JPS6114773Y2

JPS6114773Y2 -

Info

Publication number: JPS6114773Y2
Application number: JP3726681U
Authority: JP
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1986-05-08
Also published as: JPS57149368U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、複数のバーナ群へのガス送出量を各
個に比例制御できる複合弁に関する。

本件出願人の一人は先に、１個の電磁絞り弁
と、１個のダイヤフラム弁とからなり、その電磁
絞り弁のコイル付勢電流を制御することによりそ
のダイヤフラム弁の圧力作用室に前記付勢電流に
対応した圧力が作用するようにして、ダイヤフラ
ム弁の出側圧力を前記付勢電流に比例させること
ができる比例制御弁（以下、単元比例制御弁とい
う）を、昭和55年９月24日に出願した特願昭55−
132658号において提案した。

ところで、比例制御が求められるガス器具、例
えば大型の給湯器においては、設定温度での給湯
量の選択に対応してバーナ群の燃焼量を増減させ
ることが行われている。この場合、バーナの燃焼
量の制御範囲が広い程、使用者にとつて望ましい
ことであるが、予混合式バーナには最大、最小
（特に最小）燃焼に限界がある。換言すれば、タ
ーンダウン比（最小ガス燃焼量／最大ガス燃焼
量）×100％が大きいために、満足できるようなバ
ーナの燃焼制御ができない。これを解決する方法
としては、群内のバーナを適宜数の小群に分けて
点滅させる、所謂、能力切替を行なうか、または
バーナ群を複数にして（以下、多元系という）
夫々を比例制御させると共に、特定群を点滅でき
るようにする（以下能力切替付比例制御という）
ものがある。上記の単なる能力切替方式では、切
替機構および点火手段が複雑になり、しかも燃焼
量の制御範囲を広く、同時にその制御段階を細か
くする程、上述の複雑さが激増するという問題が
ある。また、能力切替付比例制御方式では、従来
の比例制御弁が単元用であつたため、単元比例制
御弁の下流の多元ガス系路に切替弁を設けて切替
操作を手動で行なわねばならないという欠点があ
る。

そこで、本考案は、上述の問題点を解決するた
めに、前記特許出願の単元比例制御弁の複数個を
一体的に結合させて単体の複合弁装置とし、これ
により多元系の比例制御を行なつて幅広い範囲に
わたつて比例制御を比較的に簡単な構成で達成せ
んとするものである。

以下添付図面を参照して、本考案によるパイロ
ツトレス式多元比例制御弁装置の実施例を説明す
る。

添付図面は、二元系用の複合弁装置１０を示し
ており、１２は入口で、ガス供給源に接続され、
１４、１４′は二元系の主出口で、それぞれメイ
ンバーナ１６、１６′に接続されている。２０
は、副電磁開閉弁であつて、その入口室は入口１
２に連通している。副電磁弁２０は、鉄心２２に
巻かれたキツクコイルとホールドコイルとからな
るコイル２４と、弁座２６、弁体２８、バネ２９
および接極子３０により構成されており、キツク
コイルとホールドコイルが同時に付勢されると、
鉄心２２が接極子３０を吸着し、これにより弁体
２８が弁座２６から離れ、ホールドコイルが付勢
されている限り、キツクコイルが消勢されてもこ
の状態が維持されるようになつている。

弁座２６を有する弁口の下流側出口３２は、バ
ネ荷重型の副圧力調整弁３４の一次圧室３６に連
通し、その二次圧室４６は、絞り４８が設けられ
た流路５０を介して後述するダイヤフラム式の主
開閉及び圧力調整弁５２の出口室６６に連通され
ていると共に、同じダイヤフラム式主開閉及び圧
力調整弁５２の圧力作用室５４に通路５６を介し
て連通されている。

