JP2010091236A - 炉圧制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供する。
【解決手段】バーナ13の燃焼が行われる炉1の内部空間2の圧力を検出する圧力センサ3と、内部空間2から燃焼排ガスを排気する排気路10の途中に設けられ、燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段6と、流通抵抗調節手段6の作動を制御する炉圧制御手段4と、を備え、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力が目標圧力に近づくように、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6を作動させて流通抵抗を調節する。
【選択図】図1
【解決手段】バーナ13の燃焼が行われる炉1の内部空間2の圧力を検出する圧力センサ3と、内部空間2から燃焼排ガスを排気する排気路10の途中に設けられ、燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段6と、流通抵抗調節手段6の作動を制御する炉圧制御手段4と、を備え、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力が目標圧力に近づくように、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6を作動させて流通抵抗を調節する。
【選択図】図1
Description
本発明は、バーナの燃焼が行われる炉の内部空間の圧力を制御する炉圧制御装置に関する。
特許文献1には、バーナの燃焼が行われる炉の内部空間の圧力を制御する炉圧制御装置が記載されている。具体的には、特許文献1に記載の炉圧制御装置は、炉の内部空間の圧力を検出する圧力センサと、内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路に、炉の内部空間の圧力に応じた量の空気を導入することで内部空間の圧力を調節する炉圧制御手段とを備える。つまり、特許文献1に記載の炉圧制御装置は、排気路に導入する空気量を調節することで、燃焼ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段を備えている。そして、流通抵抗調節手段によって排気路に導入する空気量を調節することで、内部空間からの燃焼排ガスの排気を抑制又は促進して、内部空間の圧力を調節している。
炉の内部空間の圧力はバーナの燃焼状態に応じて刻々と変化するため、特許文献1に記載の炉圧制御装置を用いると、炉の内部空間の圧力の変化に応じて流通抵抗調節手段の作動状態を変化させて、排気路に導入する空気量を刻々と変化させることになる。よって、導入する空気量を調節するための流量調節弁及びそれを作動させるモータなど、流通抵抗調節手段を構成する部品が酷使され、それらの部品の保守点検に多くの労力と費用とが必要になる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係る炉圧制御装置の特徴構成は、バーナの燃焼が行われる炉の内部空間の圧力を検出する圧力センサと、
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記圧力センサで検出される前記内部空間の圧力の前記目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている点にある。
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記圧力センサで検出される前記内部空間の圧力の前記目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、炉圧制御手段は、内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、圧力センサで検出される内部空間の圧力の目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段を作動させて流通抵抗を調節する。つまり、炉圧制御手段は、炉の内部空間の圧力がバーナの燃焼状態に応じて刻々と変化したとしても、炉の内部空間の圧力の変化に応じて流通抵抗調節手段の作動状態を刻々と変化させることは無い。その結果、流通抵抗調節手段を構成する部品の動作頻度を低くできる。
従って、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供できる。
従って、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供できる。
本発明に係る炉圧制御装置の別の特徴構成は、燃料ガス供給路から燃料ガスの供給を受けるバーナの燃焼が行われる炉の内部空間の温度を検出する温度センサと、
前記内部空間の温度が目標温度となるように前記バーナの燃焼状態を変化させるべく、前記燃焼ガス供給路に設けられた流量調節弁に対して、前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を指令するバーナ制御手段と、
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記バーナ制御手段から前記流量調節弁へ指示される前記燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている点にある。
前記内部空間の温度が目標温度となるように前記バーナの燃焼状態を変化させるべく、前記燃焼ガス供給路に設けられた流量調節弁に対して、前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を指令するバーナ制御手段と、
