JP2563532B2 - Gas combustion amount control device - Google Patents
Gas combustion amount control deviceInfo
- Publication number
- JP2563532B2 JP2563532B2 JP63273536A JP27353688A JP2563532B2 JP 2563532 B2 JP2563532 B2 JP 2563532B2 JP 63273536 A JP63273536 A JP 63273536A JP 27353688 A JP27353688 A JP 27353688A JP 2563532 B2 JP2563532 B2 JP 2563532B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- burner
- shape memory
- memory alloy
- nozzle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 36
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229910004337 Ti-Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011209 Ti—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/002—Regulating fuel supply using electronic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガスバーナの燃焼量を電気的に加減コント
ロールできるガス燃焼量制御装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas combustion amount control device capable of electrically controlling the combustion amount of a gas burner.
従来の技術 従来、この種のガス燃焼量制御装置は、例えば第5図
のような構成になっていた。すなわちガス燃焼機器のガ
ス通路1を開閉する電磁弁2の下流にガス比例弁3を介
してさらに下流端末にバーナ4にガスを噴出供給するバ
ーナノズル5を配置し、制御器6にて電磁弁2およびガ
ス比例弁3を電気的にコントロールする構成が従来は一
般的である。第6図に従来のガス比例弁3の構成図を示
す。ガス入口7とガス出口8の間に設けた弾性部材であ
る弁座9と、前記弁座9と対向して弁体10を設け、前記
弁体10に固着されガス圧力により閉弁方向に力を作用さ
せるダイヤフラム11より構成されるガスガバナ部と、弁
体10に閉止力を与えるスプリング12と、制御器6の電気
信号により電磁力を発生する電磁力発生部であるコイル
13と、磁性体であるヨーク14とプランジャ15で構成され
ている。2. Description of the Related Art Conventionally, a gas combustion amount control device of this type has a configuration as shown in FIG. 5, for example. That is, a burner nozzle 5 that supplies gas to a burner 4 is disposed downstream of a solenoid valve 2 that opens and closes a gas passage 1 of a gas combustion device via a gas proportional valve 3, and a solenoid valve 2 is controlled by a controller 6. In addition, a configuration in which the gas proportional valve 3 is electrically controlled is generally conventional. FIG. 6 shows a configuration diagram of a conventional gas proportional valve 3. A valve seat 9 which is an elastic member provided between the gas inlet 7 and the gas outlet 8 and a valve body 10 facing the valve seat 9 are provided, and the valve body 10 is fixed to the valve body 10 to exert a force in the valve closing direction by the gas pressure. A gas governor portion composed of a diaphragm 11 that acts on the valve, a spring 12 that gives a closing force to the valve body 10, and a coil that is an electromagnetic force generation portion that generates an electromagnetic force by an electric signal from the controller 6.
13, a yoke 14, which is a magnetic body, and a plunger 15.
従来このような構成において、ガス燃焼機器は点火時
に制御器6の信号により電磁弁2が開弁するとともに、
ガス比例弁3も開弁しガスをバーナノズル5に供給し、
点火器(図示せず)により着火しバーナ4で燃焼を開始
する。その後、制御器6の信号によりガス比例弁3はコ
イル13の電流値に比例した電磁力をプランジャ15に発生
させ、弁体10に伝達する。この電磁力によりスプリング
12に打ち勝ち弁体10を開くとともに、ガバナの原理によ
り電磁力に比例した二次圧力が得られる。したがって電
気信号により任意のバーナノズル圧が得られバーナ4の
ガス燃焼量を可変できる。Conventionally, in such a configuration, in the gas combustion device, the solenoid valve 2 is opened by a signal from the controller 6 at the time of ignition, and
The gas proportional valve 3 is also opened to supply gas to the burner nozzle 5,
It is ignited by an igniter (not shown) and combustion is started by the burner 4. Then, the signal from the controller 6 causes the gas proportional valve 3 to generate an electromagnetic force proportional to the current value of the coil 13 in the plunger 15 and transmit the electromagnetic force to the valve body 10. This electromagnetic force causes the spring
While overcoming 12 and opening the valve body 10, a secondary pressure proportional to the electromagnetic force is obtained by the governor principle. Therefore, an arbitrary burner nozzle pressure is obtained by the electric signal, and the gas combustion amount of the burner 4 can be varied.
