JPH09236256A - 予混合式ガスバーナの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼用空気の供給圧力の検出を安定して行
い、これによって安定した燃焼制御を行なえる予混合式
ガスバーナの制御装置を提供すること。 【解決手段】 上流側から燃焼用空気の供給を受け、下
流側にバーナエレメント(2) を取り付けたダクト(1)
と、燃料ガス供給配管(7) から燃料ガスの供給を受け、
このダクト(1) の途中で前記燃焼用空気との混合を行な
う混合部(3) とを備え、前記混合部(3) は、前記ダクト
(1) 内をベンチュリ形状に形成し、スロート部(4b)に燃
料ガス噴出孔(6) を形成するとともに、このスロート部
(4b)の外側に前記燃料ガス供給配管(7) と連通するガス
室(5) を設けてなり、前記混合部(3)のガス室(5) 内に
おいて検出した圧力に基づいて、燃焼用空気と燃料ガス
との少なくとも一方の供給量を制御する制御装置(10)を
備えたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、予混合式ガスバ
ーナの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにガスバーナは、燃料ガスと
燃焼用空気の混合方式によって、予混合式と先混合式と
に大別される。前者の予混合式のガスバーナは、燃料ガ
スと燃焼用空気を所定の比率で予め混合てなる予混合気
を燃焼させるもので、後者の先混合式とガスバーナは、
燃料ガスと燃焼用空気を個別に供給し、バーナ先端にお
いて両者を混合させながら燃焼させるものである。この
予混合式ガスバーナは、先混合式のものに比べて、燃焼
可能な空燃比（燃焼用空気の供給量と燃料ガスの供給量
の比率のことである。）の範囲が狭く、その範囲を越え
ると火炎が消炎してしまうという問題があり、例えば、
バーナに供給される燃料ガスや燃焼用空気に流量変動が
生じ、それらによって生成される予混合気の空燃比が燃
焼可能範囲を越えると簡単に消炎を生じる。更に、この
燃焼可能範囲内であっても、空燃比を適切な範囲内に維
持しなければ、ＣＯやＮＯxの生成量が増大する。

【０００３】そこで、このような予混合式ガスバーナに
おいては、空燃比をできるだけ一定に保つ必要があり、
そのために空燃比制御装置が用いられている。この空燃
比制御装置は、燃焼用空気や燃料ガスの供給経路から、
それぞれの供給圧を検出し、検出した圧力に基づいて空
気比を一定に保つように燃焼用空気の供給量、燃料ガス
の供給量、或は両方の供給量を調整するものである。一
般に、前記燃焼用空気の供給量は、ダンパの開度や、送
風機の回転数等を調整することによって調整し、燃料ガ
スの供給量は、流量調整弁によって行っている。このよ
うな空燃比制御装置自体は、公知である（例えば、デュ
ングス（ＤＵＮＧＳ）社製のＤＭＶ−ＶＥＦ型空燃比制
御遮断弁，ランディス・ギア（ＬＡＮＤＩＳ＆ＧＹＲ）
社製のシステム７０型空燃比制御遮断弁等）。

【０００４】ところで、予混合式ガスバーナにおいて
は、予混合気を得るために、燃焼用空気と燃料ガスとを
混合するための混合部を有しており、前記空燃比制御装
置において精密な制御を行なうためには、混合部より上
流側での燃焼用空気の圧力と混合部、或は混合部より下
流側での燃焼用空気の圧力とを検出している。しかし、
一般にこのような予混合式ガスバーナにおいては、燃焼
性能を向上させるために均一に混合した予混合気を得る
必要があり、前記混合部の構成に関しては、種々の工夫
がなされている。この場合、前記混合部の形状によって
は、燃焼用空気流に渦流が発生する等して、燃焼用空気
の供給圧力の検出誤差が大きくなるため、このような空
燃比制御装置の動作が不安定になることがあった。例え
ば、混合性を向上させるために、混合部を折れ曲り形状
としたり、オリフィス状の部材を配置した場合である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、燃焼用空気の供給圧力の検出を安定して
行うことができ、これによって安定した燃焼制御を行な
うことのできる予混合式ガスバーナの制御装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上流側から
燃焼用空気の供給を受け、下流側にバーナエレメントを
取り付けたダクトと、燃料ガス供給配管から燃料ガスの
供給を受け、このダクトの途中で前記燃焼用空気との混
合を行なう混合部とを備え、前記混合部は、前記ダクト
内を略ベンチュリ形状に形成し、スロート部に燃料ガス
噴出孔を形成するとともに、このスロート部の外側に前
記燃料ガス供給配管と連通するガス室を設けてなり、前
記混合部のガス室内において検出した圧力に基づいて、
燃焼用空気と燃料ガスとの少なくとも一方の供給量を制
御する制御装置を備えた予混合式ガスバーナの制御装置
によって、上述課題を解決するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明における予混合式ガスバ
ーナは、燃焼用空気が供給されるダクトの途中に、この
燃焼用空気と燃料ガスとの混合部を備えており、この混
合部が略ベンチュリ形状をなし、前記ベンチュリ形状の
縮径するスロート部にガス噴出孔を設けて、燃焼用空気
が前記スロート部において縮流し、高速な流れに変換さ
れることを利用して、燃料ガスと燃焼用空気の混合を行
なうもので、前記スロート部の外側には、燃料ガス供給
配管と連通するガス室を設けてある。この予混合式ガス
バーナでは、制御装置は、前記ガス室内の圧力の検出値
に基づいて、燃焼用空気と燃料ガスとの少なくとも一方
の供給量を制御する。

