JP2008045764A - ダンパ位置調整装置およびこれを備える燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 減速機のギアのバックラッシを埋めることで、ダンパを高精度に位置決めするダンパ位置調整装置の提供。
【解決手段】 給気路６の開度を調整する可動板からなるダンパ８の回転軸９に設けられ、ダンパ８の回転停止位置を調整する装置である。ステッピングモータ２０が使用され、その回転駆動力は、減速機２１を介して駆動軸１９へ伝達される。この駆動軸１９と前記回転軸９とは、カップリング２２を介して連結される。このカップリング２２は、ベース３８に回転可能に保持され、そのベース３８は外ケース３９を介して、給気路６の管壁１８に保持される。カップリング２２の外周部に設けられるゼンマイバネ４７は、一端部がゼンマイケース６４に係合され、他端部がカップリング２２に係合される。このゼンマイバネ４７の付勢力により、回転軸９は周方向一方へ常時付勢される。
【選択図】 図３

Description

この発明は、給気路の開度を調整するダンパの回転軸に設けられ、前記ダンパの回転停止位置を調整するダンパ位置調整装置と、これを備える燃焼装置とに関するものである。特に、ガスまたは油を燃焼させる形式のボイラにおいて、そのバーナへ供給する燃焼用空気の流量を調整するためのダンパ位置調整装置と、これを備えるボイラとに関するものである。

ボイラのバーナへ空気を供給する給気路には、給気量を調整する可動板からなるダンパが設けられている。従来、下記特許文献１に開示されるように、ダンパの回転停止位置を調整可能なダンパ位置調整装置が知られている。この特許文献１に記載の発明では、モータ(19)の回転は、減速機(18)を介してダンパ(9)の回転軸(8)を回転させる構成である。ここで、括弧書きの符号は、この特許文献１中における符号である。
特開２００５−９８５２５号公報（図４）

しかしながら、前記特許文献１に記載の発明では、減速機を介してダンパを回転駆動する構成のため、ギアのバックラッシにより、特に逆転時の微小位置決めができないおそれがあった。しかも、オープンループ制御であるため、その誤差を把握および補正することができなかった。

この発明が解決しようとする課題は、減速機のギアのバックラッシを埋めることで、ダンパを高精度に位置決め可能なダンパ位置調整装置と、このダンパ位置調整装置を備える燃焼装置とを提供することにある。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、給気路の開度を調整するダンパの回転軸を、減速機を介して回転させるモータと、前記減速機のギアのバックラッシを除去するように、前記回転軸を周方向一方へ常時付勢する付勢手段とを備えることを特徴とするダンパ位置調整装置である。

請求項１に記載の発明によれば、ダンパの回転軸には、付勢手段により常時、周方向一方へ回転トルクが与えられる。これにより、減速機のギアのバックラッシが除去されるので、ダンパの高精度の位置決めが可能である。

請求項２に記載の発明は、給気路の開度を調整する可動板からなるダンパの回転軸に設けられ、前記ダンパの回転停止位置を調整するダンパ位置調整装置であって、回転量を制御可能なモータと、ギアを介して前記モータの回転を駆動軸へ伝達する減速機と、前記駆動軸と前記回転軸とを連結するカップリングと、このカップリングを回転可能に保持するベースと、一端部が前記ベースに保持され、他端部が前記カップリングに保持されて、前記回転軸を周方向一方へ付勢する付勢手段とを備えることを特徴とするダンパ位置調整装置である。

請求項２に記載の発明によれば、駆動軸とダンパの回転軸とは、カップリングで連結され、このカップリングは、ベースに回転可能に保持されると共に、付勢手段により周方向一方へ常時付勢される。さらに、モータとしては、回転量を制御可能なステッピングモータなどが用いられる。従って、簡易な構成で、減速機のギアのバックラッシを除去でき、ダンパを高精度に位置決めすることができる。

請求項３に記載の発明は、前記モータ、前記減速機、前記カップリングおよび前記ベースは、外ケースに保持され、前記カップリングは、段付き略円柱形状とされ、一端部に前記駆動軸が接続される一方、他端部に前記回転軸が接続され、前記付勢手段は、前記カップリングの外周部にはめ込まれるゼンマイバネから構成され、前記外ケースは、前記給気路を構成する管壁に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のダンパ位置調整装置である。

請求項３に記載の発明によれば、モータや減速機などは外ケースに保持され、この外ケースが、給気路を構成する管壁に取り付けられる。従って、給気路およびダンパの回転軸への取り付けが容易である。また、付勢手段としてゼンマイバネを用いるが、ダンパの回転角度範囲は小さいことから、比較的長寿命で、ダンパの回転に伴うトルク変化も抑えることができる。

請求項４に記載の発明は、前記ゼンマイバネは、前記ベースに固定されるゼンマイケース内に収容され、前記ゼンマイバネは、一端部が前記ゼンマイケースに係合され、他端部が前記カップリングに係合されることを特徴とする請求項３に記載のダンパ位置調整装置である。

請求項４に記載の発明によれば、ゼンマイバネをゼンマイケースに収容することで、ダストなどの進入を防止して、より長寿命で安定したダンパ位置調整装置を実現することができる。

請求項５に記載の発明は、前記付勢手段は、前記給気路を流れる風圧により前記ダンパに作用する回転力と同一方向へ前記回転軸を付勢することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダンパ位置調整装置である。

