以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
[第1の実施形態:燃焼システム100]
図1は、第1の実施形態に係る燃焼システム100を説明する図である。図1中、破線の矢印は、信号の流れを示す。図1に示すように、燃焼システム100は、燃焼機器110と、燃料供給部120と、酸素センサ130と、中央制御部140とを含む。
燃焼機器110は、燃料を燃焼させる炉である。燃焼機器110は、例えば、ボイラを構成する火炉、工業炉等である。燃焼機器110は、1または複数のバーナ112を備える。
燃料供給部120は、燃料ガスおよび空気をバーナ112に供給する。燃料ガスは、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素、一酸化炭素、水素、アンモニア等の気体燃料である。本実施形態において、燃料供給部120は、バーナ112ごとに設けられる。燃料供給部120には、燃料ガスの供給源122が接続される。燃料ガスの供給源122と燃料供給部120との間には、主幹遮断弁124が設けられる。主幹遮断弁124は、燃料ガスの供給源122と燃料供給部120との間に形成される流路を開閉する。燃焼システム100の運転中、主幹遮断弁124は開状態に維持される。燃料供給部120の詳細については、後に説明する。
酸素センサ130は、燃焼機器110で生じた排気ガス中の酸素濃度を測定する。
中央制御部140は、CPU(中央処理装置)を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部140は、ROMからCPUを動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部140は、ワークエリアとしてのRAMや他の電子回路と協働して燃焼システム100全体を管理および制御する。
本実施形態において、中央制御部140は、開度調整部142として機能する。開度調整部142は、燃料供給部120を制御する。開度調整部142の詳細については、後に説明する。
[燃料供給部120]
図2は、第1の実施形態に係る燃料供給部120を説明する図である。図2中、破線の矢印は、信号の流れを示す。図2に示すように、燃料供給部120は、空気供給部210と、ガス供給部230とを含む。
空気供給部210は、バーナ112に空気を供給する。本実施形態において、空気供給部210は、空気供給路212と、ブロワ214と、流量調整弁216と、固定弁218とを含む。
空気供給路212は、ブロワ214と、バーナ112とを接続する流路である。ブロワ214の吸入側は、大気開放される。ブロワ214の吐出側は、空気供給路212に接続される。ブロワ214は、空気供給路212を通じて、空気をバーナ112に供給する。
流量調整弁216は、空気供給路212に設けられる。流量調整弁216は、例えば、コントロールモータ付きバタフライバルブである。流量調整弁216は、開度調整部142によって開度が調整される。
固定弁218は、空気供給路212における流量調整弁216とバーナ112との間に設けられる。固定弁218は、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)に維持される。設定値は、例えば、不完全燃焼および失火を回避できる開度である。固定弁218は、例えば、バタフライバルブである。
ガス供給部230は、バーナ112に燃料ガスを供給する。本実施形態において、ガス供給部230は、ガス供給路240と、整圧器250と、主遮断弁252a、252bと、均圧弁254と、第1遮断弁260a、260bと、固定バルブ262と、第2遮断弁264a、264bと、第1トリミングバルブ266とを含む。
ガス供給路240は、燃料ガスの供給源122とバーナ112とを接続する流路である。本実施形態において、ガス供給路240は、第1流路242と、第2流路244とを含む。第1流路242は、燃料ガスの供給源122(主幹遮断弁124)とバーナ112とを接続する流路である。第1流路242には、後述する第1遮断弁260a、260b、および、固定バルブ262が設けられる。第2流路244は、第1遮断弁260a、260b、および、固定バルブ262をバイパスして第1流路242に接続される流路である。本実施形態において、第1流路242は、第2流路244と流路断面積が略等しい。なお、第1流路242および第2流路244は、空気供給路212よりも流路断面積が小さい。
整圧器250、主遮断弁252a、252b、および、均圧弁254は、第1流路242における、主幹遮断弁124と、第2流路244の分岐箇所との間に設けられる。整圧器250は、下流に供給される燃料ガスの圧力を、予め設定された圧力に整圧する。主遮断弁252a、252bは、整圧器250の下流側に設けられる。主遮断弁252a、252bは、第1流路242を開閉する。燃焼システム100の運転中、主遮断弁252a、252bは、開状態に維持される。
均圧弁254は、整圧器250の下流側に設けられる。均圧弁254は、空気供給路212とガス供給路240とを均圧する。均圧弁254を備えることにより、空気供給路212における流量調整弁216の下流側(流量調整弁216とバーナ112との間)と、ガス供給路240における均圧弁254の下流側(均圧弁254とバーナ112との間)の圧力を、実質的に等しい圧力(例えば、2kPaG)とすることができる。なお、均圧弁254は、主遮断弁252aの上流にあってもよく、その場合、主遮断弁252a、252bは、第1遮断弁260a、260bとして利用することができる。