【０００８】即ち、この発明に係る予混合式ガスバーナ
の制御装置においては、前記スロート部における燃焼用
空気側の圧力（静圧）を、ガス室内の圧力として測定す
るようにしたもので、スロート部の燃焼用空気の流通部
分に圧力測定孔を設けるのではなく、スロート部の外側
のガス室に設ける。即ち、混合部をベンチュリ形状とし
てあるため、上流側とスロート部の圧力を計測すること
により燃焼用空気の流量を求めることができ、この際
に、ガス室内の圧力をスロート部における燃焼用空気の
静圧として利用するものである。

【０００９】このようにガス室内の圧力を計測すること
により、スロート部における燃焼用空気の縮流や、これ
に伴って発生する渦流の影響、更には、この燃焼用空気
への燃料ガスの噴出の影響による圧力の変動を受けるこ
と無く、安定して燃焼用空気の供給圧力を検出すること
ができる。そのため、前記制御装置による燃焼用空気，
燃料ガスの供給量の制御を安定して行なうことができ
る。

【００１０】ここで、前記制御装置は、燃焼用空気と燃
料ガスとの少なくとも一方の供給量を制御するもので、
前述したような燃焼用空気に対する燃料ガスの供給量
（或はその逆）を一定に制御する空燃比制御装置や、空
燃比を所定の値に保ったまま、燃焼用空気及び燃料ガス
の供給量を増減させる燃焼量の制御装置を含む概念であ
る。また、前記ダクトは、バーナエレメントに燃焼用空
気を供給する流路として機能するものであり、前記バー
ナエレメントは、予混合気を噴出し、実際の燃焼を行な
う部分である。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係る予混合式ガスバーナの
制御装置の実施例について図面を参照しながら具体的に
説明する。尚、図１は、この発明の実施例の概略構成を
説明するための図面、図２は、この発明に係る実施例の
混合部の構造を説明するための図面で、図１のII−II線
に沿う断面図である。

【００１２】図面において、この発明に係る予混合式ガ
スバーナは、燃焼用空気の流路を構成する筒状のダクト
(1) の下流側に、予混合気を噴出し燃焼させるバーナエ
レメント(2) を備えている。一方、このダクト(1) の上
流側には、送風機等（図示省略）によって燃焼用空気が
供給される。このダクト(1) の中程には、略ベンチュリ
形状の混合部(3) を設けてある。即ち、前記ダクト(1)
の所定位置に、対をなす相似形の絞り部材(4) を対面す
るように配置して中央部に略ベンチュリ形状をなす混合
部(3) を形成している。この実施例においては、前記絞
り部材(4) の幅は前記ダクト(1) の内幅と略同等として
あり、対面する絞り部材(4) によって、ダクト(1) 内に
は、燃焼用空気の流れ方向上流側から、流路断面積が漸
次減少するノズル部(4a)，流路断面積が漸同一のスロー
ト部(4b)，流路断面積が漸次増加するディフューザ部(4
c)を構成する。

【００１３】この絞り部材(4) の外側、即ちダクト(1)
内側との間の空間にはガス室(5) を形成している。前記
混合部(3) に対応する前記スロート部(4b)には、ガス噴
出孔(6) として多数の小孔を形成している。前記ガス室
(5) には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給配管(7) を
前記ダクト(1) の外方から接続してある。前記の燃料ガ
ス供給配管(7) を接続するに際しては、ダクト(1) の左
右方向、前後方向等、いずれの方向からでも良いが、こ
の実施例においては、図２に示すようにダクト(1) の一
方の側壁面に、前記ガス室(5) と連通する透孔(8) を形
成し、この透孔(8) を覆うように分岐管(9) を接続し、
この分岐管(9) に前記燃料ガス供給配管(7) を接続して
ある。 更に、この混合部(3) の上流側には、燃焼用空
気の供給量を調整するためのダンパンパ(13)を設けてあ
り、このダンパ(13)の開度は、モータ等の駆動装置(14)
によって調整される。

