JPH04113A - ガスバーナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、全一次子混合方式ガスバーナ装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

燃焼負荷を比例制御させる給湯機等のガスバナを全一次
子混合方式で行う場合、その燃焼範囲がブンゼン方式に
比べて可なり狭い為に、空気比制御の質が問題となる。

このため、従来においては、燃焼状態をセンサで検知し
フィードバックしながらガス量と空気量を個別に制御す
るという電子制御方法を採用していた。

一方、従来にあっては、第２図に示すように、比率制御
弁部Ｃとして、三個のダイヤフラム１１゜１２．１３と
弁体１４とを連動（上下方向に）するように構成し、ダ
イヤフラム１１によってガスバーナＧにおける燃焼用空
気のファン圧を感知することにより、ガスバーナ部Ｇに
供給される生ガスの二次圧を制御するというガスバーナ
装置が存在する。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前者にあっては、 （１）、電子制御を採用していたため、フィートノ＜ツ
タ回路における要素変換や部品点数が複雑になるととも
に多量となり、この結果、メンテナンスに手間がかかる
ゆえ信頼性に乏しく、ソノ上、生産コストが高額化する
という不都合を有した。

又、 （２）、突風等によって空気量の変化をできるだけ少な
くするために、燃焼用空気の元圧を上げる必要上、送風
ファンの回転数を大きくするかファン径を大きくせざる
を得す、このため、送風ファンの生産コストが高額化し
、更に、騒音等が発生しやすいという不都合を有した。

一方、後者にあっては、突風がガスバーナの排気口に加
わった時に、空気流量が低下するにも関わらず、空気室
Ａの内圧は上昇するため、比率制御弁部Ｃの作動が弁１
４を開放する方向に作動し、空気比を変化させる結果、
全一次子混合バーナの様に、狭い燃焼範囲のものにあっ
ては、突風等の外乱を受けながら高精度の空燃比制御を
行いにくいという不都合を有した。

この発明の課題はこれらの不都合を解消するとともに調
節精度を向上させるとともにコンパクト化を可能とした
ガスバーナ調節装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するために、この発明のガスハナ装置に
おいては、 ガスバーナ部と送風手段と比率制御弁部とを備え、 前記ガスバーナ部に前記比率制御弁部およびノズルを介
して生ガスを供給するとともに前記送風手段によって燃
焼用空気を供給する、強制燃焼のガスバーナ装置におい
て、 前記比率制御弁部を構成するにあたって、略円筒状の筒
体内にその軸心に沿って一端から順に第一ダイヤフラム
、第二ダイヤフラム、弁体および第三ダイヤフラムを配
置するとともに前記各々のダイヤフラムおよび弁体の中
心に作動杆を固定することにより、これらのダイヤフラ
ムおよび弁体を連動可能とし、 且つ、前記筒体の一端の底部と第一ダイヤフラムとの間
を第一室、前記第一ダイヤフラムと前記第二ダイヤプラ
ムとの間を第二室、前記第二ダイヤフラムと前記弁体と
の間を第三室、前記弁体と前記第三ダイヤフラムとの間
を第四室、前記第三ダイヤフラムと前記筒体の他端の底
部との間を第五室とするとともに前記筒体にガス導入口
およびガス排出口を設け、このガス導入口によって前記
第三室内に生ガスを導入可能とするとともに前記ガス排
出口によって前記第四室の生ガスを前記ガスバーナ部に
供給可能とし、 且つ、前記第一室をバーナの出口側に連通させるととも
に前記第五室をバーナの入口側に連通させ、前記第二室
をノズルの出口側に連通させるとともに前記第四室をノ
ズルの入口側に連通させ、前記第一ダイヤフラムと前記
第三ダイヤフラムとの有効面積を略等しくするとともに
前記第二ダイヤフラムと前記弁体との有効面積を略等し
くしたものである。

〔発明の作用〕

この発明のガスバーナ装置は上記のように構成されてい
るため、 前記ノズル出口圧Ｐ、を比率制御弁部の第二室７２で検
知できるとともに前記ノズル人口圧Ｐ２を前記第四室７
４で検知でき、 バーナ部人口圧Ｐ３を第五室７５で検知でき、バーナ部
出口圧Ｐ４を第一室７１で検知できる。

