JPH0432608A - 給湯機の燃料供給方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、給湯機の燃料供給方法に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、灯油等を燃料とした給湯機において、電磁ポンプ
と電磁流量調整弁とを備えて、電磁ポンプとにて燃料を
圧送し、電磁流量調整弁でバーナーに送給する燃料流量
を調整することにより、バーナーの発熱量を調節するこ
とか行われている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 しかしなから、上記電磁ポンプから燃料が脈動的に吐出
されるため、これかバーナーからの燃料吐出量に波及し
て、燃焼が脈動的になり、燃焼音が発生したりする問題
がある。

なお、電磁ポンプとバーナーとの間にアキュムレータを
設けて、上記脈動の減少をはかることが行われているか
、十分な効果を上げることがてきなかった。

（ニ）　課題を解決するための手段 本発明では、交流で駆動される電磁ポンプ、戻り式圧力
噴霧ノスル、電磁流量調整弁を燃料流路に配設して、電
磁ポンプにより燃料を圧送し、上記ノズルからの戻り燃
料の流量を、電磁流量調整弁にて調整することにより、
同ノズルからの噴出量を調節すべく構成し、しかも、電
磁流量調整弁のヒステリシス防止のだめの交流成分を、
電磁流量調整弁の駆動電流に重畳した給湯機において、
上記交流成分の周波数を、電磁ポンプを駆動する交流の
周波数と同一周波数とし、しかも、上記交流成分の位相
と電磁ポンプを駆動する交流の位相とを異ならせたこと
を特徴とする給湯機の燃料供給方法を提供せんとするも
のである。

（ホ）　作用・効果 本発明によれば、電磁流量調整弁の駆動電流に重畳させ
た交流成分の周波数と、電磁ポンプを駆動する交流の周
波数とが同一周波数であり、しかも、上記交流成分の位
相と、電磁ポンプを駆動する交流の位相とを異ならせて
いるので、電磁流量調整弁の開度と、電磁ポンプのスト
ロークとが所定の位相差で同期しており、バーナーに送
給される燃料の脈動を消去して、バーナーに脈動のない
静粛な燃焼を行わせることができる。

すなわち、戻り式圧力噴霧ノズルからの戻り油の流量を
調整して、同ノズルからの噴出量の調整を行っている場
合は、電磁ポンプの吐出圧が高いときに電磁流量調整弁
の開度を大きくし、吐出圧が低いときに電磁流量調整弁
の開度を小さくするように上記位相差を設定することに
より、バーナーに送給される燃料の脈動を消去すること
ができる。

（へ）　実施例 以下、本発明を添付図に示す実施例に基づいて、詳説す
る。

第１図は、本発明に係る石油式給湯機（Ａ）の全体構成
を概念的に示しており、（２０）はガンタイプのバーナ
てあり、同バーナ（２０）は、その後部をダクト（２１
）を介してファン（２２）と接続している。

また、ダクト（２１）内には、燃焼用エア供給量を調節
するためのダンパー（２３）か配設されている。

（３３）はイグナイタである。

バーナ（２０）の下方に、給水配管（２５）と給湯配管
（２８）とに連通連結した熱交換器（２４）を配設し、
給水配管（２５）には水量センサ（２６）と水温センサ
（２７）を装着し、給湯配管（２８）には出湯量調整弁
（２９）と湯温センサ（３０）とを装着している。

（Ｔ）は灯油を充填した貯油タンク、（Ｓｌ）はストレ
ーナ、（Ｐ）は電磁ポンプ、（Ｎ）は戻り式圧力噴霧ノ
ズル（Ｎ）であり、往き油管（Ｓ）を介して上記の順で
直列状に接続されている。

また、（ｖ）は電磁弁、（Ｐ）はフィルタ、（ＦＣ）は
流量調整弁であり、戻り油管（Ｒ）を介して上記の順で
直列状に接続されており、戻り油管（＋？）の始端は戻
り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）に、同終端はストレーナ（Ｓ
ｌ）と電磁ポンプ（Ｐ）との間にそれぞれ接続されてい
る。

（Ｍ）は上記各機能部品を制御する制御部である。

戻り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）は、第２図に示すように、
内部に噴出流路（ｌＯ）と戻り流路（１１）とを形成し
ており、往き油管（Ｓ）を通して戻り式圧力噴霧ノズル
（Ｎ）に供給された灯油の一部を霧化して、先端ノズル
開口部（１２）から噴出すると共に、残部か戻り流路（
１１）を通して戻り油管（Ｒ）に環流するようにしてい
る。