【００１４】前記構成のガスバーナによれば、ダクト
(1) 上流端から供給される燃焼用空気は、二枚の絞り部
材(4) を配置して形成した混合部(3) において流路断面
積は約１／５〜１／７の範囲に絞られることになる。従
って、燃焼用空気の流速が高まり、この高速の空気流の
境界面には、流速差から渦領域が発生する。即ち、混合
部(3) のスロート部(4b)においては高速空気流が生じ、
中央では渦領域が発生するので、前記燃料ガス供給配管
(7) からガス室(5) 、ガス噴出孔(6) を介して供給され
る燃料ガスは、前記スロート部(4b)から効果的に剥離さ
れ、燃焼用空気と効率良く予混合される。そして、ディ
フューザ部(4c)において、動圧から静圧への変換がスム
ーズに行われ、ダクト(1) 下流端のバーナエレメント
(2) へ予混合気を供給する。尚、ガス噴出孔(6) を形成
したスロート部(4b)において、燃焼用空気の流速が高ま
るため、吸引力が大きくなり、燃料ガス供給配管(7) 内
のガス圧を低くすることができる。即ち、この構成の予
混合式ガスバーナにおいては、ダクト(1) の所定位置に
略ベンチュリ形状の混合部(3) を設け、この混合部(3)
に燃料ガス供給配管(7) のガス噴出孔(6) を開口したの
で、前記混合部(3) に発生する渦流領域内へ燃料ガスを
噴出することにより、渦流の巻込み効果によって燃焼用
空気と燃料ガスの混合を促進し、均一な予混合気を生成
することができる。また、前記混合部(3) の燃焼用空気
の流速が高まるので燃料ガスの吸引力が大きくなり、燃
料ガス供給配管(7) 内のガス供給圧力を低くすることが
でき、従って配管コストを低減することができる。

【００１５】さて、このような予混合式ガスバーナにお
いて、制御装置(10)は次のように接続されている。即
ち、図１，図２に示すように、制御装置(10)は、燃料ガ
ス供給配管(7) 中に接続してあり、この制御装置(10)の
下流側にはオリフィス(15)を接続してある。ここで、こ
の実施例においては、制御装置(10)として、前述の空燃
比制御装置としている。この制御装置(10)は、燃料ガス
供給配管(7) に接続した流量制御弁(11)と、ダクト(1)
内における混合部(3) の上流側に配置した第１圧力検出
点(16)、前記混合部(3) のガス室(5) 内に配置した第２
圧力検出点(17)、並びに前記燃料ガス供給配管(7) にお
ける流量制御弁(11)の下流側に接続した第３圧力検出点
(18)の圧力に基づいて前記流量制御弁(11)を制御する制
御部(12)とで構成されている。前記第１圧力検出点(16)
は、混合部(3) の上流側での燃焼用空気の圧力であっ
て、ダクト(1) の側面に接続した第１圧力検出配管(16
a) を前記制御部(12)に接続することによって検出圧力
の入力が行なわれる。前記第２圧力検出点(17)は、前記
ガス室(5) 内の圧力であって、ガス室(5) に接続した第
２圧力検出配管(17a) を前記制御部(12)に接続すること
によって検出圧力の入力が行なわれる。前記第３圧力検
出点(18)は、燃料ガスの供給圧力であって、前記制御装
置(10)の流量制御弁(11)より下流で、前記オリフィス(1
5)よりも上流側における燃料ガス供給配管(7) に接続し
た第３圧力検出配管(18a) を前記制御部(12)に接続する
ことによって検出圧力の入力が行なわれる。

【００１６】この予混合式ガスバーナにおいては、混合
部(3) をベンチュリ形状としてあるため、混合部(3) の
上流側とスロート部(4b)とにおける燃焼用空気の圧力
（静圧）を計測することにより燃焼用空気の流量を求め
ることができるが、この発明においては、ガス室(5) 内
の圧力をスロート部(4b)における燃焼用空気の静圧とし
て検出する。即ち、この発明に係る予混合式ガスバーナ
の制御装置においては、前記スロート部(4b)における燃
焼用空気の圧力（静圧）を、ガス室(5) 内の圧力として
測定するようにしたもので、スロート部(4b)の外側のガ
ス室(5) に圧力検出点として前記第２圧力検出点(17)を
設けている。ここで、前記混合部(3) における燃焼用空
気の圧力に代えて、ガス室(5) 内の圧力を検出し、この
圧力の検出値を前記制御装置(10)に入力することによ
り、混合部(3) の前後における空気の差圧を安定して検
出することができる。即ち、前記混合部(3) において
は、ダクト(1) 内の空気流路が狭くなっており、この部
分を流れる燃焼用空気は縮流となって高速となっている
ため、前記渦流の影響により圧力が不安定になってい
る。しかもスロート部(4b)では、燃料ガスが噴出する関
係もあって、圧力が不安定である。そこで、この発明に
おいては、前記混合部(3) における燃焼用空気の圧力に
代えて、混合部(3) のガス室(5) 内の圧力を検出してい
る。即ち、このガス室(5) の圧力は、前記混合部(3) に
燃料ガスを噴出させるため、前記の燃焼用空気の圧力よ
りも一定圧力高くなっており、また、このガス室(5)
は、燃料ガスが流通するのみであり、安定しているため
である。

