燃焼制御方法及び燃焼装置
【課題】４位置制御における中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができる燃焼装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも複数の燃料噴射ノズル１０，１１，１２と、該燃料噴射ノズル１０〜１２から噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能なボイラ（燃焼装置）において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズル１０〜１２への各燃料供給ライン１４〜１７に電磁弁（自動開閉弁）Ｖ１〜Ｖ４をそれぞれ設けるとともに、各電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を開閉制御する制御手段１８を設け、該制御手段１８による前記電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成する。
【解決手段】少なくとも複数の燃料噴射ノズル１０，１１，１２と、該燃料噴射ノズル１０〜１２から噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能なボイラ（燃焼装置）において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズル１０〜１２への各燃料供給ライン１４〜１７に電磁弁（自動開閉弁）Ｖ１〜Ｖ４をそれぞれ設けるとともに、各電磁弁Ｖ１〜Ｖ４を開閉制御する制御手段１８を設け、該制御手段１８による前記電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法及び燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃焼装置の一形態としてのボイラにおいては、蒸気圧力に基づいて燃焼量が制御され、蒸気圧力が下がると燃焼量を増やし、蒸気圧力が高くなれば燃焼量を絞ることによって蒸気圧力を設定値に保つ圧力制御がなされる。
【０００３】
ところで、ボイラにおける燃焼量の制御は、燃料量と燃焼用空気量を調整することによってなされるが、その制御方式としては、高燃焼・低燃焼・燃焼停止の３段階に切り替え可能な３位置制御と、高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の段階に切り替え可能な４位置制御が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
４位置制御は、必要蒸気量が少ない場合に燃焼を停止する頻度を低く抑えることができる点で３位置制御よりも優れているが、この４位置制御での中燃焼位置での負荷パターンは固定であって、高燃焼位置での負荷を１００％としたときに中燃焼位置での負荷は例えば６５％に固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７２０２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ボイラ等の燃焼装置における燃焼量の４位置制御において、従来のように中燃焼位置での負荷パターンを１種類に固定すると、ユーザーの多様なニーズに応えることができず、中燃焼位置での燃焼負荷を変更するには燃料噴射ノズルを取り替える以外に方法がなかったのが実情である。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、４位置制御における中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができる燃焼制御方法及び燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法において、中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、複数の燃料噴射ノズルの切替制御によって所定の負荷パターンを選択するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインにそれぞれ設けられた開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置において所定の負荷パターンを選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、燃焼位置が低燃焼から中燃焼及び中燃焼から高燃焼へと移行する際には前記燃料噴射ノズルの少なくとも１つの燃料噴射量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御方法。
【００１１】
請求項４記載の発明は、少なくとも複数の燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズルから噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼装置において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインに自動開閉弁をそれぞれ設けるとともに、各自動開閉弁を開閉制御する制御手段を設け、該制御手段による前記自動開閉弁の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、複数の前記燃料供給ラインの少なくとも１つをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに自動開閉弁と流量調整弁を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、燃料噴射量の異なる燃料噴射ノズルの切替制御によって複数の負荷パターンから任意のものを選択するようにしたため、従来のように燃料噴射装置の取り替えによることなく、制御手段による自動開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボイラの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るボイラの燃料制御系の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るボイラの燃料制御系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る燃焼装置の一形態としての小型貫流式ボイラの縦断面図、図２は同ボイラの燃料制御系の構成図である。
【００１７】
図１に示すボイラ１は、液体燃料を燃焼させる油焚きボイラであって、バーナ２と吸熱手段としての伝熱管群（水管群）３を備える装置本体としての円筒状の缶体４を備えている。この缶体４は、その軸線が上下方向となるよう縦置き状態でに設置され、上下には上部管寄せ５と下部管寄せ６をそれぞれ備えている。
【００１８】
そして、上記上部管寄せ５と下部管寄せ６との間には前記伝熱管群３を構成する複数の内側水管７と外側水管８が垂直に起立した状態で配設され、これらの内側水管７と外側水管８は、その上下の端部が上部管寄せ５と下部管寄せ６にそれぞれ連通している。ここで、複数の内側水管７と外側水管８は、缶体４の周壁に沿って周方向に等間隔に配置されて内外二重の円筒を構成しており、それらの内側の缶体４の中央には燃焼室Ｓが形成されている。
【００１９】
又、缶体４の上部中央には前記バーナ２が下方に向けて設けられており、該バーナ２はウィンドボックス９によって囲まれている。ここで、バーナ２は、燃料噴射量の異なる３本の燃料噴射ノズル１０，１１，１２（図２参照）と、これらの燃料噴射ノズル１０〜１２を外側から覆う円筒状の燃焼筒１３を備えている。尚、図２に示す３本の燃料噴射ノズル１０〜１２は、図１の紙面垂直方向に沿って配置されている。
【００２０】
ところで、本実施の形態に係るボイラ１は、後述のように燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御方式を採用するものであって、その燃料制御系の構成を図２に基づいて以下に説明する。
【００２１】
