特許 6976904 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6976904

(24)【登録日】2021年11月12日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/24 20060101AFI20211125BHJP

   F23N 5/26 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   F23N5/24 101C

   F23N5/26 101B

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-102228(P2018-102228)

(22)【出願日】2018年5月29日

(65)【公開番号】特開2019-207064(P2019-207064A)

(43)【公開日】2019年12月5日

【審査請求日】2020年10月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000538

【氏名又は名称】株式会社コロナ

(72)【発明者】

【氏名】栗林 清人

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２５７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８７８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４８７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４５３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１３９９８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５７−１９９７０７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｎ ５／２４

Ｆ２３Ｎ ５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部タンクから燃油の供給を受けて燃油を貯留するレベラタンクと、
該レベラタンク内の油面高さを検知する油面センサと、
前記外部タンクからの燃油の供給路を閉止する閉止弁と、
前記レベラタンクの燃油を燃焼部に供給する燃料ポンプと、
前記閉止弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記閉止弁を閉止している状態において前記油面センサが所定の高油面を検知したら、前記閉止弁を一定時間開いた後、前記閉止弁を閉止するようにしたことを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

前記レベラタンクに前記外部タンクの燃油を供給するプランジャポンプを設け、
前記閉止弁は、前記プランジャポンプ内の吐出側に設けられ、このプランジャポンプの停止時に閉弁し、駆動時に開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。

【請求項3】

前記閉止弁は、前記プランジャポンプのシリンダの吐出側に設けられた弁座と、前記プランジャポンプのプランジャの吐出側端に設けられた弁体により構成されていることを特徴とする請求項２記載の燃焼装置。

【請求項4】

エラーを表示する表示部を設け、
前記制御部は、前記油面センサが前記所定の高油面を検知したら、前記表示部にエラーを表示すると共に、前記燃焼部での燃焼を禁止するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記エラーの表示後に、前記油面センサが所定の低油面を検知したら、前記エラーの表示と前記燃焼の禁止を解除することを特徴とする請求項４記載の燃焼装置。

【請求項6】

前記レベラタンクの下部に溢れた燃油を受ける下受け皿を設け、
この下受け皿の容積を、前記閉止弁を前記一定時間開いた際の燃油の供給量よりも大きい容積としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、油面を一定に保つレベラタンクを備えた燃焼装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来よりこの種の燃焼装置においては、特許文献１に開示されているように、外部タンクから燃油の供給を受けて一定の油面に保つレベラタンクと、レベラタンク内に設けられてレベラタンク内の油面が所定油面未満に低下すると燃油の供給路を開き、所定油面以上に上昇すると閉じるフロート弁と、レベラタンク内の油面高さを検知する油面センサと、フロート弁と外部タンクの間に設けられて外部タンクからの燃油の供給路を閉止する閉止弁と、レベラタンクの燃油を燃焼部に供給する燃料ポンプと、燃焼動作時に閉止弁を開弁するように制御する制御部とを備え、フロート弁に異常が生じた際に、閉止弁を閉じてレベラタンクからの燃油の溢れを防止しようとしたものがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２５７３３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、この従来のものでは、閉止弁に微細な異物を噛み込んだ場合、レベラタンクに少しずつ燃油が供給され続けるスローリークが生じ、最終的にレベラタンクから燃油が溢れ続けてしまう恐れがあるという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで、本発明は上記課題を解決するために、外部タンクから燃油の供給を受けて燃油を貯留するレベラタンクと、該レベラタンク内の油面高さを検知する油面センサと、前記外部タンクからの燃油の供給路を閉止する閉止弁と、前記レベラタンクの燃油を燃焼部に供給する燃料ポンプと、前記閉止弁を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記閉止弁を閉止している状態において前記油面センサが所定の高油面を検知したら、前記閉止弁を一定時間開いた後、前記閉止弁を閉止するようにした。

【0006】

また、前記レベラタンクに前記外部タンクの燃油を供給するプランジャポンプを設け、前記閉止弁は、前記プランジャポンプ内の吐出側に設けられ、このプランジャポンプの停止時に閉弁し、駆動時に開弁するようにした。

【0007】

また、前記閉止弁は、前記プランジャポンプのシリンダの吐出側に設けられた弁座と、前記プランジャポンプのプランジャの吐出側端に設けられた弁体により構成されているものとした。

【0008】

また、エラーを表示する表示部を設け、前記制御部は、前記油面センサが前記所定の高油面を検知したら、前記表示部にエラーを表示すると共に、前記燃焼部での燃焼を禁止するようにした。

