JP2016023820A - Air ratio adjustment system - Google Patents
Air ratio adjustment system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016023820A JP2016023820A JP2014146236A JP2014146236A JP2016023820A JP 2016023820 A JP2016023820 A JP 2016023820A JP 2014146236 A JP2014146236 A JP 2014146236A JP 2014146236 A JP2014146236 A JP 2014146236A JP 2016023820 A JP2016023820 A JP 2016023820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- pressure
- gas
- air ratio
- introduction path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Abstract
Description
本発明は、燃料ガスを燃焼機器に導入するためのガス導入路と、空気を前記燃焼機器に導入するための空気導入路と、前記空気導入路の途中で分岐する分岐路と、前記ガス導入路の途中に設けられ、前記分岐路から与えられる空気圧と前記燃焼機器に導入される前記ガス導入路の燃料ガス圧力とを所定の関係に調整する均圧手段と、を備える空気比調整システムに関する。 The present invention includes a gas introduction path for introducing a fuel gas into a combustion device, an air introduction path for introducing air into the combustion device, a branch path that branches in the middle of the air introduction path, and the gas introduction An air ratio adjusting system, comprising: a pressure equalizing means provided in the middle of the path and configured to adjust an air pressure supplied from the branch path and a fuel gas pressure of the gas introduction path introduced into the combustion device to a predetermined relationship. .
バーナに空気及び燃料ガスを供給して燃焼を行うガス燃焼装置においては、空気比を一定とするための制御方式として、均圧弁方式が良く用いられている。この均圧弁方式の一例を図５に示す。この均圧弁方式では、バーナ４に空気を流量調整して導入するための空気導入路５と、バーナに燃料ガスを導入するためのガス導入路６とを設け、当該ガス導入路６に均圧弁７を設ける。この均圧弁７に、空気導入路５に設けられるオリフィス３より上流側から空気圧を導いて、この空気圧に対応してガス導入路６からのガス圧を調整することで、空気圧とガス圧との関係が一定となり、空気比が一定に調整される。
In a gas combustion apparatus that performs combustion by supplying air and fuel gas to a burner, a pressure equalizing valve system is often used as a control system for making the air ratio constant. An example of this pressure equalizing valve system is shown in FIG. In this pressure equalizing valve system, an
ここで、大気圧下では、空気導入路５を流れる空気流量及びガス導入路６を流れるガス流量は、圧力の平方根に比例する。空気圧をＰａ、ガス圧をＰｇとすれば、空気流量Ｑａ＝Ａ√Ｐａ、ガス流量Ｑｇ＝Ｇ√Ｐｇ（ただし、Ａ及びＧは配管系により決まる定数）となる。均圧弁７においては、空気圧Ｐａとガス圧Ｐｇが一定に保たれるため、Ｑａ／Ｑｇ＝Ａ／Ｇとなり、空気比を一定に保つことができる。図５に示す均圧弁式の構成においては、空気比を調整する場合には、空気及びガスの流量係数を変更する必要がある。具体的には、空気導入路５に設けられたオリフィス３やガス導入路６に設けられたニードル弁８の開度をあらかじめ調整することで、空気及びガスの流量係数を変更し、空気比を調整する。
Here, under atmospheric pressure, the flow rate of air flowing through the
特許文献１の図１などには均圧弁方式の別の構成が示されており、この構成では、空気導入路にマイコン制御される流量調整弁が備えられるとともに、空気導入路から均圧弁に導入される空気圧を低下させる空気比制御機構を備えることで、空気導入路の空気圧と均圧弁に導入される空気圧との間で差を生じさせ、空気比を調整可能としたシステムが開示されている。
FIG. 1 of
また、別の空気比の制御方式としては、特許文献１の図５（ｂ）に図示されるようなリンケージ方式が知られている。リンケージ方式では、例えば、ガス導入路に流量調整手段として流量調整弁と、空気導入路に流量調整弁としてバタフライ弁とを備え、メカ的または電気的なリンク機構により２つの流量調整手段の開度を同期させて、バーナの燃焼量が変化した場合でも空気比を一定に維持する。この場合に維持される空気比の値は、あらかじめリンク機構を調整することで決定される。
As another air ratio control method, a linkage method as shown in FIG. 5B of
また、さらに別の空気比の制御方式としては、マイコン制御方式がある。マイコン制御方式では、ガス導入路と空気導入路とにそれぞれマイコン制御される流量調整弁が備えられるとともに、さらにガス導入路と空気導入路とにそれぞれ流量計や圧力計などの計測機器が備えられ、それら計測機器の計測値に基づいて流量調整弁が独立にマイコン制御されることで、任意の空気比に維持される。 As another air ratio control method, there is a microcomputer control method. In the microcomputer control system, the gas introduction path and the air introduction path are each equipped with a flow control valve controlled by a microcomputer, and the gas introduction path and the air introduction path are each equipped with a measuring device such as a flow meter and a pressure gauge. The flow rate adjusting valve is independently controlled by the microcomputer based on the measurement values of these measuring devices, so that an arbitrary air ratio is maintained.
