JP3628808B2 - Proportional control valve device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、暖房器等の燃焼装置に供給するガス等の気体の流量を制御する比例制御弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス燃焼装置においては、従来から一般的にその出力(発生熱量)を調整する手段として、ガスを供給する際に必要とされるガス流量に応じて弁の開度を連続的に変えることができる比例制御弁装置が用いられている。前記比例制御弁装置は、弁本体のガス流入口と前記燃焼装置に接続されるガス流出口とを連通するガス通路に設けられた弁座に着座する弁体を、電機子が連設されたロッドにより吊設し、弁本体に設けられた電磁コイルに与える通電量を変化させることにより前記電機子を移動させ、前記弁体の開度を連続的に変えるようになっている。前記燃焼装置では、出力を増加させようとするときには、前記比例弁の電磁コイルへの通電量を増加することにより前記電機子を移動させて前記弁体の開度を拡大し、ガス流入量を増加させる。
【0003】
ところが、前記電磁コイルによる前記電機子の移動で弁体の開度を決めているだけでは、一次側のガス圧が変動すると二次側のガス圧も変動してガスの供給量が不安定になる。そこで、従来の比例制御弁装置では、ガス流入口側に一次側のガス圧に応動すると共に弁体に連係する感圧応動体により前記弁体の開度を自動的に調整し、一次側のガス圧が変動しても二次側のガス圧が変動しないようにしている。この感圧応動体としては、家庭用プロパンガス、都市ガス等では、通常ゴム製ダイヤフラムが使用されている。
【0004】
一方、このような比例制御弁装置においては、周囲の温度の変化によって比例弁の温度が変化すると二次側のガス圧が変動してしまい、前記燃焼装置では出力が不安定になるという不都合がある。
【0005】
本願発明者は、このような比例制御弁装置について試験を行った結果、ゴム製ダイヤフラムの温度変化による特性の変動が、二次側のガス圧の変動に大きく影響していることを知見した。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、比例制御弁装置の改良を目的とし、さらに詳しくは、ダイヤフラムの温度が変化しても二次側のガス圧が変化しない比例制御弁装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の比例制御弁装置は、弁本体に設けられたガス流出口とガス流入口とを連通するガス通路に弁座を設け、該弁座に着座する弁体をロッドにより吊設し、該ロッドに連設した電機子を弁本体に設けた電磁コイルにより移動して前記弁体を電磁コイルへの通電量に比例して開度変化させると共に、前記弁体のガス圧に応動するゴム製ダイヤフラムを前記弁体に連係させて設けた比例制御弁装置において、前記ゴム製ダイヤフラムの温度を検出する温度センサを設け、該温度センサの検出温度と前記ゴム製ダイヤフラムの温度特性とに応じて前記電磁コイルに印加する電流を補正する補正手段を設けたことを特徴とする。
【0008】
これによれば、二次側のガス圧に大きな影響を与えるゴム製ダイヤフラムの近傍の温度を検出して、当該検出温度により前記ゴム製ダイヤフラムの温度特性に応じて比例制御弁装置の温度補償を行うので、比例弁本体の温度変化によりダイヤフラムの温度が変化しても二次側のガス圧はほとんど変化しない。従って、本発明の比例制御弁装置を燃焼装置に用いたときは、略一定のガスが安定して燃焼装置に供給されるので、気温の変化又はバーナ等の加熱源の温度変化に左右されることのない安定した出力を得ることができる。
【0009】
また、前記補正手段は、前記電磁コイルに印加する電流の補正を、前記検出温度が所定温度未満であるときは該検出温度に応じた補正を行い、前記検出温度が所定温度以上であるときは一定の補正値により補正を行う。これは、前記ダイヤフラムの特性は温度によって影響を受けるが、温度が所定温度以上になればそれ以上特性が変化せず安定するからである。
【0010】
