CN1759274A - 气体燃烧控制方法及气体燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

气体燃烧装置(1)具有：燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器(11)，调整内装有该燃烧器(11)的筒状外壳(5)的内部的空气量的送风机(15)，在从气体供给源至燃烧器(11)的气体流道中，源于因向燃烧器(11)供给的燃料气体的流速而产生的负压、具有用于吸入一次空气的一次空气进孔部(37)的喷射器(7)，用于对从设置在喷射器(7)前方的燃烧芯(39)喷出的混合气体进行点火的点火装置(9)。对燃烧芯(39)的混合气体点火时，减少外壳(5)内部的空气量，从而以提高混合气体的点火性能的状态点火；点火后，增大外壳(5)内部的空气量，以提高燃烧器(11)内的燃烧气体的燃烧性能的状态持续燃烧。

Description

气体燃烧控制方法及气体燃烧装置
技术领域
本发明特别涉及一种以液化石油气(LPG)的燃烧火焰作为热源产生完全燃烧的热风或暖风的气体燃烧装置。
背景技术
以前，将气体燃烧装置，例如利用LPG的便携式头发吹风机或热风器等装置内置于机器内。
参考图1至图4，例如，装在头发吹风机101内的气体燃烧装置103，将燃烧气体的燃烧器105设置于头发吹风机101的筒状外壳107内。燃烧器105由于使从作为气体供给源的贮气罐(图示省略)供给的燃料气体燃烧，被燃烧器105加热的空气由送风机115向出口117一侧流出，上述送风机115由通过支架109(bracket)设于外壳107的入口侧的马达111和安装于马达111上的风扇113组成。
在从贮气罐至燃烧器105的气体流道119中，具有源于因向燃烧器105供给的燃料气体的流速产生的负压而吸入外部气体用的吸入口121的喷射器123。如图3所示，喷射器123利用喷射器123内的喷嘴125以高速喷射所供给的气体例如LPG。负压因源于气体的喷射速度的喷射效应而产生，燃烧所必须的外部气体从吸入口121流入，生成了气体(LPG)和空气的混合气体。
混合气体从设于燃烧器105的入口侧的内部的燃烧芯(wick)127(金属网)喷出，由高压电点火的火花塞129(点火装置)产生的火花向燃烧芯127飞溅，点燃喷出的混合气体。
燃烧器105配置于送风机115和外壳107的出口之间，垂直于燃烧器105的长度方向的断面形状是，如图4所示，具有燃烧芯127配置于中心部位，而在燃烧芯127的周围具有呈8等分星形突起形状的8个设置在放射方向的沟槽状燃烧室131的非圆形的筒状体。(参考日本特开2002-233416号公报)。
然而，如图1所示，采用现有技术的采用气体燃烧装置103使燃料气体点火及燃烧的工程包含以下工程：在使空气量一定的的状态下利用送风机115将烧气体(LPG)供给喷射器123的工程，从喷射器123的吸入口121吸入外部气体的工程，生成燃料气体和空气的混合气体并从燃烧芯127的表面喷出的工程，由点火火花塞129(点火装置)的火花点燃从燃烧芯127喷出的混合气体并在燃烧器105内部燃烧的工程以及将燃烧空气作为暖风向出口117排出的工程。这种燃烧状态一直持续至LPG的供应中断为止。
但是，上述混合气体的点火性能和点火后的燃烧气体的燃烧性能呈相反的关系。即，为了提高气体的点火性能，则需要提高混合空气的燃料气体的比率，但在燃料气体比率高的状态下燃烧时，会产生大量不完全燃烧气体，存在燃烧性能恶化的问题。其结果，CO浓度增加。
相反，为了提高燃烧性能而增加混合气体的空气量、降低燃料气体比率时，虽然燃烧性能良好，但由于空气量多而很难点火，甚至出现不能开始燃烧的问题。
现有技术的气体燃烧装置中，由于燃烧常常是在利用送风机115供给一定量的空气量的状态下进行，存在的问题是很难得到同时充分满足点火性能和燃烧性能两方面要求的混合气体。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种气体燃烧控制方法和气体燃烧装置，它可以提高气体的点火性能的同时提高气体的燃烧性能，并可降低CO浓度。
