JP2008101909A - 燃焼空気用のブロア - Google Patents

Abstract

【課題】燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置を提供すること。
【解決手段】ブロアはエアインレット（吸気側）およびエアアウトレット（圧力側）を有し、好ましくはガス燃料用の燃料供給ラインを備えている。このブロアにおいて、質量流量センサが空気供給ラインの一部としてエアインレット上に配置され、機能的にデータ処理装置に接続されている。このセンサは、所望の熱容量に応じて燃焼材料／燃焼空気の比率を調整するために、データ処理装置に信号を送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼空気用のブロアに関するものである。

独国特許公告第２９２８７３９号に、可燃性ガスから一部のガス流を採取し、それを層状の抵抗上に導く方法が開示されている。層状の抵抗上での圧力の低下は、一定温度で測定されるか、または適切な温度に補正して測定される。測定された圧力低下またはガスの粘度は、ウォッベ指数（Ｗｏｂｂｅ ｉｎｄｅｘ）又はウォッベ数（Ｗｏｂｂｅ ｎｕｍｂｅｒ）を決定するのに使用され、それによりガスの発熱量（ｃａｌｏｒｉｆｉｃ ｖａｌｕｅ）および燃焼熱（ｈｅａｔ ｖａｌｕｅ）を決定することができる。

ＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０号または独国特許第１９９１８９０１号に、バーナの供給ライン内で酸化剤／燃料混合物を設定するための装置が開示されている。酸化剤／燃料混合物の粘度が測定され、その測定値に応じて、酸化剤／燃料混合物の組成が設定される。粘度を測定するために、例えば、体積流量、燃料の温度及び圧力が測定される。この提案された方法によると、粘度は多くのパラメータに依存して決定される。各パラメータを測定する際に生じる測定誤差により、測定された粘度はいくらか不正確である。このため、酸化剤／燃料混合物の設定は常に最適であるとは言えない。

独国特許第４３３６１７４号により、ガス消費装置に供給される熱の量を測定および／または調整するために、燃料ガスの体積流量が測定されることが知られている。それに加えて、通常状態での音速及びガスの密度、ならびに動作状態での音速及びガスの密度が測定される。ガス消費装置に供給される熱量は前述のパラメータにより決定される。
独国特許公告第２９２８７３９号明細書 ＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０号明細書 独国特許第１９９１８９０１号明細書 独国特許第４３３６１７４号明細書

ガスネットワークから伝達された圧力変動は、既知の装置を用いて決定することはできない。装置の前面に圧力レギュレータを装備する必要がある。既知の装置はガス／空気混合物を特定の値に最適化するだけのものであるため、特に汎用的ではない。既知の装置は、特定の動作モードの選択に依存して、時おり異なるガス／空気混合物を用いて動作しなければならないということを特に考慮していない。

本発明の目的は、燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置を提供することである。

上記目的は、請求項１の特徴により達成される。有用な実施形態は請求項２〜１６の特徴により得られる。

本発明によれば、ブロアハウジングおよびブロアホイールを備えた、ウォール／フロア炉（ｗａｌｌ／ｆｌｏｏｒ ｆｕｒｎａｃｅ）における空気または燃焼空気用のブロアを設けることができる。ブロアはエアインレット（吸気側）およびエアアウトレット（圧力側）を有し、好ましくはガス燃料用の燃料供給ラインを備えている。このブロアにおいて、質量流量センサが空気供給ラインの一部としてエアインレット上に配置され、機能的にデータ処理装置に接続されている。このセンサは、所望の熱容量に応じて燃焼材料／燃焼空気の比率を調整するために、データ処理装置に信号を送信する。

空気およびガスの質量流量を取得することにより、フルミキシング表面バーナに対し、均一な低排気燃焼を提供および恒久的に保証する、上記のようなブロアを有する装置が利用可能である。ブロアと燃料またはガス燃焼媒体用の燃料供給ラインとを組み合わせることにより、小型化した装置が提供されるため、炉の製造時における取付工程を大幅に短縮することができる。燃焼空気の質量流量およびエアインレットの直上の燃焼材料の質量流量を得ることにより、制御および調整に必要な実際値が支障なく得られる。これにより、混合比の正確な調整が可能となり、低排気の燃焼が得られる。

質量流量センサが、空気質量流量用電子風速計であると特に有利である。このような風速計は、様々な測定箇所で有用であることが認められており、ガス媒体の質量流量を決定するのに十分正確な信号を供給する。

特に最適な構成において、リングジェット機構がブロアのエアインレット上に配置されており、質量流量センサがリングジェット機構上に配置されている。質量流量センサの位置に関するこの特有の構成において、類似層流がこの位置に存在し、測定された状態が吸気側の断面積全体で均一であるとみなされるため、質量流量を支障なく得ることができる。