また、供給ガス圧Ｐ、は第三室７３で検知できる。

このため、送風量（燃焼用空気量）を増加させると、バ
ーナ部Ｇ両側（「バーナ部出口側とバーナ部入口側」、
以下同じ）の差圧Ｐ、−Ｐ４によって、第一ダイヤフラ
ム６１および第三ダイヤフラム６３が作動し、上方向（
図において）に押し出され、この結果、作動杆８を介し
て弁体（板弁）９２は開方向へ変位し、バーナ部Ｇへ流
れる生ガス量が増加する。そうすると、ノズル３１両側
（「ノズル出口側とノズル入口側」、以下同し）の差圧
Ｐ　２Ｐ　ｓが増加し、第二ダイヤフラム６２および弁
体（板弁）（生ガス差圧受圧部）９２を介して、作動杆
８に前記弁体（板弁）９２の閉方向への荷重が増加し、
これら２つの差圧（Ｐ３−Ｐ、とＰｚ　　Ｐｓ）が作動
杆８を介して対向する向きで荷重をかけるため、作動杆
８はこれらの荷重がバランスするまで変位し、バーナ部
Ｇ両側差圧受圧部（第一ダイヤフラム６１と第三ダイヤ
フラム６３）とノズル両側差圧受圧部（第三ダイヤフラ
ム６３の有効面積から弁体９２の有効面積を引いた部分
、及び、第一ダイヤフラム６１の有効面積から第二ダイ
ヤフラム６２の有効面積を引いた部分）の対向力が釣り
合った位置に収束し、生ガス量の供給が行われる。

このとき、空気比は、ガス、空気等の物性定数や通路の
流体的定数、それぞれの受圧部の面積比等によってのみ
定まり、空気量を変動しても、この空気比は一定となる
。

（実施例の説明） 以下この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、Ｇはガス給湯器１のガスバーナ部、Ｃ
は比率制御弁部である。

第一に、ガスバーナ部Ｇについて説明する。

２１は空気室ケース、２２は空気室ケース２１内に設置
された混合室ケース、２３は空気室ケース２１の上部に
設置された熱交内胴である。この場合、空気室ケース２
１と混合室ケース２２との間は空気室Ａを構成し、混合
室ケース２２内は混合室Ｍを構成する。２４は送風ファ
ンであり、前記空気室ケース２１に突設されている。こ
の送風ファン２４によって空気室Ａに燃焼用空気が供給
される。３はガス供給管であり、前記空気室ケース２１
の底面に配置されている。このガス供給管３を介して前
記比率制御弁部Ｃからガスバーナ部Ｇへ生ガスが供給さ
れる。３１はノズルであり、前記ガス供給管３に突設さ
れている。このノズル３１は前記混合室Ｍ内に突出し、
噴出孔３１１３１１、・・・を介して混合室Ｍ内に生ガ
スを噴出する。４１．４１．・・・は透孔であり、前記
混合室ケス２２の底板に形成されている。この透孔４１
４１、・・・を介して燃焼用空気（送風ファン２１によ
って供給された燃焼用空気）は混合室Ｍ内に供給され、
生ガスと混合される。４２は均圧整流板であり、前記ノ
ズル３１の上方近傍に設置されている。この均圧整流板
４２は混合空間を保持するとともに混合ガス（生ガスと
燃焼用空気との混合したもの、以下同じ）を均圧化させ
るものである。

４３は炎孔板であり、前記混合室ケース２２の開口端に
設置されている。又、４３１，４３１．・・・は細孔で
あり、前記炎孔板４３に形成されている。

この細孔４３１，４３１．・・・を介して混合ガスは熱
交内胴２３内に噴出し、燃焼される。４４は熱交換器で
あり、熱交内胴２３内における炎孔板４３の上方に設置
されている。この熱交換器４４は水管４４１とフィン４
４２，４４２．・・・とから構成され、混合ガスの燃焼
熱によって水管４４１を通過する水を加熱するものであ
る。

次に、比率制御弁部Ｃについて説明する。

Ｓはこの発明の筒体Ｓである。又、８は作動杆であり、
前記筒体Ｓの軸心に沿って配置されている。この作動杆
８は筒体Ｓの軸方向に進退可能である。９１は環状の弁
座であり、前記筒体Ｓの側壁内面に形成されている。又
、９２は円板状の板弁（この発明の「弁体」に相当する
）であり、前記作動杆８の途中に固定されている。この
板弁９２と前記弁座９１とによって弁部９が構成される
。