为了实现上述目的，本发明的气体燃烧装置的气体燃烧控制方法中，该气体燃烧装置具有：燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器，调整内装有上述燃烧器的筒状外壳内的空气量的空气量调整装置，将从上述气体供给源向上述燃烧器供给的燃料气体和上述外壳内的空气进行混合的混合气体向上述燃烧室内喷出的燃烧芯，用于对从上述燃烧芯喷出的混合气体进行点火的点火装置，控制上述空气量调整装置及上述点火装置的控制装置，其特征在于，包含如下工程：在从上述燃烧芯喷出的混合气体点火前的状态下，控制上述空气调整装置的第1空气量调整工程，以减少上述外壳内的空气量，对上述混合气体进行点火的点火工程，在上述点火工程后，以比上述第1空气量调整工程更高的输出使上述空气量调整装置工作的第2空气量调整工程，以增大上述外壳内的空气量。
为了实现上述目的，本发明的气体燃烧装置具有：用于燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器，调整内装有上述燃烧器的筒状外壳内的空气量的空气量调整装置，将从上述气体供给源向上述燃烧器供给的燃料气体和上述外壳内的空气进行混合的混合气体向上述燃烧室内喷出的燃烧芯，用于对从上述燃烧芯喷出的混合气体进行点火的点火装置，检测对上述燃烧器内的混合气体点火状况的点火检测装置，根据来自上述点火检测装置的信号控制至少控制上述空气量调整装置及上述点火装置的控制装置，其特征在于：上述控制装置在上述点火检测装置未检测出点火时，控制上述空气量调整装置以减少上述外壳内的空气量；而在上述点火检测装置检测出点火以后，控制上述空气量调整装置以增大上述外壳内的空气量。
附图说明：
图1为表示现有技术的气体燃烧装置的气体燃烧的简要说明图。
图2为内置有现有技术的气体燃烧装置的吹风机的侧剖视图。
图3为图2的喷射器的局部剖视图。
图4为图2的燃烧器的沿IV-IV线的断面图。
图5为表示本发明实施例的气体燃烧装置的气体燃烧的简要说明图。
图6为本发明实施例的气体燃烧装置沿图7的VI-VI线的侧剖视图。
图7为从图6的左侧所见到的气体燃烧装置的正视图。
图8为从图6的右侧所见到的气体燃烧装置的后视图。
图9为表示本发明的控制方法的流程图
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一个实施例的气体燃烧控制方法及气体燃烧装置。
下面，以将本实施例的气体燃烧装置1内置于头发吹风机3的情况为例进行说明。头发吹风机3的筒状外壳5大致呈圆筒状，在与外壳5的长度方向基本上垂直的方向上将长的把手部(图中省略)设置在上述外壳5的侧壁，气体燃烧装置1装于上述外壳5内。
参考图6，气体燃烧装置1具有：用于将作为燃料气体的例如LPG和空气混合生成混合气体的喷射器7，作为用于对由喷射器7生成的混合气体进行点火的点火装置的例如电极9，燃烧由电极9点火了的混合气体的燃烧器11。
再有，在外壳5内，用于使被燃烧器11加热的燃烧空气向外壳5的出口13一侧送出的送风机15内置于喷射器7的后侧(图6的右侧)。另外，送风机15作为用于调整外壳5内部空气量的空气量调整装置而起作用。
送风机15由利用具有空气流道的支架19安装于外壳5的后侧内壁面的直流马达17和设于直流马达17的旋转轴上的吹风用的轴流风扇21组成。
处于安全考虑，外壳5的后端(图6的右端)用例如具有多个吸入空气的孔的壁面覆盖，外壳5的前端(图6的左端)可拆卸地安装有暖风出口用的喷嘴(图中省略)。
参考图7及图8更详细地说明燃烧器11。燃烧器11的燃烧室23由铝(压铸件，die cast)材料构成，如图7、8所示，本实施例的燃烧器11的长度方向的左右侧面为大致圆形断面的筒状体。燃烧室23的内部由位于后方(图6的右侧)的一次燃烧室25和位于一次燃烧室25的前方(图6的左方)的二次燃烧室27构成。喷射器7安装于一次燃烧室25后方(图6的右方)的气体导入一侧。
喷射器7在断面大致为圆筒状的喷射主体29的入口一侧设有喷射气体的喷嘴33，该气体从储存作为燃烧气体的例如LPG的贮气罐(图中省略)等的气体供给源通过作为气体流道的例如气体供给管31予以供给。