図２に示すように、不図示の燃料供給設備に連なる燃料供給ライン１４からは３本の燃料供給ライン１５，１６，１７が分岐しており、各燃料供給ライン１５〜１７は燃料噴射量が異なる前記燃料噴射ノズル１０〜１２にそれぞれ接続されている。そして、各燃料供給ライン１４〜１７には自動開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がそれぞれ設けられており、これらの電磁弁Ｖ１〜Ｖ４は制御手段１８にそれぞれ電気的に接続されている。尚、本実施の形態では、燃料噴射ノズル１０，１１，１２には燃料噴射量がそれぞれ１５Ｇ（Gallon／ｈ、以下同じ）、３０Ｇ、４５Ｇのものが使用されている。
【００２２】
他方、図１に示すように、前記ウィンドボックス９の側部には送風機１９の吐出口１９ａから水平に延びる燃焼用空気路２０が接続されており、この燃焼用空気路２０には空気量調整用のダンパ２１が設けられている。
【００２３】
前記下部管寄せ６には不図示の給水設備から延びる給水ライン２２が接続されており、この給水ライン２２には給水ポンプ２３と逆止弁２４が設けられている。ボイラ１の運転時には、給水ポンプ２３が駆動され、不図示の給水設備から給水ライン２２を経て下部管寄せ６に給水がなされ、下部管寄せ６に供給された水は、後述のように内側水管７と外側水管８を上部管寄せ５に向かって上方へと流れる過程で加熱されて蒸気となる。
【００２４】
又、上部管寄せ５からは蒸気導入ライン２５が導出しており、この蒸気導入ライン２５は気液分離器２６に接続されている。そして、気液分離器２６からは蒸気排出ライン２７と分離水排出ライン２８が延びており、蒸気排出ライン２７は不図示の蒸気使用設備に接続されており、その途中には主蒸気弁２９が設けられている。又、気液分離器２６から延びる分離水排出ライン２８は下部管寄せ６に接続されている。
【００２５】
更に、缶体４の下部側壁には排ガス出口３０が開口しており、この排ガス出口３０には排ガス路３１が接続されている。この排ガス路３１は、排ガス出口３０から水平に延びた後に直角上方へと折り曲げられ、その上端開口部は大気中に開口している。
【００２６】
次に、以上のように構成されたボイラ１の動作について説明する。
【００２７】
本実施の形態に係るボイラ１は、燃焼制御方式として燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御を採用するものであるが、本実施の形態では中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の２つ設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することができるよう構成されている。ここで、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御は、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉することによってなされる。
【００２８】
以下、本実施の形態に係るボイラ１における燃焼の４位置制御方法を表１に基づいて説明する。尚、表１において、「○」は各電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開、「Ｌ」，「Ｍ」，「Ｈ」は小、中、大容量の燃料噴射ノズル１０，１１，１２、数字「１５」，「３０」…は燃料噴射量Ｇ（Gallon／ｈ）をそれぞれ示す。
【００２９】
【表１】
着火時には、表１に示すように制御手段１８によって電磁弁Ｖ１とＶ２が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１５を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｌ）１０へと供給され、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されるとともに、送風機１９から燃焼用空気がバーナ２へと供給される。即ち、送風機１９が駆動されると、該送風機１９の吸入口１９ｂから吸い込まれた外気は、昇圧された後に吐出口１９ａから吐出され、燃焼用空気として燃焼用空気路２０を通ってウィンドボックス９へと導入され、燃焼筒１３を通過して缶体４内の燃焼室Ｓへと供給される。
【００３０】
上述のように缶体４内の燃焼室Ｓに噴射される燃料は、バーナ２に設けられた不図示の着火装置によって着火されて燃焼室Ｓ内で燃焼する。このときの燃焼負荷は、後述のように７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、２０％（１５／７５＝０．２）に設定されている。
【００３１】
而して、低燃焼位置では点火時と同様に電磁弁Ｖ１とＶ２が開かれた状態が維持され（表１参照）、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。このように缶体４内の燃焼室Ｓで燃料が燃焼することによって高温の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが排ガス出口３０に向かって燃焼室Ｓを下方に流れる過程で内側水管７と外側水管８と交差するように接触を繰り返し、内側水管７と外側水管８を上方に向かって流れる水を加熱して蒸気とする。そして、蒸気は、上部管寄せ５から蒸気導入ライン２５を経て気液分離器２６に導入され、該気液分離器２６において気液が分離され、乾き度が高められた蒸気は蒸気排出ライン２７から主蒸気弁２９を通って不図示の蒸気使用設備へと供給される。又、蒸気から分離された水は、分離水排出ライン２８を通って下部管寄せ６へと戻されて再び加熱に供される。
【００３２】
上述のように蒸気の生成に供された燃焼ガスは、排ガスとして排ガス出口３０から排ガス路３１へと流れ、排ガス路３１を通って大気中に排出される。
【００３３】
次に、中燃焼位置では前述のように２つの負荷パターン、つまり４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の何れか一方に負荷パターンが選択される。
【００３４】
即ち、４０％負荷（中燃焼１）が選択された場合には、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２が閉じられ、電磁弁Ｖ３が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１６を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、３０Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１１から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００３５】
他方、６０％負荷（中燃焼２）が選択された場合には、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２が閉じられ、電磁弁Ｖ４が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１７を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、４５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１２から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００３６】
以上のように、本実施に形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の２つ設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することようにしたため、従来のように燃料噴射ノズルの取り替えによることなく、制御手段１８による電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができる。
【００３７】
