JPS5843654B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼制御装置に係るものである。

燃料と空気を予め混合して燃焼する予混合燃焼装置はそ
の空気過剰率をある一定幅内に制御する必要があり、そ
の許容幅は一般の拡散燃焼バーナに比較すると狭い。

このため燃料側に用いられる燃料圧力調節器の要求性能
は厳しく、特に燃焼入力を増減する場合に著しい。

本発明は、１ 人力増減の操作をする時の燃料圧力調節
器性能の誤差許容度を向上し、空気過剰率の一層の安定
化と燃料圧力調節器製作の容易化を図ること。

２ 予混合燃焼器とブンゼン式パイロットバーナを併用
する場合の総合空気過剰率の安定化を図ること。

３ 燃焼器の安定燃焼下限以下に入力が低下することを
防止すること。

４ 燃焼量の増減操作の容易化を図ること。

を目的とするものである。

以下にその実施例を添付図面にもとづいて説明する。

第１図において、１は吸気管で、ここから送風機２が空
気を吸い込み、連結管３を通して風量調節器４、混合管
５、燃焼部８、熱交換器９、排気管１０の経路へ風を送
り込んでいる。

ここで７は混合管５の空気ノズルで、これのエゼクタ効
果によって低圧発生部６の圧力は混合管５０入口圧より
も低圧が得られている。

次に、１１はガス管で、コック１２を通り、ガバナ１３
、電磁弁１４、ガス量調節器１５、ガスノズル１６を通
じて前述の低圧発生部６ヘガスを供給している。

ここで、前述の連絡管３とガスガバナ１３０間には圧力
導入管１７が設けられていて、ガスガバナ１３の出口ガ
ス圧は連絡管３の空気圧に応じて変化するようになって
いる。

この出口ガス圧と空気圧を等しくなるように作動する目
的でゼロガバナが用いられることが多い。

次に、１８は燃焼部８に臨んで設けられたパイロットバ
ーナで、これへの空気は連絡管３から供給されており、
ガスは、コック１２から分岐したパイロット管２１でパ
イロットガスガバナ２０を介して供給されている。

以上の構成に於て、混合管５のエゼクタ効果によって発
生する混合管の入口空気圧と低圧部６の圧力との差は通
過風量の２乗にほぼ比例することが知られており、第２
図がその一例である。

風量６ｍ３／Ｈの時に２０ｙｎｍＡｑの圧力差があるが
、３ｍ３／Ｈになると５ｍｍＡｑの圧力差に減少する。

もし、第１図での風量調節器４が無くて送風機の吸い込
み側に調節器を設けたり、電圧を変えて風量を調節した
場合は次の理由でガバナ１３の精度が高く必要となる。

圧力導入管１７によって連結管３の空気圧がガバナ１３
へ伝えられ、この空気圧に等しいガス圧でガバナからガ
スが供給されている。

すなわち、混合管入口空気圧Ｐａｉ とガバナ出口圧
Ｐｚｏ が等しくなっている。

そして、ガスは低圧部６へ供給され、ガバナ出口圧と低
圧部の圧力差の平方根に比例した流量となる。

従って、風量増加時にはモカ差が２乗の関係で増加し、
その圧力差の平方根に比例したガス量の増加となるわけ
で、空気過剰率が変化することは無い。

しかし、ガバナが常に空気圧Ｐａｉ と等しいガス出
口圧Ｐｚｏ を保つことは難しく、調圧作業時の誤差や
、ガバナ自体の負荷特性や、ガス供給圧の変動により幾
分かの増減は見込まねばならない。

第３図はＰｚｏ とＰａｉ のズレによって空気過
剰率が変化する際に、前述の混合管による発生差圧、す
なわち、ガスガバナ１３から低圧室６ヘガスを供給しよ
うとする圧力差に関係があることを示している。

例えば同一風量の条件で２０ ｍｍＡｑの差圧がある時
にガバナの誤差が２ｍＡｑ低い状態に調圧されたらガス
量は誤差が無い時の９５係に減少し、空気過剰率は基準
の５係増にとどまるが、もし、差圧が５ｍｍＡｑ Ｌか
無い時にガバナ誤差が２ｍｍＡｑ低いと、ガス量は７７
．５％減少し、空気過剰率は２９％増となる。

