JP2004053106A - 燃焼器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源電圧に変動があった場合にも、気化ガス温度を一定に保つことのできる燃焼器を提供すること。
【解決手段】ヒータ２により加熱された気化器１に液体燃料を供給して気化ガスとする燃焼器において、気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサ４と、電源電圧を検出する電源電圧検出手段１７と、前記気化器温度検出センサ４の検出温度とあらかじめ設定された前記ヒータ２への通電開始点及び通電停止点とを比較して前記ヒータ２への通電を制御する制御部１４を備え、前記電源電圧検出手段１７が所定値以上の電圧変動を検出したときは、通電開始点及び通電停止点を適切な値に補正する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ファンヒーター等の燃焼器の気化温度制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃焼器として、ヒータにより加熱された気化器に液体燃料を供給して液体燃料を気化ガスとし、この気化ガスをバーナにて燃焼させる予混合燃焼方式のものが知られている。
【０００３】
このような燃焼器においては、その気化ガスの温度が一定となるように気化器に気化温度検出センサを取りつけ、あるいは埋設し、その信号を基に制御部がヒータへの通電を制御するようになっている。
【０００４】
そして、その制御回路は図６に示すように構成されていて、１２は商用電源で、その電圧は概ね１００Ｖであり、トランス１３の１次側に接続されている。また、トランス１３の２次側は降圧され、さらに整流平滑されて、制御部（マイコン）１４、気化温度検出センサ４等の入力回路に供給される。
【０００５】
マイコン１４には気化温度検出センサ４が入力され、また、マイコン１４出力にフォトトライアック１次側１５ａが接続され、フォトトライアック２次側１５ｂはヒータ２制御用トライアック１６のトリガ回路に接続されている。そして、マイコン１４は気化温度検出センサ４より検出された気化ガス温度と予め設定されたヒータＯＮ点（Ｈｏｎ）およびヒータＯＦＦ点（Ｈｏｆｆ）とを比較し、その比較結果により出力をＨレベルまたはＬレベルに決定する。
【０００６】
また、気化器の温度が低すぎると液体燃料は完全に気化することができず、逆に気化器の温度が高すぎると液体燃料や気化ガスの分子構造が分解してしまう。すると、気化しきれなかった燃料がタールとして気化器に付着したり、分解された燃料からはカーボンが生成されやすくなる等の問題が発生するため、気化器の温度は液体燃料を気化することのできる適切な温度範囲に保持されなければならない。よって、マイコン１４は液体燃料を気化することのできる最低温度より高い所定温度（Ｈｏｎ）以下の温度が気化温度検出センサ４により検出されるとその出力をＨレベルとしてヒータ２に通電を開始し、また、燃料が分解する気化最高温度より低い所定温度（Ｈｏｆｆ）以上の温度が検出されるとその出力をＬレベルとしてヒータ２への通電を停止するように制御する。
【０００７】
その際、ＨｏｎとＨｏｆｆの差が大きいと気化ガスの温度幅が大きくなってしまい、気化ガスの温度幅が大きいと、ガスの噴出量の変動が大きくなり、燃焼性が悪化したり燃焼音の変動が耳障りになるなどの問題がある。従って、気化ガスの温度幅を極小にするよう気化器の熱容量を考慮して最適なＨｏｎおよびＨｏｆｆを設定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、気化器に液体燃料が供給されることにより、気化温度検出センサにより検出される気化ガスの温度がＨｏｎ以上の状態からＨｏｎ以下に遷移したと同時にヒータに通電したとしても、瞬時に気化ガスの温度が上昇せず、一般にアンダーシュートと呼ばれるいくらかの温度降下ΔＴｄが発生する。また、Ｈｏｆｆ以下の状態からＨｏｆｆ以上の状態に遷移した時にはこれとは逆にオーバーシュートと呼ばれる温度上昇ΔＴｕが発生する。
