JP2009198103A

JP2009198103A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2009198103A
Application number: JP2008041101A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakano; 稔中野; Kiyoto Kuribayashi; 清人栗林; Tomoyasu Fujikawa; 朋保藤川; Masakazu Endo; 政和遠藤
Original assignee: Corona Corp
Current assignee: Corona Corp
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2008-02-22
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】その高度に最適な標高補正を自動で行うポット式の燃焼装置を提供する。
【解決手段】
標高補正で火力を下げて所定時間後のフレーム電圧を、平地での正常燃焼時のフレーム電圧と比較し、平地モードと高地モードと高々地モードのモードから平地での正常燃焼時のフレーム電圧に一番近いフレーム電圧となったモードに設定するので、確実に標高補正でき、それにより火力を下げる時高地で空気が薄いために燃焼バーナ１内に燃油が多く溜まって燃料過多になることによる不完全燃焼や燃焼バーナ１内のタール詰まりの発生を防止できる。
【選択図】図３

Description

この発明は、ポット式の燃焼バーナで燃油を蒸発して燃焼させる一般家庭で使用する温風暖房機等の燃焼装置に関するものである。

従来よりこの種のものに於いは、平地や高地で温風暖房機等として使用され、平地で使用される分には燃焼状態に何等問題ないが、高地で使用すると燃焼空気が希薄となり燃油と燃焼空気のバランスが崩れ、予備燃焼時に於ける燃焼バーナが充分に昇温されず、従って燃油が蒸発しきれず燃焼バーナ内に油溜りとなり本燃焼する時には油煙を伴って火炎が大きく炎上する不完全燃焼、又は火災の原因になるものであった。

一般的に空気中の酸素濃度は、標高が１００ｍ上昇するごとに１％減少すると言われており、従って５００ｍの標高であると５％の減、１０００ｍの標高であると１０％の減、１５００ｍの標高であると１５％の減となり、従って平地の使用のままでの燃焼は安全上非常に危険であり、そのため、例えば標高に応じて燃油量と空気量を手動又は自動で補正して燃焼空気量と燃油量のバランスを保つものがある。（例えば、特許文献１参照）
特許登録３８５７８１６号公報

ところでこの従来のものでは、燃焼バーナ内のポット底部に燃油を適量溜めて燃焼を行うが、火力が切り替わって小さくなる時、燃焼用空気を送風する燃焼用送風機の回転数と燃油を送油する電磁ポンプへの周波数を同時に下げると通常より燃焼バーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまい、不完全燃焼やポット内のタール詰まりが発生する原因となったので、火力が切り替わって小さくなる時、まず電磁ポンプへの周波数を下げて、所定時間経過後に燃焼用送風機の回転数を下げることで、燃料過多となって空燃比がずれるのを補正していた。

しかし、平地での火力が切り替わって小さくなる時の電磁ポンプと燃焼用送風機の動作の時間差では、酸素の薄い高地では燃焼バーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまう問題があった。

この発明はこの点に着目し上記課題を解決する為、特にその構成を請求項１では、ポット式の燃焼バーナと、この燃焼バーナの炎を検知するフレームロッドと、燃焼バーナに液体燃料を供給する電磁ポンプと、燃焼バーナに燃焼空気を供給する燃焼送風機と、前記電磁ポンプと燃焼送風機とを制御する制御部とを備え、前記制御部は標高補正運転により平地モードを含むいくつかの標高モードの中から最適な標高モードを設定する燃焼装置において、前記制御部は電磁ポンプの周波数を下げた後、平地モードで設定された所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げて燃焼量を下げた時の平地での正常なフレームロッド検出値を予め記憶しており、標高補正運転時に、平地モードと同じ所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値と、平地モードより高い標高モードに設定されている所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値とを記憶し、予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近いフレームロッド検出値となった標高モードに補正するものである。

