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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023140167
(43)【公開日】2023-10-04
(54)【発明の名称】燃焼装置
(51)【国際特許分類】
   F23N 5/00 20060101AFI20230927BHJP
   F23N 5/24 20060101ALI20230927BHJP
【FI】
F23N5/00 T
F23N5/00 K
F23N5/24 106D
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022046060
(22)【出願日】2022-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000000538
【氏名又は名称】株式会社コロナ
(72)【発明者】
【氏名】田村 竹年
(72)【発明者】
【氏名】及川 諒弥
(72)【発明者】
【氏名】内山 高志
(72)【発明者】
【氏名】中村 行隆
【テーマコード(参考)】
3K003
【Fターム(参考)】
3K003EA02
3K003FA01
3K003FA09
3K003FB04
3K003FC04
3K003GA04
3K003SA08
3K003SB06
3K003SB08
(57)【要約】
【課題】新たなセンサ類を使用することなく、外乱の影響を回避できる燃焼装置を提供する。
【解決手段】送風機3と、送風機3の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部22と、油温センサ31と排気温度センサ32とからバーナケース25の内圧上昇具合Aを推測する推測手段40と、推測手段40により推測された内圧上昇具合Aが増大するにつれ、送風機3の回転数Rの増大補正を行う補正手段41とを備え、制御部22は、燃焼運転時において、送風機3の回転数Rを、補正手段41による補正値Xに基づいて補正した回転数Rとなるように制御する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料を燃焼する燃焼部と、
燃焼した排気ガスを排出する排気筒と、
前記燃焼部の温度を検出する第1温度センサと、
前記排気筒または前記排気ガスの温度を検出する第2温度センサと、を備え、
前記燃焼部は、
前記燃料を燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室に前記燃料を送る送油配管と、を備え、
前記燃焼室に燃焼用の空気を送る送風機と、
前記第1温度センサと前記第2温度センサとから前記燃焼室の内圧上昇具合を推測する推測手段と、
前記送風機の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部と、
前記推測手段により推測された前記内圧上昇具合が増大するにつれ、前記送風機の目標回転数の増大補正を行う補正手段と、をさらに備え、
前記制御部は、
前記燃焼部で燃焼を行う燃焼運転時において、
前記送風機の回転数を、前記補正手段による補正値に基づいて補正した目標回転数となるように制御する
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項2】
燃料を燃焼する燃焼部と、
前記燃焼部の燃焼熱で熱交換される熱交換器と、
燃焼した排気ガスを排出する排気筒と、
前記燃焼部の温度を検出する第1温度センサと、
前記排気筒または前記排気ガスの温度を検出する第2温度センサと、を備え、
前記燃焼部は、
前記燃料を燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室に前記燃料を送る送油配管と、を備え、
前記燃焼室に燃焼用の空気を送る送風機と、
前記第1温度センサと前記第2温度センサとから前記燃焼室の内圧上昇具合を推測する推測手段と、
前記送風機の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部と、
前記推測手段により推測された前記内圧上昇具合が増大するにつれ、前記送風機の目標回転数の増大補正を行う補正手段と、をさらに備え、
前記制御部は、
燃焼停止後に前記送風機だけを駆動して前記燃焼室および前記熱交換器の冷却と前記排気ガスの一新を行うポストパージ運転時において、
前記送風機の回転数を、前記補正手段による補正値に基づいて補正した目標回転数となるように制御する
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項3】
前記推測手段は、
前記第1温度センサの検出温度と前記第2温度センサの検出温度の少なくとも一方が増大するにつれ、前記内圧上昇具合が増大するよう推測する
