JPH04283313A - 空燃比比例制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気とガスの燃焼装置
で、空気ラインに熱交換器を設け、空気を予熱してバー
ナに導入する工業用熱交換器付バーナの均圧弁を用いた
空燃比比例制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気とガスの燃焼装置では、空気
ラインに熱交換器を設け、空気を予熱して燃焼用バーナ
に送気しているが、送気する空気の温度に変動があると
、実質空気量が変化するので、一定の空燃比が保持でき
なくなる。そのため、何らかの補正機能を設ける必要が
あった。

【０００３】その１つとして図５に示すような方法のも
のが提案されている。この方法は、２つのダイヤフラム
室を有する均圧弁３０を有し、空気ライン１およびガス
ライン２に各々絞り機構１ａ，２ａを設け、空気絞り（
固定オリフイス）の差圧とガス絞り（可変であるが、調
整によって最終的に固定オリフイスにする）の差圧と等
しくなるように調節して、ガスと空気の量を一定比率に
調節するものである。

【０００４】この空気絞り機構１ａは、常温空気側に設
けると共に燃焼の量の制御は空気（常温側）の制御弁を
コントロールモータで作動させるだけの操作で、熱交換
器出口の空気温度が変わったとしても、同一空燃比で最
大燃焼から最小燃焼域まで制御できるようにしたもので
ある。

【０００５】また、他の方法として、図６に示すように
、空気ライン１およびガスライン２のそれぞれに絞り機
構１ａ，２ａを設け、該絞り機構１ａ，２ａの上流側に
通常の均圧弁３１を、下流側に特殊均圧弁３２を設け、
ガスライン２の圧力と空気ライン１の圧力が常時等しく
なるよう制御する方法も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法の通常燃
焼では最大燃焼量／最小燃焼量（ターンダウン）比を５
：１の範囲程度にすることが多く、その場合に最小燃焼
時の各差圧ΔＰＡ＝　ΔＰＧを１５ｍ／ｍ　水柱にする
と最大燃焼時の差圧は流量の２乗となり、差圧としての
範囲は２５：１となる。即ち、最大の場合１５ｍ／ｍ　
水柱×２５倍＝３７５ｍ／ｍ　水柱の差圧を持った空気
側の固定オリフイスが必要となる。

【０００７】通常、オリフイス内径ｄと管内径Ｄの比，
ｄ／Ｄ＝βを０．４　〜０．６　にとると、絞り後の永
久圧損＝差圧×（１−β２　）で計算され、絞り比０．
４　で３１５ｍ／ｍ　水柱、０．６　で２４０ｍ／ｍ　
水柱と圧力損失が大きく、供給空気ブロワーの圧力を高
くする必要があり動力も大きくなる。

【０００８】さらに、高価な特殊均圧弁や、ダブルダイ
ヤフラム均圧弁を使用しなければならず、設備費用がか
かりすぎ、また、ガスラインの絞り弁の差圧や供給ガス
圧の調節も大変難しく、熟知した技術者でなければ調節
および制御ができない問題点があった。

【０００９】本発明はこのような課題を解消したもので
、空気側絞り差圧を前記の１／２　程度にして、永久圧
力損失も約１／２　程度以下に軽減することができ、最
大から最小まで広い流量範囲にわたって所定の空燃比で
制御でき、その制御や調整が簡単に行うことができ、安
価に供給できる空燃比比例制御方法を提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の空燃比比例制御方法は、熱交換器２６により
空気を予熱してバーナ２７に供給する空気ライン１およ
び該バーナ２７に燃料を供給する燃料ライン２に設けら
れた均圧弁２５により一定の比率にする空燃比比例制御
方法において、空気ラインから分岐させたパイロットラ
インに差圧比例増幅弁４を設け、該差圧比例増幅弁４の
上部高圧室７を空気絞り機構１ａの上流側に、下部低圧
室８を下流側にそれぞれ導管２３，２４で連結，連通さ
せると共に、空気絞り差圧の数倍に比例した出力を燃料
ライン２に設けた均圧弁２５に導入して空燃比を一定に
保持するものである。