第1遮断弁260a、260b、および、固定バルブ262は、第1流路242における第2流路244の分岐箇所と、第2流路244の再接続箇所との間に設けられる。換言すれば、第2流路244は、第1流路242における均圧弁254と第1遮断弁260aとの間から分岐され、固定バルブ262とバーナ112との間に再接続される。
第1遮断弁260a、260bは、均圧弁254の下流側に設けられる。第1遮断弁260a、260bは、第1流路242を開閉する。第1遮断弁260a、260bは、燃料ガスの流路を二重で遮断できるように第1流路242に設けられる。
固定バルブ262は、第1遮断弁260a、260bの下流側に設けられる。固定バルブ262は、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)に維持される。設定値は、例えば、不完全燃焼および失火を回避できる開度である。固定バルブ262は、例えば、ニードルバルブである。
第2遮断弁264a、264b、および、第1トリミングバルブ266は、第2流路244に設けられる。第2遮断弁264a、264bは、第2流路244を開閉する。第2遮断弁264a、264bは、燃料ガスの流路を二重で遮断できるように第2流路244に設けられる。
第1トリミングバルブ266は、第2流路244における第2遮断弁264bの下流側に設けられる。第1トリミングバルブ266は、例えば、コントロールモータ付きバタフライバルブである。第1トリミングバルブ266は、開度調整部142によって開度が調整される。
[開度調整部142による制御]
続いて、本実施形態に係る、開度調整部142による、流量調整弁216、第1遮断弁260a、260b、第2遮断弁264a、264b、および第1トリミングバルブ266の制御について説明する。
図3は、第1の実施形態に係る開度調整部142による制御を説明する図である。図3に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する際、第1遮断弁260a、260bを閉弁し、第2遮断弁264a、264bを開弁する。また、開度調整部142は、O2トリミングを実行する場合、酸素センサ130の測定値に基づき、第1トリミングバルブ266の開度を調整する。例えば、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、所定の目標酸素範囲内に維持されるように、第1トリミングバルブ266の開度を調整する。したがって、O2トリミングを実行する場合、燃料ガスは、第2流路244を通じて、バーナ112に供給される。目標酸素範囲は、燃焼機器110の燃焼効率が目標値以上となる、排気ガス中の酸素濃度の範囲である。
O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを開弁し、第2遮断弁264a、264bを閉弁する。したがって、O2トリミングを行わない場合、燃料ガスは、第1流路242を通じて、バーナ112に供給される。また、O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度調整を行わず、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)に固定する。したがって、O2トリミングを行わない場合、固定バルブ262の、予め設定された開度に応じた流量の燃料ガスがバーナ112に供給される。
図4は、第1の実施形態に係る開度調整部142による制御を説明するフローチャートである。
図4に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS110)。その結果、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS110におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを閉弁し、第2遮断弁264a、264bを開弁して(ステップS112)、ステップS110に処理を移す。
一方、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS110におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS114)。その結果、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS114におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを開弁し、第2遮断弁264a、264bを閉弁して(ステップS116)、ステップS110に処理を移す。
また、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS114におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングの実行中であるか否かを判定する(ステップS120)。その結果、O2トリミングの実行中であると判定した場合(ステップS120におけるYES)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値(排気ガス中の酸素濃度)が、目標酸素範囲の上限値超であるか否かを判定する(ステップS122)。
