JP2008190796A - 燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体燃料を気化させる気化器と、気化器に対して制御された量の液体燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼に必要な空気を供給する送風手段と、燃料供給手段及び/又は送風手段に対して制御信号を送信する制御装置とを有し、制御信号は目標とする燃焼量に対して所定の制御ルールに則った相関関係をもって変化し、さらに燃焼装置の一部であって被加熱物の上流側における温度を検知する温度検知手段を備える燃焼装置で、制御装置は予め複数の制御ルールを記憶しており、その内の特定の制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御する。制御ルールを切り替える制御ルール切り替え機能をさらに備え、所定の目標燃焼量で燃焼中における温度検知手段の検知温度に応じて制御ルールを切り替え、以後は変更された制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御する。
【選択図】図8
Description
特許文献1に開示された燃焼装置は、炎孔ベースと気化器を備えている。炎孔ベースは炎孔が平面状に配された部材である。また気化器は炎孔ベースの中央に設けられている。特許文献1に開示された燃焼装置では、ポンプによって気化器に液体燃料が供給され、液体燃料は気化器で気化される。気化された液体燃料は、炎孔ベースの背面に設けられた燃料ガス流路を経て炎孔ベースの表面から放出される。
炎孔ベースの表面に放出された燃料ガスに点火されると、炎孔ベースの表面側に火炎が発生する。
また燃焼継続中は、自己の火炎によって気化器の温度が維持される。即ち、前記した様に気化器は炎孔ベースの中央に設けられており、また炎孔ベースには炎孔が面状に配されている。そのため、燃焼装置が燃焼している間は、気化器の外周部が高温雰囲気となり、気化器は高温状態に維持される。
即ち特許文献1に開示された燃焼装置では、前記した様にポンプによって気化器に液体燃料が供給されるが、ポンプに入力する信号を変化させることによって気化器に供給される燃料の量を調節することができる。
また送風手段についても、送風機のモータに入力する電圧を変更したり、ダンパーの開度を調節することによって供給される燃料量に応じた空気を供給することができる。
即ち燃焼装置の制御装置は、一種類の制御ルールに則った制御テーブルを記憶している。例えばA号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがBで送風機の供給電圧がC、a号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがbで送風機の供給電圧がcという様に予め決定されておりこの制御ルールに則って制御信号が変化する。
また油種によって発熱量が決まっているから、一定の制御ルールに則った信号をポンプに発信すると、決まった熱量が発生するはずである。
さらに油種によって発熱量が決まり、必要な空気量も決まる。従って一定の制御ルールに則った信号を送風手段に発信すると、決まった空気量が供給され、燃焼に寄与するはずである。
その結果、期待した大きさの火炎が生じ、気化器の外周部が期待した温度雰囲気となり、気化器は期待した温度に維持されるはずである。
燃料電池に使用される灯油と通常の灯油の粘度の差は、従来の想定範囲を越えるものであった。
その結果、気化器の周囲が想定を越える高温となり、気化器を傷めてしまうおそれがある。即ち、近年の燃焼装置は、小型で且つ高い発熱量を有する構造が求められており、正常な状態で運転されている場合でも、発熱密度は高く、気化器の周囲は相当の高温に晒されている。そのため正常な状態で運転されている場合でも、気化器は、限界に近い高温に晒される様に設計されており雰囲気温度が上昇する側に対する余裕は小さい。
しかしながらフレームセンサは、火炎の電気伝導度を検知するものであるから、火炎の燃焼状況(不完全燃焼である等)を検知することはできるものの、フレームセンサの信号と火炎の大小との間には直接的な相関関係は無い。そのため燃料の供給量が増加しているのか減少しているのかを判断することは困難である。従って、今日の燃焼装置の様に、正常な状態で運転されている場合でも、気化器が限界に近い高温に晒される様な設計の燃焼装置に特許文献3の構造を採用することは躊躇される。