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記バーナ制御手段から前記流量調節弁へ指示される前記燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている点にある。
炉の内部空間でバーナの燃焼が行われると、その内部空間の圧力も変化する。例えば、多くの燃料ガスの燃焼が行われると内部空間の圧力は上昇し、燃料ガスの燃焼がほとんど行われないと内部空間の圧力は低下する。つまり、バーナ制御手段から流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量と炉の内部空間の圧力とは互いに関係し、流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉の内部空間の圧力も増加する。
つまり、本特徴構成では、流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉の内部空間の圧力も増加するという関係に着目して、炉圧制御手段は、内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、バーナ制御手段から流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段を作動させて流通抵抗を調節する。よって、炉の内部空間の圧力を検出する圧力センサを設けなくても、炉の内部空間の圧力制御が可能となる。
加えて、炉圧制御手段は、バーナの燃焼状態が刻々と変化しても(即ち、炉の内部空間の圧力がバーナの燃焼状態に応じて刻々と変化したとしても)、流通抵抗調節手段の作動状態を刻々と変化させることは無い。その結果、流通抵抗調節手段を構成する部品の動作頻度を低くできる。
従って、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供できる。
つまり、本特徴構成では、流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉の内部空間の圧力も増加するという関係に着目して、炉圧制御手段は、内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、バーナ制御手段から流量調節弁へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段を作動させて流通抵抗を調節する。よって、炉の内部空間の圧力を検出する圧力センサを設けなくても、炉の内部空間の圧力制御が可能となる。
加えて、炉圧制御手段は、バーナの燃焼状態が刻々と変化しても(即ち、炉の内部空間の圧力がバーナの燃焼状態に応じて刻々と変化したとしても)、流通抵抗調節手段の作動状態を刻々と変化させることは無い。その結果、流通抵抗調節手段を構成する部品の動作頻度を低くできる。
従って、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供できる。
本発明に係る炉圧制御装置の別の特徴構成は、前記流通抵抗調節手段は、前記排気路における流路断面積を調節する流路断面積調節機構を用いて構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、流路断面積調節機構を作動させて排気路における流路断面積を調節することで、燃焼排ガスの流通抵抗を調節して、炉の内部空間の圧力を制御できる。
本発明に係る炉圧制御装置の別の特徴構成は、前記流通抵抗調節手段は、前記排気路中で炉圧調節ガスを噴射して、前記燃焼排ガスと前記炉圧調節ガスとの干渉状態を調節する炉圧調節ガス噴射機構を用いて構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、炉圧調節ガス噴射機構を作動させて燃焼排ガスと炉圧調節ガス(例えば、空気など)との干渉状態を調節することで、燃焼排ガスの流通抵抗を調節して、炉の内部空間の圧力を制御できる。
<第1実施形態>
以下に図面を参照して第1実施形態の炉圧制御装置について説明する。
図1は、第1実施形態の炉圧制御装置100の構成を説明する概略図である。炉1にはバーナ13が設けられ、炉1の内部空間2でバーナ13による燃焼が行われる。バーナ13に供給される燃料ガス及び空気の量は、バーナ制御手段12によって制御される。炉1は、バーナ13の燃焼が行われる内部空間2と、燃焼排ガスが排気される排気路10とで構成される。
以下に図面を参照して第1実施形態の炉圧制御装置について説明する。
図1は、第1実施形態の炉圧制御装置100の構成を説明する概略図である。炉1にはバーナ13が設けられ、炉1の内部空間2でバーナ13による燃焼が行われる。バーナ13に供給される燃料ガス及び空気の量は、バーナ制御手段12によって制御される。炉1は、バーナ13の燃焼が行われる内部空間2と、燃焼排ガスが排気される排気路10とで構成される。
