(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
気化筒と、該気化筒を加熱するヒータと、前記気化筒に燃料を供給する電磁ポンプと、前記気化筒に燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記気化筒内で気化させた燃料と燃焼用空気とを混合した予混合気を着火する点火プラグと、燃焼を制御する制御部とを備えた燃焼装置に於いて、前記制御部は、通常空燃比で中火力で着火動作を行う第1予備燃焼と、該第1予備燃焼後に火力を中火力から小火力に変更すると共に、燃焼が常に通常空燃比よりも空気過多状態になるように燃焼用空気量を制御する第2予備燃焼と、該第2予備燃焼後に通常空燃比で小火力で燃焼を行う第3予備燃焼とを行うことを特徴とする燃焼装置。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のものにおいては、ヒータにより気化筒を加熱し、気化筒が所定の温度に加熱されたら、気化筒内に燃料供給用ノズルから燃料を噴射して気化させると共に、ノズルホルダーの燃焼用空気口から気化筒内に燃焼用空気を供給して、燃料の気化ガスと燃焼用空気が気化筒内で予め混合されて予混合気となり、その予混合気がバーナヘッドの炎孔から噴き出し、その噴き出した予混合気を点火プラグで着火することで燃焼を開始するものがある。(例えば、特許文献1)
【0003】
又、本燃焼を開始する前にポットバーナ底部を過熱する予備燃焼を行うものがあり、この予備燃焼はポットバーナ底部に供給された燃油に直接点火し、保炎しながら小火力で燃焼させるもので、ポット底部が高温状態となりポット上部で燃焼される本燃焼に移行されるまでに時間がかかっていた。
【0004】
そこで、予備燃焼から本燃焼への移行を早くするために、燃焼開始時、ヒータによる予熱から本燃焼までの間に、燃油量が少なく燃焼空気量過多の第1予備燃焼と、通常空燃比の第2予備燃焼との2段階の予備燃焼を行うものがあった。(例えば、特許文献2)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところでこの従来のものでは、燃焼開始時に、ポットバーナに小油量の燃油を供給すると共に、燃焼ファンの回転数を
通常空燃比よりも燃焼空気量過多となる回転数で駆動させる第1予備燃焼と、ポットバーナに中油量の燃油を供給すると共に、燃焼ファンの回転数を通常空燃比の燃焼状態となる回転数で駆動させる第2予備燃焼を行うが、燃焼開始時に、第1予備燃焼としてポットバーナに小油量の燃油を供給して予備燃焼を行うと、燃焼が不安定になって振動燃焼が発生する場合があった。
【0007】
又、燃焼開始時に振動燃焼が発生するのを防止するため、燃焼開始時に、予備燃焼としてポットバーナに中油量の燃油を供給して予備燃焼を行うと、ポットバーナ底部の温度が充分高温になっていないため、ポットバーナに気化しない燃油が溜まって赤火が発生してしまう場合があった。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1では、気化筒と、該気化筒を加熱するヒータと、前記気化筒に燃料を供給する電磁ポンプと、前記気化筒に燃焼用空気を供給する燃焼ファンと、前記気化筒内で気化させた燃料と燃焼用空気とを混合した予混合気を着火する点火プラグと、燃焼を制御する制御部とを備えた燃焼装置に於いて、前記制御部は、通常空燃比で中火力で着火動作を行う第1予備燃焼と、該第1予備燃焼後に火力を中火力から小火力に変更すると共に、燃焼が常に
通常空燃比よりも空気過多状態になるように燃焼用空気量を制御する第2予備燃焼と、該第2予備燃焼後に通常空燃比で小火力で燃焼を行う第3予備燃焼とを行うものである。
【0009】
また、請求項2では、前記燃焼装置は燃焼ファンの回転数を検知する燃焼ファン回転数検知回路を備え、
