JP6620192B1 - 四方弁装置 - Google Patents
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Abstract
Description
又、従来の四方弁として、特開2000−337614号公報(下記特許文献2)に記載のものが知られている。この四方弁では、排気側と給気側とを連結する連絡配管にベンチュリーミキサーが介装され、ベンチュリーミキサーに高圧空気を送入することにより、排気の一部が給気側へ再循環する。
又、一対のバーナーが他の一対のバーナーと近接している場合、バーナーへの接続管が互いに干渉して、四方弁の取り付けが不可能になることがある。
そこで、本発明の主な目的は、バーナーの間隔が狭くても簡単に取り付け可能である四方弁装置を提供することである。
請求項2に記載の発明は、上記発明において、前記第1給排気接続路の少なくとも一部と、前記第2給排気接続路の少なくとも一部とが、互いに偏心していることを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、上記発明において、前記第1給排気接続路及び前記第2給排気接続路の少なくとも一方は、前記断面の長手方向に対して斜めとなる斜行路を含んでいることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、上記発明において、前記給気路と前記排気路との間に、前記排気路内の排気を前記給気路に循環させる排気再循環機構が設けられていることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、上記発明において、前記排気再循環機構は、前記給気路と前記排気路との間に渡される筒状のディフューザーと、前記排気路側から前記ディフューザーに向けられており、高圧空気を噴射するノズルと、を有していることを特徴とするものである。
図1は、本発明の第1形態に係るリジェネレイティブバーナー用の四方弁装置1の後面図である。図2は、図1のI−I線断面図である。
四方弁装置1は、長手方向が前後方向に向けられた直方体状の本体2と、それぞれ本体2の後部において前後方向に延びるように設けられ、上下に並べられる一対のエアシリンダー4a,4bと、を有する。
本体2は、ここでは、後面の長手方向が上下方向を向き、後面の短手方向が左右方向を向くように設けられている。
尚、四方弁装置1の設置姿勢等によって、上下左右前後が変化し得る。
給気層側ブロック10は、排気層ブロック12に隣接する給排気層部14と、給排気層部14の後側の給気層部16と、を有する。
尚、排気層ブロック12、給排気層部14、及び給気層部16は、給排気層部14が排気層ブロック12と一体となったり、全て一体となったりする等、様々に変更することができる。
給気層部16内には、一対の十字状の給気路20a,20bが、互いに連続する状態で上下に並べられている。下の給気路20aの下端には、プラグ22を有する給気接続部24が、ボルト26により連結されている。上の給気路20bの上端には、上下方向の給気路20の上端部を閉塞する蓋28が、ボルト29により止められている。
給排気層部14内には、一対の給気路20a,20bに前後方向でそれぞれつながる連絡路30a,30bと、下の連絡路30aの左上とつながり左に延びる偏心路32aと、上の連絡路30bの右下とつながり右に延びる偏心路32bと、偏心路32a,32bにそれぞれつながる給排気口34a,34bとが設けられる。
連絡路30a,30bは、これらを含む断面の長手方向(長さW)即ち上下方向において並んでいる。
偏心路32a,32bの左右方向の中心軸は、互いにずれており、給排気口34a,34bの左右方向の中心軸は、一致している。
給排気口34aは、上記断面の短手方向(長さV)の辺を含まない本体2の左面に形成され、給排気口34bは、本体2の左面に対向する本体2の右面に形成される。図1に示されるように、給排気口34a,34bには、それぞれ給排気接続部35a,35bが、ボルト36a,36bにより設置される。
