JPS605856B2 - 強制給排気燃焼制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強制給排気式燃焼装置に於て、空気過剰率を安
定に保つ制御装置に関するもので、空気過剰率を安定化
しつつ、ガス入力を連続的かつ広範囲に変化することが
出来て、更に、最大入力時の圧力損失が少い制御装置を
得ることを目的とするものである。

完全予混合燃焼器の空気過剰率安定方法としてガス空気
混合管とゼロガバナを用いることはこれまでの出願でそ
の動作を繰返し説明しているので、本明細書では説明を
省略する。

各種の変動要因を吸収して空気過剰率を安定化する場合
、ガバナ側の必要精度はガス空気混合管が発生する風量
に応じた差圧と関係するので、ガバナの性能が限られた
場合、ある一定以上の差圧が必要となる。

今、第３図でその一例を示す。燃焼風量が一定の場合に
ガスノズルの差圧が少し、と、空気圧と連動してガス出
口圧を制御するガスガバナの許容誤差が少〈なる。例え
ばガスノズル差圧が５側＾ｑなら、空気圧よりガス圧が
２．８側＾ｑ高くなると空気過剰率が燃焼部に許される
最底許容空気過剰率となる。しかし、ガスノズル差圧１
仇吻＾ｑあればガス圧は空気圧より５．６側＾ｑ高くな
って、はじめて最低許容空気過剰率となり、ガスガバナ
にとっては容易になる。このガスノズル差圧は後述する
ように、空気回路中に入れたガス空気混合管の中の空気
ノズルがェゼクタ効果によって生じた風量に応じた静庄
低下成分に相当している。従って、ガスノズル差圧を高
くするにはェゼクタ効果を高めるべく空気ノズルを絞る
必要がある。この結果、空気回路中の圧力損失の増大を
招くので、ガスガバナの性能と送風機の性能の両者のバ
ランスが良い点で空気ノズルを選定する必要があった。
ところで、この装置では、燃焼風量さえ増加すればガス
入力も同比率で自動的に増加するという特長があるが、
最低入力時に必要なガスノズル差圧を確保すべく空気ノ
ズル径を決めると、入力増加と共に空気回路の圧損が著
しく増大するという問題がある。例えば、実験によると
、ガスノズル差圧が最低５脚＾ｑ必要とすると（ガスガ
バナ性能の点からこの値以下では実際上製作が難しい）
、この時のガス空気混合管を通過することによる圧力損
は約３肌＾ｑである。今、入力を４倍まで増加すると、
圧力損は約４８側Ａｑにもなり送風機は過大なものを必
要とする。本発明はこれらの欠点を補い、且つ、入力を
連続的に変化させようとするものである。以下本発明の
一実施例について添付図面とともに説明する。１は燃焼
用送風機で給気ダクト２から空気を吸い込み、風量調節
器３へ送り込む。

続いてガス空気混合部４を通ってガスと適性な比率で混
合し燃焼部５で燃焼し、熱交換器６を通り、排気ダクト
７から排出される。次にガス側はコック８、ガスガバナ
９、ガス量調節器１０、電磁弁１１、を通ってガス空気
混合部へ入る。又、パイロットバーナ用として、パイロ
ットガスガバナ１２を経てパイロットバーナ１３へガス
が供給され、その為の燃焼空気は風量調節器３より上流
側から管１４で導入されている。更に風量調節器３はバ
タフライ弁状の連続調節器１５と、これに続き、バイパ
ス路１７と切換電磁弁１６が並列となった切換器とで構
成されている。１８は電磁弁のコイルで、これのオンオ
フによって切換器として風量をステップ的に変化させら
れる。