副電磁弁２０が付勢されて、弁体２８が開成す
ると、副圧力調整弁３４の一次圧は入口１２内の
圧力P₁になり、それに伴なつて二次圧P₂が調整圧
に高まり、それが圧力作用室５４に作用する。ダ
イヤフラム式主開閉及び圧力調整弁５２は、ダイ
ヤフラムで画成された圧力作用室５４を備えてい
る以外は、構成が通常のスプリング荷重型と同一
であつて、圧力作用室５４内が大気圧すなわち作
用圧がないときには弁体６０が弁座６２に当接し
て、この部位で主ガス流路を遮断し、また、圧力作用室５４に作用圧
（一調整圧P₂）が加えられると弁口を開成するよう
にしてあり、開成後は圧力調整弁の機能を果た
し、一次圧P₁に対応して出口室６６内の二次圧P₃
は調整圧となる。

複合弁装置１０は更に、前記ダイヤフラム式主
開閉及び圧力調整弁５２の出口室６６の下流に、
それぞれダイヤフラム式主流量調整弁６８及び６
８′と電磁磁り弁７０及び７０′とからなる一対の
比例制御弁を備えている。これらダイヤフラム式
主流量調整弁６８と６８′、また電磁絞り弁７０
と７０′とは同一構成であるので、同一の構成要
素には同一参照番号を付して弁６８及び７０から
なる第１比例制御弁の構成及び動作を説明し、弁
６８′及び７０′からなる第２比例制御弁について
はその構成要素の参照番号にダツシユを付すだけ
で説明は省略する。

ダイヤフラム式主流量調整弁６８は、主開閉及
び圧力調整弁５２の出口室６６に連通する入口室
７２と、圧力作用室７４を画定しているダイヤフ
ラム７６と、弁座７８と、ダイヤフラム７６に結
合されて弁座７８に当接するようにバネ８０によ
つて偏倚されている弁体８２とを有しており、圧
力作用室７４は、弁座７８と弁体８２より下流の
出口室８４に、小孔８６を介して連通している。

電磁絞り弁７０は、円柱状永久磁石８８と、そ
の永久磁石８８を囲むヨーク９０と、永久磁石８
８を囲むように永久磁石８８とヨーク９０との環
状空隙に挿入され且つボビン９２に巻かれたコイ
ル９４と、ボビン９２の下側に固定された円板９
５に取付けられたダイヤフラム９６と、弁座９８
と、円板９５に結合されてバネ１００により弁座
９８に当接するように偏倚されている弁体１０２
とを有している。更に、通路１０６が、弁体１０
２と弁座９８より上流の入口室１０４をダイヤフ
ラム式主流量調整弁６８の入口室７２に連通され
ており、また、通路１１０が、弁体１０２と弁座
９８より下流の出口室１０８をダイヤフラム式主
流量調整弁６８の圧力作用室７４に連通させてい
る。

電磁絞り弁７０は、そのコイル９４が付勢され
ていないときは、バネ１００によつて弁体１０２
が弁座に着床しているようになされており、この
時、ダイヤフラム式主流量調整弁６８の圧力作用
室７４は、小孔８６及び主出口１４を介して大気
圧となつて、ダイヤフラム７６に圧的作用を及ぼ
さないから、バネ８０によつて弁体８２が弁座７
８に当接してこの部位で入口室７２と出口室８４
を遮断するようになされている。なお、主出口１
４、１４′は互いに区画されている。

