JPH0319443B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は通電量に応じてバーナーへのガス量を
制御し、被加熱物の温度をコントロールする比例
制御弁を有するガス燃焼制御装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種ガス燃焼制御装置を第１図に示
す。第１図において１は元コツク、２は元電磁弁
であり、その下流からパイロツト通路３が分岐さ
れ、元電磁弁２を開弁することによりパイロツト
バーナー４が着火する。５は閉止弁であり、その
下流には比例制御弁６を有している。比例制御弁
６は、弁座７と弁体８、弁体８と共動するダイヤ
フラム９及び弁閉方向に付勢する閉止用弾性体１
０から構成される周知のガバナ部Ａと、コイル１
１とヨーク１２及びコイル１１の軸線上に両端を
板バネ１３によつて無摺動支持されたプランジヤ
１４とから構成される電磁駆動部Ｂとからなり、
コイル１１への通電量に応じてガス流量を制御す
る。

１５はバーナー、１６は熱交換器、１７は熱交
換器１６の下流側に設けられ、湯温を検出する感
熱素子であり、その信号は制御器１８で設定値と
比較され、その偏差信号によつて比例制御弁６へ
の通電量が決定される。１９は水栓、２０はシヤ
ワーヘツドである。つまり、湯温を検出し、その
信号に応じて燃焼量が制御され、所望温度の湯が
得られるわけである。

この種のガス燃焼制御装置に用いられる比例制
御弁６は、バーナー側からきまる最小燃焼量から
最大燃焼までの広範囲にわたつて精度よくガス流
量を制御する必要があり、またバーナー１５への
ガス流量を完全に遮断する閉止機能が必要とされ
る。前者の場合、特に空燃比制御の場合に重要で
あり、後者は比例制御弁６の通電量を零にしても
ガスが洩れ、前記最小燃焼量以下となつて、バツ
クフアイヤ等の問題が発生するためである。前者
の課題を解決するためには、電磁駆動部Ｂで発生
する電磁力が、摺動摩擦等の外乱を受けることな
く、忠実に弁体８に作用するように配慮する必要
があり、そのため、弁座７と弁体８の当接部はロ
ツクされないような形状、材質を選定する必要が
ある。ここでいうロツクとは、弁座７と弁体８の
粘着、あるいは、弁体８が閉止用弾性体１０の力
を受けて弁座７側に嵌着され、スムーズに開弁で
きない状態をいう。一方、後者の課題を解決する
ためには、弁体８と弁座７との当接部に弾性部材
を設け、且つ、閉止用弾性体１０の閉止力を増加
させる方法が一般的である。しかしながらこの場
合、弾性部材を介して弁座７に弁体８が保持され
るため、粘着が発生しやすく、弁体８が弁座７に
ロツクされ、コイル１１へ通電しても開弁せず、
特に小流量域での制御特性が悪化する。第２図は
その様子を示すものであり、所定のコイル電流I₁
（例えば爆発着火を防止するための緩点火電流）
を通電しても所定のガス流量Q₁は得られず、ロ
ツクが解除される不特定な通電量I_Xにおいて急激
に開弁し、例えば爆発着火が発生する。

また長期間にわたつて機器を使用しない場合、
粘着強度は更に大きくなり、動作不能となる場合
がある。

つまり、前者の課題と後者の課題を同時に解決
することができないため、従来においては比例制
御弁６の上流側に専用の閉止弁５を設けることを
余儀なくされており、ガス燃焼制御装置のコス
ト、スペースアツプ要因となつていた。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解決するもので
あり、比例制御弁の制御性能と閉止機能の両方を
満足し、もつて閉止弁を不要とすることにより、
ガス燃焼制御装置の低コスト化、コンパクト化を
実現するを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するため本発明は、弁体と弁座
の少なくとも一方に弾性部材を有し、且つ前記弁
体を閉弁方向に負勢する閉止用弾性体を設けた比
例制御弁と、負荷の温度を検出する感温素子と、
ガスバーナーを設けるとともに、前記ガスバーナ
ーの着火時に、瞬間的に前記比例制御弁の全開信
号よりも大きな駆動信号によつてこの比例制御弁
を駆動し、前記弁体と弁座の粘着ないし嵌着によ
るロツクを解除するロツク解除回路と、ロツク解
除動作後に緩点火信号を比例制御弁に供給し、そ
の後前記感温素子の信号により比例制御弁を制御
する制御器とから構成したものである。

この構成により、弁体は弾性部材を介して弁座
に押しつけられるため完全にガスは遮断され、ま
たガスバーナーの着火時、すなわち比例制御弁の
開弁時、弁体と弁座がロツクされた状態において
も、ロツク解除回路の動作により、瞬間的に比例
制御弁のロツクを解除する力が加わり、その後緩
点火を行つた後通常の比例制御動作に入る。した
がつて、比例制御弁は閉止機能と、小流量から大
流量までの広範囲にわたる安定したガス量制御の
両方を満足する。

