JPH0227321Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の目的 〔考案の技術分野〕 本考案は、石油ストーブなどのような燃焼装置
における燃料制御装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

第５図は従来の圧力気化式石油フアンヒータを
示す図であり、燃料タンク１からポンプＰで汲み
上げられた燃料は、気化器２→３方電磁弁Ｖのノ
ズル４→バーナＢ、の経路でバーナＢに供給さ
れ、ノズル４で噴霧され燃焼する。バーナＢに
は、点火器および炎検知器（フレームロツド）が
取り付けられている。消火時は、まずポンプＰが
停止するが、ポンプを停止させただけでは、ポン
プが完全に停止するまでの脈動および気化灯油圧
力によつて、バーナ部に依然として燃料ガスが供
給され、不完全燃焼を来しかつ悪臭を伴う。

第６図はこのような燃料制御を行う３方電磁弁
の従来例を示す断面図である。この３方電磁弁は
励磁コイル７に通電して可動鉄心８を固定鉄心９
側に吸引させることで、可動鉄心８に連結された
ニードル３を後退させ、ノズル４を開くことで、
ノズル４から前記バーナに燃料が供給される。な
おニードル収納管１０の外側のヒータ１１に加熱
管１２が螺施状に巻回され、その一端がニードル
収納管１０に、他端が燃料ポンプにそれぞれ接続
され、加熱管１２を経由してニードル収納管１０
に燃料が供給される。したがつて液体燃料が加熱
管１２を通過する間に、ヒータ１１で加熱されガ
ス化した状態で、ノズル４からバーナ部に噴霧さ
れる。

バーナを消火する際は、励磁コイル７が非通電
となり、可動鉄心８が復帰バネ１３で固定鉄心９
から押し離され、ニードル３が前進してノズル４
を閉じ、バーナ部への給油を停止する。同時に、
可動鉄心８が固定鉄心９から離間することで、弁
口１４が開き、ニードル収納管１０中の残存ガス
は、戻し管６を介して燃料タンクに戻される。

ところがこの構成では、非通電時に復帰バネ１
３によつてニードル３が前進し、ノズル４を閉止
する。つまりバーナを使用している間は、３方電
磁弁を通電状態にしてノズル４を開放する必要が
あり、電力消費量が大きい。

また可動鉄心８が復帰しノズル４を閉じている
状態から、励磁コイル７を通電して、図示のよう
に可動鉄心８を吸引する際は、可動鉄心の吸引と
同時にニードルが追従して吸引開始することにな
る。そのため、可動鉄心８の吸引に大きな力を必
要とし、復帰バネ１３のバネ力を充分大きくする
ことが困難で、かつ励磁コイル７のアンペアター
ンを大きくしなければならず、励磁コイルが大型
化しかつ消費電力も大きくなり、前記の通電時間
が長いことと相俟つて、電力消費が大きくなる。
復帰バネ１３のバネ力を大きくできないと、ニー
ドル３によるノズル４の閉止が不充分なばかり
か、ノズル内面に付着したタールの除去が困難に
なる。即ち復帰バネ１３でニードル３をノズル４
に押し付け、かつ可動鉄心８を固定鉄心９に吸引
しニードル３をノズル４から引き離すことで、ノ
ズル内面に付着したタールが除去される。このタ
ール除去のためには、より強い力でニードルをノ
ズル内面に押し付けることが必要であるが、その
ために復帰バネ１３のバネを強くすると、それに
打ち勝つて、最も離れた位置から可動鉄心８を吸
引できるように励磁コイル７のアンペアターンを
大きくしなければならない。

〔本考案の技術的課題〕

本考案の技術的課題は、従来の燃焼装置におけ
るこのような問題を解消し、燃焼装置における消
費電力を可能な限り節減でき、かつ３方電磁弁も
小型化できるようにすることにある。