バーナ制御手段12は、炉1の内部空間2の温度が目標温度となるようにバーナ13の燃焼状態を変化させるべく、燃料ガス供給路14に設けられた流量調節弁17に対して、バーナ13への燃料ガスの供給量を指令する。具体的には、炉圧制御装置100は、バーナ13の燃焼が行われる炉1の内部空間2の温度を検出する温度センサ11を備える。温度センサ11による検出結果は、バーナ制御手段12に伝えられる。バーナ制御手段12は、温度センサ11によって検出された炉1の内部空間2の現在の温度と予め設定された目標温度との偏差から、バーナ13への燃料ガスの供給量を決定し、流量調節弁17(流量調節手段16)に対してその指示を与える。具体的には、バーナ制御手段12は、炉1の内部空間2の温度が目標温度と同じであれば、燃料供給路17に設けられた流量調節弁17(流量調節手段16)及び空気供給路15に設けられた流量調節弁18(流量調節手段16)の作動を制御して、バーナ13に対して基準供給量の燃料ガス及び空気を供給させる。また、バーナ制御手段12は、炉1の内部空間2の温度が目標温度よりも高くなる程、バーナ13への燃料ガス及び空気の供給量を上記基準供給量よりも少なくする。一方で、バーナ制御手段12は、炉1の内部空間2の温度が目標温度よりも低くなる程、バーナ13への燃料ガス及び空気の供給量を上記基準供給量よりも多くする。本実施形態では、バーナ制御手段12は、温度センサ11によって検出される温度と、バーナ13への燃料ガス及び空気の供給量との関係を記憶している。そして、バーナ制御手段12は、上記関係に基づいて、バーナ13への燃料ガス及び空気の供給量を決定する。
炉1の内部空間2でバーナ13の燃焼が行われると、その内部空間2の圧力も変化する。例えば、多くの燃料ガスの燃焼が行われると内部空間2の圧力は上昇し、燃料ガスの燃焼がほとんど行われないと内部空間2の圧力は低下する。そして、炉1の内部空間2の圧力を制御するために、本発明に係る炉圧制御装置100が設けられている。
炉圧制御装置100は、バーナ13の燃焼が行われる炉1の内部空間2の圧力を検出する圧力センサ3と、内部空間2から燃焼排ガスを排気する排気路10の途中に設けられ、燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段6としての炉圧調節ガス噴射機構5と、炉圧調節ガス噴射機構5の作動を制御する炉圧制御手段4とを備える。本実施形態において、炉圧調節ガス噴射機構5は、空気を炉圧調節ガスとして用いるが、他のガス(例えば窒素ガスなど)を用いてもよい。
炉圧調節ガス噴射機構5は、排気路10中で炉圧調節ガスとしての空気を噴射する噴射部9と、その噴射部9に炉圧調節ガスとしての空気を供給するブロア7と、噴射部9へ供給する空気量(即ち、噴射部9から排気路10中に噴射される空気量)を調節する流量調節弁8とを備える。また、図示しないが、流量調節弁8を駆動するためのモータなども設けられる。噴射部9は、排気路10中で、上流側(即ち、内部空間2側)に向けて空気を噴射する。よって、噴射された空気は、炉1の内部空間2から排出される燃焼排ガスと干渉する。つまり、炉圧調節ガス噴射機構5は、燃焼排ガスと空気との干渉状態を調節する装置であり、噴射部9から噴射する空気量が増加すると、燃焼排ガスと噴射された空気との干渉が大きくなって内部空間2側の圧力がより高くなり、噴射部9から噴射する空気量が減少すると、燃焼排ガスと噴射された空気との干渉が小さくなって内部空間2側の圧力がより低くなる。
炉圧制御手段4は、圧力センサ3の検出結果に基づいて、炉圧調節ガス噴射機構5の作動を制御する。具体的には、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力が目標圧力に近づくように、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で炉圧調節ガス噴射機構5を作動させて流通抵抗を調節する。
図2は、内部空間2の圧力と噴出部からの空気(炉圧調節ガス)の流量との関係を示す図である。図示するように、内部空間2の圧力の目標圧力P0からの偏差に応じて、排気路10に噴射する空気の流量(即ち、炉圧調節ガス噴射機構5の作動状態)を複数の段階的な作動状態で予め設定している。炉圧制御手段4は、予め実験又はシミュレーションなどを行うことで得られる図2に示す関係を記憶している。
具体的には、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP1以下(即ち、目標圧力P0からの偏差がマイナス方向にΔP1以上)のとき、流量調節弁8を全開にして噴射部9から噴射される空気の流量を100%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10での燃料ガスと空気との干渉により燃焼排ガスの流通抵抗が上昇して内部空間2の圧力が上昇し、内部空間2の圧力が目標圧力P0に近づく。
また、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP1より大きく且つP2以下(即ち、目標圧力P0からの偏差がマイナス方向にΔP1より小さく且つプラス方向にΔP2以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を基準量である50%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗を維持して、内部空間2の圧力を目標圧力P0付近に維持できる。
更に、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP2より大きく且つP3以下(即ち、目標圧力P0からの偏差がプラス方向にΔP2より大きく且つΔP3以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を40%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP3より大きい(即ち、目標圧力P0からの偏差がプラス方向にΔP3より大きい)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を20%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、噴射部9から噴射される流量を少なくすることで、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗が低下して内部空間2の圧力が低下し、内部空間2の圧力が目標圧力P0に近づく。