【0009】

また、前記制御部は、前記エラーの表示後に、前記油面センサが所定の低油面を検知したら、前記エラーの表示と前記燃焼の禁止を解除するようにした。

【0010】

また、前記レベラタンクの下部に溢れた燃油を受ける下受け皿を設け、この下受け皿の容積を、前記閉止弁を前記一定時間開いた際の燃油の供給量よりも大きい容積とした。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、閉止弁に微細な異物を噛み込んで微少な燃油のモレが生じるスローリークが生じている場合、スローリークが進行してレベラタンク内の油面が高油面まで上昇すると、これを油面センサで検知し、制御部は閉止弁を強制的に開いて外部タンクからの燃油の流れにより閉止弁に噛み込んでいた異物を流し去ることでスローリークを解消し、その後閉止弁を閉じることで、燃油が溢れ続けることを防止することができる。

【0012】

また、レベラタンクにプランジャポンプで燃油を供給するようにしているため、外部タンクの設置高さの制限を大幅に緩和できると共に、閉止弁をプランジャポンプ内に一体化することで低コスト化を可能としており、さらに、閉止弁を開いている際にプランジャの往復動によって燃油の流れを大流量とし、また脈動を与えることができ、異物を流し去りしやすくすることができる。

【0013】

また、閉止弁を開閉するためだけに電磁コイルを設ける必要がなく、いっそうの低コスト化を可能とした。

【0014】

また、異常が生じていて燃油が漏れていた可能性を使用者等に報知することができると共に、燃焼を禁止することで安全性を確保できる。

【0015】

また、点検等によって問題ないことが確認されてレベラタンク内の油面が通常の一定の油面にまで低下されるまでは、エラー表示と燃焼禁止が解除されないため、安全性を確保して燃油の溢れの恐れがない。

【0016】

また、高油面を検知して閉止弁が開いたことによってレベラタンクから万が一燃油が溢れても、下受け皿より外に燃油が溢れることがないため、燃焼装置の設置場所の燃油による汚損を防止できる

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態の概略構成図

【図2】同一実施形態のプランジャポンプの断面図

【図3】同一実施形態の作動を説明するフローチャート

【図4】別の一実施形態の要部構成図

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、本発明の燃焼装置の一実施形態である暖房機１を図面に基づいて説明する。
２は暖房機１の筐体、３は筐体２の底板を構成し、周縁に立ち上げ部３ａを有した浅い容器状の下受け皿、４は表示部４ａと操作スイッチ４ｂを有した操作パネルである。

【0019】

５は灯油等の燃油を燃焼させる燃焼部、６は燃焼部５に燃油を供給する燃料供給装置、７は燃焼部５に屋外から取り込んだ燃焼用空気を供給する燃焼ファン、８は燃焼部５へ着火用の火花を飛ばすスパークロッドを有した着火装置、９は燃焼部５の火炎の有無を検出するフレームロッドを有した炎検出装置である。

【0020】

１０は燃焼部５の火炎が形成されるバーナヘッド５ａが臨んで燃焼室１０ａを形成する燃焼筒、１１は燃焼筒１０内の上部に配置され、燃焼熱により赤熱して輻射暖房を行うための赤熱筒、１２は燃焼筒１０の上部に形成され、燃焼熱と室内空気とを熱交換する熱交換器、１３は熱交換器１２で放熱後の燃焼排ガスを屋外に放出するための排気筒、１４は熱交換器１２へ室内空気を送風する送風ファンである。

【0021】

次に、燃料供給装置６について詳しく説明する。
燃料供給装置６は、燃焼部５に供給される燃油を貯留するレベラタンク１５と、レベラタンク１５の燃油を燃焼部５に供給する燃料ポンプ１６と、レベラタンク１５内の燃油の油面高さを検知する油面センサ１７と、レベラタンク１５内の油面が所定高さよりも低下したときに、所定高さまで屋外の外部タンク（図示せず）から汲み上げた燃油を供給するプランジャポンプ１８とを備えている。

【0022】

レベラタンク１５は下受け皿３上に配置されていると共に、レベラタンク１５の上面はタンク蓋で塞がれ、このタンク蓋に燃料ポンプ１６および油面センサ１７が取り付けられている。燃料ポンプ１６は、吸入端１６ａがレベラタンク１５内に設けられ、燃料管１９を介して燃焼部５へ燃焼量に応じた量のレベラタンク１５内の燃油を供給する。

