JPH0672695B2 - 空燃比比例制御方法 - Google Patents

空燃比比例制御方法

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JPH0672695B2
JPH0672695B2 JP3070469A JP7046991A JPH0672695B2 JP H0672695 B2 JPH0672695 B2 JP H0672695B2 JP 3070469 A JP3070469 A JP 3070469A JP 7046991 A JP7046991 A JP 7046991A JP H0672695 B2 JPH0672695 B2 JP H0672695B2
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Landscapes

  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気とガスの燃焼装置
で、空気ラインに熱交換器を設け、空気を予熱してバー
ナに導入する工業用熱交換器付バーナの均圧弁を用いた
空燃比比例制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、空気とガスの燃焼装置では、空気
ラインに熱交換器を設け、空気を予熱して燃焼用バーナ
に送気しているが、送気する空気の温度に変動がある
と、実質空気量が変化するので、一定の空燃比が保持で
きなくなる。そのため、何らかの補正機能を設ける必要
があった。
【0003】その1つとして図5に示すような方法のも
のが提案されている。この方法は、2つのダイヤフラム
室を有する均圧弁30を有し、空気ライン1およびガス
ライン2に各々絞り機構1a,2aを設け、空気絞り
(固定オリフイス)の差圧とガス絞り(可変であるが、
調整によって最終的に固定オリフイスにする)の差圧と
等しくなるように調節して、ガスと空気の量を一定比率
に調節するものである。
【0004】この空気絞り機構1aは、常温空気側に設
けると共に燃焼の量の制御は空気(常温側)の制御弁を
コントロールモータで作動させるだけの操作で、熱交換
器出口の空気温度が変わったとしても、同一空燃比で最
大燃焼から最小燃焼域まで制御できるようにしたもので
ある。
【0005】また、他の方法として、図6に示すよう
に、空気ライン1およびガスライン2のそれぞれに絞り
機構1a,2aを設け、該絞り機構1a,2aの上流側
に通常の均圧弁31を、下流側に特殊均圧弁32を設
け、ガスライン2の圧力と空気ライン1の圧力が常時等
しくなるよう制御する方法も提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの方法の通常燃
焼では最大燃焼量/最小燃焼量(ターンダウン)比を
5:1の範囲程度にすることが多く、その場合に最小燃
焼時の各差圧△PA=△PGを15m/m水柱にすると
最大燃焼時の差圧は流量の2乗となり、差圧としての
範囲は25:1となる。即ち、最大の場合15m/m水
柱×25倍=375m/m水柱の差圧を持った空気側の
固定オリフイスが必要となる。
【0007】通常、オリフイス内径dと管内径Dの比,
d/D=βを0.4 〜0.6 にとると、絞り後の永久圧損=
差圧×(1−β2 )で計算され、絞り比0.4 で315m/m
水柱、0.6 で240m/m 水柱と圧力損失が大きく、供
給空気ブロワーの圧力を高くする必要があり動力も大き
くなる。
【0008】さらに、高価な特殊均圧弁や、ダブルダイ
ヤフラム均圧弁を使用しなければならず、設備費用がか
かりすぎ、また、ガスラインの絞り弁の差圧や供給ガス
圧の調節も大変難しく、熟知した技術者でなければ調節
および制御ができない問題点があった。
【0009】本発明はこのような課題を解消したもの
で、空気側絞り差圧を前記の1/2 程度にして、永久圧力
損失も約1/2 程度以下に軽減することができ、最大から
最小まで広い流量範囲にわたって所定の空燃比で制御で
き、その制御や調整が簡単に行うことができ、安価に供
給できる空燃比比例制御方法を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の空燃比比例制御方法は、熱交換器26によ
り空気を予熱してバーナ27に供給する空気ライン1お
よび該バーナ27に燃料を供給する燃料ライン2に設け
られた均圧弁25により一定の比率にする空燃比比例制