又、高燃焼位置においては、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１とＶ３及びＶ４が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４から燃料供給ライン１６を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給されるとともに、燃料供給ライ１７ンを経て燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、燃料噴射ノズル１１からは３０Ｇの燃料が、燃料噴射ノズル１２からは４５Ｇの燃料が噴射され、合計７５Ｇの燃料が缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００３８】
以上の低燃焼・中燃焼１，２及び高燃焼の各燃焼位置において得られる蒸気量が必要蒸気量を超えた場合には、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１が閉じられ、燃量のバーナ２への供給が遮断されて燃焼が停止される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係るボイラ１においては、燃焼量の制御によって燃焼位置が高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替えられる４位置制御がなされ、中燃焼位置では２つの負荷パターン（４０％負荷と６０％負荷）から何れか一方をユーザーのニーズに応じて選択することができる。
【００４０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。尚、図３は本実施の形態に係る燃焼制御系の構成図である。
【００４１】
本実施の形態に係るボイラの燃焼制御系を除く構成は図１に示した前記実施の形態１に係るボイラの構成と同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。
【００４２】
本実施に形態に係るボイラにおいても、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御方式を採用するものであって、その燃焼制御系の構成は前記実施の形態１のそれとは異なっている。
【００４３】
即ち、図３に示すように、不図示の燃料供給設備に連なる燃料供給ライン１４からは３本の燃料供給ライン１５，１６，１７が分岐しており、各燃料供給ライン１５〜１６は燃料噴射量が異なる燃料噴射ノズル１０，１１，１２にそれぞれ接続されている。そして、各燃料供給ライン１４〜１７には自動開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６がそれぞれ設けられている。
【００４４】
又、前記燃料供給ライン１６には電磁弁Ｖ４をバイパスするバイパスライン３２が接続されており、このバイパスライン３２には電動式の流量調整弁ＭＶと電磁弁Ｖ３が設けられている。そして、バイパスライン３２の流量調整弁ＭＶと電磁弁Ｖ３の間からはバイパスライン３３が分岐しており、このバイパスライン３３は前記燃料供給ライン１７の電磁弁Ｖ６の下流側に接続され、その途中には電磁弁Ｖ５が設けられている。
【００４５】
上記電磁弁Ｖ１〜Ｖ６は、これらの開閉を制御する制御手段１８に電気的に接続されている。尚、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に燃料噴射ノズル１０，１１，１２には燃料噴射量がそれぞれ１５Ｇ、３０Ｇ、４５Ｇのものが使用されている。
【００４６】
而して、前記実施の形態１と同様に燃焼制御として４位置制御方式を採用する本実施の形態に係るボイラは、中燃焼位置での負荷パターンを前記実施の形態１と同様に４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンを設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することができるよう構成されている。ここで、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御は、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ６を開閉することによってなされる。
【００４７】
以下、本実施の形態に係るボイラにおける燃焼の４位置制御方法を表２及び表３に基づいて説明する。尚、表２は中燃焼位置において４０％負荷パターンを選択した場合、表３は６０％負荷パターンを選択した場合の制御状態をそれぞれ示すものであって、これらの表中の表示は表１中のそれと同じである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
本実施の形態に係るボイラの着火と低燃焼における燃焼制御は前記実施の形態１のそれと同じであるため、これについての再度の説明は省略する。
【００５０】
而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に中燃焼位置では２つの負荷パターン（４０％負荷と６０％負荷）から何れか一方を選択することができる。
【００５１】
先ず、４０％負荷が選択された場合には、低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ３が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１５を経て燃料噴射ノズル（Ｌ）１０へと供給され、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。又、同時に流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２から燃料供給ライン１６を通って燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、その燃料噴射ノズル１１からの燃料噴射量は徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１１からは定格の１／２の１５Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル１０からの燃料噴射量１５Ｇを合わせた合計３０Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。このように低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量を漸増させる理由は燃焼移行の安定化を図るためである。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００５２】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１０，１１から合計３０Ｇの燃料が噴射される状態となると、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２とＶ３が閉じられるとともに、流量調整弁ＭＶが全閉され、電磁弁Ｖ４が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１６から燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、該燃料噴射ノズル１１から３０Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００５３】