上述した空気の流量(100%、50%、40%、20%)は例示目的で記載した数値であり、適宜変更可能である。
また、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP1より大きく且つP2以下(即ち、目標圧力P0からの偏差がマイナス方向にΔP1より小さく且つプラス方向にΔP2以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を基準量である50%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗を維持して、内部空間2の圧力を目標圧力P0付近に維持できる。
更に、炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP2より大きく且つP3以下(即ち、目標圧力P0からの偏差がプラス方向にΔP2より大きく且つΔP3以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を40%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。炉圧制御手段4は、内部空間2の圧力がP3より大きい(即ち、目標圧力P0からの偏差がプラス方向にΔP3より大きい)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を20%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、噴射部9から噴射される流量を少なくすることで、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗が低下して内部空間2の圧力が低下し、内部空間2の圧力が目標圧力P0に近づく。
上述した空気の流量(100%、50%、40%、20%)は例示目的で記載した数値であり、適宜変更可能である。
以上のように、第1実施形態の炉圧制御装置100は、炉圧調節ガス噴射機構5を用いて排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗を調節して、内部空間2の圧力を目標圧力P0に制御できる。
また、従来のように、炉圧調節ガス噴射機構5を、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力P0からの偏差に応じて例えば比例制御する場合、内部空間2の圧力はバーナ13の燃焼状態に応じて刻々と変化するため、内部空間2の圧力の変動に応じて噴射部9からの空気噴射量を常時変化させる必要が生じる。そのため、炉圧調節ガス噴射機構5が備える流量調節弁8の開度を常時変化させなければならないため、流量調節弁8及びそれを駆動するモータ(図示せず)などの消耗が早く進行してしまう。更に、内部空間2の圧力の変動に応じた噴射部9からの空気噴射量の制御にハンチングが生じる可能性がある。
ところが、第1実施形態の炉圧制御装置100は、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力P0からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で炉圧調節ガス噴射機構5を作動させるので、炉1の内部空間2の圧力がバーナ13の燃焼状態に応じて刻々と変化したとしても、流通抵抗調節手段6としての炉圧調節ガス噴射機構5が備える流量調節弁8の開度を常時変化させる必要はない。その結果、それらの部品の動作頻度を低くして、部品の保守点検に要する労力と費用とを少なくできる。
また、従来のように、炉圧調節ガス噴射機構5を、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力P0からの偏差に応じて例えば比例制御する場合、内部空間2の圧力はバーナ13の燃焼状態に応じて刻々と変化するため、内部空間2の圧力の変動に応じて噴射部9からの空気噴射量を常時変化させる必要が生じる。そのため、炉圧調節ガス噴射機構5が備える流量調節弁8の開度を常時変化させなければならないため、流量調節弁8及びそれを駆動するモータ(図示せず)などの消耗が早く進行してしまう。更に、内部空間2の圧力の変動に応じた噴射部9からの空気噴射量の制御にハンチングが生じる可能性がある。
ところが、第1実施形態の炉圧制御装置100は、圧力センサ3で検出される内部空間2の圧力の目標圧力P0からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で炉圧調節ガス噴射機構5を作動させるので、炉1の内部空間2の圧力がバーナ13の燃焼状態に応じて刻々と変化したとしても、流通抵抗調節手段6としての炉圧調節ガス噴射機構5が備える流量調節弁8の開度を常時変化させる必要はない。その結果、それらの部品の動作頻度を低くして、部品の保守点検に要する労力と費用とを少なくできる。
<第2実施形態>
第2実施形態の炉圧制御装置は、圧力センサを備えていない点で上記第1実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の炉圧制御装置について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
第2実施形態の炉圧制御装置は、圧力センサを備えていない点で上記第1実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の炉圧制御装置について説明するが、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
