JPH11257645A - 噴霧燃焼装置の流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】噴霧ノズルから戻される燃料圧力の脈動を増幅
させることなく戻り流量の制御を行うことができる噴霧
燃焼装置の流量制御装置を提供すること。 【解決手段】戻り流量制御弁１０が、燃料戻り管５の途
中に介挿された弁体１２と、弁体１２に加わる燃料戻り
管５内の液体燃料の前後差圧を可変な一定圧力に維持す
るための前後差圧維持手段とを有し、その前後差圧維持
手段が、燃料戻り管５の流路と連通する受圧室１５と、
その受圧室１５に外方から可変な一定圧力を付与するた
めにスプリング１７によって付勢されたダイアフラム１
６とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液体燃料をノズ
ルから噴霧して燃焼させるようにした噴霧燃焼装置の流
量制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の噴霧燃焼装置においては、一般
に、燃料送り管の途中に設けた燃料ポンプで常時一定量
の液体燃料を噴霧ノズルに送り込むと共に、燃料戻り管
を経由して噴霧ノズルから燃料ポンプより上流位置の燃
料送り管に戻される液体燃料の流量を制御することによ
り、噴霧ノズルで燃焼される液体燃料の量を制御してい
る。

【０００３】そのような噴霧燃焼装置において燃料の戻
り流量を制御するための戻り流量制御弁は、従来は、例
えば特開平４−１０９号公報に示されるように、燃料戻
り管の途中に下流側から弁座に向かって配置された弁体
をソレノイド等によって弁座に向けて付勢することによ
り、弁部を通過する燃料の上流側と下流側の差圧が一定
に維持されて定流量になり、ソレノイドの推力を変える
ことによって流量制御を行うことができるようになって
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、燃料ポンプと
して例えばピストン往復式のいわゆるレシプロ方式のも
の等が用いられると、噴霧ノズルに供給される液体燃料
の圧力に脈動が発生し、その脈動は燃料戻り管によって
送り返される燃料にも伝わる。

【０００５】そのような脈動は例えば燃料圧力の１０％
程度であるが、そのような脈動を有する液体燃料が上述
のような戻り流量制御弁を通過すると、弁部の前後差圧
を設定しているソレノイドに液体燃料の脈動が直接作用
してソレノイドが脈動に追従して共振し、その結果、脈
動が数倍に増幅されて燃料送り管に液体燃料が戻され、
燃焼状態を不安定にさせる原因になっていた。

【０００６】そこで本発明は、噴霧ノズルから戻される
燃料圧力の脈動を増幅させることなく戻り流量の制御を
行うことができる噴霧燃焼装置の流量制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の噴霧燃焼装置の流量制御装置は、常時一定
量の液体燃料を噴霧ノズルに送り込むための燃料ポンプ
を燃料送り管の途中に設けると共に、上記噴霧ノズルか
ら上記燃料ポンプより上流位置の上記燃料送り管に液体
燃料の一部を戻すための燃料戻り管を設け、上記燃料戻
り管を経由して上記燃料送り管に戻される液体燃料の流
量を戻り流量制御弁で制御することにより、上記噴霧ノ
ズルで燃焼される液体燃料の量を制御するようにした噴
霧燃焼装置の流量制御装置において、上記戻り流量制御
弁が、上記燃料戻り管の途中に介挿された弁体と、上記
弁体に加わる上記燃料戻り管内の液体燃料の前後差圧を
可変な一定圧力に維持するための前後差圧維持手段とを
有し、上記燃料戻り管の流路と上記前後差圧維持手段の
受圧部とを連通させる連通路の流路断面積が上記前後差
圧維持手段の受圧部面積に比べて著しく小さく形成され
ていることを特徴とする。

【０００８】なお、上記弁体が、棒状に形成されて軸線
方向に進退自在に被嵌部材に嵌挿配置され、上記前後差
圧維持手段が、上記弁体と被嵌部材との嵌合部の隙間を
介して上記燃料戻り管の流路と連通する受圧室と、その
受圧室に外方から可変な一定圧力を付与する一定圧力付
与部材とを有していてもよい。