すなわち、同じガバナの出口圧誤差であっても、差圧が
少ない程、空気過剰率への影響は多い。

今、燃焼部の性能から確保されねばならない空気過剰率
の範囲が示されると、その範囲的に入れるべきガバナ出
口ガス圧Ｐｚ。

と混合管人口空気圧Ｐａｉ との差の許容範囲は第３
図の通りである。

第２図のような特性の混合管と組合わせるならば、６
ｍ” ／ Ｈの風量の時には＋１１．５〜−７ｍｍＡｑ
Ｏ間で空気圧Ｐａｉ にガス圧Ｐｚｏ が追従してお
れば良いが、３ ｒｎ”／ Ｈの風量になると＋３〜−
１．８ｍｍＡｑ Ｌか誤差を許されなくなる。

混合管の入口空気圧は吸気管や排気管の抵抗や吸排気管
端面に当る外気風の影響で変化するし、前述したガスガ
バナ側の変動要因も加わり、すべての変動条件で＋３〜
１．８ｍｍＡｑの範囲を守ることは相当難しい。

又、混合管の発生差圧を増加するべく空気ノズル７の径
を小さくすれば良いが、風路抵抗の増大となって送風機
が高静圧のものになる。

更に、余り混合管人口空気圧が高くなるとガス供給圧が
低下した時にＰａｉ ）Ｐｚｏの傾向が増大してガス
供給圧変化に対し、空気過剰率の変化が大きくなる。

以上の理由で空気ノズル７を余り絞り過ぎることも良く
ない。

以上が風量調節器４とガス量調節器１５を使用せずに入
力を変化させる場合の問題である。

これに対し、本発明の場合は混合管５の前に風量調節器
４があり、その前の連結管３の空気にガバナ出口圧を追
従させているので、ガスノズルの差圧は混合管５自体の
発生差圧と風量調節器４の圧力降下分の合計となる。

今、送風機２を一定量圧で運転し、風量調節器４で風量
を増減した時にガスノズル差圧は第４図の如くなる。

ここでは６ｍ３／Ｈの風量の時に混合管自体は１２ｍｍ
Ａｑの差圧を発生するもので、第２図の例よりも空気ノ
ズル径は太きい。

６ｍ”／Ｈの状態から風量を減少して行くと風量調節器
の圧力降下分が加わり、ノズル差圧は増加し、ガバナ許
容誤差は拡大され、前述のような厳密な制御をする必要
が無くなる。

しかし、ガス側のノズル差圧が次第に低風量側で増大す
るため、ノズル抵抗が一定ではガス量も次第に増加して
しまうので、ガス回路にガス量調節器１５を挿入し、風
量調節器４と関連制御する必要がある。

さて、パイロットバーナ用の空気は風量調節器４の前か
ら導くと、メインバーナ側の風量を増減させた場合でも
パイロット風量の増減は非常に少く出来る。

風量調節器４とガス量調節器１５を関連制御する必要性
については説明したが、その実施手段について に述べ
る。

第５図は風量とガス量を機構的に関連した例で、２２は
風入口２３、ガス人口２４を有する調節器ボディで、風
通路２５とガス通路２６を径て混合部５に至る。

風は空気ノズル７から噴出させ、そのエゼクタ効果によ
って低圧室６の圧力が風量に応じて低下する。

２７はディフューザである。ここで、２８は風量調節部
４とガス量調節部１５を有するコック状の絞り弁であり
、画調節部の間はＯリング２９によって洩れを防止して
いる。

３０は絞り弁２８を押えているスプリングで、３１がそ
の押え板である。

３２は押え板から立設したピンで、絞り弁２８に取付げ
た軸３３と係合し、一定角度以上に絞り弁が回転しない
ようになっている。

第６図Ａは第５図の調節部が風量、ガス側とも全開状態
で、ガス入力としては最高の状態であり、同図Ｂは約４
５度回転させて絞った図である。

このように、風とガスを同時に機構的に調節することに
より、設計時点で寸法を適正に選択しておけば、ガス入
力を調節しても空気過剰率が変化せずに済む。

なお、同図Ｂで３２′は第２のピンであり、ガス入力が
ある一定爆限以下にならぬよう規制するもので、燃焼部
の燃焼範囲の下限に合わせである。

次に、ガス入力を段階的に犬、小に切替える場合につい
て述べる。

第７図は風量、ガス側ともに応用が出来る調節部で、２
ケの絞り部からなり、同図Ａはどちらか一方を使う方法
、Ｂは入力大にする時は一方の絞り部をバイパスし、入
力小にする時は両方の絞り部を通す方法、Ｃは入力大の
時は並列接続した２ケの絞り部を通し、入力小の時は片
方のみを通す方法である。

