(57)【要約】      （修正有）【課題】部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えつつ複数の噴出部に供給する燃料の流量を調整可能とし、燃料の微粒化を促進しつつターンダウン比を拡大させることができる燃焼装置を提供することである。【解決手段】燃料を噴出する第１ノズル２および第２ノズル３と、第１ノズル２および第２ノズル３に供給する燃料の流量を調整する多方調整弁４３と、多方調整弁４３の開度を制御する制御部５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴出する第１噴出部および第２噴出部と、
前記第１噴出部および前記第２噴出部に供給する燃料の流量を調整する多方調整弁と、
前記多方調整弁の開度を制御する制御部とを備える、燃焼装置。
【請求項２】
前記制御部は、
第１燃焼範囲においては、前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部に供給する燃料の流量を制御し、
前記第１燃焼範囲より燃焼量が大きい第２燃焼範囲においては、前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部の噴出量を最大噴出量にした上で、前記第２噴出部に供給する燃料の流量を制御する、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記第１噴出部に着火させるための第３噴出部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第３噴出部の噴出量を最大噴出量にした上で、前記第１燃焼範囲において前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部に供給する燃料の流量を制御する、請求項３に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に燃料を噴出して燃焼させる燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ノズルなどの噴出部に燃料を供給する燃料供給ライン上に調整弁を設けて、燃焼用空気の風量と連動させて比例弁（調整弁）を制御して燃料の流量を調整することにより、多位置制御（高燃焼、中燃焼、低燃焼など）や比例制御を行う燃焼装置を備えたボイラ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の燃焼装置では、燃料の流量を調整する噴出部に対応させて調整弁を設けるものであった。このため、例えば複数の噴出部各々への流量を調整しようとした場合には、調整対象となる噴出部の数だけ調整弁を設ける必要があった。その結果、部品点数が増加するとともに、製造コストが上昇してしまう虞がある。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えつつ複数の噴出部に供給する燃料の流量を調整可能な燃焼装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に従う燃焼装置は、燃料を噴出する第１噴出部および第２噴出部と、前記第１噴出部および前記第２噴出部に供給する燃料の流量を調整する多方調整弁と、前記多方調整弁の開度を制御する制御部とを備える。
【０００７】
上記の構成によれば、多方調整弁により第１噴出部および第２噴出部に供給する燃料の流量を調整でき、燃焼装置の部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えることができる。
【０００８】
好ましくは、前記制御部は、第１燃焼範囲においては、前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部に供給する燃料の流量を制御し、前記第１燃焼範囲より燃焼量が大きい第２燃焼範囲においては、前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部の噴出量を最大噴出量にした上で、前記第２噴出部に供給する燃料の流量を制御する。
【０００９】
上記の構成によれば、制御部により多方調整弁の開度を制御することにより、第１燃焼範囲および第２燃焼範囲における燃焼量を調整できる。このため、制御部による処理を簡略化できるとともに処理負担を軽減できる。
【００１０】
好ましくは、前記第１噴出部に着火させるための第３噴出部をさらに備える。
【００１１】
上記の構成によれば、第１噴出部の着火不良をより確実に抑制できる。
【００１２】
好ましくは、前記制御部は、前記第３噴出部の噴出量を最大噴出量にした上で、前記第１燃焼範囲において前記多方調整弁の開度を制御して前記第１噴出部に供給する燃料の流量を制御する。
【００１３】
上記の構成によれば、第３噴出部を燃焼装置のベース燃焼として用いることができ、安定した第３燃焼部による燃焼により第１噴出部への着火を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃焼装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】燃焼装置の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜概略構成について＞