従って、本発明の比例制御弁装置によれば、このようなゴム製ダイヤフラムの温度特性を考慮して、温度センサの検出温度が所定温度未満のときは該検出温度に応じた補正を行い、検出温度が所定温度以上のときは一定値での補正を行うことにより、ゴム製ダイヤフラムの温度特性に応じた温度補償を行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。図1は本発明の比例制御弁装置の一例を示す説明的断面図、図2はゴム製ダイヤフラムの温度特性を示すグラフ、図3は比例制御弁装置の温度補正の一例を示す説明図、図4は温度と補正値の関係を示すグラフである。
【0012】
本実施形態の比例制御弁装置は、暖房器の燃焼装置に用いられるものであり、図1に示すように、弁本体1が、出力を任意に変更できる図示しない燃焼装置にガスを供給するガス通路2に設けられており、弁本体1の一次側には、ガス通路2の開閉を行う電磁弁3,4が設けられている。本実施形態において燃焼装置に供給されるガスは、図1における矢印で示すように、電磁弁3に設けられたガス流入口5から電磁弁3,4の内部を通過して弁本体1に流入し、この弁本体1でガス圧の調節及びガス量の調節が行われ、燃焼装置に送られる。
【0013】
弁本体1は、図示しないガスの供給源からガスが供給される一次室6と、燃焼装置の運転状況に応じてに必要なガス量を供給するよう調節する二次室7と、弁体8の開度を調節するためのフェライト磁石9a、電磁コイル9bや電機子10を収納する収納部11とから形成される。また、一次室6にはガス流入口12が設けられており、二次室7にはガス流出口13が設けられている。尚、収納部11は樹脂で形成され、収納部以外の弁本体1はアルミで形成されている。
【0014】
一次室6と収納部11との境界には、ゴム製のダイヤフラム14が設けられており、その外周は一次室6と収納部11との接合部で挟持され、その中心部は弁体8と連結しているロッド15に連結されている。このダイヤフラム14によって、一次室6と収納部11とが遮断されている。
【0015】
一次室6と二次室7との境界には、弁本体1に形成された弁座16に着座する弁体8が設けられている。弁体8はロッド15により吊設されており、二次室7側に設けられたスプリング17により弁を閉じる方向に付勢されている。
【0016】
収納部11には、電磁コイル9bと、この電磁コイル9bに印加される電流によって移動自在に設けられた電機子10とが収納されている。また、電機子10の先端部はロッド15の頭部に当接している。この収納部11は開口部11aにより大気解放されており、その気圧は大気圧となっている。
【0017】
また、ダイヤフラム14の近傍の弁本体1外面にはサーミスタ18が取付ネジにより螺着されている。本実施形態では、このサーミスタ18によってダイヤフラム14の近傍の温度を検知している。
【0018】
次に、本実施形態における比例制御弁装置の作動について説明する。まず、燃焼装置が作動していないときには、電磁弁3,4及び電磁コイル9bには電流は印加されていないので、電磁弁3,4は閉じており、弁体8もスプリング17により弁座16に付勢されて閉じた状態となっている。
【0019】
燃焼装置を作動させたときは、電磁弁3,4に電流が印加されて電磁弁3,4が開き、ガスがガス通路2を通ってガス流入口12から弁本体1の一次室6に流入する。このとき、電磁コイル9bには燃焼装置で設定された出力に応じた電流と、ダイヤフラム14近傍の温度により決定された補正電流とが印加される。電磁コイル9bが印加される電流に応じた力で電機子10を図1において下方に移動させると、電機子10の先端部によってロッド15が下方に押される。このロッド15には弁体8が連結されているので、弁体8が下方に移動して弁座16から離れ、弁体8と弁座16との間に隙間が生じる。このとき、電機子10が電磁コイルにより押される力と、スプリング17の張力とダイヤフラム14の受圧力との合力とがつり合う点で弁体8の開度が保持される。従って、一次室6に流入したガスが弁体8と弁座16との隙間を通って二次室7に流入し、ガス流出口13から燃焼装置にガスが送られる。
【0020】
このように、燃焼装置により設定された出力で燃焼が行われているときに、一次側のガス圧が何らかの原因で高くなったときは、一次室6の内部圧力も上昇する。すると、ダイヤフラム14に加わる圧力も高くなるため、ダイヤフラム14は図1において上方に押されることになる。このダイヤフラム14の中心部にはロッド15が連結されているため、ロッド15もガス圧が高くなった分だけ上方に引き上げられ、ロッド15に連結されている弁体8も引き上げられる。従って、弁体8と弁座16との隙間すなわち弁体8の開度が小さくなり、一次側のガス圧が高くなってもその分二次側に流入するガスの量が減少するので、二次側のガス圧は一定に保たれる。逆に一次側の圧力が低くなったときには、ダイヤフラム14が下方に押されて弁の開度が大きくなるので、二次側のガス圧は一定に保たれる。
