JPS6239330B2

JPS6239330B2 -

Info

Publication number: JPS6239330B2
Application number: JP58033522A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Shirai; Yoshio Yamamoto; Tomohide Matsumoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1987-08-22
Also published as: JPS59158912A

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へのガス量を比
例制御するガス燃焼制御装置に関する。

従来例の構成とその問題点従来のこの種の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
１０から構成される周知のガバナ部Ａと、コイル
１１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成するためである。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る。

上記の例以外に、閉止機能のある比例制御弁の
例として第３図に示す。３５は流体入口、２１は
流体出口、２２は第１弁座、２３は第１弁座２２
に対向して設けた第１弁体である。前記第１弁座
２２と第１弁体２３により、流体流路断面積が可
変され圧力が制御される。２４は前記第１座であ
り、第２弁座２２の上流側に設けられている。２
５は、第２弁座２４に対向し、且つ、前記第１弁
体２３と一体的に設けた第２弁体であり、第２弁
座２４との接触面側には弾性体２６を設けてい
る。上記構成の第２弁座２４および第２弁体２５
により流体流路は閉止できるが、一次ガス圧が第
２弁体２５を押し開く方向に作用し、第２弁体２
５を閉止方向に付勢しているバネ２７の閉止力を
減少させたのと同様の作用をするため、一次圧の
大小によつて、実質の弁閉止圧が変わつてしまう
問題がある。

発明の目的本発明は、かかる従来の問題を解消するもの
で、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
現することを目的とする。

発明の構成この目的を達成するために本発明は、流体圧力
を制御する第１弁体と、入口側一次圧室に流体通
路を閉止する第２弁体を有し、有効受圧面積が第
２弁体と同じダイヤフラムを一次圧室に前記第２
弁体と連動固着して設け前記第１弁体と第２弁体
を同時に駆動し、且つ通電量の増加に伴ない第２
弁体を開弁方向に第１弁体を開弁方向に動作させ
る力を発生する電気的駆動部を有する比例制御弁
と、ガスバーナを設けるとともに、前記比例制御
弁への通電を、前記ガスバーナの燃焼開始時は瞬
時最大許容電流を通電し、その直後は最小燃焼ガ
ス流量から最大燃焼ガス流量を連続的に得る比例
制御領域内のある一定電流を通電する点火動作回
路と、その点火後、前記比例制御領域内の電流を
通電する比例制御回路とからなる制御器を設けた
ものである。

この構成により、第２弁体が流体通路を閉止
し、またガスバーナの燃焼開始時、点火動作回路
が瞬時最大許容電流を通電し直後比例制御領域内
の適当な緩点火電流を通電するよう作用し、第２
弁体が閉止時、粘着等していても確実に開弁する
ように作用し、かつ静かに緩点火着火も行なわれ
る。さらに点火後確実に比例制御領域内で制御さ
れるよう作用する。

実施例の説明以下本発明の一実施例を第４図，第５図を用い
て説明する。第４図において、元コツク１、元電
磁弁２の下流に比例制御弁４０とパイロツト通路
３が分岐して設けられ、パイロツト通路３の先端
にパイロツトバーナ４が設けられている。比例制
御弁４０は、流体圧力を制御する電１弁体４１、
第１弁座４２と、流体通路を閉止する第２弁体４
３、第２弁座４４とがそれぞれ対向して形成して
ある。特に第２弁体４３はゴム等の弾性体で裏側
に黄銅の背板４５が当てがつてある。これら第１
弁体４１および第２弁体４３に連結されたプラン
ジヤ４６は二枚の板ばね５５によつて無摺動上下
自在に支持されている。プランジヤ４６の外側の
電磁コイル４７、ヨーク４８などにより、電磁駆
動部を構成している。一次圧室４９のガス圧はプ
ランジヤ４６の上端に固着したダイヤフラム５１
に作用する構成で、バネ５２は第２弁体４３を閉
止する方向に力を付勢する。５０はＯリングであ
る。比例制御弁４０の出口５２はバーナ５３と接
続されている。電磁コイル４７には、比例制御領
域限定回路や点火動作回路を含む制御器５４が電
気的に接続された構成である。

上記の構成における本実施例の作用を第５図を
用いて説明する。元コツク１および元電磁弁２を
開いた状態でバーナ５３の燃焼を開始する場合、
元電磁弁２を開く際にパイロツトバーナ４には先
に着火しており、次いで、制御器５４の点火動作
回路が働らき、まずいきなり最大許容電流I₅を瞬
間だけ電磁コイル４７に通電される。最大許容電
流I₅によつて発生する電磁力はバネ５２や板ばね
５５なにより第２弁体４３を閉止方向に付勢して
いる力よりはるかに大きく、第２弁体４３が第２
弁座４４にたとえ粘着していようとも、確実に第
２弁体４３を開弁する。その直後、点火動作回路
はただちに比例弁電流を緩点火電流I₃に切換える
作用をする。したがつてバーナ５３は、ガス流量
Ｑ_nで静かに緩点火することになる。緩点火電流
I₃は最大定格燃焼ガス量Ｑ_naxを得る比例弁電流I₂
と最小定格燃焼ガス量Ｑ_nioを得る比例弁電流I₄と
の間のいわゆる比例制御領域内のある一定の電流
であれば、バーナの着火特性に応じてどんな電流
でも選ぶことができる。点火後は比例制御領域限
定回路を含む比例制御回路の作用により、比例制
御領域内で必要に応じてバーナ燃焼ガス量を増減
する比例制御を行なうことができ、比例制御領域
の上限電流値I₄に比例弁電流が達した後さらに燃
焼ガス量を減少させようとする時、比例弁電流は
直ちに零になるように作用し、逆に下限電流値I₂
に達した後さらに燃焼ガス量を増加しようとする
時、比例弁電流はそのまま下限電流値I₂に保持す
るように作用する。したがつて最小定格燃焼ガス
量にガスを絞つてバーナでバツクフアイヤ現象を
起こしたり、最大定格燃焼ガス量をオーバーして
機器をこわしたりすることがない。また比例制御
弁４０の第２弁体４３が第２弁座４４を閉止した
状態で、一次圧室４９のガス圧は、第２弁体４３
とダイヤフラム５１にそれぞれ逆向きに作用し、
第２弁体４３とダイヤフラム５１は有効受圧面積
を同じにしているので互いに打消し合い、弁閉止
力は一次圧の大小の影響を受けずにバネ５２や板
ばね５５の力などによる一定の値を得ることがで
きる。

