JP3719864B2

JP3719864B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3719864B2
Application number: JP00370699A
Authority: JP
Inventors: 孝敏佐伯
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-01-11
Also published as: JP2000205555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内を加熱するバーナと、
前記炉内を加熱するための加熱用の燃焼量で燃焼させる加熱状態と、前記炉内の加熱を待機するための待機状態とを繰り返すように、前記バーナの加熱作動を制御する燃焼制御手段が設けられた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃焼装置は、燃焼制御手段によって、炉内を加熱するための加熱用の燃焼量で燃焼させる加熱状態と炉内の加熱を待機するための待機状態とを繰り返すように、バーナの加熱作動を制御することにより、炉内の温度を調節するようにしてある。
従来は、バーナへの燃料供給を断続する電磁操作式の燃料用開閉弁、バーナへの燃焼用空気の供給を断続する電磁操作式の空気用開閉弁、及び、バーナに点火する点火器具（点火プラグと点火トランスから成る）を設け、燃焼制御手段により、加熱用の燃焼量でバーナを燃焼させる加熱状態と、バーナを消火させる消火状態（待機状態に相当する）とを繰り返すように、電磁操作式の燃料用開閉弁及び空気用開閉弁夫々の開閉制御、並びに、点火器具の作動制御を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる燃焼装置においては、加熱状態と待機状態とに頻繁に切り換えられるが、従来の装置では、加熱状態と待機状態との切り換えの度に、電磁操作式の燃料用及び空気用開閉弁、並びに、点火器具が作動させられることになる。一方、これら電磁操作式の燃料用及び空気用開閉弁並びに点火器具は、作動回数が多くなると劣化するものであり、点検、並びに、修理又は交換が必要な消耗部品である。
従って、従来では、電磁操作式の燃料用及び空気用開閉弁並びに点火器具の点検や、修理・交換のためのメンテナンスコストが高くなり、改善が望まれていた。
又、熱負荷が小さい加熱制御においては、加熱状態と待機状態とを繰り返す制御では、適切に温度制御ができないという問題もあった。
【０００４】
ちなみに、バーナに点火する点火用のサブバーナを設け、燃焼装置の運転中はそのサブバーナの燃焼を常時継続させるようにして、バーナの加熱作動を加熱状態と待機状態とに切り換えるための点火器具の作動を不要にしたものがある。
しかしながら、このものでも、加熱状態と待機状態との切り換えの度に、電磁操作式の燃料用及び空気用開閉弁を開閉制御する必要があり、依然としてメンテナンスコストが高いという問題点が残されており、改善が望まれていた。
又、熱負荷が小さい加熱制御においては、バーナを待機状態、即ち、消火状態に維持するようにしても、サブバーナの燃焼が継続されているため、炉内の温度が目標温度よりも高くなって適切に温度制御ができないという問題もあった。
【０００５】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その主目的は、メンテナンスにかかる負担を軽減して、メンテナンスコストを低減することにあり、他の目的は、前記主目的に加えて、熱負荷が小さい加熱制御においても適切に温度制御ができるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の特徴構成によれば、燃焼制御手段によって、空気供給調節手段が加熱用供給状態と種火用供給状態とに切り換えられると、バーナに対する燃焼用空気の供給量が、バーナを加熱用の燃焼量で燃焼させる加熱状態に対応する加熱用空気量と、バーナを種火用の燃焼量で燃焼させる種火状態に対応する種火用空気量に切り換えられる。
バーナへの燃料供給量を調節する燃料供給調節手段は、印加圧力制御式の流量調節弁を備えて構成し、その印加圧力制御式の流量調節弁は、空気供給調節手段にてバーナに供給される燃焼用空気の圧力が制御用圧力として印加されて、制御用圧力に応じて制御用圧力が大になるほどバーナへの燃料供給量が多くなるように調節する。
そして、燃料供給調節手段は、その印加圧力制御式の流量調節弁による調節によって、バーナへの燃料供給量が加熱状態に対応する加熱用燃料量と種火状態に対応する種火用燃料量とに切り換える。
つまり、空気供給調節手段を加熱用供給状態と種火用供給状態とに切り換え操作することにより、バーナの加熱作動が加熱状態と種火状態とに切り換えられる。