図3は、第2実施形態の炉圧制御装置200の構成を説明する概略図である。第2実施形態の炉圧制御装置200は、燃料ガス供給路14から燃料ガスの供給を受けるバーナ13の燃焼が行われる炉1の内部空間2の温度を検出する温度センサ11と、内部空間2の温度が目標温度となるようにバーナ13の燃焼状態を変化させるべく、燃料ガス供給路14に設けられた流量調節弁17に対して、バーナ13への燃料ガスの供給量を指令するバーナ制御手段12と、内部空間2から燃焼排ガスを排気する排気路10の途中に設けられ、燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段6と、を備える。
流通抵抗調節手段6は、第1実施形態で説明したのと同様に、排気路10中で炉圧調節ガスとしての空気を噴射する噴射部9と、その噴射部9に炉圧調節ガスとしての空気を供給するブロア7と、噴射部9へ供給する空気量(即ち、噴射部9から排気路10中に噴射される空気量)を調節する流量調節弁8とを備える炉圧調節ガス噴射機構5を用いて構成される。
炉1の内部空間2でバーナ13の燃焼が行われると、その内部空間2の圧力も変化する。例えば、多くの燃料ガスの燃焼が行われると内部空間2の圧力は上昇し、燃料ガスの燃焼がほとんど行われないと内部空間2の圧力は低下する。つまり、バーナ制御手段12から流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量と炉1の内部空間2の圧力とは互いに関係し、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉1の内部空間2の圧力も増加する。
そこで、本実施形態において炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉1の内部空間2の圧力も増加するという関係に着目して、内部空間2の圧力が上記目標圧力に近づくように、バーナ制御手段12から流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6としての炉圧調節ガス噴射機構5を作動させて流通抵抗を調節する。つまり、第2実施形態の炉圧制御装置200では、温度センサ11の検出結果に基づいて、バーナ制御手段12から流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量が決定され、更に、その流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6を作動させて流通抵抗を調節する。言い換えると、第2実施形態の炉圧制御装置200では、温度センサ11の検出結果に基づいて、流通抵抗調節手段6の作動が制御される。よって、第2実施形態では、炉1の内部空間2の圧力を検出する圧力センサは不要である。
そこで、本実施形態において炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量が増加するにつれて炉1の内部空間2の圧力も増加するという関係に着目して、内部空間2の圧力が上記目標圧力に近づくように、バーナ制御手段12から流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6としての炉圧調節ガス噴射機構5を作動させて流通抵抗を調節する。つまり、第2実施形態の炉圧制御装置200では、温度センサ11の検出結果に基づいて、バーナ制御手段12から流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量が決定され、更に、その流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で流通抵抗調節手段6を作動させて流通抵抗を調節する。言い換えると、第2実施形態の炉圧制御装置200では、温度センサ11の検出結果に基づいて、流通抵抗調節手段6の作動が制御される。よって、第2実施形態では、炉1の内部空間2の圧力を検出する圧力センサは不要である。
図4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量と噴出部からの空気(炉圧調節ガス)の流量との関係を示す図である。図示するように、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量の基準供給量L0からの偏差に応じて、排気路10に噴射される空気の流量(即ち、炉圧調節ガス噴射機構5の作動状態)が複数の段階的な作動状態で予め設定されている。炉圧制御手段4は、予め実験又はシミュレーションなどを行うことで得られる図4に示す関係を記憶している。
具体的には、炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL1以下(即ち、基準供給量L0からの偏差がマイナス方向にΔL1以上)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を100%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10での燃料ガスと空気との干渉により燃焼排ガスの流通抵抗が上昇して内部空間2の圧力が上昇し、内部空間2の圧力が目標圧力に近づく。
また、炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL1より大きく且つL2以下(即ち、基準供給量L0からの偏差がマイナス方向にΔL1より小さく且つプラス方向にΔL2以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を基準量である50%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗を維持して、内部空間2の圧力を目標圧力付近に維持できる。
