JP2682457B2 - 暖房機の燃焼制御装置 - Google Patents

暖房機の燃焼制御装置

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JP2682457B2 JP6189379A JP18937994A JP2682457B2 JP 2682457 B2 JP2682457 B2 JP 2682457B2 JP 6189379 A JP6189379 A JP 6189379A JP 18937994 A JP18937994 A JP 18937994A JP 2682457 B2 JP2682457 B2 JP 2682457B2
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研司 関戸
桂 池戸
利雄 笠田
祥裕 菊池
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    • F24C5/00Stoves or ranges for liquid fuels
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    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/18Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
    • F23N5/187Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel using electrical or electromechanical means
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石油ファンヒータ等の暖
房機の燃焼制御装置に関するものであり、特に燃焼時の
燃料と空気との制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、空気供給量を暖房機の燃焼量に対
応して所定の供給量で制御するものにおいて、空気供給
量を変化させる時、一気に供給量を変化させるのではな
く、所定時間毎かつ段階的に制御を行うことによって空
燃比が崩れることによる赤火や火炎のリフティング等の
弊害を防止するようにしていた。
【0003】図5は従来のこの種暖房機の燃焼部の概略
断面図であり、図5において、1は燃焼器、2はこの燃
焼器1に燃焼用空気を送り込む燃焼用モータ、3は上記
燃焼器1に液体燃料を送り込む電磁ポンプであり、燃焼
用空気と液体燃料を上記燃焼用モータ2と上記電磁ポン
プ3によって空燃比を一定に保つようにバランス良く燃
焼器1に供給するようになっている。
【0004】図6は従来における暖房機の燃焼制御のブ
ロック図であり、1は燃焼器、6は制御手段としてのマ
イクロコンピュータ、11は燃焼器1に燃焼用空気を送
り込む燃焼用モータ等から成る空気供給手段、8は空気
供給手段11を制御する燃焼用モータ制御手段、10は
空気供給量を決定する上での必要となる所定空気供給量
データで、燃焼量に応じてあらかじめ決められていて、
この所定空気供給量データ10はマイクロコンピュータ
6内のデータ記憶手段9に保持している。16は燃焼器
1に燃料を送り込む電磁ポンプ等から成る燃料供給手
段、14は燃料供給手段16を制御するポンプ制御手
段、15は燃料供給量を決定する際の所定燃料供給量デ
ータで、空燃比が崩れないよう空気供給量に対応して決
められていて、前記マイクロコンピュータ6内のデータ
記憶手段9に保持されている。
【0005】図7は従来の燃焼用モータの回転数と電磁
ポンプの燃料供給量のタイムチャートであり、燃焼量が
変化して燃焼用モータの回転数が低回転RL から高回転
Hへと変化する際に、一気に変化させずに徐々に変化
させ、その回転数に応じて所定の燃料供給量も段階的に
変化させることによって、赤火や火炎のリフティング等
を防止している。また、回転数が高回転RH から低回転
L へと変化させる場合も同様に段階的に変化させてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、燃焼用モータの回転数が低回転RL から
高回転RH への変化や高回転RH から低回転RL へと変
化する際に、この回転数が一時的にオーバーシュートや