喷嘴33的前端设有孔径为例如Φ60μm-Φ200μm的针孔喷射孔(图中省略)。该喷射孔是在针孔盘的大致中央位置设置的节流孔(orifice)，LPG从喷射孔细细地以接近音速的高速喷出。另外，在喷嘴33内装有用于除去使喷射孔封闭的杂质及垃圾的过滤器(图中省略)。并且，作为过滤器使用例如具有口径为10-30μm的针孔的烧结金属等。另外，喷射器主体的断面形状也可以适度变更。
另外，在喷嘴33前方的喷射器主体29的内部设有用于将LPG和外部气体(一次空气)混合后导入燃烧器11的混合器35，在混合器35的侧壁上开有从用于吸入一次空气的一次空气进孔部37。因此，混合器35内因从喷嘴33高速喷出的燃料气体而形成负压，一次空气从外部吸入，一边与燃料气体互相混合一边向前方的作为气体燃烧部的例如燃烧芯39输送。这就称为喷射器效应。此外，通过调节一次空气进孔部37的面积，则可调节一次空气的比例。而且，如后上述，可以通过控制控制装置5所控制的直流马达17的输出来调整每单位时间供给外壳5的一次空气。
燃烧芯39作为气体燃烧部做成例如用50-150目的SUS金属网的圆筒形状，以例如焊接的方式安装在喷射器主体29的前端，设置于燃烧器11的一次燃烧室25的图6右侧的大致中心部位。另外，在燃烧芯39的前端以例如焊接的方式安装作为直行抑制部的燃烧芯稳定器(wick holder)41。利用燃烧芯稳定器41可将从混合器35喷出的混合气体主要引导到侧面(图6的箭头AR1方向)，并从燃烧芯39的网孔排出LPG和空气的混合气体。点火后的火焰为蓝色、大致为圆形。
上述的电极9设于燃烧器11的内部、接近燃烧芯39的前方侧面的位置。利用电线43对电极9输入由点火用的压电元件(图中省略)发生的高电压，从电极9的前端向燃烧芯飞溅火花。火花引燃从燃烧芯39喷出的混合气体，气体开始燃烧。
另外，如图7所示，在一次燃烧室25的内壁以燃烧芯39为中心在周围的放射方向上配置有沿前后方向延伸的多个沟槽部45。在图7中形成有6个沟槽部45。
进而，在一次燃烧室25的后部壁(图6的右侧壁)上设有向一次燃烧室25供给外部气体(二次空气)的多个二次空气进孔部46。多个二次空气进孔部46配置成在点火部以外的位置向点火后的气体供给二次空气。所谓点火部是指火花飞溅的区域，如图7的虚线包围的范围所示，是在燃烧芯39的周围内且处于电极9一侧的区域。本实施例中，设有5个二次空气进孔部46。
另外，在各沟槽部45间的一次燃烧室25的壁内，设有多个作为向二次燃烧室27供给外部气体(三次空气)的三次空气进孔部的例如三次空气管道47，本实施例共设有6个三次空气管道47。
在二次燃烧室27的前端设有开口部。开口部形成用于排出在二次燃烧室27中燃烧了的燃烧气体的燃烧气体出口49。
另外，在燃烧室23的外围侧设有多个用于热交换的翅片51。该翅片51放出燃烧室23内混合气体燃烧时产生的热量并冷却燃烧室23。因此，由于有热交换效果，燃烧室23的热量得以放出，所放出的热量有效地向从轴流式风扇21送出的空气流输送。
在外壳5(或称把手部)的内部，在燃烧器11的燃烧气体出口49附近设有检测燃烧器11内的气体点火情况的点火检测装置(点火传感器)53。
在外壳5的内部，设有控制装置55，其可以根据直流马达17的开/关动作以及利用点火传感器53检测出的燃烧器11的气体点火情况的检测信号控制直流马达17的旋转速度，控制向点火装置即电极9通电的开/关状态。
详细地说，控制装置55在点火时和点火后进行不同的控制。即，点火时，为了将外壳5内的空气量减少形成容易点火的状态，进行降低直流马达17的旋转数的低输出的运转(低运转)。而在点火后的状态下，控制装置55根据利用点火传感器检测出的点火信号，为了降低CO浓度，进行增大直流马达17的旋转数的高输出运转(高运转)，以便增大外壳5内的空气量。控制装置55与电源、直流马达17、电极9、点火传感器53电连接。而且，控制装置55还控制用于燃料气体的供给及停止的开关阀(图中省略)的开关动作。
下面，参考图9说明控制装置55的动作及本实施例的动作起止的流程。