【0023】

油面センサ１７は、支柱部１７ａに上下動可能に磁石を有したフロート１７ｂが設けられ、この支柱部１７ａ内に所定の低油面を検知するための低油面リードスイッチ１７ｃと、所定の高油面を検知するための高油面リードスイッチ１７ｄとが設けられている。ここで、所定の低油面はレベラタンク１５が保つ一定の油面の下限油面で、所定の高油面はレベラタンク１５が保つ一定の油面の上限油面よりも高い油面としている。

【0024】

プランジャポンプ１８は、吐出側の端部が供給管２０を介してレベラタンク１５に接続され、吸入側の端部が屋外に設置されている外部タンクから燃油を送油する送油管２１に接続されており、動作することで外部タンクから燃油をレベラタンク１５内に供給し、停止することで外部タンクからの燃油がレベラタンク１５内に供給されないように閉止するものである。また、レベラタンク１５へ燃油を供給する機構としてプランジャポンプ１８を用いているため、外部タンクとレベラタンク１５との高低差の制限（外部タンクの設置高さの制限）を大幅に緩和できる。

【0025】

次に、プランジャポンプ１８について図３に基づいて詳しく説明する。
このプランジャポンプ１８は、筒状のシリンダ２２と、シリンダ２２内に往復動可能に支持されたプランジャ２３と、プランジャ２３を吐出方向に付勢するプランジャスプリング２４と、シリンダ２２の外周に設けられた電磁コイル２５とが設けられている。

【0026】

プランジャ２３は中空円筒状を呈しており、その内下部に吸入弁座２６と、吸入弁２７と、吸入弁２７を吸入方向に付勢する吸入弁スプリング２８とが設けられ、プランジャ２３上端に、径方向にシリンダ２２内空間と連通する経路を有した閉止弁２９（弁体）が固定されている。

【0027】

シリンダ２２の上端には、閉止弁座３０と、吐出弁座３１と、吐出弁３２と、吐出弁３２を吸入方向に付勢する吐出弁スプリング３３とが設けられ、シリンダ２２の下端には、フィルタ３４が設けられている。

【0028】

そして、プランジャポンプ１８の駆動指令によって電磁コイル２５が予め定められたオンタイムかつ所定の周波数で間欠的に励磁されると、通電時の磁束によってプランジャ２３が閉止弁２９を閉じた停止位置から、プランジャスプリング２４の付勢力に抗して図の下方向へ引き寄せられ、その際に、吸入弁２７が開き、吐出弁３２は閉じ、プランジャ２３と一体の閉止弁２９は開くこととなる。そして、プランジャ２３を境としたシリンダ２２の下部空間から上部空間に燃油が移動される。

【0029】

次に、電磁コイル２５の非通電時に磁束がなくなると、プランジャ２３がプランジャスプリング２４の付勢力によって図の上方向へ上昇し、その際に、吸入弁２７が閉じ、吐出弁３２が開き、プランジャ２３の上部空間の燃油は供給管２０に吐出され、送油管２１からの燃油が下部空間に吸い込まれる。

【0030】

そして、プランジャ２３が停止位置にいたる前に電磁コイル２５が通電されることで、燃油を外部タンクからレベラタンク１５へ供給しており、プランジャポンプ１８の駆動指令がなくなると、電磁コイル２５が停止され、プランジャ２３が停止位置で停止する。

【0031】

このように、閉止弁２９はプランジャ２３と一体で、プランジャスプリング２４によって吐出方向に付勢されているため、外部タンクから圧がかかっても閉止弁２９にて確実に閉止してレベラタンク１５からの燃油の溢れを防止することができ、この閉止弁２９を開閉する電磁コイル２５はプランジャ２３を往復動させるもので兼用されているため、閉止弁２９の開閉のためだけのコイルが不要で低コスト化できるものである。

【0032】

次に、３５はこの暖房機１を制御する制御部で、予めプログラムを記憶されたマイクロコンピュータを備え、炎検出装置９や油面センサ１７等の各種のセンサの検出値および操作スイッチ４ｂの出力が入力されて、表示部４ａ、燃焼ファン７、着火装置８、送風ファン１４、燃料ポンプ１６、プランジャポンプ１８の作動を制御する。

【0033】

そして、操作スイッチ４ｂが操作されて暖房運転の開始指示があると、制御部３５は、燃料ポンプ１６と燃焼ファン７と送風ファン１４を駆動して、燃料供給装置６からの燃油と燃焼ファン７からの燃焼用空気が燃焼部５に供給され、着火装置８を駆動して燃焼を開始し、燃焼部５からの燃焼ガスは熱交換器１２で室内空気と熱交換され、燃焼排ガスとなって排気管１３を通過して屋外へ排出される一方、室内空気は送風ファン１４によって熱交換器１２で加熱されて温風吹き出し口（図示せず）から吹き出して暖房が行われる。