御方法において、空気ラインから分岐させたパイロット
ラインに差圧比例増幅弁4を設け、該差圧比例増幅弁4
の上部高圧室7を空気絞り機構1aの上流側に、下部低
圧室8を下流側にそれぞれ導管23,24で連結,連通
させると共に、空気絞り差圧の数倍に比例した出力を燃
料ライン2に設けた均圧弁25に導入して空燃比を一定
に保持するものである。
【0011】
【作用】ブロアー28から送り出された燃焼用の空気
は、空気ライン1から分岐されたパイロットライン3に
導入され、差圧比例増幅弁4の一側上下に設けた給気口
16,17から空気圧PAで上部高圧室7と下部低圧室
8とに並列微量導入される。導入された空気は流出口2
1,22から導管23,24を介してP,P圧でオ
リフイス1a(△PA)の上流側と下流側に流れる。空
気ラインに空気が流通するとオリフイス1aに差圧が生
じて高圧室7と低圧室8に差圧が発生し、差圧比例増幅
弁4からの出力PoはP−P=△PAのx倍、即ち
Po=x×△PAの圧力を発生して均圧弁25に導入す
る。均圧弁25の特性として導入圧と均圧弁出口ガス圧
力は均圧となるので出口圧力もPoとなる。 但し、条件として給気口16,17に導入する空気圧P
Aは出力Poより少なくとも高い圧であることは言うま
でもない。
【0012】このように空気コントロール弁29を開閉
することで、空気差圧が変化し、それに比例したガス圧
力が均圧弁出口となって熱交換器26の出口の温度変化
に関係せず、実質空気量とガス量が一定空燃比で制御で
きる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示す。1は空
気ライン、2はガスラインで、空気ライン1から分岐さ
せたパイロットライン3に差圧比例増幅弁4を設けてあ
る。この差圧比例増幅弁4は図2に示すように、上部板
5と下部板6を対向して固定してあり、上部板の内部空
間D1 に高圧 P1 の高圧室7を下部板の内部に低圧 P2
の低圧室8がダイヤフラム9を介して形成されている。
【0014】このダイヤフラム9は上面の押え板10と
下面のソフトラバー11で挟着され、中央部の透孔に挿
通した螺子12にナット13を螺合して軸着してあり、
後述の弁座隆起部14とのシール性を良好にし、高圧側
の圧力 P1で押付けた時のシール性をよくすると共に出
力圧 Po を正確に発信させるようになっている。
【0015】下部板6には上方に突出する弁座隆起部1
4が形成されその内面を凹部14aとする空間d1 が形
成されていると共に、その凹部14aと連通する出力開
口15が下面中央に設けられている。16,17は差圧
比例増幅弁4の一側の上下に螺着した空気給気口で、オ
リフイス18が高圧室7にオリフイス19が通孔20を
介して弁座隆起部14の内面凹部14aと出力開口15
に連通してある。21,22は高圧室流出口と低圧室流
出口で導管23,24を連結して空気ライン1の絞り機
構1aの上流側と下流側にそれぞれ連結連通してある。
25は絞り機構の差圧発生で生じた出力を導入する通常
の均圧弁で、ガスライン2に取り付けられている。26
は熱交換器、27はバーナーである。
【0016】このように構成した本発明は、ブロワー2
8からの空気がパイロットライン3に導入され、差圧比
例増幅発生弁4の上下給気口16,17より供給空気P
Aを並列導入される。差圧比例増幅発生弁4はダイヤフ
ラム9の上下の力バランスからダイヤフラム重量を無視
すれば、出力圧力Poは、Po=P+D
(P−P)が成立し、図1のように、空気ライン1
のコントロール弁29を全閉にすると、P−P差圧
が0となり、ダイヤフラム9の上下バランスにより出力
Poは0となる。
【0017】P側とP側に差圧が発生すると、D
すなわち面積比に比例して出力Poが発生す
る。例えばD の受圧面積比4:1にすれ
ば、差圧P−Pがあればその差圧の4倍の出力Po
圧を発信する。この出力圧を均圧弁25に導入すること
により、空気差圧の4倍の出力Poが均圧弁25に作用
し、均圧弁25の出口ガス圧力も差圧の4倍の出力Po
となる。
【0018】図5に4倍出力弁の特性(差圧と出力の計
画値と実際値)を示し、また、図6に4倍出力弁を用い
て、バーナを燃焼させた時の実際空気比の変化を示す。
図5,6から明らかなように、弁出力特性および実際燃
焼結果においても、タンダウン5:1(100%〜20
%燃焼)で空燃比が変りが少ない良好な燃焼制御ができ
た。その時の差圧ΔPA=8〜200m/m 水柱の範囲で行
った。