首先，打开运转用开关(图中省略)时(步骤1)，“ON”信号送达控制装置55，由控制装置55向送风机15的直流马达17发出通电指令，开始送风(步骤2)。在步骤2的时刻，由于不向燃烧器11供给LPG，点火传感器53输出的点火信号为“OFF”，因而由控制装置55给出降低直流马达17旋转数的指令，以减少外壳5内的空气量，进行低输出运转(步骤3)；接下来，气体供给管31的开关阀(图中省略)打开，由气体供给源经气体供给管31向燃烧器11的喷射器7的喷嘴33供给燃料气体LPG(步骤4)。
当LPG经气体供给管31向喷射器7的喷嘴33供给时，LPG通过喷嘴33内的过滤器从作为节流孔的喷射孔向混合器35以接近音速的速度喷出。因此，在混合器35内因喷射器效应而形成负压，从一次空气进孔部37吸入燃烧所必须的一次空气(相应于空气与燃料气体之比)并向混合器35内流入(步骤5)。步骤5中流入的一次空气和LPG混合成为混合气体并从前方的燃烧芯39喷出(步骤6)。
在步骤6中，燃烧所必须的一次空气按照混合器35中LPG的增减成比例地自动吸入。可是，在外壳5的内部，由于控制装置55控制直流马达17以低输出运转，点火时作为燃烧用空气的空气量减少，如图5的小箭头所示，从一次空气进孔部37吸入的一次空气量也减少。因此，向前方的燃烧芯39喷射的是燃料气体比率高的、点火性能好的混合气体。
因为在燃烧芯39的前方端面设有燃烧芯稳定器41，混合气体主要从侧面的SUS金属网网眼向周围喷出。
接下来，控制装置55给出指令，经电线43对点火用压电元件通电以产生高压电，燃烧器11内的电极9便产生电火花，把从燃烧芯39喷射出的点火性能良好的混合气体点燃(步骤7)。
点火的时机，也即从步骤6结束后到执行步骤7的时间可以根据本发明采用的装置适当地变更。即，考虑外壳5的容积等因素，对各装置确定最佳的点火时机。
燃烧火焰的几乎全部都从燃烧芯39的侧面向外侧呈圆形扩展，燃烧火焰的长度从燃烧芯39起延续十几mm的程度，暖风沿一次燃烧室25的内部及内壁的6个沟槽部45向前方的二次燃烧室27输送。
接下来，判定点火信号的有/无(步骤8)。当从二次燃烧室27前方的燃烧气体出口49排出燃烧气体时，利用设于燃烧气体出口附近的点火传感器53检测燃烧器11的气体点火燃烧的情况(步骤8为“YES”的情况)。通过将该点火检测信号送达控制装置55，因控制装置55发出指令开始高输出运转(步骤9)，提高直流马达17的旋转数，从而增大了外壳5内部的空气量。步骤8中的检测点火信号不是“ON”状态时，也即点火未开始时，返回步骤7。
当开始高输出运转时，如图5的大箭头所示，作为燃烧时的燃烧用空气，从一次进孔部37吸入的一次空气的空气量增大。因此，混合器35内的混合气体中的空气比例增高，燃烧性能良好的混合气体从燃烧芯39喷出，促进一次燃烧室25的气体燃烧反应，提高了燃烧性能。
再有，在一次燃烧室25中，为了增大外壳5内部的空气量，提高燃烧效率，二次空气通过5个二次空气进孔部46导入(步骤10)。其结果，促进了一次燃烧室25的气体的燃烧反应，燃烧性能进一步提高。
进而，在二次燃烧室27中，为了增大外壳5内部的空气量，三次空气通过6个三次空气管道47(三次空气进孔部)导入(步骤11)。此三次空气有效地降低了一次燃烧室25壁部的温度的同时，在通过三次空气管道47时被加热到高温后，导入二次燃烧室27。其结果，促进了二次燃烧室27的气体的燃烧反应，提高了燃烧性能。也就是说，由于在一次燃烧室25完成燃烧的气体和以高温增大空气量的三次空气混合，燃烧反应变得容易，具有易于完全燃烧10的效果。这样，提高了燃烧性能，降低了CO浓度。
另一方面，当关闭运转用开关时(步骤12)，控制装置55停止直流马达17的运转，并关闭气体供给管31的开关阀(图中省略)(步骤13)。其结果，LPG的供给中断，气体燃烧装置停止运转。
本发明并不限于上述的实施例，通过进行适当的变更也能以其它方式实施。本实施例的气体燃烧装置能够用于头发吹风机、热收缩管的收缩作业以及干燥、粘接、溶解、锡焊等作业时使用的热风器等的气体燃烧装置，或者其它机器类的气体燃烧装置。
根据本发明，点火时，通过减少外壳内的空气量，由于从喷射器吸入的空气量减少，混合气体中空气量减少，可提高燃料气体的比例，因而可提高从燃烧芯出来的混合气体的点火性能。点火后，通过增大外壳内的空气量，则可提高燃烧器的燃烧气体的燃烧效率，提高燃烧性能，降低CO浓度。
而且，根据本发明，通过仅以简单方法将送风机的输出切换为低输出或高输出，就能提高点火时的点火性能，并能提高点火后的燃烧性能，