【0021】
次に、ダイヤフラム14の温度が変化したときの制御について説明する。図2はゴム製ダイヤフラム14の温度特性を示すグラフであり、温度補正をしない場合に弁本体1のダイヤフラム14近傍の温度の変化によって変化する二次側のガス圧を示している。本実施形態のダイヤフラム14では、温度が6℃から約36℃までは温度が上がると二次側のガス圧が減少するが、約36℃を越えるとほとんど変化しなくなる。
【0022】
本実施形態においては、図3に示すように、燃焼装置の温度設定手段19により暖房器の設定温度が設定されると、比例弁電流算出部20によって室温検出手段21で検出される室温が設定温度になるように比例弁電流を算出する。一方、サーミスタ18からの信号により温度検出手段22によって弁本体1のダイヤフラム14近傍の温度を検出し、補正値決定部23によってダイヤフラム14の特性に応じた補正値を決定する。そして、比例弁電流決定手段24によって、それぞれ算出された比例弁電流と決定された補正値とから比例弁に印加する電流を決定し、比例制御弁装置の温度補償を行っている。
【0023】
次に、補正値の決定について図4を参照してさらに詳細に説明する。図4は、ダイヤフラム14の温度特性に対応した電流の補正値を示すグラフである。本実施形態においては、図4において標準温度Tn における補正値Hn を0としており、標準温度Tn を20℃としている。また、補正値決定部23では、この温度検出手段22で検知した温度Ts における補正値Hs を補正値としている。この補正値Hs は、温度がTmin からTmax までの間はダイヤフラム14の特性の変化に応じて温度Ts に比例した値となる。また、温度がTmax を越えるときはダイヤフラム14の特性はほとんど変化しないので、温度Ts が一定温度Tmax を越えれば補正値は一定の値Hmax となる。
【0024】
比例弁電流決定部24では、比例弁電流算出部20により算出された電流値と、補正値決定部23により決定された補正値Hs とを演算して比例弁電流を決定する。この比例弁電流決定部24で決定された電流が比例弁の電磁コイル9bに印加される。
【0025】
上記実施形態では、ダイヤフラム14を比例制御弁装置の一次側に設けたものを示したが、これに限らず二次側に設けたものとしてもよい。また、前記実施形態においては比例制御弁装置を暖房器の燃焼装置に用いた例を示しているが、これに限らず、給湯器等の燃焼装置に用いてもよい。
【0026】
尚、弁本体1は、通常燃焼装置の内部に設けられているため、燃焼装置の運転を開始すれば弁本体1の雰囲気温度もすぐに上昇する。従って、通常は温度がTmax を越えたときの補正値を一定にすることを考慮すればよい。
【0027】
このように、本発明の比例制御弁装置によれば、温度の変化による二次側のガス圧の変動に影響の大きいゴム製ダイヤフラムの温度特性に応じて比例弁に印加する電流の値を補正しているので、温度の変化によりゴム製ダイヤフラムの特性が変化しても二次側のガス圧は略一定に保たれる。したがって、燃焼装置周辺の温度が変化しても燃焼量は変化せず、安定した出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の比例制御弁装置の実施形態の一例を示す説明的断面図。
【図2】ゴム製ダイヤフラムの温度特性を示すグラフ。
【図3】比例制御弁装置の温度補正の一例を示す説明図。
【図4】温度と補正値の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1…弁本体、2…ガス通路、3,4…電磁弁、6…一次室、7…二次室、8…弁体、9a…フェライト磁石、9b…電磁コイル、10…電機子、11…収納部、12…ガス流入口、13…ガス流出口、14…ダイヤフラム、15…ロッド、16…弁座、17…スプリング、18…サーミスタ。[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a proportional control valve device that controls a flow rate of a gas such as a gas supplied to a combustion device such as a heater.