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、バーナノズル5
に至るまでのガス通路1の流路面積をガス比例弁3で絞
ったり開いたりして可変する訳であることから、ガス比
例弁3の弁座9は大口径に形成しなければならなかっ
た。なぜならば、ガス燃焼機器の最大定格燃焼量を確保
するために所定のバーナノズル圧を確保しなくてはなら
ず、そのために流路圧損は数ミリ水中程度の小圧損のガ
ス比例弁3でなくてはならないためである。またこのよ
うに、ガス比例弁3の弁座9が大口径であるということ
は、弁座9の開口度を加減するアクチュエータとしては
大ストローク、大作動力のものが必要になる。なぜなら
ば、大口径の飽和ストロークは必然的に小口径のストロ
ークより大きくなり、かつ大口径になるほどガス圧作用
面積が大きくなり、弁体10を駆動する力も大きい力が必
要になるためである。上記したこれらの内容はガス比例
弁3を大きくかつ高価なものにしてしまい。ひいてはガ
ス燃焼機器そのものの小型化・低価格化を阻害すること
になる。このことは機器の軽薄短小化および低価格化が
望まれているのに対し、好ましくない課題を有してい
た。DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, the burner nozzle 5
Since the flow passage area of the gas passage 1 up to is changed by squeezing or opening with the gas proportional valve 3, the valve seat 9 of the gas proportional valve 3 must be formed with a large diameter. . This is because a predetermined burner nozzle pressure must be secured in order to secure the maximum rated combustion amount of the gas combustion equipment, and therefore the flow path pressure loss is not the gas proportional valve 3 with a small pressure loss of about a few millimeters of water. This is because it must not happen. In addition, the fact that the valve seat 9 of the gas proportional valve 3 has a large diameter as described above requires that the actuator for adjusting the opening degree of the valve seat 9 has a large stroke and a large operating force. This is because the large-diameter saturated stroke inevitably becomes larger than the small-diameter stroke, and the larger the diameter, the larger the gas pressure acting area and the larger the force required to drive the valve body 10. The above contents make the gas proportional valve 3 large and expensive. As a result, it will hinder the downsizing and cost reduction of the gas combustion equipment itself. This has been an undesired problem, while it is desired to make the device lighter, thinner, shorter, smaller, and cheaper.
本発明はかかる従来の課題を解消するもので、小スト
ローク小作動力のアクチュエータでガス燃焼量を電気的
に可変できるガス燃焼量制御装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas combustion amount control device capable of electrically varying the gas combustion amount with an actuator having a small stroke and a small actuation force.
課題を解決するための手段 上記課題を解決するため本発明のガス燃焼量制御装置
は、ガスをバーナへ噴出するバーナノズルと、ガスを前
記バーナノズルへ導く通路と、前記通路を開閉する開閉
弁と、前記バーナノズルのノズル穴自体の流路面積を電
気的に可変として前記バーナに噴出供給するガス量を制
御する流量可変手段とを備えた構成としてある。Means for Solving the Problems To solve the above problems, the gas combustion amount control device of the present invention is a burner nozzle that ejects gas to a burner, a passage that guides the gas to the burner nozzle, and an on-off valve that opens and closes the passage, A flow rate varying means for electrically varying the flow passage area of the nozzle hole itself of the burner nozzle to control the amount of gas jetted and supplied to the burner is provided.
作用 本発明は上記構成によりノズル穴自体の流路面積を電
気的に可変としてバーナに噴出供給するガス量を制御す
るので、小ストローク小作動力のアクチエータでガス燃
焼料を電気的に可変できるとともに、ノズル穴自体でガ
ス量を制御しているので、流路途中でガス量制御するも
ののようにガスがノズル穴上流側で一度圧力低下してか
ら噴出するというようなことがなくなり、ガス量が少な
い場合であっても確実にエゼクター効果が発揮され、良
好な燃焼の確保が可能となる。Effect Since the present invention controls the amount of gas jetted and supplied to the burner by electrically varying the flow passage area of the nozzle hole itself with the above configuration, the gas combustion charge can be electrically varied by an actuator with a small stroke and small operating force. Since the amount of gas is controlled by the nozzle hole itself, the gas does not have to be ejected after the pressure drops once on the upstream side of the nozzle hole, unlike the case of controlling the amount of gas in the middle of the flow path. Even in such a case, the ejector effect is surely exhibited, and good combustion can be secured.
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明
する。Embodiment One embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明の一実施例で家庭用のガステーブルや
ガス湯沸器などのガス燃焼量制御装置の部分の基本構成
を示し、ガス通路16に開閉弁17を設け、その下流末端に
制御器18の電気信号により流路面積を可変できるバーナ
ノズル19を接続し、バーナ20に噴出供給するガス量を制
御するようにしたものである。FIG. 1 shows a basic configuration of a gas combustion amount control device such as a gas table and a gas water heater for home use according to an embodiment of the present invention. An opening / closing valve 17 is provided in a gas passage 16 and a downstream end thereof is provided. A burner nozzle 19 whose flow passage area can be varied by an electric signal from the controller 18 is connected to control the amount of gas jetted and supplied to the burner 20.