次に、中燃焼から高燃焼への切り替えがなされる場合、燃焼移行の安定化を図るために中燃焼から高燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が開かれ、３０Ｇの燃料が燃料噴射ノズル（Ｍ）１１からそのまま噴射され続けるとともに、流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から全開まで徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２，３３から燃料供給ライン１７を通って燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、その燃料噴射ノズル１２からの噴射量は徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１２からは定格の４５Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル１１からの燃料噴射量３０Ｇを合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５４】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１１，１２から合計７５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が閉じられるとともに、電磁弁Ｖ６が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１７から燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２から４５Ｇの燃料が噴射され、継続して燃料噴射ノズル（Ｍ）１１から噴射されている３０Ｇの燃料と合わせで合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５５】
次に、６０％負荷が選択された場合には、低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、燃焼移行の安定化を図るために流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が開かれるとともに、電動によって流量調整弁ＭＶが徐々に開かれ、燃料はバイパスライン３２，３３から供給ライン１７を経て燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２からの燃料噴射量が漸増する。そして、最終的には燃料噴射ノズル１２から定格の２／３の３０Ｇの燃料が噴射されると、燃料噴射ノズル１０から継続的に噴射されている１５Ｇを合わせた合計４５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００５６】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１０，１２から合計４５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２とＶ５が閉じられるとともに、流量調整弁ＭＶが全閉され、電磁弁Ｖ６が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１７から燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２から４５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００５７】
次に、中燃焼から高燃焼への切り替えがなされる場合、燃焼移行の安定化を図るために中燃焼から高燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ３が開かれ、４５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル（Ｈ）１２からそのまま噴射され続けるとともに、流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から全開まで徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２から燃料供給ライン１６を通って燃料噴射ノズル（Ｍ１１）へと供給され、その燃料噴射ノズル１１からの噴射量が徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１１からは定格の３０Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル（Ｈ）１２からの噴射量４５Ｇを合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５８】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１１，１２から合計７５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ３が閉じられるとともに、電磁弁Ｖ４が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１６から燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、該燃料噴射ノズル１１から３０Ｇの燃料が噴射され、継続して燃料噴射ノズル（Ｈ）１２から噴射されている４５Ｇの燃料と合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態に係るボイラにおいても、燃焼量の制御によって燃焼位置が高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替えられる４位置制御がなされるが、本実施に形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンを設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択するようにしたため、従来のように燃料噴射ノズルの取り替えによることなく、制御手段１８による電磁弁Ｖ１〜Ｖ６の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができるという効果が得られる
尚、以上は本発明を油焚きの小型貫流式ボイラに対して適用した形態について説明したが、本発明は、他の形式のボイラや吸収式冷凍機の再生器を含む他の任意の燃焼装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００６０】
又、以上の実施の形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンとしたが、負荷パターンの数と負荷％は任意に設定可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ボイラ（燃焼装置）
２ バーナ
３ 伝熱管群
４ 缶体
５ 上部管寄せ
６ 下部管寄せ
７ 内側水管
８ 外側水管
９ ウィンドボックス
１０〜１２ 燃料噴射ノズル
１３ 燃焼筒
１４〜１７ 燃料供給ライン
１８ 制御手段
１９ 送風機
１９ａ 送風機の吐出口
１９ｂ 送風機の吸入口
２０ 燃焼用空気路
２１ ダンパ
２２ 給水ライン
２３ 給水ポンプ
２４ 逆止弁
２５ 蒸気導入ライン
２６ 気液分離器
２７ 蒸気排出ライン
２８ 分離水排出ライン
２９ 主蒸気弁
３０ 排ガス口
３１ 排ガス路
３２，３３ バイパスライン
ＭＶ 流量調整弁
Ｓ 燃焼室
Ｖ１〜Ｖ７ 電磁弁（自動開閉弁）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法及び燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃焼装置の一形態としてのボイラにおいては、蒸気圧力に基づいて燃焼量が制御され、蒸気圧力が下がると燃焼量を増やし、蒸気圧力が高くなれば燃焼量を絞ることによって蒸気圧力を設定値に保つ圧力制御がなされる。
【０００３】
ところで、ボイラにおける燃焼量の制御は、燃料量と燃焼用空気量を調整することによってなされるが、その制御方式としては、高燃焼・低燃焼・燃焼停止の３段階に切り替え可能な３位置制御と、高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の段階に切り替え可能な４位置制御が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
