JPS6091132A - 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ガス燃焼制御
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。ガス絞り１、ガス
差圧センサ１ａ、空気絞り２、空気差圧センサ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、前記二つの絞りの下流側は合流して燃
焼室５へ導ひかれている。６は外部負荷あるいは差圧セ
ンサの出力に応じてカス量制御弁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Ｉ量制
御る制御部である。

第１図において、Ｐｇ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
絞り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。上記構成においてＰｇ　、Ｐ
ａ、Ｐｍの圧力を用いて燃料ガス流量Ｑｇ、燃焼用空気
流量Ｑａを表わすと、Ｑ　ｇ　＝　Ｋ１　ｍ　、　Ｑａ
　＝に２ｐカ百；となる。但し、ＫＩ　Ｋ２は比例定数
である。

理論空気１Ｑａｏは、Ｋ３を定数としてｏａｏ＝に３Ｑ
ｇ＝に３’に１　ｍｍ＝下層−で表わせる。よって、空
気比をｍて表わすとｍ−Ｑａ／Ｑａ□−（Ｋ２！胃儒）
／（Ｋ３−に１！’）となり、Ｋ４＝に２／に３・Ｋ１
　とおくとｍ＝に４　ヂ下７コ孟邪石下「４需）　とな
る。

制御部６はすて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ｒヒ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Ｐａ＝
Ｐｇとなるように、すなわちｍ　＝　Ｋ４５茜Ｔ了ｈ］
儒） −に４、〜ｔ■７７−７】Ｕ四碧肩−ら−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
出力のバラツキによる一定誤差ｅか存在し、現実には、
Ｐａ＝ＰｇとはならすにＰａ＝Ｐｇ士ｅとなるために、
空気比ｍの実際の値は 二に４ψ璽乙＝／（Ｆ彊：罫万　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）すなわちガス流滑ｏｇ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、虚聞は五７１丁耳５に比例
するため、　第２図の左方が仮燃・境域を示すことにな
る。図から明らかなように、一定誤差±ｅに対して低燃
焼域で空気比ｍの誤差か急激に大きくなる。

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（すなわち）イ）の線は・
繋焼良好な範囲の上限、（ロ）の線は下限である）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（（ロ）の線
）はバーナの燃焼特性にもよるか通常１．２〜１．４程
度でほぼ一定である。

図から明らかなように、空気比ｍのばらつきの限界値か
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（Ｃ１１の線から逸脱してしまうので、それ
だけ燃焼上可変範囲を狭まくする必要がある。

したがって、このような状態においては、仮燃・焼滅以
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、排気カスによって外部に持ち去られる熱量が増大
し、熱効率の１氏下を招いていた。また、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（７、更に燃焼騒音の増大にもつながると
いう不具合かあった。

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、１次空気、２次空気の必要な
フンゼン式バーナにおいて、特に低ａ焼域て空気比ばら
つ養の下限曲線か下方に急拡大することを防いで、広い
燃；尭範囲にわたって１次空気比をほぼ一定に制御する
とともに、空気比を低い水準に設定して熱効率の向上を
図る一方、低燃焼域における耐風性の向上等を図ること
にある。

発明の構成 この目的を達成するために本発明；よ、カス昂調節手段
と可変ガス絞り及び送風機と１次空気通路に配設した可
変空気絞りの下流側を混合部で合流してバーナに導ひく
とともに前記可変カス絞り上流圧力と前記可変空気絞り
上流圧力との差を検出する差圧検出手段を具備し、前記
ガフｉ調節手段と前記可変カス絞りを制御する電気制御
部を備えて、燃焼量があらかじめ定められた設定値り、
下の領域では、前記可変カス絞り及びｍ１記可変空気絞
りが所定絞りに調節されるように構成したものである。

この構成によって、燃ａＦかあらかじめ定められた設定
値を越える領域では負荷が変化すると差圧検出手段の出
力信号により空気量調節手段を制御して、ガス量に比例
した空気量をバーナに導びくことかできるとともに、燃
焼量があらかじめ定められた設定値以下の領域では、電
気制御部からの信号で可変ガス絞り及び可変空気絞りの
両絞りを流路抵抗か増大するような所定絞りに調節し更
にこの領域ては燃焼用か変（ヒしても設定値を越える領
域の場合と同様に差圧検出手段の出力信号により空気量
調節手段を制御する。