図５に示すような均圧弁方式は構造が比較的単純で安価に設置可能なため広く普及している一方で、オリフィスやニードル弁などを用いてあらかじめ維持する空気比を設定しておく必要がある。このため、バーナ４にガスが供給されている状態で、外的要因などにより動的に空気比を調整する必要が生じた場合でも、動的に均圧弁７により維持される空気比を変化させることは難しい。
While the pressure equalizing valve system as shown in FIG. 5 is widely used because it has a relatively simple structure and can be installed at low cost, it is necessary to set an air ratio to be maintained in advance using an orifice, a needle valve, or the like. is there. For this reason, even when it is necessary to adjust the air ratio dynamically due to external factors or the like while the gas is supplied to the
特許文献１に開示の均圧弁方式では、空気比制御機構により動的に空気比を変化させられるものの、構造上、均圧弁に導入される空気圧を下げる方向にしか調整ができない。また、空気導入路にマイコン制御される流量調整弁が設けられている必要があり、設備コストは必ずしも安価とはいえない。
In the pressure equalizing valve system disclosed in
また、リンケージ方式は、均圧弁方式と同様に、あらかじめ維持する空気比を設定しておく必要があり、外的要因などにより動的に空気比を調整する必要が生じた場合に、動的に維持される空気比を変化させることは難しい。 In addition, the linkage method, like the pressure equalizing valve method, needs to set the air ratio to be maintained in advance, and if it is necessary to adjust the air ratio dynamically due to external factors, etc. It is difficult to change the maintained air ratio.
また、マイコン制御方式では、動的に空気比を調整できるものの、マイコン制御される流量調整弁は極めて高価であり、各種制御方式の中では最も設備コストがかかる。 Further, in the microcomputer control method, the air ratio can be adjusted dynamically, but the flow rate control valve controlled by the microcomputer is extremely expensive, and the equipment cost is the highest among the various control methods.
以上のように各方式には一長一短があり、より低い設備コストで、動的に空気比を調整できる空気比調整システムの実現が望まれる。特に、図５に示すようなメカニカルに空気比があらかじめ設定される均圧弁方式のガス燃焼装置に対して、既に取り付けられている配管及び機器類への変更を最小限にとどめながら導入可能であり、低い設備コストで動的に空気比を調整可能とする空気比調整システムの登場が望まれる。 As described above, each system has advantages and disadvantages, and it is desired to realize an air ratio adjustment system that can dynamically adjust the air ratio at a lower equipment cost. In particular, it can be introduced into the pressure equalizing valve type gas combustion apparatus in which the air ratio is mechanically set as shown in FIG. 5 with minimal changes to the already installed piping and equipment. Therefore, the advent of an air ratio adjustment system that can dynamically adjust the air ratio at a low equipment cost is desired.
そこで、本発明の目的は、均圧弁方式のガス燃焼装置において、既に取り付けられている配管及び機器類への変更を最小限にとどめながら導入可能であり、低い設備コストで動的に空気比を調整可能とする空気比調整システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to introduce a pressure equalizing valve type gas combustion apparatus while minimizing changes to already installed pipes and equipment, and dynamically reducing the air ratio at a low equipment cost. An object of the present invention is to provide an air ratio adjustment system that can be adjusted.
上記目的を達成するため、本発明に係る空気比調整システムの特徴構成は、燃料ガスを燃焼機器に導入するためのガス導入路と、
空気を前記燃焼機器に導入するための空気導入路と、
前記空気導入路の途中で分岐する分岐路と、
前記ガス導入路の途中に設けられ、前記分岐路から与えられる空気圧と前記燃焼機器に導入される前記ガス導入路の燃料ガス圧力とを所定の関係に調整する均圧手段と、を備える空気比調整システムであって、
前記分岐路の途中に設けられ、前記燃焼機器における前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて前記均圧手段に与える空気圧を調整する圧力調整機構を備える点にある。
In order to achieve the above object, the characteristic configuration of the air ratio adjustment system according to the present invention includes a gas introduction path for introducing fuel gas into a combustion device, and
An air introduction path for introducing air into the combustion device;
A branch path that branches in the middle of the air introduction path;
An air ratio provided with a pressure equalizing means provided in the middle of the gas introduction path to adjust the air pressure supplied from the branch path and the fuel gas pressure of the gas introduction path introduced into the combustion device to a predetermined relationship. An adjustment system,
A pressure adjusting mechanism is provided in the middle of the branch path and adjusts an air pressure applied to the pressure equalizing means based on information indicating a combustion state of the fuel gas in the combustion device.
上記特徴構成によれば、分岐路を介して空気導入路の空気圧がガス導入路に設けられた均圧手段に与えられる空気比調整システムにおいて、空気導入路の空気圧が一定であったとしても、分岐路の途中に設けられた圧力調整機構が、前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて、均圧手段に与えられる空気圧を調整することができる。よって、空気導入路における空気圧と、均圧手段よりも下流側のガス導入路における燃料ガス圧との関係を調整して、空気比を調整することができる。このため、例えば、均圧手段を備えた空気比調整システムが既にある場合には、分岐路の途中に圧力調整機構を介挿するとともに、燃焼ガスの燃焼状態を示す情報を取得可能とするような改造を行うだけで良く、既存の配管及び機器類への変更を抑えることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置において、低い設備コストで動的に空気比を調整可能とする空気比調整システムを提供できる。 According to the above characteristic configuration, in the air ratio adjusting system in which the air pressure of the air introduction path is given to the pressure equalizing means provided in the gas introduction path via the branch path, even if the air pressure of the air introduction path is constant, A pressure adjusting mechanism provided in the middle of the branch path can adjust the air pressure applied to the pressure equalizing means based on the information indicating the combustion state of the fuel gas. Therefore, the air ratio can be adjusted by adjusting the relationship between the air pressure in the air introduction passage and the fuel gas pressure in the gas introduction passage downstream of the pressure equalizing means. For this reason, for example, when there is already an air ratio adjustment system equipped with pressure equalizing means, a pressure adjustment mechanism is inserted in the middle of the branch path, and information indicating the combustion state of the combustion gas can be acquired. It is only necessary to make a simple modification, and changes to existing piping and equipment can be suppressed. That is, an air ratio adjustment system that can dynamically adjust the air ratio at a low equipment cost can be provided in the gas combustion apparatus of the pressure equalizing valve type.