その結果、酸素センサ130の測定値が上限値超であると判定した場合(ステップS122におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を増加させて(ステップS124)、ステップS110に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が上限値超ではないと判定した場合(ステップS122におけるNO)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、目標酸素範囲の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS126)。その結果、酸素センサ130の測定値が下限値未満であると判定した場合(ステップS126におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を減少させて(ステップS128)、ステップS110に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が下限値未満ではないと判定した場合(ステップS126におけるNO)、つまり、酸素センサ130の測定値が目標酸素範囲内であると判定した場合、開度調整部142は、ステップS110に処理を移す。
また、O2トリミングの実行中ではない(不実行中である)と判定した場合(ステップS120におけるNO)、開度調整部142は、ステップS110に処理を移す。
図3に戻って説明すると、本実施形態において、開度調整部142は、O2トリミングを実行するか否かに拘わらず、燃焼機器110の炉内温度を測定する不図示の温度センサの測定値に基づいて、流量調整弁216の開度を調整する。例えば、開度調整部142は、温度センサの測定値が目標温度未満である場合、流量調整弁216の開度を増加させる。また、開度調整部142は、温度センサの測定値が目標温度超である場合、流量調整弁216の開度を減少させる。
以上説明したように、本実施形態に係る燃焼システム100は、酸素センサ130、開度調整部142、および、第1トリミングバルブ266を備える。これにより、燃焼システム100は、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。したがって、燃焼システム100は、バーナ112の失火や不完全燃焼を防止することができ、また、燃焼効率を向上させることが可能となる。
また、燃焼システム100は、酸素センサ130、開度調整部142、第2流路244、第1遮断弁260a、260b、第2遮断弁264a、264b、および、第1トリミングバルブ266を、O2トリミング機能を備えない従来のガス供給機構に追加するだけで、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。なお、従来のガス供給機構において、主遮断弁252a、252bが均圧弁254の下流側に位置している場合、第1遮断弁260a、260bを新たに設置することなく、当該主遮断弁252a、252bを第1遮断弁として利用することができる。
また、燃焼システム100は、O2トリミングを実行する際に開度が調整される第1トリミングバルブ266がガス供給路240に設けられる。つまり、燃焼システム100は、O2トリミングを実行する際に、バーナ112に供給される燃料ガスの量を調整することができる。したがって、燃焼システム100は、O2トリミングを実行する際に燃焼機器110の増熱および減熱を実行することが可能となる。
また、上記したように、第1流路242および第2流路244は、空気供給路212よりも流路断面積が小さい。したがって、燃焼システム100は、O2トリミングを実行する際に開度を調整するトリミングバルブを空気供給路212に設ける場合と比較して、第1トリミングバルブ266を小型化することができる。
また、燃焼システム100は、第2流路244、第2遮断弁264a、264bを備え、第2流路244における第2遮断弁264bの下流側に第1トリミングバルブ266を備える。これにより、仮に、第1トリミングバルブ266が故障した場合であっても、バーナ112による燃焼を継続することができる。具体的に説明すると、第1トリミングバルブ266が故障した場合であっても、第2遮断弁264a、264bを閉弁し、第1遮断弁260a、260bを開弁することで、第1流路242からバーナ112へ燃料ガスを供給することが可能となる。
また、燃焼システム100は、均圧弁254の下流側に第1トリミングバルブ266を備える。これにより、第1トリミングバルブ266は、空気比を変更することができる。
[第2の実施形態:燃料供給部320]
図5は、第2の実施形態に係る燃料供給部320を説明する図である。なお、上記燃料供給部120と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態では、燃焼機器110、燃料ガスの供給源122、主幹遮断弁124、酸素センサ130、中央制御部140、および、空気供給部210といったガス供給部330以外の構成は、第1の実施形態と実質的に等しい。
図5に示すように、燃料供給部320は、空気供給部210と、ガス供給部330とを含む。ガス供給部330は、ガス供給路240と、整圧器250と、主遮断弁252a、252bと、均圧弁254と、固定バルブ262と、第2遮断弁264a、264bと、第1トリミングバルブ266とを含む。つまり、本実施形態に係るガス供給部330は、上記ガス供給部230とは異なり、第1遮断弁260a、260bを備えない。
また、本実施形態において、第2流路244は、第1流路242よりも流路断面積が小さい。
[開度調整部142による制御]
続いて、本実施形態に係る、開度調整部142による、第2遮断弁264a、264b、および、第1トリミングバルブ266の制御について説明する。
図6は、第2の実施形態に係る開度調整部142による制御を説明する図である。図6に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する際、第2遮断弁264a、264bを開弁する。また、開度調整部142は、O2トリミングを実行する場合、酸素センサ130の測定値に基づき、第1トリミングバルブ266の開度を調整する。したがって、O2トリミングを実行する場合、燃料ガスは、第1流路242および第2流路244を通じて、バーナ112に供給される。
