(57)【要約】【課題】燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置を提供すること。【解決手段】本発明は、ガス燃料と空気とで作られた、バーナ動作用の燃料／空気混合物の空気比を設定する方法に関し、この方法において、（ａ）燃料の質量流量は第１測定値として決定され、（ｂ）燃料のウォッベ指数を決定する値は第２測定値として決定され、（ｃ）空気の質量流量は第３測定値として決定され、（ｄ）空気および／または燃料の質量流量は、燃料／空気混合物が特定の空気比λに設定されるように、上記の測定値のうち少なくとも二つの測定値に応じて制御される。
2004522129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃料と空気とで作られた、バーナ（１８）動作用の燃料／空気混合物の空気比λを設定する方法であって、
ａ）前記燃料の質量流量が第１測定値として決定され、
ｂ）前記燃料のウォッベ指数を決定するための値は第２測定値として決定され、
ｃ）前記空気の質量流量は第３測定値として決定され、そして
ｄ）前記空気及び／または前記燃料の質量流量は、前記燃料／空気混合物が特定の空気比λに設定されるように、前記測定値のうち少なくとも二つの測定値に応じて制御される、空気比λの設定方法。
【請求項２】
前記空気の質量流量の制御は、前記測定値に応じて前記ステップｄで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定値はデータ処理装置（４）に送信され、特定のアルゴリズムに従って処理され、当該データ処理装置（４）によって、前記燃料の質量流量が、前記燃料流に接続された第１絞り弁（９、３８）により調整される、請求項１または２のいずれかに記載された方法。
【請求項４】
前記空気の質量流量は、ブロア（１５）、空気弁および／または第２絞り弁により制御される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記空気比λは、前記バーナ（１８）で発生した炎の安定性に応じて調整される、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記空気比λは、前記バーナ（１８）の特定の熱容量に応じて調整される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記空気比λは、燃焼中に発生する排気が最小限になるように調整される、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記燃料の質量流量は、前記バーナ（１８）に供給される前記燃料の単位時間あたりの特定の燃焼熱が実質的に一定であるように、前記第１測定値および第２測定値に基づいて調整される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記燃料の粘度または当該粘度の関数が、第２測定値として決定される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の方法を実行するための装置であって、
第１測定値を決定するための第１質量流量センサと、ウォッベ指数を決定するために前記第２測定値を測定するための装置（５）と、第１絞り弁（９）とが燃料供給ライン（１）に接続され、
第３測定値を決定するために第２質量流量センサ（１３）が空気供給ライン（１２、２８）に接続され、
前記空気の質量流量を制御するための手段（１５）が設けられ、
前記第１絞り弁（９）を介して前記燃料の質量流量を調整するためにデータ処理装置（４）が設けられ、ここで、前記燃料の質量流量は、前記バーナ（１８）に供給される前記燃料の単位時間あたりの所定の燃焼熱が実質的に一定であるように前記第１および第２測定値に応じて調整され、
前記空気の質量流量は、所定の空気比λが設定されるように前記測定値のうち少なくとも二つの測定値に応じて前記データ処理装置（４）により制御される、装置。
【請求項１１】
前記空気の質量流量は前記測定値に応じて制御可能である、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記第２測定値を測定するための前記装置（５）は、前記粘度または前記粘度の関数を測定するための装置である、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記質量流量を調整ための前記手段はブロア（１５）、空気弁および／または第２絞り弁を備えている、請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記バーナで発生した炎の安定性を認識するための装置が設けられ、前記空気比λは、当該装置により測定された第４測定値に応じて前記データ処理装置（４）により調整可能である、請求項１０〜１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記バーナ（１８）の容量を測定するための装置が設けられ、前記空気比λは、当該装置により測定された第５の測定値に応じて前記データ処理装置（４）により調整される、請求項１０〜１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記排気中に含まれる汚染物質の含有量を測定するための装置が設けられ、前記空気比λは、前記燃焼により発生した前記汚染物質が最小限になるように、当該装置により測定された第６の測定値に応じて前記データ処理装置（４）により調整される、請求項１０〜１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