偏心路32a及び給排気口34a(並びに給排気接続部35a)が、第1の連絡路30aにつながる第1給排気接続路を構成し、偏心路32b及び給排気口34b(並びに給排気接続部35b)が、第2の連絡路30bにつながる第2給排気接続路を構成する。
各連絡路30a,30bの前端部には、筒状の弁座37a,37bが入れられている。弁座37a,37bは、給気層側ブロック10の前端部と排気層ブロック12の後端部とで挟まれている。
シリンダーチューブ50a,50bは、対応するヨーク54a,54bを介して、給気路20a,20bの各後部を塞ぐ一対のセットプレート56a,56bに対しそれぞれ一体となるように固定されている。セットプレート56a,56bは、複数のボルト57により、給気層側ブロック10の後端部に対してそれぞれ固定される。
ピストンロッド52a,52bには、順に、前後方向に延びるシャフト58a,58bが結合されている。シャフト58a,58bは、対応するヨーク54a,54b内からセットプレート56a,56bを気密に貫通し、給気路20a,20bを通って連絡路30a,30bに至る。シャフト58a,58bの前端部には、金属(銅)製の弁60a,60bが設けられる。
エアシリンダー4aの上に配置されたエアシリンダー4bにおいても、ピストンロッド52bの出没状態が逆となるものの、エアシリンダー4aと同様に、ピストンロッド52bの出没に応じた弁60bの弁座37bあるいは段部61bへの接触によって、給気路20bあるいは排気路40bの連絡路30bに対する接続の有無が切り替えられる。
リジェネレイティブバーナーBa,Bbは、前後方向及び左右方向に延びる“U”字状のラジアントチューブ(図示略)により、互いに接続されている。尚、ラジアントチューブは、“W”字状等の他の形状であっても良い。
四方弁装置1の給排気口34a,34bには、給排気接続部35a,35b及び接続管Pa,Pbを介して、順にリジェネレイティブバーナーBa,Bbの接続部Ja,Jbが接続される。又、給気接続部24には、給気用ブロワー(図示略)が接続され、排気接続部48には、排気管(図示略)が接続される。
リジェネレイティブバーナーBaの接続部JaとリジェネレイティブバーナーBbの接続部Jbとの間の距離Uが、四方弁装置1の短手方向の長さVより大きければ、四方弁装置1は接続部Ja,Jb間に配置された状態で設置可能であり、四方弁装置1と接続部Ja,Jbとの間における接続管Pa,Pbが短くて済む。
他方、下のピストンロッド52aがシリンダーチューブ50aへ退くと共に上のピストンロッド52bがシリンダーチューブ50bから突出すると、給気用ブロワーによる空気は、上の給気路20bから偏心路32b及び給排気口34bを通って右のバーナーBbに供給され、加熱された空気は、ラジアントチューブから非作動のバーナーBaを通過して、給排気口34a、偏心路32a及び下の排気路40aを経て、排気接続部48から排気管経由で排気される。
接続部Ja,Jb間の距離Uが、四方弁装置1の短手方向の長さVより小さかったとしても、リジェネレイティブバーナーBa,Bbは、接続部Ja,Jbを下方に向けて“J”字状の接続管Pa’,Pb’を用いることにより四方弁装置1と接続可能である。又、四方弁装置1は、短手方向が左右方向となる状態で設置されるため、左右一対のリジェネレイティブバーナーBa,Bbの両端から左右方向外方にはみ出さず、二対以上のリジェネレイティブバーナーBa,Bbが左右方向に連続する場合でも、複数の四方弁装置1及び接続管Pa’,Pb’が互いに干渉しない状態で無理なく配置される。
よって、給排気口34a,34bが、短手方向(長さV)の辺を挟んだ本体2の左面と右面とに設けられることとなる。従って、四方弁装置1は、バーナーBa,Bbの距離Uが狭くても、長さV以上であればバーナーBa,Bb間に配置可能であり、長さV未満であっても接続管Pa’,Pb’の短い状態で取り付け可能であって、バーナーBa,Bbに対し簡単に取り付け可能である。
よって、偏心路32a,32bは、他方の連絡路30b,30aとつながらない状態で、本体2の上下方向の中央へ寄せることができる。従って、給排気口34a,34bが、本体2の左面,右面における上下方向の中央に寄せられ、本体2のコンパクト化が可能であるし、給排気口34a,34bの配置がバーナーBa,Bbを接続し易いものとなる。