【０００９】そして、上記一定圧力付与部材が、上記受
圧室に面するダイアフラムと、そのダイアフラムを外方
から上記受圧室側に押し付けるスプリングと、上記スプ
リングの付勢力を調整するためにステップモータにより
駆動されて進退する螺動部材とを有していてもよい。

【００１０】また、上記ダイアフラムの外面側に面する
空間の圧力が、上記燃料戻り管との合流部における上記
燃料送り管内の液体燃料の圧力に合わせて設定されてい
てもよい。

【００１１】また、本発明の噴霧燃焼装置の流量制御装
置は、常時一定量の液体燃料を噴霧ノズルに送り込むた
めの燃料ポンプを燃料送り管の途中に設けると共に、上
記噴霧ノズルから上記燃料ポンプより上流位置の上記燃
料送り管に液体燃料の一部を戻すための燃料戻り管を設
け、上記燃料戻り管を経由して上記燃料送り管に戻され
る液体燃料の流量を戻り流量制御弁で制御することによ
り、上記噴霧ノズルで燃焼される液体燃料の量を制御す
るようにした噴霧燃焼装置の流量制御装置において、上
記戻り流量制御弁が、上記燃料戻り管の途中に介挿され
た弁体と、上記弁体に加わる上記燃料戻り管内の液体燃
料の前後差圧を可変な一定圧力に維持するための前後差
圧維持手段とを有し、その前後差圧維持手段が、上記燃
料戻り管の流路と連通する受圧室と、その受圧室に外方
から可変な一定圧力を付与するためにスプリングによっ
て付勢されたダイアフラムとを有していることを特徴と
する。

【００１２】その場合に、上記スプリングの付勢力を制
御するために、ステップモータにより駆動されて螺動す
る螺動部材で上記スプリングを弾性変形させてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、石油等の液体燃料を用いて給湯
装置等の加熱源として用いられる噴霧燃焼装置を示して
おり、石油タンク１と噴霧ノズル２とを連通する燃料送
り管３の途中に介挿された燃料ポンプ４によって、石油
タンク１内の石油が、燃料送り管３を通って噴霧ノズル
２に常に一定量送られる。

【００１４】噴霧ノズル２の先端部内で噴霧される石油
の一部は、燃料戻り管５を経由して、燃料ポンプ４より
上流側において燃料送り管３と合流する合流部６で燃料
送り管３に戻される。

【００１５】したがって、噴霧ノズル２から燃料戻り管
５を通って戻される石油の量を変えることによって、噴
霧ノズル２から燃焼部に噴霧されて燃焼に供される石油
の量が制御される。

【００１６】１０は、燃料戻り管５を経由して燃料送り
管３に戻される石油の流量を制御するための戻り流量制
御弁であり、棒状に形成されて弁本体ブロック１１に形
成された孔に嵌挿された弁体１２の先側の部分がテーパ
状に漸次細く形成されて、燃料戻り管５の流路の内周面
に形成された弁座１３内に上流側から差し込まれてい
る。したがって、戻り流量は弁体１２と弁座１３との間
の隙間部分に加わる燃料戻り管５内の石油の前後差圧に
よって制御することができる。

【００１７】そこで、弁本体ブロック１１と弁体１２と
の嵌合部１４を介して燃料戻り管５の上流側と連通する
受圧室１５を弁体１２の後側に形成し、その受圧室１５
に面して配置されたダイアフラム１６に対する外側から
の付勢力を、圧縮コイルスプリング１７とステップモー
タ１８とで可変に設定できるようにしてある。なお、ダ
イアフラム１６の受圧面積は弁座１３の断面積に比較し
てはるかに大きく設定されている。

【００１８】図２は、戻り流量制御弁１０部分を拡大し
て示しており、弁部（弁体１２と弁座１３の部分）より
上流側の燃料戻り管５の流路には、ゴミ等の通過を防ぐ
ためのフィルター２１が取り付けられている。

【００１９】受圧室１５は、嵌合部１４だけを介して弁
部１２，１３より上流側の燃料戻り管５内と連通してお
り、その流路断面積はダイアフラム１６の受圧面積に比
較して著しく小さい。