さらなる特徴構成は、前記圧力調整機構は、
前記分岐路から空気を導入するための導入部と、当該導入部から導入された空気を導出するための導出部とを有する筐体と、
当該筐体の内部で空気を流動させる空気流動手段と、
前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて前記空気流動手段の動作を制御する制御手段と、を備える点にある。
In a further feature, the pressure adjustment mechanism is
A housing having an introduction part for introducing air from the branch path, and a deriving part for deriving air introduced from the introduction part;
An air flow means for flowing air inside the housing;
Control means for controlling the operation of the air flow means based on information indicating the combustion state of the fuel gas.
本発明者は、分岐路において均圧手段に導入される空気を流動させることで、均圧手段にかかる空気圧を変動させ、空気比を調整できるという新規な着想を得た。上記特徴構成はこの着想に基づくものである。上記特徴構成によれば、空気を導入及び導出できる筐体内に、空気流動手段を備えるという簡素な構成で、本発明に係る圧力調整機構を実現できる。加えて、仮に空気流動手段が故障した場合でも、筐体内で空気流動手段による空気の流動が行われないだけであり、筐体内への空気の導入及び筐体内から筐体外への空気の導出はできるため、空気導入路と均圧手段とを連通状態に保ち、均圧手段を正常に動作させ続けることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置において、低い設備コストで動的に空気比を調整可能で、かつフェールセーフに構成され安全性に優れた空気比調整システムを提供できる。 The present inventor has obtained a novel idea that the air ratio applied to the pressure equalizing means can be changed by flowing the air introduced into the pressure equalizing means in the branch path, so that the air ratio can be adjusted. The above characteristic configuration is based on this idea. According to the above-described characteristic configuration, the pressure adjustment mechanism according to the present invention can be realized with a simple configuration in which the air flow means is provided in the casing into which air can be introduced and led out. In addition, even if the air flow means breaks down, the air flow by the air flow means is not performed in the housing, and the introduction of air into the housing and the derivation of air from the inside of the housing to the outside of the housing are not performed. Therefore, the air introduction path and the pressure equalizing means can be kept in communication and the pressure equalizing means can be operated normally. That is, in the pressure equalizing valve type gas combustion apparatus, it is possible to provide an air ratio adjusting system that can dynamically adjust the air ratio at a low equipment cost and is configured to be fail-safe and excellent in safety.
また、別の特徴構成は、前記空気流動手段は、前記導出部が回転軸の軸心方向に沿って位置する軸流ファンを備え、
前記制御手段は、当該軸流ファンから前記導出部に向かって流動する空気量を調整することで、前記導出部から前記分岐路へ導出する空気の空気圧を調整する点にある。
According to another characteristic configuration, the air flow means includes an axial fan in which the lead-out portion is positioned along the axial direction of the rotation shaft.
The control means is that the air pressure of the air led out from the lead-out portion to the branch path is adjusted by adjusting the amount of air flowing from the axial fan toward the lead-out portion.
上記特徴構成によれば、軸流ファンの回転速度を変動させることに加え、回転方向を変更させることでも、軸流ファンにより発生する静圧を変化させることができる。すなわち、均圧手段にかかる空気圧を無回転時を基準として上下に変動させて、空気比を上下に変動させることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置において、低い設備コストで動的に空気比を広範囲に調整可能な空気比調整システムを提供できる。 According to the above characteristic configuration, the static pressure generated by the axial fan can be changed by changing the rotation direction in addition to changing the rotational speed of the axial fan. That is, it is possible to vary the air ratio up and down by varying the air pressure applied to the pressure equalizing means up and down with reference to no rotation. That is, in the pressure equalizing valve type gas combustion apparatus, it is possible to provide an air ratio adjustment system that can dynamically adjust the air ratio in a wide range at a low equipment cost.
さらに、別の特徴構成は、前記空気流動手段は、前記導出部が回転軸の遠心方向に位置する遠心ファンを備え、
前記制御手段は、当該遠心ファンから前記導出部に向かって流動する空気量を調整することで、前記導出部から前記分岐路へ導出する空気の空気圧を調整する点にある。
Furthermore, in another characteristic configuration, the air flow means includes a centrifugal fan in which the lead-out portion is located in the centrifugal direction of the rotation shaft,
The control means is configured to adjust the air pressure flowing from the derivation unit to the branch path by adjusting the amount of air flowing from the centrifugal fan toward the derivation unit.
一般に、遠心ファンは軸流ファンに比べ静圧を高くできるという特性を有する。このため、上記特徴構成によれば、圧力調整機構のサイズを抑えながら、空気導入路の空気圧と、均圧手段にかかる空気圧との圧力差を大きくとることが可能となる。よって、空気比を大きく変動させたい場合に好適に用いることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置において、低い設備コストで動的に空気比を大きく調整可能な空気比調整システムを提供できる。 Generally, a centrifugal fan has a characteristic that a static pressure can be increased as compared with an axial fan. For this reason, according to the said characteristic structure, it becomes possible to take large the pressure difference of the air pressure of an air introduction path, and the air pressure concerning a pressure equalizing means, suppressing the size of a pressure adjustment mechanism. Therefore, it can be suitably used when it is desired to greatly change the air ratio. That is, in the pressure equalizing valve type gas combustion apparatus, it is possible to provide an air ratio adjusting system capable of dynamically adjusting the air ratio dynamically at a low equipment cost.