ブロアハウジング（２６）、ブロアホイール（２７）、エアインレット（２８）、エアアウトレット（２９）、前記燃料用の燃料供給ライン（１）を備えた、ウォール／フロア炉における空気用のブロアが設けられており、前記空気の質量流量を決定するための前記第２質量流量センサ（１３）が前記エアインレット（２８）上に配置されており、前記第２質量流量センサ（１３）は機能的に前記データ処理装置（４）に接続され、燃焼材料と燃焼空気との比率を前記所望の熱容量に応じて計算するために前記データ処理装置（４）に信号を送信する、請求項１０〜１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
前記第２質量流量センサ（１３）は空気質量流量用電子風速計である、請求項１０〜１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
リングジェット機構（３０）が前記エアインレット（２８）上に配置されている、請求項１０〜１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記第２質量流量センサ（１３）は前記リングジェット機構（３０）上に配置されている、請求項１０〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記第２質量流量センサ（１３）は、前記リングジェット機構（３０）の前記ジェットギャップ（３２）に流入するバイパス（３１）内に配置されている、請求項１０〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記リングジェット機構（３０）は、前記空気の質量流量を測定するための前記ジェットギャップ（３２）に加え、前記燃料を供給するためのさらなるジェットギャップ（３３）を有している、請求項１０〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
第１質量流量センサ（７）が前記さらなるジェットギャップ（３３）付近に配置されており、前記データ処理装置（４）に適切な信号を送信する、請求項１０〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記リングジェット機構（３０）は、前記ブロアの前記エアインレット（２８）上の前記ハウジング壁（３４）と一体化している、請求項１０〜２３のいずれかに記載の装置。
【請求項２５】
前記リングジェット機構（３０）は、前記エアインレット（２８）上の前記燃焼空気の主流を囲む、請求項１０〜２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
流入管（３５）が前記リングジェット機構（３０）の前方に配置されている、請求項１０〜２５のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
前記バイパス（３１）は前記流入管（３５）に流入する、請求項１０〜２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
前記バイパス（３１）は、前記流入管（３５）内のリングギャップ（３６）に流入する、請求項１０〜２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記ガスを供給するための前記回転弁／調整弁（３８）は、前記ハウジングと一体化している、請求項１０〜２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記ガスを供給するための前記回転弁／調整弁（３８）は、前記ブロアの吸気側に配置されている、請求項１０〜２９のいずれかに記載の装置。
【請求項３１】
前記電子モータの整流により、前記質量流量評価が行われ、前記ブロアのモータの速度が調整される、請求項１０〜３０のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
前記電子モータの整流により、前記質量流量評価が行われ、前記ブロアのモータの速度および前記ガスの供給が調整される、請求項１０〜３１のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃料と空気とで作られた、バーナ動作用の燃料／空気混合物の空気比λを設定するための方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
独国特許公告第２９２８７３９号に、可燃性ガスから一部のガス流を採取し、それを層状の抵抗上に導く方法が開示されている。層状の抵抗上での圧力の低下は、一定温度で測定されるか、または適切な温度に補正して測定される。測定された圧力低下またはガスの粘度は、ウォッベ指数（Ｗｏｂｂｅ  ｉｎｄｅｘ）又はウォッベ数（Ｗｏｂｂｅ  ｎｕｍｂｅｒ）を決定するのに使用され、それによりガスの発熱量（ｃａｌｏｒｉｆｉｃ  ｖａｌｕｅ）および燃焼熱（ｈｅａｔ  ｖａｌｕｅ）を決定することができる。