４位置制御は、必要蒸気量が少ない場合に燃焼を停止する頻度を低く抑えることができる点で３位置制御よりも優れているが、この４位置制御での中燃焼位置での負荷パターンは固定であって、高燃焼位置での負荷を１００％としたときに中燃焼位置での負荷は例えば６５％に固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２７２０２９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７８５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ボイラ等の燃焼装置における燃焼量の４位置制御において、従来のように中燃焼位置での負荷パターンを１種類に固定すると、ユーザーの多様なニーズに応えることができず、中燃焼位置での燃焼負荷を変更するには燃料噴射ノズルを取り替える以外に方法がなかったのが実情である。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、４位置制御における中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができる燃焼制御方法及び燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法において、中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、複数の燃料噴射ノズルの切替制御によって所定の負荷パターンを選択するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインにそれぞれ設けられた開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置において所定の負荷パターンを選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、燃焼位置が低燃焼から中燃焼及び中燃焼から高燃焼へと移行する際には前記燃料噴射ノズルの少なくとも１つの燃料噴射量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御方法。
【００１１】
請求項４記載の発明は、少なくとも複数の燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズルから噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼装置において、燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインに自動開閉弁をそれぞれ設けるとともに、各自動開閉弁を開閉制御する制御手段を設け、該制御手段による前記自動開閉弁の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、複数の前記燃料供給ラインの少なくとも１つをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに自動開閉弁と流量調整弁を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、燃料噴射量の異なる燃料噴射ノズルの切替制御によって複数の負荷パターンから任意のものを選択するようにしたため、従来のように燃料噴射装置の取り替えによることなく、制御手段による自動開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るボイラの縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るボイラの燃料制御系の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るボイラの燃料制御系の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る燃焼装置の一形態としての小型貫流式ボイラの縦断面図、図２は同ボイラの燃料制御系の構成図である。
【００１７】
図１に示すボイラ１は、液体燃料を燃焼させる油焚きボイラであって、バーナ２と吸熱手段としての伝熱管群（水管群）３を備える装置本体としての円筒状の缶体４を備えている。この缶体４は、その軸線が上下方向となるよう縦置き状態でに設置され、上下には上部管寄せ５と下部管寄せ６をそれぞれ備えている。
【００１８】
そして、上記上部管寄せ５と下部管寄せ６との間には前記伝熱管群３を構成する複数の内側水管７と外側水管８が垂直に起立した状態で配設され、これらの内側水管７と外側水管８は、その上下の端部が上部管寄せ５と下部管寄せ６にそれぞれ連通している。ここで、複数の内側水管７と外側水管８は、缶体４の周壁に沿って周方向に等間隔に配置されて内外二重の円筒を構成しており、それらの内側の缶体４の中央には燃焼室Ｓが形成されている。
【００１９】
又、缶体４の上部中央には前記バーナ２が下方に向けて設けられており、該バーナ２はウィンドボックス９によって囲まれている。ここで、バーナ２は、燃料噴射量の異なる３本の燃料噴射ノズル１０，１１，１２（図２参照）と、これらの燃料噴射ノズル１０〜１２を外側から覆う円筒状の燃焼筒１３を備えている。尚、図２に示す３本の燃料噴射ノズル１０〜１２は、図１の紙面垂直方向に沿って配置されている。
【００２０】
ところで、本実施の形態に係るボイラ１は、後述のように燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御方式を採用するものであって、その燃料制御系の構成を図２に基づいて以下に説明する。
【００２１】
図２に示すように、不図示の燃料供給設備に連なる燃料供給ライン１４からは３本の燃料供給ライン１５，１６，１７が分岐しており、各燃料供給ライン１５〜１７は燃料噴射量が異なる前記燃料噴射ノズル１０〜１２にそれぞれ接続されている。そして、各燃料供給ライン１４〜１７には自動開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４がそれぞれ設けられており、これらの電磁弁Ｖ１〜Ｖ４は制御手段１８にそれぞれ電気的に接続されている。尚、本実施の形態では、燃料噴射ノズル１０，１１，１２には燃料噴射量がそれぞれ１５Ｇ（Gallon／ｈ、以下同じ）、３０Ｇ、４５Ｇのものが使用されている。
【００２２】
他方、図１に示すように、前記ウィンドボックス９の側部には送風機１９の吐出口１９ａから水平に延びる燃焼用空気路２０が接続されており、この燃焼用空気路２０には空気量調整用のダンパ２１が設けられている。
【００２３】
前記下部管寄せ６には不図示の給水設備から延びる給水ライン２２が接続されており、この給水ライン２２には給水ポンプ２３と逆止弁２４が設けられている。ボイラ１の運転時には、給水ポンプ２３が駆動され、不図示の給水設備から給水ライン２２を経て下部管寄せ６に給水がなされ、下部管寄せ６に供給された水は、後述のように内側水管７と外側水管８を上部管寄せ５に向かって上方へと流れる過程で加熱されて蒸気となる。
【００２４】
又、上部管寄せ５からは蒸気導入ライン２５が導出しており、この蒸気導入ライン２５は気液分離器２６に接続されている。そして、気液分離器２６からは蒸気排出ライン２７と分離水排出ライン２８が延びており、蒸気排出ライン２７は不図示の蒸気使用設備に接続されており、その途中には主蒸気弁２９が設けられている。又、気液分離器２６から延びる分離水排出ライン２８は下部管寄せ６に接続されている。
【００２５】
更に、缶体４の下部側壁には排ガス出口３０が開口しており、この排ガス出口３０には排ガス路３１が接続されている。この排ガス路３１は、排ガス出口３０から水平に延びた後に直角上方へと折り曲げられ、その上端開口部は大気中に開口している。
【００２６】
次に、以上のように構成されたボイラ１の動作について説明する。
【００２７】
本実施の形態に係るボイラ１は、燃焼制御方式として燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御を採用するものであるが、本実施の形態では中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の２つ設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することができるよう構成されている。ここで、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御は、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ４が開閉することによってなされる。
