JPS5969611A - 燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼装置の燃焼量を可変制御する制御装置に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来の燃焼制御装置を第１図に示す。

ガス絞り部１．ガス差圧センサー１１Ｌ、空気絞り部２
．空気差圧センサー２ａの上流側には、そｎぞｎガス量
制胛弁３．燃焼用空気供給手段４が設けらｎ１前記二つ
の絞り部の下流側は合流して燃焼室６へ導びかｎている
。６は外部負荷あるいは差圧センサーの出力に応じてガ
ス芥制研弁３、又は、燃焼用空気供給手段４を制御して
負荷に応じて燃焼量全変化（財）する制御部である。

第１図に於いてＰｇはガス量制研弁３の１旧−１側圧力
、すなわちガス絞り部１の上流（Ｉ１１圧力である。

Ｐ、は燃焼用空気供給手段４の出口圧力すなわち空気絞
り部２の上流側圧力である。Ｐｍ　は燃料ガスと燃焼用
空気の合流点の圧力である。上記構成に於いて、Ｐｇ＋
　Ｐａ、＋　ｐｍの圧力を用いて燃料ガス流量Ｑｇ　、
燃焼用空気流量Ｑａ　ｋ表わすと、Ｑｇ　＝　Ｋ＋　！
　ｒ　　Ｑａ　＝　Ｋ２　Ｗとなる。但し、Ｋ、、に２
は比例定数である。

理論空気１ｉ（Ｑ、ｏは、Ｋｓ’ｃ定数としてＱａｏ　
＝　Ｋ３Ｑｇ　＝　ＫＭ　・Ｋ＋　ｒで表わせる。よっ
て、空気比２ｍで表わすと、ｍ　＝　Ｑａ／Ｑａｏ　−
（Ｋ２　ｆ可＝ｒ）／（Ｋ５　・Ｋ＋　ｎ　）となり、
Ｋ４　＝　Ｋ２／に４・Ｋ１　　とおくととなる。制御
部６はすでに簡単に説明したように外部負荷に対応して
燃焼量全変化させると同時に札割（財）の方法は常にＰ
２Ｌ＝　Ｐ、となるように、すなわち ｍ　＝に４　　（Ｐａ　−Ｐｍ）／（Ｐｇ　　Ｐｍ）＝
に４Ｖ’て一Ｉ５フ〒Ｐｇ　　Ｐｍ　）　−”Ｋ４　（
一定）となるようにするものである。ところが差圧セン
サには出力のバラツキによる誤差ｅが存在し、現実には
、ｐ、　＝　ｐｇとはならずにｐ、　＝　ｐ、±ｅとな
るために、空気比ｍの実際の値は となる。すなわち空気比ｍは（ＰｇＰｍ）の関数となる
。

第２図は横軸に（ＰｇＰｍ）すなわちガス流量Ｑｇ、縦
軸に空気比ｍｉとってこの様子を図示したものである。

燃料ガス流量、すなわち燃焼量はＪでｔ＝罵５ＶＣ比例
するため、第２図の左方が低燃焼域を示すことになる。

図から明らかの様に、一定誤差±６に対して低燃焼域で
空気比ｍの誤差が急激に大さくなる。

第３図は第２図と同じｉｌｌ有する座標面にあらいハツ
チングで示した燃焼良好な範囲と前述の空気比ｍのバラ
ツキ範囲の両方を重ね合わせて表示したものである。燃
焼良好な範囲の下限値は通常１．２〜１・４程度でほぼ
一定である。

図から明らかのように空気比ｍのバラツキの限界値が低
燃焼域で急激に広がるため空気比ｍｉ高いところ、すな
わちｌ１１＝１＋Ａに設定する必要がある。又、逆に空
気比ｍ’６できるだけ小さく設定すｆば、低燃焼域で、
空気比ｍの誤差が急増大することにより、燃焼良好な範
囲の下限値から逸脱してし１つので、そｎだけ、燃焼可
変側（財）範囲を狭１くする必要がある。したがって、
このような状態に於いては、低燃焼域以外の領域では、
常に余分の燃焼用空気を供給することになり、排気ガス
によって外部に持ち去らｎる熱量が増大し、熱効率の低
下金招いていた。また、余剰の燃焼用空気を供給すると
いうことで燃焼騒音の増大にもつながるという不具合が
あった。