請求項５に記載の発明によれば、給気路を流れる風圧によりダンパに作用する回転力と同一方向へ、付勢手段により回転軸が付勢される。これにより、バックラッシ除去のための付勢手段の負荷を軽減することができる。

さらに、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のダンパ位置調整装置を備えることを特徴とする燃焼装置である。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれか１項に記載の作用効果を奏するボイラなどの燃焼装置を提供することができる。

この発明のダンパ位置調整装置およびこれを備える燃焼装置によれば、減速機のギアのバックラッシを埋めることで、ダンパを高精度に位置決め制御することができる。

つぎに、この発明の実施の形態について説明する。
本発明のダンパ位置調整装置は、ボイラなどの各種燃焼装置に用いられる。前記ボイラは、その種類を特に問わないが、典型的には小型貫流ボイラなどの水管ボイラである。このボイラなどから構成される燃焼装置は、バーナを有する。そして、そのバーナへ燃焼用空気を供給する給気路には、その供給空気流量を調整可能にダンパが設けられる。このダンパは、給気路の開度を調整する弁であり、回転軸まわりに回転可能な可動板から構成される。従って、ダンパの回転停止位置を調整することで、バーナへ供給される空気流量を調整できる。

ダンパ位置調整装置は、回転軸ひいてはダンパを、所望の回転角度で停止可能に、回転制御する装置である。そのために、ダンパ位置調整装置は、ダンパの回転軸に取り付けられる。この際、ダンパ位置調整装置は、既設または既存の燃焼装置に対し、その既設または既存のダンパの回転軸に後付けするようにしてもよい。あるいは逆に、燃焼装置の製造時から本発明のダンパ位置調整装置を組み込む際には、ダンパの回転軸は、ダンパ位置調整装置の駆動軸と一体的に共通のものとして構成してもよい。

ダンパ位置調整装置は、ダンパの回転軸にカップリングを介して連結される駆動軸を備える。この駆動軸は、複数のギアがかみ合わされて構成される減速機を介して、モータにより回転駆動される。従って、モータの回転駆動力は、減速機を介して駆動軸に伝達され、さらにカップリングを介して回転軸に伝達される。このカップリングは、典型的には段付き略円柱形状とされ、一端部に駆動軸が接続される一方、他端部に回転軸が接続される。この際、駆動軸および回転軸は、同一軸線上に配置される。

カップリングは、ベースに回転可能に軸受けされて保持される。このベースは、モータや減速機などを保持する外ケースに対し位置決めされて保持される。但し、ベースは、外ケースと一体的に構成してもよい。外ケースには、モータおよび減速機の他、カップリングを回転可能に保持したベースが設けられる。この際、これら各部品は、外ケース内に収容するのが好ましい。

そして、外ケースは、給気路を構成する管壁に、たとえばボルトナットにより固定される。その際、カップリングを介して、ダンパの回転軸に、駆動軸が連結されて一体回転可能とされる。ところで、モータには、回転量を任意に調整可能なものが使用され、典型的にはステッピングモータ（パルスモータ）が使用される。これにより、回転軸ひいてはダンパは、その回転停止位置を調整可能とされる。

ダンパ位置調整装置は、さらに、減速機のギアのバックラッシを除去するように、回転軸および駆動軸を、周方向一方へ常時付勢する付勢手段を備える。付勢手段の構成は、特に問わず、圧縮バネ、引張バネ、トーションバネなども利用可能であるが、ゼンマイバネが好適に使用される。ゼンマイバネを用いても、ダンパの回転角度範囲は９０度と小さいことから、比較的長寿命で、ダンパの回転に伴うトルク変化も抑えることができる。

付勢手段の取付位置は、特に問わず、回転軸または駆動軸に直接に設けてもよいが、本実施形態では、それら軸同士を連結するカップリングに設けられる。具体的には、ゼンマイバネは、周知のとおり細長い帯状の弾性材が渦巻状に巻かれて構成されるが、その中央穴にカップリングが通されて、カップリングの外周部にツバ状に設けられる。そして、そのゼンマイバネは、一端部がベースひいては外ケースに保持され、他端部がカップリングひいては回転軸や駆動軸に保持される。

ゼンマイバネは、ゼンマイケース内に収容して設置するのが好ましい。この場合、ゼンマイケースは、ベースひいては外ケースに固定され、そのゼンマイケースにゼンマイバネの一端部を保持すればよい。より具体的には、渦巻状に巻かれた帯状材の外端部をゼンマイケースに係合し、内端部はカップリングに係合するのがよい。

このようにして設けられたゼンマイバネは、カップリングを介して、回転軸および駆動軸を周方向一方へ常時付勢する。この際、ダンパを開く方向へ常時付勢するようにしてもよいし、逆に、ダンパを閉じる方向へ常時付勢するようにしてもよい。但し、給気路を流れる空気の風圧によりダンパには、ダンパの構成に応じて、閉じる方向または開く方向へ回転力が作用するので、その回転力と同一方向へ付勢力を作用させるのがよい。これにより、バックラッシ除去のための付勢手段の負荷を軽減することができる。このような付勢手段の付勢力により、減速機のギアは、常時、歯面が片当りの状態となり、バックラッシによる弊害が除去される。

このように、本実施形態のダンパ位置調整装置によれば、付勢手段によりカップリングひいては回転軸および駆動軸は、周方向一方へ常時付勢され、バックラッシの除去が図られる。そして、モータとしては、回転量を制御可能なステッピングモータなどが用いられることもあって、ダンパの高精度な位置決めが可能となる。