実施例の説明 以下、図面第３図〜第４図にもとづき本発明の
一実施例について詳細に説明する。

第３図において、２は元電磁弁であり、その下
流には比例制御弁６ａとパイロツト通路３が分岐
して設けられている。比例制御弁６ａの弁体８の
弁座７との当接部には、閉止用の弾性部材８ａが
設けられ、閉弁用弾性体１０ａの作用により弁体
８は弁座７へ弾性部材８ａを介して弾力的に押付
けられ、完全にガス流路を遮断している。２１
は、ガスバーナー１５の着火時に瞬間的に比例制
御弁６ａのコイル１１に弁座７と弁体８のロツク
を解除するだけで電磁力を弁体８に作用させるの
に必要な電流を感温素子１７の信号に関係なく供
給するロツク解除回路であり、制御器１８からコ
イル１１へ供給される電流の零点近傍での増減の
方向を検出するスロープ検出回路２２と、スロー
プ検出回路２２の検出信号が増加方向にある時の
みコイル１１へ瞬間的にロツク解除入力を行うパ
ルス入力回路２３とから構成されている。つま
り、ガスバーナー１５の着火時のみパルス入力が
コイル１１へ供給される。

なお前記弁座７と弁体８のロツクは弁座７と弾
性部材８ａの接触面積、形状、材質、閉止用弾性
体１０ａの動作力のあるいは温度、湿度等の放置
環境、放置時間などによつて決まるが、それらの
条件を考慮してパルス入力信号、すなわち前記ロ
ツクを解除する駆動力が決定される。本実施例で
はこのパルス入力信号は後述のように比例制御弁
の全開信号よりも大きい値に設定している。これ
は比例制御弁の全開信号以下の駆動力では、たと
えば１ケ月あるいは半年以上燃焼機器を動作させ
ずに放置した後に使用した場合、確実に弁ロツク
を解除できない場合が発生するためである。その
他の構成は第１図従来例と同じであり、同一番号
を符して説明を省略する。

以上の構成において次に動作を説明する。

元コツク１を開放し、元電磁弁２をONとする
と、ガスはパイロツト通路３を通りパイロツトバ
ーナー４から噴出し、点火要素（図示せず）の動
作により着火する。一方ガスは比例制御弁６ａの
一次側へも流入し、ダイヤフラム９と弁体８にそ
の供給圧が作用するが、有効受圧面積を等しくし
ているため弁体８は変位しない。また閉止用弾性
体１０ａにより弁体８は弾性部材８ａを介して弁
座７へ弾力的に密着して押し付けられるため、弁
座７の下流側へのガス洩れは全くない。次に熱要
求があると制御器１８は比例制御弁６ａのコイル
１１に通電を開始する。この時スロープ検出回路
２２は通電信号が増加方向であることを検出し、
したがつてパルス入力回路２３が動作してコイル
１１へパルス入力される。パルス入力によりプラ
ンジヤ１４は瞬間的に大きな力を受けて下方に変
位し、弁座７と弁体８は離反しロツクが解除され
る。その後、制御器１８はコイル１１に緩点火の
ための電流値を供給し、その値に対応したガスが
ガスバーナー１５へ流入し、パイロツトバーナー
４の炎を受けて緩点火がなされる。次に水栓１９
を開くと水は熱交換器１６で熱交換され湯となつ
てシヤワーヘツドより噴出される。湯温は感温素
子１７により検出され、その検出信号は湯温設定
器（図示せず）の信号と比較されて偏差信号に応
じて、コイル１１への電流値が決定される。つま
り設定湯温となるようコイル１１の電流が制御さ
れ燃焼量が最小燃焼量から最大燃焼量までの範囲
で制御される。この様子を第４図の制御特性にも
とづきさらに詳しく説明する。第４図において横
軸はコイル１１へ供給される電流値、縦軸は比例
制御弁６ａの制御ガス流量を示す。熱要求がある
と制御器１８はコイル１１へ通電を開始する。こ
の時の電流値の零点付近（I_s）でスロープ検出回
路２２は電流が増加方向であることを検出し、パ
ルス入力回路２３をONする。パルス入力回路２
３は瞬間的に比例制御弁６ａの全開電流I_nよりも
大きいパルス電流I_rをコイル１１に供給し、その
結果、弁体８は圧入保持力に抗して下方へ変位し
ロツク解除される。この時、弁座７の下流側へガ
スが流入するが、瞬間的なものであり、比例制御
弁６ａからガスバーナー１５に至る配管部のエア
ーを抜く作用、言いかえるとプリパージ効果が得
られる。その直後にコイル電流は緩点火電流I_pま
で制御器１８によつて制限されガス流量はQ_pと
なり、前記プリパージ効果によつてすみやかな緩
点火がなされる。緩点火後は感温素子１７の信号
に応じて制御電流はI_n〜I_Tの範囲で変化し、流量
は最大流量Q_nから最小流量Q_Tまでの範範囲内で
安定して制御できる。ガスバーナー１５の燃焼を
停止する場合はコイル１１への通電量を減じ、零
にすることにより比例制御弁６ａは初期状態とな
り完全に閉止がなされる。この時電流Ｉはスロー
プ検出回路２２の検出電流I_sとなるが、減少方向
であるのでパルス入力回路２３は動作しない。

