JP2680181B2 - 比例燃焼制御装置 - Google Patents

比例燃焼制御装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はボイラ、給湯器等の燃焼器へ燃料を供給す
る比例燃焼制御装置に関する。
［従来の技術］ 第５図は従来装置を示す概要図であり、第５図におい
て、１は燃料タンク、２は一端が燃料タンク１に接続さ
れた燃料供給管であり、その先端には第６図に示すよう
に固定オリフィスよりなるノズル３が設けられている。
４は燃料供給管２の途中に設けられノズル３へ燃料５を
圧送するポンプ、６はポンプ４への燃料供給を制御する
開閉弁である。
次に動作について説明する。開閉弁６を開きポンプ４
を作動させると、燃料タンク２中の燃料５が燃料供給管
２の先端へ圧送され、ノズル３から霧状７に噴出する。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の比例燃焼制御装置は以上のように構成されてい
るので、家庭用の４万Kcal以下のボイラ、瞬間湯沸器で
燃料がオイル場合は、ノズル３が固定オリフィスである
から、比例燃焼制御するためには燃料供給圧力を制御し
なければならない。しかし、あまり圧力を下げると、オ
イルを噴霧させたときの粒子が大きくなり、炎が大きく
なつたつたり、着火しにくくなったり、ススが出たりす
る。すなわち霧化率が低下する。この結果、燃料供給圧
力をあまり下げることができず、単位時間当りの開閉弁
６の開閉回数を変えて、燃料供給を制御しているが、間
欠燃焼となって添加時にポン、ポンという着火音が発生
する問題があった。
また、燃料がガスの場合は、上記のようなオイルの場
合の不都合はないか、しかし、燃料供給制御を良くする
ためには、ターンダウン比が1/5〜1/10必要である。こ
れを、ガバナで行うと、ターンダウン比1/5で燃料供給
圧力は1/25、ターンダウン比1/10なら燃料供給圧力は1/
100としなければならない。従って、燃料供給圧力が100
mmH20としても1/100となり、現実には1mmH20まで変えな
ければならないため、１つの圧送手段で1:10を制御する
のは不可能となる。そこで、２つの圧送手段を用い、各
圧送手段のレンジを分けて使用することが考えられてい
る。
この発明は上記のような問題を解消するためになされ
たもので、オイルの比例燃焼を可能とするとともに燃料
がオイル、ガスのいずれの場合においても、ターンダウ
ン比1/5〜1/10を可能とする比例燃焼制御装置を得るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る比例燃焼制御装置は、燃料供給管の先
端に設けられたノズルから突出した状態で前記ノズルに
出入りするとともに、先端ニードル部がノズルの内側周
縁部と線接触してノズルを閉止し、先端ニードル部がノ
ズルから離れたときに燃料を霧化するスピンドルと、該
スピンドルを20〜200Hzの周波数を有する駆動パルスを
もって軸心方向に、間欠的に、かつ該スピンドルの復元
力に抗して移動させる駆動力発生用の励磁コイルを具備
したものである。
［作用］ この発明における制御弁は、燃料供給管先端のノズル
からの燃料噴射を制御することにより、スピンドルの先
端ニードル部がノズルの内側周縁部と線接触してノズル
を閉止し、先端ニードル部がノズルから離れたときに燃
料を霧化する。
また、この発明における制御弁は、燃焼を連続的に行
うことが可能な範囲でスピンドルを間欠的に移動させ
て、ノズルを開閉することにより、燃料噴射をターンダ
ウン比1/5〜10で比例制御して常に安定した燃焼を行う
ことができる。
［実施例］ 以下、この発明の実施例を前記第５図と同一部分に同
一符号を付して重複説明を省略した第１図について説明
する。７はノズルからの燃料噴射を比例制御する制御弁
である。
この制御弁７は第２図に示すように、先端のニードル
部がノズル３から突出した状態でノズル３に出入りする
スピンドル7aと、このスピンドル７の途中に設けた磁性
材7bと、この磁性材7bとの間に上記スピンドル7aを軸心
方向に復元力に抗して移動させる駆動力発生用の励磁コ
イル7cとで構成されている。
制御弁７すなわちスピンドル7aの先端ニードル部はノ
ズル３の内側周縁部と線接触してノズル３を閉止し、先
端ニードル部がノズルから離れたときにノズル３との間
に隙間ができるようにされている。
次に上記実施例の動作について説明する。開閉弁６を
開きボンプ４を作動させると、燃料タンク２中の燃料５
が燃料供給管２の先端へ圧送される。この状態におい
て、不図示のパルス発生装置から励磁コイル7cに駆動パ
ルスを供給すると、不図示の戻しばねの働きにより、ス
ピンド7aが軸線方向に往復移動してノズル３を開閉し、