バーナーBa,Bbは、上下方向に並べられていても良い。この場合、四方弁装置1は、本体2の上記断面の短手方向が上下方向となるように配置される。
給排気口34aが本体2の右面に形成され、給排気口34bが本体2の左面に形成されても良い。
本体2は、面取された直方体状であっても良く、直方体状の本体2には、面取された直方体状のものが含まれる。
シャフト58a,58bが省略され、弁60a,60bがピストンロッド52a,52bに直接取り付けられても良い。
弁60a,60bを移動させる手段として、エアシリンダー4a,4bに代えて、あるいはそれと共に、電磁弁等が用いられても良い。
本発明の四方弁装置は、ラジアントチューブバーナーに限らず、直火バーナーにおいて用いられても良い。
第2形態に係る四方弁装置101は、第1,第2給排気接続路を除き、第1形態の四方弁装置1と同様に成る。
図6は、四方弁装置101の図4同様図である。
四方弁装置101の本体102における給排気層部114の第1給排気接続路は、給排気口34aと、下の連絡路30aの左上から給排気口34aへ斜め左上に延びる斜行路132aと、を有する。
又、給排気層部114の第2給排気接続路は、給排気口34bと、上の連絡路30bの右下から給排気口34aへ斜め右下に延びる斜行路132bと、を有する。
又エアシリンダー4a,4bにより各弁60a,60bを逆の位置とすると、給排気が切り替えられる。
よって、斜行路132a,132bは、他方の連絡路30b,30aとつながらない状態で、外方へ行くほど本体102の上下方向の中央へ寄せることができる。従って、給排気口34a,34bが、本体102の左面,右面における上下方向の中央に寄せられ、本体102のコンパクト化が可能であるし、給排気口34a,34bの配置がバーナーBa,Bbを接続し易いものとなる。
又、第2形態の斜行路132a,132bの一方と第1形態の偏心路32a,32bの一方とが混在しても良い。
第3形態に係る四方弁装置201は、給気層側ブロックの給気層部を除き、第1形態の四方弁装置1と同様に成る。
図7〜図9は、第3形態の四方弁装置201の図1〜図3同様図である。但し、図9において、図3に対し(c)が追加されている。
第3形態の四方弁装置201の本体202における給気層側ブロック210の給気層部216は、第1形態の蓋28に代えて、空気流量調整弁機構228を備えている。尚、蓋28及び空気流量調整弁機構228を除く給気層側ブロック10,210の形状は、互いに一致している。
ハンドル239の操作により、スピンドル233が上下動されて任意の位置で止められ、給気路20b内における空気流量調整弁237の位置が調整される。空気流量調整弁237は、最上方位置では(図8,図9(b))、給気路20b前端部の境界部Fb(連絡路30bの隣接部)の上端より下方に張り出さず、最上方位置から下方に移動するほど、給気路20bの前端部の上部に重なるように張り出し、最下方位置では(図9(c))、境界部Fbの上部3分の1程度を覆う。かように、空気流量調整弁機構228により、境界部Fbの有効に開口した断面積が調整され、給気路20bから連絡路30bへの空気の流量が調整される。
境界部Fbの断面積は、給気路20a前端部の境界部Faの断面積より大きい状態で形成され、更に最下方位置の空気流量調整弁237により有効開口断面積が境界部Faの断面積より小さくなる状態で形成されている。
他方、下のピストンロッド52aがシリンダーチューブ50aへ退くと共に上のピストンロッド52bがシリンダーチューブ50bから突出したときには(エアシリンダー4a,4bが図8,図9(a)と逆となるときには)、給気は、上の給気路20bから、断面積の調整された境界部Fbを通過することで流量の調整された状態で、偏心路32b及び給排気口34bを通って右のバーナーBbに供給され、排気は、ラジアントチューブから非作動のバーナーBaを通過して、給排気口34a、偏心路32a及び下の排気路40aを経て、排気接続部48から排気管経由で排出される。
