JPH0222402B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は瞬間湯沸器や給湯ボイラなどに使用す
る水制御装置に関するもので、水の主要通路中に
調節弁を設けずに、間接的に設けた調節弁の操作
で水量制御を行うものである。

水量調節を行うには、従来は、主通路中に設け
た調節弁の開度を変更する方法が用いられていた
が、通水抵抗の都合から弁はある程度以上の寸法
を必要とされるので操作ストローク、操作力とも
低減化するには限界があつた。又、水量の完全な
開閉をも行う場合、主通路中に設けた調節弁で全
閉出来る構成にすると、例えば、停止中にダイヤ
フラムの片側に供給水圧が加わり他方はほぼ開放
状態になつて耐久面で問題がある。この場合に、
ダイヤフラムの移動量で通水の有無を検出するこ
とが難しい。

本発明では、間接的に設けた通水路中に調節弁
を操作して開閉と水量変化を行うもので、弁操作
の力、ストロークの低減化を目的とする。又、開
閉動作も調節弁操作で行うことが可能で、この場
合、ダイヤフラムの耐久性を損わないことはもち
ろん、ダイヤフラムの移動で通水検出も可能な手
段を得ることが本発明の他の目的である。

次に、本発明の一実施例をガス瞬間湯沸器へ適
用した図面に基づいて詳しく説明する。

第１図は、ガス瞬間湯沸器への応用例を示す構
成図であつて、水量制御装置のみ断面している。
ここで、１は水量制御装置であつて、ダイヤフラ
ム２によつて下方には１次圧室３、上方には２次
圧室４が形成される。水は入口５から室６を通つ
て制御孔７、閉止弁座８を経て１次圧室３へ至る
流入通路９を流れる。次に、弁口１０とベンチユ
リー管１１で形成される低圧部を有する流出通路
１２を通つて流れ去る。制御孔７に対応して制御
弁１３が位置し、閉止弁１４と共にダイヤフラム
２へ固定される。制御弁１３と閉止弁１４は各々
の開弁方向は逆である。制御弁１３には横孔１５
と縦孔１６があけられていて、制御弁１３をダイ
ヤフラム２へ固定するためのナツト１７の連絡孔
１８と共に第１連通路を形成している。作動中は
制御孔７と閉止弁８との中間の流入通路９と２次
圧室４が連通されることになる。２次圧室４には
ダイヤフラム２を常に下方へ押圧附勢したバネ１
９があつて、１次圧室３と２次圧室４の圧力差が
少い時には閉止弁１４を閉止弁座８へ押圧して水
流を止める。２次圧室４とベンチユリー管１１の
絞り部を連絡する第２連通路２０があつて、この
途中には調節弁２１が配置されており、第２連通
路２０の通水抵抗の可変と全閉を行うことが出来
る。２２は調節弁２１を操作する操作つまみであ
る。弁口１０に対応して自動弁２３があり、この
自動弁２３は中央に貫通孔２４を有し、スプリン
グ２５で常に弁口１０の方向へ押圧されている。

この水量制御装置１のダイヤフラム２の移動は
シールされたピン２６で外部へ取出され、通水状
態を知ることが出来る。

流出通路１２の途中には多数のフインを有する
熱交換器２７があり、ここで加熱されて給湯をす
る。一方、ガス供給回路２８の途中にコツク２９
があつてパイロツト回路３０からパイロツトバー
ナ３１へ向うと共に主回路３２から水応動弁３３
を通つてメインバーナ３４へも向かう。

ガス回路は通常のものと同様で、コツク２９の
操作と関連して点火装置や炎検出装置など図示し
ない装置が作動してパイロツトバーナ３１に着火
される。そして、水応動弁３３が開けばメインバ
ーナ３４で主燃焼を行い熱交換器２７を加熱する
のである。

