JPS6014976B2 - 強制給排気燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 強制給排気燃焼では燃焼用空気をファンなどの動力を用
いてバーナ部へ導いているので、ファン電圧の異常な低
下や、モータ軸とファン羽根との結合部のゆるみ、更に
は軸受のこじれや暁付によって送風量が所定値以下にな
る場合は予測し得ることである。

又、給排気ダクトの途中で折れ曲がりや不良工事による
排気ダクト中のドレン水、更には、給排気トップに異物
がつまったりして送風量が低下することも予測されるこ
とである。本発明はこれらの異常時に燃焼を自動停止さ
せ、燃焼不良を防ぐと共に、この目的達成のため特別な
抵抗体を送風経路中に挿入する必要がない強制給排気式
燃焼制御装置に関するものである。すでに述べたように
、異常事態を防止するため従来はファンの吐出圧でスイ
ッチが閉じる風圧スイッチをガス回路の電磁弁と直列に
接続したり、ファンの吐出側と吸込側の圧力差で働く差
圧スイッチで電磁弁を駆動する方法が用いられていた。
これらの方法はいずれもファン能力の低下に対しては十
分効果があるが、給排気ダクト系の事故による風量低下
には何ら効力が無い。すなわち、ファン吐出圧は排気ダ
クトがつまっていれば送風量低下にもかかわらず圧力上
昇し、燃料を止めることは出釆ない。又、ファンの吐出
側と吸込側の圧力差は、ファンの全圧と検出するのみで
ダクトがっまっていても低下することは無い。又、バー
ナ前後の圧力差を検出する方法も考え得るが、燃焼時と
、送風のみの時とでは同じ風量であっても圧力差が大き
く変化するので適切ではない。本発明は風圧自体でなく
、燃焼風量に応じた圧力差によって燃料回路を開閉する
もので、ファン能力の低下と、給榎Ｅダクト抵抗の増大
の両方に効果があり、更に、風量に応じた圧力差を検出
するための部品は空気過剰率を安定化する部品と共用な
ので特別な部品を別途にファン回路中に設けなくても良
いという特長を有している。

以下、本発明の実施例をガス燃焼装置に適用した場合を
添付図面と共に説明する。

第１図に於いて、１は燃焼風量を吸い込む給気ダクトで
、差圧発生混合部２の入口室３と接続され、空気は空気
ノズル４から噴出してェゼクタ効果によって低圧室６の
静圧を低下する。

そして拡大部５で空気とガスが混合してバーナ７へ至り
燃焼する。この高温排ガスは熱交換器８で熱量を与ス、
ファン９によって排気ガス１０から排出される。次に、
ガス回路１１は、コック１２からガバナ１３を通り、電
磁弁１４を経て、差圧発生混合部２の低圧室６に臨んで
設けられているガスノズル１５へガスを供給している。

一方、バーナ７に設けられたパイロットバーナ１６へは
パイロットガスガバナ１８を介してパイロットガス管１
７からガスを供給し、前述の入口室３から分岐してパイ
ロット空気管１９により空気を供給する。２川ま入口室
３とガスガバナ１３のダイアフラム背圧室（図示せず）
を連結している圧力等化管で、ガスガバナ１３の出口ガ
ス圧を入口室３の空気圧と関連させる働きをしている。

２３は圧力検出ダイアフラムで、片側の室２１が入口室
３と結ばれ、他の室２２が低圧室６とつながっており、
両室の圧力差でスイッチ２４を開閉している。

このスイッチ２４はガス回路１１中の電磁弁１４と直列
に挿入されており、圧力検出ダイアフラム２３の両室の
圧力差がある値以下になるとスイッチ２４を開き、ガス
の供給を停止する。第１図の装置では空気ノズル４から
噴出する空気のェゼクタ効果によって入口室３と低圧室
６の圧力に第２図に示されるような差圧を発生する。

すなわち燃焼風量の約２乗の関係にある。第１図では空
気ェゼクタの例であるがベンチュリー管のようなもので
も良く、要はこの混合部２を通過する通風抵抗の増大を
極力最少限にとどめ、内部で大きな差圧を得られるもの
ならば何でも良い。さて、入口室３の空気圧は圧力等化
管２川こよってガスガバナ１３へ伝えられているので、
ガバナ１３の調圧状態を選定することによって、ガスガ
バナ１３の出口ガス圧を入口室３の空気圧と等しくする
ことが出来る。例えば今、空気入口室の圧力（以下Ｐａ
ｉとする）が−５側Ａｑの時にガバナの出口ガス圧（以
下Ｐｚｏとする）も−５柳Ａｑになり、Ｐａｉが−８肋
ＡｑになるとＰｚｏも−８側Ａｑに平行移動するのであ
る。さて、Ｐａｉと低圧室６の圧力（以下Ｐｎｏとする
）との差は第２図の関係にあるので、これは、ガスガバ
ナ１３の出口ガス圧ＰｚｏとＰｎｏの差と見ても良い。
良く知られているようにガス圧力とガス流量の関係は平
方根であるからガス量はノＰｚｏ−Ｐｎｏで決められる
。