６１は第一ダイヤフラムであり、前記作動杆８に嵌着さ
れている。この第一ダイヤフラム６１は前記筒体Ｓの大
径部５１に配置されている。この第一ダイヤフラム６１
は前記筒体Ｓの底面との間に第一室７１を形成する。こ
の第一室７１は第一連通管７１１によって前記熱交内胴
２３内（この発明の「バーナ部出口側」に相当する）と
連通されている。このため、第一室７１の内圧は熱交内
胴２３内の内圧Ｐ４に等しいものである。６２は第二ダ
イヤフラムであり、前記作動杆８における前記第一ダイ
ヤフラム６１の下方に嵌着されている。この第二ダイヤ
フラム６２は筒体Ｓの小径部５３に配置され、前記第一
ダイヤフラム６１との間に第二室７２を形成する。この
第二室７２は第二連通管７２１によって前記ノズル３１
出口側に連通されている。このため、第二室７２の内圧
は前記ノズル３１出口側の内圧にＰ、に等しいものであ
る。又、板弁９２は操作杆８における前記大ニダイヤフ
ラム６２の下方に固着され、前記第二ダイヤフラム６２
との間に第三室７３を形成している。この第三室７３に
おける筒体Ｓの側壁部に生ガス導入ロア３１が形成され
ている。次に、６３は第三ダイヤフラムであり、前記操
作杆８における前記板弁９２の下方に固着されている。

この第三ダイヤフラム６３は筒体Ｓの大径部５２に配置
され、前記板弁９２との間に第四室７４を形成している
。この第四室７４にはガス排出ロア４１が形成されてい
る。なお、この板弁９２の受圧面積は前記第二ダイヤフ
ラム６２の受圧面積に略等しいものである。生ガスは比
率制御弁部Ｃ１即ち、第三室７３に導入され、弁部９を
通過した後、第四室７４に入り、この排出ロア４１を介
して筒体Ｓから排出される。筒体Ｓから排出された生ガ
スは前記ガス供給管３を介してガスバーナ部Ｇの混合室
Ｍ内に流れる。なお、この第三ダイヤフラム６３の受圧
面積は前記第一ダイヤフラム６１の受圧面積に略等しい
ものである。７５は第五室であり、前記第三ダイヤフラ
ム６３と筒体Ｓの底部（下部）との間に形成されている
。この第五室７５は第五連通管７５１によって前記空気
室（この発明の「バーナ部入口側」に相当する）Ａと連
通されている。このため、第五室７５の内圧は空気室Ａ
の内圧Ｐ３に等しいものである。なお、６３２はばね座
であり、前記筒体Ｓの底部（下部）に設置されている。

このばね座６３２はボルト・ナツト機構６３３によって
軸心に沿って進退できる。又、６３１は圧縮ばねであり
、前記ばね座６３２と前記第三ダイヤフラム６３との間
に設置されている。この圧縮ばね６３１は作動杆８、板
弁９２およびダイヤフラム６１．６２．６３等可動部の
重量を相殺するためのものである。なお、前記ボルト・
ナツト機構６３３を調節することにより前記圧縮ばね６
３１のばね力を調節することができる。

よって、このガスバーナ装置は次のように作動する。

燃焼用空気量が増加するとバーナーの両側差圧ＰｚＰ４
が大となり、第一ダイヤフラム６１および第三ダイヤフ
ラム６３を上方向（図において）に押し出し、この結果
、作動杆８を介して板弁９２は開方向へ変位し、バーナ
部Ｇへ流れる生ガス量が増加する。そうすると、ノズル
両側（「ノズル出口側とノズル入口側」、以下同じ）の
差圧Ｐ、−Ｐ、が増加し、第二ダイヤフラム６２および
弁体（板弁）（生ガス差夏受圧部）９２を介して、作動
杆８に前記板弁９２の閉方向への荷重（下方向）が増加
し、これら２つの差圧（Ｐ３Ｐ４とＰｚＰｓ）が作動杆
８を介して対向する向きで荷重をかけるため、作動杆８
はこれらの荷重がバランスするまで変位し、バーナ部両
側差圧受圧部６１，６３とノズル両側差圧受圧部（第三
ダイヤフラム６３の有効面積から弁体９２の有効面積を
引いた部分、及び、第一ダイヤフラム６１の有効面積か
ら第二ダイヤフラム６２の有効面積を引いた部分）の対
向力が釣り合った位置に収束し、生ガス量の供給が行わ
れる。

このとき、空気比は、ガス、空気等の物性定数や通路の
流体的定数、それぞれの受圧部の面積比等によってのみ
定まり、空気量を変動しても、この空気比は一定となる
。このことを前記実施例において説明する。この場合、
第一ダイヤフラム６１および第三ダイヤフラム６３の受
圧面積をＳ、第二ダイヤフラム６２および弁体９２の受
圧面積をＳｔとし、又、ダイヤフラムおよび板弁にかか
る荷重方向は上方向を正とする。なお、供給ガス圧をＰ
ｌ　とする。