另外，根据本发明，点火时，通过减少外壳内的空气量，由于能减少从喷射器吸入的空气量，减少混合气体中空气量，从而提高燃料气体的比例，因而能提高从燃烧芯出来的混合气体的点火性能。点火后，通过增大外壳内的空气量，从而可提高燃烧器的燃烧气体的燃烧效率，提高燃烧性能，降低CO浓度。

Claims (7)

1.一种气体燃烧装置的气体燃烧控制方法，该气体燃烧装置具有：燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器，调整内装有上述燃烧器的筒状外壳内的空气量的空气量调整装置，将从上述气体供给源向上述燃烧器供给的燃料气体和上述外壳内的空气进行混合的混合气体向上述燃烧室内喷出的燃烧芯，用于对从上述燃烧芯喷出的混合气体进行点火的点火装置，控制上述空气量调整装置及上述点火装置的控制装置，其特征在于，包含如下工程：
在从上述燃烧芯喷出的混合气体点火前的状态下，控制上述空气调整装置的第1空气量调整工程，以减少上述外壳内的空气量，
对上述混合气体进行点火的点火工程，
在上述点火工程后，以比上述第1空气量调整工程更高的输出使上述空气量调整装置工作的第2空气量调整工程，以增大上述外壳内的空气量。
2.根据权利要求1记载的气体燃烧控制方法，其特征在于，上述空气量调整装置具有用于使被上述燃烧器加热的空气向上述外壳的出口侧送出的送风机，在上述第1空气量调整工程中，上述控制装置减少上述送风机的送风量，在上述第2空气量调整工程中，上述控制装置增大上述送风机的送风量。
3.一种气体燃烧装置，具有：
用于燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器，
调整内装有上述燃烧器的筒状外壳内的空气量的空气量调整装置，
将从上述气体供给源向上述燃烧器供给的燃料气体和上述外壳内的空气进行混合的混合气体向上述燃烧室内喷出的燃烧芯，
用于对从上述燃烧芯喷出的混合气体进行点火的点火装置，
检测对上述燃烧器内的混合气体点火状况的点火检测装置，
根据来自上述点火检测装置的信号控制至少控制上述空气量调整装置及上述点火装置的控制装置，其特征在于：
上述控制装置在上述点火检测装置未检测出点火时，控制上述空气量调整装置以减少上述外壳内的空气量；而在上述点火检测装置检测出点火以后，控制上述空气量调整装置以增大上述外壳内的空气量。
4.根据权利要求3记载的气体燃烧装置，其特征在于：上述空气量调整装置具有用于使被上述燃烧器加热的空气向上述外壳的出口侧送出的送风机。
5.根据权利要求3记载的气体燃烧装置，其特征在于，还具有：在由上述点火检测装置进行点火检测前的状态下，用于吸入和上述燃料气体混合的外部气体的第1吸气孔；在由上述点火检测装置进行点火检测后的状态下，用于通过上述空气量调整装置吸入外部气体的第2吸气孔和第3吸气孔。
6.根据权利要求3记载的气体燃烧装置，其特征在于：还具有开关用于向上述燃烧器供给上述燃料气体的供给管的开关阀，上述控制装置控制该开关阀。
7.一种气体燃烧装置的气体燃烧控制方法，该气体燃烧装置具有：燃烧从气体供给源供给的燃料气体的燃烧器，调整内装有上述燃烧器的筒状外壳内的空气量的空气量调整装置，将从上述气体供给源向上述燃烧器供给的燃料气体和上述外壳内的空气进行混合的混合气体向上述燃烧室内喷出的燃烧芯，用于对从上述燃烧芯喷出的混合气体进行点火的点火装置，检测对上述燃烧器内的混合气体点火状况的点火检测装置，用于向上述燃烧器内供给燃料气体的开关阀，控制上述空气量调整装置及上述点火装置的控制装置，其特征在于，包含如下工程：
以低输出使上述空气量调整装置工作，向上述外壳内送风的工程，
打开上述开关阀供给燃料气体的工程，
混合吸入上述外壳内的一次空气和上述燃料气体而生成混合气体的工程，
喷出上述混合气体的工程，
利用上述点火装置对上述混合气体进行点火的工程，
上述点火检测装置检测出点火的情况下，以高输出使上述空气量调整装置工作的工程，
将二次空气吸入上述外壳内的工程，以及
将三次空气吸入上述外壳内的工程。
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