ことを特徴とする請求項1または請求項2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、燃焼装置に関するものであり、特に燃焼用の送風機を備えた燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、石油給湯器等に用いられる燃焼装置においては、燃料を燃焼させる際に、燃料供給量の調整値に対応して空気を送る送風機の回転数を制御して目標空燃比となるように燃焼運転がなされている。
また、燃焼の消火後、燃焼部とその周囲の冷却や排気ガスの一新を図るために、送風機による送風を行うポストパージ運転がなされている。
【0003】
そして、雪による排気筒の閉塞などファンの排気路に詰りが生じたり、外風によって排気路へ逆風圧が作用して風量低下の原因となる外乱が生じても、素子を使用した風速センサを用いて燃焼用空気の実際の風量を検出し、ファンの排気路詰り等の外乱に起因する風量低下を回避して、バーナ部へ供給する実際の風量を目標風量に自動調整する技術が特許文献1に開示されている。
また、同様に、外乱によって燃焼停止後に燃焼部周囲の熱に弱い部材が熱による悪影響を受けないようにポストパージ運転を延長した技術が特許文献2に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第3093209号公報
【特許文献2】特開平7-4649号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、燃焼運転時に適切な空燃比を保つために、雪による排気筒の閉塞よって排気筒の風量が所定の風量よりも減少した場合に備えて、高価な風速センサを搭載しなければならず、更なる改善の余地があった。
また、ポストパージ運転時に、ポストパージ運転時間を延長しただけでは、閉塞が解消されず、熱に弱い部材の熱による影響が防止できない可能性があった。
【0006】
本発明はかかる背景を鑑みてなされたものであり、排気筒の閉塞などの外乱が発生した場合に、新たなセンサ類を使用することなく、燃焼装置を構成する必要なセンサ類のみを使用して、燃焼運転時は適正な空燃比への補正ができ、ポストパージ運転時は燃焼室内の冷却を十分に行うことができて、外乱の影響を回避できる燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項1では、燃料を燃焼する燃焼部と、燃焼した排気ガスを排出する排気筒と、前記燃焼部の温度を検出する第1温度センサと、前記排気筒または前記排気ガスの温度を検出する第2温度センサと、を備え、前記燃焼部は、前記燃料を燃焼する燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を送る送油配管と、を備え、前記燃焼室に燃焼用の空気を送る送風機と、前記第1温度センサと前記第2温度センサとから前記燃焼室の内圧上昇具合を推測する推測手段と、前記送風機の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部と、前記推測手段により推測された前記内圧上昇具合が増大するにつれ、前記送風機の目標回転数の増大補正を行う補正手段と、をさらに備え、前記制御部は、前記燃焼部で燃焼を行う燃焼運転時において、前記送風機の回転数を、前記補正手段による補正値に基づいて補正した目標回転数となるように制御することを特徴とした。
【0008】
請求項2では、燃料を燃焼する燃焼部と、前記燃焼部の燃焼熱で熱交換される熱交換器と、燃焼した排気ガスを排出する排気筒と、前記燃焼部の温度を検出する第1温度センサと、前記排気筒または前記排気ガスの温度を検出する第2温度センサと、を備え、前記燃焼部は、前記燃料を燃焼する燃焼室と、前記燃焼室に前記燃料を送る送油配管と、を備え、前記燃焼室に燃焼用の空気を送る送風機と、前記第1温度センサと前記第2温度センサとから前記燃焼室の内圧上昇具合を推測する推測手段と、前記送風機の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部と、前記推測手段により推測された前記内圧上昇具合が増大するにつれ、前記送風機の目標回転数の増大補正を行う補正手段と、をさらに備え、前記制御部は、燃焼停止後に前記送風機だけを駆動して前記燃焼室および前記熱交換器の冷却と前記排気ガスの一新を行うポストパージ運転時において、前記送風機の回転数を、前記補正手段による補正値に基づいて補正した目標回転数となるように制御することを特徴とした。
【0009】
請求項3では、前記推測手段は、前記第1温度センサの検出温度と前記第2温度センサの検出温度の少なくとも一方が増大するにつれ、前記内圧上昇具合が増大するよう推測することを特徴とした。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、雪による排気筒の閉塞や逆風などの外乱が発生した場合に、燃焼運転時は適正な空燃比への補正ができるものである。