前記制御部は、第1予備燃焼では燃焼ファンの目標回転数を中火力に対応した回転数に設定して燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御し、第2予備燃焼では燃焼ファンの目標回転数を小火力に対応した回転数よりも所定の割合で高い回転数に設定すると共に、燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数を目標回転数を設定する際の所定の割合分割り戻して算出し、その割り戻した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御し、第3予備燃焼時では燃焼ファンの目標回転数を小火力に対応した回転数に設定して燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御するものである。
【発明の効果】
【0010】
この発明の請求項1によれば、通常空燃比で中火力で着火動作を行う第1予備燃焼と、該第1予備燃焼後に火力を中火力から小火力に変更すると共に、燃焼が常に
通常空燃比よりも空気過多状態になるように燃焼用空気量を制御する第2予備燃焼と、該第2予備燃焼後に通常空燃比で小火力で燃焼を行う第3予備燃焼とを行うので、まず第1予備燃焼により着火時に燃焼が不安定になって振動燃焼が発生するのを防止し、第1予備燃焼後の第3予備燃焼で気化筒内に気化しない燃油が溜まって赤火が発生してしまうのを防止し、更に第1予備燃焼後と第3予備燃焼との間に設けた第2予備燃焼で火力が中火力から小火力に変更するのに対して常に燃焼用空気量を多くして
通常空燃比よりも空気過多状態で予備燃焼を行い、それにより火力が中火力から小火力に変更する間に空燃比が適正状態から外れて燃焼バランスが崩れ、赤火が発生したり燃焼に息継ぎ状態が発生するのを防止できるものである。
【0011】
また、請求項2によれば、第1予備燃焼では燃焼ファンの目標回転数を中火力に対応した回転数に設定して燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御し、第2予備燃焼では燃焼ファンの目標回転数を小火力に対応した回転数よりも所定の割合で高い回転数に設定すると共に、燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数を目標回転数を設定する際の所定の割合分割り戻して算出し、その割り戻した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御し、第3予備燃焼時では燃焼ファンの目標回転数を小火力に対応した回転数に設定して燃焼ファン回転数検知回路が検知した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプを制御するので、第2予備燃焼で火力を中火力から小火力に変更する時、燃焼ファンの目標回転数を小火力に対応した回転数とする場合よりも常に燃焼用空気量が多く、更に燃料の油量は燃焼ファン回転数検知回路が検知する回転数を割り戻した回転数に対応した油量となって、常に空気が多い状態で燃焼し、それにより火力が中火力から小火力に変更する間に空燃比が適正状態から外れて燃焼バランスが崩れ、赤火が発生したり燃焼に息継ぎ状態が発生するのを防止できるものである。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次にこの発明に係る燃焼装置の燃焼部を図面に示す一実施例で説明する。
1は有底円筒状の気化筒で、その内部を燃料の気化可能温度まで加熱する加熱手段としてシーズヒータ2が埋設されており、気化させた燃料と燃焼用空気とを予め混合して予混合気とするものである。
【0014】
3はノズルホルダーで、気化筒1内に燃焼用空気を供給するための燃焼用空気口4と、2次空気を供給するための2次空気用口5が設けられ、前記燃焼用空気口4の内部には燃料を噴出する燃料供給用ノズル6を配設し、その燃焼用空気口4を気化筒1の側壁の下方に形成してある差込口7に差し込んで固定し、前記燃料供給用ノズル6を気化筒1内に臨ませてあるものである。
【0015】
8はバーナ取付台で、板状の取付面9の略中央に通気孔10を形成し、その通気孔10の近くに該通気孔10に比べて小径でノズルホルダー3の2次空気用口5をOリング11を介在させて接続する2次空気孔12が形成され、また、通気孔10のまわりにはねじ止め用孔13が多数形成されている。
また、取付面9を水平に位置させた時の正面部分の一辺を上向きに略直角に折り曲げて、その両端にユニット固定孔14を形成した前面取付部15を設け、更に取付面9を水平に位置させた時の左側部分の一辺を下向きに略L字状に折り曲げて案内部16を設けたものである。
