JP3123655B2 - 吸収冷凍機・冷温水機やボイラーなどにおける燃焼停止時の消火制御法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収冷凍機・冷温水機や
ボイラーなどにおける燃焼停止時の消火制御法および装
置に係り、詳しくは、吸収冷凍機・冷温水機やボイラー
などにおける燃焼室で、燃焼を停止させるとき、燃焼室
やバーナなどに燃焼の残炎があれば、その残炎や可燃物
を除去するために空気をポストパージするようにした消
火制御方法およびそのための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機や吸収冷温水機などは、胴内
を循環する吸収液の濃度変化により冷水をとり出すこと
ができるようになっている。例えば二重効用型の吸収冷
温水機などでは、胴内に蒸発器，吸収器，低温再生器，
凝縮器があり、その胴外に高温再生器が設けられてい
る。蒸発器にはその内部に蒸発器管が配置され、冷媒溜
まりから汲みげられた冷媒液を、高真空下で蒸発器管の
外面に流下させ、冷媒液に蒸発潜熱を奪わせて、蒸発器
管内を流れる冷水が冷却される。その冷水は冷房を必要
とする室に設置された所定の熱交換器に送出され、受熱
して昇温した冷水は蒸発器管へ戻される。なお、吸収器
では蒸発器で発生した冷媒蒸気を冷却して、散布された
吸収液を吸収させ、同時に胴内を高い真空に保持する。
凝縮器は低温再生器や高温再生器で蒸発した冷媒蒸気を
冷却凝縮する。低温再生器は高温再生器の気液分離器で
分離蒸発した冷媒蒸気の潜熱で吸収液を加熱濃縮し、冷
媒を分離蒸発させる。高温再生器では燃焼装置によって
吸収液を真空中で加熱し、冷媒の一部を蒸発分離させる
ようになっている。このような動作を行う吸収冷凍機・
冷温水機では、高温再生器の加熱量調整弁の開度が、冷
水出口に設けられた温度センサーからの信号で調整され
るようになっている。冷房のために設定された温度を得
るに十分なように冷水出口温度が低くなっていなけれ
ば、加熱量調整弁の開度が増大されて加熱が促進され、
吸収冷凍機・冷温水機が全負荷もしくはそれに近い状態
で運転される。なお、吸収冷凍機は主として冷房機能の
みを有するが、吸収冷温水機の場合は、冷房運転のみな
らず暖房運転をもすることができる。いずれの機械も二
重効用型吸収機の場合、高温再生器においてガスや油を
焚くか高温の蒸気を導入して吸収液を加熱するようにし
ている。ところで、高温再生器の燃焼装置でガスを燃焼
させるときには、ＬＰＧガス，都市ガス，天然ガスなど
が使用される。そのような燃料ガスを焚くようにしてい
る燃焼装置においては、燃焼を停止したり再開して、吸
収冷凍機・冷温水機の運転を繰り返して発停させること
がある。これは、例えば前記したように、冷水出口温度
を所定値に設定するためや、場合によっては複数台の吸
収冷凍機・冷温水機を、負荷に応じて台数制御するよう
な場合にしばしば行われる。その台数制御によって停止
された吸収冷凍機・冷温水機は、運転が全く停止される
わけではなく、残余能力で若干の冷房機能を発揮させた
りするために、蒸発器管に冷水を流通させる冷水ポンプ
などは稼働される。上記した燃焼装置は、燃料ガスを燃
焼させる燃焼室やその燃焼室に連なる煙室もしくは煙道
さらには熱回収器などから構成される。そのような燃焼
装置において燃焼を停止させた後に、空気を用いて燃焼
室や煙道などをパージするようにしている場合がある。
その燃焼が停止された後に、燃焼室やそれ以後の排気経
路に燃料ガスが残存していることがあり、このパージに
より可燃物を追い出させ、その後に、完全に空気と置き
替えている。その可燃物がそのまま残っていたり、それ
が残炎となっている状態で燃焼を再開すると、再開され
た燃焼に付随して可燃物が急激に発火し、燃焼室や煙道
などで爆発が起こることになるのを防止するためであ
る。しかし、場合によっては、このようなポストパージ
が行われない場合もある。従来は、燃焼を停止した際、
燃焼室や煙道などへ空気を一定時間パージする場合も、
ポストパージしない場合も、残炎の有無を確認していな
いので消火しているかどうかは分からない状態にある。
したがって、パージが完了した後も残炎があれば、燃焼
系統などに異常があるはずである。このような事態は、
燃焼停止時に全閉とされているはずの燃料遮断弁の閉止
状態が悪く、燃料ガスが燃焼室や煙道などに漏れ出して
いる場合に起こる。また、燃焼室のバーナに炎のあるか
どうかを検知する炎検知器が取り付けられているが、燃