【0011】
さらに、ポストパージ運転時においても燃焼室内の冷却を十分に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の第1の実施形態における燃焼装置の概略構成図
図2】本発明の第1の実施形態における燃焼装置のブロック図
図3】本発明の第1の実施形態における燃焼装置の燃焼運転のフローチャート図
図4】本発明の第1の実施形態の作動を説明するための温度と内圧上昇具合の対応表
図5】本発明の第1の実施形態の作動を説明するための内圧上昇具合と補正値の対応表
図6】本発明の第1の実施形態における燃焼装置のポストパージ運転のフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明にかかる燃焼装置1の第1の実施形態を図1図2を参照して説明する。なお、各図において、共通する構成要素や同種の構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を適宜省略する。
【0014】
1は、第1の実施形態の圧力噴霧式の燃焼装置1で、燃焼部であるバーナケース25と、燃焼部の燃焼熱を熱交換するための熱交換器12と連通した給湯回路11を巻き回しした燃焼缶体16と、燃焼缶体16と連通した排気筒17を含む。
【0015】
バーナケース25は、燃料噴霧用のノズル2と、燃焼空気供給用の送風機3と、噴霧した油滴に点火する点火電極4と、この点火電極4を放電させるイグナイタ5と、下向きに燃焼火炎を形成する燃焼室であるところのバーナ本体30と、燃焼火炎からの光を受けることで電流値が変化して火炎を検知するフォトICダイオードからなる半導体式光センサ6が備えられている。
【0016】
7は、ノズル2に燃料の灯油を供給する電磁ポンプ7であり、油電磁弁8と油比例弁9を有したリターン方式の送油配管10が備えられる。
送油配管10には、送油配管10により供給された燃料の一部を、送油配管10に戻すように配設されたリターン流路33が備わる。
31は、リターン流路33に備えた油温T1を検出する第1温度センサであるところの油温センサ31である。
【0017】
32は、排気筒17に備えられた排気筒17および排気ガスの温度を検出する第2温度センサであるところの排気温度センサ32である。
【0018】
13は、給湯回路11の上流側に設置し給水温度を検出する給水サーミスタ13である。14は給湯回路11に設けたフローセンサ14で、15は給湯回路11に設けられ燃焼装置1から出湯される湯水の温度を検出する湯温サーミスタ15である。
【0019】
22は、送風機3の回転数を所定の目標回転数となるように制御する制御部22である。
【0020】
40は、第1温度センサである油温センサ31の検出温度である油温T1と第2温度センサである排気温度センサ32の検出温度である排気温度T2の少なくとも一方が増大するにつれ、内圧上昇具合Aが増大するよう推測する推測手段40である。
【0021】
41は、推測手段40により推測された内圧上昇具合Aが増大するにつれ、送風機3の回転数Rの増大補正を行う補正手段41である。
【0022】
この構成により、制御部22は、送風機3の回転数を、補正手段41による補正値Xに基づいて補正した回転数Rに設定した上で、燃焼運転を行うものである。
また、制御部22は、燃焼停止後に送風機3だけを駆動してバーナ本体30および熱交換器12の冷却と排気ガスの一新を行うポストパージ運転時においても、送風機3の回転数を、補正手段41による補正値Xに基づいて補正した回転数Rに設定した上で、ポストパージ運転を行うものである。
【0023】
次に第1の実施形態の作動について説明する。
【0024】
制御部22は、給湯回路11の流水をフローセンサ14で検知すると、イグナイタ5による点火電極4の放電と、電磁ポンプ7の駆動によるノズル2からの燃油の噴霧と、送風機3の駆動による燃焼用空気の送風により燃焼を開始する。燃焼が開始されると、電磁ポンプ7と油比例弁9による要求熱量に合わせた必要な噴霧油量の燃料供給と送風機3により、適切な空燃比を保ちながらバーナ本体30に燃焼火炎が形成される。
【0025】
この燃焼運転開始後の作動について、図3に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS1で燃焼運転が開始されると、制御部22はステップS2で、予め記憶した油温T1と排気温度T2に基づいて定めた内圧上昇具合Aの関係(例えば図4に示す関係)に基づいて内圧上昇具合Aを決定し、次のステップS3へ進む。
ここで図4は、予め記憶した油温T1と排気温度T2に基づいて定めた内圧上昇具合Aを示すものである。図の内圧上昇具合Aが「-」は内圧に変化がほとんどないことを意味し、「小」は内圧の上昇度合いが小さく、「大」は内圧の上昇度合いが大きいことを意味する。