一方、O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第2遮断弁264a、264bを閉弁する。したがって、O2トリミングを行わない場合、燃料ガスは、第1流路242を通じて、バーナ112に供給される。また、O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度調整を行わない。したがって、O2トリミングを行わない場合、固定バルブ262の、予め設定された開度に応じた流量の燃料ガスがバーナ112に供給される。
以上説明したように、本実施形態に係るガス供給部330は、第1トリミングバルブ266を備える。これにより、ガス供給部330は、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。したがって、ガス供給部330は、バーナ112の失火や不完全燃焼を防止することができ、また、燃焼効率を向上させることが可能となる。
また、ガス供給部330は、第2流路244、第2遮断弁264a、264b、および、第1トリミングバルブ266を、O2トリミング機能を備えない従来のガス供給機構に追加するだけで、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。
また、本実施形態に係るガス供給部330は、第1遮断弁260a、260bを備えないため、O2トリミング機能を備えない従来のガス供給機構に対し、第1流路242の改造が不要となる。また、第2流路244、第2遮断弁264a、264b、または、第1トリミングバルブ266に異常が生じた場合に、O2トリミング機能を備えない従来(既設)のガス供給機構に容易に復帰させることができる。
また、上記したように、本実施形態の第2流路244は、第1流路242よりも流路断面積が小さい。これにより、ガス供給部330は、第1の実施形態に係るガス供給部230よりも省スペース化を図ることができる。
[第1の変形例:燃料供給部420]
図7は、第1の変形例に係る燃料供給部420を説明する図である。なお、上記燃料供給部120と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、第1の変形例では、燃焼機器110、燃料ガスの供給源122、主幹遮断弁124、酸素センサ130、中央制御部140、および、空気供給部210といったガス供給部430以外の構成は、第1の実施形態と実質的に等しい。
図7に示すように、燃料供給部420は、空気供給部210と、ガス供給部430とを含む。ガス供給部430は、ガス供給路440と、整圧器250と、主遮断弁252a、252bと、均圧弁254と、第1トリミングバルブ266とを含む。
ガス供給路440は、上記第1の実施形態および第2の実施形態のガス供給路240とは異なり、第2流路244を備えない。ガス供給路440は、主幹遮断弁124とバーナ112とを接続する流路である。ガス供給路440は、空気供給路212よりも流路断面積が小さい。また、整圧器250、主遮断弁252a、252b、均圧弁254、および、第1トリミングバルブ266は、ガス供給路440に設けられる。つまり、第1の変形例に係るガス供給部430は、O2トリミング機能を備えない従来のガス供給機構を構成する固定バルブ262に代えて、第1トリミングバルブ266を備えたものである。
[開度調整部142による制御]
続いて、第1の変形例に係る、開度調整部142による第1トリミングバルブ266の制御について説明する。
図8は、第1の変形例に係る開度調整部142による制御を説明するフローチャートである。
図8に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS210)。その結果、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS210におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)として(ステップS212)、ステップS210に処理を移す。
一方、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS210におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングの実行中であるか否かを判定する(ステップS214)。その結果、O2トリミングの実行中であると判定した場合(ステップS214におけるYES)、開度調整部142は、ステップS220に処理を移す。
一方、O2トリミングの実行中ではないと判定した場合(ステップS214におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS216)。その結果、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS216におけるNO)、開度調整部142は、ステップS210に処理を移す。一方、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS216におけるYES)、開度調整部142は、ステップS220に処理を移す。