焼停止指令が出た後も、その炎検知器が誤動作して炎が
あるという信号を出力すると、燃料遮断弁が開いたまま
とされ、燃料ガスがどんどん出てしまうといった事態も
生じる。ところで、燃料ガスとして発熱量の大きいＬＰ
Ｇガスが使用される場合には、燃焼を停止させた後も、
かなり長い時間残炎の検知されることがある。この「後
燃え」が長く続くと、それだけパージの時間も長いもの
が必要とされる。しかしながら、運転状態によっては、
燃焼の停止から次の燃焼再開指令を受けるまでの時間が
短いことがある。その指令を受けて直ちに燃焼を再開す
るとき、残炎があれば、爆発などを誘発することにな
る。そのために、燃焼再開の指令があったとしも、前回
の燃焼を停止した後の経過時間が短ければ、後燃えがな
くなると推定される予め設定された時間、例えば数分間
が経過するまでは、燃焼の再開を行わないように規制が
かけられた制御が採用されることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】燃料ガスとして用いら
れるものに都市ガスや天然ガスなどもあるが、これらの
燃料ガスを使用する場合には、後燃えがあってもＬＰＧ
ガスの場合よりもかなり短い時間例えば３０秒程度で消
えるのが一般的である。上記のような燃焼停止後の消火
を行わせる制御シーケンスは、吸収冷凍機・冷温水機に
設けられている制御装置に組み込まれることになるが、
吸収冷凍機・冷温水機ごとに使用する燃料ガスに応じて
制限時間を変えて制御するようにした制御装置を搭載す
ることは、製造過程において管理上に煩わしさが増す。
したがって、一般的には、最も長い後燃え時間を必要と
するＬＰＧガスに合わせた消火のためのシーケンスが一
律に採用されることになる。これでは、ＬＰＧガスを使
用する吸収冷凍機・冷温水機においては適切な消火時間
の設定となっても、都市ガスや天然ガスなどを使用する
吸収冷凍機・冷温水機においては、短い時間で消火させ
ることができるにもかかわらず、設定された時間が経過
するまで、消火動作が維持されることになり、吸収冷凍
機・冷温水機の迅速な運転再開が阻害される問題があ
る。もちろん、その間にパージが続けられるので、無駄
なパージを行うことにもなる。本発明は上述の問題に鑑
みなされたもので、その目的は、吸収冷凍機・冷温水機
やボイラーなどに採用される燃焼装置における燃焼停止
を、燃料ガスの種類に違いがあっても、同じ制御シーケ
ンスを採用して行うことができること、使用される燃料
ガスごとに適切なパージ時間を確保し、燃料ガスの種類
に応じて迅速な消火を実現することができること、ま
た、無用のポストパージのために消費される動力も節減
できるようにすることを実現する吸収冷凍機・冷温水機
やボイラーなどにおける燃焼停止時の消火制御法および
その装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸収冷凍機・
冷温水機やボイラーなどに、燃料ガスを供給して燃焼さ
せる燃焼室やその燃焼室に連なる煙道などが設けられ、
燃焼室における燃焼を停止した後に、空気を用いて前記
燃焼室や煙道などをポストパージするようにしている燃
焼装置に適用される。方法の発明の特徴とするところ
は、図１を参照して、燃料ガスの燃焼を停止させた後の
残炎が、バーナ１７や燃焼室９Ａなどから検知されなく
なるまで、燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどへの空気の初期パ
ージを継続し、残炎が検知されなくなったときから、必
要最小限度の空気量でもってポストパージするようにし
たことである。装置の発明においては、燃焼室９Ａやバ
ーナ１７などにおける残炎の有無を検知する炎検知器１
９が設けられる。また、送風機１２から送られてきた空
気を燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどに供給するために開口さ
れる空気制御弁１３が設置される。そして、燃料ガスの
燃焼を停止させた後、炎検知器１９からの残炎検知信号
がなくなるまで、空気制御弁１３を開口させる信号を出
力する一方、残炎検知信号がなくなった時点からポスト
パージ設定時間Ｔが経過した後、空気制御弁１３を閉止
させる信号を出力すると共に、炎検知器１９からの残炎
検知信号が消炎設定時間ｔの経過した後も出力されると
き、空気制御弁１３の開口を維持させる信号を出力し、
かつ、予警報発令信号を出力する消火制御手段１６が設
けられている。