【0034】

燃料供給装置６では、暖房運転中に油面が低下して低油面リードスイッチ１７ｃがフロート１７ｂの磁石を検知すると、制御部３５は、プランジャポンプ１８の駆動を開始すると共に時間カウントを開始し、予め定められた時間が経過するとプランジャポンプ１８の駆動を停止するようにして、レベラタンク１５内を一定の油面に保つようにしている。ここで、制御部３５は、油面センサ１７の出力を暖房運転の運転中、停止中に関わらず常時監視している。

【0035】

操作スイッチ４ｂが操作されて暖房運転の停止指示があると、制御部３５は、燃料ポンプ１６と燃焼ファン７とを停止して燃焼を停止させ、その後、燃焼ファン７を再駆動すると共に、所定時間経過するまで燃焼ファン７と送風ファン１４の駆動を継続し、機具内を冷却したら燃焼ファン７と送風ファン１４の駆動を停止して運転を終了する。

【0036】

次に、本発明の特徴的作動について図３のフローチャートに基づいて説明する。
万が一、何らかの要因にてプランジャポンプ１８の閉止弁２９と閉止弁座３０の間に微細な異物を噛み込んで、閉止弁２９の閉止不良が生じると、外部タンクがレベラタンク１５よりも高い位置にある場合、レベラタンク１５へ異物の隙間から燃油が供給され続けるスローリークが生じることとなる。

【0037】

スローリークが生じてレベラタンク１５内の油面がゆっくりと上昇し、油面の上昇に伴ってフロート１７ｂが高油面リードスイッチ１７ｄの高さまで上昇したことを制御部３５が検知すると（ステップＳ１でＹｅｓ）、次に暖房運転等による燃焼動作中かを判定する（ステップＳ２）。

【0038】

燃焼動作中であれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御部３５は、燃焼を停止させ（ステップＳ３）、以後の燃焼動作を禁止する旨をマイコンに記憶し（ステップＳ４）、レベラタンク１５からの燃油の溢れに対する安全性を確保して次ステップへ進み、燃焼動作中でなければ、ステップＳ４を経て次ステップへ進み、次ステップで制御部３５は、他のエラーが既に発生していて、当該他のエラーを表示部４ａに表示していないかを判断する（ステップＳ５）。

【0039】

他のエラーを表示していなかった場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、レベラタンク１５内の油面が異常上昇した旨のエラーを表示部４ａに表示する（ステップＳ６）。このとき、同時に報知音を発生させることが好ましい。このように油面が異常上昇した旨のエラーが表示されることで、異常が生じていて燃油が漏れていた可能性を使用者等に報知することができる。

【0040】

一方、他のエラーを表示していた場合（ステップＳ５でＮｏ）、既に発生している当該他のエラーの表示を継続したまま、次のステップへ進む。なお、他のエラーとは、油面が異常上昇した旨のエラー以外のエラーであり、かつ、燃焼停止をさせるエラーのことである。これにより、油面が異常上昇した旨のエラーよりも先に、燃焼を停止させる異常が発生していたことを知ることができ、使用者は適切な対処を行うことができる。

【0041】

そして、制御部３５は、油面が異常上昇した旨のエラーが発生したことを、マイコン内のエラー記憶部に記憶し（ステップＳ７）、後の修理業者への情報伝達に備えるようにしている。

【0042】

次に、制御部３５は、プランジャポンプ１８を駆動開始し、異物を噛み込んでいると思われる閉止弁２９を開弁状態とする（ステップＳ８）。閉止弁２９が開弁状態となることで、外部タンクからの燃油の流れにより閉止弁２９に噛み込んでいた異物を流し去るようにしている。

【0043】

このとき、閉止弁２９が開いた状態にてプランジャ２３が往復動されるため、プランジャポンプ１８による大流量での燃油の流れが生じ、さらにプランジャ２３の往復動に伴う脈動も加わり、閉止弁２９あるいは閉止弁座３０に付着しているであろう微細な異物を確実に流し去ることができる。

【0044】

そして、プランジャポンプ１８の駆動開始から数秒程度の一定時間が経過すると（ステップＳ９でＹｅｓ）、制御部３５は、電磁コイル２５の通電を停止してプランジャポンプ１８を駆動停止し、閉止弁２９を閉じる（ステップＳ１０）。このようにして、閉止弁２９でのスローリークを解消した状態に戻して、燃油が溢れ続けることを防止することができる。