以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明のダンパ位置調整装置は、ボイラなどの燃焼装置だけでなく、吸収式冷凍機の再熱器などにも適用可能であるが、ここでは水管ボイラの一種である貫流式の蒸気ボイラに適用した例について説明する。

図１は、本発明のダンパ位置調整装置の一実施例が適用されたボイラ１を示す概略縦断面図である。また、図２は、図１のII−II断面図である。本実施例のボイラ１は、バーナ２と多数の伝熱管３，３，…とが配置された缶体４を備える。バーナ２は、缶体４の一端部に設けられ、本実施例では平面状の燃焼面（予混合気噴出面）を有する完全予混合式のものが採用されている。缶体４には、バーナ２側の一端部に、送風機５からの燃焼用空気をバーナ２へ送る給気路６が接続され、バーナ２と反対側の他端部に、缶体４からの排ガスを排出する排ガス路（煙突）７が設けられる。

給気路６には、送風機５の下流側に、バーナ２側へ送り出す空気流量を調整するダンパ８が設けられている。このダンパ８は、給気路６の流路方向と直交するように配置された回転軸９まわりに回転可能な板材である。この回転軸９は、ダンパ８および給気路６の幅方向中央に沿って配置される。給気路６内に、ダンパ８が回転可能に保持されることで、その傾き角を調整して、バーナ２側へ送り出す空気流量を調整することができる。

さらに給気路６には、ダンパ８の下流側に、燃料ガスを給気路６内へ噴出するガス燃料供給管１０が設けられている。このガス燃料供給管１０を介して給気路６内へ燃料ガスを噴出することで、バーナ２側へ送る空気に燃料ガスを混合することができる。このガス燃料供給管１０には、燃料流量調整バルブ１１が設けられており、噴出させる燃料ガスの流量を調整することができる。

缶体４内に設けられる各伝熱管３は、上部管寄せ１２と下部管寄せ１３との間に配置される。また、図２に示すように、缶体４の両側壁に沿って配置された外側伝熱管１４，１４，…は、板状部１５，１５，…にて互いに連結されており、水管壁１６を形成している。この一対の水管壁１６，１６と上部管寄せ１２および下部管寄せ１３との間を、バーナ２の燃焼によって生ずる燃焼ガスが、排ガス路７へ向けて直線状に流通するよう導かれる。

給気路６のダンパ８には、図３に示すように、本発明のダンパ位置調整装置１７が設けられる。本実施例のダンパ位置調整装置１７は、給気路６を構成する管壁１８の外面に設置され、ダンパ８の回転軸９を操作することで、ダンパ８による給気路６の開度を変えて燃焼用空気の流量を調整する。

図３は、本実施例のダンパ位置調整装置１７を給気路６に設置した状態を示す概略図であり、一部を断面にして示している。そして、図４から図６は、それぞれ、図３におけるIV−IV断面図、Ｖ−Ｖ断面図、VI−VI断面図である。

本実施例のダンパ位置調整装置１７は、ダンパ８の回転軸９に着脱可能に連結される駆動軸１９を備える。この駆動軸１９には、モータ２０からの回転駆動力が減速機２１を介して与えられる。従って、駆動軸１９を回転軸９と連結しておくことで、モータ２０によりダンパ８の回転軸９を回転させて、ダンパ８の回転停止位置を任意に調整できる。前記モータ２０としては、回転停止位置を任意に調整可能なものが使用され、本実施例ではステッピングモータ（パルスモータ）が使用される。

駆動軸１９は、ダンパ８の回転軸９と、カップリング２２を介して連結される。図７は、本実施例のカップリング２２を示す斜視図であり、図８は、そのVIII−VIII矢視図である。本実施例のカップリング２２は、段付き略円柱形状とされ、長手方向中央部の段付き部には、径方向外側へ円板状に延出してフランジ２３が一体形成されている。また、カップリング２２には、その軸線に沿うと共に長手方向両端面に開口して、小径穴２４と大径穴２５とが形成されている。小径穴２４は、カップリング２２の小径部２６側の一端面に開口して形成され、大径穴２５は、カップリング２２の他端面に開口して形成されている。

そして、小径穴２４には、駆動軸１９が挿入され、この駆動軸１９は取付ネジ２７にてカップリング２２と一体化される。そのために、カップリング２２の小径部２６には、半径方向に貫通して、ネジ穴２８が形成されている。一方、大径穴２５にはダンパ８の回転軸９が挿入可能とされ、この回転軸９はキー２９（図６）にてカップリング２２と一体回転可能とされる。そのために、回転軸９の外周面と、カップリング２２の大径穴２５の内周面とには、それぞれキー溝３０が形成されている。また、カップリング２２の大径部３１には、キー固定用ネジ３２が通されるネジ穴３３と、後述する表示指針３４を取り付けるための取付穴３５，３５とが形成されている。駆動軸１９と回転軸９とをカップリング２２に取り付けた状態では、駆動軸１９および回転軸９は、同一軸線上で一体回転可能とされる。

カップリング２２は、回転軸９が連結される側の他端部が、やや小径の軸受部３６に形成されており、この軸受部３６が、すべり軸受３７を介してベース３８に回転自在に保持される。このベース３８は、外ケース３９に保持され、この外ケース３９は、そのフランジ４０の四隅に形成したボルト挿通穴４１，４１，…を介して、給気路６を構成する管壁１８にボルトナット（不図示）により固定される。外ケース３９は、一端部に減速機２１およびモータ２０が保持され、他端部へ開口して中空部４２を有する。減速機２１を介してモータ２０により駆動される駆動軸１９は、中空部４２内へ水平に突出して配置される。そして、その駆動軸１９にカップリング２２の一端部を連結した状態で、カップリング２２の他端部を回転自在に保持するベース３８が、外ケース３９の中空部４２の開口を塞ぐよう設けられる。