【０００３】
ＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０号または独国特許第１９９１８９０１号に、バーナの供給ライン内で酸化剤／燃料混合物を設定するための装置が開示されている。酸化剤／燃料混合物の粘度が測定され、その測定値に応じて、酸化剤／燃料混合物の組成が設定される。粘度を測定するために、例えば、体積流量、燃料の温度及び圧力が測定される。この提案された方法によると、粘度は多くのパラメータに依存して決定される。各パラメータを測定する際に生じる測定誤差により、測定された粘度はいくらか不正確である。このため、酸化剤／燃料混合物の設定は常に最適であるとは言えない。
【０００４】
独国特許第４３３６１７４号により、ガス消費装置に供給される熱の量を測定および／または調整するために、燃料ガスの体積流量が測定されることが知られている。それに加えて、通常状態での音速及びガスの密度、ならびに動作状態での音速及びガスの密度が測定される。ガス消費装置に供給される熱量は前述のパラメータにより決定される。
【特許文献１】
独国特許公告第２９２８７３９号明細書
【特許文献２】
ＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０号明細書
【特許文献３】
独国特許第１９９１８９０１号明細書
【特許文献４】
独国特許第４３３６１７４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスネットワークから伝達された圧力変動は、既知の装置を用いて決定することはできない。装置の前面に圧力レギュレータを装備する必要がある。既知の装置はガス／空気混合物を特定の値に最適化するだけのものであるため、特に汎用的ではない。既知の装置は、特定の動作モードの選択に依存して、時おり異なるガス／空気混合物を用いて動作しなければならないということを特に考慮していない。
【０００６】
本発明の目的は、燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１および８の特徴により達成される。有用な実施形態は請求項２〜９および請求項１０〜３２の特徴により得られる。
【０００８】
提案された方法は特に汎用的である。本発明が提供するような、燃料のマスフローの測定により、ガスネットワークにおける圧力変動を検出することが可能である。このような圧力変動は、本発明の方法を用いたフィードバック制御により補正することができる。従って、圧力レギュレータを設ける必要はない。質量流量またはマスフローは、
ｑm＝ｄｍ／ｄｔ
によって特定される。
【０００９】
密閉系において、質量流量またはマスフローは一定である。体積フローとは異なり、圧縮可能な流体において、マスフローは密度に依存しないため、圧力および温度にも依存しない。
【００１０】
空気のマスフローを測定することにより、空気比を使用中のバーナのタイプの技術的要求に対して設定することができる。それに加えて、空気比をバーナの特定の動作モード（例えば、点火工程など）に基づいて、特定の値に設定することができる。この提案された方法によると、ガスネットワークの圧力変動又はガス組成の変化が生じても、多種多様なバーナにおいて安定且つ安全な動作を常に行うことが可能である。
【００１１】
特に、ガスの組成が変動することから、バーナは、比較的広い空気比の範囲で正確に機能するように当該技術知識に基づいて設計される必要がある。同時に、このようなバーナは、最適な燃焼が得られないという欠点を有する。その結果、好ましくない排気をまねく。本発明の方法によると、比較的狭い空気比の範囲に対して最適化されたバーナを使用することができる。このようなバーナは低い排気値で動作可能である。
【００１２】
空気の質量流量の制御は、測定値（つまり、第１、第２、および第３測定値）に応じてステップｄで行うことが有利である。これにより、特に正確な制御が可能である。空気の質量流量はブロアを用いて制御することができる。ブロアの速度が速ければ速いほど、燃料／空気混合物における空気量が増加する。単位時間あたりの燃料の追加された燃焼熱が同時に実質的に一定である場合、空気比λは、ブロアの速度を上昇させることにより増大させることが可能である。
【００１３】
最適な構成において、測定値はデータ処理装置に送信され、特定のアルゴリズムに従って処理される。データ処理装置によって、燃料の質量流量が、燃料フローに接続された絞り弁により調整される。空気の質量流量は、ブロア、空気弁および／または第２絞り弁により制御することができる。データ処理装置として、マイクロプロセッサを備えた従来の評価・制御電子装置を使用することができる。絞り弁は、空気圧または電気的な動作駆動装置によって簡便に調整することができる。
【００１４】