これらの方法を用いて、ガス量、風量を同時に犬、小に
切替えると空気過剰率の変動を無くすることが出来る。

この方法は、特にガス質の変更が見込まれる場合に、ガ
ス側の２ケの絞り部の交換で良い。

第５図に示す方法では、ガス量の絞り弁２８の回転によ
る変化傾向がガス質によって異るため単に絞り弁２８の
交換のみでは良くない。

従って階段状の入力変化を行う場合には第７図の方法が
有利と言える。

更に絞り部の数を増加したり切替弁を多用すれば多段入
力制御が可能である。

第８図は第７図Ｃの方法を用いた例で、風は送風機から
送られ人口３４に入った後に主管３６と細管３５に分岐
し、主管３６には弁３７が設けられて弁３７より下流で
合流して混合管５に至る。

一方ガス側（・まガスコックを出てから３８に至り、主
電磁弁１４通過後にノズル４１，４２を各々有するガス
通路３９．４０に分岐され、両ノズル通過後に合流して
混合管５に入る。

ガス通路３９には切換電磁弁４３があり、４５はそのコ
イルで、弁３７が開いた時に通電されて切換電磁弁４３
が開く。

従って、入力を犬にする時は弁３７を開き、入力を小に
する時は弁３７を閉じるだけで同時にガス量も大小にす
ることが可能となる。

以上の説明から明らかなように本発明は以下に示す顕著
な効果を奏する。

すなわち、（１）燃焼制御の時に燃料圧力調整器の許容
誤差範囲を拡大し得るので、燃焼がより安定すると共に
、圧力調整器製作が容易となる。

（２）従来の送風機電圧で風量を変化させる場合に比し
て、混合管の通風抵抗を低く設計することが可能で、フ
ァン能力が低くても良く、送風機の起動が常に定格電圧
なので間頭ないし、電圧変化による風量変化も少い。

また、パイロットバーナへの風量変化が少い。

（３）燃焼部の燃焼入力下限以下に入力が入ることがな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼制御装置の基本
構成図、第２〜３図は混合管の性能と、ガバナ許容誤差
の関係を示す線図、第４図は風量調節器によるノズル差
圧増加について説明した線図、第５図は風量とガス量を
同時に制御する機構例を示す断面図、第６図Ａ、Ｂはそ
の作動説明図である。 第７図Ａ、Ｂ、Ｃは入力を犬、小切換える場合の切換方
法を示した説明図、第８図は電磁弁によってガス量を風
量切換時に電気的に追従させた例を示す説明図である。 ２・・・・・・送風機、４・・・・・・風量調節器、５
・・・・・・ガス空気混合管、６・・・・・・低圧発生
部、８・・・・・・燃焼部、１３・・・・・・ガスガバ
ナ、１５・・・・・・ガス量調節器、１８・・・・・・
パイロットバーナ、４３・・・・・・電磁弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼風量を調節する風量調節器と、送風によって差
   圧を発生する差圧発生体と、燃焼部とを有し、前記差圧
   発生体の圧力に関連して燃焼量を調節する燃料圧力調節
   器を燃料通路中に設け、前記燃料圧力調節器の下流側に
   前記風量調節器と関連した燃料調節器を有する燃焼制御
   装置。 ２ 燃焼部に臨んだパイロットバーナへのパイロット空
   気を風量調節器の上流側から導いた特許請求の範囲第１
   項記載の燃焼制御装置。 ３ 風量調節器と燃料調節器とを機構的に連結した特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。 ４ 風量調節器と燃料調節器において、それぞれ最低風
   量と最低燃焼量が設定されている特許請求の範囲第１項
   記載の燃焼装置。 ５ 風量調節器と燃料調節器が各々複数個の固定絞り体
   で構成され、これらを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の燃焼制御装置。 ６ 両調節器の一方又は両方を電磁弁によって選択使用
   する特許請求の範囲第５項記載の燃焼制御装置。