開度調整部142は、酸素センサ130の測定値(排気ガス中の酸素濃度)が、目標酸素範囲の上限値超であるか否かを判定する(ステップS220)。その結果、酸素センサ130の測定値が上限値超であると判定した場合(ステップS220におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を増加させて(ステップS222)、ステップS210に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が上限値超ではないと判定した場合(ステップS220におけるNO)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、目標酸素範囲の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS224)。その結果、酸素センサ130の測定値が下限値未満であると判定した場合(ステップS224におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を減少させて(ステップS226)、ステップS210に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が下限値未満ではないと判定した場合(ステップS224におけるNO)、つまり、酸素センサ130の測定値が目標酸素範囲内であると判定した場合、開度調整部142は、ステップS210に処理を移す。
以上説明したように、第1の変形例に係るガス供給部430は、第1トリミングバルブ266を備える。これにより、ガス供給部430は、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。したがって、ガス供給部430は、バーナ112の失火や不完全燃焼を防止することができ、また、燃焼効率を向上させることが可能となる。
また、ガス供給部430は、O2トリミング機能を備えない従来のガス供給機構を構成する固定バルブ262を、第1トリミングバルブ266に代えるといった簡便な作業で、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。
[第2の変形例:燃料供給部510]
図9は、第2の変形例に係る燃料供給部510を説明する図である。なお、上記燃料供給部120と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、第2の変形例では、燃焼機器110、燃料ガスの供給源122、主幹遮断弁124、酸素センサ130、中央制御部140、および、ガス供給部230といった空気供給部520以外の構成は、第1の実施形態と実質的に等しい。
図9に示すように、燃料供給部510は、空気供給部520と、ガス供給部230とを含む。空気供給部520は、空気供給路212と、ブロワ214と、流量調整弁216と、第2トリミングバルブ528とを含む。
第2トリミングバルブ528は、空気供給路212における流量調整弁216とバーナ112との間に設けられる。つまり、第2の変形例に係る空気供給部520は、上記空気供給部210の固定弁218に代えて、第2トリミングバルブ528を備えたものである。第2トリミングバルブ528は、例えば、コントロールモータ付きバタフライバルブである。
[開度調整部142による制御]
続いて、第2の変形例に係る、開度調整部142による、第1遮断弁260a、260b、第2遮断弁264a、264b、第1トリミングバルブ266、および、第2トリミングバルブ528の制御について説明する。
図10は、第2の変形例に係る開度調整部142による制御を説明するフローチャートである。
図10に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS310)。その結果、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS310におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを閉弁し、第2遮断弁264a、264bを開弁して(ステップS312)、ステップS310に処理を移す。
一方、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS310におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS314)。その結果、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS314におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを開弁し、第2遮断弁264a、264bを閉弁する(ステップS316)。そして、開度調整部142は、第2トリミングバルブ528の開度を全開にして(ステップS318)、ステップS310に処理を移す。
また、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS314におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングの実行中であるか否かを判定する(ステップS320)。その結果、O2トリミングの実行中であると判定した場合(ステップS320におけるYES)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値(排気ガス中の酸素濃度)が、目標酸素範囲の上限値超であるか否かを判定する(ステップS322)。