さらなる構成において、空気比λは、バーナで発生した炎の安定性に応じて制御することができる。例えば、光感応性のレジスタなどをバーナに設けてもよい。これにより、第４測定値をデータ処理装置に転送することができる。第４測定値および第３測定値に基づいて、ブロア、空気弁および／または第２絞り弁の制御だけでなく、それらの調整も行うことができる。ブロア、空気弁および／または第２絞り弁の調整も、バーナの特定の熱容量に応じて行うことができる。この場合、バーナの容量を測定するための装置により測定された第５測定値は、データ処理装置に転送される。また、空気比を、燃焼中に発生する排気が最低限となるように調整することも可能である。この場合、バーナに、例えば、第６測定値をデータ処理装置に転送するλ検出器が設置される。
【００１５】
燃料の粘度を測定することにより、ガスの組成の変化を即座に検出することができる。それに伴うウォッベ指数（Ｗｏｂｂｅ  ｉｎｄｅｘ）又はウォッベ数（Ｗｏｂｂｅ  ｎｕｍｂｅｒ）あるいは燃料の燃焼熱または発熱量もまた調整および相殺することができる。
【００１６】
粘度を測定するために、燃料流から一部の燃料流を採取することができる。その一部の燃料流はキャピラリーを介して、一定の体積流量Ｖを有するマイクロポンプで投入される。キャピラリーの温度および圧力低下はキャピラリーを介して測定される。動粘性は、これらの測定値と、層流が存在する場合にハーゲンポアズイユの式により計算される装置定数とから決定することができる。
【００１７】
また、ガス燃料の動粘性を不連続的に測定することも可能である。ガスのサンプルは燃料流から採取され、ピストンポンプに供給される。ピストンポンプのピストンは一定速度で動くため、キャピラリーを介して体積を移動させる。第１の態様によると、一定体積流量Ｖは一定時間ｔに設定され、差圧Δｐはキャピラリーを介して測定される。この測定は、順方向または逆方向のいずれか、あるいは、順方向および逆方向の両方で行うことができる。第２の態様によると、ピストンの速度は差圧が特定の値に到達するまで断続的に上昇し続ける。このとき、圧力センサの測定誤差はかなり小さい。この時点で、速度が示され、動粘性が決定する。
【００１８】
動粘性を決定する他の方法として、マイクロポンプを使ってチャンバ内の圧力を特定の圧力ｐ0まで上昇させるという方法がある。次いで、キャピラリーとチャンバの間の弁が開き、チャンバの圧力は、その圧力が燃料の主流内の圧力と等しくなるまでキャピラリーを介して放出される。動粘性は、チャンバ内の圧力がキャピラリーを介して減少する速度から決定することができる。
【００１９】
ガスの粘度とウォッベ指数（Ｗｏｂｂｅ  ｉｎｄｅｘ）もしくはウォッベ数（Ｗｏｂｂｅ  ｎｕｍｂｅｒ）と燃焼熱及び発熱量との関係を支配する原理に関しては、共に開示内容が本明細書に含まれる独国特許第２９２８７３９号およびＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０を参照する。燃焼計算で得られた実際の燃焼空気量をＬとし、空気の必要最小量をＬMinとした場合、空気比λは以下の関係で特定される。
λ＝Ｌ／ＬMin
【００２０】
本発明によれば、本発明の方法を実行するための装置を提供し、この装置において、第１測定値を決定するための第１質量流量センサと、燃料の粘度またはこの粘度の関数である第２測定値を測定するための装置と、絞り弁とが供給ラインに接続され、
第３測定値を決定するために第２質量流量センサが空気供給ラインに接続され、
空気の質量流量を制御するための手段が設けられ、
第１絞り弁を介して燃料の質量流量を調整するためのデータ処理装置が設けられ、燃料の質量流量は、要求される燃料の単位時間あたりの所定の熱量が実質的に一定となるように第１および第２測定値に応じて調整され、
空気の質量流量は、特定の空気比λが設定されるように前記測定値のうち少なくとも二つの測定値に応じてデータ処理装置により制御される。
【００２１】
ここで使用される質量流量センサとして、従来の質量流量センサを使用することができる。例えば、熱線センサ、カルマン渦式センサ等が適している。また、燃料の粘度を測定するための装置として、従来の装置（例えば、独国特許第２９２８７３９号またはＰＣＴ国際公開ＷＯ２０００／０６５２８０に記載された装置）を使用することができる。前記の公報の開示内容は、この程度までを含んでいる。絞り弁として、空気圧によって、または電気的に調整可能な、一般的な当該技術分野の絞り弁を使用することができる。
【００２２】
本発明で使用される用語「燃料供給ライン」は、燃料の主流ラインから分岐したバイパスという意味も持つ。特に、そのようなバイパスにおける粘度またはその粘度の関数である第２測定値を測定するために、上述の装置を使用することができる。また、本発明で使用される用語「空気供給ライン」は、空気の主流ラインのバイパスという意味も持つ。このバイパスに、第２質量流量センサを設けることも可能である。
【００２３】
最適な構成において、空気の質量流量は、データ処理装置を用いて測定値（つまり、第１、第２、および第３測定値）に応じて制御することができる。このような制御は特に正確である。空気の質量流量は、特にブロアの容量あるいは空気弁または追加の絞り弁の位置により制御可能である。
【００２４】
他の有利な実施態様に関しては、装置側に適用可能な上述の仕様を参照する。
【００２５】
