JPH0120523Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ガバナー機構と電磁弁を利用し、ガ
スバーナーの燃焼出力を最小から最大まで広範囲
かつ連続的にしかも安全正確に制御し得るように
したガス燃焼出力比例制御装置に関する。

ガバナー機構の背圧を調節する事により、ガス
流量を連続的に制御する装置は既に数多く考案さ
れている。背圧は連続的に変化させなければなら
ないので、背圧室に至る流路に連続変化する流量
調整弁を設けるものが多い。

しかし、連続流量調整弁は、電磁装置を利用し
た場合、電源変動、温度変化、気圧変化等の影響
を蒙り易いという欠点があつた。

そこで、本考案者は、背圧室に至る流路に設け
た電磁弁をオン・オフ動作させ、１周期内のオン
時間とオフ時間の比を変えてガス燃焼出力を比例
制御する装置を先に考案した。これは、ガバナー
機構の前後を結ぶバイパス流路を設け、この流路
中にオン・オフ動作する電磁弁と、この後段に背
圧室を設け、ガバナー機構の弁開度を連続制御し
ている。

バイパス路の出口がガバナー機構のすぐ後の部
分に設けられていると、制御弁のガス出口からガ
スバーナまでかなり長い流路があつて、流路の大
小による圧損とバーナ室の燃焼等による圧力変動
で出力変動があつても即時に変動量がフイードバ
ツクされないという欠点がある。特にガス風呂や
ガスストーブ等各種のガス器具にはガス圧を調整
制御するため必らずガス制御弁を必要とするもの
であるが、ガス器具とコツクメーカは別である場
合が多い為ガス器具とガスコツクは別々に製作さ
れて器具メーカ側でセツトされるように組込まれ
るのが一般的である。したがつて、コツクメーカ
は複数のガス器具メーカの製品に適合するガスコ
ツクを製作して納入する必要がある。しかしガス
制御弁は一つのガスコツクでも対応するガス器具
は千差万別であり、機種による違いの他、同じ機
種でも、設置場所、使用条件等の違いがあり、又
配管の圧損、配管のバラツキ、燃焼室の背圧、バ
ーナノズル径のバラツキ等を考慮しこれら全ての
条件に対応させることが必要である。

又、フイードバツク・ループを構成する制御弁
として特公昭45−35719号が知られている。しか
しこの制御弁にあつては、バーナ点火時はガス流
量を小さくし、点火後徐々にガス流量を規定値ま
で自動的に増加させるようにしたものであつて、
フイードバツク・ループに補正作用を有しない。
従つてこの制御弁においては、何等かの要因によ
る出口圧力の上昇下降に対するコントロールの意
味でのフイードバツク・ループではない。

従つて本考案においては背圧室に連続するバイ
パス路の出口を、ガバナー機構の直後からガスバ
ーナーを含んだ燃焼室に至るガス流路、好ましく
は圧力損失の最も大きい箇所の後端部の少なくと
も一箇所に接続した事により、フイードバツクル
ープを拡大したガス燃焼出力比例制御装置を提供
することを技術的課題とする。これによつて、配
管圧損・配管バラツキ・燃焼室の背圧・バーナノ
ズル径のバラツキ等を含めたコントロールが可能
になる。

上記の技術的課題を解決するために本考案はガ
ス圧と背圧力との力関係で変位するダイヤフラム
１と、これに連動するように連結されてガス流出
口３への弁口４を開閉制御する主弁体５を備えた
弁装置において、ガス流入口７から分流して前記
ダイヤフラム１の背圧室１３に通ずる通路１４に
背圧力を外的にコントロールする電磁弁９を設け
て電磁弁９のオン・オフの時間又は周期或は両方
の変化によるダイヤフラムの背圧力の変化により
ガス出力を制御し、背圧室１３から延長したバイ
パス配管１８の他端を前記ガス流出口３からガス
バーナーＡに至るガス流路の少なくとも一箇所に
接続してなるものである。

以下、実施例を示す図面によつて詳細に説明す
る。ダイヤフラム１はガス圧等でしなやかに応動
する様に弾性体で構成する。ゴム膜でも良い。ダ
イヤフラム１の受圧面側２の中央には、ガス流出
口３に通ずる弁口４を開閉制御する主弁体５の上
端を固着してある。ばね６は主弁体５を弁口４の
方向へ押圧するものであるが、このばねは省く事
もできる。

ガスは、ガス流入口７より受圧室８へと圧入さ
れる。さらにガスは弁口４と主弁体５の間を通過
し、ガス流出口３へ抜け、ガスバーナ等の燃焼機
器Ａへ供給される。

次にダイヤフラム１の背圧を制御する機構につ
き説明する。

電磁弁９はプランジヤの先端に固着した弁板１
０を昇降させる。電磁弁は通電すると弁板１０が
弁孔１１を開放する。通電を止めると弁バネ１２
の弾性力で弁板１０は弁孔１１を塞ぐ。電磁弁９
は通電・非通電つまりオン・オフの２状態しかな
い。しかし、オン・オフ操作の時間又は周期を変
えることにより背圧室１３の背圧を制御する事が
できる。