(b) 考案の構成 〔考案の技術的手段〕 この技術的課題を解決するために講じた本考案
による技術的手段は、励磁コイルで駆動される可
動鉄心に連結されたニードルと、該ニードルが内
蔵されたニードル収納管と、該ニードル収納管の
先端に設けられたノズルをニードルの先端で開閉
するニードル弁とから成り、該ニードル収納管に
燃料供給管が接続され、励磁コイル内で背部の戻
し弁口とニードル収納管との間が連通している３
方電磁弁において、 該固定鉄心と可動鉄心の間に復帰バネを介在さ
せ、該可動鉄心の筒状孔に大径凹部を形成し、該
大径凹部中に、該ニードルの後端に取り付けたバ
ネ受けを遊嵌させると共に、該ニードルをノズル
側に付勢するバイアスバネを挿入した構成になつ
ている。また前記３方電磁弁において、可動鉄心
よりニードル先端寄りの位置に固定鉄心を配設
し、常時は可動鉄心背部側の戻し弁口を閉止し、
励磁コイルへの通電時のみ可動鉄心が固定鉄心側
に吸引されて前進し、ニードルがノズル側に移動
してノズルを閉止する構成とすることで、消費電
力の節減が図られている。

〔技術的手段の作用〕

この技術的手段によれば、３方電磁弁は、通常
は復帰バネによつて可動鉄心が、ノズルとは反対
側に押し戻され、固定鉄心から離間しているが、
励磁コイルが通電されると、可動鉄心が固定鉄心
に吸引されて、ニードルがノズル側に前進して、
該ノズルを閉止する。そして本考案では、バーナ
を消火する際に、ポンプが停止すると同時に、タ
イマー手段が始動し、かつ３方電磁弁の励磁コイ
ルが通電され、ニードルによつてノズルが閉止さ
れ、バーナ部への燃料供給が停止する。送風用の
フアンはバーナ中の残存燃料が焼失するまで動作
するが、３方電磁弁も少なくともフアンが停止す
るまでは通電され、ノズルが閉じたままとなる。

また、可動鉄心の筒状孔内に形成された大径凹
部中に、ニードル後端のバネ受けを遊嵌させると
共に、復帰バネより弱いニードル付勢用のバイア
スバネを挿入している。そのため、ノズルの閉止
時も開放時も常に、可動鉄心のみが先に移動し、
ある程度移動して推力が強くなつてから、バネ受
けを介してニードルに推力が伝わるので、ニード
ルはその時の衝撃力で確実に移動する。

〔考案の実施例〕

次に本考案による燃焼装置における燃料制御装
置が実際上どのように具体化されるかを実施例で
説明する。第１図は本考案による液体燃焼装置の
全容を示す図であり、第５図の従来例と同じ構成
の部分には同一符号が付されている。本考案にお
いては、ポンプＰと３方電磁弁Ｖとの間にタイマ
ー手段Ｔが設けられている。即ちポンプＰが停止
すると、その停止信号がタイマー手段Ｔに入力し
て該タイマー手段Ｔを始動させると共に、３方電
磁弁Ｖに入力して該３方電磁弁Ｖの励磁コイルを
通電させる。その結果可動鉄心が固定鉄心に吸引
され、ニードルがノズルを閉止して、バーナ部へ
の燃料供給が停止する。タイマー手段Ｔの設定時
間は、バーナＢ中の燃料が完全に燃焼し、かつ３
方電磁弁のニードル収納管などの残存燃料が完全
に燃料タンク側に戻されるように、充分余裕をも
つて設定される。そして設定時間が経過しタイマ
ー手段Ｔがタイムアツプすると、３方電磁弁の励
磁コイルが非通電となり、ニードルが復帰してノ
ズルが開弁し、戻し弁が閉止する。強制送風用の
フアンＦの停止にも、タイマー手段Ｔを兼用し、
予め設定した時間が経過すると、フアンＦも停止
させることができる。

第２図は３方電磁弁ＶとポンプＰとの動作関係
を示すタイムチヤートである。まず液体燃焼装置
の点火に先立つて、(イ)に示すように、３方電磁弁
Ｖに通電し、比較的短い時間例えば２〜３分間だ
け、ノズルを閉止する。そしてポンプが始動し燃
料が供給され始めてから、３方電磁弁Ｖの通電を
中断して、ノズルを開放し、バーナ部への燃料供
給を開始する。

ポンプが動作しバーナ部が燃焼している状態に
おいて、バーナを消火する際は、ポンプが停止す
ると同時に、３方電磁弁が通電されて、ノズルが
閉止される。この状態は、バーナが完全に消火す
ると共にニードル収納管などの残存燃料が完全に
戻されるまで、例えば６〜８分間程度維持され
る。