【０００９】
加えて、気化ガス温度のオーバーシュートΔＴｕ、アンダーシュートΔＴｄは気化器への液体燃料の供給量およびヒータに供給される商用電源の電圧によって変動する。通常、液体燃料の供給量に伴うΔＴｕ、ΔＴｄの変動はそれほど大きくないため、特に問題とはならないか、あるいは、液体燃料の供給量は気化温度センサの入力に基づいてマイコンによって設定されるものであるから、供給量の変化に応じてＨｏｎおよびＨｏｆｆを調整することでΔＴｕ、ΔＴｄの変動を押さえ、気化ガスの温度を適当な幅に保持することができる。
【００１０】
しかしながら、ＨｏｎとＨｏｆｆは上述のように電圧変動がない状態での最適値に設定されている。そのため、電源電圧が変動した場合には気化温度検出センサの入力だけではΔＴｕ、ΔＴｄの増大に対応できずに、結局気化ガスの温度幅が大きくなってしまうという問題があった。
【００１１】
図７は電源電圧Ｖｉｎが９０Ｖ・１００Ｖ・１１０Ｖのときの気化ガスの温度変化を示したグラフである。１００Ｖで発生するΔＴｄに対して、９０Ｖではその単位時間あたりの供給電力が８１％となることから、電力供給量が減少することになりΔＴｄは増大する。同様に、１００Ｖで発生するΔＴｕに対して、１１０Ｖではその単位時間あたりの供給電力が１２１％となることから、電力供給量が増大することになり気化ガス温度の上昇カーブが急峻になりΔＴｕは増大する。よって、気化温度幅の振れが大きくなり、燃焼状態が悪化する。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためのもので、電源電圧の変動に影響される事なく気化ガス温度幅を安定に保ち、良好な燃焼を維持することのできる燃焼器を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために本発明は、液体燃料を気化する気化器と、前記気化器を加熱するヒータと、前記気化器から噴出される気化ガスを燃焼させるバーナと、気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサと、電源電圧を検出する電源電圧検出装置と、前記ヒータへの通電を制御する制御部を備え、前記制御部は前記気化温度検出センサと前記電源電圧検出装置の出力によって前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする燃焼器の制御装置にかかるものである。
【００１４】
また、液体燃料を気化する気化器と、前記気化器を加熱するヒータと、前記気化器から噴出される気化ガスを燃焼させるバーナと、気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサと、電源電圧を検出する電源電圧検出装置と、前記気化温度検出センサの検出温度とあらかじめ設定された前記ヒータへの通電開始点及び通電停止点とを比較して前記ヒータへの通電を制御する制御部を備え、前記電源電圧検出装置が所定値以上の電圧変動を検出したときは、通電開始点及び通電停止点を補正することを特徴とする燃焼器の制御装置にかかるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
係る構成とすれば、電源電圧を検出して変動があった場合にはヒータＯＮ点およびヒータＯＦＦ点を適切な値に変更するので、電源電圧が不安定な場合にも、気化ガスの温度幅を安定させることができ、燃焼性の悪化や燃焼音が耳障りになるなどの不具合を解消できる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１から図５を用いて説明する。図１において、１は液体燃料を気化する気化器で、内部には気化器１を加熱するためのヒータ２が嵌着されている。また、気化器１の先端にはノズル３が設けられており、ノズル３には気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサ４が取りつけられている。そして、５は液体燃料（灯油）を貯蔵した油受皿、６は油受皿５より液体燃料を汲み上げるポンプであって、汲み上げられた液体燃料は送油管７を通って気化器１に供給されるように構成している。また、８は混合管９と炎孔部１０よりなるバーナで、１１は気化ガスと一次空気を混合した混合ガスに点火する点火プラグである。