ベース３８は、図３に示すように、段付きの側壁４３を有する。そして、この側壁４３が、上述したように、外ケース３９の中空部４２の開口を塞ぐよう設けられる。この側壁４３の中央部には、丸穴が形成されており、この丸穴には、略円筒状のすべり軸受３７を介して、カップリング２２が回転自在に保持される。さらに、ベース３８には、その下部から水平に延出して板状片４４が一体形成されている。この板状片４４は、外ケース３９の中空部４２の奥側へ向けて延出して配置される。

ところで、外ケース３９の中空部４２内には、カップリング２２の他、後述する回転異常検出手段４５、ダンパ位置表示手段４６および付勢手段（符号省略）が収容されて密閉される。また、外ケース３９へのベース３８の取付状態において、外ケース３９の他端部には、カップリング２２のキー溝３０付きの大径穴２５が露出される。この大径穴２５には、上述したように、ダンパ８の回転軸９が連結されて使用される。

図３および図４に示すように、回転異常検出手段４５は、被検出板４８と検出器４９とを備える。被検出板４８は、カップリング２２の軸方向中央の段付き部に、径方向外側へ延出して固定される。本実施例の被検出板４８は、薄い円板からなり、ステンレスなどの金属製である。この被検出板４８は、カップリング２２や駆動軸１９と同心に設けられる。その際、被検出板４８は、カップリング２２の小径部２６にはめ込まれ、カップリング２２のフランジ２３に沿って固定される。

被検出板４８の外周部の一部には、周方向等間隔に多数のスリット５０，５０，…を形成したスリット形成領域５１が設けられる。本実施例では、四分の一（９０度）の円弧分だけ、スリット形成領域５１が設けられる。スリット形成領域５１に形成される各スリット５０は、同一の形状および大きさである。本実施例では、被検出板４８の半径方向に沿った細長い矩形状の溝が、周方向に沿って等間隔に打ち抜き形成されている。

このスリット５０を検出するための検出器４９は、ベース３８の板状片４４の先端部に固定される回路基板５２を介して設けられる。本実施例の検出器４９は、透過型フォトインタラプタからなり、発光素子と受光素子との間に被検出板４８の外周部が介在された状態に取り付けられる。検出器４９の発光素子と受光素子との間に被検出板４８を介在させることで、検出器４９と対応した位置（発光素子から受光素子への光路と対応した位置）に被検出板４８のスリット５０が配置されるか否かにより、受光素子における発光素子からの受光の有無が切り替えられる。これにより、検出器４９は、被検出板４８に形成したスリット５０の検出が可能とされる。

本実施例のダンパ位置調整装置１７は、図４においてスリット形成領域５１の時計方向の端部スリット５３が、検出器４９と対応した位置に配置された状態で、ダンパ８が給気路６を全閉状態とするように位置決めされて、ダンパ８の回転軸９に取り付けられる。ダンパ８の板面に対する回転軸９のキー溝の位置は予め定まっているので、カップリング２２に形成するキー溝３０の周方向位置と、カップリング２２に取り付ける被検出板４８の周方向位置とを調整しておくことで、前記位置決めは容易になされる。

そして、本実施例では、スリット形成領域５１は、被検出板４８の９０度分だけ形成しているので、スリット形成領域５１の時計方向の端部スリット５３が、検出器４９と対応した位置に配置された状態では、上述したようにダンパ８が給気路６を全閉する一方、スリット形成領域５１の反時計方向の端部スリット５４が、検出器４９と対応した位置に配置された状態では、ダンパ８が給気路６を全開することになる。

このような構成のダンパ位置調整装置１７は、給気路６を構成する管壁１８の外面に設けられる。その際、その管壁１８を貫通して外部へ突出する回転軸９に、カップリング２２を介して駆動軸１９が連結される。このような構成であるから、本実施例のダンパ位置調整装置１７は、既設または既存のボイラ１にも容易に後付けできる。

ところで、ボイラ１の保守点検などのために、ダンパ８の位置を容易に把握可能とするのが望ましい。そこで、本実施例のダンパ位置調整装置１７には、図３および図６に示すように、ダンパ８の回転方向の位置を表示するダンパ位置表示手段４６が設けられている。本実施例のダンパ位置表示手段４６は、カップリング２２から半径方向外側へ延出するよう設けられる棒状の表示指針３４と、外ケース３９に形成した周方向溝５５に設けられる表示板５６とを備える。

図示例の表示指針３４は、その基部５７が、カップリング２２の大径部３１の外周面に取り付けられる。具体的には、大径部３１に形成した取付穴３５に、基部５７の一部をはめ込んで、固定ネジ５８により固定される。そして、この基部５７の一端部から外方へ延出して、丸棒状の指針本体５９が形成されている。この指針本体５９は、カップリング２２の半径方向に沿って設けられる。そして、指針本体５９の先端部には、先端側へ行くに従って互いに近接する傾斜面６０，６０が形成されている。この傾斜面６０同士が突き当たることで形成される線状の先端部６１は、表示指針３４のカップリング２２への取付状態において、カップリング２２の軸方向に沿って配置される。この線状の先端部６１には、蛍光塗料などを塗布するのが好ましい。