[0002]
[Prior art]
In a gas combustion apparatus, the opening degree of a valve can be continuously changed according to the gas flow rate required when supplying gas as a means for adjusting the output (amount of generated heat) in general. A proportional control valve device is used. In the proportional control valve device, an armature is connected to a valve body that is seated on a valve seat provided in a gas passage that connects a gas inlet of a valve body and a gas outlet connected to the combustion device. The armature is moved by suspending it with a rod and changing the amount of current applied to an electromagnetic coil provided in the valve body, so that the opening degree of the valve body is continuously changed. In the combustion apparatus, when the output is to be increased, the opening of the valve body is increased by increasing the amount of current supplied to the electromagnetic coil of the proportional valve to increase the opening of the valve body, thereby reducing the gas inflow amount. increase.
[0003]
However, if the opening of the valve element is determined only by the movement of the armature by the electromagnetic coil, if the gas pressure on the primary side fluctuates, the gas pressure on the secondary side also fluctuates and the gas supply amount becomes unstable. Become. Therefore, in the conventional proportional control valve device, the opening of the valve body is automatically adjusted by the pressure-sensitive responding body linked to the valve body in response to the gas pressure on the primary side on the gas inlet side. Even if the gas pressure fluctuates, the secondary gas pressure does not fluctuate. As this pressure-sensitive responder, a rubber diaphragm is usually used in household propane gas, city gas, and the like.
[0004]
On the other hand, in such a proportional control valve device, when the temperature of the proportional valve changes due to a change in ambient temperature, the gas pressure on the secondary side fluctuates, and the combustion device has a disadvantage that the output becomes unstable. is there.
[0005]
As a result of testing such a proportional control valve device, the inventor of the present application has found that the fluctuation of the characteristics due to the temperature change of the rubber diaphragm greatly affects the fluctuation of the gas pressure on the secondary side.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to improve a proportional control valve device, and more specifically, to provide a proportional control valve device in which the gas pressure on the secondary side does not change even when the temperature of the diaphragm changes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, a proportional control valve device according to the present invention has a valve seat provided in a gas passage that communicates a gas outlet and a gas inlet provided in a valve body, and the valve body is seated on the valve seat. Is suspended by a rod, and the armature connected to the rod is moved by an electromagnetic coil provided on the valve body to change the opening of the valve body in proportion to the amount of current supplied to the electromagnetic coil. In a proportional control valve device in which a rubber diaphragm that responds to the gas pressure is linked to the valve body, a temperature sensor that detects the temperature of the rubber diaphragm is provided, and the detected temperature of the temperature sensor and the rubber diaphragm And a correction means for correcting the current applied to the electromagnetic coil in accordance with the temperature characteristics .
[0008]
According to this, the temperature in the vicinity of the rubber diaphragm that greatly affects the gas pressure on the secondary side is detected, and the temperature compensation of the proportional control valve device is performed according to the temperature characteristics of the rubber diaphragm by the detected temperature. Therefore, even if the temperature of the diaphragm changes due to the temperature change of the proportional valve body, the gas pressure on the secondary side hardly changes. Therefore, when the proportional control valve device of the present invention is used for a combustion device, since a substantially constant gas is stably supplied to the combustion device, it depends on a change in temperature or a temperature change of a heating source such as a burner. A stable output can be obtained.
[0009]
The correction means corrects the current applied to the electromagnetic coil when the detected temperature is lower than a predetermined temperature, and performs correction according to the detected temperature, and when the detected temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. Correction is performed with a fixed correction value. This is because the characteristics of the diaphragm are affected by temperature, but if the temperature exceeds a predetermined temperature, the characteristics do not change any more and become stable.