【００２８】
以下、本実施の形態に係るボイラ１における燃焼の４位置制御方法を表１に基づいて説明する。尚、表１において、「○」は各電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開、「Ｌ」，「Ｍ」，「Ｈ」は小、中、大容量の燃料噴射ノズル１０，１１，１２、数字「１５」，「３０」…は燃料噴射量Ｇ（Gallon／ｈ）をそれぞれ示す。
【００２９】
【表１】
着火時には、表１に示すように制御手段１８によって電磁弁Ｖ１とＶ２が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１５を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｌ）１０へと供給され、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されるとともに、送風機１９から燃焼用空気がバーナ２へと供給される。即ち、送風機１９が駆動されると、該送風機１９の吸入口１９ｂから吸い込まれた外気は、昇圧された後に吐出口１９ａから吐出され、燃焼用空気として燃焼用空気路２０を通ってウィンドボックス９へと導入され、燃焼筒１３を通過して缶体４内の燃焼室Ｓへと供給される。
【００３０】
上述のように缶体４内の燃焼室Ｓに噴射される燃料は、バーナ２に設けられた不図示の着火装置によって着火されて燃焼室Ｓ内で燃焼する。このときの燃焼負荷は、後述のように７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、２０％（１５／７５＝０．２）に設定されている。
【００３１】
而して、低燃焼位置では点火時と同様に電磁弁Ｖ１とＶ２が開かれた状態が維持され（表１参照）、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。このように缶体４内の燃焼室Ｓで燃料が燃焼することによって高温の燃焼ガスが生成され、この燃焼ガスが排ガス出口３０に向かって燃焼室Ｓを下方に流れる過程で内側水管７と外側水管８と交差するように接触を繰り返し、内側水管７と外側水管８を上方に向かって流れる水を加熱して蒸気とする。そして、蒸気は、上部管寄せ５から蒸気導入ライン２５を経て気液分離器２６に導入され、該気液分離器２６において気液が分離され、乾き度が高められた蒸気は蒸気排出ライン２７から主蒸気弁２９を通って不図示の蒸気使用設備へと供給される。又、蒸気から分離された水は、分離水排出ライン２８を通って下部管寄せ６へと戻されて再び加熱に供される。
【００３２】
上述のように蒸気の生成に供された燃焼ガスは、排ガスとして排ガス出口３０から排ガス路３１へと流れ、排ガス路３１を通って大気中に排出される。
【００３３】
次に、中燃焼位置では前述のように２つの負荷パターン、つまり４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の何れか一方に負荷パターンが選択される。
【００３４】
即ち、４０％負荷（中燃焼１）が選択された場合には、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２が閉じられ、電磁弁Ｖ３が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１６を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、３０Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１１から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００３５】
他方、６０％負荷（中燃焼２）が選択された場合には、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２が閉じられ、電磁弁Ｖ４が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１７を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、４５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１２から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００３６】
以上のように、本実施に形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷（中燃焼１）と６０％負荷（中燃焼２）の２つ設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することようにしたため、従来のように燃料噴射ノズルの取り替えによることなく、制御手段１８による電磁弁Ｖ１〜Ｖ４の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができる。
【００３７】
又、高燃焼位置においては、表１に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１とＶ３及びＶ４が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４から燃料供給ライン１６を経てバーナ２の燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給されるとともに、燃料供給ライ１７ンを経て燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、燃料噴射ノズル１１からは３０Ｇの燃料が、燃料噴射ノズル１２からは４５Ｇの燃料が噴射され、合計７５Ｇの燃料が缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００３８】
以上の低燃焼・中燃焼１，２及び高燃焼の各燃焼位置において得られる蒸気量が必要蒸気量を超えた場合には、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１が閉じられ、燃量のバーナ２への供給が遮断されて燃焼が停止される。
【００３９】
以上のように、本実施の形態に係るボイラ１においては、燃焼量の制御によって燃焼位置が高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替えられる４位置制御がなされ、中燃焼位置では２つの負荷パターン（４０％負荷と６０％負荷）から何れか一方をユーザーのニーズに応じて選択することができる。
【００４０】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図３に基づいて説明する。尚、図３は本実施の形態に係る燃焼制御系の構成図である。
【００４１】
本実施の形態に係るボイラの燃焼制御系を除く構成は図１に示した前記実施の形態１に係るボイラの構成と同じであるため、これについての図示及び説明は省略する。
【００４２】
本実施に形態に係るボイラにおいても、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な４位置制御方式を採用するものであって、その燃焼制御系の構成は前記実施の形態１のそれとは異なっている。
【００４３】
即ち、図３に示すように、不図示の燃料供給設備に連なる燃料供給ライン１４からは３本の燃料供給ライン１５，１６，１７が分岐しており、各燃料供給ライン１５〜１６は燃料噴射量が異なる燃料噴射ノズル１０，１１，１２にそれぞれ接続されている。そして、各燃料供給ライン１４〜１７には自動開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ６がそれぞれ設けられている。
【００４４】
又、前記燃料供給ライン１６には電磁弁Ｖ４をバイパスするバイパスライン３２が接続されており、このバイパスライン３２には電動式の流量調整弁ＭＶと電磁弁Ｖ３が設けられている。そして、バイパスライン３２の流量調整弁ＭＶと電磁弁Ｖ３の間からはバイパスライン３３が分岐しており、このバイパスライン３３は前記燃料供給ライン１７の電磁弁Ｖ６の下流側に接続され、その途中には電磁弁Ｖ５が設けられている。