こ−ｎ、を改善する目的で燃料供給径路に燃料流量計を
設けて燃料流量を計量し、その流量に対応する最適の燃
焼用空気を演算部によって算出し、燃焼用空気径路に設
けらγしたダンパーをモータにより回転制御して燃焼用
空気量を調整するという方法が一部の工業炉、大型燃焼
設備等で採用さｎている実績はあるが非常にコストの高
いものとなっている。

発明の目的 本発明は、このような従来の問題点全解消するもので、
その目的とするところは、特に低燃焼域で空気比バラツ
キの下限曲線が下方に急拡大することを防いで、広い燃
焼範囲にわたって、空気比を低い値に設定することを安
価に実現することである。

発明の構成 この目的全達成する為に本発明は、燃料ガス径路と燃焼
用空気径路にそ几ぞｎの流量に応じた圧力損失を生じさ
せる絞９部を設け、その下流側を合流して共通圧力にす
るとともに、前記二つの絞Ｖ部上流側の圧力を差圧検出
手段に導き、この差圧検出手段の出力によって、差圧検
出手段の圧力取込口よりも一ヒ流側に設けらｎたガス置
割呻井と燃焼用空気供給手段の少なくとも一方を制司１
１する電気制御部を備え、燃料ガス径路τＩｌｌの調整
可能なガス絞り部を可変制御するようにしたものである
。

この構成によって、燃焼量が小さい領域におい１て、可
変絞りの圧力損失を大きくなるように可変制御し、かつ
、差圧検出手段の差圧出力によりガス置割岬弁と燃焼用
空気供給手段の少なくとも一方を作動させて燃料ガスを
相対的に減少させることができる。したがって、燃焼量
が小さい領域において、空気比を増大させ、空気比バラ
ツキの下限曲線が下方に急拡大するのを防ぐことができ
る為、空気比を全体的に低く設定しても、小燃焼量時に
、空気比バラツキの下限曲線が、燃焼良好な範囲の下限
曲線より下方にでることがなくなるという作用をもたせ
ることができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第４図〜第７図を用いて説明す
る。

第４図において、１〜６は従来例第１図の１〜５と同一
である為説明を省略する。１Ｂ及び１Ｃは、ガス絞り部
１を構成している絞りで、１Ｂは固定絞り、１Ｃは可変
絞りである。可変絞り１Ｃの主要構成は、第５図に示し
た如くケース１Ｃ１内はソ中央にダイヤフラムＩ　Ｇ２
’ｉ配設して、ケースＩＣ１ｉ２つの部屋に分割し、一
方の高圧室にバタン／Ｚ−ＩＣ３，ストッパー１０４．
　支Ｌ１０６が、ダイヤフラム１０２に連結さ扛、一方
低圧室には、支えＩＣ５とスプリング受ＩＣ６の間にバ
ランススプリング１０７が内股さｎている。

そして、ＩＣ８は低圧ポート、ＩＣ９は高圧ボートであ
り、可変絞り１Ｃ全体は燃料ガス径路６ｇに設置さｎ１
ダンパーＩＣ５３が６ｇの燃料ガス径路の断面積を可変
でさるように取付けらｎている。

第５図は最小燃焼時に於ける可変絞り１Ｃの状態図で、
可変絞ｖ１Ｃが燃料ガス径路６ｇの断面積を最大に絞っ
た状態を示している。そして、６１Ｌは燃焼用空気径路
、７はガス絞り部１の上流側圧　　− 力と空気絞り部２の上流側圧力の差圧を検知する圧力セ
ンサー、８は圧力センサ７の出力で、その差圧が零にな
るようにガス置割（財）弁３を制御する電気制御部であ
る。９は熱交換器、１ｏは湯温を検知するサーミスタ、
１１はファン等の燃焼空気供給手段４の回転数を制御す
るファン回転数制御部である。