又請求項２に係る温風暖房機では、特にその構成を請求項１の燃焼機器において、前記制御部は、標高補正運転時に平地モードでのフレームロッド検出値と、平地モードより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値と、予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値とを比較し、平地モードより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値が、平地モードでのフレームロッド検出値よりも予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近い時、平地モードより一段高い標高モードより更に一段高い標高モードでのフレームロッド検出値を検出し、低い方の標高モードのフレームロッド検出値が予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近くなるまで、今比較した高い方の標高モードでのフレームロッド検出値とそれより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値とを予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値と比較するのを繰り返し、低い方の標高モードのフレームロッド検出値が予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近くなった時、その低い方の標高モードに補正するものである。

又請求項３に係る温風暖房機では、特にその構成を請求項２の燃焼機器において、前記制御部は、燃焼量を下げる時、電磁ポンプの周波数を下げた後所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げる所定時間値を各標高モード毎に設けると共に、本燃焼前に行う予備燃焼の時間と、燃焼幅とを各標高モード毎に設けたものである。

この発明の請求項１によれば、平地モードを含むいくつかの標高モードの中から最適な標高モードを設定する標高補正運転で、電磁ポンプの周波数を下げた後、平地モードで設定された所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げて燃焼量を下げた時の平地での正常なフレームロッド検出値を予め記憶し、その記憶値と、標高補正運転で平地モードの所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値と、平地モードより高い標高モードの所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値とを比較して、予め記憶した記憶値に近い方のモードに標高補正するので、標高補正するのに特別の経験や技術を必要とすることなく、確実に標高補正でき、それにより火力が切り替わって小さくなる時、高地で空気が薄いためにバーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまい、不完全燃焼やポット内のタール詰まりが発生するのを防止できるものである。

又本発明の請求項２に記載の燃焼装置によれば、標高補正運転時に低い方の標高モードでのフレームロッド検出値と、その標高モードより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値と、予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値とを比較し、低い方の標高モードでのフレームロッド検出値の方が予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近くなるまで、今比較した高い方の標高モードとそれより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値とを予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値と比較するのを繰り返すので、その標高に合った最適な標高モードに確実に補正することができ、標高補正運転により火力が切り替わって小さくなる時、高地で空気が薄いためにバーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまい、不完全燃焼やポット内のタール詰まりが発生するのをより確実に防止できるものである。

又本発明の請求項３に記載の燃焼装置によれば、各標高モードには電磁ポンプの周波数を下げた後、所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げて燃焼量を下げるその所定時間値と共に、本燃焼に移る前の予備燃焼時間や燃焼幅が各標高モードに各々設定されているので、火力が切り替わって小さくなる時、高地で空気が薄いためにバーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまい、不完全燃焼やポット内のタール詰まりが発生するのが防止でき、更に運転開始時の予備燃焼不足によるポット底部の油溜まりや、弱燃焼量での燃焼運転時に炎が不安定になるのを防止できるものである。

次に、本発明に係る発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
１は有底筒状のポット式の燃焼バーナで、周壁下部には一次空気孔２及び上部には二次空気孔３を有し、外周は空気室４を介して外筒５で覆われている。

６は燃焼バーナ１内中央部に載置された整炎筒で、気化ガスと燃焼空気との混合を促進する。７は燃焼バーナ１底部に備えられた予熱及び点火用のポットヒータで、棒状のセラミックヒータで構成され、下部には気化用の気化アミ８が載置されている。

９は燃油を一定油面に貯留するオイルレベラで、上蓋１０に備えた電磁ポンプ１１で燃油を汲み上げ供給パイプ１２を介して燃焼バーナ１に供給するものである。

更に上記供給パイプ１２先端は、燃焼バーナ１内に向かって下り傾斜した細径の噴射パイプ１３で構成し、外筒５に固定され燃焼バーナ１側壁を貫通した保護筒１４内に備えられ、先端部を燃焼バーナ１内に突出して、供給される燃油を気化アミ８一端に噴射するものである。

１５は電磁ポンプ１１と並設して上蓋１０に備えられた吸引ポンプで、電磁ポンプ１１より下流側の供給パイプ１２途中に連通し、消火時に供給パイプ１２内の燃油をオイルレベラ９に戻すものである。