また、別の特徴構成は、前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報として、前記燃焼機器の排ガス中の酸素濃度及び二酸化炭素濃度のうち少なくとも一方を取得する排ガス成分濃度取得手段を備える点にある。 Another characteristic configuration is that it includes exhaust gas component concentration acquisition means for acquiring at least one of oxygen concentration and carbon dioxide concentration in the exhaust gas of the combustion device as information indicating the combustion state of the fuel gas.
上記特徴構成によれば、排ガス中の酸素濃度または二酸化炭素に基づいて圧力調整機構により空気圧を調整させるため、実際の燃焼機器での燃焼状態が安定する方向に好適に空気比を調整することができる。この場合の制御としては、例えば、フィードバック制御を用いることができる。 According to the above characteristic configuration, since the air pressure is adjusted by the pressure adjustment mechanism based on the oxygen concentration or carbon dioxide in the exhaust gas, the air ratio can be suitably adjusted in a direction in which the combustion state in the actual combustion device is stabilized. it can. As the control in this case, for example, feedback control can be used.
以下では、本発明に係る空気比調整システムを備えたガス燃焼装置を、図を用いて説明する。
〔第１実施形態〕
１．概略構成
図１に示すように、本実施形態に係るガス燃焼装置１は、ブロアー２で押し出された正圧状態の空気を流量調整機構３によって流量調整して、燃焼機器としてのバーナ４に導入する空気導入路５と、バーナ４に燃料ガスを導入するガス導入路６とを備える。また、ガス導入路６には、均圧弁７の下流側に流量調整機構８が設けられる。ここで、本実施形態においては流量調整機構３として、あらかじめ開度を設定可能に構成されたオリフィスを用いる。なお、流量調整機構３としては、ボール弁やバタフライ弁などを用いても構わない。また、流量調整機構８として、あらかじめ開度を設定可能なニードル弁を用いる。
Below, the gas combustion apparatus provided with the air ratio adjustment system which concerns on this invention is demonstrated using figures.
[First Embodiment]
1. Schematic Configuration As shown in FIG. 1, the
バーナ４では空気導入路５から導入される空気と、ガス導入路６を介して導入される燃料ガスとは混合されて、先混合形態で燃焼される。本実施形態においては、流量調整機構３及び８の開度をあらかじめ設定することで、後述する圧力調整機構１０が、均圧弁７に与えられる空気圧を調整していない状態での、バーナ４で燃焼する混合気の空気比を設定する。なお、本実施形態において空気比調整システムは、バーナ４、空気導入路５、ガス導入路６、均圧路９、均圧手段Ｘ、及び圧力変更機構１０により構成される。
In the
ガス燃焼装置１は、いわゆる均圧弁方式を踏襲する。ガス導入路６には、均圧手段Ｘとして均圧弁７が設けられており、当該均圧弁７は、空気導入路５における流量調整機構３の上流において分岐する分岐路９から与えられる空気圧と、バーナ４に導入されるガス導入路６の燃料ガスの圧力（すなわち、均圧弁７よりも下流側かつ流量調整機構８よりも上流側のガス導入路６での燃料ガスの圧力）とを所定の関係に調整する。具体的には、例えば、均圧弁７は、空気導入路５における空気圧と、ガス導入路６における燃料ガスの圧力とを同じ圧力に調整する。均圧弁７により、ガス導入路６における燃料ガスと空気導入路５の空気とは空気比が調整され、燃料ガスと空気との混合気がバーナ４で燃焼される。
The
図５に示すような従来型の均圧弁方式では、空気導入路５から分岐路９に導入される空気の空気圧がそのまま均圧弁７のパイロット圧とされる。本実施形態においては、図１に示すように、分岐路９に導入される空気の空気圧が、分岐路９の途中に設けられた圧力調整機構１０によって必要に応じて調整されて、均圧弁７のパイロット圧とされる。ここで、圧力調整機構１０は、バーナ４における燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて均圧弁７のパイロット圧を調整する。
In the conventional pressure equalizing valve system as shown in FIG. 5, the air pressure of the air introduced from the
本実施形態では、バーナ４における燃料ガスの燃焼状態を示す情報として、バーナ４の排ガス中の酸素濃度及び二酸化炭素濃度のうち少なくとも一方を用いる。すなわち、ガス燃焼装置１は、排ガス中の酸素濃度及び二酸化炭素濃度のうち少なくとも一方を取得する排ガス成分濃度取得手段１６を備える。また、圧力調整機構１０の動作を制御する制御手段１７は排ガス成分濃度取得手段１６と電気的に接続され、排ガス成分濃度取得手段１６により取得された酸素濃度及び二酸化炭素濃度のうち少なくとも一方を取得可能に構成される。
In the present embodiment, as information indicating the combustion state of the fuel gas in the
より具体的には、バーナ４の排ガスを排出するための排ガス路（不図示）に、排ガス成分濃度取得手段１６として、排ガス中の酸素濃度を計測するための酸素濃度計を備える。酸素濃度計としては、例えば、ジルコニアセンサを用いると良い。
More specifically, the exhaust gas passage (not shown) for discharging the exhaust gas of the
２−１．圧力調整機構の機械構成
図２に圧力調整機構１０の構成を示す。圧力調整機構１０は、略直方体の筐体１１と、筐体１１内部で空気を流動させる空気流動手段Ｙとを備える。筐体１１には、空気導入路５から分岐路９を介して空気を導入するための導入部１２と、当該導入部１２から導入された空気を均圧弁７へと導出するための導出部１３を有する。導入部１２及び導出部１３は、略直方体の筐体１１に対して突出するように設けられた中空の円筒状の部材で構成され、分岐路９の途中に介装される。
2-1. FIG. 2 shows a configuration of the