電磁ポンプ（Ｐ）は、第３図〜第５図に示すように、ポ
ンプ本体（８０）上に駆動部（８１）を設けて構成して
いる。

そして、ポンプ本体（８０）には、第４図及び第５図に
示すように、往き油管（Ｓ）の上流側とニップル（８２
）を介して接続した吸入口（８３）と、同吸入口（８３
）と第１連通路（８４）を介して連通し、バルブ機構（
８５）を収容したバルブ室（８Ｂ）と、バルブ室（８６
）に連通したポンプ室（８９）と、第２連通路（８７）
を介してバルブ室（８６）に連通したアキュムレータ（
８８）とを形成している。

また、駆動部（８Ｉ）は、ソレノイド（９３）の内部に
ガイドバイブ（９０）を挿通させ、同ガイドパイプ（９
０）向上部に磁気ロッド（９１）を固定状態に嵌入し、
同磁気ロッド（９１）の直下方に上側ばね（９５）を介
在させて摺動体（９２）を遊嵌し、摺動体（９２）の下
端にピストンロッド（９４）を同摺動体（９２）と一体
的に連設して、ピストンロッド（９４）下端をポンプ室
（８９）中に挿入させている。

（９６）はピストンロッド（９４）と摺動体（９２）と
を上方に付勢する下側ばねであり、ソレノイド（９３）
に電流を流していないとき、摺動体（９２）とピストン
ロッド（９４）とは、上下側ばね（９５）（９Ｂ）の付
勢力が釣合う位置で静止状態を保持する。

かかる電磁ポンプ（Ｐ）に、ソレノイド（９３）に交流
電圧を印加すると、ピストンロッド（９４）の下端がポ
ンプ室（８９）中を進退摺動して、灯油を圧出すること
ができる。

すなわち、ピストンロッド（９４）が上昇すると、バル
ブ機構（８５）の左側弁（８５ａ）が開弁し、右側弁（
８５ｂ）が閉弁して、灯油をバルブ室（８６）内に吸入
し、ピストンロッド（９４）が降下すると、左側弁（８
５ａ）が閉弁し、右側弁（８５ｂ）が開弁して、灯油を
アキュムレータ（８８）内に圧送するようにしている。

（９７）はリリーフバルブである。

また、ガイドバイブ（９０）の上部には、往き油管（Ｓ
）の始端側と接続した筒状の吐出継手（９８）を設け、
同吐出継手（９８）内に連絡流路（９９）を形成し、同
連絡流路（９９）の中途に弁座（１，００）を形成し、
同弁座（１０（１）に接離する弁体（１（１２）と、弁
体（１０２）を支持した電磁可動片（１０４）と、同電
磁可動片（１０４）と磁気ロッド（９１）との間に介設
した弁ばね（１０５）とを配設して閉止弁（ｌｏｔ）を
構成している。

かかる閉止弁（１０１）は、ソレノイドク９３）に電流
を流すとその方向に関係なく、電磁可動片（１０２）が
弁ばね（１０５）の付勢に抗して下方へ吸引され、弁体
（１０４）が弁座（１００）から離れて開弁し、ソレノ
イド（９３）への電流を止めると、弁体（１０４）か弁
座（］、　００　）に圧接され閉弁する。

従って、電磁ポンプ（Ｐ）　（Ｐ）の駆動を停止すると
、戻り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）への灯油の流通が遮断さ
れる。

なお、かかる電磁ポンプ（Ｐ）では、ポンプ作用を行う
ピストンロッド（９４）の作動が、交流で駆動される往
復作動であるため、アキュムレーター（８８）が装備さ
れてはいるが、灯油の吐出圧に上記交流の周波数と同一
周波数の脈動成分が含まれることになる。

電磁弁ｍは、第６図に示すように、筒状の弁ケーシング
（７０）内に連絡流路（７１）を設け、同連絡流路（７
１）の下流側に弁座（７２）を設けると共に、連絡流路
（７Ｉ）内に略筒状の弁体進退杆（７３）を進退摺動自
在に配設し、同弁体進退杆（７３）をソレノイド（７８
）により進退駆動して、弁体進退杆（７３）の先端に一
体成形した弁体（７４）を、上記弁座（７２）に接離自
在としている。

（７６）は弁体進退杆（７３）内に設けた流路、（７７
）は弁体（７４）を弁座（７２）に押圧状態に付勢する
弁はね、（７０ａ、）は戻り油管（Ｒ）の上流側と接続
する上流側接続部、（７０ｂ）は同戻り油管（１？）の
下流と接続する下流側接続部である。

そして、ソレノイド（７８）に電流を印加することによ
って、弁体進退杆（７３）先端の弁体（７４）を弁座（
７２）から離隔させて、連絡流路（７Ｉ）を開くように
している。