アンダーシュート等で所定の最大値と最小値の範囲から
外れた場合、あるいは、電源電圧の増加減少等によって
外れた場合、空燃比が崩れて赤火や火炎のリフティング
等の影響が生じるなどの問題点があった。また、燃焼用
モータの異常で回転数が所定の最大値と最小値の範囲か
ら外れた場合、空燃比が崩れた状態で、しかも燃焼用モ
ータが異常の状態で燃焼を継続してしまうなどの問題点
があった。
【0007】本発明は、上記のような問題点を解決する
もので、第一の目的は、燃焼用空気の供給量が一時的に
所定の最大値と最小値の範囲から外れた場合の赤火や火
炎のリフティング等を防止することにある。
【0008】また、第二の目的は、所定の最大値と最小
値の範囲から外れた場合の安全性と信頼性を高めること
にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の暖房機の燃焼制
御装置は、燃焼器と、この燃焼器へ燃料を供給する燃料
供給手段と、上記燃焼器へ燃焼用空気を供給する空気供
給手段と、室内の温度と設定温度から燃焼量を算出する
燃焼量決定手段と、燃焼量に対応してあらかじめ決めら
れた所定空気供給量データおよび空気の供給量に応じて
空燃比が一定に保たれるよう決められた所定燃料供給量
データを保持したデータ記憶手段と、このデータ記憶手
段に保持された所定空気供給量データに基づいて空気供
給量を制御する燃焼用モータ制御手段と、前記データ記
憶手段に保持された燃料データに基づいて燃料供給量を
制御するポンプ制御手段と、空気供給手段による空気供
給量を検知する検知手段を備え、上記データ記憶手段は
空気供給量が所定の最大値と最少値の範囲から一時的に
外れた場合に燃料供給量を空気供給量に追従させて所定
範囲外で燃焼するための所定外燃料供給量データを保持
し、空気供給量が一時的に所定の範囲から外れたことを
上記検知手段が検知した場合にポンプ制御手段は燃料供
給量を所定外燃料供給量データから選定して追従させ、
空燃比を一定に保つように制御するようにしたものであ
る。
【0010】また、上記検知手段により、空気供給量が
所定の最大値と最小値の範囲から外れた状態を一定時間
検知した場合、強制的に消火させるように制御するもの
である。
【0011】
【作用】この発明における暖房機の燃焼制御装置は、上
記構成によって空気供給量が所定の最大値と最小値の範
囲から外れた場合でも、燃料供給量をそれに見合った量
だけ補正するため、燃焼用空気と燃料の混合のバランス
が崩れることがなくなる。
【0012】また、所定の最大値と最小値の範囲から外
れた状態で一定時間燃焼を継続した場合、制御手段が強
制的に消火させることによって、オーバーシュート等の
一時的な現象でない燃焼モータの異常等によって所定の
最大値と最小値の範囲から回転数が外れた状態で燃焼が
長時間継続されることがなくなる。
【0013】
【実施例】
実施例1.図1はこの発明の一実施例を示す燃焼制御装
置のブロック図であり、図1において、1は燃焼器、2
は燃焼用モータ、3は電磁ポンプ、4は室温検知手段、
5は温度設定手段、6は制御手段としてのマイクロコン
ピュータであり、室温検知手段4と温度設定手段5から
の情報はマイクロコンピュータ6に設けられた燃焼量決
定手段7に入力され、ここで所定範囲内での燃焼量が算
出される。この燃焼量に基づいて燃焼用モータ制御手段
8がマイクロコンピュータ6内に設けられたデータ記憶
手段9に記憶されている所定空気供給量を選択し、その
空気量を供給するように制御する。データ記憶手段9は
空気供給量が所定の最大値と最小値の範囲から外れた場
合に燃料供給量を追従させて空燃比を一定に保つための
所定外燃料供給量データ18を有している。
【0014】なお、空気供給手段11は燃焼用モータ2
と燃焼用モータ駆動回路12から構成されている。一
方、燃焼用モータ2の回転数を測定する回転数検知手段
13によって測定された燃焼用モータ2の回転数を空気
供給量に換算し、この空気供給量に基づいてポンプ制御
手段14がデータ記憶手段9内の所定燃料供給データ1
5を利用して燃料供給手段16を制御し、燃焼器1に燃
料を送り込んでいる。
【0015】また、燃料供給手段16は電磁ポンプ3と
ポンプ駆動回路17から構成されている。ここで、燃焼
用モータ2の回転数が一時的に回転数移行時のオーバー
シュートやアンダーシュート等によって所定の最大値と