（１）、ガス関係 第一ダイヤフラムにかかる荷重 ｐ、、ｓ、　　・・・　■ 第二ダイヤフラムにかかる荷重 ＰＩ　Ｓｔ　　ＰＳ　Ｓｔ　　・・・　■板弁にかかる
荷重 ＰＩ　Ｓｔ　＋Ｐ２　Ｓｔ　　・・・　■第３ダイヤフ
ラムにかかる荷重、 −Ｐ２Ｓ、　　・・・　■ ■＋■±■＋■は、 （Ｓ、−３ｚ　）（ｐｓ−Ｐ２） ・・・　■ （２）、空気関係 第一ダイヤフラムにかかる荷重 −Ｐ、Ｓ、　　・・・　■ 第三ダイヤフラムにかかる荷重 Ｐ、Ｓ、　　・・・　■ ■＋■は、 Ｓ、　（Ｐ３　　　Ｐ４　）・・・　　■前記■と前記
［相］の荷重差が弁部開閉力となってこれらが釣り合う
まで変位する。よって、平衡状態では、■−−■　とな
り、 （Ｐ２−ｐｓ　）／　（Ｐ３−Ｐ、） −３ｔ　／　（Ｓｔ　　　Ｓｚ　） となり、ガス差圧と空気差圧との比が、定数となり、こ
の結果、空気量を変化させても空気比が一定の状態で生
ガス量が変化する。

〔発明の効果〕

この発明のガスバーナ装置は、ガスバーナ部と送風手段
と比率制御弁部とを備え、 前記ガスバーナ部に前記比率制御弁部およびノズルを介
して生ガスを供給するとともに前記送風手段によって燃
焼用空気を供給する、強制燃焼のガスバーナ装置におい
て、 前記比率制御弁部を構成するにあたって、略円筒状の筒
体内にその軸心に沿って一端から順に第一ダイヤフラム
、第二ダイヤフラム、弁体および第三ダイヤフラムを配
置するとともに前記各々のダイヤフラムおよび弁体の中
心に作動杆を固定することにより、これらのダイヤフラ
ムおよび弁体を連動可能とし、 且つ、前記筒体の一端の底部と第一ダイヤフラムとの間
を第一室、前記第一ダイヤフラムと前記第二ダイヤフラ
ムとの間を第二室、前記第二ダイヤフラムと前記弁体と
の間を第三室、前記弁体と前記第三ダイヤフラムとの間
を第四室、前記第三ダイヤフラムと前記筒体の他端の底
部との間を第五室とするとともに前記筒体にガス導入口
およびガス排出口を設け、このガス導入口によって前記
第三室内に生ガスを導入可能とするとともに前記ガス排
出口によって前記第四室の生ガスを前記ガスバーナ部に
供給可能とし、 且つ、前記第一室をバーナの出口側に連通させるととも
に前記第五室をバーナの入口側に連通させ、前記第二室
をノズルの出口側に連通させるとともに前記第四室をノ
ズルの入口側に連通させ、前記第一ダイヤフラムと前記
第三ダイヤフラムとの有効面積を略等しくするとともに
前記第二ダイヤフラムと前記弁体との有効面積を略等し
くしたため、 前記ノズル出口圧Ｐ、を比率制御弁部の第二室７２で検
知できるとともに前記ノズル入口圧Ｐ２を前記第四室７
４で検知でき、 バーナ部入口圧Ｐ３を第五室７５で検知でき、バーナ部
出口圧Ｐ４を第一室７１で検知できる。

また、供給ガス圧Ｐ１は第三室７３で検知できる。

このため、送風量（燃焼用空気量）を増加させると、バ
ーナ部Ｇ両側（「バーナ部出口側とハナ部入口側」、以
下同じ）の差圧Ｐ、−Ｐ４によって、第一ダイヤフラム
６１および第三ダイヤフラム６３が作動し、上方向（図
において）に押し出され、この結果、作動杆８を介して
板弁９２は開方向へ変位し、バーナ部Ｇへ流れる生ガス
量が増加する。そうすると、ノズル３１両側（「ノズル
出口側とノズル入口側」、以下同じ）の差圧Ｐ２−Ｐ、
が増加し、第二ダイヤフラム６２および板弁（生ガス差
圧受圧部）９２を介して、作動杆８に前記板弁９２の閉
方向への荷重が増加し、これら２つの差圧（Ｐ３　　Ｐ
４とＰｚ　　Ｐｓ）が作動杆８を介して対向する向きで
荷重をかけるため、作動杆８はこれらの荷重がバランス
するまで変位し、バーナ部Ｇ両側差圧受圧部（第一ダイ
ヤフラム６１と第三ダイヤフラム６３）とノズル両側差
圧受圧部（第三ダイヤフラム６３の有効面積から弁体９
２の有効面積を引いた部分、及び、第一ダイヤフラム６
１の有効面積から第二ダイヤフラム６２の有効面積を引
いた部分）の対向力が釣り合った位置に収束し、生ガス
量の供給が行われる。