さて、水量制御装置１の作動について第２図の
動作説明図を用いて説明する。第２図Ａは１次圧
室３と２次圧室４の圧力差が水量によつて変化す
る状態を示している。ここで、イ，ロ，ハの違い
は調節弁２１の開度の違いによつて生じるもの
で、イが全開状態で、ロ，ハの順に開度が狭くな
つている。又、ニは差圧の中で、自動弁２３によ
つて生じている部分である。自動弁２３は、低水
量状態では貫通孔２４のみを通過するが、この貫
通孔２４による圧力差が自動弁２３自体を開方向
へ移動させる力を生じるので、この力とスプリン
グ２５がバランスする位置で弁開度が決められ
る。すなわち、高水量になるに従つて自動弁２３
は図に於て下方向へ移動することになり、自動弁
２３の通水圧力損は水量増加にもかかわらずほぼ
一定値を示す結果となる。図では水量Ws位から
自動弁２３が弁口１０から離脱している。この自
動弁２３による圧力降下分とベンチユリー管１１
による圧力降下分の和がダイヤフラム２に作用す
ることになる。ところで、穴１５，１６，１８で
形成される第１連通路によつて１次圧室３の圧力
は２次圧室４へも作用しているので、２次圧室４
の圧力は、１次圧室３の圧力とベンチユリー管１
１での圧力との差を第１連通路の抵抗と第２連通
路２０での抵抗で配分した値を示す。すなわち、
調節弁２１が全開なら２次圧室４はベンチユリー
管１１での圧力に近い値を示し、調節弁２１を絞
つて行くと、圧力は１次圧室３の圧力に近づくよ
う上昇してくる。第２図Ａでのロ，ハは調節弁２
１を幾分絞つた場合を示している。尚、イ，ロ，
ハ曲線とニの差がベンチユリー管１１で単独で発
生している圧力差であり、水量がWs以下の低水
量域では、自動弁２３による圧力差が殆んどで、
ベンチユリー管１１の効果は余り表われていな
い。以上述べたように、調節弁２１では、同一通
水量であつてもダイヤフラム２に作用する圧力を
変化させる働きがある。次に、第２図Ｂでは、ダ
イヤフラム２が圧力差を受けて力を発生し、これ
とバネ１９の強度とバランスして安定する位置を
制御弁１３と閉止弁１４の弁開度で示した。ダイ
ヤフラム２の力がバネ１９の設定荷重を超えるま
では、閉止弁１４は全閉であり、一方、制御弁１
３は全開である。そして、ダイヤフラム２の力が
上昇してくると、次第に制御弁１３は閉じる方向
に移動し、閉止弁１４は閉止弁座８から離れて行
く。入口水圧がある値の時に、調節弁２１の設定
がイの場合、水量はW₁で、差圧△p₁を発生し、
力はF₁で、バネ１９との力比較の結果、制御弁
１３の開弁ギヤツプは△g₁である。次に、第２図
Ｃでは、流入通路９の入口５から１次圧室３に至
るまでの圧力降下が弁開度変化によつてどう変わ
るか示しており、水量をパラメータとした。ダイ
ヤフラム２がバネ１９によつて閉止弁座８へ押圧
されている時は水量は流れず圧力降下は供給水圧
そのものである。ダイヤフラム２が第１図で上昇
すると、第２図Ｃでは弁開度が左方へ移動するこ
とになつて、急速に圧力降下は減少する。やが
て、制御弁１３が制御孔７に接近すると圧力降下
は、同一水量であつても、わずかな開弁ギヤツプ
の変化に対して、指数関数的な急変化を表わす。
従つて、先述したW₁水量の状態から供給水圧の
増加があつた時、水量は増加しようとするが、開
弁ギヤツプ△g₁が更に少くなるので第２図Ｃに示
したような急激な弁部での圧力降下を生じる結
果、水量の増加は水圧の増加に比べて、はるかに
少量となる。実際には、適切な弁形状やバネ定数
の選定によつて水圧変化に対して水量がほぼ一定
な特性を得ることが可能となる。いわゆるガバナ
としての効果を有している。水量によつて制御弁
部１３での圧力降下曲線が少し異るので、高水量
になるほど開弁ギヤツプは広い位置で作動するこ
とになる。調節弁２１でダイヤフラム２に作用す
る圧力差を変化させることは、水圧変化があつた
時でも設定された水量を維持しようと作用するガ
バナ効果の設定水量を変化させることになる。例
えば、今、イの状態からロの状態へ変更すると、
水量W₁では差圧は少ないのでバネ１９の力によ
つて制御弁１３の開度は開く方向（第２図Ｂで右
方向）へ移動し、水量が増加しながら新たな安定
点を得る。水量はW₁からW₂へ、差圧は△p₁から
△p₂へ、ダイヤフラムの力はF₁からF₂へ、制御
弁１３の開弁ギヤツプは△g₁から△g₂へ移動す
る。これは、調節弁２１の設定をロからハへ変え
たり、ハからイへ変えたりする場合も同じように
自動的に新たな安定点を求めて移動しているので
ある。