次に、ガス空気混合部４は空気ノズル１９とこれのェゼ
クタ効果によって生じる低圧室２０及び混合室２１とで
構成されている。低圧室２０へはガスノズル２２が臨ん
でいる。ガス量調節器１川まバイパスノズル２３と切換
ガス電磁弁２４とが並列となった構成でコイル２５のオ
ンオフによってガス回路の抵抗が切換えられる。コイル
１８と２５は並列接続されスイッチ２７の開閉で同時に
作動する。又、ガスガバナは、連続調節器１５と電磁弁
１６の中間の空気圧が、圧力等化管２６によって伝達さ
れ、この圧力と等しいガス出口圧になるよう自動調圧し
ている。低圧室２０とガバナ９の出口圧の差がガスを供
給しようとする圧力で、これがガスノズル差圧であり、
これは、低圧室２０と功換電磁弁１６の前の空気圧との
差に等しい。今、切換電磁弁１６が開いていると、この
部分の圧力降下は無視出釆るのでガスノズル差圧は空気
ノズル１９のェゼクタ効果による静圧底下分のみになり
、これが第４図に示すＢ曲線である。風量ｑ２に於てガ
スノズル差圧が５柳＾ｑになっている。連続調節器１５
を次第に開いて全開となるとｑ３まで増加してノズル差
圧２仇肋＾ｑに蓬つしている。こうしてｑ２からｑ３の
燃焼風量の変化に応じて同比率のガス入力も変化してい
るので連続調節器１５の操作によって入力を連続制御す
ることが出来る。ところが入力をｑ２以下に絞るとガス
ノズル差圧が低下するので、ガスガバナの誤差が相対的
に大きくなるので、空気過剰率の変動が大きくなる恐れ
があってｑ渉〆下に風量を絞ることは危険である。とこ
ろが、スイッチ２７を開き、切換電磁弁１６と、切換ガ
ス電磁弁２４を閉じると、空気側の抵抗が増大するので
、ガスノズル差圧はＡ曲線に変化する。すなわち同じ風
量ｑ２でも差圧が増大するが同時に切換ガス電磁弁２４
を閉じたので、バイパスノズル２３を適切に決めておけ
ば空気過剰率は変化しないように設計出来る。そして、
連続調節器１５の操作でｑ，まで絞ることが出来る。第
４図でｑ３からｑ２の間でしか変化出釆なかったものが
ｑ３からｑ，まで変え得ることになった。ガスノズルの
範囲を５側＾ｑから２比吻Ａｑとすると変化幅は１／２
から１′４に拡大出来たことになる。又、ｑ，を基準に
考えると２倍まで変化出来る送風機の能力そのままで４
倍まで変化することが可能になった。次に、連続調節器
１５と切襖電磁弁１６、切換ガス電磁弁２４の関係の例
を述べる。

