JPS6036822A - 加熱装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ベンチュリノズルを有する燃料弁の制御に関
するものである。

燃料空気ブロワと、燃焼機へ燃料を供給する燃料弁とを
有する加熱装置においては、燃焼のための適切な諸条件
が存在する時のみ燃焼機へ燃料を供給し、かつ燃焼機が
運転中は最適の空気−燃料比を維持することが一般に望
ましい。それらの問題を解決する従来の技術は比較的抜
雑であった。

したがって、本発明は、加熱装置またはその他の装置に
おける燃料弁を制御するために行われたものである。

本発明の装置は従来の４箔よりも構成が筒車で、次のよ
うな３つの特徴の１つまたはそれ以上を有する。（１）
本発明は所定の最少空気量を検出した時だけ燃料を流す
ようにする。（２）本発明は一定の空−燃比を維持する
ように燃料の量を調整できる。

（３）スタックが詰ったり、燃料用プロワが故障し７た
場合のように、空気供給がほとんどなくなった時に、本
発明は燃料の供給を完全に停止できる。従米の装置でも
それらの特徴のうちのいくつか、または全てを有してい
たが、従来の装置は本発明の装置よりもはるかに複雑で
あった。

〔従来技術〕

従来の装置の例としては、米国特許第４．２５１゜０２
５号に開示されているものがある。

それらの装置においては、たとえば、詰ったスタックを
調べるために別々の圧力スイッチを必要とする。その圧
力スイッチは特殊な制御装置に組込まれる。圧力条件が
正しくないと、その制御装置は燃料の供給を停止させる
。本発明によシ、弁を閉じるための圧力スイッチまたは
特殊な制御装置は不要となる。

米国特許第４．２５１．０２５号に開示さ扛ている弁は
、前記３つの特徴のうちのいくつか、または全てを含む
比較的複雑な従来の弁の典型的なものである。そのよう
な従来の弁は調整弁部を必要とする。その調整弁部は、
調整チャンノくと、適当な電磁アクチュエータにより作
動させられるシーソー型作動要素とを有する（たとえば
、米国特許第４．２５１．０２５号明細書７４ｍ４〜７
行参照）。本発明によシ、大幅に簡単にさ牡た弁を使用
できる。

たとえば、この出願で開示されている燃料弁内には、独
立した調整チャンバと電磁アクチュエータとは不要であ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、燃焼空気ブロワと、燃焼機へ燃料を供給する
燃料弁とを有する加熱装置に関するものである。本発明
は、弁を制御するためにブロワの一方の側にベンチュリ
ノズルを備える、ヵロ熱装置の改良に関するものである
。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

米国特許第４．２５１．０２５号は、炉制御装置がどの
ようにして全体的に機能するかを、極めて完全に説明し
ている。

第１図は、本発明を含む吸出し送風炉を示すものである
。本発明は吸出し送風炉に限定さｎるものではないが、
ここではそのような加熱炉に関連して説明することにす
る。本発明の他の用途には強制通風装置およびパワー燃
焼機が含まれる。

第１図に示す加熱装置は燃焼室２０を含む。この燃焼室
２０の底近くには燃焼機４０が設けられる。燃焼室２０
は外壁３６によシはぼ囲まれる。

好適な実施例においては、天然ガスまたは液化石油ガス
のようなガスである燃料が、燃焼機４ｏの口の近くのガ
ス出口２４により、燃焼機４ｏへ供給される。ガス出口
２４と燃焼機４０の口との近くに設けられている空気人
口２２から、空気が燃焼機４０と燃焼室２０の中に入る
。燃焼機４０は、口火（図示せず）により点火さ壮る。

あるいは、この炉装置は、直−ＩＸ点火装置（たとえば
主燃焼機を直接に火花放電で点火する）才たる・ま間欠
口火装置を含むこともできる。

燃焼室２０の周囲を熱交換器３ｏが囲む。この熱交換器
３０の内部境界は燃焼室２ｏの外壁３６により形成され
、外部境界は壁３５にょ多形成される。したがって２つ
の別々の流、体路が形成される。燃焼室の経路は、ガス
出口２４と空気人口２２から始まシ、燃焼室４０を通っ
て煙道２５を出て終る。熱交換器の経路は、燃焼室２０
の外壁３６を通る。加熱すべき流体は、燃焼機４０の下
に入シ、壁３５と燃焼機の外壁３６との間の閉じられた
部分の垂直部分に清って進み、燃焼室２０の上部へ出る
。図示の実施例においては、加熱すべき流体は空気であ
るが、構造−を少し変えることにょシ水のような他の流
体も使用できる。

熱交換器３０の中に入って、その中を動かされる空気の
運動は、電動機にょシ駆動されるファン３４によシ与え
られる。加熱すべき空気は、常温空気戻シダクト３２に
おいて熱交換器３ｏの中に吸い込まれ、空気渥過器３３
を通ってからファン３４の中に入る。ファン３４は、熱
交換器の底壁に設けら扛ている開口を通して空気を熱交
換器３０の中に送シこむ。加熱された空気は、暖気ダク
ト３７を通って熱交換器３ｏがら出る。ダクト３７は、
熱交換器３０内の頂部壁に設けられている開口部から延
びる。

煙道２５と燃焼空気人口２２を除き、燃焼室２０は囲ま
扛ており、はぼ気密である。したがって、燃焼物質の唯
一の出口は、煙道２５である。

底の空気人口２２がら空気を燃焼室の中へ導き、燃焼し
たガスを燃焼室２０から煙道２５を通って排出スタック
すなわち排出筒８０へ導くために、吸出し送風ブロック
６０が用いられる。この吸出し送風ブロックに扛は電動
機６１によシ駆動される）は、煙道２５および排出筒８
０とに整合して配置さ扛る。ブロワ６０は、それが用い
られる制御装置の種類に応じて、単−速度型または多重
速度型のものとすることができる。

なるべく天然ガスまたは液化石油ガスのような流体が、
弁１００のような変調燃料弁の川口バイブ１０４を通っ
てガス出口２４から燃焼機４０へ供給される。ガスが供
給管を通って管圧でガス入口管１０１からガス弁１００
の中に入る０希望の出力圧に調整されたガスが、ガス弁
１００から出口バイブ１０４へ流れ出す。ガス弁１００
の詳しい構造と動作は、後で説明する。ガス弁１００は
好適な弁であるが、それ以外の弁についても後で述べる
。

ファン３４は、線１８によりファンリミットスイッチ５
６へ電気的に接続される。このリミットスイッチは、バ
イメタルザーモスタットのような温度検出素子５７によ
シ駆動さ扛る。この温度検出素子５７は、熱交換器３０
の中の空気温度が所定温度（ブアン始動設定温度）以上
になるとファン３４を始動させ、熱交換器３０の内部空
気温度が所定温度（ファン停止設定温度９以下に下った
時にファンを停止させる。熱交換器３０内部における水
の凝縮を最小限に抑えるために、ファン始動設定温度は
露点よシ大幅に、捷たけ少し高い値に設定する。この目
的に適当な１つの温度検出スイッチは、米国ミネソタ州
ミネアポリス所在のハネウェル社（Ｈｏｎｅｙｗｅｔｔ
　Ｉｎｃ　）によシ製作されているＬ４０６４フアンお
よびリミットスイッチである。

ファンリミット制御スイッチ５６の１つの目的は、熱交
換器３０内の空気温度が露点温度またはそ扛より高くな
るまで、ファンの始動を遅らせることであるから、温度
検出素子５７の代シに遅延機構を用いてもよい。

その機構はブロワ電動機６１と同時に動作させらｎるこ
とができるが、熱交換器３０内の壁気温度を露点温度ま
で上昇させるために十分な時間だけファンの始動を遅ら
せるようにする。

ガス入口管１０１は、入口とガス供給源の間に手動開−
閉弁（図示せず）を含むことができる。そのような手動
弁は、弁１００を手動で操作するために使用できる。そ
の場合には、出口管１０４または弁１００からのどのよ
うなガス流に対しても、手動弁を開いておくことが前提
条件である。弁１００を通じてガスを燃焼機４０へ流さ
せる前に満すべき別の諸争件を与えるために、他の１冗
長」閉止点を採用することもできる。しかし、そのよう
な手動弁またはその他の冗長閉止点は、不発明にとって
は不要である。

本発明の改良は、弁１００を制御するために、空気ブロ
ワ６０の・一方の（ｌｉ！Ｉにベンチュリノズル１０６
を含む。本発明の好適な実施例においては、ベンチュリ
ノズル１０６のアパーチャが圧力管１０８により弁１０
０に連結さ２１．る。弁１００は、圧力管１０８を介し
て弁へ伝えらｎる圧力により弁を制御するための圧力応
答手段を有する。ベンチュリノズル１０６の好適な場所
は、燃焼空気ブロワ６０の下流１１１１の排出スタック
８０の中である。しかし、ベンチュリノズル１０６は、
空気流の任、音の適当な部分における燃焼空気°プロワ
６０のいずれかの側に配置できる。また、ベンチュリ１
０５を、排出スタック８０の全横断面領域を占めている
ように図示しているが、排出スタック８０″？ｆ、たは
その他のハウジングの全横断面領域を占めないより小さ
いベンチュリも本発明に使用できることに注意さ扛たい
。

本発明によシ、ベンチュリノズル１０６からの圧力信号
によって、弁１０口を作動させたシ（オン状態にする）
、作動を停止させたり（オフ状態にする）できる。寸た
、ここで開示する実施例のように、ノズル１０６から圧
力管１０８を通じて伝えられる圧力を基にして弁１００
の串力を変調するように弁１００を構成することもでき
る。その場合には、炉その他の装置の点火率は、燃焼ブ
ロワ６０の速度により主として決定される燃焼空気Ｂ：
により決定される。

したがって、本発明のそれらの実施例により、詰ってい
るスタックの検出はもちろん、燃焼空気の検出は、安全
機器を別に必侠とすることなしに本発明に固有のもので
ある。

たとえば、この実施例においては、スタックが完全に詰
ると、正圧がベンチュリノズル１０６がら管１０８を介
して弁１００へ伝えらｆＬ、そのために、後で説明する
ように、弁１００を流れるガスは完全に止めらｎる。ス
タックが部分的に詰ると、ベンチュリノズル１０６を通
る流れが減少し、圧力管１０８を介して伝えら扛る帰還
信号が減少して、弁１［１０を通るガスの量が減少する
。したがって、適切にきれいな燃焼が維持される。

それらの特徴は本発明の装置によって初めて可能となっ
たもので、本発明の装置は、本質的に安全であシ、燃焼
用空気を検出するため、あるいは詰ｐを検出するための
３１シｔ”Ｉ−センサ、または、圧力センサは不要であ
る。更に、本発明は先行技術で用いられた弁よシはるか
に簡単な弁を採用できる。

第２図は、本発明の好ましい弁の実施例を示すものであ
る。弁１００は、入口圧のガスを受ける入口１０１を有
する入口チャンバ１１０を備える。この弁は、出口圧の
ガスを与えるための出口１０４を有する出ロテヤンパも
含む。入口チャンバと出口チャンバは、弁開口部１１４
にょシ連結さ扛る。装置１００は開口部１１４に作動的
に組合ゎ式れる弁１１６も有する。この弁１１６は、開
口部１１４をガスが流れることを阻止する閉止位置と、
開口部をガスが流扛るようにする開放位置とを有する。

第２図に示すように、燃料制御装置１ｏｏけ、ダイアフ
ラム手段１２０により一部を限られた制御チャンバ１１
８も有する。そのダイアンラム手段１２０は、それの動
きに応じて弁１１６を動かすために、弁１１６に機械的
に結合される。図示の実施例においては、ダイアフラム
手段１２０は、第１と帛２のダイア７５ム１２２　、１
２４を有する。ダイア７２ム１２２　、１２４は、そ扛
らのほぼ中央部にょシっけられるビン１２６にょシ、機
械的に結合される。出ロテヤンバ１１２を部分的に囲む
ダイアフラム１２２は、ビン１２８によシ弁１１６に機
械的に結合される。第２図に示ｆ実施例では、制御チャ
ンバ１１８の中の圧力が所定の負レベル以上の時は弁１
１６をそれの閉止位置に常に保ち、かつ、制御チャンバ
１１８内の圧力が所定の負圧レベル以下の時には弁１１
６が常に開放位置へ動くことができるようにするために
、偏倚手段すなわちばね１３０を用いる（ばね１３０の
代シに、ばね１３０と同じ偏倚作用を本質的に生ずる構
造をダイアフラムに用いることもできるン。弁１１６が
ベンチュリノズル１０６からｏ信号に応答して動くよう
に、圧力管１０８は制御チャンバ１１Ｂヲベンテユリノ
ズル１０６に直結する。

第２図に示す実施例においては、下部ダイアフラム１２
４よシ小さい上部ダイアフラム１２２によシ、制御チャ
ンバ１１８は囲まれる。前記したように、それら２つの
ダイアフラム１２２　、１２４は、自己の動きに応じて
弁１１６を動かすために弁１１６に機械的に結合された
ダイアフラム手段１２０を形成する。

第２図に示す実施例の場合には、ベンチュリノズル１０
６から圧力管１０Ｂを経て制御チャンバ１１８へ伝えら
れる所定レベル以下の負圧は弁１１６を上方へ動かし、
入口室１１０がらオリフィス１１４を介してのガス流が
出口室１１２へ入ることができるようにする。制御チャ
ンバ１１８の中の負圧が所定レベルか、そ牡以上になる
と、弁は現状のままが、閉じる。

図示の実施例においては、制御チャンバ１１８の中の圧
力変化に応じてダイアフラム手段１２０を自由に動かす
ために、空気洩れオリフィス１３４を有するハウジング
１３２にょシ下部ダイアフラム１２４は保護される。

燃料制ｉ′ｉ１１装置１００は単に開−閉弁として構成
することができる（したがって、燃料制御装置は出力ガ
ス圧を変調しない）が、この制御装置の好適な実施例は
、出口１０４における圧力をベンチュリノズル１０６内
の負圧の関数として変調する。第４図は、第２図に示す
実施例の弁のための出口１０４における出力圧と、ベン
チュリノズル１０Ｂ内の負圧との関係を示すグラフであ
る。ベンチュリノズル１０６　（したがって制御チャン
バ１１８）の中の負圧が所定の負圧以下になるにつれて
、出口１０４における燃料圧が高くなることに注意され
たいＯ第２図に示す実施例は、ダイアフラム１２２の一
方のｉｌｌに作用する出口ガス圧の作用と、制御チャン
バ１１８内の圧力の作用との組合わせで、その変調を行
うものである。チャンバ１１８内の負圧が低下する（す
なわち、この圧力の絶対値が大きくなる）につれて、ダ
イアフラム１２２　、１２４にかかる力は弁１１６を開
こうとしくその弁を押し上げる）、その結果として出口
チャンバ１１２の中と出口１０４における圧力が高くな
シ、そのためにチャンバ１１２の中の高くなった出口圧
によりダイアフラム１２２に下向きの力が加えら扛て弁
１１６を閉じさせる（すなわち、それを下方へ押す）こ
とになる。

弁１１６の平衡位置、したがって出口１０４における圧
力の平衡は、この系の平衡によシ決定される。

その平衡位置は、チャンバ１１８の中の圧力が変化する
につれて変化する。口たがって、第４図かられかるよう
に、出口１０４におけるガス圧は、ベンチュリノズル１
０６内の圧力、したがって制御チャンバ１１８内の圧力
に関連して変化する。第２の効果として、入口１０１と
入口チャンバ１１０における入口ガス圧は、その平衡位
置にあるオフセットとして影ｌ諷を及ばず。たとえば、
入口１０１での圧力がそれぞれ水柱約１０．２ｃｒｎ（
４インチ）、約１７゜８ｃｒｎ（フインチ）、約３０．
５ｃＴｎ（１２インチ）であるときの典型的なデータを
表す第４図の３本のカーブを参皿されたい。

第２図は、燃料制御装置１００の好適な実施例を示すも
のであるが、他の実ｈｍ例も本発明の範囲内で可能であ
る。たとえば、第３図に示すように、ダイアフラノ・１
２２の代りに、ピン１２６Ａが動けるようにして貫通す
る非可撓性の部材１２２Ａを用いることができる。ピン
１２６Ａは弁１１６とダイアフラム１２４に連結される
。部制御２２Ａ幻ゼツ、−１−２６Ａ−のピン１２６Ａ
が貫通する部分は、圧力シール１３６によりシールされ
る。弁１１６はダイアフラム１２４の動きに応じて動き
、そのためにピン１２６Ａが部材１２２Ａの中で上下運
動させられる。第２区に示す実施例と同様に、第３図の
実施例におけるダイアフラム１２４は、それの上の制御
チャンバ１１８の中の負圧に応答して、すなわち、チャ
ンバ１１８Ａの中の負圧に応答して動く。その負圧はベ
ンチュリノズル１υ６から圧力ｖ１０８を介してチャン
バ１１８Ａへ伝えられたものである。

ここで開示した燃料制御装置は、燃料制御装置の外部か
ら調節できるバイアスも典型的には有する。そのバイア
スは、たとえば製作誤差を調被するために使用できる。

第２図、第３図に示す実施例の場合には、そのバイアス
は、ダイアフラム１２４の中心と、ハウジング１３２を
貫通する調節ねじ（図示せず）の間に結合されるばね（
図示せず）で構成できる。ばねと調節ねじの組合せによ
り、燃料制御装置がガスを弁開口部１１４を通って流さ
せるバイアスすなわち所定の圧力を調整できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を含む加熱装置の線図、第２図および第
３図は本発明に使用できる燃料弁の線図、第４図は本発
明を含む装置の典型的な性能を示すグラフである５、 １００　、１０ＯＡ−−−−燃料弁、１０５−−−　、
ベンチュリ、１０６＠・ｍｓペンチュリノズ、Ｉ＋／、
１０Ｂ・・・・圧力管、１１８　、１１８Ａ・・・・制
御チャンバ、、１２２　、１２４・・・・ダイアフラム
、。 特許出願人　ハネウェル・インコーボレーテッド復代理
人　山川政綱（はが２名） ○　−１−２−３−４ へ′／−７−上グ／２”ｕ、７０（ｙ　ｔｈｎ　７ｉｈ
　（：ｎＣｈｅＳ　Ｊ−１，０）ＩＧ　４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼空気プロワと、燃焼機へ燃料を供給するため
   の燃料弁とを有する加熱装置において、弁を制御するた
   めにプロワの一方の側にベンチュリノズルを備えること
   を特徴とする力ロ熱装置。
2. （２）燃料燃焼機を有する燃焼室と、燃焼機へ燃料を供
   給するだめの燃料弁と、ガスを排出するための排出スタ
   ックと、この排出スタックに連結さ扛、排出ガスを排出
   スタックを通じて導き、かつ燃焼用の空気を燃焼室の中
   へひきこむための燃焼空気ブロワとを有する加熱装置に
   おいて、ベンチュリを備え、燃焼室からの排出ガスのほ
   ぼ全部がベンチュリを通るように、ベンチュリは排出ス
   タックと一体になってプロワの一方の側に設けられ、ベ
   ンチュリは弁の制御に使用するノズルを有することを特
   徴とする加熱装置。