【0016】
17は有底円筒状のヒータカバーで、気化筒1を内設してその開口部分がバーナ取付台8の通気孔10の下部に位置するようにバーナ取付台8にねじ18にて固定し、さらに気化筒1とバーナ取付台8との間にポットパッキン19を介在させて密着させて固定するものである。
また、ヒータカバー17の底面には、気化筒1内にねじ込まれて気化筒1内の温度を検知するポットサーミスタ20が固定され、更に下方のバーナサーモ取付板21には気化筒1内の異常過熱を検知するバーナサーモスタット22がねじ23にて固定されているものである。
【0017】
24は有底円筒状のバーナヘッドで、バーナ取付台8の通気孔10の上部に底面側を上にして上面として配設され、その上面には外周から中心に向かって主炎孔25が同心円状に、そして外側と内側の該主炎孔25が千鳥足状に形成され、該主炎孔25の形成されたバーナヘッド24の上面部分の内側の面には、金網からなる上部多孔部材26が張設され、また、バーナヘッ24の周壁には、横長の形状をした補助炎孔27が略等間隔に複数形成され、該補助炎孔27の内周及び外周には、筒状の金網からなる内周多孔部材28と外周多孔部材29とが、その該補助炎孔27を覆うように張設されており、バーナ取付台8の通気孔10の上部に位置して配設されるものである。
【0018】
30は抵抗板で、中央の開口部分が下方に向かって一体絞りされて開口突部31が形成され、該開口突部31の上面の開口部分には金網からなる抵抗板用多孔部材32が張設され、そしてバーナヘッド24内部上方に配設されて該バーナヘッド24内部の空間を上下に仕切り、開口突部31の内側の先端から抵抗板30により仕切られたバーナヘッド24内部の上方の空間を通って主炎孔25までの予混合気の通過する主炎孔路aを形成するものである。
【0019】
33は有底筒状のバーナ整流キャップで、その底面部分には抵抗板30の開口突部31の外径より大きい開口部34が形成されており、また、底面の反対側の開放部分はその端部を断面L字状にして鍔部35を形成しているものである。
そして開口部34を上方にして、その開口部34に抵抗板30の開口突部31の一部が挿入された状態でバーナヘッド24内に配設され、それにより開口突部31の外周と開口部34との間にすき間が生じて補助炎孔路入口36を形成すると共に、該補助炎孔路入口36から抵抗板30により仕切られたバーナヘッド24内部の下方の空間を通って補助炎孔27までの予混合気の通過する補助炎孔路bを形成するものである。
【0020】
37は整流筒で、中央の開口部分が下方に向かって一体絞りされて開口突起部38が形成され、該開口突起部38の上方の開口部分は、外側の第1鍔部39と該第1鍔部39より低い内側の第2鍔部40の二段の鍔状部分により鍔状部41が形成されているものである。
【0021】
42はバーナ整流板で、中央に整流孔43が形成された円板部44に断面L字状の脚部45が略等間隔で3つ設けられ、整流孔43の上方に抵抗板30の開口突部31の先端中央が位置するように脚部45が整流筒37の第2鍔部40に固定されている。
【0022】
そして、バーナ整流板42の固定された整流筒37の第1鍔部39とバーナ整流キャップ33の鍔部35とが、カシメやスポット溶接などにより一体化され、整流筒37の開口突起部38が気化筒1内に臨むような状態でバーナヘッド24内部から気化筒1の開放部分の内部にかけて配設されるものである。
【0023】
46はバーナヘッドリングで、バーナヘッド24の周囲下方よりリング状に補助炎孔27を覆うように配設したもので、バーナ取付台8にバーナヘッド24と共にねじ47にて固定され、バーナヘッド24の補助炎孔27に形成される炎により加熱され、シーズヒータ2により加熱されなくとも、気化筒1を燃料の気化可能温度に保つ、いわゆるヒートバックを取るものである。
【0024】
48は外筒で、一端を熱交換器(図示せず)と連通させ、他端にはバーナヘッド24が筒内略中央に位置するようにバーナヘッド24と気化筒1が取り付けられたバーナ取付台8が取り付けられるもので、バーナ取付台8が取り付けられる端部内側には、ノズルホルダー3の2次空気用口5と連通して2次空気を筒内のバーナヘッド24の上方に噴き出す2次空気噴出部49が形成され、また、バーナヘッド24より噴き出す予混合気を点火する点火プラグ50と、炎の状態を検知するフレームロッド51とが外筒48内に臨むように固定されている。