更に、炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL2より大きく且つL3以下(即ち、基準供給量L0からの偏差がプラス方向にΔL2より大きく且つΔL3以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を40%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL3より大きい(即ち、基準供給量L0からの偏差がプラス方向にΔL3より大きい)のとき、噴射部9から噴射される流量を20%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、噴射部9から噴射される流量を少なくすることで、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗が低下して内部空間2の圧力が低下し、内部空間2の圧力が目標圧力に近づく。
また、炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL1より大きく且つL2以下(即ち、基準供給量L0からの偏差がマイナス方向にΔL1より小さく且つプラス方向にΔL2以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を基準量である50%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗を維持して、内部空間2の圧力を目標圧力付近に維持できる。
更に、炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL2より大きく且つL3以下(即ち、基準供給量L0からの偏差がプラス方向にΔL2より大きく且つΔL3以下)のとき、噴射部9から噴射される空気の流量を40%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。炉圧制御手段4は、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量がL3より大きい(即ち、基準供給量L0からの偏差がプラス方向にΔL3より大きい)のとき、噴射部9から噴射される流量を20%に設定して炉圧調節ガス噴射機構5を作動させる。その結果、噴射部9から噴射される流量を少なくすることで、排気路10における燃焼排ガスの流通抵抗が低下して内部空間2の圧力が低下し、内部空間2の圧力が目標圧力に近づく。
<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、流通抵抗調節手段6は、上記炉圧調節ガス噴射機構とは異なる他の装置を用いることができる。図5は、流通抵抗調節手段6としての流路断面積調節機構21の構成を説明する概略図である。この流路断面積調節機構21は、排気路10における流路断面積を調節することができる。具体的には、流路断面積調節機構21は、排気路10中に設けられる弁体23と、その弁体23を回転駆動させるモータ22とを備える。弁体23は、例えばバタフライ弁であるが他の形態の弁であってもよい。弁体23は、モータ22により回転駆動されると排気路10中での姿勢が変化して(即ち、弁開度が変化して)、排気路10における流路断面積を変化させる。つまり、弁体23が排気路10において燃焼排ガスの流れる方向と平行になっているとき弁開度は100%であり、流路断面積は最大になっている。或いは、弁体23が排気路10において燃焼排ガスの流れる方向と垂直になっているとき弁開度は0%であり、流路断面積は最小になっている。また、弁開度を、0%から100%の間の中間的な位置に設定することもできる。
<1>
上記実施形態において、流通抵抗調節手段6は、上記炉圧調節ガス噴射機構とは異なる他の装置を用いることができる。図5は、流通抵抗調節手段6としての流路断面積調節機構21の構成を説明する概略図である。この流路断面積調節機構21は、排気路10における流路断面積を調節することができる。具体的には、流路断面積調節機構21は、排気路10中に設けられる弁体23と、その弁体23を回転駆動させるモータ22とを備える。弁体23は、例えばバタフライ弁であるが他の形態の弁であってもよい。弁体23は、モータ22により回転駆動されると排気路10中での姿勢が変化して(即ち、弁開度が変化して)、排気路10における流路断面積を変化させる。つまり、弁体23が排気路10において燃焼排ガスの流れる方向と平行になっているとき弁開度は100%であり、流路断面積は最大になっている。或いは、弁体23が排気路10において燃焼排ガスの流れる方向と垂直になっているとき弁開度は0%であり、流路断面積は最小になっている。また、弁開度を、0%から100%の間の中間的な位置に設定することもできる。
よって、図2に例示した内部空間2の圧力と噴出部からの空気の流量との関係を、内部空間2の圧力と弁開度との関係に置き換えると図6(a)のような関係が得られる。また、図4に例示した流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量と噴出部からの空気の流量との関係を、流量調節弁17へ指示される燃料ガスの供給量と弁開度との関係に置き換えると図6(b)のようになる。炉圧制御手段4は、予め実験又はシミュレーションなどを行うことで得られる図6(a)又は図6(b)に例示したような関係を記憶して、上述した流路断面積調節機構21の作動の制御を行うことができる。