[0010]
Therefore, according to the proportional control valve device of the present invention, in consideration of the temperature characteristics of such a rubber diaphragm, when the detected temperature of the temperature sensor is lower than a predetermined temperature, correction according to the detected temperature is performed, and detection is performed. When the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the temperature compensation according to the temperature characteristics of the rubber diaphragm can be performed by performing correction with a constant value.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of a proportional control valve device of the present invention, FIG. 2 is a graph showing temperature characteristics of a rubber diaphragm, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of temperature correction of the proportional control valve device. 4 is a graph showing the relationship between temperature and correction value.
[0012]
The proportional control valve device according to the present embodiment is used in a combustion device for a heater, and as shown in FIG. 1, a gas that supplies gas to a combustion device (not shown) in which the valve body 1 can arbitrarily change the output. Provided in the
[0013]
The valve body 1 includes a primary chamber 6 to which a gas is supplied from a gas supply source (not shown), a
[0014]
A
[0015]
A valve body 8 is provided at the boundary between the primary chamber 6 and the
[0016]
The storage unit 11 stores an
[0017]
A
[0018]
Next, the operation of the proportional control valve device in the present embodiment will be described. First, when the combustion device is not operating, no current is applied to the
[0019]
When the combustion device is operated, a current is applied to the
[0020]
Thus, when combustion is being performed at the output set by the combustion device, if the gas pressure on the primary side becomes high for some reason, the internal pressure of the primary chamber 6 also increases. Then, since the pressure applied to the
[0021]
Next, control when the temperature of the
[0022]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, when the set temperature of the heater is set by the temperature setting means 19 of the combustion apparatus, the room temperature detected by the room temperature detection means 21 is set by the proportional valve
[0023]
Next, determination of the correction value will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing a current correction value corresponding to the temperature characteristic of the
[0024]
The proportional valve
[0025]
In the above embodiment, the
[0026]
In addition, since the valve body 1 is normally provided inside the combustion apparatus, the ambient temperature of the valve body 1 immediately rises when the operation of the combustion apparatus is started. Therefore, it is usually sufficient to consider making the correction value constant when the temperature exceeds Tmax .
[0027]
As described above, according to the proportional control valve device of the present invention, the value of the current applied to the proportional valve is corrected according to the temperature characteristic of the rubber diaphragm that has a large influence on the change in the gas pressure on the secondary side due to the temperature change. Therefore, even if the characteristics of the rubber diaphragm change due to the temperature change, the gas pressure on the secondary side is kept substantially constant. Therefore, even if the temperature around the combustion device changes, the amount of combustion does not change, and a stable output can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an example of an embodiment of a proportional control valve device of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing temperature characteristics of a rubber diaphragm.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of temperature correction of the proportional control valve device.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between temperature and correction value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Valve body, 2 ... Gas passage, 3, 4 ... Solenoid valve, 6 ... Primary chamber, 7 ... Secondary chamber, 8 ... Valve body, 9a ... Ferrite magnet, 9b ... Electromagnetic coil, 10 ... Armature, 11 ... Storage part, 12 ... Gas inlet, 13 ... Gas outlet, 14 ... Diaphragm, 15 ... Rod, 16 ... Valve seat, 17 ... Spring, 18 ... Thermistor.
Claims (2)
前記ゴム製ダイヤフラムの温度を検出する温度センサを設け、該温度センサの検出温度と前記ゴム製ダイヤフラムの温度特性とに応じて前記電磁コイルに印加する電流を補正する補正手段を設けたことを特徴とする比例制御弁装置。A valve seat is provided in a gas passage communicating between the gas outlet and the gas inlet provided in the valve body, a valve body seated on the valve seat is suspended by a rod, and an armature connected to the rod is attached to the valve The valve body is moved by an electromagnetic coil provided in the main body to change the opening degree in proportion to the energization amount to the electromagnetic coil, and a rubber diaphragm that responds to the gas pressure of the valve body is linked to the valve body. In the provided proportional control valve device,
A temperature sensor for detecting the temperature of the rubber diaphragm is provided, and correction means for correcting a current applied to the electromagnetic coil according to a temperature detected by the temperature sensor and a temperature characteristic of the rubber diaphragm is provided. Proportional control valve device.
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