かかる電磁弁（ｖ）の閉弁動作を電磁ポンプ（Ｐ）（Ｐ
）の停止動作に連動させることによって、戻り油管（Ｒ
）を灯油かノスル（ｈｌ）に逆流して、噴霧停止中の戻
り式圧力噴霧ノスル（Ｎ）から灯油か漏れるのを防止す
ることができ、灯油臭の発生及び戻り式圧力噴霧ノズル
（Ｎ）にカーボンやタールか焼付くのを防止することが
できる。

また、電磁弁（■）は、圧力によって作動する逆止弁と
異なり、電気的に開閉動作させるために、戻り油管（Ｒ
）の流路抵抗の増加が防止され、クラッキング圧力によ
る流量調整幅下限の制限を回避することができる。

また、電磁弁（いを流量調整弁（ＦＣ）と戻り式圧力噴
霧ノズル（Ｎ）との間に設けたことにより、後述の流ｍ
ｌ調整弁（ＦＣ）内に空気溜りが生して、圧ツノ低下に
より空気か膨張した場合にも、電磁弁（■）により上記
ノズル（Ｎ）より灯油が押し出されるのを防止すること
ができる。

流量調整弁（ＦＣ）は、ブリードオフ式の流量調整によ
って、戻り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）からの噴霧量を増減
して、バーナーの燃焼量を変化させるものである。

すなわち、第７図で示すように、弁ケーシング（４０）
と、同弁ケーシング（４０）の下方に配設した弁体駆動
機構（Ｋ）とで構成されている。

弁ケーシング（４０）は、弁ケーシング（４０）の上面
に連設したニップル（４３ｄ）と、同ニップル（４３ｄ
）内に設けた戻り油流路（４３ｅ）と、連絡流路（４３
ａ）の中途に弁座（４４）を介して連絡したＬ字形状に
屈曲した流量調整流路（４３）とで構成されている。

弁体駆動機構（Ｋ）は、ガイドスリーブ（４６）と、同
ガイドスリーブ（４６）内に摺動自在に挿入した弁体進
退杆（４７）と、同弁体進退杆（４７〉の上端に形成し
た円形四部（４８）内に在って弁座（４４）に対し接離
自在の球状弁体（４５）と、ガイドスリーブ（４６）の
外周に設けたソレノイド（５Ｉ）と、ガイドスリーブ（
４６）の下端に嵌入した固定磁極（６１）と、同固定磁
極（６１）に螺入した調整ねしく６２）と、同調整ねし
く６２）の上端と弁進退杆（４７）の下端との間に介在
したスプリング（６５）とて構成されている。

そして、戻り油流路（４３ｅ）を、戻り油管（Ｒ）の戻
り式圧力噴霧ノズル（Ｎ）側に接続し、連絡流路（４３
ａ）の−側開口（４３ｂ）は、第１図で示すように、往
き油管（Ｓ）の上流側に連絡しており、その他側開口（
４３ｃ）は往き油管（Ｓ）の下流側に連絡している。

なお、流量調整弁（Ｐｃ）の取付位置および形状は上記
に限定されることなく、戻り流路中であれば任意である
ことは言うまでもない。

かかる構成によって、ソレノイド（５１）に電流を印加
することにより、スプリング（６５）の付勢に抗して弁
体進退杆（４７）を軸線に沿って進退させ、球状弁体（
４５）を弁座（４４）から上記電流量に対応する距離た
け離隔することができ、戻り油管（Ｒ）を流れる戻り油
量を調整することができる。

また、調整ねしく６２）の螺動によって、弁座（４４）
から球状弁体（４５）を離隔する力を調整することがで
きる。

したがって、給湯機（Ａ）の要求熱負荷に応し、所要の
電流をソレノイド（５１）に印加して、弁体進退杆（４
７）に支持された球状弁体（４５）を進退させて灯油の
流量調整を行い、バーナ（２０）の正確な燃焼制御を行
うことかできる。

また、弁体進退杆（４７）の側面に十分な断面積を有す
る縦溝（７０）を形成し、弁体進退杆（４７）の両端面
を連通させて、上記両端面の圧力をバランスさせること
により、弁体進退杆（４７）の作動を円滑にすると共に
、弁体進退機構（Ｋ）内の滞溜空気の排出を円滑にして
いる。

なお、かかる流量調整弁（ＦＣ）では、印加電流と球状
弁体（４５）の作動との間に、弁体進退杆（４７）とガ
イドスリーブ（４６）間の摩擦抵抗等に起因するヒステ
リシスがある。