有利な構成において、ブロアハウジングおよびブロアホイールを備えた、ウォール／フロア炉（ｗａｌｌ／ｆｌｏｏｒ  ｆｕｒｎａｃｅ）における空気または燃焼空気用のブロアを設けることができる。ブロアはエアインレット（吸気側）およびエアアウトレット（圧力側）を有し、好ましくはガス燃料用の燃料供給ラインを備えている。このブロアにおいて、第２質量流量センサが空気供給ラインの一部としてエアインレット上に配置され、機能的にデータ処理装置に接続されている。このセンサは、所望の熱容量に応じて燃焼材料／燃焼空気の比率を調整するために、データ処理装置に信号を送信する。
【００２６】
空気およびガスの質量流量を取得することにより、フルミキシング表面バーナに対し、均一な低排気燃焼を提供および恒久的に保証する、上記のようなブロアを有する装置が利用可能である。ブロアと燃料またはガス燃焼媒体用の燃料供給ラインとを組み合わせることにより、小型化した装置が提供されるため、炉の製造時における取付工程を大幅に短縮することができる。燃焼空気の質量流量およびエアインレットの直上の燃焼材料の質量流量を得ることにより、制御および調整に必要な実際値が支障なく得られる。これにより、混合比の正確な調整が可能となり、低排気の燃焼が得られる。
【００２７】
第２質量流量センサが、空気質量流量用電子風速計であると特に有利である。このような風速計は、様々な測定箇所で有用であることが認められており、ガス媒体の質量流量を決定するのに十分正確な信号を供給する。
【００２８】
特に最適な構成において、リングジェット機構がブロアのエアインレット上に配置されており、第２質量流量センサがリングジェット機構上に配置されている。第２質量流量センサの位置に関するこの特有の構成において、類似層流がこの位置に存在し、測定された状態が吸気側の断面積全体で均一であるとみなされるため、質量流量を支障なく得ることができる。
【００２９】
第２質量流量センサが、リングジェット機構のギャップに流入するバイパス内に配置されていると特に有利である。これにより、最適な測定質量流量が第２質量流量センサに供給されるため、適用可能な測定信号は、誤差を生じることなく主流の実際の質量流量を決定することができる。
【００３０】
他の実施態様において、リングジェット機構は、空気の質量を測定するためのジェットギャップに加え、さらに燃料を供給するためのもうひとつのジェットギャップを有している。この特有の構成により、均一性の高い燃料と燃焼空気の混合物が得られる。
【００３１】
好ましくは、第１質量流量センサは、もうひとつのジェットギャップ付近に配置されており、データ処理装置に適切な信号を送信する。これにより、装置に設定された燃焼ガス用の固定値に関わらす最適な燃焼状態を得ることができる。
【００３２】
また、リングジェット機構がブロアのエアインレット上のハウジング壁と一体化していると有利である。好ましくは、リングジェット機構は、エアインレット上の燃焼空気の主流を囲むか、または、それを囲む輪を形成している。この構成により、確実に、適用可能なジェットギャップを介して測定空気流が連続的、均一に吸気される。
【００３３】
他の構成として、流入管がリングジェット機構の正面に配置されていることが好ましい。好ましい構成を用いた場合、バイパスはこの流入管に流入することができる。しかしながら、バイパスは流入管内のリングギャップにも流入するため、断面に対する圧力分散に応じて測定空気流の均一な吸気が確実に得られる。
【００３４】
さらに他の構成として、ガス供給器が、ブロアハウジングと一体化した回転弁／調整弁により制御されることが好ましい。この回転弁／調整弁は、ガス供給のために、ブロアの吸気側に設計されていると効果的である。これにより、効率的に製造できるようになる。
【００３５】
本発明の構成において、電子モータの整流により、質量流量評価が行われ、その評価結果に基づいてブロアモータの速度が調整される。
【００３６】
電子モータの整流により、質量流量評価が行われ、ブロアモータの速度およびガス供給が調整されると特に効果的である。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、燃料／空気混合物の空気比を設定するための汎用的な方法及び汎用的な装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の詳細について、図面を参照しつつ実施例を用いて説明する。
【００３９】
図１において、ガス燃料またはガスに適した電磁式安全弁または遮断弁２が、供給ライン１に接続されている。遮断弁２は、第１制御ライン３を介してデータ処理装置４に接続されている。このデータ処理装置４は、マイクロプロセッサと、測定データを評価および制御するために永久的に格納されたアルゴリズムとを備えた評価・制御電子装置であってもよい。遮断弁２の下流にある、ガスの粘度を測定するための装置５は、例えば、層流を有するガス流から得られた一部のガス流が流れる流路抵抗器（図示せず）として、キャピラリーを有している。圧力の低下は、キャピラリーを介して適切な圧力測定装置（図示せず）により測定される。ウォッベ指数（Ｗｏｂｂｅ  ｉｎｄｅｘ）又はウォッベ数（Ｗｏｂｂｅ  ｎｕｍｂｅｒ）、ガスの燃焼熱および発熱量は、測定された圧力の低下から求められる。圧力測定装置は、第１測定ライン６を介してデータ処理装置４に接続されている。第１質量流量センサ７は、ガスの粘度を測定するための装置５の下流に配置されている。第１質量流量センサ７として、例えば、従来の熱線センサを使用することができる。熱線センサは、ガス流に印加された熱信号の移動時間に基づいて、ガスの質量流量を測定する。第１質量流量センサ７は、第２測定ライン８を介してデータ処理装置４に接続されている。第１絞り弁９は第１質量流量センサ７の下流に配置されている。この第１絞り弁９は、第２制御ライン１０を介してデータ処理装置４に接続されている。ガス供給ライン１は、分岐点１１で空気供給ライン１２に流入している。第２質量流量センサ１３は空気供給ライン１２に接続されており、この第２質量流量センサ１３は、第３測定ラインを介してデータ処理装置４に接続されている。ブロアは１５で示しており、このブロアは分岐点１１の下流でガス／空気混合ライン１６に接続されている。ブロア１５は、第３制御ライン１７を介してデータ処理装置４に接続されている。