複合弁装置を作動させるための電気的な制御装
置２００には副電磁弁２０のキツクコイルとホー
ルドコイル並びに電磁絞り弁７０のコイル９４が
接続され、そして、電磁絞り弁７０′のコイル９
４′が切替スイツチ回路２２０を介して接続さ
れ、更に、温度設定器２０２と、メインバーナ１
６，１６′に加熱される給湯器の吸熱部２０４，
２０４′の上流側の給水管に設けられた流水スイ
ツチ２０６と、メインバーナ１６を点火するため
のイグナイタ２０８と、そのメインバーナ１６に
加熱されるフレームスイツチ２１０と、吸熱部２
０４，２０４′の下流側の給湯管に設けられた湯
温センサ２１２とが接続されている。２１４は給
湯管の端末に取付けられた蛇口である。今、副電
磁弁２０のキツクコイルとホールドコイルとが制
御装置２００の制御の下で付勢されると、副電磁
弁２０は開き、前述した如く、副圧力調整弁３４
によつて調圧された圧力P₂がダイヤフラム式主開
閉及び圧力調整弁５２の圧力作用室５４に作用
し、その出口室６６の圧力が調圧され、一定に維
持される。そして、この状態は、キツクコイルが
消勢されても保持される。更に、制御装置２００
は、電磁絞り弁７０のコイル９４を付勢して主流
量調整弁６８を開いて、メインバーナ１６にガス
を供給してイグナイタ２１０により点火する。

電磁絞り弁７０のコイル９４は、永久磁石８８
とヨーク９０との間の空隙、即ち所定の強さの磁
界内に置かれているので、コイル９４に電流を流
すと、その磁界に対して直角な方向、即ち第１図
において上下方向に力が作用し、その力は、電流
に比例している。従つて、ダイヤフラム９６に電
流に比例した力Ｆが作用し、その結果、一定した
圧力P₃のガスを入口室１０４に受けるその電磁絞
り弁７０の出口室１０８の圧力P₄は、その力Ｆに
比例したものとなる。そして、その出口室１０８
は、ダイヤフラム式主流量調整弁６８の圧力作用
室７４に連通しているために圧力作用室７４が圧
力P₄に保持される一方、ダイヤフラム式主流量調
整弁６８は圧力作用室７４の圧力と出口室８４の
圧力P₅とが平衡するように即ち所定の比例関係に
あるように動作するので、出口室８４の圧力P₅は
コイル９４の付勢電流に比例したものとなる。か
くして、コイル９４の付勢電流に比例した圧力P₅
のガスがメインバーナ１６へ送られ、コイル９
４′の付勢電流に比例したP₅′のガスがメインバー
ナ１６′へ送られる。

本考案は、上述の機能を有する単元比例制御弁
の複数個を、その入口室を主ガス流路に臨ませる
と共に、その出口室を互いに画成されるように一
体状に配設結合させ、これを一個の制御装置に電
気的に接続して制御させているので、以下に述べ
る如く広い範囲にわたつて流量を比例制御するこ
とができる。

主流量調整弁６８又は６８′及び電磁絞り弁７
０又は７０′からそれぞれなる各比例制御弁の付
勢電流ｉと、それから比例制御弁を通過するガス
を受けるガスバーナでのガス燃焼量Ｑとの関係を
示すと第２図の如くなる。付勢電流ｉが０からi₁
までの間は、主流量調整弁は閉じており、燃焼量
Ｑは０であるが、付勢電流がi₁からi₂まで増大す
る間は、ガス燃焼量はQ₁からQ₂まで付勢電流に
比例して増大する。そして、図示の構造のパイロ
ツトレス式多元比例制御弁の各単元比例制御弁に
あつては、比例制御可能範囲の最小ガス燃焼量
Q₁は、最大ガス燃焼量Q₂の1/2より小さいか少く
とも等しい。換言すれば、Q₁≦Ｑ_２／２即ちi₁≦ｉ_２／
２である。

そこで、例えば、制御装置２００は、２つの比
例制御弁を次の如く制御する。まず、制御装置２
００は、必要な燃焼量が小さい時は、切替スイツ
チ回路２２０を開放状態にして電磁絞り弁７０′
と主流量調整弁６８′からなる第２の比例制御弁
を閉状態に維持しておいて、電磁絞り弁７０と主
流量調整弁６８とからなる第１の比例制御弁のみ
を使用して流量制御をする。そして、必要なガス
燃焼流量がQ₂を越えると、切替スイツチ回路２
２０を閉じて、両方の比例制御弁を使用して流量
制御する。この動作を、Q₁＝Ｑ_２／２の場合を例にとつて示した第３図から第５図を参照して説明す
る。

