JPS6249526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体燃料供給制御装置、特に比例燃焼
用の液体燃料供給制御装置に関するものである。

燃焼を良好に行なわせるためには、空気と燃料
の混合比が一定でなければならない。特に比例燃
焼用においては燃焼熱量が広範囲に変化するの
で、燃焼熱量の変化全範囲において混合比を一定
に保つことが必要である。なお、この種の装置と
して関連するものには例えば、実開昭54―89537
号等が挙げられる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
る。即ち、燃焼空気の圧力に比例して燃料を供給
し、広範囲にわたつて空気量に対する燃焼量の精
度を高めるようにしたものである。

本発明を図に示す一実施例により説明する。

第１図において、１は比例燃焼可能なバーナで
あり、直線状に設けられている。バーナ１は、中
央部に２次空気通路２を有し、その頂部にスリツ
ト状の２次空気口３を多数並設している。その両
側にはスリツト状の炎口４を多数並設している。
バーナ１の外側と壁５の間には予混合気通路６を
設けている。炎口４から混合気が流出すると、燃
焼室７内で１次燃焼し、２次空気口３からの２次
空気で完全燃焼する。燃焼ガスは熱交換器８で熱
を奪われて、排気筒９から排出される。１０は給
排気筒である。

給水口１１から熱交換器８に入つた水は温水と
なつて出湯口１２から流出する。温水温度は温度
センサ１３で検出され、回転数制御器１４で燃焼
用送風機の回転数を制御する。即ち、所定温度よ
りも温水温度が高い場合は回転数を減少させる。
燃焼用空気は給排気筒１０から給気され、送風機
１５から空気供給通路１６に送風される。一部の
空気は２次空気通路１７からバーナ１の２次空気
通路２に供給される。残りの空気はベンチユリ状
の蒸発器１８に供給される。蒸発器１８はヒータ
１９で所定温度に加熱されている。ベンチユリの
絞り部には燃料供給ノズル２０が開口している。

２１は定混合比装置で、ポンプ等から燃料入口
２２を通つて供給された燃料を燃焼空気量に対応
した燃焼量に制御するものであり、吐出口２５か
らオリフイス２６を介して燃料ノズル２０に接続
されている。燃料量を空気量に対応させるため、
定混合比装置２１には、圧力伝送管２３で空気供
給通路１６の圧力が与えられ、また圧力伝送管２
４で、ベンチユリーの絞り部、又は排気集合室９
ａ、排気筒９等の給排気の系路内で空気供給通路
よりも低圧の部分の圧力が与えられている。

第２図は前記定混合比装置２１の詳細を示すも
のである。ｇは重力の方向を示す。本体３１，３
２の内部には、可撓性の材料で製作された大径の
ダイヤフラム３３と小径のダイヤフラム３４の外
周部を気密的に固定し、該２枚のダイヤフラム３
３，３４で形成される基準圧力室３５、大径のダ
イヤフラム３３の他面側に制御圧力室３６、小径
のダイヤフラム３４の他面側に被制御圧力室３７
を形成している。

前記基準圧力室３５は立上り管３８、圧力伝送
管２４によつて低圧部に接続されている。立上り
管３８は後述するように所定量ｈ立上つている。
制御圧力室３６は圧力伝送管２３によつて高圧部
に接続されている。前記被制御圧力室３７は、入
口オリフイス３９を介して燃料入口２２に接続さ
れ、また吐出口２５からオリフイス２６を介して
燃料ノズル２０に接続されている。燃料ノズル２
０は被制御圧力室３７内の油面から距離Ｈ高上つ
た位置に開口している。被制御圧力室３７の吐出
口２５から上方は空気である。入口オリフイス２
６の下流側の被制御圧力室３７は燃料の２次圧
室、入口オリフイス２６の上流側は１次圧室とな
る。

また、２つのダイヤフラム３３，３４は連結棒
４０に気密的に結合されている。４１，４２，４
３，４４，４５は２つのダイヤフラム３３，３４
を連結棒４０及び座４６に結合するための、スペ
ーサ、座、コイルバネ、受座、ピンである。４７
はダイヤフラム３４の固定座である。

連結棒４０はリンク５０を介して入口オリフイ
ス３９を開閉する弁５１を連結している。５２は
支点、５３，５４は連結ピンである。５３―５２
間の距離は５２―５４間の距離と等しいか長く設
けられている。入口オリフイス３９の径はダイヤ
フラム３４の径よりも十分に小さく設けられてい
る。

かかる構成の動作を説明する。送風機１５によ
つて給排気筒１０から燃焼空気が供給されると、
制御圧力室３６に空気供給通路１６の燃焼空気の
圧力Paが加わり、基準圧力室３５にPaより低圧
の圧力P₀が加わるので、ダイヤフラム３３は下方
に押下げられ、弁５１が開き、燃料入口２２から
被制御圧力室３７内に燃料が流出し、被制御圧力
室３７の圧力P₂が上昇する。被制御圧力室３７の
圧力P₂が上昇すると、ダイヤフラム３４が押上げ
られ、弁５１が閉じる。このようにしてPa―P₀
の差圧でダイヤフラム３３が受ける力と、P₂―P₀
の差圧でダイヤフラム３４の受ける力が釣合つた
圧力に被制御圧力室３７の圧力P₂が保たれる。こ
のときダイヤフラム３３の面積A₁はダイヤフラ
ム３４の面積A₂より大きく形成しているので、
圧力P₂はPaより高くなる。この圧力で燃料が供
給され、オリフイス２６で流量を調節され、燃料
ノズル２０から蒸発器１８に供給される。このと
き送風機１５から１次空気も同時に供給され、こ
の１次空気の作用により、前記液体燃料は微粒化
され、蒸発器１８に供給される。