質量流量センサが、リングジェット機構のギャップに流入するバイパス内に配置されていると特に有利である。これにより、最適な測定質量流量が質量流量センサに供給されるため、適用可能な測定信号は、誤差を生じることなく主流の実際の質量流量を決定することができる。

他の実施態様において、リングジェット機構は、空気の質量を測定するためのジェットギャップに加え、さらに燃料を供給するためのもうひとつのジェットギャップを有している。この特有の構成により、均一性の高い燃料と燃焼空気の混合物が得られる。

好ましくは、さらなる質量流量センサは、もうひとつのジェットギャップ付近に配置されており、データ処理装置に適切な信号を送信する。これにより、装置に設定された燃焼ガス用の固定値に関わらす最適な燃焼状態を得ることができる。

また、リングジェット機構がブロアのエアインレット上のハウジング壁と一体化していると有利である。好ましくは、リングジェット機構は、エアインレット上の燃焼空気の主流を囲むか、または、それを囲む輪を形成している。この構成により、確実に、適用可能なジェットギャップを介して測定空気流が連続的、均一に吸気される。

他の構成として、流入管がリングジェット機構の正面に配置されていることが好ましい。好ましい構成を用いた場合、バイパスはこの流入管に流入することができる。しかしながら、バイパスは流入管内のリングギャップにも流入するため、断面に対する圧力分散に応じて測定空気流の均一な吸気が確実に得られる。

さらに他の構成として、ガス供給器が、ブロアハウジングと一体化した回転弁／調整弁により制御されることが好ましい。この回転弁／調整弁は、ガス供給のために、ブロアの吸気側に設計されていると効果的である。これにより、効率的に製造できるようになる。

本発明の構成において、電子モータの整流により、質量流量評価が行われ、その評価結果に基づいてブロアモータの速度が調整される。

電子モータの整流により、質量流量評価が行われ、ブロアモータの速度およびガス供給が調整されると特に効果的である。

本発明によれば、燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置が提供される。

本発明の詳細について、図面を参照しつつ実施例を用いて説明する。

図１の（ａ）は、いわゆるウォール／フロア炉に使用される燃焼空気用のブロアの例を示している。このブロアはファンハウジング２６およびエアインレット２８とエアアウトレット２９とを有するファンホイール２７で構成されている。エアインレット２８はブロアの吸気側に配置され、エアアウトレット２９は圧力側に配置されている。図１の（ａ）に示す本発明の例においても、ガス供給ラインは参照番号１で示されている。空気の質量流量を決定するために使用される質量流量センサ１３は、エアインレット２８上に配置されている。質量流量センサ１３は、燃焼を制御する（例えば、所望の熱容量に応じて燃焼媒体と燃焼空気との関係を設定する）制御−調整ユニットまたはデータ処理装置４に信号を送信する。質量流量センサ１３として、通常の供給元によて製造可能な空気質量流量用電子風速計を使用することができる。

リングジェット機構３０はエアインレット２８上に配置されており、質量流量センサ１３がこのリングジェット機構３０に設置されている。質量流量センサ１３はバイパス３１内に配置されており、この質量流量センサはリングジェット機構３０のジェットギャップ３２内に開いている。

例に示すように、リングジェット機構３０は、空気の質量流量を測定するためのジェットギャップ３２に加え、ガスを供給するためのさらなるジェットギャップ３３（ガス用ジェットギャップ）を有している。

さらなる質量流量センサ７は、さらなるジェットギャップ３３内に配置されている。このジェットギャップ３３はデータ処理装置４に燃焼ガスの質量流量に関する信号を送信する。

データ処理装置４は空気質量流量の信号およびガス質量流量の信号を用いて、これらが実際の値から逸脱している場合に望ましい値を得るために適切な変数を計算する。

リングジェット機構３０は、ブロアのハウジング壁３４と一体化している。ハウジング壁３４は、燃焼ガス用のリングジェットの一部を構成するものであってもよい。リングジェット機構３０は燃焼空気の主流をエアインレット２８上で、リング状に囲んでいる。これにより、燃焼ガスと空気主流との均一な混合が得られる。

図１の（ａ）の例に示すとおり、質量流量センサ７、１３は適用可能なラインまたはリングジェット部のそれぞれ別の構成要素内に設置されている。一方、図１の（ｂ）の例に示す質量流量センサ７、１３は、空気の質量流量のためのリングジェットと測定チップにより発生したガス流との間に共通の分離壁を設けるように設計されている。これにより、装置の小型化が図れる。

図２の（ａ）は、ブロアのさらなる例を示している。流入管３５はリングジェット機構３０の正面に配置されている。この構成において、空気質量流量用の質量流量センサ１３はバイパス３１内に配置されており、空気質量流量は流入管３５に流入する。流入管３５の内部には、上面を覆われたリング管３７がリングギャップ３６の正面に配置されており、バイパス３１はこのリング管３７に流入する。リング状の吸気により、バイパス３１を介して質量流量測定量の均一な吸気が得られる。