その結果、酸素センサ130の測定値が上限値超であると判定した場合(ステップS322におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を増加させ、第2トリミングバルブ528の開度を減少させて(ステップS324)、ステップS310に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が上限値超ではないと判定した場合(ステップS322におけるNO)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、目標酸素範囲の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS326)。その結果、酸素センサ130の測定値が下限値未満であると判定した場合(ステップS326におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を減少させ、第2トリミングバルブ528の開度を増加させて(ステップS328)、ステップS310に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が下限値未満ではないと判定した場合(ステップS326におけるNO)、つまり、酸素センサ130の測定値が目標酸素範囲内であると判定した場合、開度調整部142は、ステップS310に処理を移す。
また、O2トリミングの実行中ではない(不実行中である)と判定した場合(ステップS320におけるNO)、開度調整部142は、ステップS310に処理を移す。
以上説明したように、第2の変形例に係る空気供給部520は、O2トリミング機能を備えない従来の空気供給機構を構成する固定弁218を、第2トリミングバルブ528に代えるといった簡便な作業で、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。
また、第2の変形例において、開度調整部142は、O2トリミングを実行する場合、ガス供給部230に設けられた第1トリミングバルブ266に加えて、空気供給部520に設けられた第2トリミングバルブ528の開度を調整する。これにより、O2トリミングを高精度に行うことができる。
また、第2の変形例に係る空気供給部520は、第2トリミングバルブ528を備えるため、第1トリミングバルブ266が故障した際にも、第2トリミングバルブ528によって、O2トリミングを継続することが可能となる。
[第3の変形例:燃料供給部610]
図11は、第3の変形例に係る燃料供給部610を説明する図である。なお、上記燃料供給部120、510と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、第3の変形例では、燃焼機器110、燃料ガスの供給源122、主幹遮断弁124、酸素センサ130、中央制御部140、および、ガス供給部230といった空気供給部620以外の構成は、第1の実施形態と実質的に等しい。
図11に示すように、燃料供給部610は、空気供給部620と、ガス供給部230とを含む。空気供給部620は、空気供給路622と、ブロワ214と、流量調整弁216と、第3遮断弁630と、固定弁218と、第4遮断弁632と、第2トリミングバルブ528とを含む。
第3の変形例において、空気供給路622は、第3流路624と、第4流路626とを含む。第3流路624は、ブロワ214とバーナ112とを接続する流路である。第4流路626は、第3流路624をバイパスする流路である。本実施形態において、第3流路624は、第4流路626と流路断面積が略等しい。
また、第3の変形例において、流量調整弁216は、第3流路624における、バーナ112と、第4流路626の分岐箇所との間に設けられる。
第3遮断弁630および固定弁218は、第3流路624における第4流路626の分岐箇所と、第4流路626の再接続箇所との間に設けられる。換言すれば、第4流路626は、第3流路624における流量調整弁216と第3遮断弁630との間から分岐され、固定弁218とバーナ112との間に再接続される。第3遮断弁630は、第3流路624を開閉する。第3の変形例において、固定弁218は、第3遮断弁630の下流側に設けられる。
第4遮断弁632および第2トリミングバルブ528は、第4流路626に設けられる。第4遮断弁632は、第4流路626を開閉する。第2トリミングバルブ528は、第4遮断弁632の下流側に設けられる。
[開度調整部142による制御]
続いて、第3の変形例に係る、開度調整部142による、第1遮断弁260a、260b、第2遮断弁264a、264b、第1トリミングバルブ266、第3遮断弁630、第4遮断弁632、および、第2トリミングバルブ528の制御について説明する。
図12は、第3の変形例に係る開度調整部142による制御を説明する図である。図12に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する際、第3遮断弁630を閉弁し、第4遮断弁632を開弁する。また、開度調整部142は、O2トリミングを実行する場合、酸素センサ130の測定値に基づき、第2トリミングバルブ528の開度を調整する。したがって、O2トリミングを実行する場合、空気は、第4流路626を通じて、バーナ112に供給される。
一方、O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第3遮断弁630を開弁し、第4遮断弁632を閉弁する。したがって、O2トリミングを行わない場合、空気は、第3流路624を通じて、バーナ112に供給される。また、O2トリミングを行わない場合、開度調整部142は、第2トリミングバルブ528の開度調整を行わず、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)に固定する。したがって、O2トリミングを行わない場合、固定弁218の、予め設定された開度に応じた流量の空気がバーナ112に供給される。
図13は、第3の変形例に係る開度調整部142による制御を説明するフローチャートである。