52はマイコンを内蔵した制御部で、通電することにより気化筒1を加熱する、シーズヒータ2と、バーナヘッド24より噴き出す予混合気を点火する点火プラグ50と、気化筒1内に燃油を送る電磁ポンプ53と、気化筒1内に燃焼用空気を送る燃焼ファン54と、室内空気を送風して熱交換器(図示せず)と熱交換させて室内に温風として送風する送風ファン55と、設定温度や運転状況等各種表示を行う表示部56とを制御するものである。
【0025】
又、制御部52は、運転スイッチ57等各種スイッチを備えた操作部58と、フレームロッド51からの検出値により着火の有無を判断する炎検知回路59と、燃焼ファン54の回転数を検出する回転センサ60からの検出値により燃焼ファン54の回転数を検知する燃焼ファン回転数検知回路61と、時間を計時するタイマー回路62と、気化筒1内の温度を検知するポットサーミスタ20と、気化筒1内の異常過熱を検知するバーナサーモスタット22が接続されているものである。
【0026】
次にこの燃焼装置の運転開始時の動作について
図4に示すフローチャートに従って説明する。
まず操作部58の運転スイッチ57がON操作されると(S1)、制御部52はシーズヒータ2に通電を開始して(S2)、予備加熱を開始し、気化筒1の温度を上昇させる。
【0027】
そして、ポットサーミスタ20が検知する気化筒1内の温度が所定温度、本実施例では150℃に達すると(S3)、制御部52はホットスタートを開始し、燃焼ファン54の目標回転数を中火力、本実施例では中火力は4灯で、4灯に対応した回転数、本実施例では2500rpmに目標回転数を設定して燃焼ファン54の駆動を開始する。(S4)
【0028】
そしてポットサーミスタ20が検知する気化筒1内の温度が所定温度、本実施例では210℃に達すると(S5)、制御部52は、回転センサ60からの検出値により燃焼ファン54の回転数を検知する燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数が、目標回転数に対して所定の範囲、本実施例では目標回転数に対して上下30rpmの範囲内になっているかを確認し(S6)、燃焼ファン54の回転数が所定の範囲内になっている時、点火プラグ50をONして着火動作を行う。(S7)
【0029】
そして制御部52は、点火プラグ50をONして着火動作を行うと同時に、燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数に対応した火力となるように電磁ポンプ53を駆動させて(S8)第1予備燃焼を開始し、更にタイマー回路62を動作させて計時を開始する。(S9)
【0030】
電磁ポンプ53により供給された燃油は、気化筒1内で気化して燃焼ファン54により供給された燃焼用空気と混合されてバーナヘッド24より予混合気として噴き出し、その噴き出した予混合気が点火プラグ50により着火される。
【0031】
制御部52は、フレームロッド51からの検出値により着火の有無を判断する炎検知回路59が着火を検知したかを確認し(S10)、炎検知回路59が着火を検知しない場合は、その状態のままでタイマー回路62の計時が所定時間、本実施例では10秒を経過したら(S11)、不着火と判断してタイマー回路62の計時を停止し(S12)、点火プラグ50及び電磁ポンプ53を停止する。(S13)
【0032】
そして制御部52は、不着火回数として積算し(S14)、積算した不着火回数が所定回数、本実施例では3回以上に達していなかったら、(S4)に戻って第1予備燃焼を再度開始し、3回以上に達していたら異常が発生していると判断して運転を停止し(S16)、表示部56に不着火エラーを表示する。(S17)
【0033】
又、(S10)で炎検知回路59が着火を検知した場合は、制御部52はタイマー回路62の計時を停止してリセットした後、再度計時を開始させる。(S18)
そして制御部52は、炎検知回路59が着火を検知した状態でタイマー回路62が再度計時を開始してから所定時間、本実施例では3秒を経過したら(S19)、着火完了と判断して第1予備燃焼を終了させる。