【００１７】
そして、制御回路は図２のように構成されているが、従来例と同じ構成部品に関しては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１８】
１７は商用電源１２の電圧を検出する電源電圧検出手段で、商用電源１２の電圧を整流平滑し、分圧抵抗Ｒ１およびＲ２にて分圧された電圧は絶縁型増幅器１８を介してマイコン１４に入力される。
【００１９】
次に上記構成における動作を説明する。図示しない運転スイッチの押下により燃焼器が運転を開始すると、まずヒータ２へ通電が行われて、気化器１の加熱が開始される。そして、気化器１が所定の温度まで達すると、液体燃料がポンプ６により油受皿５から汲み上げられ、汲み上げられた液体燃料は送油管７を通って気化器１に供給される。そして、気化器１は供給された液体燃料を加熱気化し、気化された液体燃料は気化ガスとなりノズル３よりバーナ８の混合管９に向かって噴出される。このとき周囲の空気も一次空気として混合管９内へ引き込まれ、混合管９内では気化ガスと一次空気とが混合されて混合ガスとなり、炎孔部１０で点火プラグ１１により着火されて燃焼するようになっている。
【００２０】
このようにして燃焼が開始されると、気化ガスの温度は気化温度検出センサ４により常に監視される。そして、制御部としてのマイコン１４は気化温度検出センサ４により検出された気化ガス温度と、予め設定されたヒータＯＮ点（Ｈｏｎ）およびヒータＯＦＦ点（Ｈｏｆｆ）を比較し、検出温度がＨｏｆｆより高ければマイコン１４の出力はＬレベルとなり、ヒータ２への通電を停止する。また、気化温度検出センサ４により検出された気化ガス温度が、Ｈｏｎと比較して低いと判定されるとマイコン１４の出力はＨレベルとなり、これによりヒータ２へ通電を開始する。この動作の繰り返しにより、気化ガス温度を一定の温度幅以内に制御するのである。
【００２１】
またこれと同時に、電源電圧検出手段１７により商用電源１２の電圧を検出し、所定以上の電圧変動が検出された場合には、ＨｏｎおよびＨｏｆｆを補正してヒータ２への通電を制御する。
【００２２】
次に、図３のフローチャートに従って、電源電圧の変動によりＨｏｎおよびＨｏｆｆを補正する方法を説明する。ここで、θｏｎおよびθｏｆｆは夫々、Ｈｏｎの補正値およびＨｏｆｆの補正値である。
【００２３】
まず、電源電圧検出手段１７により検出されてマイコン１４のアナログ入力ポートに入力された電源電圧Ｖｉｎは基準電圧Ｖｓと比較される（ステップ１）。そして、比較した結果がＶｉｎ≠Ｖｓである場合、検出された電源電圧Ｖｉｎと基準電圧Ｖｓとの差ΔＶにより生じるΔＴｕおよびΔＴｄを打ち消すような補正値θｏｎおよびθｏｆｆを決定する。
【００２４】
なお、θｏｎおよびθｏｆｆは実験で求められΔＶを用いて関数化することができ、ΔＶ＝Ｖｉｎ−Ｖｓとして、θｏｎ＝ｆ（ΔＶ）、θｏｆｆ＝ｇ（ΔＶ）として与えられる。図４は上述の電源電圧検出手段１７により検知された電源電圧Ｖｉｎと補正値θｏｎ、θｏｆｆとの関係を示したグラフである。電源電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｓより低い場合にはθｏｎ、θｏｆｆとも正の値となり、反対に電源電圧Ｖｉｎが基準電圧Ｖｓより高い場合にはθｏｎ、θｏｆｆとも負の値をとることになる。
【００２５】
そして求められたθｏｎおよびθｏｆｆによりＨｏｎおよびＨｏｆｆは夫々補正され、Ｈｏｎ´＝Ｈｏｎ＋θｏｎおよびＨｏｆｆ´＝Ｈｏｆｆ＋θｏｆｆに変換される（ステップ２）。