第５図において、ａは連続調節器１５は全開位置で、こ
れと同軸で回転するカム２８はスイッチ２７を押してお
らず２７はオンされているので空気側、ガス側とも全開
で、第４図ではイ点にある。そしてｂは次に約９０ｏ回
転すると最大絞り位置となって口点となる。又、更に少
し回せばｃのようにスイッチが開かれて両電磁弁は閉じ
て第４図のＢ曲線へ移り、二点となる。更に９０ｏ回す
と○の如くなりハ点となる。すなわち、１８０ｏの回転
によってイーローニーハの入力変化をすることになる。
その場合、最低でもガス側のノズル差圧は５側＾ｑを確
保しているので、ガスガバナとしては圧力等化管２６に
よって導かれた空気圧に対して十２．８側＾ｑ、−１．
５柳＾ｑの誤差以下であれば良いことになる。もちろん
、イ及びハ点ならばもっと許容誤差は拡大出来る。もし
第４図のＢ曲線のままでｑ，の位置まで風量を絞るとガ
スノズル差圧は１．５側＾ｑに低下するのでガスガバナ
としては十０．８脚＾ｑ、０．４５肌Ａｑの精度が要求
される。これは各種の変動要因を考えると無理な値であ
った。第３図、及び第４図は一例を述べているもので、
設計によってはガバナ許容誤差の範囲も変化するしＡ曲
線とＢ曲線の値も変化する。但し、風量調節器の一部を
ステップ的に変化させて、入力変化可能幅を拡大するこ
とは前述の理由で有利な方法と言える。更に、風量調節
器の別の例を第６図に示す。同図で、２７は第２図に示
したスイッチ、２９は常時、バネ３０によって開く方向
に附勢されたダンパーでロッド３１によって閥度が変え
られる。又、３２はカムで、同図では展開して示したが
イ面と口面がつながっている丸カムで、図示していない
軸操作によってａからｃのように回転させることが出来
る。今、ａはダンパーが全開で且つ、スイッチがオンし
ているので第４図に示すイ点にある。次にｂの状態では
ダンバーが最大絞り位置で、第４図口点に敦る。ここか
らわずか回せば、ｃの位置となって、ダンパーは一気に
全開となるが、スイッチ２７が切れるので第４図ハ点に
なる。更に回せばスイッチ２７が切れたままダンパーが
最大絞りとなるから二点になる。更に回せば再びａの状
態となってイ点に戻る。すなわち、丸カム３２の操作に
よってイ→口→ハ→二と風量（すなわちガス入力）を連
続的に変化させることが出釆て、この方法は少々複雑で
はあるが第５図の場合より操作による入力変化が連続的
にスムーズと言える。本実施例では２段階に切換えてい
るが、風量及びガス量をステップ的に切換える切換器の
段数を増加すれば、入力調節可能範囲は更に拡大可能と
なる。すなわち、Ｎ段にすれば、連続調節器のみの時の
変化比のＮ倍まで、ガバナ、混合部、送風機はそのまま
で変化し得る。又、空気側とガス側の切換に電磁弁を使
用しなくても機械的な方法でも、もちろん良い。更には
、連続調節器は、ガス空気混合部よりも上流にある必要
はなく、要は全体の燃焼風量を変化し得るものなら、ど
んな位置でも、どんな構造でもかまわない。以上説明し
たようにガスと空気の比率を燃焼部の性能に合うよう一
定幅内に安定化しつつ、１ ガス入力の変化範囲を広く
確保出来るので、負荷に応じて入力を比例制御すること
も出来て、燃焼装置としての効用が高くなる。２ ガス
入力の変化範囲を広く得る為に、空気回路に圧力損失を
増大するという必要もなく、送風機、ガバナ、混合部は
同じままで良い。

３ 操作が簡単で且つ、連続的なガス入力の制御が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す強制給排気燃焼制御装
置の構成概略図、第２図は同電気結線図、第３図はガス
ガバナの許容誤差を示す図、第４図は燃焼風量とガスノ
ズル差圧の関係を示す図、第５図、第６図は風量調節器
の実施例を示す図である。 ４・・・・・・ガス空気混合部、３・…・・風量調節器
、９・・・・・・ガスガバナ、１０・…・・ガス量調節
器、１６，１７…・・・切換器を構成する切換電磁弁と
バイパス路、１５・・・…連続調整器。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス空気混合部と、このガス空気混合部へ入る風量
   を調節する複数の風量調節器と、空気側の圧力に応じた
   出口ガス圧を有するガスガバナと、このガバナと前記ガ
   ス空気混合管との間に風量調節器と連動するガス量調節
   器とを有することを特徴とする強制給排気燃焼制御装置
   。 ２ 風量調節器の一部をステツプ的変化が出来る切換器
   で構成し、この切換器をガス空気混合管の直前に設け、
   切換器への流入空気圧にガスガバナを応動させると共に
   、ガス量調節器を切換器と連動させたことを特徴とする
   上記特許請求範囲第１項に記載の強制給排気燃焼制御装
   置。 ３ 連続的な調節が出来る連続調節器と、ステツプ的な
   変化が出来る切換器とで風量調節器を構成したことを特
   徴とする上記特許請求範囲第１項または第２項に記載の
   強制給排気燃焼制御装置。 ４ 連続調節器の操作に連動して切換器を駆動する上記
   特許請求範囲第３項に記載の強制給排気燃焼制御装置。 ５ 切換器が切換る度に、連続調節器が全開位置又は、
   最大絞り位置となることを特徴とする上記特許請求範囲
   第３項に記載の強制給排気燃焼制御装置。