【０００７】
従って、バーナの加熱作動を加熱状態と種火状態とに切り換えるには、空気供給調節手段を加熱用供給状態と種火用供給状態とに切り換えるだけで済み、従来必要としていた、電磁操作式の燃料用開閉弁の開閉制御、及び、点火器具の作動制御が不要となる。
又、印加圧力制御式の流量調節弁は、バーナを加熱状態と種火状態とに切り換える度に操作されるものの、このような印加圧力制御式の流量調節弁は、ダイヤフラム等を備えて構成するものであり、電磁操作式の開閉弁に比べて、耐久性に優れ、メンテナンスにかかる負担を大幅に軽減することができる。
従って、仮に空気供給調節手段を電磁操作式の開閉弁を備えて構成したとしても、電磁操作式の燃料用開閉弁の開閉制御によりバーナの加熱作動を加熱状態と種火状態とに切り換えていた従来の装置に比べて、メンテナンスにかかる負担を軽減することができて、メンテナンスコストを低減することができるようになった。
【０００８】
請求項２に記載の特徴構成によれば、空気供給調節手段は、種火用空気量にて燃焼用空気を供給する種火用空気供給部と、加熱用空気量から種火用空気量を減じた量にて燃焼用空気を供給すると共にその供給を断続する主空気用開閉弁を備えた主空気供給部とを備えて構成されている。
種火用空気供給部からは、継続して、バーナに種火用空気量にて燃焼用空気が供給される。
そして、主空気用開閉弁を開作動すると、主空気供給部から、加熱用空気量から種火用空気量を減じた量にて燃焼用空気が供給されるので、種火用空気供給部と主空気供給部との協働により、バーナに加熱用空気量の燃焼用空気が供給される。
又、主空気用開閉弁を閉作動すると、主空気供給部からの燃焼用空気の供給が停止されるので、バーナには、種火用空気供給部から、種火用空気量の燃焼用空気が供給される。
【０００９】
主空気用開閉弁は、その開閉操作を短時間で行うことができるので、加熱用空気量と種火用空気量とにわたる燃焼用空気供給量の切り換えを短時間に行うことができる。
又、かかる開閉弁は、口径が小さいほど、耐久性に優れると共に、ローコストである。
従って、請求項２に記載の特徴構成を特に小容量のバーナを備えた燃焼装置にに適用することにより、メンテナンスにかかる負担の軽減によりメンテナンスコストを低減することができることに加えて、加熱状態と種火状態とにわたるバーナの加熱作動の切り換えをバーナを安定燃焼させながら一層短時間にスムーズに行うことができると共に、耐久性を一層向上することができ、しかも、価格を低減することができるようになる。
【００１０】
請求項３に記載の特徴構成によれば、空気供給調節手段は、種火用空気量に対応する流量と加熱用空気量に対応する流量とに燃焼用空気流量の調節操作が自在な流量調節弁を備えて構成されている。
このような流量調節弁は、電動モータ等のアクチュエータにより弁開度を連続的に調節するように構成されていて、流量を連続的に変更調節できるものである。
そして、このような流量調節弁は、燃焼用空気供給量を加熱用空気量と種火用空気量とにわたって切り換えるのに要する時間が長くかかるものの、耐久性は、電磁操作式の開閉弁に比べて優れている。
一方、大容量のバーナでは、急激に燃焼量を大きく変化させると燃焼状態が不安定になるので、加熱作動を加熱状態と種火状態とに切り換えるにしても、小容量バーナに比べて比較的時間を掛けて切り換える必要がある。
従って、請求項３に記載の特徴構成を特に大容量のバーナを備えた燃焼装置に適用することにより、メンテナンスにかかる負担の軽減によりメンテナンスコストを低減することができることに加えて、加熱状態と種火状態とにわたるバーナの加熱作動の切り換えをバーナを安定燃焼させながら一層スムーズに行うことができると共に、耐久性を一層向上することができできるようになる。
【００１１】
請求項４に記載の特徴構成によれば、バーナが複数設けられると共に、それら複数のバーナ夫々に対して、空気供給調節手段及び燃料供給調節手段が設けられ、燃焼制御手段は、複数のバーナの加熱作動を、加熱状態とする時間帯をバーナ同士でずらした状態で制御するように構成されている。
従って、バーナの加熱作動が加熱状態と種火状態とに繰り返されること、及び、各バーナが加熱状態にて加熱作動する時間帯がバーナ同士で時間的にずれていることの相乗効果により、炉内の雰囲気を効果的に攪拌することができるので、炉内の温度分布を小さくすることができる。
つまり、メンテナンスにかかる負担の軽減によりメンテナンスコストを低減することができることに加えて、炉内の温度分布を小さくすることができるようになった。
【００１２】
請求項５に記載の特徴構成によれば、燃焼パターンが、熱負荷検出手段の検出情報に基づいて、熱負荷が大になるほど単位時間当たりの燃焼量が大になるように、燃焼サイクル時間内において加熱状態を継続する加熱状態継続時間及び待機状態を継続する待機状態継続時間を設定することによりを設定されるとともに、その設定が、燃焼サイクル時間の終了毎に繰り返される。