【０００５】

【作用】燃焼の停止があれば、消火制御手段１６からの
指令で空気制御弁１３が開き、燃焼室９Ａや煙道９Ｂな
どへ初期パージが開始される。炎検知器１９から、燃焼
室９Ａやバーナ１７などに残炎のあることを検知した信
号が出力されると、その初期パージは続行される。消炎
設定時間ｔが経過するまでに残炎が検知されなくなる
と、空気制御弁１３からの空気で、最小限度の量がポス
トパージ設定時間Ｔを経過するまでポストパージされ
る。ポストパージ設定時間Ｔが経過すると、空気制御弁
１３は消火制御手段１６からの信号を受けて閉止され
る、パージ用空気の供給は完全に停止され、その後に燃
料ガスを燃焼させても、燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどで爆
発が起こるようなことがない。ところで、上記の消炎設
定時間ｔの経過後も残炎の検知が続くと、そのまま初期
パージが続行される。それと同時に、予警報発令信号が
消火制御手段１６から出力され、残炎があるという警報
が予警報器から発せられ、燃焼装置９などを検査するこ
とができる。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、燃焼装置にＬＰＧガス
が使用される場合も、都市ガスや天然ガスが使用される
場合も、全く同じシーケンスでもって処理することがで
きる。都市ガスなどが使用されている場合には、短時間
にポストパージが終了される。このように、いずれの種
類の燃料ガスを使用している場合も、機械本体の仕様や
燃料ガスの種類を問わず燃焼停止時の態勢を迅速にとる
ことができる。したがって、都市ガスなどを使用してい
る場合に、無用な長時間のポストパージを続けるといっ
たことが回避され、そのための消費動力の節減もなされ
る。また、残炎の検知が続く限り、燃焼系統の異常を知
ることもできる。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて、詳細に
説明する。図１および図２は、二重効用型の吸収冷温水
機の一例の構成図で、図２はその構成の左側部分、図１
は右側部分であり、両図をもって一台の機械における機
能装置とその制御系統が示されている。このような機械
では、冷房および暖房機能を有する吸収冷温水機のみな
らず、冷房機能を有する吸収冷凍機などでも、循環する
吸収液の濃度変化により、蒸発器１内に配置された蒸発
器管１Ａから、冷水２１を取り出すことができる。その
ために、真空状態とされた胴内には、蒸発器１，吸収器
２，低温再生器３および凝縮器４が設けられ、その胴外
には、吸収器２や低温再生器３に連なる高温再生器５、
さらには、吸収液の熱交換を行うための低温熱交換器６
や高温熱交換器７が設けられる。なお、以下の説明では
吸収冷温水機における冷房運転をとりあげ、同様に機能
する吸収冷凍機における冷房運転については、その説明
を省く。蒸発器１の内部に配置された蒸発器管１Ａに
は、冷水２１を取り出す配管が接続され、それに冷水出
口温度を検出する温度センサー８が設けられる。高温再
生器５にはＬＰＧガス，都市ガスもしくは天然ガスを焚
く燃焼装置９が設置されるが、それには、温度センサー
８からの信号に基づいて、高温再生器５での加熱熱量を
調整する加熱量調整弁１０が付設されている。これによ
り、吸収冷凍作用による冷水２１の出口温度が制御設定
値と相違する場合、その出口温度として制御設定値が得
られるように、燃焼制御装置１５からの指令を受けて、
供給熱源量が、加熱量調整弁１０の弁開度の変更で、調
整される。なお、この加熱量調整弁１０の上流側には燃
焼ガスを供給する燃料遮断弁１１が設けられている。こ
のような吸収冷温水機では、その冷房運転を一時的に停
止させるとき、燃料遮断弁１１が閉止される。しかしな
がら、その閉止後においても燃焼室９Ａやバーナ１７
に、燃料ガスの一部が残存することが避けられない。そ
のために、燃焼室９Ａやバーナ１７内などで残存燃料の
「後燃え」が生じる。このような状態を放置しておき、
燃焼装置９において燃焼を再開させると、爆発などの危
険を伴うので、空気が燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどにポス
トパージされる。そのための送風機１２や空気制御弁１
３が設けられる。なお、送風機１２はポストパージなど
のみならず、燃焼に入った後も燃焼用空気を供給するた
めに稼働される。一方、燃焼室９Ａやバーナ１７などに
残存する燃料ガスを燃焼させると共に残余可燃物を初期
パージの空気で追い出すまでの残炎を検知するために、
公知の炎検知器１９が設置されている。一方、吸収冷温
水機に設けられた燃焼制御装置１５には、燃焼停止時に
おける消火までのシーケンスを組み込んだ消火制御手段
１６が設けられる。これは、吸収冷温水機の燃焼装置９
で使用される燃料ガスの種類の如何を問わず、上記のポ
ストパージを制御する指令を発することができるように
なっている。消火制御手段１６は、燃料ガスの燃焼を停
止させた後炎検知器１９からの残炎検知信号がなくなる
まで、空気制御弁１３を開口させる信号を出力する一方
で、残炎検知信号がなくなった時点からポストパージ設
定時間Ｔが経過した後、空気制御弁１３を閉止させる信
号を出力する。また、炎検知器１９からの残炎検知信号
が消炎設定時間ｔの経過した後も出力されるとき、空気
制御弁１３の開口を維持させる信号を出力し、かつ予警
報発令信号を出力するようにもなっている。なお、ポス
トパージ設定時間Ｔ中は、燃焼室９Ａや煙道９Ｂなど
が、必要最小限度の空気量でもってパージされるが、そ
の空気量はパージすべき空間容積の例えば４倍程度とさ
れる。

