. 【請求項２】前記ガス弁と燃料ガス源との間に膜型の圧
   力制御弁を配設し、圧力制御弁の作動室を燃料ガス源へ
   連通し、かつバイモルフ圧電素子により駆動されるフラ
   ツパ型のパイロツト弁を経て圧力制御弁の下流側へ連通
   した、請求項１に記載のガス制御弁。