したがって、燃焼計かあらかじめ定められた設定値以下
の領域において、１次空気比を所定値にＩＵｌ」御した
まま空気比を増大させて空気比ばらつきの下限曲線が下
方に急拡大するのを防くことができるため、空気比を全
体的に低く設定しても、金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。

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、ガス側通路１に圧力比例弁等のガ
ス量調節手段２（以下２を圧力比例弁として説明する）
と可変ガス絞り３、駆動部３ａを設け、空気側通路４に
は送風機５．１次空気通路４ａには可変空気絞り６、駆
動部６ａが設けられている。ガスと燃・焼用空気は混合
部７で合流した後、バーナ８に導ひかれて、可変空気絞
り６の上流で分岐した２次空気通路４ｂで導ひかれた２
次空気とともに燃焼する。９は可変ガス絞り３と可変空
気絞り６の上１流側の圧力差を検出する差圧ごンサ等の
差圧検出手段、１０は差圧センサ検出回路等から構成さ
れる送風機５の回転数を：ｂ１］御する空気量調節手段
である。そして、１１は負荷の温度を検出するサーミス
タ等の温度検出器からの信号を処理する温度検出回路、
１２は温度設定器、１３はカス量調節手段２、可変ガス
絞り３及び可変空気絞り６を制御する電気制御部である
。

第５図は圧力比例弁２の制御室ｆｆ、１１制御圧力ＰＧ
、及び制御流量ＱＧの関係を示した図てあり、Ｎ１の白
線は可変ガス絞り３の絞り開度か大きい場合、Ｎ２の曲
線は小さい場合の制御圧力ＰＧと制御流量ＱＧの・特性
図、そして、Ｍの曲線は制御圧力ＰＧと制御電流１の特
性図である。

第６図は可変ガス絞り３の絞り開度をパラメータとした
場合の空燃比制御特性図であり、ｎｌの直線は可変カス
絞り３及び可変空気絞り６の絞り開度が大きい場合、ｎ
２は小さい場合である。

第７図は燃焼量ＱＧと空気比ｍの特性とバーナ燃焼範囲
を示した図である。ａて示された特性は差圧検出手段９
等に誤差のない場合、ｂ及びＣは誤差がともなう実際の
場合である。そして、Ａ及びＢはバーナの燃焼良好な範
囲の上限及び下限を示している。

上記構成において、いま可変ガス絞り３の上流圧力ＰＧ
と可変空気絞り６の上流圧力ＰＡが等しくバーナ８か最
大定格燃焼計ＣＩＭＡＸで燃焼しているものとする。こ
の状態では可変ガス絞り３及び可変空気絞り６の絞り開
度は大きい方に設定されている。このような状態にある
とき、例えば温度設定器１２を調節してバーナ８の負荷
が小さくなるようにすると、電気制御部１３が圧力比例
弁２に対してその制＠電流ｌか減少するように作用する
のでガス量Ｑ６か減少し、かつ可変ガス絞り３の上流圧
力Ｐａも低下する。したがって、可変空気絞り６の上流
圧力へとに差圧か発生し、この差圧を差圧検出手段９で
検出するとともに差圧か零になるまで空気量調節手段１
０で、送風機の回転数か減少するように制御する。そし
て、燃焼量が最大定格からあらかじめ定められた設定値
ｑまでは、可変ガス絞り３及び可変空気絞り６の絞り開
度は大きい方に設定されて一定であるが、更にバーナＳ
の負荷か小さくなると、あらかじめ定められた設定値ｑ
に対応する電気制御部１３の圧力比例弁２への制御電流
ＩＡで、「（モカ比例弁２をｒｆｉｆ、ｆ御する一方、
可変ガス絞り３及び可変空気絞り６をその絞り開度が小
さくなるように駆動部３ａ及び駆動部６ａを制御する。

このように設定値ｑで可変ガス絞り３及びｉ丁変空気絞
り６を切換えると、第５図から明らかなように圧力比例
弁２の制御電流がｉＡからｉＢ、また制御圧力かＰＡか
らＰＢに増大する。したかつて、設定値ｑから最小燃焼
量ｑＭｘｘの領域では第５図の曲線Ｎ２て示した特性に
沿って制御圧力ＰＧが高めになるか可変空気絞り６も同
時に絞っているので１次空気比を一定にして、かつ差圧
検出手段９によりＰＧ＝ＰＡ　になるように制御するの
で、２次空気量が増大し空気比ｍを高めに制御すること
ができる。