【００２０】受圧室１５は、燃料戻り管５と連通してい
る以外は完全に密封されていて、燃料戻り管５内を流れ
る石油が充填された状態になっている。そして、弁体１
２がダイアフラム１６の変移に追従してガタつきなく変
移するよう、ダイアフラム１６を受ける受け部材２２と
補助用圧縮コイルスプリング２３，２４等が受圧室１５
内に配置されている。

【００２１】ダイアフラム１６の外面側には、圧縮コイ
ルスプリング１７の一端を受ける受け盤２６が当接して
おり、圧縮コイルスプリング１７の他端側に当接する加
重付加板２７は、ネジ棒２８の先端により圧縮コイルス
プリング１７を圧縮する状態に押さえられている。

【００２２】ネジ棒２８は、圧縮コイルスプリング１７
の周囲を囲んで配置されたバネケース３０に形成された
雌ネジ３２と螺合していて、その外部に配置された減速
歯車群３３を介してステップモータ１８によって回転さ
れる。

【００２３】したがって、ステップモータ１８を所定角
度だけ回転させることにより、それに対応してネジ棒２
８が螺動（即ち、回転角度に対応して軸線方向にも移
動）し、圧縮コイルスプリング１７の圧縮量を任意に設
定することができる。

【００２４】また、ダイアフラム１６の受圧面積が広い
ので圧縮コイルスプリング１７を圧縮させるには相当に
大きな力が必要であるが、ステップモータ１８を駆動源
として用いているので、十分に大きな力を得ることがで
きる。

【００２５】なお、圧縮コイルスプリング１７は、補助
用圧縮コイルスプリング２３等との均衡によって、燃料
戻り管５内を流れる石油に対して、弁部１２，１３の上
流側と下流側とに一定の差圧を付与するものであり、バ
ネケース３０内の空間３１の気圧は弁部１２，１３の下
流側の圧力（即ち、合流部６の圧力）と等しくする必要
がある。

【００２６】合流部６部分の石油の圧力は、合流部６と
石油タンク１との高低差分だけ大気圧より高いので、バ
ネケース３０内の空間３１の気圧はそれに見合う分だけ
大気圧より高くすることが望ましく、合流部６と石油タ
ンク１との高低差が低い場合にはそれを無視して、バネ
ケース３０内の空間３１の気圧を近似的に大気圧として
もよい。

【００２７】このように構成された噴霧燃焼装置の流量
制御装置においては、燃料戻り管５の上流側の圧力が上
昇すると、それに伴って受圧室１５内の圧力が上昇して
弁体１２が弁座１３から離れる方向に移動し、燃料戻り
管５の上流側の圧力が降下した場合はそれと逆に動作す
ることにより、弁部１２，１３の上流側と下流側の差圧
が一定に制御され、図３に示されるように、常にステッ
プモータ１８の移動ストロークに対応する一定の戻り流
量になる。

【００２８】ただし、燃料戻り管５側から受圧室１５に
通じる嵌合部１４の流路断面積はダイアフラム１６の受
圧面積に比較して著しく小さいので、燃料戻り管５側の
圧力変化がダイアフラム１６に伝わるには時間遅れがあ
り、燃料戻り管５の上流側の圧力がごく短時間変動して
元に戻る場合には、その変動はダイアフラム１６には伝
わらず弁体１２は移動しない。

【００２９】したがって、燃料ポンプ４等の影響によっ
て燃料戻り管５を戻される石油の圧力に脈動があって
も、それは戻り流量制御弁１０部分で増幅されず、石油
は元の脈動のまま合流部６から燃料送り管３に戻され
る。

【００３０】なお、本発明の趣旨は上述のように脈動の
増幅を抑制することにあるので、燃料戻り管５と受圧室
１５との間を、非常に小さな断面積の連通孔で連通させ
てもよい。また、燃料戻り管５と受圧室１５との間の連
通路の断面積は、脈動が増幅されない程度にダイアフラ
ム１６の受圧面積に比べて小さければよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、噴霧ノズルから戻され
る石油の流量を制御するための戻り流量制御弁の、前後
差圧を一定に維持するための前後差圧維持手段の受圧部
と燃料戻り管路とを連通させる連通路の流路断面積を、
前後差圧維持手段の受圧部面積に比べて著しく小さく形
成したことにより、噴霧ノズルから戻される液体燃料の
脈動を増幅させることなく戻り流量の制御を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の噴霧燃焼装置の流量制御
装置の全体構成図である。