このとき、空気比は、ガス、空気等の物性定数や通路の
流体的定数、それぞれの受圧部の面積比等によってのみ
定まり、空気量を変動しても、この空気比は一定となる
。

よって、このガスバーナ装置を使用すれば、ガスバーナ
部の空気比を一定に保持することができるにも関わらず
、比率制御弁部の構成が単なる機械的構成であるため、
従来と異なり、構成が簡単となるとともに部品点数が少
なくなり、この結果、メンテナンスに手間がかからす信
顛性が向上するとともに生産コストも低額化する。

又、 突風等の空気量の急激な変化に容易に対応できるため、
送風ファンの元圧を大きくする必要がない結果、送風フ
ァンの生産コストを低額化でき、更に、騒音等の発生を
防止することができる。

更に、排気口（熱交内胴の）へのゴミや枯れ葉等の付着
、熱交換器のフィン詰まり、吸気系の通路やフィルター
等の目詰まり等による風量変化に対しても空気比が影響
を受けることはない。

その上、第一ダイヤフラムと第三ダイヤフラムとを対称
的に配置したため、出願人が既に出願している（特願平
１−１３４１９６号）の装置に比較して、同じ精度を要
求する場合にはこれらのダイヤフラムの径を小さくとる
ことができ、一方、同じ径のダイヤフラムを用いるなら
ばより精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るガスバーナ装置の実施例の断面
図、 第２図は従来例の断面図である。 Ｓ　　・・・ ６１　　・・・ ６２　・・・ ６３　・・・ ７１　　・・・ ７２　・・・ ７３　・・・ ７３１　・・・ ７４　　・・・ ７４１　・・・ ７５　・・・ ８　　・・・ ９２　　・・・ 筒体 第一ダイヤフラム 第二ダイヤフラム 第三ダイヤフラム 第一室 第二室 第三室 ガス導入口 第四室 ガス排出管 第五室 作動杆 板弁（弁体） Ｃ・・・　比率制御弁部 Ｇ　・・・　ガスバーナ部 ２４　　・・・　送風手段（送風ファン）３１　　・・
・　生ガスノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ガスバーナ部と送風手段と比率制御弁部とを備
   え、 前記ガスバーナ部に前記比率制御弁部およびノズルを介
   して生ガスを供給するとともに前記送風手段によって燃
   焼用空気を供給する、強制燃焼のガスバーナ装置におい
   て、 前記比率制御弁部を構成するにあたって、略円筒状の筒
   体内にその軸心に沿って一端から順に第一ダイヤフラム
   、第二ダイヤフラム、弁体および第三ダイヤフラムを配
   置するとともに前記各々のダイヤフラムおよび弁体の中
   心に作動杆を固定することにより、これらのダイヤフラ
   ムおよび弁体を連動可能とし、 且つ、前記筒体の一端の底部と第一ダイヤフラムとの間
   を第一室、前記第一ダイヤフラムと前記第二ダイヤフラ
   ムとの間を第二室、前記第二ダイヤフラムと前記弁体と
   の間を第三室、前記弁体と前記第三ダイヤフラムとの間
   を第四室、前記第三ダイヤフラムと前記筒体の他端の底
   部との間を第五室とするとともに前記筒体にガス導入口
   およびガス排出口を設け、このガス導入口によって前記
   第三室内に生ガスを導入可能とするとともに前記ガス排
   出口によって前記第四室の生ガスを前記ガスバーナ部に
   供給可能とし、 且つ、前記第一室をバーナの出口側に連通させるととも
   に前記第五室をバーナの入口側に連通させ、前記第二室
   をノズルの出口側に連通させるとともに前記第四室をノ
   ズルの入口側に連通させ、 前記第一ダイヤフラムと前記第三ダイヤフラムとの有効
   面積を略等しくするとともに前記第二ダイヤフラムと前
   記弁体との有効面積を略等しくしたことを特徴とするガ
   スバーナ装置。