本実施形態においては、圧力調整機構１０は、空気流動手段Ｙとして複数の羽根を備えた軸流ファン１５ａ及び軸流ファン１５ａを回転させるモーター１４を備え、当該軸流ファン１５ａは軸流ファン１５ａを回転させるためのモーター１４を介して、筐体１１内に固定される。モーター１４は、制御手段１７と接続され、燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて回転速度及び回転方向が制御される。導入部１２及び導出部１３は、軸流ファン１５ａを挟んで、軸流ファン１５ａの軸方向の両側でかつ、軸流ファン１５ａの回転軸の軸心方向に沿って位置する。
In the present embodiment, the
制御手段１７は、軸流ファン１５ａから導出部１３に向かって流動する空気量を調整することで、導出部１３から分岐路９へ導出する空気の空気圧を調整する。
The control means 17 adjusts the air pressure of the air led out from the lead-out
すなわち、空気を導入及び導出できる筐体１１内に、空気流動手段Ｙを備えるという簡素な構成で、圧力調整機構１０を実現できる。加えて、仮に空気流動手段Ｙを構成する軸流ファン１５ａまたはモーター１４が故障した場合でも、空気流動手段Ｙによる空気の流動が行われないだけであり、軸流ファン１５ａの羽根の間隙を通って、空気は通流可能である。このため、空気導入路５から分岐路９を介した筐体１１内への空気の導入及び、筐体１１内から分岐路９を介した均圧弁７への空気の導出はできるため、空気導入路５と均圧弁７とを連通状態に保ち、均圧弁７を正常に動作させ続けることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置１において、低い設備コストで動的に空気比を調整可能で、かつフェールセーフに構成され安全性に優れた空気比調整システムを提供できる。
That is, the
２−２．圧力調整機構の制御手段
制御手段１７による圧力調整機構１０の制御方法について説明する。上述のように、圧力調整機構１０のモーター１４の回転方向及び回転速度が制御手段１７により制御されることで、軸流ファン１５ａの回転方向及び回転速度が制御される。
2-2. Control Unit of Pressure Adjustment Mechanism A method for controlling the
制御手段１７は、排ガス成分濃度取得手段１６により取得したその時々の計測値に基づき、空気比を上げる必要があると判断した場合には均圧弁７にかかる空気圧を下げ、均圧弁７よりも下流側のガス導入路６のガス圧を下げることでバーナ４に供給される燃料ガスの流量を減少させる。また、空気比を下げる必要がある場合には、均圧弁７にかかる空気圧を上げ、ガス圧を上げることで燃料ガスの流量を増加させる。
When it is determined that the air ratio needs to be increased based on the measurement value obtained by the exhaust gas component
制御手段１７は、排ガス成分濃度取得手段１６により取得した計測値と、あらかじめ定められた基準値とを比較してモーター１４の回転を制御する。より具体的には、排ガス成分濃度取得手段１６により取得される計測値が、基準値に近づくようにモーター１４の回転をフィードバック制御する。ここで、基準値には、適正な空気比で燃焼した場合に排ガス成分濃度取得手段１６により取得される計測値を用い、制御手段１７は、基準値を記憶する基準値記憶部（不図示）を備える。
The control means 17 controls the rotation of the
排ガス成分濃度取得手段１６として酸素濃度計を用いる本実施形態においては、基準値には例えば、酸素濃度３％を設定すると良い。本発明においては、圧力調整機構１０により空気比を動的に調整できることから、従来の均圧弁方式において一般的に設定される割合（４％程度）よりも低く設定することができる。すなわち、本発明においては動的に空気比を調整できるため、従来においてはある程度の変動を見越して安全のため確保されていたマージンを減らし、空気比を下げることが可能となるので、ガス燃焼装置１をより省エネ動作させることが可能となる。制御手段１７は、計測値である酸素濃度が基準値より高い場合には空気比を下げる必要があると判断し、計測値である酸素濃度が基準値より低い場合には空気比を上げる必要があると判断する。なお、排ガス成分濃度取得手段１６として二酸化酸素濃度計を用いる場合には、基準値には例えば、二酸化酸素濃度９％を設定すると良い。
In the present embodiment in which an oxygen concentration meter is used as the exhaust gas component concentration acquisition means 16, for example, an oxygen concentration of 3% may be set as the reference value. In the present invention, since the air ratio can be dynamically adjusted by the
本実施形態においては、軸流ファン１５ａの回転方向を変更させることで均圧弁７にかかる空気圧を上下できることを利用し、制御手段１７は、外的要因による動的な空気比の調整が必要とされない状態（すなわち、流量調整機構３及び流量調整機構８によりあらかじめ設定された空気比で問題ない場合）においては、軸流ファン１５ａを無回転とすることもできる。このような構成とすることで、比較的長時間、モーター１４の回転を止めた状態とすることができ、モーター１４の動作にかかるエネルギーを省力化することができる。
In the present embodiment, utilizing the fact that the air pressure applied to the
制御手段１７は、空気比を下げる必要があると判断した場合には、均圧弁７にかかる空気圧がより高くなるように軸流ファン１５ａの回転速度及び回転方向を制御する。また、空気比を上げる必要があると判断した場合には、均圧弁７にかかる空気圧がより低くなるように軸流ファン１５ａの回転速度及び回転方向を制御する。なお、制御手段１７は、回転速度を変更する場合の制御方法としては種々の方法を用いることができる。例えば、制御手段１７による回転速度の調整幅はあらかじめ定めた固定値としても構わない。また、制御手段１７は、例えば、基準値と測定値との差を求め、当該差に比例するように回転速度を調整しても構わない。
When it is determined that the air ratio needs to be lowered, the control means 17 controls the rotational speed and direction of the
以上の構成により、外的要因などにより動的に空気比を調整する必要が生じた場合でも、バーナ４から排出される排ガス中の酸素濃度が一定となるように、動的に均圧弁７により維持される空気比を変化させることが可能となる。また、本実施形態に係るガス燃焼装置１を実現するにあたり、例えば、図５に示すような均圧手段を備えた空気比調整システムが既にある場合には、分岐路９の途中に圧力調整機構１０を介挿するとともに、燃焼ガスの燃焼状態を示す情報を取得可能とするような改造（例えば、排ガス成分濃度取得手段１６を追加する改造）を行うだけで良く、既存の配管及び機器類への変更を抑えることができる。すなわち、均圧弁方式のガス燃焼装置において、低い設備コストで動的に空気比を調整可能とする空気比調整システムを提供できる。