【００４５】
上記電磁弁Ｖ１〜Ｖ６は、これらの開閉を制御する制御手段１８に電気的に接続されている。尚、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に燃料噴射ノズル１０，１１，１２には燃料噴射量がそれぞれ１５Ｇ、３０Ｇ、４５Ｇのものが使用されている。
【００４６】
而して、前記実施の形態１と同様に燃焼制御として４位置制御方式を採用する本実施の形態に係るボイラは、中燃焼位置での負荷パターンを前記実施の形態１と同様に４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンを設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択することができるよう構成されている。ここで、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御は、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ６を開閉することによってなされる。
【００４７】
以下、本実施の形態に係るボイラにおける燃焼の４位置制御方法を表２及び表３に基づいて説明する。尚、表２は中燃焼位置において４０％負荷パターンを選択した場合、表３は６０％負荷パターンを選択した場合の制御状態をそれぞれ示すものであって、これらの表中の表示は表１中のそれと同じである。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
本実施の形態に係るボイラの着火と低燃焼における燃焼制御は前記実施の形態１のそれと同じであるため、これについての再度の説明は省略する。
【００５０】
而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に中燃焼位置では２つの負荷パターン（４０％負荷と６０％負荷）から何れか一方を選択することができる。
【００５１】
先ず、４０％負荷が選択された場合には、低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ１〜Ｖ３が開かれ、燃料は燃料供給ライン１４，１５を経て燃料噴射ノズル（Ｌ）１０へと供給され、１５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル１０から缶体４内の燃焼室Ｓに向けて噴射されて燃焼に供される。又、同時に流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２から燃料供給ライン１６を通って燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、その燃料噴射ノズル１１からの燃料噴射量は徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１１からは定格の１／２の１５Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル１０からの燃料噴射量１５Ｇを合わせた合計３０Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。このように低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量を漸増させる理由は燃焼移行の安定化を図るためである。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００５２】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１０，１１から合計３０Ｇの燃料が噴射される状態となると、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２とＶ３が閉じられるとともに、流量調整弁ＭＶが全閉され、電磁弁Ｖ４が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１６から燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、該燃料噴射ノズル１１から３０Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、４０％（３０／７５＝０．４）に設定される。
【００５３】
次に、中燃焼から高燃焼への切り替えがなされる場合、燃焼移行の安定化を図るために中燃焼から高燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が開かれ、３０Ｇの燃料が燃料噴射ノズル（Ｍ）１１からそのまま噴射され続けるとともに、流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から全開まで徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２，３３から燃料供給ライン１７を通って燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、その燃料噴射ノズル１２からの噴射量は徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１２からは定格の４５Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル１１からの燃料噴射量３０Ｇを合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５４】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１１，１２から合計７５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表２に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が閉じられるとともに、電磁弁Ｖ６が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１７から燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２から４５Ｇの燃料が噴射され、継続して燃料噴射ノズル（Ｍ）１１から噴射されている３０Ｇの燃料と合わせで合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５５】
次に、６０％負荷が選択された場合には、低燃焼から中燃焼に直ちに切り替えられることなく、燃焼移行の安定化を図るために流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ５が開かれるとともに、電動によって流量調整弁ＭＶが徐々に開かれ、燃料はバイパスライン３２，３３から供給ライン１７を経て燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２からの燃料噴射量が漸増する。そして、最終的には燃料噴射ノズル１２から定格の２／３の３０Ｇの燃料が噴射されると、燃料噴射ノズル１０から継続的に噴射されている１５Ｇを合わせた合計４５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００５６】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１０，１２から合計４５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ２とＶ５が閉じられるとともに、流量調整弁ＭＶが全閉され、電磁弁Ｖ６が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１７から燃料噴射ノズル（Ｈ）１２へと供給され、該燃料噴射ノズル１２から４５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は、７５Ｇの燃料が燃焼する高燃焼位置での負荷を１００％とすると、６０％（４５／７５＝０．６）に設定される。
【００５７】