図２の（ｂ）に示す例において、バイパス３１は、その開口部が流入管３５の壁に対して実質的に垂直に向くように設計されている。

図２の（ｂ）は、他のすべてのタイプに使用可能であり、データ処理装置４により作動する回転弁／調整弁３８の例を示している。回転弁／調整弁３８はブロアと一体化している。図示した構成において、回転弁／調整弁３８はブロアの吸気側に、ガスを供給するように設計されている。

他のすべてのタイプの例として、図２の（ｂ）にブロアのモータ３９を示す。図２の（ｂ）において、データ処理装置４は電子モータの整流とともに質量流量の評価を行い、これによりブロアのモータ速度が調整される。制御電子装置は、ガスの供給がモータ３９の一定速度で調整されるように、あるいは、モータの速度およびガスの供給の両方が所望の容量と比較して連続的な設定値／実際値で適切に調整されるように設計されている。

図３は本発明の構成の側面図である。図３において、ガスの供給部１は、エアインレット上ではなくエアアウトレット上の圧力側近傍のリングジェットを介して行われる。

本発明は上記の好ましい実施例には限定されない。各種の変更が可能である。モデルが基本的に異なっている場合であっても、上記に提示された解決法を利用することが考えられる。

ブロアの断面を模式的に示す図である。 ブロアの断面のさらなる例を模式的に示す図である。 エアアウトレット上にガス供給器を備えたブロアの上面を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ガス供給ライン
４ データ処理装置
６ 第１測定ライン
７ さらなる質量流量センサ
１３ 質量流量センサ
２４ 評価電子装置
２５ ハウジング
２６ ファンハウジング
２７ ファンホイール
２８ エアインレット
２９ エアアウトレット
３０ リングジェット機構
３１ バイパス
３２ ジェットギャップ
３３ さらなるジェットギャップ
３４ ハウジング壁
３５ 流入管
３６ リングギャップ
３７ リング管
３８ 回転弁／調整弁
３９ モータ

Claims (16)

1. ブロアハウジング（２６）、ブロアホイール（２７）、エアインレット（２８）、エアアウトレット（２９）、前記燃料用の燃料供給ライン（１）を備えた、ウォール／フロア炉における燃焼空気用のブロアであって、空気の質量流量を決定するための質量流量センサ（１３）が前記エアインレット（２８）上に配置されており、前記質量流量センサ（１３）は機能的に前記データ処理装置（４）に接続され、燃焼材料と燃焼空気との比率を前記所望の熱容量に応じて計算するために前記データ処理装置（４）に信号を送信する、燃焼空気用のブロア。
2. 前記質量流量センサ（１３）は空気質量流量用電子風速計である、請求項１に記載のブロア。
3. リングジェット機構（３０）が前記エアインレット（２８）上に配置されている、請求項１または２に記載のブロア。
4. 前記質量流量センサ（１３）は前記リングジェット機構（３０）上に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のブロア。
5. 前記質量流量センサ（１３）は、前記リングジェット機構（３０）の前記ジェットギャップ（３２）に流入するバイパス（３１）内に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のブロア。
6. 前記リングジェット機構（３０）は、前記空気の質量流量を測定するための前記ジェットギャップ（３２）に加え、前記燃料を供給するためのさらなるジェットギャップ（３３）を有している、請求項３〜５のいずれかに記載のブロア。
7. さらなる質量流量センサ（７）が前記さらなるジェットギャップ（３３）付近に配置されており、前記データ処理装置（４）に適切な信号を送信する、請求項６に記載のブロア。
8. 前記リングジェット機構（３０）は、前記ブロアの前記エアインレット（２８）上の前記ハウジング壁（３４）と一体化している、請求項３〜７のいずれかに記載のブロア。
9. 前記リングジェット機構（３０）は、前記エアインレット（２８）上の前記燃焼空気の主流を囲む、請求項３〜７のいずれかに記載のブロア。
10. 流入管（３５）が前記リングジェット機構（３０）の前方に配置されている、請求項１〜９のいずれかに記載のブロア。
11. 前記バイパス（３１）は前記流入管（３５）に流入する、請求項１または１０に記載のブロア。
12. 前記バイパス（３１）は、前記流入管（３５）内のリングギャップ（３６）に流入する、請求項１または１１に記載のブロア。
13. 前記ガスを供給するための前記回転弁／調整弁（３８）は、前記ハウジングと一体化している、請求項１または１２に記載のブロア。
14. 前記ガスを供給するための前記回転弁／調整弁（３８）は、前記ブロアの吸気側に配置されている、請求項１３に記載のブロア。
15. 前記電子モータの整流により、前記質量流量評価が行われ、前記ブロアのモータの速度が調整される、請求項１または１４に記載のブロア。
16. 前記電子モータの整流により、前記質量流量評価が行われ、前記ブロアのモータの速度および前記ガスの供給が調整される、請求項１または１４に記載のブロア。

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