【００４０】
ブロア１５の下流には点火装置２０付きのバーナ１８が設けられ、このバーナ１８は第４制御ライン１９を介してデータ処理装置４に接続されている。
【００４１】
本装置の機能を以下に説明する。
【００４２】
ガス供給ライン１は、直接（つまり、圧力レギュレータを介して接続せず）ガスネットワークに接続することができる。そしてリークテストを行う。遮断弁２は閉じられる。第１質量流量センサ７を用いて、遮断弁２がガス供給ライン１を正常に、きっちりと遮断するかどうかを調べる。ガス供給ライン１が遮断されている場合、第１制御ライン３による適切な起動により遮断弁２が開く。第１絞り弁９までの経路において、粘度は装置５で測定され、ガスの質量流量は第１質量流量センサ７で測定される。これら二つの測定値はデータ処理装置４に転送され、特定のアルゴリズムにより評価される。様々な特定のパラメータ（例えば、バーナ１８の特性）が考慮される。装置５および第１質量流量センサ７による測定結果の処理により、制御パルスが作成される。この制御パルスは、単位時間あたりの燃焼熱が一定であるガス流が分岐点１１に供給されるように第１絞り弁９を制御する。第１絞り弁９として、パルス式の回転弁またはピエゾバルブを使用することができる。ガスの粘度または質量流量のずれにより、第１絞り弁９の断面が急激に変化するため、単位時間あたりの所定の熱量が常に一定に保たれている。ガスネットワークの圧力変動およびガス組成の変化はすべて適切な方法で検出され相殺される。
【００４３】
空気の質量流量は第２質量流量センサ１３を用いて測定される。ガス／空気混合物は空気比λにより決定される。データ処理装置４に基づく一つの特定の動作状態（例えば、バーナの点火）は、ブロア１５を適切に制御することにより設定される。所定の空気比λは、単位時間あたりの熱量が一定であるガスが供給されたときに、供給された空気の質量流量と一致する。従って、空気比λは空気の質量流量により設定することができる。空気の質量流量は、例えば、ブロアの出力（つまり、ブロアの速度）、ブロアの上流または下流に接続された第２絞り弁、あるいは空気弁（図示せず）により制御される。
【００４４】
また、他のパラメータに基づいて空気比λを調整することが可能である。バーナ１８付近に適切なセンサを備えて、炎の安定性、バーナ１８の容量、燃焼により発生する排気を確保してもよい。このようなセンサ（図示せず）は、第４、第５または第６測定ライン（図示せず）を介してデータ処理装置４に接続することができる。空気比λは、例えば、炎が所定の安定性を保つように、バーナ１８のある一定の容量が一定に保たれるように、または最小限の排気値を維持するように制御される。
【００４５】
前記の実施例は、上記の構成要素が記載順序通りに配置されなければならないというものではない。従って、装置５、第１質量流量センサ７、および絞り弁９を上記とは異なる配置にしてもよい。また、第２質量流量センサ１３およびブロア１４、及び分岐点１１に対する配置を上記とは異なる配置にすることも可能である。
【００４６】
図２は、バーナの性能Ｐに対する空気比λを示している。Ａで示す動作範囲は、典型的な当該技術分野のバーナのものである。通常の動作中においてガス種を変更するため、このようなバーナは、比較的広い空気比λ領域で安全に動作するようにしなければならない。適用可能な性能範囲Ｐ（いわゆる調整）は特に広いわけではない。本発明の方法またはその方法を実行するのに適した装置を使用する場合、狭い空気比λ領域で動作するように設定されたバーナを使用することができる。本発明の方法を使用した場合、特定の範囲内で空気比λの変化が生じる。不規則で、好ましくない空気比λの変化は起こらない。空気比λに対して比較的狭い動作範囲に設定されたバーナは、低い排出値で動作する場合がある。これらのバーナは調整力が向上している。これらのバーナの動作範囲を図２のＢで示す。
【００４７】
図３は、時間に対する空気比λを示している。比較するために、本発明の装置を使用して動作させたバーナと本発明の装置を使用せずに動作させたバーナを用い、ガス種をＧ２０からＧ２３に変えてみた。本発明の装置を使用しなかった場合、ガス種をＧ２３に変えたときに、空気比λはバーナの炎が消える時点まで増加した。
【００４８】