燃料５を間欠的に噴射させる。
噴射された燃料５はスピンドル7aの先端ニードル部が
ノズル３の内側周縁部と線接触してノズル３を閉止し、
そのスピンドル7aの先端ニードル部がノズル３から突出
しているため、先端ニードル部がノズルから離れたとき
に完全に霧化され、ノズル前方の燃焼ゾーン９内で空気
と混合する。この結果、燃料５の噴射が間欠的に行われ
ても実際上の燃焼は連続的となる。これはノズル３から
噴射された燃料が完全に霧状となり、これが燃焼ゾーン
９内で燃焼し、この燃焼がほとんど尽きる直前に次の燃
料がノズル３から噴射されることによるもので、すなわ
ち種火は霧状の燃料が燃焼ゾーン９内で残り火の状態
で、かつ消える直前に次の霧化された燃料が供給される
ためである。実験の結果では駆動パルスが20Hzよりも低
いと燃焼の継続はほとんどない。
いま、開閉弁６の開時間を5msに固定し、駆動パルス
の周波数を第３図（ａ）〜（ｅ）に示すように、20〜20
0Hzの範囲内で変化させることにより、ターンダウン比
を１〜1/10まで連続的に変えることができる。
また、上記とは異なり、周波数を例えば50Hzまたは6
6.7Hzに固定し、デューティを変えても論理的には0.100
％まで燃料噴射を制御可能であるが、実際弁が動くため
には２〜3ms必要であるため、第４図に示すように、上
記時間範囲は制御できない。従って、弁の特性に応じ
て、周波数またはデューティの変化によるノズル開閉周
期と開閉弁６の開時間を同時に変化させるとよい。な
お、第４図において、特性Ａは周波数が50Hz、特性Ｂは
周波数66.7Hzの場合である。
上記ノズル開閉周期および弁開時間は必要燃焼量に比
例するが、ノズル開閉周期または弁開時間を規定する信
号で燃焼用ファンの回転数を決め、上記ノズル開閉周期
または弁開時間に比例した回転数とする。また、燃焼用
ファンの風量または風速を測定し、これに比例させて上
記ノズル開閉周期または弁開時間を決定するようにして
もよい。
なお、上記実施例は燃料がオイルの場合であって、燃
料供給管２の途中に燃料圧送ポンプ４を設けているが、
燃料ガスの場合はこのポンプ４ば不要である。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、燃料供給間の先端に
設けられたノズルからの燃料噴射を比例制御する制御弁
は先端ニードル部がノズルから突出した状態でこのノズ
ルに対し出入りするとともに、先端ニードル部がノズル
の内側周縁部と線接触してノズルを閉止し、先端ニード
ル部がノズルから離れたときに燃料を霧化するスピンド
ルを有しているので、燃料の噴射圧力を高く維持するこ
とができ、とくに燃料がオイルの場合でも、噴霧粒子は
流量によって変化することがなく、かつ燃料が完全に霧
化されるため、燃料の垂れがない。このための燃焼を連
続的に行うことが可能な範囲すなわち20〜200Hzの周波
数を有する駆動パルスをもって、スピンドルを間欠的に
移動させて、ノズルを開閉するので、燃料がオイルまた
はガスであっても、ターダウン比1/5〜1/10で燃料噴射
を比例制御することができ、常に安定した燃焼を行うこ
とができ、より精度の高い制御をすることができる。さ
らにこの発明によれば、安定した比例燃焼が可能である
などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例における比例燃焼制御装置を
示す概要図、第２図は燃料供給管先端部の拡大縦断面
図、第３図は周波数を変えた駆動パルスの波形図、第４
図は周波数を一定とした場合におけるデューティ比に対
する流量の特性図、第５図は従来装置の概要図、第６図
は従来装置の燃料供給管先端部の拡大縦断面図である。 ２は燃料供給管、３はノズル、４はポンプ、５は燃料、
６は開閉弁、７は制御弁。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】先端にノズルを有する燃料供給管と、この
    燃料供給管の途中に設けられ前記ノズルへの燃料供給を
    制御する開口弁と、先端ニードル部が前記ノズルから突
    出した状態で前記ノズルに対し出入りするとともに、上
    記先端ニードル部が上記ノズルの内側周縁部と線接触し
    て上記ノズルを閉止し、上記先端ニードル部が上記ノズ
    ルから離れたときに燃料を霧化するスピンドルと、該ス
    ピンドルを20〜200Hzの周波数を有する駆動パルスをも
    って軸心方向に、間欠的に、かつ該スピンドルの復元力
    に抗して移動させる駆動力発生用の励磁コイルとを有
    し、該ノズルからの燃料噴射を比例制御する制御弁とを
    備えた比例燃焼制御装置。
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