このように本実施例では、弾性部材８ａを介し
て弁体８を弁座７へ閉止用弾性体１０ａの作用に
より弾力的に押し付けて完全な閉止を行い、且つ
弾性体８ａを設けたことによる弁座７の弁体８の
ロツクをロツク解除回路２１により点火時のみ強
制離反するようにし、比例制御弁６ａの弁閉止機
能を実現するとともに制御特性の悪化を防止する
ようにしたものであり、閉止機能を付加したこと
により比例制御弁６ａの閉止専用の電磁弁を不要
とすることができ、ガス燃焼制御装置の低コスト
化とコンパクト化を実現するとともに安定した制
御性能を得ることができる。このことは、湯温変
動が少なく且つコンパクトな給湯器を実現するも
のである、またロツク解除回路２１は通電量の零
点付近での増減の方向を検出するスロープ検出回
路２２とスロープ検出回路２２の信号が増加方向
にある時のみパルス信号をコイル１１へ供給する
パルス入力回路２３で構成したので、ガスバーナ
ー１５の点火時のみパルス入力を供給する手段を
コンパクト化でき、また、検出電流I_sもしくは、
パルス入力量I_rを必要に応じて容易に可変でき
る。さらに比例制御弁６ａのロツク解除直後に緩
点火を行うため、初期点火時の比例制御弁６ａか
らガスバーナー１５に至る配管内のエアーを排除
した後に緩点火流量Q_pが流れ、スムーズかつ確
実な緩点火がなされれる。また比例制御弁６ａを
ガバナ部Ａに電磁駆動部Ｂの力を作用させる圧力
制御型とすることにより、ガスガバナを別設する
必要がなくコンパクト化が実現できる。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、弁部に閉止用の
弾性部材を有する閉止機能付比例制御弁を備えた
ガス燃焼制御装置において、弾性部材を設けたこ
とによる弁体と弁座の弁ロツクをガスバーナーへ
の着火時のみ瞬間的に強制離反させるロツク解除
回路を設けたものであり、以下の効果が得られ
る。

(1) バーナーの点火毎に比例制御弁の全開信号よ
りも大きな駆動信号で強制開弁し、ロツク解除
した後に緩点火及び比例制御に移行するため弁
部に弾性部材を設けて閉止する構造の比例制御
弁においても安定して高精度の流量制御が実現
できる。このことは特に長期間放置した後に比
例制御弁を動作させる場合に好適である。また
これによりガス燃焼制御装置の耐久性も向上す
る。

(2) 閉止機能と高精度の比例制御機能を実現でき
るため閉止専用の電磁弁が不要となり、小型で
低コストのガス燃焼制御装置が実現できるとと
もに、最小制御流量をより小さく設定できるた
め最小絞り比（T.D.R）の高いバーナーに対応
できる。

(3) ロツク解除動作により比例制御弁からバーナ
ーに至る配管系のエアー抜き効果（プリパージ
効果）が得られ、その後に緩点火が行われるた
め確実かつ安全に着火が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス燃焼制御装置の構成図、第
２図は同装置における比例制御弁の制御特性図、
第３図は本発明の一実施例を示すガス燃焼制御装
置の構成図、第４図は同装置における比例制御弁
の制御特性図である。 ６ａ……比例制御弁、７……弁座、８……弁
体、８ａ……弾性部材、１０ａ……閉止用弾性
体、１７……感温素子、１８……制御器、２１…
…ロツク解除回路、２２……スロープ検出回路、
２３……パルス入力回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁体と弁座の少なくとも一方に弾性部材を有
   し、且つ前記弁体を閉弁方向に付勢する閉止用弾
   性体を設けた閉止機能付比例制御弁と、ガスバー
   ナーの着火時に瞬間的に前記比例制御弁の全開信
   号よりも大きい駆動信号を該比例制御弁に供給
   し、前記弁体と弁座の粘着ないし嵌着による弁ロ
   ツクを解除するロツク解除回路と、燃焼負荷の温
   度を検出する感温素子と、ロツク解除動作後に緩
   点火信号を前記比例制御弁に供給するとともに、
   前記感温素子の信号により前記比例制御弁を制御
   する制御器とから構成したガス燃焼制御装置。 ２ ロツク解除回路は比例制御弁への通電量の零
   点近傍での増減の方向を検出するスロープ検出回
   路と、前記スロープ検出回路の検出信号が増加方
   向にある時のみパルス信号を比例制御弁に供給す
   るパルス入力回路とから構成した特許請求の範囲
   第１項記載のガス燃焼制御装置。