上述したように、表示指針３４は、基部５７の中央部に形成した貫通穴を介して、カップリング２２の外周面に固定ネジ５８がねじ込まれることで取り付けられる。このようにしてカップリング２２に固定された指針本体５９の先端部６１は、外ケース３９に形成した周方向溝５５に突入して配置される。この周方向溝５５は、９０度よりもやや大きい角度分だけ形成されている。従って、ダンパ８の回転異常が発生しても、指針本体５９が周方向溝５５の端部に当接することで、それ以上の回転が阻止される。

外ケース３９の外周面には、前記周方向溝５５を覆うように、可撓性を有する透明の表示板５６が設けられる。この表示板５６は透明であるから、外ケース３９の外部から指針本体５９の先端部６１を視認することができる。従って、指針本体５９の移動具合で、回転軸９つまりダンパ８の位置を知ることができる。本実施例の表示板５６には、たとえば「０」から「９」までの数値が等間隔に付されている。ダンパ８が全閉時には指針本体５９の先端部６１が「０」を示し、ダンパ８が全開時には指針本体５９の先端部６１が「９」を示すように構成されている。

ところで、減速機２１内のギア同士のバックラッシによる弊害を除去するために、ダンパ位置調整装置１７には、カップリング２２ひいては回転軸９や駆動軸１９を周方向一方へ常時付勢する付勢手段をさらに備える。本実施例の付勢手段は、図３および図５に示すように、ゼンマイバネ４７から構成され、このゼンマイバネ４７は、カップリング２２の大径部３１にはめ込まれて設けられる。そして、ゼンマイバネ４７は、外端部６２がベース３８ひいては外ケース３９に保持される一方、内端部６３がカップリング２２に保持されて、カップリング２２を周方向一方へ常時付勢する。

より具体的には、ゼンマイバネ４７は、細長い長尺の金属製帯状材が渦巻状に巻かれて構成され、その元に戻ろうとする力を、周方向の付勢力として利用される。本実施例のゼンマイバネ４７は、外端部６２と内端部６３とが、それぞれ略Ｕ字状に屈曲形成されている。そして、ゼンマイバネ４７は、ゼンマイケース６４に収容されて使用される。

図９は、本実施例のゼンマイケース６４を示す分解斜視図である。本実施例のゼンマイケース６４は、ケース本体６５とケース蓋６６とから構成される。ケース本体６５は、金属板がプレス加工されて構成され、円形板部６７の外周部の一部に、矩形板部６８を連続的に形成した形状とされる。そして、その外周部は、板面に対し垂直に折り曲げられて、折曲げ部６９が連続的に形成されている。ところで、矩形板部６８の幅寸法は、円形板部６７の直径より小さく形成されており、その幅方向中央部の折曲げ部６９には、さらに外方へ垂直に折り曲げて当り片７０を形成している。この当り片７０は、ゼンマイケース６４をベース３８の板状片４４に取り付ける際に、板状片４４の先端部に当てることで、ベース３８に対するゼンマイケース６４の位置決めを行うためのものである。

また、円形板部６７の中央部には、円形穴７１が貫通形成されている。この円形穴７１は、カップリング２２の大径部３１より一回り大径である。そして、この円形穴７１と連続して、矩形板部６８の一部を切り起こすことで、ゼンマイバネ４７の外端部６２を引っ掛ける係止片７２が形成される。この係止片７２は、矩形板部６８の幅方向中央部において、前記当り片７０と隣接して形成される。

一方、ケース蓋６６も、基本的にはケース本体６５と同様の構成であり、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。ケース蓋６６は、ケース本体６５の折曲げ部６９にはめ込み可能に、外寸が一回り大きく形成されている。また、円形板部６７や矩形板部６８の板面に対する折曲げ部６９の折り曲げ寸法は、ケース本体６５の場合よりも十分小さい。さらに、ケース蓋６６には、円形板部６７から延出する矩形板部６８の先端側には、折曲げ部６９が形成されない。

このような構成のゼンマイケース６４には、ゼンマイバネ４７が収容される。その際、ゼンマイバネ４７は、その外端部６２がケース本体６５の係止片７２に引っ掛けられる。そして、ゼンマイバネ４７が収容されたゼンマイケース６４は、ゼンマイケース６４の円形穴７１や、ゼンマイバネ４７の内穴を、カップリング２２の大径部３１にはめ込んだ状態で、ベース３８の板状片４４に固定される。具体的には、ゼンマイケース６４の矩形板部６８側の折曲げ部６９の外面が、ベース３８の板状片４４の上面に重ね合わされて、折曲げ部６９に形成したネジ穴７８，７８に、ベース３８の下面から固定ネジ（図示省略）がねじ込まれる。

ところで、カップリング２２の大径部３１の外周面には、係止溝７３が形成されている。この係止溝７３は、図５および図８に示すように、断面略Ｔ字形状に形成されている。そして、この係止溝７３にゼンマイバネ４７の内端部６３を引っ掛けた状態で、ゼンマイバネ４７はゼンマイケース６４を介してベース３８に保持される。これにより、ゼンマイバネ４７は、カップリング２２を周方向一方へ常時付勢することになる。ところで、ケース蓋６６は、ケース本体６５とカップリング２２のフランジ２３との間に挟まれて配置され、ケース本体６５がベース３８に固定されることで、ケース蓋６６もケース本体６５から脱落不能に位置決めされる。