以上のことから、今、燃焼風量が何らかの理由で１／２
になったとすれば、Ｐａｉ一Ｐｎｏは１／４になる。

圧力等化管２０とガバナ１３の働きでＰａｉ＝Ｐｚｏな
のでＰｚｏ−Ｐｎｏも１／４になる。

すると、ガス量はノ再ＦＦ流で決まるので１′２となる
。空気量が１′２になるとガス量も１／２になるので空
気過剰率は変化しない。本装置の差圧発生混合部２とガ
スガバナ１３、圧力等化管２川まこれらの動作をして空
気過剰率を一定化する働きを任っている。空気過剰率を
設定するのはガスノズル１５の径のみで実施出来る。と
ころが、バーナ７には良好燃焼を維持し得るガス入力の
範囲と、空気過剰率の範囲があって、これらの範囲を脱
つするとバックや、ＣＯの発生、異常音の発生などの不
都合を生じる。

すでに述べた理由で本制御装置を用いると空気過剰率は
ほぼ一定なので燃焼風量がガス入力を示していると見て
良い。従って、第２図で示す燃焼風量の許容下限値Ｑｃ
ｍｉｎ以下で使用することが無いようにＰａｊ−Ｐ側が
△Ｐ以下になるとスイッチ２４を開き、電磁弁１４を閉
鎖するように圧力検出ダイアフラム２３を調整しておけ
ば良い。次に、ガスガバナ１３は常にＰａｉ＝Ｐｚｏと
なるべく動作しているが、ガスの器具入口圧の変化や、
ガス量増大や低下により生じる負荷特性、更には生産時
の調整誤差などによりＰａｉとＰｚｏは少しのズレ‘ま
見込まねばならない。

この差は空気過剰率の変動をもたらすので、ある幅以下
にしなければならないが、空気過剰率への影響度はＰａ
ｉ−Ｐｎｏの混合部発生差圧のレベルによっても異なる
。今、Ｐａｉ＝Ｐｚｏの時に設定した空気過剰率をＭと
し、バーナの許容空気過剰率の上限をＭｍａｘ、下限を
Ｍｍｉｎとし、見込まねばならないガスガバナの誤差を
十△Ｐｇ，、−△Ｐｇ２と表わす。

又、Ｐａｉ−Ｐｎｏを△Ｐと表わし、燃焼風量をＱｃ、
ガス量をＱｇと表示することにすれば、次の関係がある
。ｐａｉ−Ｐｎ。＝△Ｐ＝ナＱＣ２‐・‐ＱＣ：ナノ前 一方、Ｑｇ＝ｋノＰｚｏ−Ｐｎｏである。

今Ｐａｉ＝Ｐｚｏ ならば Ｑｇ＝ｋノＰａｉ−Ｐｎｏ
＝ｋノ△Ｐ従って、Ｍ＝叢＝去となる。

次に、今、ガスガバナの出口圧が何らかの理由でＰａｊ
よりも高くなって空気過剰率が下り、Ｍｍｉｎになる場
合を考える。

その時のＰａｉ−Ｐｎｏを△Ｐ，と示すと、ＱＣ；÷ノ
席 Ｑｇ＝ｋノ△Ｐ，十△Ｐｇ， △Ｐ， ・・・Ｍｍｉｎ：未Ｊ△ｐ，十△Ｐ＆ △Ｐ， ＝ＭＪ△Ｐ，十△Ｐ９ 端２＝１十艶 ′従って この△Ｐ，に示される混合部発生差圧まで低下するとガ
バナの誤差＋△Ｐ９のために空気過剰率が許容下限Ｍｍ
ｉｎに蓮つすることになる。

次に、ガスガバナの出口圧が、Ｐａｉよりも△Ｐｇ２だ
け低下し、空気過剰率が許容上限Ｍｍａｘになってしま
う△Ｐ２を求めると、Ｑｃ＝７ノ△Ｐ２ Ｑｇ＝ｋノ△Ｐ２−△Ｐｇ２ △Ｐ２ ．・．ＭｍａＸ＝去Ｊ△Ｐ２−△Ｐ＆ △Ｐ２ ニＭ′△Ｐ２−△Ｐ鞍 続け‐群 従い 以上の結果から、ガスガバナ１３で見込まねばならない
誤差を十△Ｐｇ，，−△Ｐｇ２とすれば、混合部差圧Ｐ
ａｉ−Ｐｎｏが△Ｐ，又は△Ｐ２以下になると、各々空
気過剰率の下限Ｍｍｉｎ以下になったり、上限Ｍｍａｘ
以上になって燃焼不良を生じる。

この関係は第３図に示しているが、これら△Ｐ，と△Ｐ
２以上の差圧を生じ得る燃焼風量ならばガバナの誤差
十△Ｐｇ，と−△Ｐ＆があっても空気過剰率はＭｍｉｎ
とＭｍａｘの間にあって良好燃焼を維持し得る。従って
、△Ｐ，又は△Ｐ２のどちらか一方の値以下に△Ｐが低
下する時にスイッチ２４が開くように設定すれば不良燃
焼を生じることは無い。