そして、熱負荷が設定値以上のときは、設定された燃焼パターンに基づいて加熱状態及び種火状態が実行されて、バーナの加熱量が炉内の熱負荷に応じて調節される。
【００１３】
又、熱負荷が設定値未満のときは、バーナが種火状態に維持される状態で、設定した燃焼パターンに基づいて、熱負荷増大用空気供給部により、熱負荷増大用空気が、待機状態継続時間の間は供給され、加熱状態継続時間の間は停止される状態で、炉内に断続的に供給される。
燃焼パターンは、熱負荷が小さくなるほど、単位時間当たりの燃焼量が小さくなるように、つまり、燃焼サイクル時間において待機状態継続時間が占める割合が大きくなるように設定されるので、熱負荷増大用空気は、熱負荷が小さくなるほど多くなるように供給される。
【００１４】
つまり、炉内の加熱を待機する待機状態では種火状態とすることにより、点火器具の作動回数を低減して、メンテナンスにかかる負担を軽減しているものの、熱負荷が小さい加熱制御、例えば、炉内の温度を調節する目標温度が低い加熱制御においては、加熱状態を実行せずに種火状態を継続するようにしても、炉内の温度が目標温度に対して高くなって、適切に温度調節ができない場合がある。
そこで、熱負荷が小さい加熱制御においては、種火状態を継続する状態で、熱負荷増大用空気を熱負荷が小さくなるほど多くなるように供給することにより、適切に温度調節ができるようになる。
従って、メンテナンスにかかる負担を軽減してメンテナンスコストを低減することができることに加えて、熱負荷が小さい加熱制御においても適切に温度制御ができるようになった。
例えば、調節目標温度が低くても適切に温度調節ができて温度調節範囲が広くなるため、メンテナンスコストが安く、しかも、汎用性に優れた燃焼装置を提供することができるようになった。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、ボックス式熱処理炉を加熱する燃焼装置に適用した本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、開閉扉２を備えた炉体１の炉内３を加熱する４台のバーナ４を、炉体１の壁部に分散配置して設けてある。
炉内の温度を検出する温度検出手段としての温度センサ５と、炉内３を加熱するための目標温度を設定する温度設定部６ａ等を備えた操作盤６を設け、そして、それら温度センサ５の検出温度と温度設定部６ａにて設定された目標温度に基づいて、炉内３の温度が目標温度になるように、炉内３を加熱するための加熱用の燃焼量で燃焼させる加熱状態と炉内３の加熱を待機する待機状態とを繰り返すように、バーナ４夫々の加熱作動を制御する燃焼制御部７を設けてある。
そして、炉内３に処理物を配置して、処理物の加熱処理を行うように構成してある。
【００１６】
次に、バーナ４について、説明を加える。
４台のバーナ４は、開閉扉２の両側に位置する、炉体１の左右の側壁部夫々に２台ずつ分けて設け、各側壁部においては、２台のバーナ４を前後方向に位置をずらして設けることにより、分散配置してある。
尚、バーナ４夫々は、同様に構成してあるが、バーナ４夫々の位置関係を明確にするために、開閉扉２に向かって、左前に位置するものを４ａ、右前に位置するものを４ｂ、左後に位置するものを４ｃ、右後に位置するものを４ｄと夫々記載する。
【００１７】
バーナ４夫々には、燃料ガス供給路８と、燃焼用空気供給路９を接続してある。又、バーナ４夫々に対して、燃料ガス供給路８を通じてのバーナ４への燃料ガスの供給を調節する燃料供給調節部Ｃｆ、及び、燃焼用空気供給路９を通じてのバーナ４への空気の供給を調節する空気供給調節部Ｃａを設けてある。
【００１８】
本発明においては、燃焼制御部７は、待機状態においてはバーナ４を種火状態で燃焼させるべくバーナ４の加熱作動を制御するように構成してある。
そして、空気供給調節部Ｃａは、バーナ４に対して燃焼用空気を加熱状態に対応する加熱用空気量にて供給する加熱用供給状態と種火状態に対応する種火用空気量にて供給する種火用供給状態とに切り換え操作自在に構成してある。
燃料供給調節部Ｃｆは、空気供給調節部Ｃａにてバーナ４に供給される燃焼用空気の圧力が制御用圧力として印加されてその制御用圧力に応じて制御用圧力が大になるほどバーナ４への燃料供給量が多くなるように調節する均圧弁（印加圧力制御式の流量調節弁に相当する）ＦＲを備えて、その均圧弁ＦＲによる調節により、バーナ４への燃料供給量が加熱状態に対応する加熱用燃料量と種火状態に対応する種火用燃料量とに切り換えるように構成してある。
そして、燃焼制御部７は、加熱状態と種火状態とを繰り返すようにバーナ４の加熱作動を制御すべく、空気供給調節部Ｃａを加熱用供給状態と種火用供給状態とに切り換え操作するように構成してある。