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態に係る燃焼装置１の概略構成について説明する。燃焼装置１は、油焚きボイラやガス焚きボイラなどに搭載される。
【００１６】
燃焼装置１は、燃料を噴出する第１ノズル２および第２ノズル３と、少なくとも第１ノズル２に着火させるための着火ノズル４と、複数のバルブ４１〜４５と、これらのバルブ４１〜４５の開閉（あるいは開度）を制御する制御部５とを備える。なお、燃料は、油などの液体であってもよく、ガスなどの気体であってもよい。
【００１７】
第１ノズル２、第２ノズル３、および着火ノズル４は、各々、燃焼室９に燃料を噴出するための噴出部を構成する。具体的には、第１ノズル２が第１噴出部、第２ノズル３が第２噴出部、着火ノズル４が第３噴出部を構成する。燃焼室９における燃焼の燃焼範囲は、これらのノズル２〜４各々から噴出させる燃料の量、すなわち燃料の噴出量に応じて変化する。なお、噴出部としてノズルを例示するが、噴出部は、燃料を噴出できる部材であればノズルに限らず他の部材により構成されるものであってもよい。
【００１８】
燃焼装置１における燃焼範囲には、着火ノズル４から噴出される燃料を燃焼させる初期燃焼範囲と、着火ノズル４に加えて第１ノズル２から噴出される燃料を燃焼させて初期燃焼範囲よりも燃焼量が大きい第１燃焼範囲と、着火ノズル４および第１ノズル２に加えて第２ノズル３から噴出される燃料を燃焼させて第１燃焼範囲よりも燃焼量が大きい第２燃焼範囲とが設けられている。
【００１９】
着火ノズル４は、燃焼開始時に燃料を噴出して、着火装置（例えば点火トランスなど）により着火される。着火ノズル４は、燃焼開始段階から燃料を最大噴出量で噴出する。このため、第１ノズル２へ確実に着火させることができる。着火ノズル４は、燃焼期間中、燃料を噴出し続ける。
【００２０】
第１ノズル２は、燃料を噴出して、着火ノズル４により着火される。第１ノズル２からの噴出量は、第１燃焼範囲において比例的に調整され、第２燃焼範囲においては一定（例えば最大噴出量）とされる。
【００２１】
第２ノズル３は、燃料を噴出して、着火ノズル４あるいは第１ノズル２により着火される。第２ノズル３は、第１燃焼範囲においては燃料を噴出せず、第２燃焼範囲においてのみ燃料を噴出する。第２ノズル３からの噴出量は、第２燃焼範囲において調整される。
【００２２】
第１ノズル２、第２ノズル３および着火ノズル４の径（内径）は、いずれも同じであるが、それぞれの最大噴出量（流量）は、「着火ノズル４＜第１ノズル２＜第２ノズル３」の関係となるようにしてもよい。
【００２３】
本実施の形態では、燃料タンク８から着火ノズル４、第１ノズル２、および第２ノズル３への燃料の供給は、主経路６から分岐した３つの経路６１，６２ａ，６２ｂを介して行われる。具体的には、主経路６は、途中位置において第１および第２経路６１，６２に分岐しており、第２経路６２がさらに、途中位置において２つの経路６２ａ，６２ｂに分岐している。着火ノズル４は第１経路６１に接続されている。第１ノズル２は、第２経路６２のうちの一方の経路６２ａに接続され、第２ノズル３は、第２経路６２のうちの他方の経路６２ｂに接続されている。
【００２４】
バルブ４１は、主経路６上に設けられ、たとえば、開状態および閉状態の２つの状態に切り替え可能なバルブ、すなわち切り替えバルブである。バルブ４２は、第１経路６１上に設けられた切り替えバルブである。バルブ４３は、第２経路６２の分岐点に設けられた多方調整弁（三方弁）である。バルブ４４は、第２経路６２の一方の経路６２ａ上に設けられた切り替えバルブである。バルブ４５は、第２経路６２の他方の経路６２ｂに設けられた切り替えバルブである。
【００２５】
切り替えバルブとしてのバルブ４１，４２，４４，４５は、たとえば電磁弁により構成される。多方調整弁としてのバルブ４３は、開度調整が可能な絞り弁であり、たとえばモータバルブにより構成される。以下の説明においては、これらの区別を容易にするために、バルブ４１をメイン電磁弁、バルブ４２を第１電磁弁、バルブ４４を第２電磁弁、バルブ４５を第３電磁弁、バルブ４３を多方調整弁と称する。
【００２６】
制御部５は、電磁弁４１，４２，４４，４５の開閉を制御するとともに、多方調整弁４３の開度を制御（調整）する。制御部５は、多方調整弁４３の開度を比例制御できる。制御部５は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現される。
【００２７】
＜動作について＞
図２を参照して、本実施の形態に係る燃焼装置１の動作について説明する。図２（ａ）には、各ノズルの噴出量の変化が示され、図２（ｂ）には、燃焼装置１全体における負荷率が示されている。なお、燃焼前においては、全てのバルブ４１〜４５は閉状態となっている。
【００２８】
制御部５は、燃焼を開始する際（ｔ１）に、メイン電磁弁４１を開状態とし、その後（または同時に）、第１電磁弁４２を開状態として着火ノズル４に燃料を供給する。これにより、着火ノズル４から燃料が最大噴出量（１００％）で噴出される。この状態で着火装置により着火が行われる。