ゼンマイバネ４７の付勢力は、図５において、ゼンマイバネ４７を表裏逆転して、前記係止片７２や前記係止溝７３への引っ掛け方向を逆にすることで、周方向いずれの方向でも設定可能であるが、本実施例では、ダンパ８を閉じる方向に付勢するよう設けられる。本実施例のような平板状のダンパ８の場合、送風機５からの風圧によりダンパ８は閉じる方向へ回転しようとすることが確認されているので、その方向に合わせたものである。これにより、ゼンマイバネ４７の負荷を軽減することができる。

本実施例のダンパ位置調整装置１７は、さらに制御器７４を備える。この制御器７４には、モータ２０（ステッピングモータ）と検出器４９とが接続される。これにより、ダンパ８の回転異常を監視しつつ、モータ２０の回転を制御することができる。モータ２０を制御するために、制御器７４は、モータ２０への駆動パルスを含む制御信号の作成回路を有し、その作成した制御信号をモータ２０へ出力可能である。これにより、モータ２０は、正転または逆転と、その回転角が任意に制御される。また、駆動パルスの間隔を変えることで、回転速度が制御される。

実際にダンパ８を開閉制御するに際し、制御器７４は、まずダンパ８の全閉位置を原点とするために原点検出動作を行う。本実施例では、まず図４において、反時計方向へ被検出板４８を回転させる。いま被検出板４８のスリット形成領域５１内に検出器４９が配置されているとすれば、被検出板４８の回転に伴い検出器４９は定期的にスリット５０を検出するので、その検出パルスが検出信号として制御器７４へ入力される。そして、検出器４９がスリット形成領域５１外に配置されるまで被検出板４８が回転されると、パルスが検出されなくなる。所定時間パルスが検出されないと、制御器７４は検出器４９がスリット形成領域５１外にあると認識し、回転方向を逆方向へ切り替える。すなわち、本実施例では、被検出板４８を時計方向へ逆転させ、最初にパルス（時計方向の端部スリット５３）が検出された位置を原点とする。この時計方向への回転による原点確認は、回転方向切替え前の反時計方向の回転よりも微速でなされる。

このようにして検出された原点は、ダンパ８の全閉位置と対応しているので、この状態を基準として、制御器７４はモータ２０へ駆動信号を出力し、ダンパ８を開閉制御することができる。制御器７４は、ダンパ８の開閉のためにモータ２０を駆動すれば、それに伴い検出器４９からスリット５０の検出信号がパルスとして取得される。従って、制御器７４は、検出器４９からの検出信号をモータ２０への制御信号と比較して、ダンパ８の回転異常を監視することができる。具体的には、モータ２０への駆動パルスからなる制御信号と、検出器４９によるスリット５０の検出パルスからなる検出信号とを比較し、回転異常の有無を監視する。

たとえば、モータ２０へ駆動パルスを送ったのに、検出器４９から検出パルスが検出されない場合に、回転異常と検知する。この際、検出器４９からの検出パルスは、モータ２０への駆動パルスの周波数と異なるのが通常であるから、この相違を考慮して制御する。たとえば、駆動信号の所定パルス分の時間が経過しても、なお検出信号のパルスが一つも検出されない場合に、はじめて回転異常と判断するよう制御する。回転異常と検知した場合、制御器７４は、ボイラ１の制御盤（図示省略）へ停止信号ＳＰを送り、燃焼を停止させるなどの処置を行う。また逆に、ステッピングモータ２０へ駆動パルスを送っていないのに、検出器４９からパルスが検出された場合にも、回転異常を検知することができる。

ところで、バーナ２へ供給される空気温度（外気温）、ボイラ１の排ガス温度、その排ガス中の煤塵、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、酸素（Ｏ_２）または一酸化炭素（ＣＯ）の量（濃度）などに基づき、ダンパ８の回転停止位置を調整するために、ダンパ位置調整装置１７には各種のセンサを備えるのがよい。このようなセンサとして、温度センサ、煤塵センサ、ＮＯ_ｘセンサ、Ｏ_２センサ、ＣＯセンサなどを挙げることができる。このようなセンサは、一つだけ設けてもよいし、複数種設けてもよい。各センサは制御器７４と接続され、その検出信号が制御器７４へ入力される。

本実施例では、ダンパ位置調整装置１７の外ケース３９に、第一センサ７５を設ける一方、ボイラ１の缶体４出口における排ガス路７に、第二センサ７６を設けている。第一センサ７５は、サーミスタからなる外気温センサであり、第二センサ７６は、排ガス温度を計測する排ガス温度センサの他、その排ガス中の煤塵、窒素酸化物、酸素または一酸化炭素の量を計測する煤塵センサ、ＮＯ_ｘセンサ、Ｏ_２センサまたはＣＯセンサなどのうちからいずれか一以上のセンサを採用して取り付けられる。

ただし、必ずしも第一センサ７５と第二センサ７６の両方を設ける必要はなく、いずれか一方のセンサだけを使用して制御することも可能である。また、外気温センサからなる第一センサ７５は、外気温、すなわちバーナ２へ供給する空気温度を計測する。この第一センサ７５は、外気温を検出できればよく、その取付位置は特に問わず、ダンパ位置調整装置１７の外ケース３９から離れて設置することもできる。