まず、制御装置２００から供給される付勢電流
がi₁のとき、切替スイツチ回路２２０は開いてい
るので、第１比例制御弁からガスの供給を受ける
バーナ１６のガス燃焼量は、第３図に示す如く
Q₁となり、バーナ１６及び１６′を合わせた全体
のガス燃焼量も第５図に示す如くQ₁となる。そ
して、制御装置２００からの付勢電流がi₁からi₂
まで増大すると、バーナ１６のガス燃焼量も第３
図に示す如くQ₁からQ₂まで比例的に増大し、一
方、その間のバーナ１６′のガス燃焼量は第４図
に示す如く０のままであるので、全体のガス燃焼
量も第５図に示す如くQ₁からQ₂まで比例的に増
大する。そして、制御装置２００からの付勢電流
i₂に達したとき、切替スイツチ回路２２０が閉成
され、第３図に示す如く第１比例制御弁への付勢
電流はｉ_２／２となつてバーナ１６のガス燃焼量はＱ_２／２となるが、第４図に示す如く第２比例制御弁へｉ_２／２の付勢電流が供給されてバーナ１６′のガス燃焼量
がＱ_２／２となる。従つて、この切替動作によつては、第５図に示す如く全体のガス燃焼量はQ₂で
あり全く変化はない。そのあと、制御装置２００
からの付勢電流がi₂からi₃（＝2i₂）まで増大する
と、第３図に示す如く第１比例制御弁への付勢電
流はｉ_２／２からｉ_３／２即ちi₂まで増大してバーナ１
６のガス燃焼量がＱ_２／２からQ₂まで比例的に増大し、そして、第４図に示す如く第２比例制御弁への付勢電
流もｉ_２／２からｉ_３／２即ちi₂まで増大してバーナ１
６′のガス燃焼量もＱ_２／２からQ₂まで比例的に増大し、その結果、全体のガス燃焼量は、Q₂から2Q₂即ちQ₃ま
で比例的に増大する。

従つて、本考案によるパイロツト式多元比例制
御弁によれば、付勢電流をi₁から2i₂の間で変化さ
せることにより、全体のガス燃焼量をQ₁から2Q₂
（＝Q₃）の間で比例制御できる。

従つて、第３図から第５図に示した本考案の例
にあつては、ターンダウン比即ちＱ_１／Ｑ_３×100％は
、前述の如くQ₁＝Ｑ_２／２であり、Q₃＝2Q₂であるので、25％となる。従つて、従来の如く比例制御弁
を１個だけ使用した場合は、バーナに原因したり
制御弁に原因したり様々ではあるが、そのターン
ダウン比が第２図に示す如き特性と同様なものを
とるとしてもＱ_１／Ｑ_２×100％即ち50％となり、比較
的大きかつたことに比べて、本考案によるパイロツ
トレス式多元比例制御弁は、従来よりターンダウ
ン比を小さくできる。即ち、より広い範囲にわた
つて比例制御できる。

なお、上述した例においては、比例制御弁を２
個組み合せているが、更にターンダウン比率を小
さくするために３個以上の比例制御弁を組み合せ
てもよいことはいうまでもない。