１６はポットバーナ１内に垂下されたフレームロッドで、火炎中に挿入されてフレーム電圧を検出し、着火及び失火及び異常燃焼等を検知するものである。

１７は燃焼バーナ１底部裏側に取り付けられたサーミスタから成る温度センサで、燃焼バーナ１底部の温度を検知し予備燃焼動作及び着火動作を指示すると共に、ポットヒータ７のＯＮ／ＯＦＦ及び異常過熱防止等を行うものである。

１８は空気室４を介し一次、二次空気孔２、３より燃焼空気を燃焼バーナ１内に供給する燃焼送風機で、消火時は継続駆動して燃焼バーナ１を冷却するものである。

次に図２に示すこの実施例の要部の電気回路図を説明すれば、１９は運転スイッチ、２０はＣＰＵ、メモリ、入出力回路、タイマ等を備えたマイコンからなる制御部、２１はフレームロッド１６の検知するフレーム電圧と基準電圧とを比較し制御部２０に各指示信号を出力する炎検知回路である。

２２は制御部２０の出力側に接続された表示部で、４個の７セグ表示で構成され、制御部２０からの出力を受け時刻及び室温、設定温度を切り替え表示すると共に、各種のエラー表示を行うものである。

２３は駆動部品を制御する駆動部で、制御部２０からの出力でポットヒータ７及び燃焼ファン１８の駆動制御するものである。

２４は投入された商用交流電源２５をＤＣ２４Ｖの直流に交換して出力する定電圧電源部で、電磁ポンプ１１及び吸引ポンプ１５が接続し励磁電流の供給を受けると共に、制御部２０からの出力で導通及び非導通する第１、第２トランジスター２６，２７によって制御される。
又制御部２０の入力側には温度センサ１７が接続され、燃焼バーナ１底部の温度を検知し制御部２０に入力するものである。

２８は標高補正スイッチで、このスイッチをＯＮすると標高補正運転を行い、その結果に基づいて制御部２０が標高補正を行うものである。

次にこの発明一実施例の作動について説明する。
まず運転スイッチ１９をＯＮするとポットヒータ７がＯＮして予熱を開始し、そしてこの予熱で燃焼バーナ１底部が気化可能な所定温度に達したこと温度センサ１７が検知し、電磁ポンプ１１を駆動させ噴射パイプ１３から燃油を供給させると共に、燃焼送風機１８を駆動させて空気室４を介して一次、二次空気孔２、３より燃焼空気を供給させる。

一方噴射パイプ１３から供給される燃油は、電磁ポンプ１１の吐出圧で気化アミ８一端部に向かって噴射され、該気化アミ８では毛細管現象によってこの供給された燃油を瞬時に全体に均一に含ませ、そして順次気化させてこの気化がすぐ上のポットヒータ７で容易に着火し着火動作が終了する。

そして燃焼バーナ１底部に供給され気化した気化ガスと燃焼バーナ１下部の一次空気孔２から供給された一次空気とが、下部で予混合しながら上昇して燃焼バーナ１上部に流入し、そして燃焼バーナ１内壁に広がり、ここで二次空気孔３から供給される二次空気と混合して燃焼が行われるものである。

次にこの実施例の標高補正運転の作動を図３に示すフローチャートにしたがって説明する。
まず標高補正スイッチ２８をＯＮすると（Ｓ１）、燃焼運転を開始し（Ｓ２）、着火して燃焼運転に入ったかを確認する。（Ｓ３）
そして、着火して燃焼運転に入ったら、燃焼火力を中火力にして所定時間燃焼運転させて燃焼を安定させ（Ｓ４）、燃焼が安定したところで燃焼火力を一段下げる。（Ｓ５）

そして予め設定されている平地モード（標高０〜５００ｍ）の所定時間差に基づいて、電磁ポンプ１１の周波数を下げて燃焼バーナ１に供給する燃油量を下げ、それから平地モードの所定時間差である５秒後に、燃焼用送風機１８の回転数を下げて燃焼バーナ１内に供給する燃焼空気量を下げる。（Ｓ６）

そしてその状態で燃焼を所定時間継続して燃焼を安定させ（Ｓ７）、所定時間経過後のフレームロッド１６の検知するフレーム電圧Ｖ１を制御部２０が記憶する。（Ｓ８）
そして再度燃焼火力を中火力にして所定時間燃焼運転させて燃焼を安定させ（Ｓ９）、燃焼が安定したところで燃焼火力を一段下げる。（Ｓ１０）