With the above configuration, even when it is necessary to dynamically adjust the air ratio due to external factors or the like, the
〔第２実施形態〕
図３に、第２実施形態に係る圧力調整機構１０を示す。本実施形態は、圧力調整機構１０の内部構成を除いて、図１に示すガス燃焼装置１の構成と同一のため説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a
本実施形態においては、圧力調整機構１０は、空気流動手段Ｙとして、回転軸の遠心方向に導出部１３が位置する遠心ファン１５ｂを備える。導入部１２は、遠心ファン１５ｂの回転軸の軸心方向に設けられる。制御手段１７は、遠心ファン１５ｂから導出部１３に向かって流動する空気量を調整することで、導出部１３から分岐路９へ導出する空気の空気圧を調整する。
In the present embodiment, the
遠心ファン１５ｂの場合、回転方向によらずファンが回転すると、導入部１２から導出部１３へ向かって空気が流れ、均圧弁７にかかる空気圧が上昇する。このため、回転を停止した時が、均圧弁７にかかる空気圧が最も低くなる。よって、動的な空気比の調整が必要とされない状態ではある程度の回転速度をキープし、回転を停止した場合でも空気比が十分高くなるように制御すると良い。
In the case of the
一般に、遠心ファンは軸流ファンに比べ静圧を高くできるという特性を有する。このため、本実施形態によれば、圧力調整機構１０のサイズを抑えながら、空気導入路５の空気圧と、均圧弁７にかかる空気圧との圧力差を大きくとることが可能となる。よって、空気比を大きく変動させたい場合に好適に用いることができる。
Generally, a centrifugal fan has a characteristic that a static pressure can be increased as compared with an axial fan. For this reason, according to this embodiment, it is possible to increase the pressure difference between the air pressure in the
〔第３実施形態〕
図４に、第３実施形態に係るガス燃焼装置１の構成を示す。本実施形態のガス燃焼装置１の構成は、いわゆるダブル均圧弁方式を踏襲する。
[Third Embodiment]
In FIG. 4, the structure of the
空気導入路５には、ブロアー２の下流側に、空気制御弁２３及び空気量設定弁２４が順に備えられ、ブロアー２から供給される空気の流量を調整可能に構成される。また、空気導入路５には、空気量設定弁２４より下流にオリフィス３ａが設けられる。
In the
ガス導入路６には、上流側から順に、安全のための遮断弁２１、均圧弁７ａ、オリフィス３ｂ、均圧弁７ｂ、遮断弁２２、流量調整機構８が備えられる。
The
本実施形態においては、空気導入路５は、空気量設定弁２４の下流でオリフィス３ａより上流の位置で分岐し、ガス導入路６の均圧弁７ａに空気圧をかける。さらに、空気導入路５は、オリフィス３ａより下流側において分岐し、均圧弁７ｂのダイアフラム下側に空気圧をかける。ガス導入路６は、オリフィス３ｂの下流側において分岐し、分岐した一方は、均圧弁７ｂのダイアフラム上側にガス圧をかけるように構成される。空気圧がガス圧よりも高くなるとダイアフラムが押し上げられ、弁が閉方向に動きオリフィス３ｂの下流側の圧力が上昇する。
In the present embodiment, the
ここで、オリフィス３ａ、３ｂを流れる空気、燃料ガスの流量は、オリフィス３ａ、３ｂの上流側圧力と下流側圧力との間の差圧に応じてそれぞれ決まる。
均圧弁７ａは、空気制御弁２３及び空気量設定弁２４により設定された空気導入路５における空気圧をパイロット圧として作動し、空気導入路５におけるオリフィス３ａより上流側の圧力と、ガス導入路６におけるオリフィス３ｂより上流側の圧力とを所定の関係（例えば、等圧）にする。
均圧弁７ｂは、オリフィス３ａの下流側における空気圧とオリフィス３ｂの下流側におけるガス圧とに基づいて作動し、空気導入路５におけるオリフィス３ａより下流側の圧力と、ガス導入路６におけるオリフィス３ｂより下流側の圧力と、を所定の関係（例えば、等圧）にする。
Here, the flow rates of the air and the fuel gas flowing through the
The
The
これら２つの均圧弁７ａ、７ｂの作用により、空気導入路５に設けられたオリフィス３ａの上流側圧力と下流側圧力との間の差圧と、ガス導入路６側に設けられたオリフィス３ｂの上流側圧力と下流側圧力との間の差圧とは同じに維持される。例えば、オリフィス３ａの下流側圧力に変化があった場合、オリフィス３ａでの差圧が変化（すなわち、オリフィス３ａを流れる空気流量が変化）しても、均圧弁７ｂの作用によりオリフィス３ｂの下流側圧力がそれに応じて変化することで、オリフィス３ｂでの差圧も変化（オリフィス３ｂを流れる燃料ガスの流量も変化）する。よって、オリフィス３ａ、３ｂを通じてバーナ４に供給される空気及び燃料ガスの流量は所定の関係に維持される。
Due to the action of these two
本実施形態における均圧手段Ｘは、オリフィス３ｂの上流側の均圧弁７ａを用いて実現される。つまり、均圧手段Ｘとしての均圧弁７ａは、分岐路９から与えられる空気圧とガス導入路６においてバーナ４に導入される燃料のガス圧力とを所定の関係に調整する。加えて、空気導入路５が、空気量設定弁２４の下流側において分岐し、均圧弁７ａへと繋がる途中に、圧力調整機構１０が設けられる。このような構成により、上記実施形態で説明したのと同様に、圧力調整機構１０が均圧弁７ａに加えられる空気圧を調整して、例えばオリフィス３ａの上流側圧力とオリフィス３ｂの上流側圧力とを異ならせると、オリフィス３ａでの差圧とオリフィス３ｂでの差圧とが変化する。すなわち、オリフィス３ａ、オリフィス３ｂにおける流量が変化する。つまり、圧力調整機構１０の動作によって、空気比を動的に調整可能とすることができる。ここで、圧力調整機構１０は、上記第１実施形態の構成または第２実施形態の構成のいずれでも構わない。
The pressure equalizing means X in the present embodiment is realized using a
〔別実施形態〕