第１弁体４１の有効受圧面積Ｓ_Vもダイヤフラ
ム５１の有効受圧面積Ｓ_Dと同じにしてあり、電
磁力を、一次圧をP₁、二次圧をP₂、第２弁体４
３を閉止する方向に作用するバネ５２や板ばね５
５の力をＦとすると力の釣合い式はＦ＋P₁・Ｓ_V＝P₁・Ｓ_D＋P₂・Ｓ_V＋ここでＳ_V＝Ｓ_Dなので P₂・Ｓ_V＝Ｆ− したがつて P₂＝Ｆ−／Ｓ_Ｖとなる。

は比例弁電流Ｉの２乗に比例して増加し、ガ
ス流量Ｑ_qは二次圧P₂の平方根に比例することか
らガス流量Ｑ_qと比例弁電流Ｉが逆比例関係にあ
ることがわかる。

発明の効果以上のように本発明のガス燃焼制御装置によれ
ば次の効果が得られる。

(1) 流体圧力を制御する第１弁体と入口側一次圧
室に流体通路を閉止する第２弁体を有し、有効
受圧面積が第２弁体と同じダイヤフラムを一次
圧室に前記第２弁体と連動固着して設け両弁体
を同時に駆動し且つ通電量の増加に伴ない第２
弁体を開弁方向に第１弁体を閉弁方向に動作さ
せる力を発生する電気的駆動部を有する比例制
御弁と、ガスバーナを設けるとともに点火動作
回路と比例制御回路とからなる制御器とを設け
た構成しているので、ガスバーナ燃焼開始時、
瞬時最大許容電流を通電し直ちに比例制御領域
内の比例弁電流に切換わり、その後比例制御領
域内で作動するように作用し、弁粘着などがあ
つても確実にかつ静かに燃焼開始でき、閉止も
確実に得ることができるガス比例燃焼制御装置
が得られる効果がある。

(2) 比例制御弁に閉止機能と、比例制御機能と両
方を満足する機能があるので、低コスト、コン
パクトなガス燃焼制御装置ができる。

(3) 一次圧が打消し合われる構成であるから、一
次ガス圧の変動に影響なく一定の安定した弁閉
止圧を確保でき、優れた閉止性能が得られる。

(4) 比例制御領域限定回路により、最大・最小定
格燃焼ガス量を確保し、燃焼ガス量を絞りすぎ
て逆火現象を起こしたり、燃焼量オーバーを起
こしたりすることがない。

【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、比例制御弁の制御特性図、第３図は従
来の比例制御弁の断面図、第４図は本発明のガス
燃焼制御装置の一実施例を示す構成図、第５図は
同、比例制御弁の制御特性図である。４０……比例制御弁、４１……第１弁体、４３
……第２弁体、４９……一次圧室、５１……ダイ
ヤフラム、５３……ガスバーナ、５４……制御
器。

Claims

【特許請求の範囲】１流体圧力を制御する第１弁体と、入口側一次
圧室に流体通路を閉止する第２弁体を有し、有効
受圧面積が第２弁体と同じダイヤフラムを一次圧
室に前記第２弁体と連動固着して設け前記第１弁
体と第２弁体を同時に駆動し、且つ通電量の増加
に伴ない第２弁体を開弁方向に第１弁体を閉弁方
向に動作させる力を発生する電気的駆動部を有す
る比例制御弁と、ガスバーナを設けるとともに、
前記比例制御弁への通電を、前記ガスバーナの燃
焼開始時は瞬時最大許容電流を通電し、その直後
は最小燃焼ガス流量から最大燃焼ガス流量を連続
的に得る比例制御領域内のある一定電流を通電す
る点火動作回路と、その点火後前記比例制御領域
内の電流を通電する比例制御回路とからなる制御
器とを設けたガス燃焼制御装置。２制御器の比例制御回路は、比例制御領域の上
限電流値に達した後さらに燃焼ガス量を減少させ
ようとする時、比例弁電流を零にし、下限電流値
に達した後さらに燃焼ガス量を増加しようとする
時、比例弁電流を下限電流値に保持する比例制御
領域限定回路を備えた特許請求の範囲第１項記載
のガス燃焼制御装置。