次に、中燃焼から高燃焼への切り替えがなされる場合、燃焼移行の安定化を図るために中燃焼から高燃焼に直ちに切り替えられることなく、流量調整弁ＭＶを用いて燃料噴射量が漸増される。即ち、この過程では、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ３が開かれ、４５Ｇの燃料が燃料噴射ノズル（Ｈ）１２からそのまま噴射され続けるとともに、流量調整弁ＭＶが電動によって全閉から全開まで徐々に開けられ、燃料はバイパスライン３２から燃料供給ライン１６を通って燃料噴射ノズル（Ｍ１１）へと供給され、その燃料噴射ノズル１１からの噴射量が徐々に増大し、最終的に燃料噴射ノズル１１からは定格の３０Ｇの燃料が噴射され、燃料噴射ノズル（Ｈ）１２からの噴射量４５Ｇを合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５８】
そして、最終的に両燃料噴射ノズル１１，１２から合計７５Ｇの燃料が噴射される状態となると、表３に示すように、制御手段１８によって電磁弁Ｖ３が閉じられるとともに、電磁弁Ｖ４が開けられる。すると、燃料は燃料供給ライン１６から燃料噴射ノズル（Ｍ）１１へと供給され、該燃料噴射ノズル１１から３０Ｇの燃料が噴射され、継続して燃料噴射ノズル（Ｈ）１２から噴射されている４５Ｇの燃料と合わせた合計７５Ｇの燃料が噴射されて燃焼に供される。この場合の燃焼負荷は１００％（７５／７５＝１）に設定される。
【００５９】
以上のように、本実施の形態に係るボイラにおいても、燃焼量の制御によって燃焼位置が高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替えられる４位置制御がなされるが、本実施に形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンを設定し、３本の燃料噴射ノズル１０〜１２の切替制御によって何れか一方の負荷パターンを選択するようにしたため、従来のように燃料噴射ノズルの取り替えによることなく、制御手段１８による電磁弁Ｖ１〜Ｖ６の開閉制御によって中燃焼位置での燃焼負荷を容易に変更することができ、ユーザーの多様な要求に応えることができるという効果が得られる
尚、以上は本発明を油焚きの小型貫流式ボイラに対して適用した形態について説明したが、本発明は、他の形式のボイラや吸収式冷凍機の再生器を含む他の任意の燃焼装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。
【００６０】
又、以上の実施の形態では、中燃焼位置での負荷パターンを４０％負荷と６０％負荷の２つのパターンとしたが、負荷パターンの数と負荷％は任意に設定可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ ボイラ（燃焼装置）
２ バーナ
３ 伝熱管群
４ 缶体
５ 上部管寄せ
６ 下部管寄せ
７ 内側水管
８ 外側水管
９ ウィンドボックス
１０〜１２ 燃料噴射ノズル
１３ 燃焼筒
１４〜１７ 燃料供給ライン
１８ 制御手段
１９ 送風機
１９ａ 送風機の吐出口
１９ｂ 送風機の吸入口
２０ 燃焼用空気路
２１ ダンパ
２２ 給水ライン
２３ 給水ポンプ
２４ 逆止弁
２５ 蒸気導入ライン
２６ 気液分離器
２７ 蒸気排出ライン
２８ 分離水排出ライン
２９ 主蒸気弁
３０ 排ガス口
３１ 排ガス路
３２，３３ バイパスライン
ＭＶ 流量調整弁
Ｓ 燃焼室
Ｖ１〜Ｖ７ 電磁弁（自動開閉弁）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法において、
中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、複数の燃料噴射ノズルの切替制御によって所定の負荷パターンを選択するようにしたことを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項２】
燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインにそれぞれ設けられた開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置において所定の負荷パターンを選択することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御方法。
【請求項３】
燃焼位置が低燃焼から中燃焼及び中燃焼から高燃焼へと移行する際には前記燃料噴射ノズルの少なくとも１つの燃料噴射量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御方法。
【請求項４】
少なくとも複数の燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズルから噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼装置において、
燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインに自動開閉弁をそれぞれ設けるとともに、各自動開閉弁を開閉制御する制御手段を設け、該制御手段による前記自動開閉弁の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
複数の前記燃料供給ラインの少なくとも１つをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに自動開閉弁と流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項４記載の燃焼装置。
【請求項１】
燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼制御方法において、
中燃焼位置での負荷パターンを複数設定し、複数の燃料噴射ノズルの切替制御によって所定の負荷パターンを選択するようにしたことを特徴とする燃焼制御方法。
【請求項２】
燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインにそれぞれ設けられた開閉弁の開閉制御によって中燃焼位置において所定の負荷パターンを選択することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御方法。
【請求項３】
燃焼位置が低燃焼から中燃焼及び中燃焼から高燃焼へと移行する際には前記燃料噴射ノズルの少なくとも１つの燃料噴射量を調整することを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼制御方法。
【請求項４】
少なくとも複数の燃料噴射ノズルと、該燃料噴射ノズルから噴射される燃料の燃焼によって燃焼ガスを発生するバーナと、燃焼ガスから吸熱する吸熱手段を備え、燃焼量の制御によって燃焼位置を高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼停止の４段階に切り替え可能な燃焼装置において、
燃料噴射量が異なる複数の燃料噴射ノズルへの各燃料供給ラインに自動開閉弁をそれぞれ設けるとともに、各自動開閉弁を開閉制御する制御手段を設け、該制御手段による前記自動開閉弁の開閉制御によって、中燃焼位置において設定された複数の負荷パターンから所定の負荷パターンを選択するよう構成したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項５】
複数の前記燃料供給ラインの少なくとも１つをバイパスするバイパスラインを設け、該バイパスラインに自動開閉弁と流量調整弁を設けたことを特徴とする請求項４記載の燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７７９１（Ｐ２０１２−７７９１Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３２５３（Ｐ２０１０−１４３２５３）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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