ガス燃焼量をバーナノズル19の流路面積を電気的に可
変して加減する構成のため、バーナノズル19の流路面積
を可変する電気的アクチュエータは、小ストローク小作
動力のもので済む。すなわちバーナノズル19の穴径は、
ガスをバーナノズルへ導く通路径と比較すると極めて小
さいため、バーナノズル19の流路面積の可変に要する弁
ストロークは極めて小さい弁ストロークで飽和ストロー
ク、つまりバーナノズル19の穴径相当の流路面積に到達
してしまう。したがって小ストロークのアクチュエータ
でよいことになる。またアクチュエータに必要な作動力
は、小さい穴径を塞いだり開いたりする弁体に作用する
流体の作用力が極めて小さいため、その作用力に打ち勝
って弁体を動作させるためのアクチュエータ作動力も極
めて小さくて済む。なぜならば作用面積とガス圧の積が
作用力であるが、ガスをバーナノズルへ導く通路径に比
べてバーナノズル径が極めて小さいため、その作用面積
が小さくその作用力に打ち勝って弁体を動作させるため
のアクチュエータ作動力も極めて小さくて済むことにな
る。Since the gas combustion amount is adjusted by electrically changing the flow passage area of the burner nozzle 19, the electric actuator for changing the flow passage area of the burner nozzle 19 need only have a small stroke and small operating force. That is, the hole diameter of the burner nozzle 19 is
Since it is extremely small compared to the passage diameter that guides the gas to the burner nozzle, the valve stroke required to change the passage area of the burner nozzle 19 reaches a saturation stroke with an extremely small valve stroke, that is, the passage area corresponding to the hole diameter of the burner nozzle 19 is reached. I will end up. Therefore, a small stroke actuator is sufficient. In addition, the actuating force required for the actuator is extremely small because the acting force of the fluid that acts on the valve element that closes or opens a small hole diameter is extremely small, so the actuator actuating force for operating the valve element by overcoming that acting force is also extremely small. Complete. This is because the product of the operating area and the gas pressure is the operating force, but since the burner nozzle diameter is extremely smaller than the passage diameter that guides the gas to the burner nozzle, the operating area is small and the valve body is operated to overcome the operating force. Therefore, the actuator operating force of is also extremely small.
したがって従来のように大ストローク大作動力の電気
的アクチュエータを必要としないため、アクチュエータ
を極めて小さく構成することができるほか、小型で安価
なガス燃焼量制御装置を可能にできる。Therefore, since an electric actuator having a large stroke and a large actuation force is not required unlike the conventional case, the actuator can be made extremely small and a small and inexpensive gas combustion amount control device can be realized.
第2図は本発明の第1図で示した一実施例としてのガ
ス燃焼量制御装置のバーナノズル19の付近により詳しく
示した図である。黄銅製のノズルチップ21に開けたノズ
ル穴22の内側に対向してニードル弁体23が設けられ、そ
のノズルチップ21は非導電性セラミックで形成されたニ
ードルガイド24と螺合されている。ニードルガイド24は
第3図に示したような断面形状で、内面に3本のリブ25
を有し、そのリブ25の部分でニードル弁体23が摺動自在
にガイドされ、かつリブ25とリブ25との間の空間26がガ
スの通路となる。なお第3図は第2図の一点鎖線A−A
部の断面を示した図である。またノズルチップ21の螺部
27にはシール材が塗布されていて、螺の締め加減に関係
なく螺部27の箇所はガスが漏れないようにシールされ
る。ニードルガイド24のもう一方の端部にはガスの通路
16と通じるアルミニウム製のパイプ継手28が螺合締結し
てある。またそのニードルガイド24とパイプ継手28との
間に黄銅製の固定板29を挟み込んで締結してあり、その
固定板29にはガスを通す抜き穴30が開けられている。ま
たニードル弁体23と固定板29との間には線径0.15ミリメ
ートルの細い直線状のTi−Ni系の形状記憶合金線31が両
端をそれぞれ機械的にかしめて固着してあり、その形状
記憶合金線31の外側にはステンレス製圧縮ばねのバイア
ススプリング32を装着し、ニードル弁体23をノズル穴22
を閉塞する方向に付勢している。なお固定板29とバイア
ススプリング32とは電気的に絶縁されるように当接部に
絶縁膜33が形成してある。FIG. 2 is a diagram showing in more detail in the vicinity of the burner nozzle 19 of the gas combustion amount control device as one embodiment shown in FIG. 1 of the present invention. A needle valve body 23 is provided so as to face the inside of a nozzle hole 22 formed in a brass nozzle tip 21, and the nozzle tip 21 is screwed with a needle guide 24 formed of a non-conductive ceramic. The needle guide 24 has a cross-sectional shape as shown in FIG. 3, and has three ribs 25 on the inner surface.
The needle valve element 23 is slidably guided by the rib 25, and the space 26 between the rib 25 serves as a gas passage. Note that FIG. 3 is a dashed-dotted line AA in FIG.
It is the figure which showed the cross section of a part. Also, the threaded portion of the nozzle tip 21
A sealing material is applied to 27, and the screw portion 27 is sealed so that gas does not leak regardless of how tight the screw is. The other end of the needle guide 24 has a gas passage.