弁孔１１を通つた流体は側方の通孔１４に入
り、狭いオリフイス孔１５から通路１６へ抜け
る。通路１６と背圧室１３の間には絞り弁１７が
穿設されている。

通路１６からバイパス配管１８が延長して設け
られる。バイパス配管１８の他方はガスの主流路
の少なくとも１箇所に接続されなければならな
い。

燃焼室Ｂの中のガスバーナＡの中（ｘ点）へバ
イパス配管１８の他端を開口させても良い。ガス
バーナＡの根元の部分（ｙ点）に開口させる事も
できる。さらに、ガバナー機構とバーナーの中間
点（ｚ点）に接続しても良いし、ガバナー機構の
直後（ｗ点）に接続してもよい。バイパス配管１
８の入口に絞り弁２２を附加しても良い。バイパ
ス配管１８の流路損失が小さい時に有効である。

さらに弁孔１１と並列にオリフイス孔１９を設
ける。これは、弁孔１１が閉じている時でも、背
圧室１３に最小ガス圧が加わるようにする為であ
る。ガバナー２０は背圧室１３に至る流路の中に
設けられ、供給ガスの圧力変動により、背圧室１
３の圧力が影響を受けないようにしている。オリ
フイス孔１５は、電磁弁９が常時開いている時、
ガス流が所望の最大流量になるよう設定する。さ
らに、オリフイス軸２１をダイヤフラム１の面と
平行に螺子等により、容易に着脱できる様に設け
れば、オリフイス軸２１のみを交換できる。ガス
の種類・流量・バーナーの種類によつて、最大・
最小流量を規定するバイパスオリフイス孔１９、
オリフイス孔１５の寸法を変えなければならな
い。この例では、オリフイス軸２１だけを簡単に
取替えられるようにしているから、装置の基本作
動を損うことなく、ユーザーの希望、ガス種の変
更に対処することができる。

以上の構成に於てその作用を説明する。ガスは
ガス流入口７から受圧室８、弁孔４を経てガス流
出口３へと流れてゆく。

ガス流入量が大になると、入口側に設けた受圧
室８の圧力が増加し、ダイヤフラム１を押上げ
る。すると主弁体５が上り、弁孔４を塞ぐ方向に
動く。ガスはここで制限されるから、下流側の圧
力が低下する。このため主弁体５は下降し弁孔４
はより大きく開く。この繰り返しでガス量を一定
範囲に制限する。しかし、これだけではガス量を
一定にすることはできても、比例燃焼に必要な任
意のガス量を得ることができない。ダイヤフラム
１の平衡点を動かす必要がある。このため背圧を
変動させる。

背圧室１３に通路１６から背圧力を作用させる
と、背圧力が高くなりダイヤフラム１は下方へ押
される。主弁体５は下降し、弁口４がより広く開
く。するとガス流量が増える。つまり背圧力の大
小によりガス流量を制御する事ができる。

背圧力を変えるには電磁弁９のオン・オフ操作
の時間又は周期を変えればよい。ガス流入口７か
ら分流してガバナー２０を通り電磁弁９の弁孔１
１を通過した分流ガスは通路１４、オリフイス孔
１５、絞り弁１７を通つて背圧室１３に入る。一
部はバイパス配管１８から流出口３へ流れ去る。

オン・オフ操作の周期は一定でオンの時間Ton
（弁孔１１が開いている）と、オフの時間Toff
（弁孔１１が閉じている）との比を変えるように
しても良い。つまり、式 Ton＋Toff＝Ｔ（周期） に於て、Tonを長くすると、電磁弁の開いている
時間が相対的に長くなるので、背圧室の圧力Pr
は高くなる。

或はオン時間Tonは一定とし、周期Ｔを短かく
すると、同様に背圧力Prが高まる。

このように、電磁弁９のオン・オフ操作の周期
又は時間を変える事により、背圧力Prを変え、
ガバナー機構により弁口４を通るガス流量を比例
制御する事ができる。

重要な事は、電磁弁９の弁孔１１から背圧室１
３に至る経路に、狭隘なオリフイス孔１５、絞り
弁１７を設けて、流量の脈動の影響を除き、時間
遅れをもたせたという事である。

流量が多い時は、流入口圧力P₁と流出口圧力
P₂とは接近しており、当然背圧Prも両者に近い
から電磁弁がオン・オフで開閉しても背圧Prに
脈動は起らない。

一般には P₁＞Pr＞P₂ であるが、電磁弁の閉時間Toffが相対的に長く
なり、入口圧P₁より出口圧P₂が著しく小さくな
ると、背圧Prの脈動が問題になる。背圧室１３
の容積が大きければ脈動をある程度抑える事がで
きる。しかしそれでは不良分で、オリフイス孔１
５、絞り弁１７で２回流路断面積を狭めている。
こうして流路の損失係数が大きくとれるから、電
磁弁のオン・オフ動作による影響は除くことがで
きる。流量すなわち背圧室へ入り込むガス量は平
滑化される。しかも電磁弁９の開閉比Ton／
Toffを変えてもすぐには背圧室１３に伝達され
ず、一定の時間遅れを伴つて背圧Prが変動する。