【0026】
ステップS3では、予め記憶した内圧上昇具合Aと補正値Xの関係(例えば図5に示す関係)に基づいて、ステップS2で決定した内圧上昇具合Aに応じた補正値Xを決定する。
ステップS4では、ステップS3で決定した補正値Xを予め記憶した初期の送風機3の回転数R0に乗じて、送風機3の新たな回転数Rを決定する。これにより、油温T1と排気温度T2に応じた送風機3の回転数Rが決定されるものである。
例えば、油温T1が45℃で排気温度T2が190℃の場合、内圧上昇具合Aは「小」なので補正値Xは1.1となる。これを初期の送風機3の回転数R0に乗じて送風機3の新たな回転数とする。
【0027】
そして、ステップS5では、設定した回転数Rで送風機3を駆動し、ステップS6へ進む。
ステップS6で、燃焼運転が終了しなければステップS2へ遷移し、燃焼運転が終了すればポストパージ運転へ遷移する。
【0028】
次に、燃焼が終了すると、制御部22は、送風機3を予め定めた回転数R0で駆動し、バーナ本体30と熱交換器12と排気筒17の冷却と、排気ガスの一新を行うポストパージ運転を行う。
【0029】
このポストパージ運転の作動について、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
ステップS7でポストパージ運転が開始されると、制御部22はステップS8で、予め記憶した油温T1と排気温度T2に基づいて定めた内圧上昇具合Aの関係(例えば図4に示す関係)に基づいて、内圧上昇具合Aを決定し、次のステップS9へ進む。
【0030】
ステップS9では、予め記憶した内圧上昇具合Aと補正値Xの関係(例えば図5に示す関係)に基づいて、ステップS8で決定した内圧上昇具合Aに応じた補正値Xを決定する。
ステップS10では、ステップS9で決定した補正値Xを予め記憶した初期の送風機3の回転数R0に乗じて、油温T1と排気温度T2に応じた送風機3の回転数Rを決定する。
前述と同様に例えば、油温T1が45℃で排気温度T2が190℃の場合、内圧上昇具合Aは「小」なので補正値Xは1.1となる。これを初期の回転数R0に乗じて送風機3の新たな回転数とする。
【0031】
そして、ステップS11では、設定した回転数Rで送風機3を駆動し、ステップS12へ進む。
ステップS12で、ポストパージ運転が終了しなければステップS8へ遷移し、ポストパージ運転が終了すればすべての運転を終了する。
【0032】
これにより、燃焼運転時であってもポストパージ運転時であっても、雪による排気筒17の閉塞などの外乱によって排気筒17の風量が所定の風量よりも減少すると、燃焼装置1の外部から相対的に冷えた空気が内部に入りにくくなるので、燃焼部の温度である油温が上昇したり、排気ガスの流れの下流側の温度である排気筒温度または排気ガスの温度が上昇する。
このような場合でも、本発明によれば、送風機3の回転数を増大補正して、燃焼運転時では適正な空燃比への補正ができ、ポストパージ運転時では燃焼室内の冷却を十分に行うことができる。
したがって、新たなセンサ類を使用することなく、燃焼装置1を構成する必要なセンサ類のみを使用して、燃焼運転時は適正な空燃比への補正ができ、また、ポストパージ運転時は燃焼室内の冷却を十分に行うことができて、燃焼部周囲の熱に弱い部材が熱による悪影響を受けないようにすることができ、外乱の影響を回避できるものである。
【0033】
なお、本実施形態では、推測手段40で油温T1と排気温度T2に応じて内圧上昇具合Aを推測するようにしたが、油温T1と排気温度T2の少なくとも一方が増大するにつれ、内圧上昇具合Aが増大するようにすればよく、例えば、排気温度T2によらず油温T1が増大するにつれ内圧上昇具合Aが増大するように設定してもよく、また例えば、油温T1によらず排気温度T2が増大するにつれ内圧上昇具合Aが増大するように設定してもよいものである。
【0034】
なお、本実施形態では下向きに火炎を形成する圧力噴霧式の燃焼装置を例に説明したが、横向きに火炎を形成する圧力噴霧式の燃焼装置でもよいものである。
【0035】
なお、本実施形態では圧力噴霧式の燃焼装置を例に説明したが、上向きに火炎を形成する気化式の燃焼装置でもよいものである。
【0036】
なお、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0037】
1 :燃焼装置
2 :ノズル
3 :送風機
10 :送油配管
17 :排気筒
22 :制御部
25 :バーナケース(燃焼部)
30 :バーナ本体(燃焼室)
31 :油温センサ(第1温度センサ)
32 :排気温度センサ(第2温度センサ)
40 :推測手段
41 :補正手段
A :内圧上昇具合
R :回転数
X :補正値
図1
図2
図3
図4
図5
図6