An aluminum pipe joint 28 communicating with 16 is screw-fastened. Further, a brass fixing plate 29 is sandwiched and fastened between the needle guide 24 and the pipe joint 28, and the fixing plate 29 is provided with a vent hole 30 for passing gas therethrough. Further, between the needle valve body 23 and the fixed plate 29, a thin linear Ti-Ni-based shape memory alloy wire 31 having a wire diameter of 0.15 mm is mechanically caulked and fixed at both ends. A bias spring 32, which is a stainless steel compression spring, is attached to the outside of the alloy wire 31, and the needle valve body 23 is attached to the nozzle hole 22.
Is urged in the direction of closing. An insulating film 33 is formed at the contact portion so that the fixed plate 29 and the bias spring 32 are electrically insulated.
上記の構成でノズルチップ21に電圧を印加すると、ノ
ズルチップ21から形状記憶合金線31を経て固定板29さら
にパイプ継手28へと電流が流れ、形状記憶合金線31が通
電による自己発熱つまり通電加熱される。通電加熱以前
の形状記憶合金線31が変態温度より低温状態においては
形状記憶合金はマルテンサイト組織で大変柔らかいた
め、バイアススプリング32の力で形状記憶合金線31が引
き伸ばされニードル弁体23がノズル穴22を塞ぐ方向に付
勢され、ガスの流れを遮断もしくは最小流量に保つ状態
になっている。形状記憶合金線31に通電し加熱されると
オーステナイト組織に変態し、あらかじめ記憶されてい
る一定の流さに戻るべく収縮するため、ニードル弁体23
がノズル穴22を開くように作用する。なお本実施例の形
状記憶合金線31は変態温度が約70℃のものを使用した。
上記の加熱・冷却の熱サイクルに伴なう形状記憶合金線
31の長さの変化を第4図にて説明すると、まず低温状態
でナイロン線のように柔らかいマルテンサイト組織の時
はバイアススプリング32によって引き伸ばされ長い状態
にある。次に通電加熱されると、内部の結晶構造がオー
ステナイト組織に変化し始める。これが第4図のAsの記
号で示した点である。さらに加熱されAfの点で内部の結
晶組織全体がオーステナイト変態を完了する。この状態
があかじめ記憶したある一定の長さに収縮し終った状態
で、形状記憶合金線31の長さは最も短かい状態となる。
この高温のオーステナイト状態ではピアノ線のように堅
く剛性があり、この時の収縮力は低温の時に引伸し変形
させる力に比べ充分に大きい力を発生することができ
る。高温のオーステナイト状態から冷却される際は、Ms
の点から内部組織がマルテンサイトに変態し始め、形状
記憶合金線31の長さはバイアススプリング32によって引
き伸ばされ始める。さらに冷却されるとMfの点で内部の
結晶組織全体がマルテンサイト変態を完了する。以上の
説明および第4図のように第2図の形状記憶合金線31は
加熱されると収縮し、冷却されると弛緩するよう作用
し、多少のヒステリシスはあるものの形状記憶合金線31
の温度に応じた長さになるため、通電加熱量に応じたニ
ードル弁体23の駆動量の制御ができる。すなわち、通電
加熱量を制御器18にてコントロールすることによって、
バーナノズル19のガス流量を制御することになる。第1
図に示したような本発明の一実施例の構成により、小ス
トローク・小作動力のアクチュエータでバーナノズル19
の流路面積の可変を可能にしたことにより、アクチュエ
ータは第2図のような直線状でかつ細い形状記憶合金線
31で充分な力およびストロークを得ることができる。上
記のような形状記憶合金でありながら直線状で短かくか
つ0.15ミリと極めて細い線径のため、熱容量が極めて小
さくできるため、高速応答性が得られるとともに、0.5
ワット程度の低消費電力にもできるという特有の効果が
得られる。ちなみに従来のガス比例弁3は約16倍に相当
する8ワット程度の電力を要していた。もし仮に第5図
のような従来のガス燃焼量制御装置のガス比例弁3のア
クチュエータを形状記憶合金で構成しようとした場合、
必要とする力およびストロークの点からまず線径は1ミ
リ以上でかつ形状も直線ではなくコイルばね形状にする
であろう。しかしその場合、熱容量が大きくなり応答速
度も遅くとても実用にはならない。第2図のような実施
例構成の場合、形状記憶合金線31が極めて細くかつ短か
い直線でよいため、形状記憶合金材料の使用量がごく僅
かですみ安価にできるという効果がある。また、形状記
憶合金線31をバーナノズル19のガス通路中に構成したの
で、ガス流によって形状記憶合金線31が直線冷却され、
より速い応答速度が得られる効果がある。また第2図の
ような実施例の構成においては先に説明したように、通
電によって自己加熱され形状記憶合金線31が収縮してニ
ードル弁体23が引っ張られてノズル穴22の開度を大きく
してガス流量を増加させるように作用し、またそのガス
流が形状記憶合金線31を冷却弛緩してニードル弁体23に
よるノズル穴22の開度を減少させるように作用する。つ
まり形状記憶合金線31は、通電による加熱とガス流によ
る放電とが吊り合う温度に安定し、その温度に対応する
長さに落ち着く。一例を第4図を用いて説明すると、あ
る一定電圧をノズルチップ21に印加した場合、形状記憶
合金線31は加熱されてまずB点で示す長さに収縮しガス
流量が増加する。そしてガス流量が増加した分形状記憶
合金線31の冷却効果が高まり、やや温度が下がったとこ
ろで加熱と放熱とがバランスしてC点で落ち着く。した
がってこのように通電加熱によりバーナノズル19の流路
面積を可変する形状記憶合金線31をガス通路中に構成し
たことによって、実質的に小さいヒステリシスループ上
で作動することになり、大きいヒステリシスを有する形
状記憶合金でも比較的精度よくガス流量制御をすること
ができる。さらにまた、通電加熱によってバーナノズル
19の流路面積を可変する形状記憶合金線31をガス通路中
に構成したことにより、機器の入口側のガス供給圧力が
変動した場合、例えば供給ガス圧が変動して高くなる
と、ガス流量が増加し形状記憶合金線31が冷却され弛緩
されてニードル弁体23がノズル穴22の開度を減少さす方
向に動き、逆に供給ガス圧が低い方に変動すると、ガス
流量が減少し形状記憶合金線31の冷却がされにくくな
り、ニードル弁体23が開く方向に動く。このように通電
する加熱とガス流による冷却がバランスするように一種
のフィードバックループが形成され、印加電圧あるいは
電流に応じたガス流量に保持しようとする言わば流量ガ