本実施例のダンパ位置調整装置１７が設けられた蒸気ボイラ１の概略動作は、以下のとおりである。

外気吸込路７７（図１）から供給される燃焼用空気（外気）は、ガス燃料供給管１０から供給される燃料ガスと給気路６内において予混合され、この予混合気はバーナ２から缶体４内へ向けて噴出される。その際、予混合気は、バーナ２で着火手段（図示省略）により着火され燃焼する。この燃焼に伴い生ずる燃焼ガスは、缶体４内の伝熱管３，３，…と熱交換して排ガスとなり、この排ガスは排ガス路７から大気中へ排出される。各伝熱管３内の水は、燃焼ガスとの熱交換により加熱され、蒸気化される。この蒸気は、上部管寄せ１２に接続される蒸気取出手段（図示省略）から蒸気使用設備（図示省略）へ供給される。

本実施例のボイラ１は、高燃焼と低燃焼とを切り替えて運転する。そのために、ダンパ８は、高燃焼風量位置と低燃焼風量位置のいずれかを選択して位置決め可能である。このダンパ８の位置調整は、ダンパ位置調整装置１７の制御器７４が行う。つまり、制御器７４には、ボイラ１から高燃焼か低燃焼かの選択信号ＳＬが入力され、それに基づきモータ２０を制御して、ダンパ８を所望の回転停止位置へ配置する。モータ２０がステッピングモータの場合には、上述した原点検出動作をなした後、その原点から所望の回転停止位置まで駆動軸１９が回転するように、各燃焼に対応した所定数のパルスを出力する。たとえば、高燃焼風量位置までには５００パルス、低燃焼風量位置までには２００パルスを出力して、ダンパ８を回転させる。この出力パルス数は、一例であり、使用するモータ２０により異なることは勿論である。ダンパ８の回転時には、上述したように、検出器４９にて回転異常が監視される。

このようにして、ボイラ１はダンパ８を低燃焼風量位置か高燃焼風量位置のいずれかに配置して運転を行うが、ダンパ８の回転停止位置は各センサ７５，７６に基づき調整される。たとえば、第一センサ７５（外気温センサ）を用いた場合には、それにより検出した外気温の変化に応じて、ダンパ８の位置を調整可能である。これにより、外気温が変化した場合でも、適切な燃焼状態および燃費で、ボイラ１を運転することができる。

具体的には、制御器７４は、第一センサ７５からの出力に基づいて、高燃焼および低燃焼の各回転停止位置を補正する。つまり、外気温の高低を考慮して、前記パルス数を増減するなどして、ダンパ８の回転停止位置を調整する。このような制御器７４による制御を利用して、本実施例のダンパ位置調整装置１７により、たとえば空気比を一定に制御してボイラ１を運転することもできる。具体的には、制御器７４は、外気温が変化してもバーナ２の空気比がほぼ一定の値となるように、モータ２０の回転を制御するプログラムを記憶している。

ここで、空気比とは、実際燃焼空気量／理論燃焼空気量をいう。つまり、「燃焼に際して実際に必要な空気量」／「燃焼に際して理論上必要な空気量」を「空気比」という。空気は、外気温の変化に伴い体積が変化するが、第一センサ７５を設けることで、この体積変化に容易に対応することができる。

また、第一センサ７５に代えてまたはそれに加えて、上述した煤塵センサ、ＮＯ_ｘセンサ、Ｏ_２センサまたはＣＯセンサなどから選択した第二センサ７６を用いて、ダンパ８の回転停止位置を調整可能とできる。これらの各センサ７５，７６は、いずれも従来公知のセンサを利用できるが、煤塵センサについては、発光素子と受光素子との間に排ガスを介在させ、受光素子における受光強度からスモークの濃度を把握するスモーク測定装置を利用できる。このスモーク測定装置として、特開２００５−２６５６０９号に開示した装置を利用することもできる。

第二センサ７６として煤塵センサを用いる場合は、煤塵量が少なくなる方向にダンパ８を調整する。ＮＯ_ｘセンサやＣＯセンサを用いる場合は、ＮＯ_ｘまたはＣＯが少なくなる方向にダンパ８を調整する。Ｏ_２センサを用いる場合は、最適燃焼状態の酸素濃度に維持するようダンパ８を調整するか、または第一センサ７５と同様に、空気比が一定になるようにダンパ８を調整する。また、排ガス温度センサは、排ガス温度に基づき、最適燃焼状態となるように、ダンパ８を調整する。

外気温センサ、排ガス温度センサ、煤塵センサ、ＮＯ_ｘセンサ、Ｏ_２センサ、ＣＯセンサなどのうちから複数のセンサを用いる場合には、予め設定された優先度に基づき、その優先度の高いセンサからの検出信号を優先して制御するようにプログラムを組んで制御することができる。この優先順位は、ボイラ１の運転工程全体を通して同じであってもよいし、運転段階に応じて変更してもよい。

ところで、制御器７４は、ボイラ１の燃焼停止時には、ダンパ８を駆動して、給気路６を全閉状態とする。これにより、炉内から給気路６への熱風の逆流を防止して、熱影響を最小にすることができる。また、このことは、排熱損失の抑制にもつながる。

以上の説明は、本実施例のダンパ位置調整装置１７がボイラ１の出荷前に既に装備されている場合の説明であるが、同ダンパ位置調整装置１７は、既設のボイラ１に簡単に装備できるように以下のように工夫されている。すなわち、既設のボイラ１が、高燃焼風量と低燃焼風量とのいずれかを選択して位置決め可能に構成されているとする。この既設ボイラ１の構成は、図３において、ダンパ位置調整装置１７がなく、代わりにモータユニット（図示省略）が装着されている。そして、ダンパ位置調整装置１７を既設のボイラ１に装着するには、このモータユニットを取り外し、代わりにダンパ位置調整装置１７を装着すればよい。その際、モータユニットおよびダンパ位置調整装置１７とは、給気路６を構成する管壁１８の外面に取り付ける固定ボルト（図示省略）の位置を同じに構成している。このような構成としているので、モータユニットなどを取り外し、ダンパ位置調整装置１７を簡単に取り付けることができる。