また、逆にバーナ８の負荷が大きくなると圧力比例弁２
の制御電流ｉＢて可変力゛ス絞り３及び可変空気量り６
をその絞り開度を小さい方から大きい方へ切換え、かつ
可変ガス絞り３の上流圧力ＰＧと可変空気絞り６の上流
圧力ＰＡをＰＧ＝ＰＡになるように、すなわち均圧制御
することは前述と同様である。

このように最大定格燃焼’ｑＭＡＸからあらかじめ定め
られた設定値ｑまての領域では、可変ガス絞り３及び可
変空気絞り６の絞り開度を大きい方に固定したままで、
ガス量に比例して空気量を可変制御でき、また、設定値
ｑ以下最小燃焼量までの領域では、可変ガス絞り３及び
可変空気絞り６の絞り開度を小さい方に固定したまま同
様にガス量と空気量が比例して可変制御される構成にし
たので、この領域では差圧検出手段９等の一定誤差の正
負に拘らず空気比ｍを増大することができる。

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
装置によれは、次の効果が得られる。

（１）燃焼量があらかじめ定められた設定値になると絞
り開度が大小切換えられる構成とした可変ガス絞り及び
可変空気絞りならびにガス量調節手段とを制御する電気
制御部を備えたことで、燃焼計可変範囲の全域にわたっ
て、ガス量と空気量は比例的に可変制御され、かつ燃焼
量かあらかじめ定められた設定値以、下の領域では、前
記可変ガス絞り及び前記可変空気絞りの絞り開度か小さ
い方に切換わり、空気比が増大した状態に制御される。

さらに詳述すれは、前記差圧検出手段等の制御誤差によ
り特に低勿焼領域で、空気比が急減少する状態を１次空
気比を一定に維持したままで改善で・、きる。よって燃
・産量可変範囲を従来と同一に考えた場合には、空気比
を低く設定できるので、熱効率の高いしかも燃焼騒音の
低い燃：ＩＷ：、装置の実現を可能にする。

（２）さらに、低燃焼領域においては、差圧検出手段の
一定誤差の正負に拘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を向上できる。

【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図及び第３
図はその動作説明図、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図は同装置を構成して
いる圧力比例弁の電流、圧力、流量の関係を示した特性
図１．第６図は同装置のカス量と空気量の関係を示した
特性図、第７図は同装置のガス量と空気比の関係を示し
た特性図である。 １・・ガス側通路、２・・・カス量調節手段、Ｓ・・可
１変ガス絞り、４・・・空気側通路、４ａ・・１次空気
通路、４ｂ・・２次空気通路、５・・送風機、６・・可
変≧空気量り、７・・混合部、８・・・バーナ、９・・
差圧検出手段、１０・・空気量調節手段、１３・電気１
１ｉ：１町１部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 第２図 累３図　Ｃ″゛ 第５図 Ｑｔ。 菟６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガス側通路には、ガス量調節手段と可変ガス絞り
   を、空気側通路には送風機をそれぞれ配設し、この空気
   側通路を１次空気通路と２次空気通路に分岐し、前記１
   次空気通路には可変空気絞りを配設して、この可変空気
   絞りと前記可変ガス絞りの下流側を混合部で合流してバ
   ーナに導びくとともに、前記可変ガス絞りの上流圧力と
   前記可変空気絞りの上流圧力との差を検出する差圧検出
   手段と、前記送風機を制御する空気量調節手段を具備し
   、前記ガス量調節手段を負荷に応じて制御する一方、負
   荷があらかじめ定められた設定値以下の領域では前記可
   変ガス絞り及び前記可変空気絞りが所定絞りになるよう
   に制御する電気制御部を備えたガス燃焼制御装置。
2. （２）可変ガス絞り及び可変空気絞りを連続的に制御さ
   れるよう構成した特許請求の範囲第１で記載のガス燃焼
   制御装置。
3. （３）可変ガス絞り及び可変空気絞りを段階的に制御さ
   れるよう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。