バナのような機能を有するという特有の効果がある。ま
た以上のように本発明の一実施例の構成において、バー
ナノズル19のガス流路面積を電気的に可変してガス流量
を制御する構成にしたことにより、バーナノズル19の内
部にアクチュエータを形成でき、かつ小型であることか
ら外観的にも存在感がなく、どこにガス量制御をする機
構があるのか判らないくらいスッキリと機器に構成でき
るという特有の効果がある。またバーナノズル19のガス
流路面積を電気的に可変してガス流量を制御する構成に
したことにより、ガス種転換をする場合もバーナノズル
19の部分を交換すればよく従来のノズル交換と同じ感覚
でガス種転換できる。ガス流路端末のバーナノズル19を
交換するだけで機器のガス配管の途中流路を外して交換
するような必要がない。また、上記の本発明の一実施例
として主にアクチュエータとして形状記憶合金を用いた
例について説明したが、形状記憶合金に限られるもので
はなく、形状記憶合金の代りに電圧によって歪および力
を発生する圧電素子を用いても、同様に小型コンパクト
で安価にガス流量を電気的に可変できる効果がある。あ
るいはまた、ニードルガイド24の部分に小さな電磁コイ
ルを形成し、ニードル弁体23を鉄かステンレス等の磁性
体で形成した構成、いわゆる電磁アクチュエータでも同
様に小型コンパクトで安価にガス流量を電気的に可変で
きる効果を得ることができる。When a voltage is applied to the nozzle tip 21 with the above configuration, a current flows from the nozzle tip 21 through the shape memory alloy wire 31 to the fixing plate 29 and further to the pipe joint 28, and the shape memory alloy wire 31 self-heats by energization, that is, energization heating. To be done. When the shape memory alloy wire 31 before electric heating is lower than the transformation temperature, the shape memory alloy has a very soft martensite structure, so the shape memory alloy wire 31 is stretched by the force of the bias spring 32 and the needle valve element 23 is opened in the nozzle hole. It is energized in the direction to block 22 and is in the state of blocking the flow of gas or keeping it at the minimum flow rate. When the shape memory alloy wire 31 is energized and heated, it transforms into an austenite structure and contracts to return to a constant flow that is stored in advance, so the needle valve body 23
Acts to open the nozzle hole 22. The shape memory alloy wire 31 used in this example had a transformation temperature of about 70 ° C.
Shape memory alloy wire accompanying the above heating / cooling thermal cycle
The change in length of 31 will be described with reference to FIG. 4. First, in the case of a soft martensite structure such as nylon wire in a low temperature state, it is stretched by the bias spring 32 and is in a long state. Next, when electrically heated, the internal crystal structure starts to change into an austenite structure. This is the point indicated by the symbol "As" in FIG. Upon further heating, the entire internal crystal structure completes the austenite transformation at the point of Af. In this state, the shape memory alloy wire 31 has the shortest length in a state where the state has completely shrunk to a certain length which has been memorized.
In the high temperature austenite state, it has rigidity and rigidity like a piano wire, and the contracting force at this time can generate a force sufficiently larger than the force of stretching and deforming at the low temperature. When cooled from a high temperature austenitic state, Ms
From this point, the internal structure begins to transform into martensite, and the length of the shape memory alloy wire 31 begins to be stretched by the bias spring 32. When further cooled, the entire internal crystal structure completes the martensitic transformation in terms of Mf. As described above and as shown in FIG. 4, the shape memory alloy wire 31 of FIG. 2 functions to shrink when heated and to relax when cooled, and although there is some hysteresis, the shape memory alloy wire 31 is shown.