【0034】
このように中火力にて着火を開始するので、着火開始時の燃焼が安定して振動燃焼が発生するのを防止できるものである。
【0035】
そして次に制御部52は、次に第2予備燃焼を開始し、まず燃焼ファン54の目標回転数を、小火力に対応した回転数より所定の割合高い回転数に変更する。(S20)
【0036】
尚、本実施例では小火力は2灯で、その2灯に対応した回転数が1900rpm、そしてその2灯に対応した回転数より所定の割合で高い回転数、本実施例では所定の割合が5%で、その所定の割合で高い回転数は2000rpmである。
【0037】
それにより燃焼ファン54の回転数は中火力に対応した回転数より徐々に低くなっていくが、制御部52は燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数を割り戻して回転数を算出し、その割り戻した回転数に対応した火力になるように電磁ポンプ53の駆動を制御する。(S21)
【0038】
例えば、燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数が2100rpmであれば、制御部52はその燃焼ファン回転数検知回路61が検知した回転数2100rpmを1.05で除算して割り戻した回転数として2000rpmを算出し、その割り戻した回転数である2000rpmに対応した火力になるように電磁ポンプ53の駆動を制御するものであり、燃焼ファン回転数検知回路61が検知した回転数は徐々に低下するので、それに対応して割り戻した回転数も低下し、火力が中火力から小火力変更される間、適正な空燃比に保つことができるものである。
【0039】
つまり燃焼ファン54の目標回転数を中火力に対応した回転数から小火力に対応した回転数に変更すると、燃焼ファン54の風量の変化に対して電磁ポンプ53の油量の変化が遅れてしまい、結果として油量過多となって燃焼バランスが崩れてしまうが、本実施例では燃焼ファン54の目標回転数を中火力に対応した回転数から小火力に対応した回転数より所定割合高い回転数に変更すると共に、燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数を割り戻して回転数を算出し、その割り戻した回転数に対応した油量となるように電磁ポンプ53を駆動するので、着火後中火力を小火力に変更する時も油量過多とならずに空燃比を適正にして燃焼バランスが崩れてしまうのを防止できるものである。
【0040】
そして燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数が、目標回転数に対して所定の範囲、本実施例では目標回転数に対して上下50rpmの範囲内になった時(S22)、制御部52は第2予備燃焼を終了させる。
【0041】
そして次に制御部52は、次に第3予備燃焼を開始し、まず燃焼ファン54の目標回転数を、小火力に対応した回転数より所定の割合高い回転数2000rpmから小火力に対応した回転数1900rpmに変更し(S23)、更に燃焼ファン回転数検知回路61の検知した回転数に対応した油量となるように電磁ポンプ53を駆動する。(S24)
【0042】
そして(S18)でタイマー回路2が再度計時を開始してから所定時間、本実施例では60秒を経過したら(S25)、予備燃焼完了と判断して第3予備燃焼を終了させて本燃焼に移行するものである。(S26)
【0043】
このように中火力にて着火開始後に小火力に変更して予備燃焼を継続することで、中火力のままで予備燃焼を継続した場合に発生する気化筒1内の油溜まりによる赤火の発生を防止できるものである。
【0044】
以上のように第1予備燃焼として通常空燃比で中火力にて着火開始後、第2予備燃焼で空気過多状態で中火力から小火力に変更することで燃焼バランスを崩すことなく火力を中火力から小火力に変更し、第3予備燃焼で通常空燃比で小火力で予備燃焼を行って燃焼を安定させてから本燃焼に移行するので、着火時に振動燃焼及び赤火が発生するのを防止し、更にそのために中火力で着火後小火力に変更する時も常に油量及び風量を制御して空燃比が崩れないように変更することができるものである。