【００１９】
以下、図２に基づいて、燃料供給調節部Ｃｆ及び空気供給調節部Ｃａについて説明を加える。尚、図２は、１個のバーナ４に対する燃料供給調節部Ｃｆ及び空気供給調節部Ｃａを示している。
空気供給調節部Ｃａは、種火用空気量にて燃焼用空気を供給する種火用空気供給部Ｃａｐと、加熱用空気量から種火用空気量を減じた量にて燃焼用空気を供給すると共にその供給を断続する電磁操作式の主空気用開閉弁ＡＶｍを備えた主空気供給部Ｃａｍと、炉内３の熱負荷を増加させるための熱負荷増大用空気を炉内３に供給すると共に、その供給を断続する電磁操作式の熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒを備えた熱負荷増大用空気供給部Ｃａｒとから構成してある。
【００２０】
更に説明を加えると、主空気路１１、種火用空気路１２及び熱負荷増大用空気路１３を、互いに並列接続した状態で燃焼用空気供給路９の途中に接続し、主空気路１１に電磁操作式の主空気用開閉弁ＡＶｍを介装し、種火用空気路１２に手動操作式の種火空気用バタフライ弁ＡＢｐを介装し、熱負荷増大用空気路１３に電磁操作式の熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒ及び手動操作式の熱負荷増大空気用バタフライ弁ＡＢｒを介装してある。
つまり、主空気供給部Ｃａｍは主空気路１１及び主空気用開閉弁ＡＶｍから構成し、種火用空気供給部Ｃａｐは種火用空気路１２及び種火空気用バタフライ弁ＡＢｐから構成し、熱負荷増大用空気供給部Ｃａｒは、熱負荷増大用空気路１３、熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒ及び熱負荷増大空気用バタフライ弁ＡＢｒから構成してある。
【００２１】
又、燃焼用空気供給路９において、主空気路１１等の接続箇所よりも下流側には、最下流バタフライ弁１６、及び、バーナ４に対する燃焼用空気供給量を検出する空気用オリフィスメータ１７を介装してある。
【００２２】
予め、種火用空気量の燃焼用空気を供給するように、種火空気用バタフライ弁ＡＢｐを手動にて調節しておく。
そして、熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒを閉弁した状態で、主空気用開閉弁ＡＶｍを開弁すると加熱用空気量の燃焼用空気が供給され、主空気用開閉弁ＡＶｍを閉弁すると、種火用空気量の燃焼用空気が供給される。
【００２３】
燃料供給調節部Ｃｆは、種火用燃料量で燃料を供給する種火用燃料供給部Ｃｆｐと、均圧弁ＦＲを備えた主燃料供給部Ｃｆｍとから構成してある。
更に説明を加えると、主燃料路１４及び種火用燃料路１５を互いに並列接続した状態で燃料ガス供給路８の途中に接続し、主燃料路１４に電磁操作式の２個の主燃料用開閉弁ＦＶｍ及び均圧弁ＦＲを介装し、種火用燃料路１５に、ガバナＦＧ、電磁操作式の２個の種火燃料用開閉弁ＦＶｐ及び種火燃料用ニードルバルブＦＮを介装してある。
つまり、主燃料供給部Ｃｆｍは、主燃料路１４、主燃料用開閉弁ＦＶｍ及び均圧弁ＦＲから構成し、種火用燃料供給部Ｃｆｐは、種火用燃料路１５、ガバナＦＧ、種火燃料用開閉弁ＦＶｐ及び種火燃料用ニードルバルブＦＮから構成してある。尚、バーナ４へ種火用燃料量で燃料ガスを供給するように、予め、種火燃料用ニードルバルブＦＮを手動操作にて調節する。
【００２４】
又、燃料ガス供給路８において、主燃料路１４及び種火用燃料路１５の接続箇所よりも下流側に、ニードルバルブ１８を介装し、それよりも上流側に、ガスバーナ４への燃料ガス供給量を検出する燃料用オリフィスメータ１９を介装してある。尚、ニードルバルブ１８は、バーナ４への燃料ガスの最大流量を制限するために、予め手動操作にて調節する。
又、均圧弁ＦＲに制御用圧力を印加する制御圧力印加路２０を、燃焼用空気供給路９における主空気路１１等の接続箇所よりも下流側に接続して、均圧弁ＦＲにバーナ４に供給される燃焼用空気の圧力が制御用圧力として印加されるようにしてある。
【００２５】
図３に基づいて、均圧弁ＦＲについて説明を加える。
ガス通路の開度を調節する弁体３１、制御用圧力Ｐｐと均圧弁ＦＲの出口圧力Ｐｏの圧力差を受けるダイヤフラム３２、弁体３１及びダイヤフラム３２を支持するスプリング３３、そのスプリング３３を調節する調節機構３４等を備えて構成してある。
そして、均圧弁ＦＲの入口圧力Ｐｉが変動しても、ダイヤフラム３２によって、制御用圧力Ｐｐと出口圧力Ｐｏとが等しくなるように、弁体３１が移動操作されて弁開度が調節される。従って、制御用圧力Ｐｐに応じて、制御用圧力Ｐｐが大になるほど燃料ガス流量（即ち、燃料ガス供給量）が多くなるように調節される。尚、予め、調節機構３４により、所望の流量が得られるように、即ち、加熱用空気量で供給される燃焼用空気の圧力が制御用圧力として印加されたときに、、バーナ４への燃料ガスの供給量が加熱用燃料量になるように調節する。