（１）上記実施形態においては、空気流動手段Ｙとして、軸流ファンや遠心ファンなどの送風手段を用いる場合を例示したが、その他の流体機器を用いても構わない。具体的には、例えば、圧縮機やポンプを用いても構わない。また、送風手段を用いる場合であっても、上記実施形態に示した軸流ファンや遠心ファンに限られず、斜流ファンなど種々のファンを用いても構わない。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the air flow means Y is exemplified by the use of air blowing means such as an axial fan or a centrifugal fan, but other fluid devices may be used. Specifically, for example, a compressor or a pump may be used. Further, even when a blower is used, the fan is not limited to the axial fan and the centrifugal fan shown in the above embodiment, and various fans such as a mixed fan may be used.
（２）上記実施形態においては、バーナ４における燃料ガスの燃焼状態を示す情報として、バーナ４の排ガス中の酸素濃度及び二酸化炭素濃度のうち少なくとも一方を用いる場合の一例を示した。すなわち、燃料ガスの燃焼状態を示す情報として、燃焼後の燃料ガスを直接計測する場合を示した。しかし、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、バーナ４における燃料ガスの燃焼状態を示す情報として、間接的に燃料ガスの燃焼状態を示し得る情報を用いても構わない。具体的には、例えば、バーナ４に供給される燃料ガスの熱量を用いても構わない。また、バーナ４における燃料ガスの燃焼状態を示す情報として酸素濃度及び二酸化炭素濃度の両方を用いても構わない。
(2) In the above embodiment, an example in which at least one of the oxygen concentration and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas of the
本発明は、燃料ガスを燃焼機器に導入するためのガス導入路と、空気を前記燃焼機器に導入するための空気導入路と、前記空気導入路の途中で分岐する分岐路と、前記ガス導入路の途中に設けられ、前記分岐路から与えられる空気圧と、前記燃焼機器に導入される前記ガス導入路の燃料ガス圧力とを所定の関係に調整する均圧手段と、を備える空気比調整システムとして利用可能である。 The present invention includes a gas introduction path for introducing a fuel gas into a combustion device, an air introduction path for introducing air into the combustion device, a branch path that branches in the middle of the air introduction path, and the gas introduction An air ratio adjustment system provided with pressure equalizing means provided in the middle of the path and for adjusting the air pressure supplied from the branch path and the fuel gas pressure of the gas introduction path introduced into the combustion equipment to a predetermined relationship Is available as
１ ：ガス燃焼装置（空気比調整システム）
４ ：バーナ（燃焼機器）
５ ：空気導入路
６ ：ガス導入路
９ ：分岐路
１０ ：圧力調整機構
１１ ：筐体
１２ ：導入部
１３ ：導出部
１４ ：モーター（空気流動手段）
１５ａ ：軸流ファン（空気流動手段）
１５ｂ ：遠心ファン（空気流動手段）
１６ ：排ガス成分濃度取得手段
１７ ：制御手段
Ｘ ：均圧手段
Ｙ ：空気流動手段
1: Gas combustion device (air ratio adjustment system)
4: Burner (combustion equipment)
5: Air introduction path 6: Gas introduction path 9: Branch path 10: Pressure adjusting mechanism 11: Housing 12: Introducing section 13: Deriving section 14: Motor (air flow means)
15a: Axial fan (air flow means)
15b: Centrifugal fan (air flow means)
16: exhaust gas component concentration acquisition means 17: control means X: pressure equalization means Y: air flow means
Claims (5)
空気を前記燃焼機器に導入するための空気導入路と、
前記空気導入路の途中で分岐する分岐路と、
前記ガス導入路の途中に設けられ、前記分岐路から与えられる空気圧と前記燃焼機器に導入される前記ガス導入路の燃料ガス圧力とを所定の関係に調整する均圧手段と、を備える空気比調整システムであって、
前記分岐路の途中に設けられ、前記燃焼機器における前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて前記均圧手段に与える空気圧を調整する圧力調整機構を備える空気比調整システム。 A gas introduction path for introducing fuel gas into the combustion equipment;
An air introduction path for introducing air into the combustion device;
A branch path that branches in the middle of the air introduction path;
An air ratio provided with a pressure equalizing means provided in the middle of the gas introduction path to adjust the air pressure supplied from the branch path and the fuel gas pressure of the gas introduction path introduced into the combustion device to a predetermined relationship. An adjustment system,
An air ratio adjustment system comprising a pressure adjustment mechanism that is provided in the middle of the branch path and adjusts an air pressure applied to the pressure equalizing means based on information indicating a combustion state of the fuel gas in the combustion device.