本実施例のダンパ位置調整装置１７によれば、付勢手段であるゼンマイバネ４７により、カップリング２２、回転軸９および駆動軸１９が、常時周方向一方へ付勢される。これにより、減速機２１内のギアの歯面は、常に片当たりの状態となり、バックラッシの除去が図られる。しかも、モータ２０にステッピングモータを用いるので、ダンパ８を任意の位置に高精度で停止できる。また、各種センサと組み合わせて制御すれば、ボイラ１は良好な燃焼状態を継続可能となる。特に、外気温センサなどを使用して、一定の空気比または酸素量で燃焼させることで、燃焼効率が向上し、燃料費を節約できる。また、被検出板４８と検出器４９とにより、回転異常が検出できるため、機器誤動作による燃焼不良を防止できる。

本発明のダンパ位置調整装置１７およびこれを備える燃焼装置は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、被検出板４８は円板としたが、スリット形成領域５１の箇所を少なくとも備えていればよいので、扇形などにすることも可能である。また、前記実施例では、付勢手段としてゼンマイバネ４７を用いたが、圧縮バネ、引張バネ、トーションバネなども使用可能である。しかも、付勢手段の取付位置も適宜に変更可能であり、回転軸９または駆動軸１９に直接に設けてもよい。

また、ダンパ位置調整装置１７は、既設ボイラ１においても、既設ダンパ８の既設回転軸９に後付け可能であるが、ボイラ１には、ダンパ８を開く方向が時計方向の右回りのものと、反時計方向の左回りのものがあり、またダンパ８の回転軸９のキー溝もダンパ８の板面に対し、機種により異なる場合がある。これら異なる形式のボイラ１に対しても互換性のある部品とするために、被検出板４８には複数のスリット形成領域５１を設けると共に、カップリング２２に対する表示指針３４の取付位置も変更可能としてもよい。そのために、前記実施例のカップリング２２の大径部３１には、直径方向に対向した二箇所に、表示指針３４の取付穴３５が形成されている。しかも、表示指針３４は、図６において、各取付穴３５に、指針本体５９を左右いずれの方向へ向けても設置可能とされている。また、ゼンマイバネ４７による付勢力を逆転させるために、ゼンマイバネ４７を表裏反転してゼンマイケース６４に収容してもよいことは前述したとおりである。

本発明のダンパ位置調整装置の一実施例が適用されたボイラを示す概略縦断面図である。 図１のII−II断面図である。 本実施例のダンパ位置調整装置を給気路に設置した状態を示す概略図であり、一部を断面にして示している。 図３におけるIV−IV断面図である。 図３におけるＶ−Ｖ断面図である。 図３におけるVI−VI断面図である。 本実施例のカップリングを示す斜視図である。 図７のVIII−VIII矢視図である。 本実施例のゼンマイケースを示す分解斜視図である。

符号の説明

１ ボイラ（燃焼装置）
６ 給気路
８ ダンパ
９ 回転軸
１７ ダンパ位置調整装置
１８ 管壁
１９ 駆動軸
２０ モータ
２１ 減速機
２２ カップリング
３８ ベース
３９ 外ケース
４７ ゼンマイバネ（付勢手段）
６４ ゼンマイケース

Claims (6)

1. 給気路の開度を調整するダンパの回転軸を、減速機を介して回転させるモータと、
   前記減速機のギアのバックラッシを除去するように、前記回転軸を周方向一方へ常時付勢する付勢手段と
   を備えることを特徴とするダンパ位置調整装置。
2. 給気路の開度を調整する可動板からなるダンパの回転軸に設けられ、前記ダンパの回転停止位置を調整するダンパ位置調整装置であって、
   回転量を制御可能なモータと、
   ギアを介して前記モータの回転を駆動軸へ伝達する減速機と、
   前記駆動軸と前記回転軸とを連結するカップリングと、
   このカップリングを回転可能に保持するベースと、
   一端部が前記ベースに保持され、他端部が前記カップリングに保持されて、前記回転軸を周方向一方へ付勢する付勢手段と
   を備えることを特徴とするダンパ位置調整装置。
3. 前記モータ、前記減速機、前記カップリングおよび前記ベースは、外ケースに保持され、
   前記カップリングは、段付き略円柱形状とされ、一端部に前記駆動軸が接続される一方、他端部に前記回転軸が接続され、
   前記付勢手段は、前記カップリングの外周部にはめ込まれるゼンマイバネから構成され、
   前記外ケースは、前記給気路を構成する管壁に取り付けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載のダンパ位置調整装置。
4. 前記ゼンマイバネは、前記ベースに固定されるゼンマイケース内に収容され、
   前記ゼンマイバネは、一端部が前記ゼンマイケースに係合され、他端部が前記カップリングに係合される
   ことを特徴とする請求項３に記載のダンパ位置調整装置。
5. 前記付勢手段は、前記給気路を流れる風圧により前記ダンパに作用する回転力と同一方向へ前記回転軸を付勢する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のダンパ位置調整装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のダンパ位置調整装置を備えることを特徴とする燃焼装置。

Images