【００２６】
そして、主燃料用開閉弁ＦＶｍ及び種火燃料用開閉弁ＦＶｐを開弁した状態では、主空気用開閉弁ＡＶｍが開弁されて加熱用空気量の燃焼用空気が供給されると、そのように加熱用空気量で供給される燃焼用空気の圧力が均圧弁ＦＲに制御用圧力として印加され、その均圧弁ＦＲにより、バーナ４に供給される燃料ガスの供給量が、種火用燃料路１５を通じて種火用燃料量で供給される燃料ガスと合わせて加熱用燃料量になるように、主燃料路１４にて供給される燃料ガスの供給量が調節される。
一方、主空気用開閉弁ＡＶｍが閉弁されて種火用空気量の燃焼用空気が供給されると、そのように種火用空気量で供給される燃焼用空気の圧力が均圧弁ＦＲに制御用圧力として印加され、その均圧弁ＦＲにより、主燃料路１４にて供給される燃料ガスの供給が遮断されるかあるいは洩れ程度の微量な供給量になるように制限されて、バーナ４には、種火用燃料路１５を通じて種火用燃料量の燃料ガスが供給される。
【００２７】
操作盤６には、温度設定部６ａのほかに、その温度設定部６ａで設定される目標温度を表示する表示部６ｂ、運転開始／停止スイッチ６ｃ等を備えてある。
【００２８】
次に、燃焼制御部７について説明を加える。
燃焼制御部７には、温度センサ５の検出温度と温度設定部６ａにて設定された目標温度との偏差を熱負荷として検出するように機能する熱負荷検出手段７ａ（図１参照）を備えてあり、その熱負荷検出手段７ａは、温度センサ５の検出温度と温度設定部６ａにて設定された目標温度との偏差（熱負荷に相当する）に応じて、偏差が大になるほど大なる加熱出力を要求すべく、大なる温調出力信号Ｄを出力する。
【００２９】
燃焼制御部７の制御構成を説明する。
燃焼制御部７は、熱負荷検出手段７ａからの温調出力信号Ｄに基づいて、主燃料用開閉弁ＦＶｍ、種火燃料用開閉弁ＦＶｐ、主空気用開閉弁ＡＶｍ及び熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒ夫々の開閉制御を実行して、下記のように各制御を実行する。尚、燃焼装置の運転中は、種火燃料用開閉弁ＦＶｐは常時、開弁状態に維持されるので、以下の説明では、種火燃料用開閉弁ＦＶｐの制御の説明は省略する。
温調出力信号Ｄ（即ち、熱負荷）に応じて、温調出力信号Ｄが大になるほど単位時間当たりの燃焼量が大となるように、燃焼サイクル時間Ｔｃ内において加熱状態を継続する加熱状態継続時間（以下、加熱時間と略記する場合がある）Ｔｆ及び待機状態を継続する待機状態継続時間（以下、種火時間と略記する場合がある）Ｔｐを設定することにより燃焼パターンを設定することを、燃焼サイクル時間Ｔｃの終了毎に繰り返す。但し、Ｔｃ＝Ｔｆ＋Ｔｐである。
但し、温調出力信号Ｄがサイクル制御切換用設定値Ｄ１以上のときは、加熱時間Ｔｆを一定に維持する状態で、温調出力信号Ｄが大になるほど燃焼サイクル時間Ｔｃを短くするサイクル時間調節燃焼パターンに設定し、且つ、温調出力信号Ｄ（熱負荷）がサイクル制御切換用設定値Ｄ１未満のときは、燃焼サイクル時間Ｔｃを一定に維持する状態で、温調出力信号Ｄ（熱負荷）が小になるほど加熱時間Ｔｆを短くする加熱時間調節燃焼パターンに設定する。
【００３０】
そして、温調出力信号Ｄがサイクル制御切換用設定値Ｄ１よりも小さい低温制御切換用設定値（特許請求の範囲の記載における設定値に相当する）Ｄ２以上のときは、図４の（イ）に示すように、主燃料用開閉弁ＦＶｍを開弁状態にし且つ熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒを閉弁状態にした状態で、設定した燃焼パターンに基づいて、主空気用開閉弁ＡＶｍを開閉制御することにより加熱状態及び種火状態を実行するサイクル燃焼制御を実行する。つまり、設定した燃焼パターンに基づいて、主空気用開閉弁ＡＶｍを、加熱時間Ｔｆの間は開弁状態に、種火時間Ｔｐの間は閉弁状態に維持するように制御する。尚、図４中のパルス出力信号は、設定した燃焼パターンに基づいて出力されるものであり、加熱時間Ｔｆに対応してＯＮ信号となり、種火時間Ｔｐに対応してＯＦＦ信号となるように出力される。
【００３１】
又、図４の（ロ）に示すように、温調出力信号Ｄが低温制御切換用設定値Ｄ２未満のときは、主燃料用開閉弁ＦＶｍ及び主空気用開閉弁ＡＶｍを閉弁状態に維持して、バーナ４を種火状態に維持する状態で、熱負荷増大空気用開閉弁ＡＶｒを加熱時間Ｔｆの間は閉弁状態に維持し、且つ、種火時間Ｔｐの間は開弁状態に維持すべく制御する負荷増大空気供給制御を実行する。
尚、熱負荷増大用空気を供給してもバーナ４を安定燃焼させることができるように、熱負荷増大空気用バタフライ弁ＡＢｒにより熱負荷増大用空気の供給量を手動操作にて調節する。
【００３２】