図４ａ〜ｃは、本発明の制御・調整装置の概略図である。吸気板２１は、ガス供給ラインと空気供給ラインを接続するための接続部を有している。中間板２２（詳細は図４ａを参照）は吸気板２１の下流に配置されている。中間板２２は貫通孔を有している。ガス流と空気流はこれらの貫通孔を通って別々に供給される。第１の質量流量センサ６はガス流用貫通孔に配置されており、第２質量流量センサ１３は空気流用貫通孔に配置されている。シールは２３で示され、第１質量流量センサ６および第２質量流量センサ１３に接続された評価用電子装置は２４で示されている。中間板２２は、データ処理装置４または制御・調整電子装置のハウジング２５に（気密性を有して）設置されている。ハウジング２５は電磁式安全弁２を有しており、この電磁式安全弁２は中間板の下流に配置され、ガス流に接続されている。その下流に、絞り弁９が設置され、ガス流に接続されている。ガスの粘度を測定するための装置５（図示せず）は、電磁式安全弁２と絞り弁９の間に設置することができる。しかしまた、装置５は中間板２２の一部を構成するようにしてもよい。図４ｂに示す装置はブロア付きバーナ１８に適している。ブロア１５は、当該装置のハウジング２５から引き出されたガス／空気混合ライン１６に接続されている。空気の質量流量の制御は、ブロア１５の容量を制御することによってブロア１５で行われる。
【００４９】
図４ｃに示す装置は、大気圧バーナ１８の空気比を設定するのに適している。この場合、ガス／空気混合ライン１６にブロアは接続されない。空気の質量流量を制御するために、空気の質量流量を制御するための絞り弁（図示せず）をさらにハウジングに設置してもよい。
【００５０】
図５は、いわゆるウォール／フロア炉に使用される燃焼空気用の他のブロアの例を示している。このブロアはファンハウジング２６およびエアインレット２８とエアアウトレット２９とを有するファンホイール２７で構成されている。エアインレット２８はブロアの吸気側に配置され、エアアウトレット２９は圧力側に配置されている。図５に示す本発明の例においても、ガス供給ラインは参照番号１で示されている。空気の質量流量を決定するために使用される第２質量流量センサ１３は、エアインレット２８上に配置されている。第２質量流量センサ１３は、燃焼を制御する（例えば、所望の熱容量に応じて燃焼媒体と燃焼空気との関係を設定する）制御−調整ユニットまたはデータ処理装置４に信号を送信する。第２質量流量センサ１３として、通常の供給元によて製造可能な空気質量流量用電子風速計を使用することができる。
【００５１】
リングジェット機構３０はエアインレット２８上に配置されており、第２質量流量センサ１３がこのリングジェット機構３０に設置されている。図１の例に示すように、第２質量流量センサ１３はバイパス３１内に配置されており、この第２質量流量センサはリングジェット機構３０のジェットギャップ３２内に開いている。
【００５２】
例に示すように、リングジェット機構３０は、空気の質量流量を測定するためのジェットギャップ３２に加え、ガスを供給するためのさらなるジェットギャップ３３（ガス用ジェットギャップ）を有している。
【００５３】
第１質量流量センサ７は、さらなるジェットギャップ３３内に配置されている。このジェットギャップ３３はデータ処理装置４に燃焼ガスの質量流量に関する信号を送信する。
【００５４】
データ処理装置４は空気質量流量の信号およびガス質量流量の信号を用いて、これらが実際の値から逸脱している場合に望ましい値を得るために適切な変数を計算する。
【００５５】
リングジェット機構３０は、ブロアのハウジング壁３４と一体化している。ハウジング壁３４は、燃焼ガス用のリングジェットの一部を構成するものであってもよい。リングジェット機構３０は燃焼空気の主流をエアインレット２８上で、リング状に囲んでいる。これにより、燃焼ガスと空気主流との均一な混合が得られる。
【００５６】
図５の例に示すとおり、質量流量センサ７、１３は適用可能なラインまたはリングジェット部のそれぞれ別の構成要素内に設置されている。一方、図６の例に示す質量流量センサ７、１３は、空気の質量流量のためのリングジェットと測定チップにより発生したガス流との間に共通の分離壁を設けるように設計されている。これにより、装置の小型化が図れる。
【００５７】
図７は、ブロアのさらなる例を示している。流入管３５はリングジェット機構３０の正面に配置されている。この構成において、空気質量流量用の第２質量流量センサ１３はバイパス３１内に配置されており、空気質量流量は流入管３５に流入する。流入管３５の内部には、上面を覆われたリング管３７がリングギャップ３６の正面に配置されており、バイパス３１はこのリング管３７に流入する。リング状の吸気により、バイパス３１を介して質量流量測定量の均一な吸気が得られる。
【００５８】
図８に示す例において、バイパス３１は、その開口部が流入管３５の壁に対して実質的に垂直に向くように設計されている。
【００５９】
図８は、他のすべてのタイプに使用可能であり、データ処理装置４により作動する回転弁／調整弁３８の例を示している。回転弁／調整弁３８はブロアと一体化している。図示した構成において、回転弁／調整弁３８はブロアの吸気側に、ガスを供給するように設計されている。
【００６０】
他のすべてのタイプの例として、図８にブロアのモータ３９を示す。図８において、データ処理装置４は電子モータの整流とともに質量流量の評価を行い、これによりブロアのモータ速度が調整される。制御電子装置は、ガスの供給がモータ３９の一定速度で調整されるように、あるいは、モータの速度およびガスの供給の両方が所望の容量と比較して連続的な設定値／実際値で適切に調整されるように設計されている。