Since the length depends on the temperature, the drive amount of the needle valve element 23 can be controlled according to the amount of electric heating. That is, by controlling the amount of electric heating by the controller 18,
The gas flow rate of the burner nozzle 19 will be controlled. First
With the configuration of one embodiment of the present invention as shown in the figure, the burner nozzle 19 can be operated by an actuator with a small stroke and a small operating force.
By making it possible to change the flow passage area of the actuator, the actuator can be made into a linear and thin shape memory alloy wire as shown in FIG.
With 31, a sufficient force and stroke can be obtained. Although it is a shape memory alloy as described above, it is linear and short and has an extremely thin wire diameter of 0.15 mm, so the heat capacity can be made extremely small, and high-speed response can be obtained.
A unique effect is obtained in that the power consumption can be as low as watts. By the way, the conventional gas proportional valve 3 required an electric power of about 8 watts, which is about 16 times as much. If the actuator of the gas proportional valve 3 of the conventional gas combustion amount control device as shown in FIG. 5 is made of a shape memory alloy,
In terms of required force and stroke, the wire diameter will first be 1 mm or more and the shape will be a coil spring shape rather than a straight line. However, in that case, the heat capacity becomes large and the response speed is slow, which is not practical. In the case of the configuration of the embodiment as shown in FIG. 2, since the shape memory alloy wire 31 may be an extremely thin and short straight line, there is an effect that the amount of the shape memory alloy material used is very small and the cost can be reduced. Further, since the shape memory alloy wire 31 is configured in the gas passage of the burner nozzle 19, the shape memory alloy wire 31 is linearly cooled by the gas flow,
There is an effect that a faster response speed can be obtained. Further, in the configuration of the embodiment as shown in FIG. 2, as described above, the shape memory alloy wire 31 is contracted by the self-heating by energization, the needle valve body 23 is pulled, and the opening degree of the nozzle hole 22 is increased. Then, the gas flow acts to increase the gas flow rate, and the gas flow acts to cool and relax the shape memory alloy wire 31 to reduce the opening degree of the nozzle hole 22 by the needle valve body 23. That is, the shape memory alloy wire 31 stabilizes at a temperature at which heating by energization and discharge by a gas flow are suspended, and settles to a length corresponding to the temperature. An example will be described with reference to FIG. 4. When a certain constant voltage is applied to the nozzle tip 21, the shape memory alloy wire 31 is heated and first contracts to a length indicated by a point B to increase the gas flow rate. Then, the cooling effect of the shape memory alloy wire 31 increases as the gas flow rate increases, and when the temperature slightly decreases, the heating and the heat dissipation are balanced and settle at the point C. Therefore, by configuring the shape memory alloy wire 31 for varying the flow passage area of the burner nozzle 19 in the gas passage in this manner by electrically heating, it operates on a substantially small hysteresis loop, and a shape having a large hysteresis. Even with the memory alloy, the gas flow rate can be controlled relatively accurately. Furthermore, the burner nozzle is heated by electric heating.
By configuring the shape memory alloy wire 31 that varies the flow path area of 19 in the gas passage, when the gas supply pressure at the inlet side of the device fluctuates, for example, when the supply gas pressure fluctuates and becomes high, the gas flow rate increases. When the shape memory alloy wire 31 is cooled and relaxed, the needle valve body 23 moves in the direction of decreasing the opening of the nozzle hole 22, and when the supply gas pressure fluctuates to the lower side, the gas flow rate decreases and the shape memory It becomes difficult to cool the alloy wire 31, and the needle valve body 23 moves in the opening direction. In this way, a kind of feedback loop is formed to balance the heating by energization and the cooling by the gas flow, and it has a function like a so-called flow governor to keep the gas flow rate according to the applied voltage or current. effective. Further, as described above, in the configuration of the embodiment of the present invention, by configuring the gas flow area of the burner nozzle 19 to be electrically variable to control the gas flow rate, an actuator can be formed inside the burner nozzle 19. Moreover, since it is small in size, it has no external appearance, and it has a peculiar effect that it can be configured into a device so neatly as to not know where the mechanism for controlling the gas amount is. Further, the burner nozzle 19 is also configured to control the gas flow rate by electrically varying the gas flow passage area of the burner nozzle 19 so that the burner nozzle can be used for gas species conversion.
It is sufficient to replace the 19th part, and the gas species can be converted in the same way as the conventional nozzle replacement. There is no need to remove the burner nozzle 19 of the gas flow path terminal and replace it by removing the flow path in the gas pipe of the device. Further, although an example in which a shape memory alloy is mainly used as an actuator has been described as one embodiment of the present invention described above, it is not limited to the shape memory alloy, and strain and force are generated by voltage instead of the shape memory alloy. Even if a piezoelectric element is used, the gas flow rate can be changed electrically at a low cost in a similar manner. Alternatively, a small electromagnetic coil is formed in the portion of the needle guide 24, and the needle valve body 23 is formed of a magnetic material such as iron or stainless steel.A so-called electromagnetic actuator is similarly small and compact, and the gas flow rate is electrically reduced at a low cost. A variable effect can be obtained.