第６図は燃料ガス径路６ｇのガス量制御弁３下流側の流
量圧力特性図である。図に於いて、曲線ｏｙ１、及び曲
線０Ｆ２Ｆ３Ｆ４は、そｎぞｎ第４図における可変絞り
１Ｃを最大に絞った場合と最小にした場合の特性曲線で
ある。そして、曲線Ｆ、Ｆ５　は低燃焼域において空気
比ｍが下方に急激に変化しないように可変絞り１Ｃが低
燃焼域で燃料ガス経路６ｇの管路抵抗が増大するように
可変制御さｎだ場合の特性曲線である。

第７図は本発明一実施例に於ける空気比ｍと（ＰｇＰｍ
）すなわち燃焼量Ｑ、との関係を示した図で、あらいハ
ツチングで示した燃焼良好な範囲の中に、こまかいハツ
チングで、空燃比ｍのバ１　。

ラツキ範囲を示した図である。

上記構成に於いて、ガス絞り部１と空気絞り部２によっ
て生じるそｎぞｎの差圧（ＰｇＰｍ）及び（Ｐａ−Ｐｍ
）の値が燃焼装置の最大定格時に空気比ｍの値が第７図
に示した如くＢの値でしかもＰｇ　＝　ＰＨになるよう
に、空気絞り部２の抵抗とガス絞り部１の抵抗（但し、
１Ｇの可変絞りは第６図の如く燃料ガス径路６ｇの断面
積が最大になるようにした状態にしておく）ｆ：定めて
おく。そして燃焼量を増減させた場合に常にｐ、　＝　
ｐ！Ｌに制御すｎば空気比ｍは、低燃焼域をのぞいては
ソ一定の値に制（財）さｎる。今第４図に於いて最大定
格燃焼時に燃焼室６の上部に配設さｎた熱交換器９によ
り加熱さ几て出てくる湯量がＷｎ／分であったとする。

この状態から湯量をＷｊ？／分より減少させていくと湯
温か上昇し、この上昇変化は出湯管に設置さｎｆｌザー
ミスタ１０により検知さｎる。

そして、ファン回転教訓（財）部１１であらかじめ定め
らＩした設定温度と比較さｎ１設定温度になるべく、燃
焼量が減少するようにすなわちファン４の１１ 回転数が減少するようにファン回転敷料（財）部１１か
ら電気信号が出力さ扛る。ファン４の回転数が減少する
と、空気絞Ｖ部２の上流側の圧力Ｐ２Ｌが低下し、ガス
絞り部１の」二流側圧力ｐｇとに差圧が発生ずる。した
がって、圧力センサ７からこの差圧にもとづく電気出力
が、電気制御部８で処理さ彊、で、圧カセンザ７にかか
るＰ？ＬとＰｇの圧力差がなくなるよｆ）に（Ｐａ＝Ｐ
、になるように）すなわちガス量が減少するように３の
ガス昂制θｆ弁が制（財）さｎ、る。

更に出湯量を減少させるか又は設定温度を低く設定する
と同様にして燃焼量を減少させるように作動し、ガス量
Ｑａが第６図のＦ３以下、すなわちガス絞り部１の上流
側の圧力ＰｇがＰＣ以下になると、ガス絞り部１の前後
の差圧Ｐｇ　　Ｐｍも減少するので、第６図のダンパー
１Ｃ３が」二方に移動して燃料ガス径路６ｇの管路抵抗
が増大する。そして可変絞り１Ｃが可変制御している時
の特性はＦ１Ｆ５の曲線に泪って変化する。すなわち、
可変絞り１Ｃを最小（可変絞り１０部の断面積が最大の
状態）にした１１では最小燃焼時のガス量はＦ２のｑＭ
ＩＮ　　であるものが、可変絞り１Ｇ（７Ｆ３から可変
制御することによりＦ２の点と同圧のＰＭ［Ｔ　ｑＭＩ
Ｎより少ないｑＱＩ）ＩＶｔＣ制（財）できることにな
る。