前記分岐路から空気を導入するための導入部と、当該導入部から導入された空気を導出するための導出部とを有する筐体と、
当該筐体の内部で空気を流動させる空気流動手段と、
前記燃料ガスの燃焼状態を示す情報に基づいて前記空気流動手段の動作を制御する制御手段と、を備える請求項１に記載の空気比調整システム。 The pressure adjustment mechanism is
A housing having an introduction part for introducing air from the branch path, and a deriving part for deriving air introduced from the introduction part;
An air flow means for flowing air inside the housing;
The air ratio adjustment system according to claim 1, further comprising a control unit that controls an operation of the air flow unit based on information indicating a combustion state of the fuel gas.
前記制御手段は、当該軸流ファンから前記導出部に向かって流動する空気量を調整することで、前記導出部から前記分岐路へ導出する空気の空気圧を調整する請求項２に記載の空気比調整システム。 The air flow means includes an axial fan in which the lead-out portion is positioned along the axial direction of the rotation shaft,
The air ratio according to claim 2, wherein the control unit adjusts an air pressure of the air led out from the lead-out portion to the branch path by adjusting an amount of air flowing from the axial fan toward the lead-out portion. Adjustment system.
前記制御手段は、当該遠心ファンから前記導出部に向かって流動する空気量を調整することで、前記導出部から前記分岐路へ導出する空気の空気圧を調整する請求項２に記載の空気比調整システム。 The air flow means includes a centrifugal fan in which the lead-out portion is positioned in the centrifugal direction of the rotation shaft,
The air ratio adjustment according to claim 2, wherein the control means adjusts an air pressure of the air led out from the lead-out portion to the branch path by adjusting an amount of air flowing from the centrifugal fan toward the lead-out portion. system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014146236A JP2016023820A (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Air ratio adjustment system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014146236A JP2016023820A (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Air ratio adjustment system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016023820A true JP2016023820A (en) | 2016-02-08 |
Family
ID=55270744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014146236A Pending JP2016023820A (en) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Air ratio adjustment system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016023820A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11085646B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-08-10 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Technique for controlling operating point of a combustion system by using pilot-air |
| JP7073025B1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-05-23 | 中外炉工業株式会社 | Combustion equipment |
-
2014
- 2014-07-16 JP JP2014146236A patent/JP2016023820A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11085646B2 (en) | 2016-09-29 | 2021-08-10 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Technique for controlling operating point of a combustion system by using pilot-air |
| JP7073025B1 (en) * | 2020-12-17 | 2022-05-23 | 中外炉工業株式会社 | Combustion equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9791172B2 (en) | Dual sensor combustion system | |
| US20090197212A1 (en) | Premix Burner Control System and Method | |
| JP5129839B2 (en) | System and method for controlling the amount of thermal energy of a fuel | |
| WO2014132932A1 (en) | Gas turbine system, controller, and gas turbine operation method | |
| JP2008057841A (en) | Boiler and combustion method for boiler | |
| EP3073195A8 (en) | Method for calibrating a gas burner | |
| CN110894955B (en) | Burner with a burner head | |
| JP2016023820A (en) | Air ratio adjustment system | |
| JP5808296B2 (en) | Method for operating a combustion device and combustion device for carrying out the method | |
| US20150068215A1 (en) | Two-Shaft Gas Turbine | |
| WO2014178408A1 (en) | Boiler | |
| JP2016008803A (en) | Boiler equipment | |
| JPS5843655B2 (en) | combustion device | |
| JP6492434B2 (en) | Boiler equipment | |
| JP2019045076A (en) | Gas flow rate controller | |
| US4035133A (en) | Rotary burner control | |
| JP6413415B2 (en) | Boiler equipment | |
| JP7073025B1 (en) | Combustion equipment | |
| JP7380331B2 (en) | Boiler fuel gas supply mechanism and boiler | |
| JP7342483B2 (en) | Air blower | |
| JP2019143914A (en) | Boiler device | |
| JP7257898B2 (en) | Oxygen ratio control system | |
| JPS6029516A (en) | Gas combustion controller | |
| JP2023093147A (en) | Boiler device | |
| JP2016020789A (en) | Boiler system |