又、燃焼制御部７は、燃焼パターンを、燃焼サイクル時間Ｔｃ内において、４台のバーナ４夫々についての加熱時間帯をバーナ同士でずらした状態で設定する。
尚、各バーナ４の加熱時間帯が燃焼サイクル時間Ｔｃ内で分散する状態で設定するに当たっては、各バーナ４の加熱時間帯を、燃焼サイクル時間Ｔｃ内で予め設定された順序で時間的にずらした状態で設定する。各バーナ４の加熱時間帯をずらす順序としては、例えば、左前のバーナ４ａ、右前のバーナ４ｂ、左後のバーナ４ｃ、右後のバーナ４ｄの順とする。
【００３３】
以下、サイクル時間調節燃焼パターンにおいて燃焼サイクル時間Ｔｃを調節する方法、及び、加熱時間調節燃焼パターンにおいてバーナ４夫々の加熱時間Ｔｆを調節する方法について説明する。
尚、４台のバーナ４夫々について、予め、標準となる標準加熱時間Ｔｓを設定して、燃焼制御部７に内蔵の記憶部（図示せず）に記憶させてあり、サイクル時間調節燃焼パターンにおいては、バーナ４夫々の加熱時間Ｔｆを標準加熱時間Ｔｓに維持する状態で燃焼サイクル時間Ｔｃを調節し、加熱時間調節燃焼パターンにおいては、燃焼サイクル時間Ｔｃをサイクル時間調節燃焼パターンにおける最長サイクル時間に維持する状態で、バーナ４夫々の標準加熱時間Ｔｓを変更設定することにより、夫々の加熱時間Ｔｆを設定する。
【００３４】
尚、以下の説明においては、前記記憶部に記憶されているバーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ夫々の標準加熱時間をＴｓ_a，Ｔｓ_b，Ｔｓ_c，Ｔｓ_dと夫々記載し、加熱時間調節燃焼パターンにおいて調節されるバーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ夫々の加熱時間ＴｆをＴｆ_a，Ｔｆ_b，Ｔｆ_c，Ｔｆ_dと夫々記載する。尚、本実施形態においては、一例として、Ｔｓ_a，Ｔｓ_b，Ｔｓ_c，Ｔｓ_dを夫々１２秒、１０秒、１０秒、８秒に設定してある。
【００３５】
燃焼サイクル時間Ｔｃは、具体的には、前記記憶部に記憶されている４台のバーナ４の標準加熱時間Ｔｓ_a，Ｔｓ_b，Ｔｓ_c，Ｔｓ_dのうち最長の標準加熱時間を温調出力信号Ｄで除することにより調節する。更に、サイクル時間調節燃焼パターンにおいて、最長サイクル時間を設定し（本実施形態においては、例えば６０秒に設定する）、その最長サイクル時間に対応する温調出力信号Ｄを、燃焼パターンをサイクル時間調節燃焼パターンから加熱時間調節燃焼パターンに変換するためのサイクル制御切換用設定値Ｄ１として設定してある。
ちなみに、４台のバーナ４の標準加熱時間Ｔｓ_a，Ｔｓ_b，Ｔｓ_c，Ｔｓ_dのうち最長のものは、バーナ４ａの標準加熱時間Ｔｓ_aである１２秒であり、最長サイクル時間は６０秒であるので、１２秒を６０秒で除した値の０．２（２０％）が、サイクル制御切換用設定値Ｄ１となる。又、低温制御切換用設定値Ｄ２は、１０％に設定してある。
そして、温調出力信号Ｄがサイクル制御切換用設定値Ｄ１以上のときは、下記の数式１に基づいて、燃焼サイクル時間Ｔｃを設定する。
【００３６】
【数１】
Ｔｃ＝Ｔｓ_a／Ｄ
【００３７】
又、温調出力信号Ｄがサイクル制御切換用設定値Ｄ１未満のときは、燃焼サイクル時間Ｔｃを最長サイクル時間に維持する状態で、下記の数式２〜５に基づいて、バーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ夫々の加熱時間Ｔｆ_a，Ｔｆ_b，Ｔｆ_c，Ｔｆ_d夫々を調節する。
４台のバーナ４のうち、前記記憶部に記憶されている標準加熱時間Ｔｓ_aが最長であるバーナ４ａについて、その加熱時間Ｔｆ_aを、下記の数式２にて設定する。
【００３８】
【数２】
Ｔｆ_a＝６０×Ｄ
【００３９】
又、バーナ４ａ以外のバーナ４ｂ，４ｃ，４ｄ夫々の加熱時間Ｔｆ_b，Ｔｆ_c，Ｔｆ_d夫々は、バーナ４ａの加熱時間Ｔｆ_aに基づいて、下記の数式３〜５にて設定する。
【００４０】
【数３】
Ｔｆ_b＝Ｔｆ_a×（Ｔｓ_b／Ｔｓ_a）
【００４１】
【数４】
Ｔｆ_c＝Ｔｆ_a×（Ｔｓ_c／Ｔｓ_a）
【００４２】
【数５】
Ｔｓ_d＝Ｔｆ_a×（Ｔｓ_d／Ｔｓ_a）
【００４３】
燃焼制御部７は、温調出力信号Ｄに応じて、上述のようにして燃焼パターンを設定して、サイクル燃焼制御又は負荷増大空気供給制御を実行する。
サイクル燃焼制御においては、図５に示すように、温調出力信号Ｄに応じた制御タイムチャートにて各バーナ４の加熱作動を加熱状態と種火状態とに切換える。
図５には、例として、サイクル時間調節燃焼パターンに対応する制御タイムチャートとして、温調出力信号Ｄが２０％、２５％、８０％夫々のときの制御タイムチャートを、加熱時間調節燃焼パターンに対応する制御タイムチャートとして、温調出力信号Ｄが１０％のときの制御タイムチャートを夫々示す。尚、サイクル時間調節燃焼パターンに対応する制御タイムチャートにおいては、各バーナ４の標準加熱時間Ｔｓが加熱時間Ｔｆとなる。
