JPH10253051A - 燃焼量可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、家庭用石油給湯機等に使用される
燃焼量可変装置の流量調整弁に関する。 【解決手段】 本発明は、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、前記流量調整弁よりも上流側の前記戻り油管には圧
力緩衝用のアキュムレータと逆止弁とを、前記逆止弁が
前記ノズル側となるように構成したことを特徴とする燃
焼量可変装置を提供せんとするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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の流量調整弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の石油燃焼装置の一形態と
して、図８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72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。

【０００３】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。

【０００４】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ＱT は、戻り式圧力噴霧ノズ
ル73からの噴霧量ＱN 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ＱR とに分流するので、噴霧
量ＱN は、灯油供給量ＱT から戻り油量ＱR を引いた量
となるが、この戻り油量ＱR を変えることによって、噴
霧量ＱN を調節することができる。

【０００５】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。

【０００６】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ＱR を変
え、噴霧量ＱN を調節することができる。

【０００７】なお、図８において、76は、戻り油管74の
中途に設けた逆止弁である。

【０００８】

【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、戻り式圧力噴霧ノズルより燃料が高圧で旋回
しながら噴射されるため、ノズルの旋回室に中空部が発
生し、これが油比例弁駆動による戻り油管内の圧力変動
に伴って戻り孔に近づき、戻り油管内にエアを巻き込む
ことで、脈動燃焼が生じる問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、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、前記流量調整弁よりも上流側の前記戻
り油管には圧力緩衝用のアキュムレータと逆止弁とを、
前記逆止弁が前記ノズル側となるように構成したことを
特徴とする燃焼量可変装置を提供せんとするものであ
る。

【００１０】また、本発明は、前記流量調整弁内に前記
アキュムレータを備えたことにも特徴を有する。

【００１１】

【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。

【００１２】図１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。

【００１３】まず、燃焼量可変装置Ａの構成について説
明すると、図１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。

【００１４】図２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。

【００１５】即ち、図１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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】なお、ＱT 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、ＱN は戻り式圧力噴
霧ノズルＮからの噴霧量、そして、ＱR は戻り油管Ｒを
通る戻り油量である。

【００２１】次に、石油式給湯機Ｂの構成について、図
１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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】また、本実施例では、図１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。

【００２７】本発明の実施例では、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、図３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。

【００２８】即ち、図３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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】また、図３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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】次に、上記構成を有する流量調整弁Ｆの作
動について、図４及び図５を参照して説明する。

【００４２】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。

【００４３】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、図４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。

【００４４】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ＱR 及び戻り式
圧力噴霧ノズル53からの噴霧量ＱN ( 灯油供給量ＱT −
油量 QN ) との間には、図５に示す直線的な相関関係が
ある。

【００４５】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ＱR、即ち、噴霧量ＱN
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。

【００４６】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。

【００４７】さらに、本実施例では、図１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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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 が微小であるとすれば、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。

【００５３】従って、図６のグラフに示すように、電磁
ポンプＰの電圧を下げて１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 QN が変化しないことに
なる。

【００５４】即ち、噴霧量 QN 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QNを制御することができる。

【００５５】また、図７に示すように、本発明に係る上
記実施例中で流量調整弁Ｆの上流側の戻り油管Ｒにはア
キュームレータALを設けている。

【００５６】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。

【００５７】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QNの
変化を防止することができる。

【００５８】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 QN を制御することができ
る。

【００５９】しかも、戻り油管内の圧力変動で起こる脈
動燃焼を確実に防止して、常に良好な比例制御燃焼が得
られるものであり、また、アキュムレータを設けること
によって発生する燃料の後だれも極めて簡単な構成で防
止出来、長期にわたって安心して使用できる効果を有す
る。

【００６０】

【発明の効果】この発明では、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、前記流量調整弁よりも上流側の前記戻り油管に
は圧力緩衝用のアキュムレータと逆止弁とを、前記逆止
弁が前記ノズル側となるように構成し、また、前記流量
調整弁内に前記アキュムレータを備えたことにより、戻
り油管内の圧力変動で起こる脈動燃焼を確実に防止し
て、常に良好な比例制御燃焼が得られるものであり、ま
た、アキュムレータを設けることによって発生する燃料
の後だれも極めて簡単な構成で防止出来、長期にわたっ
て安心して使用できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】戻り式圧力噴霧ノズルの断面側面図。

【図３】流量調整弁の断面正面図。

【図４】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。

【図５】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。

【図６】流量調整弁の１次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。

【図７】他の実施例に係る流量調整弁の断面正面図。

【図８】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。

【符号の説明】

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 陶機器株式会社茅ヶ崎工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、前記流量調整弁(F) よりも上
   流側の前記戻り油管(R) には圧力緩衝用のアキュムレー
   タ(AL)と逆止弁(G) とを、前記逆止弁(G) が前記ノズル
   (N) 側となるように構成したことを特徴とする燃焼量可
   変装置。
2. 【請求項２】 前記流量調整弁(F) 内に前記アキュムレ
   ータ(AL)を備えたことを特徴とする請求項１記載の燃焼
   量可変装置。