かように右のバーナーBbが燃焼する場合の空気の流量は、空気流量調整弁235によって、左のバーナーBaが燃焼する場合の空気の流量に対して、より多く(最上方位置あるいはそれに近い側)、又は同等に(所定の位置)、あるいはより少なく(最下方位置あるいはそれに近い側)、調整可能である。
図10(b)は、図10(a)と同様の配管図であって、従来の四方弁Qが用いられたときの図である。この場合、四方弁Qは1台で済むものの、外部空気流量調整弁機構Aa’,Ab’はバーナーBa,Bbと四方弁Qとの各間に1台ずつ必要であり、更に耐熱仕様にしなければならない。
図10(c)は、図10(a)と同様の配管図であって、第3形態の四方弁装置201が用いられたときの図である。この場合、四方弁装置201は1台で済み、又バーナーBaへの空気供給量に対するバーナーBbへの空気供給量の調整が可能であることから、外部空気流量調整弁機構Aは大枠調整用として四方弁装置201と給気用ブロワーLとの間の1台(耐熱仕様不要)で済み、配管が極めてシンプルになる。
よって、一対のバーナーBa,Bbの給気量が調整された交互燃焼を実現する配管が、極めてシンプルになる。
又、空気流量調整弁機構228は、空気流量調整弁237がエアシリンダー等により移動されるものであっても良い。
更に、空気流量調整弁機構228は、上の給気路20b側に代えて、あるいは上の給気路20b側と共に、下の給気路20a側に配置されても良い。
又更に、第3形態の空気流量調整弁機構228付きの四方弁装置201において、第2形態の斜行路132a,132bが備えられても良い。
加えて、給排気口34a,34bが短手方向の辺を含む面等の他の部分に配置された四方弁装置において、第3形態のように空気流量調整弁機構228が内蔵されても良い。
第4形態に係る四方弁装置301は、給気層側ブロックの給気層部及び排気層ブロックを除き、第3形態の四方弁装置201と同様に成る。
図11〜図13は、第4形態の四方弁装置301の図7〜図9同様図である。但し、図12と図13(a)とでエアシリンダー4a,4bの状態が逆になっている。又、図13において、図9に対し(c)が省略され、(b)が追加されている。
第4形態の四方弁装置301の本体302における、給気層側ブロック310の給気層部316と給気接続部24との間には、内部に給気延設路320を有する給気延設部324が介装されている。給気延設路320は、給気路20aにつながっている。又、給気延設部324の前部には、給気延設路320とつながる導入孔325が形成されている。給気延設部324は、給気接続部24と共に、ボルト26より長いボルト326によって給気層側ブロック310に止められる。
下側となった排気接続部48と排気層ブロック312との間には、内部に排気延設路340cを有する排気延設部348が介装されている。排気延設路340cは、排気路340aにつながっている。又、排気延設部348の後部には、排気延設路340cとつながる導出孔349が形成されている。排気延設部348は、排気接続部48と共に、ボルト49より長いボルト350によって排気層ブロック312に止められる。
排気延設部348の前部には、前後に延びるノズル355が支持されている。ノズル355は、排気延設路340c側からディフューザー351に向けられている。ノズル355の先端部は、ディフューザー351の内孔前端部のテーパ部分内に入っている。ノズル355の前端部には、高圧空気供給手段(図示略)が接続される。ノズル355は、供給された高圧空気Kを噴射可能である。
ディフューザー351及びノズル355(並びに給気延設部324及び排気延設部348)は、内蔵ベンチュリーミキサーによる排気再循環機構(EGR機構361)を構成する。
排気延設路340cを通過する排気E4の一部(矢印E4’)は、EGR機構361のノズル355からディフューザー351内へ噴射される高圧空気Kにより、ディフューザー351内へ吸引され、給気延設路320に戻されて、給気D4に混合される(EGR)。EGRが行われない場合、高温となる予熱空気を燃焼するためにバーナーBa燃焼時に窒素酸化物(NOx)が比較的に発生し易いところ、EGRの実施により、NOxの発生が抑制される。