図6に示した弁開度(80%、50%、40%、20%)は例示目的で記載した数値であり、適宜変更可能である。
図6に示した弁開度(80%、50%、40%、20%)は例示目的で記載した数値であり、適宜変更可能である。
<2>
第1実施形態では、炉圧調節ガス噴射機構が1つの噴射部を備える例を説明したが、炉圧調節ガス噴射機構が複数の噴射部を備えていてもよい。図7は、2つの噴射部29、31を備える炉圧調節ガス噴射機構25の構成を説明する図である。この場合、炉圧調節ガス噴射機構25は、排気路10中で炉圧調節ガスとしての空気を噴射する2つの噴射部29、31と、それら噴射部29、31に炉圧調節ガスとしての空気を供給するブロア27と、噴射部29、31のそれぞれへ供給する空気量(即ち、噴射部29、31から排気路10中に噴射される空気量)を調節する流量調節弁28、30とを備える。一方の噴射部29は、排気路10の上流側(内部空間2側)へ向かって空気を噴射し、他方の噴射部31は、排気路10の下流側へ向かって空気を噴射する。よって、噴射部29から噴射される空気量が増加すると内部空間2の圧力が上昇し、噴射部31から噴射される空気量が増加すると内部空間2の圧力が低下する。つまり、噴射部29から噴射される空気量を零にしても未だ内部空間2の圧力が目標圧力よりも高い場合には、噴射部31から空気を噴射して内部空間2の圧力を更に低下させることができる。
第1実施形態では、炉圧調節ガス噴射機構が1つの噴射部を備える例を説明したが、炉圧調節ガス噴射機構が複数の噴射部を備えていてもよい。図7は、2つの噴射部29、31を備える炉圧調節ガス噴射機構25の構成を説明する図である。この場合、炉圧調節ガス噴射機構25は、排気路10中で炉圧調節ガスとしての空気を噴射する2つの噴射部29、31と、それら噴射部29、31に炉圧調節ガスとしての空気を供給するブロア27と、噴射部29、31のそれぞれへ供給する空気量(即ち、噴射部29、31から排気路10中に噴射される空気量)を調節する流量調節弁28、30とを備える。一方の噴射部29は、排気路10の上流側(内部空間2側)へ向かって空気を噴射し、他方の噴射部31は、排気路10の下流側へ向かって空気を噴射する。よって、噴射部29から噴射される空気量が増加すると内部空間2の圧力が上昇し、噴射部31から噴射される空気量が増加すると内部空間2の圧力が低下する。つまり、噴射部29から噴射される空気量を零にしても未だ内部空間2の圧力が目標圧力よりも高い場合には、噴射部31から空気を噴射して内部空間2の圧力を更に低下させることができる。
<3>
上記実施形態では、流通抵抗調節手段6の作動状態が4段階の作動状態で作動される例を説明したが、他の段階数の作動状態で作動させてもよい。
上記実施形態では、流通抵抗調節手段6の作動状態が4段階の作動状態で作動される例を説明したが、他の段階数の作動状態で作動させてもよい。
本発明は、バーナの燃焼が行われる炉の内部空間の圧力を制御するとき、構成する部品等の保守点検に要する労力と費用とが少なくなるように運用可能な炉圧制御装置を提供するために利用できる。
1 炉
2 内部空間
3 圧力センサ
4 炉圧制御手段
5 炉圧調節ガス噴射機構
6 流通抵抗制御手段
10 排気路
11 温度センサ
12 バーナ制御手段
13 バーナ
14 燃料ガス供給路
17 流量調節弁
21 流路断面積調節機構
100 炉圧制御装置
200 炉圧制御装置
2 内部空間
3 圧力センサ
4 炉圧制御手段
5 炉圧調節ガス噴射機構
6 流通抵抗制御手段
10 排気路
11 温度センサ
12 バーナ制御手段
13 バーナ
14 燃料ガス供給路
17 流量調節弁
21 流路断面積調節機構
100 炉圧制御装置
200 炉圧制御装置
Claims (4)
- バーナの燃焼が行われる炉の内部空間の圧力を検出する圧力センサと、
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記圧力センサで検出される前記内部空間の圧力の前記目標圧力からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている炉圧制御装置。 - 燃料ガス供給路から燃料ガスの供給を受けるバーナの燃焼が行われる炉の内部空間の温度を検出する温度センサと、
前記内部空間の温度が目標温度となるように前記バーナの燃焼状態を変化させるべく、前記燃焼ガス供給路に設けられた流量調節弁に対して、前記バーナへの前記燃料ガスの供給量を指令するバーナ制御手段と、
前記内部空間から燃焼排ガスを排気する排気路の途中に設けられ、前記燃焼排ガスの流通抵抗を調節可能な流通抵抗調節手段と、
前記流通抵抗調節手段の作動を制御する炉圧制御手段と、を備え、
前記炉圧制御手段は、前記内部空間の圧力が目標圧力に近づくように、前記バーナ制御手段から前記流量調節弁へ指示される前記燃料ガスの供給量の基準供給量からの偏差に応じて予め設定される複数の段階的な作動状態で前記流通抵抗調節手段を作動させて前記流通抵抗を調節するように構成されている炉圧制御装置。 - 前記流通抵抗調節手段は、前記排気路における流路断面積を調節する流路断面積調節機構を用いて構成されている請求項1又は2記載の炉圧制御装置。
- 前記流通抵抗調節手段は、前記排気路中で炉圧調節ガスを噴射して、前記燃焼排ガスと前記炉圧調節ガスとの干渉状態を調節する炉圧調節ガス噴射機構を用いて構成されている請求項1又は2記載の炉圧制御装置。
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-
2008
- 2008-10-10 JP JP2008264374A patent/JP2010091236A/ja active Pending
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