図13に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS410)。その結果、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS410におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bおよび第3遮断弁630を閉弁し、第2遮断弁264a、264bおよび第4遮断弁632を開弁して(ステップS412)、ステップS410に処理を移す。
一方、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS410におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS414)。その結果、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS414におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bおよび第3遮断弁630を開弁し、第2遮断弁264a、264bおよび第4遮断弁632を閉弁して(ステップS416)、ステップS410に処理を移す。
また、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS414におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングの実行中であるか否かを判定する(ステップS420)。その結果、O2トリミングの実行中であると判定した場合(ステップS420におけるYES)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値(排気ガス中の酸素濃度)が、目標酸素範囲の上限値超であるか否かを判定する(ステップS422)。
その結果、酸素センサ130の測定値が上限値超であると判定した場合(ステップS422におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を増加させ、第2トリミングバルブ528の開度を減少させて(ステップS424)、ステップS410に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が上限値超ではないと判定した場合(ステップS422におけるNO)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、目標酸素範囲の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS426)。その結果、酸素センサ130の測定値が下限値未満であると判定した場合(ステップS426におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を減少させ、第2トリミングバルブ528の開度を増加させて(ステップS428)、ステップS410に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が下限値未満ではないと判定した場合(ステップS426におけるNO)、つまり、酸素センサ130の測定値が目標酸素範囲内であると判定した場合、開度調整部142は、ステップS410に処理を移す。
また、O2トリミングの実行中ではない(不実行中である)と判定した場合(ステップS420におけるNO)、開度調整部142は、ステップS410に処理を移す。
以上説明したように、第3の変形例に係る空気供給部620は、第4流路626、第3遮断弁630、第4遮断弁632、および、第2トリミングバルブ528を、O2トリミング機能を備えない従来の空気供給機構に追加するだけで、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。
また、空気供給部620は、第4流路626、第4遮断弁632を備え、第4流路626における第4遮断弁632の下流側に第2トリミングバルブ528を備える。これにより、仮に、第2トリミングバルブ528が故障した場合であっても、バーナ112による燃焼を継続することができる。具体的に説明すると、第2トリミングバルブ528が故障した場合であっても、第4遮断弁632を閉弁し、第3遮断弁630を開弁することで、第3流路624からバーナ112へ空気を供給することが可能となる。
[第4の変形例:燃料供給部710]
図14は、第4の変形例に係る燃料供給部710を説明する図である。なお、上記燃料供給部120、510、610と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、第4の変形例では、燃焼機器110、燃料ガスの供給源122、主幹遮断弁124、酸素センサ130、中央制御部140、および、ガス供給部230といった空気供給部720以外の構成は、第1の実施形態と実質的に等しい。
図14に示すように、燃料供給部710は、空気供給部720と、ガス供給部230とを含む。空気供給部720は、空気供給路622と、ブロワ214と、流量調整弁216と、固定弁218と、第2トリミングバルブ528とを含む。つまり、第4の変形例に係る空気供給部720は、上記空気供給部620とは異なり、第3遮断弁630および第4遮断弁632を備えない。
また、第4の変形例において、第4流路626は、第3流路624よりも流路断面積が小さい。例えば、第3流路624および第4流路626の流路断面積の合計を100%とすると、第3流路624の流路断面積は、80%程度であり、第4流路626の流路断面積は、20%程度である。
[開度調整部142による制御]