第２図で説明したバーナの許容入力下限を生じる△Ｐと
空気過剰率の変化から決められる下限△Ｐ，，△Ｐ２の
どの値が最も大きいかは、バーナ７や、ガスガバナ１３
の性能によって決まるので一概には言えない。しかし、
特定のバーナとガスガバナが決められたなら、前述の△
Ｐ，△Ｐ，，△Ｐ２の中で最も高い値でスイッチ２４を
開くようにすれば、すべての条件で風量低下による燃焼
不良を避けることが可能となる。

次に、第４図は圧力検出ダイアフラム部分の具体例で、
圧力検出ダイアフラム２３は両面を当て板２７，２５で
サンドイッチされ止めネジ２６で一体となって、ケース
２９との間では空気入口室３とつながる空気圧室２１を
形成し、他面ではケース２８との間で低圧室６とつなが
る室２２を形成している。

空気圧室２１の中にはマイクロスイッチ２４が設けられ
ており、当て板２７と相対応している。一方の室２２に
はスプリング３０が設けられ、その支点が調圧ネジ３１
で調節される。３２，３３は各々、空気入口室３、低圧
室６との間を結ぶ為のチューブ接続端である。

今、燃焼風量が流れて△Ｐという圧力差になったとすれ
ば、ダイアフラム２３はその有効面積Ａとの糟Ａ△Ｐな
る力を発生して第４図に於て右側（低圧側）へ移動しよ
うとする。この変位に対してスプリング３０の反発力が
働き、Ａ△Ｐとスプリング３０の反発力がバランスした
位置でダイアフラム２３は安定する（但し、マイクロス
イッチ２４の力は今、無視している）。△Ｐが少し、時
はダイアフラム２３は第４図で左方に位置してマイクロ
スイッチ２４を開いているが所定の差圧でマイクロスイ
ッチ２４を閉じることになる。こうして、第１図で示す
空気入口室３の空気圧と低圧室６との圧力差でマイクロ
スイッチ２４を開閉することになり、その圧力差の値は
、調圧ネジ３１の位置で変更することが可能である。第
４図でマイクロスイッチ２４が空気圧室２１の中に存在
するので、ダイアフラム２３の変位を伝達するための軸
や、その軸をシ−ルする部分が不要となって構成が簡単
になるばかりでなく、軸シール部の摩擦による誤差も無
くすることが出来る。

又、万一、スイッチのスパークが発生してもガスが存在
しない空気圧室なので事故には致らない。

又、低圧室とつながった室２２中のスプリング３０の鯛
圧点を調圧ネジ３１の調節で変更可能なので既述の△Ｐ
，△Ｐ，，△Ｐ２のどれかに合わせてスイッチ２４の開
閉差圧を設定することも容易である。

このように本発明は、送風状態にみあって安全燃焼を行
い得るすぐれた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に於ける強制給排気式燃焼制
御装置の構成概略図、第２図は混合部の燃焼風量と圧力
差の関係を示す図、第３図は混合部で発生した圧力差と
ガスガバナの許容誤差を示す図、第４図は混合部発生差
圧に応じてスイッチを開閉する機構の具体例を示す断面
図である。 ２・・・・・・差圧発器、３・・・・・・入口室、６・
・・・・・低圧室、１１・・・・・・ガス回路、１３・
・・・・・ガス圧力、２４……スイッチ、２３……ダイ
アフラム。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼風量に応じて入口室と低圧室の間に圧力差を生
   じガスと空気が混合する差圧発生混合部と、前記差圧発
   生混合部の入口室圧力に応じた燃料供給圧になるよう制
   御するガス圧力調整器と、前記ガス圧力調整器から差圧
   発生混合部の低圧室へ導いた燃焼回路と、前記差圧発生
   混合部の圧力差が所定値以下で動作するスイツチとを有
   し、前記スイツチの信号でガス回路の開閉を行う強制給
   排気燃焼制御装置。 ２ ガス圧力調整器のガス供給圧を差圧発生混合部の入
   口室圧と等しく設定し、その時の設定空気過剰率をＭと
   し、バーナの最低許容空気過剰率をＭｍｉｎとし、バー
   ナの最高許容空気過剰率をＭｍａｘとし、入口室と低圧
   室の圧力差を△Ｐとし、実働時のガス圧力調整器の供給
   圧の入口室圧に対する変動値を＋△Ｐｇ＿１及び−△Ｐ
   ｇ＿２と表わす時に、下記の（１）式と（２）式で得ら
   れる△Ｐの中で、値の大きい方の△Ｐ以下でスイツチを
   動作させる特許請求の範囲第１項記載の強制給排気燃焼
   制御装置。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ３ スイツチは、側面に差圧発生混合部の入口室圧が導
   入され、他面に低圧室の圧力を導入したダイヤフラムに
   よって操作されると共に、入口室圧を導入した空気圧室
   内に収納されている特許請求の範囲第１項記載の強制給
   排気燃焼制御装置。