制御部（Ｍ）は、第８図に示すように、マイクロプロセ
ッサ（ＭＰＵ）と、入力及び出力インターフニス（ａ）
　（ｂ）と、メモリ（Ｉｌｌ）とて構成されている。

入力インターフェース（ａ）には、運転スイッチ（３５
）、号数（燃焼量）選定スイッチ（３６）、水量センサ
（２６）、水温センサ（２７）、及び湯温センサ（３０
）を接続している。

出力インターフェース（ｂ）には電磁ポンプ（Ｐ）電磁
弁（■）、流量調整弁（ＦＣ）、出湯量調整弁（２９）
、ファン（２２）、及びイグナイタ（３３）を接続して
いる。

駆動回路（Ｄ）は、第９図で示すように、商用電源から
の交流を直流に整流する整流回路（ｒ）、整流された直
流のりプルを除去する平滑回路（Ｆ）、制御部（Ｃ）か
らの駆動信号を電圧に変換して出力するＤ／＾変換器（
Ｃｏ）、パワートランジスタ（Ｔｐ）、商用電源を降圧
するアッテネータ（Ａｔ）、コンバレタ（Ｃｏ）とて構
成されており、制御部（Ｃ）からの駆動信号により電磁
流量調整弁（ＦＣ）を駆動する直流電流（１１）を発生
すると共に、商用電源の周波数と同一周波数のパルス波
（Ｉ２）を、上記直流電流（１１）に重畳させて、第１
０図で示すような波形の電流を出力するようにしている
。

なお、コンパレータ（Ｃｏ）のリファレンス電圧を適宜
設定することで、商用電源と出力電流との位相差を任意
に設定することができる。

上記のように、電磁流量調整弁（ＦＣ）を駆動する直流
電流（１１）に、電磁ポンプ（Ｐ）を駆動する交流と同
一周波数の交流成分としてのパルス波（Ｉ２）を重畳さ
せ、しかも、電磁ポンプ（Ｐ）を駆動する交流（Ｉ３）
とパルス波（Ｉ２）との間に所定の位相差を設定したこ
とにより、第１１図で示すように、電磁流量調整弁（Ｆ
Ｃ）の開度を、電磁ポンプ（Ｐ）の吐出ストロークに位
相差（１）を持たせて同期させ、電磁ポンプ（Ｐ）の吐
出ストローク時には、電磁流量調整弁（ＦＣ）の開度を
大きくして戻り油量を大きくすることにより、戻り式圧
力噴霧ノズル（Ｎ）の噴出量が、電磁ポンプ（Ｐ）の吐
出ストロークに同期して脈動的に変動するのを防止して
、燃焼の不安定と、燃焼音が大きくなるのを防止するよ
うにしている。

なお、位相差（１）を適宜に設定することによって、燃
料油の粘度及び体積弾性率、配管の剛性等によって生ず
る燃料油の圧力伝播の遅れを補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る石油式給湯機の概念的構成説明図
、第２図は戻り式圧力噴霧ノズルの断面側面図、第３図
は電磁ポンプの側面図、第４図は第３図のｌ−Ｉ線断面
図、第５図は第３図のｎ−■線断面図、第６図は電磁弁
の断面図、第７図は電磁流量調整弁の断面正面図、第８
図は制御部の構成を示すブロック図、第９図は駆動回路
構成を示すブロック図、第１０図は電磁流量調整弁駆動
電流の波形を示すグラフ、第１１図は電磁ポンプのスト
ロークと電磁流量調整弁の開度との関係を示すグラフ。 （Ｐ）：電磁ポンプ （ＦＣ）　：電磁流量調整弁 （Ｎ）：戻り式圧力噴霧ノズル 第３区 第１図 ＩＩ　、。 ＩＪ 第 図 第 図 第 図 −〉時間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）交流で駆動される電磁ポンプ（Ｐ）、戻り式圧力噴
   霧ノズル（Ｎ）、電磁流量調整弁（ＦＣ）を燃料流路に
   配設して、電磁ポンプ（Ｐ）により燃料を圧送し、上記
   ノズル（Ｎ）からの戻り燃料の流量を、電磁流量調整弁
   （ＦＣ）にて調整することにより、同ノズル（Ｎ）から
   の噴出量を調節すべく構成し、しかも、電磁流量調整弁
   （ＦＣ）のヒステリシス防止のための交流成分を、電磁
   流量調整弁（ＦＣ）の駆動電流に重畳した給湯機（Ａ）
   において、上記交流成分の周波数を、電磁ポンプ（Ｐ）
   を駆動する交流の周波数と同一周波数とし、しかも、上
   記交流成分の位相と電磁ポンプ（Ｐ）を駆動する交流の
   位相とを異ならせたことを特徴とする給湯機の燃料供給
   方法。