従つて、主弁体５の開閉動作は緩かに行われ
る。最大燃焼時より急に流量を絞つた時や、最小
流量へ移行する時のバツクフアイヤ・失火を防ぐ
事ができる。点火時に於ても、急激にガスが流出
して爆点火するという事がない。緩やかで安全な
点着火を保証する事ができる。

本考案において、フイードバツク・ループを構
成するバイパス配管１８を、 Ｘ点へ接続した場合。

燃焼室Ｂの圧力が燃焼熱、排気ガス等により上
昇すると、Ｘ部の圧力も上昇するので、配管１８
より流出するガス量は絞り弁１７部の圧力と燃焼
室Ｂの圧力の差で定まるため流出ガス量が減少す
る。その結果、通路１６のガス圧、及び背圧室１
３の圧力が上昇し、ダイヤフラム１により主弁体
５を押し下げて流出口３の圧力を上昇せしめ、自
動的に絞り弁１７部と燃焼室Ｂの圧力差を一定に
補正し保持するように作動する。

逆に圧力が低下した場合はその逆動作となる。
特に、最小燃焼時は燃焼室の圧力が上昇すると滅
火するので、このフイードバツク・ループによる
補正作用は安全対策上有効な手段となる。

Ｙ・Ｚ・Ｗ点の何かへ接続した場合。

ガス流出口３より流出するガスはその接続管、
ノズル等により圧力損失が発生し、その製作誤差
により個々に変化するが、その圧力損失は、上記
フイードバツク・ループによりガス流出口３へ伝
達され、圧力が上昇して補正されるので製作誤差
を補正することができる。

本考案は上述のように、電磁弁９からオリフイ
ス孔１５を経て背圧室１３に通ずる通路１６に外
部へ延長したバイパス配管１８を設けると共に、
このバイパス配管１８の他端を、前記ガス流出口
３からガスバーナーＡに至るガス流路の内の中間
Ｚ、又はガスバーナーの内部Ｘ、或いはガスバー
ナーの直前部分Ｙ等の任意の位置一箇所に接続す
るようにしたので、フイードバツクループを拡大
したガス燃焼出力比例制御装置を得ることがで
き、これにより各種ガス器具に対応させることが
できると共に、製作誤差や配管圧損、配管バラツ
キ、燃焼室の背圧、バーナーノズル径のバラツキ
等を含めたコントロールが可能になり、ガス制御
弁の規格の統一化を図ることができる。又最大燃
焼時より急に流量を絞つた時や最小流量へ移行す
る時のバツクフアイヤ、失火を防ぐことができ、
点火時においても急激にガスが流出して爆点火す
るような事態をなくし、緩やかで安全な点着火を
保証するため安全対策上においても極めて有効で
あり、而も構造が簡単で安価に実施できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例に係るガス燃焼出力比例
制御装置の断面図。 １……ダイヤフラム、３……流出口、４……弁
口、５……主弁体、７……ガス流入口、８……受
圧室、９……電磁弁、１０……弁板、１１……弁
孔、１２……弁バネ、１３……背圧室、１４，１
６……通路、１５……オリフイス孔、１７……絞
り弁、１８……バイパス配管、１９……バイパス
オリフイス孔、２０……ガバナー、Ａ……ガスバ
ーナー、Ｂ……燃焼室、ｘ，ｙ，ｚ，ｗ……バイ
パス配管の開口点。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ガス圧と背圧力との力関係で変位するダイヤ
   フラム１と、これに連動するように連結されて
   ガス流出口３への弁口４を開閉制御する主弁体
   ５を備えた弁装置において、ガス流入口７から
   分流して前記ダイヤフラム１の背圧室１３に通
   ずる通路１４に背圧力を外的にコントロールす
   る電磁弁９を設けて電磁弁９のオン．オフの時
   間又は周期或は両方の変化によるダイヤフラム
   背圧力の変化によりガス出力を制御し、前記電
   磁弁９からオリフイス孔１５を経て背圧室１３
   に通ずる通路１６に外部へ延長したバイパス配
   管１８を設けると共に、このバイパス配管１８
   の他端を、前記ガス流出口３からガスバーナー
   Ａに至るガス流路の内の中間Ｚ、又はガスバー
   ナーの内部Ｘ、或いはガスバーナーの直前部分
   Ｙ、等の任意の位置一箇所に接続するようにし
   たことを特徴とするガス燃焼出力比例制御装
   置。 (2) 前記通路１６と背圧室１３の間に絞り弁１７
   を設けてなる前記実用新案登録請求の範囲第１
   項記載のガス燃焼出力制御装置。