【０００８】上記のような構成によって、次に述べるよ
うにして燃焼停止時の消火をするための制御がなされ
る。図３および図４に示すフローチャートを参照しなが
ら、以下に説明する。燃焼自動運転にある状態で（ステ
ップ１、以後Ｓ１などと記す）、燃焼停止の指令を受け
れば（Ｓ２）、燃料遮断弁１１が閉止される（Ｓ３）。
その燃料遮断弁１１が全閉となったことが検出されると
（Ｓ４）、消火制御手段１６は空気制御弁１３を開くよ
うに指令する（Ｓ５）。燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどへの
空気のパージが開始される。空気制御弁１３が全開にな
った後に（Ｓ６）、炎検知器１９から、バーナ１７や燃
焼室９Ａなどに残炎のあることを検知した信号が出力さ
れると (Ｓ７）、消炎設定時間ｔの３分を経過する以前
にあっては（Ｓ８）、空気制御弁１３が全開状態に維持
されて、送風機１２から送られてくる空気が初期パージ
される（Ｓ９）。空気制御弁１３が全開した時点からタ
イマーが作動し、消炎設定時間ｔの３分が経過する（Ｓ
８）までに残炎が検知されなくなると（Ｓ７）、空気制
御弁１３からの空気により、その吸収冷温水機における
最小限度の量がポストパージされる（Ｓ１０）。残炎が
検知されなくなった時点からタイマーが作動し、ポスト
パージ設定時間Ｔである例えば３０秒が経過するまで続
けられる。この３０秒は、燃焼室９Ａや煙道９Ｂや高温
熱交換器７や煙室などの容積の例えば４倍以上の空気量
を供給するに十分な時間として選定されている。３０秒
が経過すると（Ｓ１１）、消火制御手段１６からの信号
を受けて空気制御弁１３は閉止される（Ｓ１２）。この
時点でパージ用空気の供給は完全に停止され、その後に
燃料ガスを燃焼させても、燃焼室９Ａや煙道９Ｂなどで
爆発が起こるようなことはない。その後に、図示しない
噴燃ポンプやバーナモータがオフとされる（Ｓ１３，Ｓ
１４）。ところで、ステップ７において、残炎の検知が
続き、空気制御弁１３が全開したときから作動したタイ
マーが設定された消炎設定時間ｔ、例えば３分をカウン
トした後も（Ｓ８）残炎が検知されると、空気制御弁１
３が全開状態で初期パージが続行され（Ｓ１５）、吸収
冷温水機はそのままの状態におかれる。それと同時に、
予警報発令信号が消火制御手段１６から出力され、残炎
があるという警報が予警報器２０から発せられる（Ｓ１
６）。警報ランプ２０ａの点灯や警報ブザー２０ｂの音
を受けて、作業員が燃焼装置９などを検査することにな
る。３分経過した時点で（Ｓ８）残炎があるのは、通常
状態ではあり得ないことである。しかし、そのような残
炎があるというのは、燃焼を終了させたとき燃料遮断弁
１１を全閉させているはずであるのに、その閉止動作に
不具合が発生していて、燃料が漏れているといった場合
である。