又、下のピストンロッド52aがシリンダーチューブ50aへ退くと共に上のピストンロッド52bがシリンダーチューブ50bから突出したときには(図12)、給気は、給気延設路320を通過し、上の給気路20bから、断面積の調整された境界部Fbを通過することで流量の調整された状態で、偏心路32b及び給排気口34bを通って右のバーナーBbに供給され、排気は、ラジアントチューブから非作動のバーナーBaを通過して、給排気口34a、偏心路32a及び下の排気路340aを経て、排気延設路340cを通過した後、排気接続部48から排気管経由で排出される。この場合も、ノズル355から高圧空気Kが噴射されれば、EGRがなされる。
図14(b)は、図14(a)と同様の配管図であって、従来の四方弁Qが用いられ、給気用ブロワーLに排気の一部が入れられるときの図である。この場合、給気用ブロワーLに分岐排気配管Yが接続されることとなり、給気用ブロワーLを排気受入可能に対応させる必要があるし、配管が複雑になる。
図14(c)は、図14(a)と同様の配管図であって、第4形態の四方弁装置301が用いられたときの図である。この場合、四方弁装置301はEGR機構361を内蔵しており、外部ベンチュリーミキサーMの設置あるいは給気用ブロワーLの対応は不要であり、分岐排気配管Yも不要であって、配管が極めてシンプルになる。
又、EGR機構361は、給気延設路320と排気延設路340cとの間に渡される筒状のディフューザー351と、排気延設路340c側からディフューザー351に向けられており、高圧空気Kを噴射するノズル355と、を有している。よって、シンプルな構成で効率良く排気が循環される。
又、EGR機構361は、給気延設路320と排気延設路340cの間に管のみを渡してノズル355を省いたもの等、他の方式のものが用いられても良い。
給気延設路320及び排気延設路340cの少なくとも一方は、給気層側ブロック310又は排気層ブロック312と一体であっても良い。
更に、第4形態の四方弁装置301から、空気流量調整弁機構228が除かれても良い。
又更に、第4形態のEGR機構361付きの四方弁装置301において、第2形態の斜行路132a,132bが備えられても良い。
加えて、給排気口34a,34bが短手方向の辺を含む面等の他の部分に配置された四方弁装置において、第4形態のようにEGR機構361が内蔵されても良い。
Claims (5)
- 給気路と排気路とをそれぞれ結ぶ第1連絡路及び第2連絡路を、これらを含む断面の長手方向において並ぶ状態で内部に有する直方体状の本体と、
前記第1連絡路から、前記断面の短手方向の辺を含まない面である前記本体の第1外面に至る第1給排気接続路と、
前記第2連絡路から、前記第1外面と対向する前記本体の第2外面に至る第2給排気接続路と、
前記第1連絡路の前記給気路側又は前記排気路側を移動により選択的に閉塞する弁を移動させる第1弁移動手段と、
前記第2連絡路の前記排気路側又は前記給気路側を移動により選択的に閉塞する弁を移動させる第2弁移動手段と、
前記第1連絡路及び前記第2連絡路の少なくとも一方と前記給気路との境界部における有効開口断面積を調整する空気流量調整弁と、
を備えている
ことを特徴とする四方弁装置。 - 前記第1給排気接続路の少なくとも一部と、前記第2給排気接続路の少なくとも一部とが、互いに偏心している
ことを特徴とする請求項1に記載の四方弁装置。 - 前記第1給排気接続路及び前記第2給排気接続路の少なくとも一方は、前記断面の長手方向に対して斜めとなる斜行路を含んでいる
ことを特徴とする請求項1に記載の四方弁装置。 - 前記給気路と前記排気路との間に、前記排気路内の排気を前記給気路に循環させる排気再循環機構が設けられている
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れかに記載の四方弁装置。 - 前記排気再循環機構は、
前記給気路と前記排気路との間に渡される筒状のディフューザーと、
前記排気路側から前記ディフューザーに向けられており、高圧空気を噴射するノズルと、
を有している
ことを特徴とする請求項4に記載の四方弁装置。
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