そして次に高地モード（標高５００〜１０００ｍ）の所定時間差に基づいて、電磁ポンプ１１の周波数を下げて燃焼バーナ１に供給する燃油量を下げ、それから高地モードの所定時間差である１０秒後に、燃焼用送風機１８の回転数を下げて燃焼バーナ１内に供給する燃焼空気量を下げる。（Ｓ１１）

そしてその状態で燃焼を所定時間継続して燃焼を安定させ（Ｓ１２）、所定時間経過後のフレームロッド１６の検知するフレーム電圧Ｖ２を制御部２０が記憶する。（Ｓ１３）

そして平地で中火力より一段下げた燃焼火力で燃焼が安定した状態の時のフレーム電圧Ｖが予め制御部２０に記憶されており、そのフレーム電圧Ｖに対してフレーム電圧Ｖ１とフレーム電圧Ｖ２のどちらが近いかを比較する。（Ｓ１４）

そしてフレーム電圧Ｖに対してフレーム電圧Ｖ１とフレーム電圧Ｖ２のどちらが近いかを比較した結果（Ｓ１５）、フレーム電圧Ｖ１の方がフレーム電圧Ｖに近い場合、当初設定されている平地モードのままで標高補正する必要がないと判断して平地モードのままとし（Ｓ１６）、燃焼運転を停止して（Ｓ１７）、標高補正を終了する。（Ｓ１８）
尚、本実施例での平地モードは、本燃焼に移る前の予備燃焼時間を６分、燃焼幅を５００から３０００ｋｃａｌ／ｈ、燃焼火力を下げた時の電磁ポンプ１１の周波数と燃焼用送風機１８の回転数を下げる所定時間差を５秒としたものである。

また、（Ｓ１５）で、フレーム電圧Ｖに対してフレーム電圧Ｖ１とフレーム電圧Ｖ２のどちらが近いかを比較した結果、フレーム電圧Ｖ２の方がフレーム電圧Ｖに近い場合（Ｓ１５）、再度燃焼火力を中火力にして所定時間燃焼運転させて燃焼を安定させ（Ｓ１９）、燃焼が安定したところで燃焼火力を一段下げる。（Ｓ２０）

そして次に高々地モード（標高１０００〜１５００ｍ）の所定時間差に基づいて、電磁ポンプ１１の周波数を下げて燃焼バーナ１に供給する燃油量を下げ、それから高々地モードの所定時間差である１５秒後に、燃焼用送風機１８の回転数を下げて燃焼バーナ１内に供給する燃焼空気量を下げる。（Ｓ２１）
そしてその状態で燃焼を所定時間継続して燃焼を安定させ（Ｓ２２）、所定時間経過後のフレームロッド１６の検知するフレーム電圧Ｖ３を制御部２０が記憶する。（Ｓ２３）

そして予め制御部２０に記憶されていて、平地で中火力より一段下げた燃焼火力で燃焼が安定した状態の時のフレーム電圧Ｖに対して、フレーム電圧Ｖ２とフレーム電圧Ｖ３のどちらが近いかを比較する。（Ｓ２４）

そしてフレーム電圧Ｖに対してフレーム電圧Ｖ２とフレーム電圧Ｖ３のどちらが近いかを比較した結果（Ｓ２５）、フレーム電圧Ｖ２の方がフレーム電圧Ｖに近い場合、当初設定されている平地モードから高地モードに標高補正し（Ｓ２６）、燃焼運転を停止して（Ｓ１７）、標高補正を終了する。（Ｓ１８）

また（Ｓ２５）でフレーム電圧Ｖに対してフレーム電圧Ｖ２とフレーム電圧Ｖ３のどちらが近いかを比較した結果、フレーム電圧Ｖ３の方がフレーム電圧Ｖに近い場合、当初設定されている平地モードから高々地モードに標高補正し（Ｓ２７）、燃焼運転を停止して（Ｓ１７）、標高補正を終了するものである。（Ｓ１８）