【図２】本発明の実施の形態の戻り流量制御弁の縦断面
図である。

【図３】本発明の実施の形態の戻り流量特性線図であ
る。

【符号の説明】

２ 噴霧ノズル ３ 燃料送り管 ４ 燃料ポンプ ５ 燃料戻り管 ６ 合流部 １０ 戻り流量制御弁 １２ 弁体 １３ 弁座 １４ 嵌合部 １５ 受圧室 １６ ダイアフラム １７ 圧縮コイルスプリング １８ ステップモータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】常時一定量の液体燃料を噴霧ノズルに送り
   込むための燃料ポンプを燃料送り管の途中に設けると共
   に、上記噴霧ノズルから上記燃料ポンプより上流位置の
   上記燃料送り管に液体燃料の一部を戻すための燃料戻り
   管を設け、上記燃料戻り管を経由して上記燃料送り管に
   戻される液体燃料の流量を戻り流量制御弁で制御するこ
   とにより、上記噴霧ノズルで燃焼される液体燃料の量を
   制御するようにした噴霧燃焼装置の流量制御装置におい
   て、 上記戻り流量制御弁が、上記燃料戻り管の途中に介挿さ
   れた弁体と、上記弁体に加わる上記燃料戻り管内の液体
   燃料の前後差圧を可変な一定圧力に維持するための前後
   差圧維持手段とを有し、上記燃料戻り管の流路と上記前
   後差圧維持手段の受圧部とを連通させる連通路の流路断
   面積が上記前後差圧維持手段の受圧部面積に比べて著し
   く小さく形成されていることを特徴とする噴霧燃焼装置
   の流量制御装置。
2. 【請求項２】上記弁体が、棒状に形成されて軸線方向に
   進退自在に被嵌部材に嵌挿配置され、上記前後差圧維持
   手段が、上記弁体と被嵌部材との嵌合部の隙間を介して
   上記燃料戻り管の流路と連通する受圧室と、その受圧室
   に外方から可変な一定圧力を付与する一定圧力付与部材
   とを有している請求項１記載の噴霧燃焼装置の流量制御
   装置。
3. 【請求項３】上記一定圧力付与部材が、上記受圧室に面
   するダイアフラムと、そのダイアフラムを外方から上記
   受圧室側に押し付けるスプリングと、上記スプリングの
   付勢力を調整するためにステップモータにより駆動され
   て進退する螺動部材とを有している請求項２記載の噴霧
   燃焼装置の流量制御装置。
4. 【請求項４】上記ダイアフラムの外面側に面する空間の
   圧力が、上記燃料戻り管との合流部における上記燃料送
   り管内の液体燃料の圧力に合わせて設定されている請求
   項３記載の噴霧燃焼装置の流量制御装置。
5. 【請求項５】常時一定量の液体燃料を噴霧ノズルに送り
   込むための燃料ポンプを燃料送り管の途中に設けると共
   に、上記噴霧ノズルから上記燃料ポンプより上流位置の
   上記燃料送り管に液体燃料の一部を戻すための燃料戻り
   管を設け、上記燃料戻り管を経由して上記燃料送り管に
   戻される液体燃料の流量を戻り流量制御弁で制御するこ
   とにより、上記噴霧ノズルで燃焼される液体燃料の量を
   制御するようにした噴霧燃焼装置の流量制御装置におい
   て、 上記戻り流量制御弁が、上記燃料戻り管の途中に介挿さ
   れた弁体と、上記弁体に加わる上記燃料戻り管内の液体
   燃料の前後差圧を可変な一定圧力に維持するための前後
   差圧維持手段とを有し、その前後差圧維持手段が、上記
   燃料戻り管の流路と連通する受圧室と、その受圧室に外
   方から可変な一定圧力を付与するためにスプリングによ
   って付勢されたダイアフラムとを有していることを特徴
   とする噴霧燃焼装置の流量制御装置。
6. 【請求項６】上記スプリングの付勢力を制御するため
   に、ステップモータにより駆動されて螺動する螺動部材
   で上記スプリングを弾性変形させている請求項５記載の
   噴霧燃焼装置の流量制御装置。