【００６１】
図９は本発明の構成の側面図である。図９において、ガスの供給部１は、エアインレット上ではなくエアアウトレット上の圧力側近傍のリングジェットを介して行われる。
【００６２】
本発明は上記の好ましい実施例には限定されない。各種の変更が可能である。モデルが基本的に異なっている場合であっても、上記に提示された解決法を利用することが考えられる。
【００６３】
図１０〜図１２は、粘度を測定するための装置５の他の例の概略図を示す。
【００６４】
図１０に示す装置５はガスの粘度を連続的に測定可能である。さらなるバイパス４０はガス供給ライン１から分流している。マイクロポンプ４１はさらなるバイパス４０に接続されている。その下流にはキャピラリー４２および圧力測定装置４３が配置されている。マイクロポンプ４１を用いて、キャピラリー４２を通って一定の体積流量Ｖが押し出される。圧力測定装置を用いて、圧力の低下がキャピラリー４２を介して測定される。このときに、キャピラリーの温度が決定される。例えばこの目的のために、圧力測定装置４３はサーモエレメントを備えてもよい。これらの測定値は、ハーゲンポアズイユの式を用いてガスの動粘性を決定するために使用されてもよい。
【００６５】
図１１に示す装置５は動粘性を不連続的に測定可能である。ピストンポンプ４４はバイパス４０に接続されている。ピストンポンプ４４を使用した第１の形態での測定の後、バイパス４０を介して得られたガスのサンプルは、ピストンポンプ４４を介して一定の体積流でキャピラリー４２を通って一定時間加圧される。キャピラリーを介した差圧は、圧力測定装置４３を用いて測定される。図１０に示す装置を用いた場合、これによりガスの動粘性が決定することができる。第２の形態において、ピストンポンプ４４の速度は、キャピラリー４２を介した差圧が得られるまで増加する。このとき、圧力測定装置４３の測定誤差はかなり少ない。この時点でピストンポンプ４４の供給速度が決定される。これにより、ガスの動粘性が決定される。
【００６６】
図１２に示す装置５を用いて、動粘性の測定は既知の体積に基づいて行われる。ガスのサンプルはバイパス４０を介して注入され、マイクロポンプ４１によりチャンバ４５へと押し出される。チャンバ４５が満たされている間、第１弁４６は開いており、第２弁４７は閉じている。チャンバ４５が満たされるとすぐ第１弁４６も閉じる。そして第２弁４７が開く。ガスは、チャンバ４５内の圧力とガス供給ライン１内の圧力とが等しくなるまでキャピラリー４２に流れる。圧力測定装置４３は、圧力の低下速度を測定するために使用される。これにより、動粘性を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の装置のブロック回路図である。
【図２】バーナの容量に対する空気比λを示す図である。
【図３】様々な動作状態における時間に対する空気比λを示す図である。
【図４ａ】本発明の制御・調整装置の構成要素を模式的に示す図である。
【図４ｂ】本発明の制御・調整装置の構成要素を模式的に示す図である。
【図４ｃ】本発明の制御・調整装置の構成要素を模式的に示す図である。
【図５】第１のブロアの断面を模式的に示す図である。
【図６】第２のブロアの断面を模式的に示す図である。
【図７】第３のブロアの断面を模式的に示す図である。
【図８】第４のブロアの断面を模式的に示す図である。
【図９】エアアウトレット上にガス供給器を備えたブロアの上面を模式的に示す図である。
【図１０】ガスの粘度を測定するための第１の装置の概略図である。
【図１１】ガスの粘度を測定するための第２の装置の概略図である。
【図１２】ガスの粘度を測定するための第３の装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    ガス供給ライン
２    遮断弁
３    第１制御ライン
４    データ処理装置
５    粘度を測定するための装置
６    第１測定ライン
７    第１質量流量センサ
８    第２測定ライン
９    第１絞り弁
１０  第２制御ライン
１１  分岐点
１２  空気供給ライン
１３  第２質量流量センサ
１４  第３測定ライン
１５  ブロア
１６  ガス／空気混合ライン
１７  第３制御ライン
１８  バーナ
１９  点火装置
２０  第４制御ライン
２１  吸気板
２２  中間板
２３  シール
２４  評価電子装置
２５  ハウジング
２６  ファンハウジング
２７  ファンホイール
２８  エアインレット
２９  エアアウトレット
３０  リングジェット機構
３１  バイパス
３２  ジェットギャップ
３３  さらなるジェットギャップ
３４  ハウジング壁
３５  流入管
３６  リングギャップ
３７  リング管
３８  回転弁／調整弁
３９  モータ
４０  さらなるバイパス
４１  マイクロポンプ
４２  キャピラリー
４３  圧力測定装置
４４  ピストンポンプ
４５  チャンバ
４６  第１弁
４７  第２弁
【図１】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004522129.tif 000052
2004522129.tif 000053
2004522129.tif 000054
2004522129.tif 000055