なお３方電磁弁の励磁コイルに通電する当初の
数秒間のみ、励磁コイルへの印加電圧を高くする
ことで、動作の確実化を図つている。

第３図は、このようにポンプ停止後一定時間の
み通電してノズルを閉止するのに適する３方電磁
弁の実施例を示す断面図である。本考案では、固
定鉄心９は、ニードル弁５寄りの位置に配設さ
れ、可動鉄心８は、戻し管６側の戻し弁口１４側
に配設される。そして可動鉄心８に連結されたニ
ードル３が、固定鉄心９の中央の貫通孔１５を貫
通すると共に、ニードル収納管１０中まで延びて
いる。そしてニードル３の先端がノズル４に対応
している。固定鉄心９と可動鉄心８との間には復
帰バネ１３が介在しており、通常は復帰バネ１３
で可動鉄心８が固定鉄心９から押し戻されてい
る。励磁コイル７が通電されると、可動鉄心８が
復帰バネ１３に抗して固定鉄心９に吸引され、ニ
ードル３の先端がノズル４に押し込まれてノズル
を閉止する。ノズル４の閉止状態において、励磁
コイル７が非通電となると、復帰バネ１３によつ
て可動鉄心８が固定鉄心９から押し戻され、ニー
ドル３が後退してノズル４を開弁する。

固定鉄心９のガイドスリーブ１６の後端では、
戻し管６への接続口に、戻し弁口１４が設けられ
ている。一方可動鉄心８の後端には、ゴムなどの
シール部材で形成された弁体１７を備えている。
またニードル３は断面が矩形になつており、かつ
ニードル収納管１０と背部の戻し弁口１４との間
は、燃料が通過可能に連通している。そのため、
可動鉄心８が固定鉄心９に吸引されてニードル３
でノズル４が閉止されると、弁体１７が戻し弁口
１４から離れて開弁し、ニードル収納管１０など
の内部の燃料が戻し管６側へ通過可能となる。励
磁コイル７が非通電となり、可動鉄心８が復帰
し、ニードル３が後退してノズル４を開放する
と、弁体１７で戻し弁口１４が閉止され、ポンプ
Ｐで汲み上げられた燃料は、ノズル４側へのみ供
給され、戻し管６側へは通過できない。

本考案では、ニードル３の駆動特性を向上させ
るために、次のような工夫がなされている。第４
図はソレノイド内部の主要部の拡大断面図であ
る。可動鉄心８の先端８１は、円錐状になつてお
り、また固定鉄心９の可動鉄心８と対向する吸引
面９１は、該円錐状先端８１と平行となるよう
に、円錐状の窪みになつている。そして円錐状の
傾き角度θが極めて小さく、かつ可動鉄心８が復
帰した状態において、可動鉄心８の円錐状部先端
８２と固定鉄心９の円錐状凹部先端のエツジ９２
とが、最短距離となるように、配設されている。

そのため、可動鉄心８が復帰した状態におい
て、励磁コイル７が通電されると、円錐状部先端
８２と円錐状凹部のエツジ９２との間の磁気抵抗
の最も小さい部分を大量の磁束が流れて、可動鉄
心８は極めて大きな力で固定鉄心９に吸引され、
移動し始める。そして可動鉄心８が吸引されて移
動するにつれて、可動鉄心８の円錐状部８１が固
定鉄心９の円錐状凹部９１中に入り込み、両者の
間の間隔が次第に小さくなるが、その変化率は従
来の鉄心構造に比べて極めて小さい。つまり可動
鉄心８が固定鉄心９に吸引され始める時点で、可
動鉄心８の円錐状部先端８２が固定鉄心９の円錐
状凹部のエツジ９２に極めて接近しているため
に、極めて大きな吸引力が発生することになり、
励磁コイルのアンペアターンを充分小さくでき
る。また吸引力が大きいので、復帰バネ１３のバ
ネ力も大きくし、大きな力でニードル３をノズル
４から引き離し、タールの除去を確実に行うこと
ができる。

ニードル３の後端には、Ｅリングなどのバネ受
け１８が取り付けられ、可動鉄心８の筒状孔８３
には、カラー８６が挿入されることで、大径の凹
部８４が形成されている。そして前記バネ受け１
８と可動鉄心８の後端のバネ受け部８５との間に
バイアスバネ１９が介在している。