即ち、近年市販されている家庭用給湯器では、早期に設定温度の湯を出湯させるために、燃焼装置がフィードフォワード制御されている。具体的には、カラン等を開いたことによって発生する通水量と入水温度とを検知し、さらに設定された出湯温度から加熱に要する熱量を演算する。そしてこの熱量を発生するのに要する燃料を供給すべく、燃料ポンプに信号を送り、燃料ポンプを駆動させる。その結果、必要とされる熱量を発生させるだけの燃料が気化器に送られ、必要とされる熱量を発生させるだけの火炎が直ちに発生し、必要な熱量が瞬時に得られる。
燃料供給手段は、開閉弁を含むものであってもよい。また開閉弁をデューティ比に応じて開閉することによって燃料供給量を調整するものであってもよいし、開度を調整するものであってもよい。
送風手段は、例えば送風機であるが、ダンパーを備えるものであってもよい。例えば制御信号によって送風機のモータに印加される電圧を制御し、送風量を制御することができる。あるいはダンパーの開口面積や開口位置を変化させることによって空気の供給量を調節することができる。
即ち請求項1に記載の燃焼装置は、従来技術と同様に、燃料供給手段等に対して制御信号を送信する制御装置を有し、前記制御信号は目標とする燃焼量に対して所定の制御ルールに則った相関関係をもって変化する。ただし請求項1に記載の燃焼装置は、予め複数の制御ルールを記憶しており、その内の特定の制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御する。
例えばA号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがBで送風機の供給電圧がC、a号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがbで送風機の供給電圧がcという様に予め決定されておりこの制御ルールに則って制御信号が変化する。
そのため燃料の粘度が適切であるならば、想定された量の燃料が気化器に供給されて気化され、決まった空気量が供給されて燃焼し、期待した大きさの火炎が生じ、気化器の外周部が期待した温度雰囲気となり、気化器は期待した温度に維持される。即ち燃焼装置は正常に機能する。そのため温度検知手段の検知温度は、想定された範囲のものとなる。
一方、燃料の粘度が不適切であるならば、燃料供給手段から供給される燃料の量が想定の範囲を外れることとなり、温度検知手段の検知温度が想定された範囲から外れる。
ここで本発明の燃焼装置は、制御装置が制御ルール切り替え機能を備え、所定の目標燃焼量で燃焼中における温度検知手段の検知温度に応じて前記制御ルールを切り替えられ、火炎が適切な大きさとなる様に修正される。そして以後は変更された制御ルールに則って通常時の燃焼状態が制御される。
例えばA号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがDで送風機の供給電圧がE、a号数の燃焼量が必要な場合には、ポンプのパルスがdで送風機の供給電圧がeという様な制御ルールに変更され、変更後の制御ルールに則って通常時の制御信号が変化する。
制御ルールは後記する様に制御テーブルとして記憶されていてもよいし、所定の演算式に基づいて演算するものであってもよい。
例えば前者の様に制御テーブルとして記憶される場合には、複数の制御テーブルを記憶することとなる。また後者の様に所定の演算式に基づいて演算する場合には、所定の演算式を複数記憶するか、一つの演算式と複数の定数を記憶することが考えられる。
また逆に温度検知手段の検知温度が所定値より低い場合は、気化器周囲の雰囲気温度を増加させたり空気供給量を減少させる方向に制御ルールが切り替わる。そのため気化器は、気化に適する温度に維持される。また燃焼量が増加することとなるので、燃焼装置の最大能力が維持される。
例えば、メインの電源を入れた後の最初の燃焼の際や、一定時間後に制御ルール切り替え機能を動作させる。これは燃焼装置が設置された最初の動作や、施工現場における試運転を終了した後を想定したものである。
即ち燃焼装置は日常的に使用されるが、メインの電源を切る機会は少ない。メインの電源を入れる場合としては、使用者の所に燃焼装置を設置し、運転を開始した場合が考えられる。この場合は、使用者が準備した燃料を使用して燃焼させる場合が多く、工場内で試運転した際の燃料と異なる燃料が使用されることが予想される。また使用者はその後もその燃料を使用するであろうと予想されるから、燃焼装置の設置時は制御ルール切り替え機能を動作させる時期として適切である。