【0019】なお、前記の実施例においては、高圧側を
上部、低圧側を下部とした場合で説明したが、上下を逆
立して使用する場合もあり、その場合には、ダイヤフラ
ム自重が下向きとなり、出力はダイヤフラムの自重分だ
け出力が小さくなるが、比例して変化できるものであ
る。
【0020】さらに、前記実施例では、供給空気を高圧
側と低圧側とに導入したが、低圧側のみ導入しても使用
可能であり、また供給空気をブロワー圧を使用せず、他
の圧力空気や計装空気若しくは不活性ガス等を使用する
こともできるが、その時は減圧弁を使用して降圧すれば
使用できる。また本実施例ではガスバーナで説明した
が、軽質油用レイショレギュレーターを用いる油バーナ
システムにも応用できるのは勿論のことである。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の空燃比比例制御
方法によれば、熱交換器26により空気を予熱してバー
ナ27に供給する空気ライン1および該バーナ27に燃
料を供給する燃料ライン2に設けられた均圧弁25によ
り一定の比率にする空燃比比例制御方法において、空気
ラインから分岐させたパイロットラインに差圧比例増幅
弁4を設け、該差圧比例増幅弁4の上部高圧室7を空気
絞り機構1aの上流側に、下部低圧室8を下流側にそれ
ぞれ導管23,24で連結,連通させると共に、空気絞
り差圧の数倍に比例した出力を燃料ライン2に設けた均
圧弁25に導入して空燃比を一定に保持するようにした
ものである。
【0022】従って、空気ライン1に設ける絞り差圧を
同一条件で、従来のシステムより約1/2 に押えることが
できると共に永久圧力損失も小さくなり、ブロワー圧力
の軽減となり動力費が少なくなる。また、高価な特殊均
圧弁やダブルダイヤフラム均圧弁を用いることなく、小
型で安価な差圧比例増幅弁4と通常市販されているよう
な均圧弁25を用い、ガス側絞り弁またはオリフイスが
不要となり設備が軽減できる。
【0023】さらに、バーナ低燃焼時の空気圧が10m/
m 水柱以下であっても、均圧弁25に導入される圧力が数
倍となり、ガス圧力も数十ミリとなるから、均圧弁性能
の良好な範囲で使用でき、空燃比制御も良好な結果が得
られる。また、取扱いに際しても特殊技術を必要としな
く、経験の浅い者でも充分調整できる。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す系統説明図
【図2】差圧比例出力弁の縦断面図
【図3】出力4倍弁の出力と差圧の計画値と実際値を示
す線図
【図4】出力4倍弁を使用してバーナを燃焼させた時の
実際空気比の変化を示す線図
【図5】従来例を示す系統説明図
【図6】他の従来例を示す系統説明図
【0025】
【符号の説明】
1 空気ライン 1a 空気絞り機構 2 燃料ライン 3 パイロットライン 4 差圧比例増幅弁 7 上部高圧室 8 下部低圧室 23,24 導管 25 均圧弁 26 熱交換器 27 バーナ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱交換器26により空気を予熱してバー
    ナ27に供給する空気ライン1および該バーナ27に燃
    料を供給する燃料ライン2に設けられた均圧弁25によ
    り一定の比率にする空燃比比例制御方法において、空気
    ラインから分岐させたパイロットラインに差圧比例増幅
    弁4を設け、該差圧比例増幅弁4の上部高圧室7を空気
    絞り機構1aの上流側に、下部低圧室8を下流側にそれ
    ぞれ導管23,24で連結,連通させると共に、空気絞
    り差圧の数倍に比例した出力を燃料ライン2に設けた均
    圧弁25に導入して空燃比を一定に保持するようにした
    ことを特徴とする空燃比比例制御方法。
JP3070469A 1991-03-11 1991-03-11 空燃比比例制御方法 Expired - Lifetime JPH0672695B2 (ja)

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JP6221468B2 (ja) * 2013-07-30 2017-11-01 三浦工業株式会社 ボイラ装置
JP7073025B1 (ja) * 2020-12-17 2022-05-23 中外炉工業株式会社 燃焼設備

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