【００１１】

【作用】ブロアー２８から送り出された燃焼用の空気は
、空気ライン１から分岐されたパイロットライン３に導
入され、差圧比例増幅弁４の一側上下に設けた給気口１
６，１７から空気圧ＰＡで上部高圧室７と下部低圧室８
とに並列微量導入される。導入された空気は流出口２１
，２２から導管２３，２４を介してＰ１　，Ｐ２　圧で
オリフイス１ａ（ΔＰＡ）　の上流側と下流側に流れる
。空気ラインに空気が流通するとオリフイス１ａに差圧
が生じて高圧室７と低圧室８に差圧が発生し、差圧比例
増幅弁４からの出力Ｐｏは　Ｐ１　−　Ｐ２　＝　ΔＰ
Ａのｘ倍、即ち　Ｐｏ　＝ｘ×ΔＰＡの圧力を発生して
均圧弁２５に導入する。均圧弁２５の特性として導入圧
と均圧弁出口ガス圧力は均圧となるので出口圧力も　Ｐ
ｏ　となる。但し、条件として給気口１６，１７に導入
する空気圧　ＰＡ　は出力　Ｐｏ　より少ない高い圧で
あることは言うまでもない。

【００１２】このように空気コントロール弁２９を開閉
することで、空気差圧が変化し、それに比例したガス圧
力が均圧弁出口となって熱交換器２６の出口の温度変化
に関係せず、実質空気量とガス量が一定空燃比で制御で
きる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示す。１は空
気ライン、２はガスラインで、空気ライン１から分岐さ
せたパイロットライン３に差圧比例増幅弁４を設けてあ
る。この差圧比例増幅弁４は図２に示すように、上部板
５と下部板６を対向して固定してあり、上部板の内部空
間Ｄ１　に高圧　Ｐ１　の高圧室７を下部板の内部に低
圧　Ｐ２　の低圧室８がダイヤフラム９を介して形成さ
れている。

【００１４】このダイヤフラム９は上面の押え板１０と
下面のソフトラバー１１で挟着され、中央部の透孔に挿
通した螺子１２にナット１３を螺合して軸着してあり、
後述の弁座***部１４とのシール性を良好にし、高圧側
の圧力　Ｐ１で押付けた時のシール性をよくすると共に
出力圧　Ｐｏ　を正確に発信させるようになっている。

【００１５】下部板６には上方に突出する弁座***部１
４が形成されその内面を凹部１４ａとする空間ｄ１　が
形成されていると共に、その凹部１４ａと連通する出力
開口１５が下面中央に設けられている。１６，１７は差
圧比例増幅弁４の一側の上下に螺着した空気給気口で、
オリフイス１８が高圧室７にオリフイス１９が通孔２０
を介して弁座***部１４の内面凹部１４ａと出力開口１
５に連通してある。２１，２２は高圧室流出口と低圧室
流出口で導管２３，２４を連結して空気ライン１の絞り
機構１ａの上流側と下流側にそれぞれ連結連通してある
。 ２５は絞り機構の差圧発生で生じた出力を導入する通常
の均圧弁で、ガスライン２に取り付けられている。２６
は熱交換器、２７はバーナーである。

【００１６】このように構成した本発明は、ブロワー２
８からの空気がパイロットライン３に導入され、差圧比
例増幅発生弁４の上下給気口１６，１７より供給空気Ｐ
Ａを並列導入される。差圧比例増幅発生弁４はダイヤフ
ラム９の上下の力バランスからダイヤフラム重量を無視
すれば、出力圧力　Ｐｏ　は、　Ｐｏ　＝　Ｐ２　＋　
Ｄ１　２　／　Ｄ１　２　（Ｐ１　−　Ｐ２　）が成立
し、図１のように、空気ライン１のコントロール弁２９
を全閉にすると、　Ｐ１　−　Ｐ２差圧が０となり、ダ
イヤフラム９の上下バランスにより出力　Ｐｏ　は０と
なる。

【００１７】Ｐ１　側と　Ｐ２　側に差圧が発生すると
、　Ｄ１　２　／　Ｄ１　２　すなわち面積比に比例し
て出力　Ｐｏ　が発生する。例えば　Ｄ１　２　／　Ｄ
１　２　の受圧面積比４：１にすれば、差圧　Ｐ１　−
　Ｐ２　があればその差圧の４倍の出力　Ｐｏ　圧を発
信する。この出力圧を均圧弁２５に導入することにより
、空気差圧の４倍の出力　Ｐｏ　が均圧弁２５に作用し
、均圧弁２５の出口ガス圧力も差圧の４倍の出力　Ｐｏ
　となる。