【００４４】
又、負荷増大空気供給制御においては、図６に示すように、各バーナ４を種火状態に維持する状態で、各バーナ４夫々から、種火時間Ｔｐの間、熱負荷増大用空気を炉内３に供給する。
【００４５】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）燃料供給調節部Ｃｆの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。
例えば、バーナ４に供給される燃料ガスの供給量を、均圧弁ＦＲのみにより、バーナ４に加熱用空気量の燃焼用空気が供給されるときには、加熱用燃料量となり、且つ、種火用空気量の燃焼用空気が供給されるときには、種火用燃料量となるように調節するように構成して、上記の実施形態における種火用燃料供給部Ｃｆｐを省略しても良い。
【００４６】
（ロ）空気供給調節部Ｃａの具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではない。
例えば、図７に示すように、種火用空気量に対応する流量と加熱用空気量に対応する流量とを含む流量範囲にわたって、電動モータ２１ｍにより連続的に燃焼用空気流量の調節操作が自在な電動モータ駆動式のバタフライ弁（流量調節弁）２１を備えて構成してもよい。
この場合は、燃焼制御部７により、電動モータ２１ｍを、燃焼用空気流量が種火用空気量に対応する流量と加熱用空気量に対応する流量になるように制御する。
【００４７】
（ハ）上記の実施形態においては、負荷増大空気供給制御における燃焼パターンの設定方法は、上記の実施形態においては例示した方法に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態よりも、燃焼サイクル時間Ｔｃを短くして、熱負荷増大用空気の供給と停止の切り換え時間が短くなるようにしても良い。
又、燃焼サイクル時間Ｔｃ内において加熱時間Ｔｆが占める割合を、上記の実施形態よりも大きくするように設定してもよい。
又、加熱時間Ｔｆを固定にして、燃焼サイクル時間Ｔｃを熱負荷が小さくなるほど長くなるように設定しても良い。
【００４８】
（ニ）温調出力信号Ｄがゼロになるまでは、サイクル燃焼制御を実行し、温調出力信号Ｄが負になると、即ち、目標温度に対して炉内の温度がオーバーシュートすると、負荷増大空気供給制御を実行するようにしても良い。
この場合、負荷増大空気供給制御においては、燃焼パターンをサイクル燃焼制御のときとは別個に設定する。例えば、燃焼サイクル時間Ｔｃを所定の値に設定し、加熱時間Ｔｆを温調出力信号Ｄがゼロのときを基準値として所定の値に設定し、温調出力信号Ｄの絶対値が大になるほど、加熱時間Ｔｆを前記基準値に対して短くなるように設定する。そして、設定した燃焼パターンに基づいて、図４の（ロ）に示すように、各開閉弁を制御する。
【００４９】
（ホ）サイクル制御切換用設定値Ｄ１及び低温制御切換用設定値Ｄ２夫々の具体的な設定値は、上記の実施形態において例示した値に限定されるものではなく、炉の特性等に応じて適宜設定することができる。
【００５０】
（ヘ）熱負荷検出手段の具体構成は、上記の実施形態において例示したように、温度センサ５の検出温度と温度設定部６ａの設定目標温度との偏差を熱負荷として検出する構成に限定されるものではない。例えば、温度設定部６ａの設定目標温度を熱負荷として検出する構成や、炉内３に収容された処理物の容量等を熱負荷として検出する構成等が、考えられる。
【００５１】
（ト）上記の実施形態においては、熱負荷増大用空気をバーナ４を通して炉内３に供給する場合について例示したが、これに代えて、熱負荷増大用空気をバーナ４を通さずに直接に炉内３に供給するように構成しても良い。
（チ）バーナ４の設置台数は、上記の実施形態において例示した４台に限定されるものではなく、種々変更可能である。例えば、１台でも良い。
（リ）本発明を適用することができる炉は、上記の実施形態において例示した炉に限定されるものではない。
例えば、炉内３にマッフルを設けて、そのマッフルを外部から加熱するようにした炉でも良い。
又、真空炉等、対流伝熱のない炉に適用すると、負荷増大空気供給制御によって、調節目標温度が低い場合における温度調節精度向上の面での効果が一層顕著となるので、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃焼装置の全体構成を示すブロック図
【図２】燃焼装置の燃料供給調節部及び空気供給調節部を示すブロック図
【図３】燃焼装置の均圧弁の断面図
【図４】燃焼装置の制御作動のタイムチャートを示す図
【図５】燃焼装置の制御作動のタイムチャートを示す図
【図６】燃焼装置の制御作動のタイムチャートを示す図