さて、調節弁２１を全閉した時を考える。第２
連通路２０は閉じられるので２次圧室は横孔１
５、縦孔１６、連絡孔１８で形成された第１連通
路を通じて１次圧室３とのみ連絡され、ダイヤフ
ラム２には圧力差が作用しなくなる。この結果、
バネ１９の力でダイヤフラム２は下方へ移動し、
閉止弁１４は閉止弁座８へ押圧されて水流を停止
させる。通水が止まつたら、ダイヤフラム２の上
方の２次圧室４ではダイヤフラム２の有効面積全
体に閉止力が作用するのに対し、下方では、閉止
弁座８の面積分しか開方向の力が作用しない。こ
の結果、供給水圧は全体として閉止の方向に作用
するので、完全な水の停止を行うことが出来る。
次に調節弁２１を開けると２次圧室４の圧力は第
２連通路２０を通じて流出通路１２へ逃げるから
ダイヤフラム２には閉止弁座８の面積分に加わる
入口水圧のみが作用することになる。この水圧の
力によるダイヤフラム２の上昇力がバネ１９に打
勝つて閉止弁座１４が開くと１次圧室３全体に水
圧が作用するのでダイヤフラム２は一気に上昇す
ることになる。調節弁２１の開方がわずかである
と、２次圧室４の圧力が抜け切れず、第１連通路
を通じて供給水圧より幾分低い程度の水圧が残る
場合がある。この時は、微少水量が両連通路を通
つて流れるのみである。この必要な調節弁２１の
開度は、ダイヤフラム２の有効面積、及び閉止弁
座の面積、バネ１９の強度、第１連通路を形成す
る孔の寸法などによつて決定される。ダイヤフラ
ム２は閉止状態から開弁状態へは既に述べたよう
に急に変位するので、この変位をピン２６によつ
て外部へ取出し、水応動弁３３を開弁させれば、
通水とガス燃焼を連通させることが出来る。すな
わち通水検知としての作用をも有している。

尚、第１連通路は制御弁１３の中央を貫通する
構成に限るものではなく、例えば、制御弁１３に
は別のスプリングでダイヤフラム２と連動するよ
う附勢しておき、ダイヤフラム中央部に貫通孔を
設けても良い。又、本体を形成しているボデイを
通じて第２連通路２０のような方法で設けても良
い。唯、制御孔７と閉止弁座の中間の水圧を２次
圧室４へ導入することのみが必要要件なのであ
る。

以上述べたように、本発明では、連通路中に設
けた調節弁操作でダイヤフラム差圧を変更するこ
とによつて、通水路の開閉と水量調節を可能とし
たものであつて、操作ストローク、操作力とも著
しく低減化することが可能となつた。又、水圧の
力で閉止するため水洩れがしにくく高水圧時でも
完全閉止が可能となつた。更に、水圧変動に対し
て水量変動を生じさせないガバナとしての機能や
水量検出としての機能も有しており、停止時にも
ダイヤフラム全体に供給圧と開放圧の差が加わる
わけではないので耐久性の面からも有利である。

また、調節弁をとじれば２次圧室に閉止弁座よ
り上流の圧力が導入され通水を停止できるので、
そのための水栓や電磁弁を設ける必要がなく経済
的である。

また、調節弁を開いた状態では制御孔より下流
の圧力を利用するので、供給水圧変動にも安定し
た流量を保つことができる。

また、ポンプのような外力を用いないので装置
の小型・簡素化がはかれるとともに故障要因も少
くなつて信頼性を高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である水量制御装置
を用いたガス湯沸器の構成図、第２図は同動作説
明図である。 １……水量制御装置、２……ダイヤフラム、３
……１次圧室、４……２次圧室、７……制御孔、
８……閉止弁座、９……流入通路、１３……制御
弁、１４……閉止弁、１５……横孔、１６……縦
孔、１７……連絡孔、１０……弁口、２３……自
動弁、１１……ベンチユリー、２１……調節弁、
２０……第２連通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダイヤフラムと、ダイヤフラムで区画された
   １次圧室及び２次圧室と、１次圧室に至る流入通
   路中に通過順に設けた制御孔及び閉止弁座と、１
   次圧室から出る流出通路中に設けた低圧部と、制
   御孔開度を変化させる制御弁と、閉止弁座と対応
   する閉止弁と、制御孔より下流で閉止弁座より上
   流の流入通路と２次圧室を結ぶ第１連通路と、２
   次圧室と低圧部を結び途中に調節弁を有する第２
   連通路とによつて構成され、前記制御弁と閉止弁
   はダイヤフラムと連動すると共にダイヤフラムの
   変位に応じて各々の開度が逆に変化する位置関係
   に配置された水量制御装置。 ２ 第１連通路はダイヤフラムに固定された制御
   弁中央を貫通して設けられたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の水量制御装置。 ３ 低圧部は通水量によつて開度が自動変化する
   自動弁とベンチユリ又はオリフイス等の定絞り部
   によつて形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の水量制御装置。