このように本考案においては、複数の比例制御
弁を一体的に組込む一方、その電磁絞り弁は全体
的にも選択的にも制御できるので、各単元比例制
御弁に属するメインバーナ群の燃焼量を同時に比
例制御できると共に湯量、湯温に応じて、適宜メ
インバーナ群を選択燃焼させて特定のメインバー
ナ群のみを制御させることもできるから、バーナ
燃焼量の広い比例制御が可能である。さらに本考
案によれば制御装置全体がコンパクト化されるの
で燃焼器の小型化が図れると共に無駄な電気配線
やガス導管の配設が不要となり、極めて製造コス
トを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案によるパイロツトレス式多元
比例制御弁装置を使用した給湯設備の概略構成
図、第２図は、１つの比例制御弁の付勢電流とそ
れに付属のバーナの燃焼量との関係を示すグラ
フ、第３図は、第１図の実施例のパイロツトレス
式多元比例制御弁装置の第１比例制御弁の付勢電
流とそれに付属するバーナのガス燃焼量との関係
を示すグラフ、第４図は、第１図のパイロツトレ
ス式多元比例制御弁装置の第２比例制御弁の付勢
電流とそれに付属するバーナのガス燃焼量との関
係を示すグラフ、そして、第５図は、第１図のパ
イロツトレス式多元比例弁全体の付勢電流と全体
のガス燃焼量との関係を示すグラフである。１０……複合弁装置、１２……入口、１４、１
４′……主出口、１８……フイルタ、２０……副
電磁弁、３４……副圧力調整弁、４２……バネ、
４４……ダイヤフラム、５０……絞り流路、５２
……主開閉及び圧力調整弁、５８……ダイヤフラ
ム、６８、６８′……主流量調整弁、７０、７
０′……電磁絞り弁、７６、７６′……ダイヤフラ
ム、８６、８６′……小孔、８８、８８′……永久
磁石、９０、９０′……ヨーク、９２、９２′……
ボビン、９４、９４′……コイル、９６、９６′…
…ダイヤフラム、９８、９８′……弁座、１０
０、１００′……バネ、１０２、１０２′……弁
体、２００……制御装置、２０２……湯温設定
器、２０４……吸熱部、２０６……流水スイツ
チ、２０８……イグナイタ、２１０……フレーム
スイツチ、２１２……湯温センサー、２２０……
切替スイツチ回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】入口と、該入口に連通する副電磁開閉弁と、該副電磁開閉弁の出口に接続された副圧力調整
弁と前記入口に連通しており且つ前記副圧力調整弁
の出口に連通している圧力作用室を有するダイヤ
フラム式の主開閉及び圧力調整弁と、該主開閉及び圧力調整弁の出口に共に入口室が
接続されてそれぞれ互に独立した出口を有する少
くとも２つの比例制御弁とを具備しており、前記副圧力調整弁の出口は、
絞り流路を介して前記主開閉及び圧力調整弁の出
口に連通されており、また、前記比例制御弁の
各々は、弁座と、該弁座に当接するようにバネ偏倚され
ており該弁座と協働して入口室と出口室とを仕切
る弁体と、該弁体に結合されており一方の側に圧
力作用室を形成し他方の側に前記出口室を形成し
ているダイヤフラムと、前記圧力作用室を前記出
口室に連通させている小孔とを具備するダイヤフ
ラム弁と、弁座と、該弁座に当接するようにバネ偏倚され
ており、該弁座と協働して前記ダイヤフラム弁の
前記入口室に連通している入口室と前記ダイヤフ
ラム弁の前記圧力作用室に連通している出口室と
を仕切る弁体と、磁石と、該磁石の磁界内に可動
に置かれ且つ前記弁体に結合されているコイル
と、該コイルに作動的に結合されて前記出口室を
固定しているダイヤフラムとを具備している電磁
絞り弁と、からなり、前記電磁絞り弁の前記コイルの付勢
電流を制御することにより、該電磁絞り弁のダイ
ヤフラムに作用する力を制御して、前記ダイヤフ
ラム弁の前記圧力作用室に前記付勢電流に対応し
た圧力が作用するようにして該ダイヤフラム弁の
弁開度を制御して該ダイヤフラム弁の前記出口室
圧力を前記付勢電流に比例した圧力とすることが
できるようになされていることを特徴とするパイロツトレス式多元比例制
御弁装置。