【図７】別実施形態における燃焼装置の空気供給調節部を示すブロック図
【符号の説明】
４バーナ
７燃焼制御手段
７ａ熱負荷検出手段
２１流量調節弁
ＡＶｍ主空気用開閉弁
ＡＶｒ熱負荷増大空気用開閉弁
ＦＶｍ主燃料用開閉弁
Ｃａ空気供給調節手段
Ｃａｍ主空気供給部
Ｃａｐ種火用空気供給部
Ｃａｒ熱負荷増大用空気供給部
Ｃｆ燃料供給調節手段
Ｃｆｍ主燃料供給部
Ｃｆｐ種火用燃料供給部
ＦＲ印加圧力制御式の流量調節弁

Claims

炉内を加熱するバーナと、
前記炉内を加熱するための加熱用の燃焼量で燃焼させる加熱状態と、前記炉内の加熱を待機するための待機状態とを繰り返すように、前記バーナの加熱作動を制御する燃焼制御手段が設けられた燃焼装置であって、
前記燃焼制御手段は、前記待機状態においては前記バーナを種火状態で燃焼させるべく前記バーナの加熱作動を制御するように構成され、
前記バーナに対して燃焼用空気を前記加熱状態に対応する加熱用空気量にて供給する加熱用供給状態と前記種火状態に対応する種火用空気量にて供給する種火用供給状態とに切り換え操作自在な空気供給調節手段と、
前記空気供給調節手段にて前記バーナに供給される燃焼用空気の圧力が制御用圧力として印加されてその制御用圧力に応じて制御用圧力が大になるほど前記バーナへの燃料供給量が多くなるように調節する印加圧力制御式の流量調節弁を備えて、その流量調節弁による調節により、前記バーナへの燃料供給量が前記加熱状態に対応する加熱用燃料量と前記種火状態に対応する種火用燃料量とに切り換える燃料供給調節手段とが設けられ、
前記燃焼制御手段は、前記加熱状態と前記種火状態とを繰り返すように前記バーナの加熱作動を制御すべく、前記空気供給調節手段を前記加熱用供給状態と前記種火用供給状態とに切り換え操作するように構成されている燃焼装置。
前記空気供給調節手段は、前記種火用空気量にて燃焼用空気を供給する種火用空気供給部と、前記加熱用空気量から前記種火用空気量を減じた量にて燃焼用空気を供給すると共にその供給を断続する主空気用開閉弁を備えた主空気供給部とを備えて構成され、
前記燃焼制御手段は、前記主空気用開閉弁を開閉操作することにより、前記空気供給調節手段を前記加熱用供給状態と前記種火用供給状態とに切り換え操作するように構成されている請求項１記載の燃焼装置。
前記空気供給調節手段は、前記種火用空気量に対応する流量と前記加熱用空気量に対応する流量とに燃焼用空気流量の調節操作が自在な流量調節弁を備えて構成され、
前記燃焼制御手段は、燃焼用空気流量が前記種火用空気量に対応する流量と前記加熱用空気量に対応する流量になるように前記流量調節弁を操作することにより、前記空気供給調節手段を前記加熱用供給状態と前記種火用供給状態とに切り換え操作するように構成されている請求項１記載の燃焼装置。
前記バーナが複数設けられると共に、それら複数のバーナ夫々に対して、前記空気供給調節手段及び前記燃料供給調節手段が設けられ、
前記燃焼制御手段は、前記複数のバーナの加熱作動を、加熱状態とする時間帯をバーナ同士でずらした状態で制御するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
前記炉内の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、
前記炉内の熱負荷を増加させるための熱負荷増大用空気を前記炉内に供給すると共に、その供給を断続する熱負荷増大空気用開閉弁を備えた熱負荷増大用空気供給部とが設けられ、
前記燃料供給調節手段が、種火用燃料量で燃料を供給する種火用燃料供給部と、前記印加圧力制御式の流量調節弁を備えた主燃料供給部とを備えて構成され、
その主燃料供給部に、燃料供給を断続する主燃料用開閉弁が設けられ、
前記燃焼制御手段は、前記熱負荷検出手段の検出情報に基づいて、熱負荷が大になるほど単位時間当たりの燃焼量が大になるように、燃焼サイクル時間内において前記加熱状態を継続する加熱状態継続時間及び前記待機状態を継続する待機状態継続時間を設定することにより燃焼パターンを設定することを、前記燃焼サイクル時間の終了毎に繰り返すように構成され、
並びに、前記燃焼制御手段は、熱負荷が設定値以上のときは、前記主燃料用開閉弁を開弁状態にし且つ前記熱負荷増大空気用開閉弁を閉弁状態にして、設定した燃焼パターンに基づいて前記加熱状態及び前記種火状態を実行し、熱負荷が前記設定値未満のときは、前記主燃料用開閉弁を閉弁状態に維持し且つ前記空気供給調節手段を種火用供給状態に維持して、前記バーナを前記種火状態に維持する状態で、設定した燃焼パターンに基づいて、熱負荷増大空気用開閉弁を前記加熱状態継続時間の間は閉弁状態に維持し、且つ、前記待機状態継続時間の間は開弁状態に維持すべく制御するように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。