蒸発器１８は予じめ電気ヒータで250℃程度に
加熱されており、微粒化された燃料は蒸発し、１
次空気と混合され、混合気通路６を通つてバーナ
１の炎口４から流出し１次燃焼する。また、２次
空気が２次空気通路１７―２―２次空気口３から
供給され、完全燃焼させる。燃焼ガスは熱交換器
８を通過し、排ガスとなつて排気集合室９ａ―排
気筒９―給排気筒１０を通つて排出される。

水は熱交換器８を流れており、出湯口１２から
流出する温水温度が所定温度以上になると、温度
センサ１３で検出した信号により回転数制御器１
４で送風機１５のモータに加わる電圧を低下さ
せ、回転数を減少させ、燃焼空気量を減少させ
る。燃焼空気量が減少すると、制御圧力室３６に
加わる圧力Paが減少し、弁５１が下がつて被制
御圧力室３７の圧力P₂が下がり、燃料ノズル２０
からの流出量が低下する。従つて、空気と燃料の
供給割合が一定の状態で燃料量が変化し、良好に
燃焼し、それと共に出湯口１２からの温水温度を
一定に保つことができるものである。

次に、空気量と燃料量の関係を数式を用いて説
明する。

この定混合比装置２１に働く、上向きの力と下
向きの力のつり合いは(1)式で与えられる。従つ
て、被制御圧力室３７の圧力P₂は(2)式で与えら
れ、燃料量Qfは(3)式で与えられる。

A₁Pa＋A₂P₀＋A₀P₁r₁＋W₀＝A₁P₀＋A₂P₂＋
A₀P₂r₁ …(1) P₂＝Ａ_１／Ａ_２＋Ａ_０ｒ_１Pa−Ａ_１−Ａ_２／Ａ_２＋Ａ
_０ｒ_１P₀＋Ａ_０ｒ_１Ｐ_１＋Ｗ_０／Ａ_２＋Ａ_０ｒ_１… (2) ここに記号は次の通りである。

A₁：ダイヤフラム３３の有効受圧面積 A₂：ダイヤフラム３４の有効受圧面積 A₀：入口オリフイス３９の面積 Pa：制御圧力室３６の圧力 P₀：基準圧力室３５の圧力 P₁：１次圧力室の圧力 P₂：被制御圧力室３７の圧力 C₁＝P₀／Pa…定数である。１より＋分に小さい
値である。

C₂＝Pn／Pa…定数である。１より＋分に小さい
値である。

Pn：燃料ノズル２０周辺の圧力 W₀：可動部分の重量 r₁＝支点５２からピン５４までの距離／支点５２からピ
ン５３までの距離…定数であ る。

r₁１ γ：燃料の比重量 Ｈ：被制御圧力室３７内の油面から燃料ノズル２
０までの高さ またこのときの空気量Qaは次式で表わされ
る。

Qa∝√ ……(4) したがつて、(3)式と(4)式により、バーナに供給
される燃料と空気の割合は次式で示される。

すなわち、△Ｐ＝０となるようＨを設定する
と、燃料と空気の供給割合が一定の状態で空気量
に伴つて燃料量が変化するものである。従つて、
大燃焼から低燃焼まで良好に燃焼できるものであ
る。

(5)式で△Ｐ＝０となるようにできれば問題は生
じないが、実際に使用する場合、製作誤差、据付
状態により、△Ｐ＝０とはならない場合が生じ
る。この場合でもQf／Qaの変化割合いを小さく
し、良好に燃焼するようにしなければならない。
このためには、式(4)で、A₁／A₂を大とし、C₁を
小とし、C₂を小とすれば良い。すなわち、本発
明では、ダイヤフラム３３をダイヤフラム３４よ
り大きくしており、またP₀をPaより十分に低い
部分（ベンチユリー形蒸発器２０の絞り部、排気
集合室９ａ、排気筒９など）の圧力としているの
で、安価な装置で、Qf／Qaの変化割合を小さく
できるものである。

また、A₂≫A₀、r₁１であるので、式(2)から
明らかなように、燃料の供給圧力P₂は空気の供給
圧力PaよりほぼA₁／A₂倍ほど高くなつて供給さ
れる。従つて燃料供給圧力P₂と空気圧Pnの差圧
が従来よりも大きくなり、空気と燃料の供給割合
の変動率を小さくできるものである。