【００２６】
一方、Ｖｓ＝Ｖｉｎで電源電圧の変動がない場合は、ＨｏｎおよびＨｏｆｆはそのままＨｏｎ’およびＨｏｆｆ’となる。
【００２７】
次に、気化温度検出センサ４の検出値ＴｇとＨｏｎ´とを比較し（ステップ３）、Ｔｇ≦Ｈｏｎ´ならマイコン１４の出力ＰｏｕｔをＨレベルとして（ステップ４）、ヒータ２への通電を開始する。また、気化温度検出センサ４の検出値ＴｇとＨｏｆｆ´とを比較し（ステップ５）、Ｔｇ≧Ｈｏｆｆ´ならＰｏｕｔをＬレベルとして（ステップ６）、ヒータ２への通電を停止する。
【００２８】
図５は電源電圧Ｖｉｎが９０Ｖ・１００Ｖ・１１０Ｖに変動した時の気化ガス温度をθｏｎ及びθｏｆｆの補正を実行した場合について図示したグラフである。電源電圧Ｖｉｎの変動に伴い、Ｈｏｎ’、Ｈｏｆｆ’の値が変化し、これにより電源電圧Ｖｉｎが変動しても１００Ｖの標準状態と同様な気化ガス温度幅が得られることがわかる。このように、電源電圧Ｖｉｎの変動に従ってＨｏｎ及びＨｏｆｆを補正することにより、気化ガス温度を略一定に保持することができる。
【００２９】
なお、本実施例では補正値θｏｎ及びθｏｆｆをΔＶを変数とする関数として求めたが、例えば電源電圧が１０２ｖ以上１０４ｖ未満の間はθｏｎを−２℃、１０４ｖ以上１０６ｖ未満の間は−４℃などと段階的に設定することも有効である。
【００３０】
また、電源電圧検出手段１７は商用電源１２の電圧を直接検出しているが、トランス１３の２次側電圧を検出する構成としても構わない。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の制御装置は電源電圧検出手段により検出される電源電圧が変動した場合にその変動値に応じてヒータＯＮ点あるいはヒータＯＦＦ点を補正してヒータへの通電を制御する構成としたので、電源電圧の変動に影響されることなく気化ガス温度幅を安定に保つことができ、燃焼性を正常に保持し、また耳障りな燃焼音の変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の燃焼器を説明する図である。
【図２】本発明の実施例の制御回路の構成図である。
【図３】本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例の電源電圧Ｖｉｎと補正値θとの関係を表したグラフである。
【図５】本発明の実施例の電源電圧Ｖｉｎと気化ガス温度Ｔｇのグラフである。
【図６】従来の制御回路の構成図である。
【図７】従来の燃焼器の電源電圧Ｖｉｎと気化ガス温度Ｔｇのグラフである。
【符号の説明】
１　　気化器
２　　ヒータ
８　　バーナ
４　　気化温度検出センサ
１７　電源電圧検出手段
１４　制御部（マイコン）

Claims (2)

1. 液体燃料を気化する気化器と、前記気化器を加熱するヒータと、前記気化器から噴出される気化ガスを燃焼させるバーナと、気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサと、電源電圧を検出する電源電圧検出装置と、前記ヒータへの通電を制御する制御部を備え、前記制御部は前記気化温度検出センサと前記電源電圧検出装置の出力によって前記ヒータへの通電を制御することを特徴とする燃焼器の制御装置。
2. 液体燃料を気化する気化器と、前記気化器を加熱するヒータと、前記気化器から噴出される気化ガスを燃焼させるバーナと、気化ガスの温度を検出する気化温度検出センサと、電源電圧を検出する電源電圧検出装置と、前記気化温度検出センサの検出温度とあらかじめ設定された前記ヒータへの通電開始点及び通電停止点とを比較して前記ヒータへの通電を制御する制御部を備え、前記電源電圧検出装置が所定値以上の電圧変動を検出したときは、通電開始点及び通電停止点を補正することを特徴とする燃焼器の制御装置。

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