この構成において、図のように可動鉄心８が復
帰している状態では、バイアスバネ１９でニード
ル３が前方に押されているが、可動鉄心８は復帰
しているため、ニードル先端はノズル４からは離
間して開弁している。

いま励磁コイルに通電すると、可動鉄心８が固
定鉄心９に吸引されるが、ニードル自身は可動鉄
心８の速度ゼロから追従するのではなく、ある距
離ｚだけ移動した時点で、停止状態のニードル３
のバネ受け１８に可動鉄心８内のカラー８６の先
端が衝突して初めて追従する。これによりニード
ル３には可動鉄心８の衝撃力すなわちハンマー効
果が得られる。そして通常の可動鉄心の吸引力の
数倍の力により、ニードル３の先端でノズル４が
閉止される。このようにノズル４の閉止状態で
は、可動鉄心８が励磁状態にあるため、可動鉄心
８内のカラー８６の先端でバネ受け１８が押され
ているが、励磁コイルが非通電になると、可動鉄
心８が復帰バネ１３で復帰移動し始める。そして
可動鉄心８の凹部８４の前端が、停止状態のバネ
受け１８の前面に衝突して、ニードル３に瞬時に
後向きの力が加わり、ニードル先端がノズル４か
らハンマー効果で引き離される。そして復帰バネ
１３により、可動鉄心８が更に押し戻されて、図
示の状態となる。

(c) 考案の効果 以上のように本考案によれば、励磁コイルの通
電時にニードル自身は可動鉄心と同時に追従する
のではなく、可動鉄心がある距離だけ移動した時
点で追従するためハンマー効果が得られ、コイル
を大型化することもなくなる。また励磁コイルの
通電時にニードルが前進して、バーナへの燃料供
給部ノズルを閉止する構造の３方電磁弁を使用す
ると共に、タイマー手段を設けて、燃料ポンプの
停止後一定時間のみ、３方電磁弁のノズルを閉止
して、バーナ部への燃料供給を停止する構成にな
つている。そのため、３方電磁弁の励磁コイルの
通電時間は、ポンプ停止後の数分程度といつた極
めて短い時間で足り、電力消費が大幅に節減され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本考案による液体燃焼装置の
実施例を示すもので、第１図は液体燃焼装置の全
容を示す図、第２図は同装置の動作を示すタイム
チヤート、第３図は同装置で使用される３方電磁
弁の断面図、第４図は同３方電磁弁の要部拡大断
面図である。第５図は従来の液体燃焼装置を示す
図、第６図は同装置で使用される３方電磁弁の断
面図である。 図において、Ｐはポンプ、Ｂはバーナ、Ｖは３
方電磁弁、Ｔはタイマー手段、３はニードル、４
はノズル、５はニードル弁、６は戻し管、７は励
磁コイル、８は可動鉄心、８１は円錐状部、８２
は円錐状部先端、９は固定鉄心、９１は円錐状凹
部、９２は円錐状凹部のエツジ、１０はニードル
収納管、１４は戻し弁口をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 励磁コイルで駆動される可動鉄心に連結された
   ニードルと、該ニードルが内蔵されたニードル収
   納管と、該ニードル収納管の先端に設けられたノ
   ズルをニードルの先端で開閉するニードル弁とか
   ら成り、該ニードル収納管に燃料供給管が接続さ
   れ、励磁コイル内で背部の戻し弁口とニードル収
   納管との間が連通している３方電磁弁において、 可動鉄心よりニードル先端寄りの位置に固定鉄
   心を配設して、該固定鉄心と可動鉄心の間に復帰
   バネを介在させ、 該可動鉄心の筒状孔に大径凹部を形成し、該大
   径凹部中に、該ニードルの後端に取り付けたバネ
   受けを遊嵌させると共に、該ニードルをノズル側
   に付勢するための、復帰バネより弱いバイアスバ
   ネを挿入し、 常時は可動鉄心が復帰して背部側の戻し弁口を
   閉止し、励磁コイルへの通電時のみ、可動鉄心が
   固定鉄心側に吸引されて前進し、ニードルがノズ
   ル側に移動してノズルを閉止する構成となつてい
   ることを特徴とする燃焼装置における燃料制御装
   置。