ガスガバナーにおいては、可動部分の重量W₀
等をキヤンセルするためにバネを設けている。し
かし燃料が灯油の場合、比重γがガスに比べて大
きいので、燃料ノズル２０に対する定混合比装置
２１の取付位置Ｈで、(5)式の△Ｐ＝の項を△Ｐ＝
０とすることができるものである。従つて取付位
置との関係で、定混合比装置２１を安価に構成で
きるものである。尚、取付位置Ｈは他の因子とも
関係するので総合的に定める。

またこのようにすることにより、燃料ノズル２
０が燃料出口２５よりも上方となり、非燃焼時の
給油管内への空気溜りの恐れがない。

また、入口圧力P₁の影響を小さくするために
は、(5)式から明らかなように、r₁、A₀／A₂を小
さくすれば良い。

また、燃焼器具の実際の据付状態においては、
燃焼器具から給排気筒１０までの距離が各々異な
り、また給排気筒１０への外風の条件は異なり、
各々空気量（空気圧Pa）は異なる。このような
外因による空気圧Paの変動に対してもQf／Qaを
一定にすることが必要である。本発明では、基準
圧力室３５の圧力P₀として大気圧を用いないで、
給排気筒１０の給気口からその排気口までの給排
気通路系の一部の圧力を用いている。このためP₀
はPaに伴つて変化する。このため、(5)式のC₁の
値はほぼ一定である。またC₂のPnはPaに伴つて
変化するので、C₂の値もほぼ一定である。従つ
て、(5)式の√ 内の〔 〕内は前記外因によつて
影響を受けることが少ない。よつて、Qfはほぼ
Paに対してのみ変化し、Qf／Qaの比率の変化を
少なくできるものである。

また、P₀を蒸発器１８のベンチユリーの絞り部
の圧力とすると、Qf／Qaの△Ｐによる変化割合
を小さくできるものである。

また、基準圧力室３５への圧力伝送管２４の一
部を立上げ管３８として、空気圧Paの1.2倍（灯
油の比重が0.8であるので、Pa／0.8≒1.2Pa）以
上立上げているので、ダイヤフラム３４が破れた
場合、ダイヤフラム３３を押上げ、弁５１を押下
げて入口オリフイス３９を閉鎖するので、燃焼は
停止し、また圧力伝送管２４を通しての燃料もれ
を防止することができるものである。

尚、この立上げ管３８は基準圧力室３５の圧力
を大気圧とする場合も利用できることはもちろん
である。

被制御圧力室３７内の上方には空気溜りがある
ので、液体燃料がダイヤフラム３４に接する恐れ
がなく、ダイヤフラム３４の寿命を長く安価にで
きるものである。この空気溜りは被制御圧力室３
７の側面に空気抜き弁を設けることにより少くで
きる。

上記実施例の定混合比装置２１を逆さにして重
力の方向を逆にすることも考えられる。この場
合、定混合比装置２１は燃料ノズル２０よりも所
定量Ｈほど高く設ける。もちろん、△Ｐ＝０とす
るバネを大ダイヤフラム３３側に設ければこの必
要はない。ダイヤフラム３４の破損による油もれ
を防止するときは立上げ管を上方に立上げる。

また、リンク５０を有しない構成も考えられ
る。また、制御圧力室３６の空気圧は燃焼空気供
給通路１６の空気をさらに別の送風機等で昇圧し
たものでもよい。

以上説明の如く本発明は、大ダイヤフラム側の
室の圧力を液体燃料の比重で除した値以上垂直方
向に立上がる立上げ管を大小ダイヤフラムの間の
室に接続したので、小ダイヤフラムが破損した場
合、極めて簡単な構成で燃料もれを防止できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料供給制御装置の一実施例
の構成図、第２図は本発明の定混合比装置の一実
施例の縦断面図である。 １…バーナ、８…熱交換器、９…排気筒、１０
…給排気筒、１３…温度センサ、１４…回転数制
御器、１５…送風機、１６…燃焼空気供給通路、
１８…蒸発器、２０…燃料ノズル、２１…定混合
比装置、２２…燃料入口、２３，２４…圧力伝送
管、２５…吐出口、２６…オリフイス、３３，３
４…ダイヤフラム、３５…基準圧力室、３６…制
御圧力室、３７…被制御圧力室、３８…立上げ
管、３９…入口オリフイス、５１…弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 面積小なるダイヤフラムと面積大なるダイヤ
   フラムによつて３層の室を設け、燃料通路の弁口
   の開度を制御する弁を前記２つのダイヤフラムに
   連結して設け、前記面積小なるダイヤフラム側の
   室を前記弁口の下流側の室として設け、前記面積
   大なるダイヤフラム側の室を燃焼空気供給通路系
   に接続し、前記燃焼空気供給通路系の圧力を液体
   燃料の比重で除した値以上の垂直方向の立上げ量
   を有する立上げ管を前記大小ダイヤフラムの中間
   の室に接続し、該立上げ管の頂部を前記空気供給
   通路系の圧力よりも低い圧力部分の給排気通路系
   に接続又は大気に開放し、前記立上管に液体燃料
   が溜まることによつて前記弁が弁口を閉じるよう
   に設けたことを特徴とする液体燃料供給制御装
   置。