【0045】

ここでスローリーク解消のためにプランジャポンプ１８を駆動する一定時間（ステップＳ９）で供給される燃油の量は、レベラタンク１５が設置されている下受け皿３の容量よりも十分に小さく設定しており、万が一この一定時間のプランジャポンプ１８の駆動によりレベラタンク１５から燃油が溢れても、下受け皿３よりも外に燃油が溢れ出すことがないため、暖房機１の設置場所の燃油による汚損を防止できる。

【0046】

そして、使用者の依頼等に基づいた業者による点検によってプランジャポンプ１８に異物が流れ込む原因が取り除かれると共に、レベラタンク１５内の油面が所定の高油面よりも低い通常の一定油面まで低下されると、制御手段３５は、高油面リードスイッチ１７ｄが検知しないことを確認し、油面が異常上昇した旨のエラーを非表示とすると共に、燃焼禁止の措置を解除して、通常状態に復旧させるようにしている。なお、エラーの表示は、使用者による操作スイッチ４ｂの操作があった際に非表示としてもよい。

【0047】

ここで、燃焼禁止の措置は、高油面リードスイッチ１７ｄが検知しなくなるまで継続するので、異常状態の最中での燃焼が行われることがなく、安全性をいっそう確実に確保することができる。

【0048】

なお、前記ステップＳ８でのプランジャポンプ１８の駆動は、通常時の駆動と異ならせてもよい。電磁コイル２５の励磁のオフタイムを通常より長くすることで、閉止弁２９を閉止弁座３０にぶつけるようにしたり、励磁の周波数を上げたりオンタイムを長くしたりして流量を増やし、より異物が流れ去りやすくするようにしてもよい。

【0049】

次に、本発明の別の一実施形態を図４に基づいて説明する。この別の一実施形態では、燃料供給装置６を汲み上げポンプ方式からフロート弁方式としたもので、先の一実施形態と同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

【0050】

この燃料供給装置６では、レベラタンク１５内にフロート弁３６が設けられ、フロート弁３６への流入経路途中に本発明の閉止弁としての電磁弁３７が設けられている。

【0051】

フロート弁３６は、油面の昇降に伴って昇降するフロート３８と、上端に弁孔が設けられた流入筒３９の上端に開口された弁孔を閉じる開閉弁体４０とが、アーム４１を介して支軸４２で回動可能に取り付けられている。

【0052】

そして、燃料ポンプ１６の駆動によってレベラタンク１５内の油面が下降すると、それに伴ってフロート３８も下降し、支軸４２の反対側の開閉弁体４０は上昇することで、弁孔が開き、外部タンクからの燃油が供給される。油面が上昇すると、フロート３８が上昇し、支軸４２の反対側の開閉弁体４０が下降することで、弁孔が閉じられ、レベラタンク１５内の油面が一定に保たれる。

【0053】

油面センサ１７は、光学式のセンサが用いられ、油面が所定の高油面まで異常に上昇したことと、油面が所定の定油面まで低下したことを検知可能としている。

【0054】

このようなフロート弁方式の燃料供給装置６を用いた燃焼装置では、制御手段３５は、燃焼動作が停止している間は、電磁弁３７を閉止し、フロート弁３６に異常が生じた際の燃油の溢れを防止しているものであるが、フロート弁３６と電磁弁３７に二重の閉止不良が生じた場合には、レベラタンク１５から燃油が溢れることが考えられる。

【0055】

そこで、本発明のように、油面センサ１７が所定の高油面を検知したら閉止弁としての電磁弁３７を一定時間開くことで、外部タンクからの燃油の流れにより電磁弁３７に噛み込んでいた異物を流し去ることでスローリークを解消し、その後電磁弁３７を閉じることで、燃油が溢れ続けることを防止することができる。

【0056】

なお、本発明は上記してきた実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で改変可能なものであり、暖房機１を例に説明したが、例えば暖房ボイラや給湯機であってもよいものである。

【0057】

また、下受け皿３は筐体２の底板を構成するようにしているもので説明したが、筐体２とは独立して溢れた燃油を受けるためだけのものとしてもよいものである。

【符号の説明】

【0058】

３ 下受け皿
４ａ 表示部
５ 燃焼部
１５ レベラタンク
１６ 燃料ポンプ
１７ 油面センサ
１８ プランジャポンプ
２２ シリンダ
２３ プランジャ
２９ 閉止弁
３０ 閉止弁座
３５ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】