したがって、可変絞り１Ｃの作動範囲ＦＩＦｓを燃焼装
置の燃焼特性と、圧力センサ７の誤差等から定めること
により、第７図に示した如く低燃焼域でも空気比ｍの上
、下限のバラツキ範囲を燃焼良好な範囲内に入るように
制御できるとともに、熱効率が増大になるように空燃比
ｍを第７図に示した如〈従来（第３図のＡ）より小さな
値Ｂで制御でさるという効果を有するものである。

発明の効果 以」−の説明から明らかのように本発明の燃焼制御装置
によｔば、次の効果が得らｎるものである。

燃料ガス径路と燃焼用空気径路のそｎぞｎに絞り部を設
け、その下流側を合流して共通圧力にするとともに、前
記絞り部の上流側の圧力全差圧検出手段に導き、この差
圧検出手段の出力によってそｎぞｎの絞り部上流に設け
ら几たガス量制御弁　３ と燃焼用空気供給手段の少なくとも一方を前記差圧検出
手段の差圧出力にＪ：り制御し、差圧検出手段に存在す
る一定の誤差の為に低燃焼域で急激に変化する空気比の
バラツキ範囲を、燃料ガス径路に設けらＴ′した調整可
能なガス絞り部を可変制御することにより、空気比を小
さく設定して燃焼良好な範囲に入るように補正すること
がでさるものである。したがって燃焼範囲全域にわたっ
て熱効率の高いしかも燃焼騒音の低い燃焼装置を安価に
実現することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃焼制御装置の概略図１．第２図。 第３図はその動作説明図、第４図は本発明の燃焼制御装
置の一実施例を示す概略図、第５図は第４図の可変絞り
の一実施例を示す断面図、第６図。 第７図は第４図、第５図の装置の動作説明図である。 １・・・・・・ガス絞り部、２・・・・・・空気絞り部
、１Ｂ・・・・・・固定絞り、１Ｃ・・・・・・可変絞
り、３・・・・・・ガスｍ制御弁、４・・−・・・燃焼
用空気供給手段、５・・・・・・燃焼量、１４・　　゛ ６１Ｌ・・・・・・燃焼用空気径路、６ｇ・・・・・・
燃料ガス径路、７・・・・・・差圧検出手段、８・・・
・・・電気料（財）部。 代理人の氏名　弁理士　甲　尾　敏　男　ほか１名第４
図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）燃料ガス派路には調整可能なガス絞り部、燃焼用
   空気径路には空気絞り部を設け、その下流側を合流して
   燃焼室に導ひくとともに、前記二つの径路の絞り部上流
   側に、そｎぞｎガス量制胛弁と、燃焼用空気供給手段を
   配設し、前記ガス量制研弁とガス絞９部の間の圧力と、
   前記燃焼用空気供給手段と空気絞り部の間の圧力との差
   を検出する差圧検出手段を具備し、前記差圧検出手段の
   差圧出力によシ前記ガス量制御弁と燃焼用空気供給手段
   の少なくとも一方を制御する電気制御部を備えて、燃焼
   量に応じて前記ガス絞り部を可変制御するようにした燃
   焼制（財）装置０ （２）ガス絞ｖ部を可変絞りと、固定絞りから構成した
   特許請求の範囲第１項記載の燃焼制御装置。 （３）可変絞Ｖをガス絞り部前後の圧力差により可変制
   御するようにした特許請求の範囲第２項記載の燃焼制（
   財）装置。 （４）可変絞りをガス絞り部上流側の圧力と、燃焼室の
   圧力との差圧により可変制御するようにした特許請求の
   範囲第２項記載の燃焼制御装置。 （６）可変絞りをガス置割（財）弁と、燃焼用空気供給
   手段のいづｎか一方の駆動電気信号で可変側■するよう
   にした特許請求の範囲第２項記載の燃焼制御装置。