【００１８】図５に４倍出力弁の特性（差圧と出力の計
画値と実際値）を示し、また、図６に４倍出力弁を用い
て、バーナを燃焼させた時の実際空気比の変化を示す。 図５，６から明らかなように、弁出力特性および実際燃
焼結果においても、タンダウン５：１（１００％〜２０
％燃焼）で空燃比が変りが少ない良好な燃焼制御ができ
た。その時の差圧ΔＰＡ＝８〜２００ｍ／ｍ　水柱の範
囲で行った。

【００１９】なお、前記の実施例においては、高圧側を
上部、低圧側を下部とした場合で説明したが、上下を逆
立して使用する場合もあり、その場合には、ダイヤフラ
ム自重が下向きとなり、出力はダイヤフラムの自重分だ
け出力が小さくなるが、比例して変化できるものである
。

【００２０】さらに、前記実施例では、供給空気を高圧
側と低圧側とに導入したが、低圧側のみ導入しても使用
可能であり、また供給空気をブロワー圧を使用せず、他
の圧力空気や計装空気若しくは不活性ガス等を使用する
こともできるが、その時は減圧弁を使用して降圧すれば
使用できる。また本実施例ではガスバーナで説明したが
、軽質油用レイショレギュレーターを用いる油バーナシ
ステムにも応用できるのは勿論のことである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の空燃比比例制御
方法によれば、熱交換器２６により空気を予熱してバー
ナ２７に供給する空気ライン１および該バーナ２７に燃
料を供給する燃料ライン２に設けられた均圧弁２５によ
り一定の比率にする空燃比比例制御方法において、空気
ラインから分岐させたパイロットラインに差圧比例増幅
弁４を設け、該差圧比例増幅弁４の上部高圧室７を空気
絞り機構１ａの上流側に、下部低圧室８を下流側にそれ
ぞれ導管２３，２４で連結，連通させると共に、空気絞
り差圧の数倍に比例した出力を燃料ライン２に設けた均
圧弁２５に導入して空燃比を一定に保持するようにした
ものである。

【００２２】従って、空気ライン１に設ける絞り差圧を
同一条件で、従来のシステムより約１／２　に押えるこ
とができると共に永久圧力損失も小さくなり、ブロワー
圧力の軽減となり動力費が少なくなる。また、高価な特
殊均圧弁やダブルダイヤフラム均圧弁を用いることなく
、小型で安価な差圧比例増幅弁４と通常市販されている
ような均圧弁２５を用い、ガス側絞り弁またはオリフイ
スが不要となり設備が軽減できる。

【００２３】さらに、バーナ低燃焼時の空気圧が１０ｍ
／ｍ　水柱以下であっても、均圧弁２５に導入される圧
力が数倍となり、ガス圧力も数十ミリとなるから、均圧
弁性能の良好な範囲で使用でき、空燃比制御も良好な結
果が得られる。また、取扱いに際しても特殊技術を必要
としなく、経験の浅い者でも充分調整できる。

【００２４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す系統説明図

【図２】差
圧比例出力弁の縦断面図

【図３】出力４倍弁の出力と差圧の計画値と実際値を示
す線図

【図４】出力４倍弁を使用してバーナを燃焼させた時の
実際空気比の変化を示す線図

【図５】従来例を示す系統説明図

【図６】他の従来例を示す系統説明図

【００２５】

【符号の説明】

１　　　　空気ライン １ａ　　空気絞り機構 ２　　　　燃料ライン ３　　　　パイロットライン ４　　　　差圧比例増幅弁 ７　　　　上部高圧室 ８　　　　下部低圧室 ２３，２４　　導管 ２５　　均圧弁 ２６　　熱交換器 ２７　　バーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　熱交換器２６により空気を予熱してバ
   ーナ２７に供給する空気ライン１および該バーナ２７に
   燃料を供給する燃料ライン２に設けられた均圧弁２５に
   より一定の比率にする空燃比比例制御方法において、空
   気ラインから分岐させたパイロットラインに差圧比例増
   幅弁４を設け、該差圧比例増幅弁４の上部高圧室７を空
   気絞り機構１ａの上流側に、下部低圧室８を下流側にそ
   れぞれ導管２３，２４で連結，連通させると共に、空気
   絞り差圧の数倍に比例した出力を燃料ライン２に設けた
   均圧弁２５に導入して空燃比を一定に保持するようにし
   たことを特徴とする空燃比比例制御方法。