【００２９】
その後（ｔ２）、制御部５は、第２電磁弁４４を開状態にするとともに、多方調整弁４３の開度を比例的に大きくしていく。このように、制御部５は、着火ノズル４の噴出量を最大噴出量にした上で、第１燃焼範囲において多方調整弁４３の開度を制御して第１ノズル２に供給する燃料の流量を制御する。これにより、第１燃焼範囲において、第１ノズル２からの燃料の噴出量を比例的に増加させることができる。なお、着火ノズル４への燃料供給と第１ノズル２への燃料供給とを同時に開始するものであってもよい。
【００３０】
多方調整弁４３の開度調整（拡大）に伴い、第１ノズル２の噴出量が最大噴出量に達すると（ｔ３）、制御部５は、多方調整弁４３の開度調整を継続しつつ、第３電磁弁４５を開状態とする。このとき、第２電磁弁４４を開状態のままとする。なお、第１ノズル２からの噴出量が最大噴出量に達したとき（またはその少し後）に第３電磁弁４５を開状態とするが、第３電磁弁４５を開状態とするタイミングは、燃焼開始から予め定められた時間経過した時点としてもよい。
【００３１】
このように、制御部５は、第２燃焼範囲においては、多方調整弁４３の開度を制御して第１ノズル２の噴出量を最大噴出量にした上で、第２ノズル３に供給する燃料の流量を制御する。これにより、第１ノズル２の噴出量を一定（最大噴出量）としながら、第２ノズル３からの燃料の噴出量を比例的に増加させることができる。
【００３２】
多方調整弁４３の開度調整は、第２ノズル３からの噴出量が最大噴出量に達するまで行われる。多方調整弁４３の開度が全開となったときに、第２ノズル３からの噴出量が最大噴出量となる（ｔ４）。
【００３３】
図２では、燃焼開始から最大燃焼量に到達させるまでの制御部５による制御内容の一例を説明した。制御部５は、例えばボイラにより発生させる蒸気量などに応じて負荷率を設定し、当該負荷率となるように多方調整弁４３の開度を制御する。これにより、任意の負荷率となるように燃焼装置１を比例制御できる。
【００３４】
以上のように、一つの調整弁（多方調整弁）４３で第１ノズル２および第２ノズル３からの噴出量を調整できるため、第１ノズル２および第２ノズル３各々に調整弁を設ける形態に比べて、部品点数の増加および製造コストの上昇を抑えることができる。
【００３５】
また、制御部５により多方調整弁４３の開度を制御することにより、第１燃焼範囲および第２燃焼範囲における燃焼量を調整できる。このため、制御部５による処理を簡略化できるとともに処理負担を軽減できる。
【００３６】
さらに、着火ノズル４を備えることによって、第１ノズル２の着火不良をより確実に抑制できる。
【００３７】
本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。
【００３８】
上記実施の形態における燃焼装置１は、任意の負荷率となるように比例制御する例について説明したが、これに限らず多位置制御するものであってもよい。例えば停止、低燃焼、中燃焼、および高燃焼各々に対して多方調整弁４３の開度を予め設定（記憶）しておき、制御部５は、例えばボイラにより発生させる蒸気量などに応じて、停止、低燃焼、中燃焼、および高燃焼のいずれかとなるように、多方調整弁４３の開度を制御するものであってもよい。
【００３９】
上記実施の形態における燃焼装置１は、多方調整弁４３の出口側（下流側）に着火ノズル４を設けない例（着火ノズル４を経路６１上に設ける例）について説明したが、これに限らず、経路６１を多方調整弁４３の出口側の経路６２ａおよび経路６２ｂとは別の経路とし、この経路上に着火ノズル４およびバルブ４２を設ける構成にしてもよい。この場合、多方調整弁（四方調整弁）が初期燃焼範囲において着火ノズル４（第３噴出部）に供給される燃料の流量を調整する。
【００４０】
上記実施の形態に限らず、４つ以上のノズルを設けるものであってもよい。この場合、例えば、多方調整弁として五方調整弁を採用して、第２経路６２を４つのノズル各々に対応する４つの経路に分岐するものであってもよい。また、三方弁を２つ採用して、例えば、経路６２ｂを第２および第３ノズル各々に対する２つの経路に分岐するものであってもよい。いずれの場合であっても、簡単な構成で燃料の噴出部（ノズル）の数を増やすことができる。また、燃料の微粒化をさらに促進させることができ、かつターンダウン比をより一層拡大させることができる。
【００４１】
上記実施の形態では、多方調整弁４３の下流側において第２および第３電磁弁４４，４５が設けられている例について説明したが、これに限らず、第２および第３電磁弁４４，４５を設けず、１つの電磁弁を多方調整弁４３の上流側の流路６２に設けても良い。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  燃焼装置
２  第１ノズル
３  第２ノズル
４  着火ノズル
５  制御部
６  主経路
８  燃料タンク
９  燃焼室
４１  メイン電磁弁
４２  第１電磁弁
４３  多方調整弁
４４  第２電磁弁
４５  第３電磁弁
６１  第１経路
６２  第２経路
６２ａ  経路
６２ｂ  経路
【図１】
2019056496.tif 000003
【図２】
2019056496.tif 000004