またガス燃焼機器において、バーナノズルのガス噴出
エネルギによるエジェクター効果によって、そのガスと
一緒に一次空気をバーナにうまく吸い込むようにするこ
とが重要であるが、本発明の構成、すなわちバーナノズ
ル19の流路面積を電気的に可変する構成は一次空気吸い
込み特性が大変優れているという特有の効果がある。な
ぜならば、ガス通路1の途中の流路面積をガス比例弁3
で絞ってガス流量を可変する場合、ガス圧がガス比例弁
3の直後ですでに低下しているわけで、バーナノズル5
ではガス圧がさらに低くなるため、一定した径であるバ
ーナノズル5の穴から噴出するガスの流速は遅く、した
がってエジェクター効果も小さいため一次空気の吸い込
み特性も劣ることになる。それに比較して本発明のよう
にバーナノズル19の流路面積を電気的に可変する構成の
場合、ガス通路16の途中にガス比例弁がなく、ガス通路
16の終端であるバーナノズル19の流路面積を絞ってガス
流量を可変するため、バーナノズル19のガス圧は従来よ
りも高く保つことができ、ガスの噴出速度は充分に高速
が得られ、したがって充分なエジェクター効果を確保し
易く、一次空気吸い込み特性に優れ、不完全燃焼やスス
の発生などが少ないという特有の効果がある。Further, in the gas combustion equipment, it is important to successfully suck the primary air together with the gas into the burner by the ejector effect by the gas ejection energy of the burner nozzle, but the structure of the present invention, that is, the flow passage area of the burner nozzle 19. The configuration in which the air is electrically variable has a unique effect that the primary air suction characteristic is very excellent. This is because the flow passage area in the middle of the gas passage 1 is changed to the gas proportional valve 3
When the gas flow rate is varied by squeezing with, the gas pressure has already dropped immediately after the gas proportional valve 3, so the burner nozzle 5
However, since the gas pressure is further reduced, the flow velocity of the gas ejected from the hole of the burner nozzle 5 having a constant diameter is slow, and therefore the ejector effect is small, so that the suction characteristic of the primary air is inferior. In contrast, in the case of a configuration in which the flow passage area of the burner nozzle 19 is electrically changed as in the present invention, there is no gas proportional valve in the middle of the gas passage 16,
Since the flow area of the burner nozzle 19 that is the end of 16 is narrowed to change the gas flow rate, the gas pressure of the burner nozzle 19 can be kept higher than before, and the gas ejection speed can be sufficiently high, and therefore sufficient. It has a unique effect that it is easy to secure a special ejector effect, has excellent primary air suction characteristics, and produces less incomplete combustion and soot.
発明の効果 以上のように本発明のガス燃焼量制御装置によれば次
の効果が得られる。Effects of the Invention As described above, the gas combustion amount control device of the present invention has the following effects.
(1)バーナノズルのノズル穴自体の流路面積を電気的
に可変する構成としたので、きわめて小ストローク小作
動力のアクチュエータでガス燃焼量を可変できるととも
に小型かつ安価で低消費電力なものとすることができ
る。(1) Since the flow passage area of the nozzle hole itself of the burner nozzle is electrically changed, the gas combustion amount can be changed by an actuator with an extremely small stroke and small operating force, and the size, cost and power consumption can be reduced. You can
(2)バーナノズルのノズル穴自体の流路面積を可変す
る構成としたので、流路途中でガス量制御するもののよ
うにガスがノズル穴上流側で一度圧力低下してから噴出
するというようなことがなくなり、ガス量が少ない場合
であっても確実にエゼクター効果が発揮され、良好な燃
焼の確保が可能となる。(2) Since the flow passage area of the nozzle hole itself of the burner nozzle is made variable, the gas is ejected after the pressure once drops on the upstream side of the nozzle hole as in the case of controlling the gas amount in the middle of the flow passage. Is eliminated, the ejector effect is surely exhibited even when the gas amount is small, and good combustion can be secured.
(3)バーナノズルのノズル穴、すなわちバーナ直前で
のガス量制御であるから、きわめて応答性のよい燃焼量
制御ができる。(3) Since the amount of gas is controlled just before the burner nozzle nozzle hole, that is, immediately before the burner, the combustion amount can be controlled with extremely high responsiveness.