またメインの電源を入れた後から一定時間後に制御ルール切り替え機能を動作させるのは、施工現場における試運転を想定している。即ち施工現場においてもある程度の試運転がなされる場合が多いが、この時の燃料は、施工業者が持参する場合もある。そのため施工業者が持参した燃料を使い終え、使用者が自ら準備した燃料で運転する時期を見計らって制御ルール切り替え機能を動作させることも適切である。
もちろん、一定期間ごとや、定常燃焼が続いた場合といった一定の条件に至った時に繰り返し制御ルール切り替え機能を動作させてもよい。
制御回路部100は、予め複数の制御ルールを記憶しており、その内の特定の制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御する。燃焼装置1は前記した制御ルールを切り替える「制御ルール切り替え機能」を備えており、制御回路部100が当該機能の動作を制御している。制御ルール切り替え機能が動作することにより、所定の目標燃焼量で燃焼中における温度検知手段の検知温度に応じて制御ルールを切り替え可能となる。このように、本実施形態の燃焼装置1では複数の制御ルールが設定されているが、その一つは、目標燃焼量に対する燃料ポンプ19の制御テーブルとして記憶されている。さらに、目標燃焼量に対する送風機2の制御テーブルとしても記憶されている。
また、判断に当たっては、2種の検知温度の「両方」が所定の条件を満たすか否かをもって判断してもよいし、2種の検知温度の「少なくとも一方」が所定の条件を満たすか否かをもって判断してもよい。2種の検知温度のどちらか一方のみを採用することもできる。
なお、検知温度が上限値より高くなる場合の例としては、使用する液体燃料の種類が異なり液体燃料の粘度が初期の想定よりも低くなり、液体燃料の供給量が過大となっている状態が挙げられる。また、検知温度が下限値よりも低くなる場合の例としては、使用する液体燃料の種類が異なり液体燃料の粘度が初期の想定よりも高くなり、液体燃料の供給量が少なくなっている状態が挙げられる。
2 送風機(送風手段)
4 空気量調節部(送風手段)
7 気化器
19 燃料ポンプ(燃料供給手段)
60 炎孔ベース
91 炎孔ベース温度センサ(温度検知手段)
92 気化器温度センサ(温度検知手段)
100 制御回路部(制御装置)
Claims (6)
- 液体燃料を気化させる気化器と、気化器に対して制御された量の液体燃料を供給する燃料供給手段と、燃焼に必要な空気を供給する送風手段と、前記燃料供給手段及び/又は前記送風手段に対して制御信号を送信する制御装置とを有し、前記制御信号は目標とする燃焼量に対して所定の制御ルールに則った相関関係をもって変化し、さらに燃焼装置の一部であって被加熱物の上流側における温度を検知する温度検知手段を備えた燃焼装置において、前記制御装置は、予め複数の制御ルールを記憶しており、その内の特定の制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御するものであり、前記制御ルールを切り替える制御ルール切り替え機能を備え、所定の目標燃焼量で燃焼中における温度検知手段の検知温度に応じて前記制御ルールを切り替え、以後は変更された制御ルールに則って通常時の燃焼状態を制御することを特徴とする燃焼装置。
- 温度検知手段の検知温度が所定値より高い場合は、燃料供給手段の燃料供給量が減少する様に及び/又は送風手段の空気供給量が増大する様に制御ルールを切り替え、温度検知手段の検知温度が所定値より低い場合は、燃料供給手段の燃料供給量が増大する様に及び/又は送風手段の空気供給量が減少する様に制御ルールを切り替えることを特徴とする請求項1に記載の燃焼装置。
- 燃料供給手段は燃料ポンプを有し、制御ルールの一つは、目標燃焼量に対する燃料ポンプの制御テーブルとして制御装置に記憶されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の燃焼装置。
- 送風手段は送風機を有し、制御ルールの一つは、目標燃焼量に対する送風機の制御テーブルとして制御装置に記憶されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃焼装置。
- 温度検知手段は温度センサであり、前記温度センサは気化器に取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の燃焼装置。
- 炎孔が平面的に配された炎孔ベースを備え、温度検知手段は温度センサであり、前記温度センサは前記炎孔ベースに取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の燃焼装置。
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