【００１７】また、この制御装置(10)においては、空燃
比の制御は、第１〜第３圧力検出点(16)〜(18)からの検
出圧力に基づき、第３圧力検出点(18)と第２圧力検出点
(17)との間の圧力差と、第１圧力検出点(16)と第２圧力
検出点(17)での圧力差との比が前記空燃比に対応する値
となるように、前記流量制御弁(12)を制御し、燃焼用空
気の供給量に対する燃焼ガスの供給量を調整している。
即ち、前記第１〜第３圧力検出点(16)〜(18)での検出圧
力を、それぞれＰ₁ 〜Ｐ₃ とすると、式：（Ｐ₃ −
Ｐ₂ ）／（Ｐ₁ −Ｐ₂ ）によって求まる値が、前記空燃
比に対応する所定の値となるように燃焼用空気の供給量
に対する燃焼ガスの供給量を調整している。ここで、ダ
クト(1) に供給される燃焼用空気の圧力は、通常燃料ガ
スの圧力よりも高く、また、前記混合部(3) における燃
焼用空気の圧力は、ダクト(1) に供給される燃焼用空気
の圧力より低く、燃料ガスの圧力に近いものになってい
る。この発明の予混合式ガスバーナのように燃料ガスの
供給圧力を低く設定したものにおいては、第２圧力検出
点(17)における圧力変動を低く押さえなければ、前記燃
料ガスの供給量の変動量が大きくなってしまうが、この
発明の制御装置のように第２圧力検出点(17)を前記ガス
室(5) に設けることによって安定した空燃比の制御を可
能とする。また、前記第３圧力検出点(18)を、前記燃料
ガス供給配管(7) におけるオリフィス(15)よりも上流側
の位置とすることにより、このオリフィス(15)の前後に
生じる圧力損失から、第２圧力検出点(17)と第３圧力検
出点(18)との圧力差を拡大し、前記の式によって求まる
値を拡大し、空燃比の制御をより安定させる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、燃焼
用空気が供給されるダクトの途中にベンチュリ形状の混
合部を設け、このスロート部に設けたガス噴出孔に燃料
ガスを供給するガス室内において検出した圧力に基づい
て、燃焼用空気と燃料ガスとの少なくとも一方の供給量
を制御するものであるから、スロート部における燃焼用
空気の縮流や、これに伴って発生する渦流の影響、更に
は、この燃焼用空気への燃料ガスの噴出の影響による圧
力の変動を受けること無く、安定して燃焼用空気の供給
圧力を検出することができ、制御装置による燃焼用空
気，燃料ガスの供給量の制御を安定して行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例の概略構成を説明するた
めの図面である。

【図２】この発明に係る実施例の混合部の構造を説明す
るための図面で、図１のII−II線に沿う断面図である。

【符号の説明】

(1) ダクト（バーナダクト） (2) バーナエレメント (3) 混合部 (4b) スロート部 (5) ガス室 (6) ガス噴出孔 (7) 燃料ガス供給配管 (10) 制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側から燃焼用空気の供給を受け、下
   流側にバーナエレメント(2) を取り付けたダクト(1)
   と、燃料ガス供給配管(7) から燃料ガスの供給を受け、
   このダクト(1) の途中で前記燃焼用空気との混合を行な
   う混合部(3) とを備え、前記混合部(3) は、前記ダクト
   (1) 内を略ベンチュリ形状に形成し、スロート部(4b)に
   燃料ガス噴出孔(6) を形成するとともに、このスロート
   部(4b)の外側に前記燃料ガス供給配管(7) と連通するガ
   ス室(5) を設けてなり、前記混合部(3) のガス室(5) 内
   において検出した圧力に基づいて、燃焼用空気と燃料ガ
   スとの少なくとも一方の供給量を制御する制御装置(10)
   を備えたことを特徴とする予混合式ガスバーナの制御装
   置。