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公開番号2024157817
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-08
出願番号2023072412
出願日2023-04-26
発明の名称バーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法
出願人CKD株式会社,東京瓦斯株式会社
代理人弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
主分類F23K 5/00 20060101AFI20241031BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】フレームアレスタを用いずに、逆火の発生を防止することが可能なバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法を提供すること。
【解決手段】バーナ5に、水素ガスまたは窒素ガスを供給する供給ラインL11が接続されていること、供給ラインL11に、第1弁装置2と、第1弁装置2の下流側の第2弁装置3と、が配設されていること、第1弁装置2は、水素ガスの供給源7に接続された第1入力ポート23と、窒素ガスの供給源8に接続された第2入力ポート24と、出力ポート25と、を備え、出力ポート25から水素ガスを出力する第1状態と、出力ポート25から窒素ガスを出力する第2状態と、を切替可能な三方弁であること、第2弁装置3は、供給ラインL11を開放する開弁状態と、供給ラインL11を遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料を燃焼するバーナに、前記燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置において、
前記バーナに、前記燃料または前記不活性ガスを供給する供給ラインが接続されていること、
前記供給ラインに、第１弁装置と、前記第１弁装置の下流側の第２弁装置と、が配設されていること、
前記第１弁装置は、
前記燃料の供給源に接続された第１入力ポートと、前記不活性ガスの供給源に接続された第２入力ポートと、出力ポートと、を備え、
前記出力ポートから前記燃料を出力する第１状態と、前記出力ポートから前記不活性ガスを出力する第２状態と、を切替可能な三方弁であること、
前記第２弁装置は、
前記供給ラインを開放する開弁状態と、前記供給ラインを遮断する閉弁状態と、を切替可能な開閉弁であること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、
前記制御プログラムは、
前記バーナの燃焼を開始するための、
前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、
第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置および前記第２弁装置を制御する制御プログラムを記憶した制御部を備えること、
前記制御プログラムは、
前記バーナの燃焼を停止するための、
前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、
第２所定時間の経過後に、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記開弁状態から前記閉弁状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置は、前記第１入力ポートと前記第２入力ポートと前記出力ポートとに連通される弁室と、前記弁室内に配置される弁体と、を備えること、
前記弁室は、
前記第１入力ポートから前記燃料を流入させる第１弁口と、
前記第１弁口に対向して位置する、前記第２入力ポートから前記不活性ガスを流入させる第２弁口と、
を備えること、
前記弁体は、前記弁室内で、前記第１弁口を塞ぐ第１位置と、前記第２弁口を塞ぐ第２位置との間を往復運動することが可能に保持されていること、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のバーナ用燃料制御装置において、
前記第１弁装置は、前記弁体に連結され、前記弁体を前記往復運動させる駆動ロッドを備えること、
前記駆動ロッドは、前記弁体が前記第１弁口に近づく方向に前記駆動ロッドが移動するよう、前記第１入力ポートから前記第１弁装置に入力された前記燃料による圧力の作用を受ける圧力作用面を備えること、
前記圧力作用面の表面積は、前記弁体の、前記第１弁口に対向する面の表面積よりも大きいこと、
を特徴とするバーナ用燃料制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載のバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、
前記バーナの燃焼を開始するための、
前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記閉弁状態から前記開弁状態にするステップと、
第１所定時間の経過後に、前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第２状態から前記第１状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御方法。
【請求項７】
請求項１に記載のバーナ用燃料制御装置を用いてバーナの燃焼を制御するバーナ用燃料制御方法において、
前記バーナの燃焼を停止するための、
前記第２弁装置を前記開弁状態に維持したまま、前記第１弁装置を前記第１状態から前記第２状態に切り替えるステップと、
第２所定時間の経過後に、前記第１弁装置を前記第２状態に維持したまま、前記第２弁装置を前記開弁状態から前記閉弁状態にするステップと、
を備えること、
を特徴とするバーナ用燃料制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を燃焼するバーナに、燃料または不活性ガスを選択的に供給するバーナ用燃料制御装置およびバーナ用燃料制御方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラや工業炉等の燃焼設備に用いられるバーナの燃料には、天然ガス、プロパンガス等が使用されてきた。しかし、近年の環境意識の高まりから、ＣＯ
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削減のために、燃料として水素ガスを利用することが推進されている。
【０００３】
しかし、水素ガスは、従来の燃料に比して燃焼速度が速いため、バーナの燃焼を開始するときや、停止するときに、バーナで発生した火炎が、燃料をバーナに供給する供給ラインに逆流することがある（以下、この火炎の逆流現象を逆火と言う）。この逆火を、逆火防止装置（フレームアレスタ）を用いて防止することが行われている。このようなバーナ用燃料制御装置としては、例えば特許文献１に開示される発明や、図８に開示される装置が知られている。
【０００４】
ここで、図８を用いて、従来技術に係るバーナ用燃料制御装置について詳しく説明する。図８は、従来技術に係るバーナ用燃料制御装置１００（以下、単に燃料制御装置１００という）の概略構成を説明する図である。
【０００５】
燃料制御装置１００は、ボイラ等の燃焼炉４が備えるバーナ５に対し、燃焼用の燃料を供給するための装置である。
【０００６】
燃料制御装置１００は、水素ガスの供給源７から延びる水素供給ラインＬ２１を備えている。水素供給ラインＬ２１は、供給源７を上流側とし、下流側でバーナ５に接続されている。これにより、水素供給ラインＬ２１は、供給源７から供給される水素ガスを燃料としてバーナ５に供給する。また、水素供給ラインＬ２１には、上流側から順に、第１遮断弁５１と、第２遮断弁５２と、フレームアレスタ５３と、が配設されている。
【０００７】
さらに、燃料制御装置１００は、窒素ガスの供給源８から延びる窒素ガス供給ラインＬ２２を備えている。窒素ガス供給ラインＬ２２は、供給源８を上流として、下流側で水素供給ラインＬ２１に合流されている。具体的には、水素供給ラインＬ２１上の、第２遮断弁５２の下流側、かつ、フレームアレスタ５３の上流側に合流されている。また、窒素ガス供給ラインＬ２２には、上流側から、第３遮断弁５４と、第４遮断弁５５と、が配設されている。
【０００８】
さらに、バーナ５には、空気供給ラインＬ２３が接続されており、送風機６から燃焼用の空気が供給される。
【０００９】
以上のような燃料制御装置１００にあっては、バーナ５の燃焼時には、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２とが共に開弁状態にあり、水素ガスが、フレームアレスタ５３を通過して、バーナ５に供給され続ける。このとき、第３遮断弁５４と第４遮断弁５５は、いずれか一方または両方とも閉弁されており、窒素の供給は遮断されている。
【００１０】
そして、バーナ５の燃焼を停止するときには、第１遮断弁５１と第２遮断弁５２を閉弁することで、水素ガスの供給を遮断する。その後に、第４遮断弁５５を開弁することで、窒素ガスにより、水素供給ラインＬ２１の第２遮断弁５２より下流側（以下、ライン下流側という）において水素ガスをパージする。これにより、ライン下流側に残留する水素と空気が混ざって可燃混合気体とならないようにしている。
（【００１１】以降は省略されています）

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