尚、本実施例での高地モードは、本燃焼に移る前の予備燃焼時間を１２分、燃焼幅を９００から２７００ｋｃａｌ／ｈ、燃焼火力を下げた時の電磁ポンプ１１の周波数と燃焼用送風機１８の回転数を下げる所定時間差を１０秒としたものであり、本実施例での高々地モード、本燃焼に移る前の予備燃焼時間を１５分、燃焼幅を１７００から２５５０ｋｃａｌ／ｈ、燃焼火力を下げた時の電磁ポンプ１１の周波数と燃焼用送風機１８の回転数を下げる所定時間差を１５秒としたものである。

以上のように標高補正を、火力を下げて所定時間後のフレーム電圧を平地での正常燃焼時のフレーム電圧と比較し、平地モードと高地モードと高々地モードの３つのモードの中から平地での正常燃焼時のフレーム電圧に一番近いフレーム電圧となったモードに設定するので、標高補正するのに特別の経験や技術を必要とすることなく、確実に標高補正でき、それにより火力が切り替わって小さくなる時、高地で空気が薄いためにバーナ内のポット底部に燃油が多く溜まって、燃料過多となり空燃比のずれが生じてしまい、不完全燃焼やポット内のタール詰まりが発生するのを防止できるものである。

また、標高補正に合わせて本燃焼に移る前の予備燃焼時間や燃焼幅を補正するので、運転開始時の予備燃焼不足によるポット底部の油溜まりや、弱燃焼量での燃焼運転時に炎が不安定になるのを防止できるものである。

尚、本実施例では標高補正を標高補正スイッチ２８の操作による自動補正のみとしたが、標高補正スイッチ２８の操作による自動補正の他に標高補正手動設定ボタンを設けて手動で設定することも出来るようにしてもよく、その場合、自動と手動の標高補正のどちらかを優先させるようにしてもいいものである。

この発明の一実施例を付したポット式の燃焼装置を示す概略構成図。同要部の電気回路図。同標高補正運転時のフローチャート図。同制御部の概略図。

符号の説明

１燃焼バーナ
１１電磁ポンプ
１６フレームロッド
１８燃焼送風機
２０制御部

Claims

ポット式の燃焼バーナと、この燃焼バーナの炎を検知するフレームロッドと、燃焼バーナに液体燃料を供給する電磁ポンプと、燃焼バーナに燃焼空気を供給する燃焼送風機と、前記電磁ポンプと燃焼送風機とを制御する制御部とを備え、前記制御部は標高補正運転により平地モードを含むいくつかの標高モードの中から最適な標高モードを設定する燃焼装置において、前記制御部は電磁ポンプの周波数を下げた後、平地モードで設定された所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げて燃焼量を下げた時の平地での正常なフレームロッド検出値を予め記憶しており、標高補正運転時に、平地モードと同じ所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値と、平地モードより高い標高モードに設定されている所定時間遅れで電磁ポンプと燃焼送風機を動作させて燃焼量を下げた時のフレームロッド検出値とを記憶し、予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近いフレームロッド検出値となった標高モードに補正することを特徴とする燃焼機器。
前記制御部は、標高補正運転時に平地モードでのフレームロッド検出値と、平地モードより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値と、予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値とを比較し、平地モードより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値が、平地モードでのフレームロッド検出値よりも予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近い時、平地モードより一段高い標高モードより更に一段高い標高モードでのフレームロッド検出値を検出し、低い方の標高モードのフレームロッド検出値が予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近くなるまで、今比較した高い方の標高モードでのフレームロッド検出値とそれより一段高い標高モードでのフレームロッド検出値とを予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値と比較するのを繰り返し、低い方の標高モードのフレームロッド検出値が予め記憶している平地での正常なフレームロッド検出値に近くなった時、その低い方の標高モードに補正することを特徴とする請求項１記載の燃焼機器。
前記制御部は、燃焼量を下げる時、電磁ポンプの周波数を下げた後所定時間遅れて燃焼送風機の回転数を下げる所定時間値を各標高モード毎に設けると共に、本燃焼前に行う予備燃焼の時間と、燃焼幅とを各標高モード毎に設けたことを特徴とする請求項２記載の燃焼機器。