続いて、第4の変形例に係る、開度調整部142による、第1遮断弁260a、260b、第2遮断弁264a、264b、第1トリミングバルブ266および第2トリミングバルブ528の制御について説明する。
図15は、第4の変形例に係る開度調整部142による制御を説明するフローチャートである。
図15に示すように、開度調整部142は、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS510)。その結果、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS510におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを閉弁し、第2遮断弁264a、264bを開弁して(ステップS512)、ステップS510に処理を移す。
一方、O2トリミングを実行する旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS510におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたか否かを判定する(ステップS514)。その結果、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けたと判定した場合(ステップS514におけるYES)、開度調整部142は、第1遮断弁260a、260bを開弁し、第2遮断弁264a、264bを閉弁する(ステップS516)。そして、開度調整部142は、第2トリミングバルブ528の開度を、燃焼システム100の運転開始時に設定された開度(設定値)とし(ステップS518)、ステップS510に処理を移す。
また、O2トリミングを不実行とする旨の操作入力を受け付けていないと判定した場合(ステップS514におけるNO)、開度調整部142は、O2トリミングの実行中であるか否かを判定する(ステップS520)。その結果、O2トリミングの実行中であると判定した場合(ステップS520におけるYES)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値(排気ガス中の酸素濃度)が、目標酸素範囲の上限値超であるか否かを判定する(ステップS522)。
その結果、酸素センサ130の測定値が上限値超であると判定した場合(ステップS522におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を増加させ、第2トリミングバルブ528の開度を減少させて(ステップS524)、ステップS510に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が上限値超ではないと判定した場合(ステップS522におけるNO)、開度調整部142は、酸素センサ130の測定値が、目標酸素範囲の下限値未満であるか否かを判定する(ステップS526)。その結果、酸素センサ130の測定値が下限値未満であると判定した場合(ステップS526におけるYES)、開度調整部142は、第1トリミングバルブ266の開度を減少させ、第2トリミングバルブ528の開度を増加させて(ステップS528)、ステップS510に処理を移す。
一方、酸素センサ130の測定値が下限値未満ではないと判定した場合(ステップS526におけるNO)、つまり、酸素センサ130の測定値が目標酸素範囲内であると判定した場合、開度調整部142は、ステップS510に処理を移す。
また、O2トリミングの実行中ではない(不実行中である)と判定した場合(ステップS520におけるNO)、開度調整部142は、ステップS510に処理を移す。
以上説明したように、第4の変形例に係る空気供給部720は、第4流路626、第2トリミングバルブ528を、O2トリミング機能を備えない従来の空気供給機構に追加するだけで、O2トリミングを簡易に実行することが可能となる。
また、第4の変形例に係る空気供給部720は、第3遮断弁630を備えないため、O2トリミング機能を備えない従来の空気供給機構に対し、第3流路624の改造が不要となる。また、第4流路626、または、第2トリミングバルブ528に異常が生じた場合に、O2トリミング機能を備えない従来(既設)の空気供給機構に容易に復帰させることができる。
また、上記したように、第4の変形例の第4流路626は、第3流路624よりも流路断面積が小さい。これにより、空気供給部720は、第3の変形例に係る空気供給部620よりも省スペース化を図ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上述した第1の実施形態において、燃焼システム100は、空気供給部210およびガス供給部230を備える場合を例に挙げた。しかし、燃焼システム100は、ガス供給部230、330、430のうちのいずれか1と、空気供給部210、520、620、720のうちのいずれか1とを備えていればよい。
また、上記第4の変形例において、空気供給部720が、第3遮断弁630および第4遮断弁632を備えない場合を例に挙げた。しかし、空気供給部720は、第4遮断弁632を備えてもよい。
また、空気供給路212、第1流路242、第2流路244、ガス供給路440、第3流路624、第4流路626の流路断面積および寸法関係は、上記第1、第2の実施形態、および、第1~第4の変形例における例示に限定されない。したがって、空気供給路212、第1流路242、第2流路244、ガス供給路440、第3流路624、第4流路626の流路断面積は、略等しくてもよいし、上記第1、第2の実施形態、および、第1~第4の変形例における例示と大小関係が逆であってもよい。
また、上記燃料供給部120、320、420、510、610、710において、整圧器250を省略してもよい。