第1図は本発明の一実施例におけるガス燃焼量制御装置
の構成図、第2図は同ガス燃焼量制御装置のバーナノズ
ル付近の正面断面図、第3図は同ガス燃焼量制御装置の
バーナノズルにおける第2図A−A線の断面図、第4図
は同ガス燃焼量制御装置のバーナノズルの作用説明図、
第5図は従来のガス燃焼量制御装置の構成図、第6図は
従来のガス燃焼量制御装置のガス比例弁の正面断面図で
ある。 16……通路、17……開閉弁、18……制御器、19……バー
ナノズル、20……バーナ。FIG. 1 is a configuration diagram of a gas combustion amount control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front sectional view in the vicinity of a burner nozzle of the gas combustion amount control device, and FIG. 3 is a burner nozzle of the gas combustion amount control device. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2, and FIG. 4 is an explanatory view of the operation of the burner nozzle of the gas combustion amount control device.
FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional gas combustion amount control device, and FIG. 6 is a front sectional view of a gas proportional valve of the conventional gas combustion amount control device. 16 …… passage, 17 …… open / close valve, 18 …… controller, 19 …… burner nozzle, 20 …… burner.
Claims (3)
ガスを前記バーナノズルへ導く通路と、前記通路を開閉
する開閉弁と、前記バーナノズルのノズル穴自体の流路
面積を電気的に可変として前記バーナに噴出供給するガ
ス量を制御する流量可変手段とを備えたガス燃焼量制御
装置。1. A burner nozzle for ejecting gas to a burner,
A passage that guides gas to the burner nozzle, an on-off valve that opens and closes the passage, and a flow rate varying unit that electrically varies the flow passage area of the nozzle hole of the burner nozzle to control the amount of gas jetted and supplied to the burner. A gas combustion amount control device equipped.
変する如く設けたニードル弁体と、このニードル弁体を
電気的に駆動する電気的駆動手段とで構成した請求項1
記載のガス燃焼量制御装置。2. The flow rate varying means comprises a needle valve body provided so as to vary the flow passage area of the nozzle itself, and an electric drive means for electrically driving the needle valve body.
The gas combustion amount control device described.
は開方向へ付勢するバイアススプリングと、通電加熱に
よってニードル弁体を開あるいは閉方向に駆動する形状
記憶合金と、前記形状記憶合金の通電量を制御する制御
器とを備えた請求項2記載のガス燃焼量制御装置。3. The electric drive means comprises a bias spring for urging the needle valve element in the closing or opening direction, a shape memory alloy for driving the needle valve element in the opening or closing direction by electric heating, and a shape memory alloy of the shape memory alloy. The gas combustion amount control device according to claim 2, further comprising a controller that controls an amount of electricity supplied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63273536A JP2563532B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Gas combustion amount control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63273536A JP2563532B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Gas combustion amount control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02118316A JPH02118316A (en) | 1990-05-02 |
| JP2563532B2 true JP2563532B2 (en) | 1996-12-11 |
Family
ID=17529207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63273536A Expired - Lifetime JP2563532B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Gas combustion amount control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2563532B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2718821B2 (en) * | 1990-11-29 | 1998-02-25 | 山武ハネウエル株式会社 | Gas flow control device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5925771U (en) * | 1982-08-09 | 1984-02-17 | 神菱電機製造株式会社 | Flow control device in Gaskotok |
| JPS618747U (en) * | 1984-06-18 | 1986-01-20 | シ−ケ−デイコントロ−ルズ株式会社 | Fuel control device in combustion equipment |
| JPS6293554U (en) * | 1985-11-28 | 1987-06-15 |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63273536A patent/JP2563532B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02118316A (en) | 1990-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7520487B2 (en) | Valve arrangement with piezoelectric control | |
| US5345963A (en) | Modulating pressure regulator with shape memory alloy actuator | |
| US5020771A (en) | Proportional control valve | |
| JPH0478932B2 (en) | ||
| JP5137960B2 (en) | Electro-pneumatic pressure transducer | |
| JPS60157576A (en) | Electric control pressure transducing valve | |
| JP2563532B2 (en) | Gas combustion amount control device | |
| US20040075070A1 (en) | Control means for gas burners | |
| US6612539B1 (en) | Fuel injection valve | |
| JP2945986B2 (en) | Gas fuel pressure regulator | |
| US3289403A (en) | Electronically controlled regulating device for gas turbines | |
| US5355214A (en) | Flow control device | |
| US4393898A (en) | Fluid outlet device and a method of controlling fluid flow through a nozzle | |
| KR930008517B1 (en) | Control device of constant pressure proportional valve | |
| JP3452417B2 (en) | Proportional valve drive | |
| JPH0423152B2 (en) | ||
| JPH0114603B2 (en) | ||
| JP2581915B2 (en) | Valve device | |
| US7510394B2 (en) | Gas-powered heating apparatus | |
| JPS62233578A (en) | Piezoelectric element type valve | |
| JPH049948B2 (en) | ||
| JPS5835320A (en) | Combustion controlling device | |
| JPH074557A (en) | Proportional flow control valve | |
| SU1330609A1 (en) | Arrangement for govering flow rate | |
| JP4012306B2 (en) | Pressure flow control device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
| S801 | Written request for registration of abandonment of right |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311801 |
|
| ABAN | Cancellation of abandonment | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080919 Year of fee payment: 12 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |