JPS608618A - ガス燃焼制御装置 - 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燃焼制御装
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。

ガス絞シ１、ガス差圧センサー１ａ、空気絞り２、空気
差圧センサー２ａの上流側にはそれぞれガス量制御弁３
、燃焼用空気供給手段４が設けられ、前記二つの絞り部
の下流側は合流して燃焼室５へ導ひかれている。θは外
部負荷あるいは差圧センサーの出力に応じてガス量制御
弁３、又は、・燃焼用空気供給手段４を制御して負荷に
応じて燃焼量を可変制御する制御部である。

第１図に於いて、Ｐｑはガス量制御弁３の出口側圧力、
すなわち、ガス絞り１の上流側圧力である。Ｐａは燃焼
用空気供給手段４の出口圧力すなわち空気絞シ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Ｑｑ、燃焼用空気流量Ｑ、を表
わすと、Ｑ９＝　Ｋ１ド冨１　ｏ、＝ｘ２四 となる。但し、Ｋ１．に２は比例定数である。

理論空気量ＱａＯは、Ｋ３を定数としてＱａｏ−に３　
Ｑｇ＝に３４（１Ｓ〒＝で表わせる。

よって、空気比をｍで表わすと、 ｍ＝　Ｑａ／Ｑａｏ＝　（Ｋ２　Ｊ祷（）／（Ｋ３・Ｋ
ｌｈ；）となシ、Ｋ４−に２／に３・Ｋ１　とおくと制
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
て燃焼量を変化させると同時に空気比を制御する機能を
有するものであり、空気比制御の方法は常にＰ　ａ　＝
　Ｐ　ｇとなる−ように、すなわち二に４ＦＴ７ヨ騨５
フ■ｉ１コ解）＝に４（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ばらつきによる一
定誤差ｅが存在し、現実には、Ｐ　ａ　”　Ｐ　ｓとは
ならずにＰａ−Ｐｇ十〇となるために、空気比ｍの実際
の値は ＝に４、顔りし１７鷹訂　となる。

すなわち空気比ｍは（Ｐｇ−Ｐｍ　）の関数となる。

第２図は横軸に（Ｐｇ−Ｐｍ）すなわちガス流量０ｇ縦
軸に空気比ｍを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ｎに比例するため、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
差十〇に対して低燃焼域で空気比ｍの誤差が急激に大き
くなる。

第３図は第２図と同じ軸を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のばらつ
き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バーナの燃焼特性にもよるが通常
１．２〜１４程度でほぼ一定である。

図から明らかのように、空気比ｍのばらつきの限界値が
低燃焼域で急激に広がるため空気比ｍを高いところ、す
なわちｍ＝＝１＋Ａに設定する必要がある。又、逆に空
気比ｍをできるだけ小さく設定すれば、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まうので、それだけ、燃焼可変制
御範囲を狭捷くする必要がある。

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れる熱量が増大し
、熱効率の低下を招いていた。家だ、余剰の燃焼用空気
を供給するということで送風機等の燃焼用空気供給手段
が大形化し、更に燃焼騒音の増大にもうながるという不
具合があった。

発明の目的 本発明は、このような従来の問題点を解消するもので、
その目的とするところは、特に低燃焼域で、空気比ばら
つき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と共に
耐風性能の向上等をはかったものである。

発明の構成 この目的を達成する為に本発明は、ガス側通路にはガス
量調節手段とガス絞りを配設し、空気側通路には燃焼用
空気を供給する送風機と空気絞りを配設して、それぞれ
の下流側をベンチュリー管形状混合部で合流してバーナ
に導ひき、かつ前記空気絞りの上流側と前記ベンチ−９
−管形状混合部のスロート部との間に可変絞り機構を設
けたバイパス通路を具備し、更にガス絞り及び空気絞り
の各々の上流側の圧力差を検出する差圧検出手段と前記
送風機と前記可変絞り機構を制御する制御部を設けたも
のである。

この構成によって、燃焼量があらかじめ定められた所定
値以上の領域では、前記バーナの負荷に対応して燃焼量
が変化しても空気比は一定（但し差圧検出手段の誤差は
零と仮定して）に制御され、また所定値未満の領域では
空気比を変化させて制御することができる。

したがって、燃焼量が所定値以下の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、空気比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のガス側通路にガス量調節手段２と
ガス絞り３を設け、４の空気側通路には送風機５と、空
気絞り６が設けられている。ガスと燃焼用空気はペンチ
ーリー管形状混合部７で合流した後混合ガス通路８釜通
過してバーナ９に導びかれる。１０はガス絞り３と空気
絞り６の上流側の圧力差を検出する差圧センサ等の差圧
検出手段（以下差圧検出手段を差圧センサと呼ぶ）、１
１は差圧センサ検出回路、１２は空気絞り６の上流とベ
ンチュリー管形状混合部７のスロート部とを連通ずるバ
イパス通路、１３はバイパス通路１２に配設されている
可変絞り機構である。そして１４は２次空気通路、１５
は最大燃焼量から所定の燃焼量の領域では、可変絞シ機
構１３を全閉に保持した状態で送風機５を可変制御し、
また、所定の燃焼量未満の領域では、所定の燃焼°量に
対応した一定の空気量に保持するように送風機６を制御
し、かつ可変絞シ機構１３を可変制御する構成とした制
御部である。１６は温度設定器、１７は温度検出回路で
ある。

上記構成において、いま最大定格燃焼量の状態にあるも
のとする。このような状態にあるとき、温度設定器１６
で出湯温度が低くなるように設定しなおすと、すなわち
、負荷が減少するように作動させると、温度設定器１６
と温度検出回路１７の偏差信号が制御部１６で処理され
て送風機５を空気量が減少するように制御する。したが
って、空気量が減少すると、差圧検出手段１ｏに差圧が
発生し、この差圧出力は差圧センサ検出回路１１で処理
されて差圧出力が零になるようにガス量調節手段２をガ
ス量が減少するように制御する。また、このような状態
から逆に負荷を増大させると空気量とガス量は増大する
ように制御される。すなわち、負荷が変動しても空気量
に追ずいしてガス量が変化するので、空気比ｍはほぼ一
定値に保たれる。この状態では、まだあらかじめ定めて
おいた所定の燃焼量（例えば最大定格燃焼量の％の値）
まで減少していない。

なお、この状態では可変絞り機構１３は制御部１６によ
り全閉の状態に保持されている。

次にこのような状態から更に負荷を／ｈさくしていき、
所定の燃焼量未満の領域（例えば最大定格燃焼量の％の
値から最小燃焼量の値の範囲）では、制御部１５内に内
蔵されている送風機５の送り出す空気量（最大定格燃焼
量の％の値に於ける空気量）が一定に保持する回路が作
動すると同時に、温度設定器１６と温度検出回路１７の
偏差信号で可変絞り機構１３が可変制御されるようにな
る。

以上の動作を分り易くする為に差圧センサ１０゜差圧セ
ンサ検出回路１１等の制御系の誤差が仮に零として考え
た場合の空燃比の変化を示しだもＣが第６図であり、丑
た燃焼量（ガス量ＱＧ）と空気比ｍの関係を示したもの
が第６図である。そして、バーナ９の燃焼特性から定ま
る燃焼良好な範囲内に、今度は差圧センサ１０等に制御
系誤差がともなう実際の場合について、すなわち制御系
ばらつきを考慮しての空気比ｍの変化状況を示したもの
が第７図である。なお第５図〜第７図においてａ、ｂ、
ｃは各々最大定格燃焼量、所定の燃焼量、最小の燃焼量
を示す。また第７図のイ及び口はそれぞれ燃焼良好な範
囲の上限及び下限を表わす。

上記構成において、第７図から明らかのように最大定格
燃焼量に於ける空気比ｍを定めれば、これとバーナ９の
燃焼性から燃焼量可変範囲は従来例ではａ点とｂ点の範
囲になる。しかし、本発明の一実施例のようにｂ点以下
Ｃ点まで空気量をｂ点と同じ値に固定してガス量のみ可
変することで空気比ｍを増大させ、かつバーナ９の燃焼
良好な範囲の下限にかからないようにすることで、燃焼
量可変範囲をｂ点からＣ点まで拡張できるものである。

次に本発明の他の実施例を第８図〜第１０図を用いて説
明する。分り易くする為に差圧センサ１０等の制御系誤
差を零と仮定して図示した第８図。

第９図において前記実施例と相違する点は所定の燃焼量
をｂｌとｂ２の２つに分け、かつ所定の燃焼量ｂ２から
最小燃焼量Ｃまで、空気比ｍを一定にしたまま制御でき
る構成にしたことである。すなわち、ｂ２で可変絞り機
構１３が全開になると、０点まで全開のまま保持し、温
度設定器１６と温度検出回路の偏差信号が今度は送風機
５を制御するように制御部１５を構成したものである。

この構成によれば、更に低燃焼量付近においてバーナの
燃焼性から定まる燃焼良好な範囲の上限が水平で、空気
比ｍがこの付近で一定値であることを要求される場合の
制御手段としてきわめて効果的である。この関係を差圧
センサ１ｏ等の制御系誤差がともなう実際の場合につい
て示したものが第１０図である。

なお、第１０図におけるハ及び二はそれぞれ燃焼良好な
範囲の上限及び下限を表わす。

発明の効果 以上の説明から明らかのように、本発明のガス燃焼制御
装置によれば次の効果が得られる。

（１）ガス量調節手段とガス絞りの間の圧力と送風機と
空気絞りの間の圧力との差を検出する差圧検出手段を配
設し、それぞれの下流側をペンチーリー管形状混合部で
合流してバーナに導ひくと共に空気絞シ上流側と前記ベ
ンチーリー管形状混合部のスロート部を、その間に可変
絞り機構を有するバイパス通路で連通し、かつ前記送風
機及び前記可変絞り機構を制御する制御部を備えたこと
で、燃焼量が所定値以上の領域では負荷変動に応じて空
気量が変ると差圧検出手段でガス量調節手段を差圧が零
（または所定値）になるように作動するので空気比を一
定に制御することができる。また燃焼量が所定値未満に
なると送風機の送シ出す空気量が一定値になり、かつ負
荷変動に応じて可変絞り機構が作動するように構成した
ので、空気比を許される範囲内で低く設定して燃焼量可
変範囲を拡大することができる。したがって熱効率の高
いしかも燃焼騒音の低い燃焼装置の実現を可能にするも
のである。

（２）そして、低燃焼量の領域においては差圧検出手段
の一定誤差の正負に抱らず、空気比が増大するように制
御されるので燃焼機器の耐風性能が向上できるという利
点があり、 （３）更に、制御部を可変絞シ機構全開保持状態にして
負荷変動に応じて送風機を作動する構成にすることで、
空気比が一定になるような制御も可能になり、したがっ
てバーナの燃焼特性（燃焼良好な範囲）が複雑な場合に
おいてもその空気比を燃焼特性にあわせて制御すること
ができるという効果をも有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の燃焼制御装置の構成図、第２図および第
３図は同動作説明図、第４図は本発明のガス燃焼制御装
置の一実施例を示す構成図、第５図及び第６図は同差圧
検出手段等の制御系に誤差かない場合の制御特性図、第
７図は同差圧検出手段等の制御系に誤差がともなう実際
の場合の制御特性とバーナの燃焼特性との関係を示す図
、第８図及び第９図は本発明の第２実施例において差圧
検出手段等の制御系に誤差がない場合の制御特性図、第
１０図は誤差がともなう実際の場合における制御特性と
バーナの燃焼特性との関係を示す図である。 １・・・・・ガス側通路、２・・・・・ガス量調節手段
、３・・・・・ガス絞り、４・・・・・空気側通路、５
・・・送風機、６・・・・・・空気絞シ、７・・・・ベ
ンチーリー管形状混合部、９・・・・バーナ、１ｏ・・
　差圧検出手段、１２・・・・・・バイパース通路、１
３・・・・・・可変絞り機構、１６・・・・・・制御部
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 １ｍ ／ り気化 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス側通路にはガス量調節手段とガス絞シを配設
   し、空気側通路には燃焼用空気を供給する送風機と空気
   絞シを配設して、それぞれの下流側をベンチュリー管形
   状混合部で合流してバーナに導びき、かつ前記空気絞シ
   の上流側と前記ベンチュリー管形状混合部のスロート部
   との間に可変絞シ機構を挿設したバイパス通路、及び、
   前記ガス量調節手段とガス絞シの間の圧力と、前記送風
   機と空気絞シの間の圧力との圧力差を検出する差圧検出
   手段を具備し、更に燃篠量があらかじめ定められた所定
   値以上の領域では、前記可変絞シ機構を全閉状態に保持
   して前記燃焼用空気を制御し、また所定値未満の領域で
   は、前記燃焼用空気を一定値に保持して、前記可変絞シ
   機構を制御する制御部とから構成するガス燃焼制御装置
   。 に））可変絞シ機構を電磁力で動作するように構成した
   特許請求の範囲第１項記載のガス燃焼制御装置。