【０００９】上記したステップ１からステップ１６まで
の動作は、吸収冷温水機にＬＰＧガスが使用される場合
も、都市ガスや天然ガスが使用される場合も、全く同じ
制御シーケンスでもって処理されている。したがって、
ＬＰＧガスが使用されている場合には、都市ガスなどが
使用されている場合に比べて、燃焼停止後の残炎時間が
長くなるが、その時間の長短に関係なく、残炎が検知さ
れなくなった時点で、ポストパージに入ることができ
る。その結果、都市ガスなどを使用している場合には、
残炎を検知しなくなるまでの時間が短いが、その時点で
直ちに次のステップへ進められる。それ故に、この消火
制御手段におけるシーケンスに従えば、いずれの種類の
燃料ガスを使用している吸収冷温水機においても、それ
ぞれの燃料ガスに応じた同一の制御シーケンスが適用で
き、吸収冷温水機の仕様や燃料ガスの種類を問わず消火
時の態勢をとらせることができる。なお、ＬＰＧガスと
いっても、その成分が大なり小なり異なることがあり、
そのような場合でも同じである。したがって、パージ時
間が最小となり、都市ガスなどを使用している場合に、
無用のパージを続けるといったことは回避され、そのた
めの動力消費も節減される。また、燃料ガスが都市ガス
であったとしても、前述したように燃料遮断弁が開いた
ままになっているような場合には、残炎の検知が続く限
り、燃焼系統の異常を知ることができる。以上の説明
は、吸収冷温水機を例にしたが、吸収冷凍機もしくはボ
イラーなどの燃焼装置にも適用することができる。そし
て、それらが複数台設置されることにより、負荷に応じ
て運転台数をその都度変更するといった台数制御をし
て、各台ごとの燃焼装置における燃焼動作を頻繁に発停
させる場合には、特に好適であるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸収冷温水機に本発明の制御が適用された系統
を含んだ装置の右半部に相当する構成図。

【図２】本発明が適用された吸収冷温水機の左半部にお
ける装置構成図。

【図３】消火制御の前半部分を説明するためのフローチ
ャート。

【図４】消火制御の後半部分を説明するためのフローチ
ャート。

【符号の説明】

９…燃焼装置、９Ａ…燃焼室、９Ｂ…煙道、１２…送風
機、１３…空気制御弁、１６…消火制御手段、１９…炎
検知器、２０…予警報器、Ｔ…ポストパージ設定時間、
ｔ…消炎設定時間。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収冷凍機・冷温水機やボイラーなど
   に、燃料ガスを供給して燃焼させる燃焼室やその燃焼室
   に連なる煙道などが設けられ、燃焼室における燃焼を停
   止した後に、空気を用いて前記燃焼室や煙道などをポス
   トパージするようにしている燃焼装置において、燃料ガ
   スの燃焼を停止させた後の残炎がバーナや燃焼室などか
   ら検知されなくなるまで、燃焼室や煙道などへ空気の初
   期パージを継続し、残炎が検知されなくなったときか
   ら、必要最小限度の空気量でもってポストパージするよ
   うにしたことを特徴とする吸収冷凍機・冷温水機やボイ
   ラーなどにおける燃焼停止時の消火制御法。
2. 【請求項２】 吸収冷凍機・冷温水機やボイラーなど
   に、燃料ガスを供給して燃焼させる燃焼室やその燃焼室
   に連なる煙道などが設けられ、燃焼室における燃焼を停
   止した後に、空気を用いて前記燃焼室や煙道などをポス
   トパージするようにしている燃焼装置において、上記燃
   焼室やバーナなどに設けられ、そこにおける残炎の有無
   を検知する炎検知器と送風機から送られてきた空気を燃
   焼室や煙道などに供給するために開口される空気制御弁
   と、燃料ガスの燃焼を停止させた後、前記炎検知器から
   の残炎検知信号がなくなるまで、前記空気制御弁を開口
   させる信号を出力する一方、残炎検知信号がなくなった
   時点からポストパージ設定時間が経過した後、空気制御
   弁を閉止させる信号を出力すると共に、前記炎検知器か
   らの残炎検知信号が消炎設定時間の経過した後にも出力
   されるとき、前記空気制御弁の開口を維持させる信号を
   出力し、かつ、予警報発令信号を出力する消火制御手段
   と、を備えたことを特徴する吸収冷凍機・冷温水機やボ
   イラーなどにおける燃焼停止時の消火制御装置。