最小値の範囲から外れた場合、ポンプ制御手段14はデ
ータ記憶手段9に設けられた所定外燃料供給量データ1
8を利用して電磁ポンプ3を制御し、燃料を燃焼器1に
供給することで空燃比を崩すことなく燃焼させる。
【0016】燃焼量決定手段7、燃焼用モータ制御手段
8およびポンプ制御手段14は予めマイクロコンピュー
タ6にプログラミングされた手順に従って処理される。
以下、マイクロコンピュータ6の処理の流れを図2のフ
ローチャートを用いて説明する。まず、燃焼器1への空
気供給量を知るため、燃焼用モータ2の回転数を回転数
検知手段13により測定する(ステップ19)。次に、
この回転数が所定の最大値と最小値の範囲内の回転数か
どうか判別する(ステップ20)。
【0017】そして、上記回転数が所定範囲のものであ
れば、所定燃料供給量データ15からその回転数に対応
する燃料供給データを選択し(ステップ21)、このデ
ータを使って電磁ポンプ3を駆動し、燃焼器1に燃料を
供給する(ステップ22)。一方、ステップ20の回転
数判別で所定の最大値と最小値の範囲外の回転数である
場合、所定外燃料供給量データ18からその回転数に対
応する燃料供給データを選択し(ステップ23)、この
データを使って電磁ポンプ3を駆動する。
【0018】次に、燃焼用モータ2の回転数と燃料供給
量の関係を図3のタイムチャートを用いて説明する。図
3は燃焼量が弱燃焼状態から強燃焼状態へ移行させるた
め、この燃焼量に対応させて燃焼用モータ2の回転数を
低回転RL から高回転RH へ変化させる時、上記回転数
を一気に変化させずに所定時間毎(T0 →T1 →T2
3 )に回転数を低回転RL →R1 →R2 →R3 →高回
転RH という具合に段階的に変化させ、その回転数に応
じて燃料供給量もFL →F1 →F2 →F3 →FH という
具合に段階的に変化させる状態を示している。
【0019】ここで、燃焼用モータ2が高回転RH で即
安定せずに時間TaからTbの間はオーバーシュートに
よって高回転RH よりも高い回転数となってしまうが
(領域24)、高回転RH が所定回転数の最大値である
場合、領域24に対応して空燃比が一定になるような燃
料供給量は所定燃料供給量データ15には設定されてい
ない。そこで、所定外燃料供給量データ18から領域2
4に対応する燃料供給量FS1,FS2を選び出し、この供
給量で燃料を供給(領域25)し、所定の最大値と最小
値の範囲外の回転数になった場合でも、空燃比を崩すこ
となく燃焼することが可能となる。
【0020】また、回転数が高回転RH から低回転RL
へと移行させる時、低回転RL が所定回転数の最小値で
ある場合に、アンダーシュートした場合でも、同様に所
定外燃料供給量データ18から対応する燃料供給量を選
び出して供給することにより空燃比を崩すことなく燃焼
することができる。なお、本実施例では所定の最大値の
範囲外の燃料供給量をFS1,FS2の2段階にしたが、燃
料をきめ細かく制御することが可能であるので、この所
定範囲外でも燃料と燃焼用空気をきめ細かく多段階また
は無段階に制御することも可能である。
【0021】また、所定の範囲外で燃焼させる場合、例
えば、最大値以上で燃焼させる場合は、長時間連続して
燃焼を継続させると燃焼器1の温度が上昇して問題にな
るが、本実施例のようにオーバーシュートの間だけ、す
なわち短時間に限り燃焼可能にすれば、異常なく燃焼さ
せることができる。この時間は燃焼器1の温度上昇等に
対する余裕度を考慮して、予め設定しておけばよい。
【0022】実施例2.上記実施例1では所定外燃料供
給量データ18を保持することで所定範囲外でも燃料と
燃焼用空気をきめ細かく制御することができたが、マイ
クロコンピュータ6のタイマー手段を使用して、所定範
囲外での燃焼が一定時間経過した場合、強制的に消火す
る処理を追加させることで、燃焼用モータ2の異常等に
よって回転数が所定範囲から外れたままの状態で燃焼を
継続することを防止できる。
【0023】図4に示すフローチャートは本発明の実施
例2を示すもので、本実施例2のマイクロコンピュータ
6の処理について説明する。まず、燃焼用モータ2の回
転数を測定し(ステップ19)、次に所定回転数かどう
かを判別し(ステップ20)、所定範囲のものであれ
ば、所定燃料供給量データ15を利用して電磁ポンプ3
を駆動制御する(ステップ21,22)。一方、ステッ
プ20の回転数判別で所定の最大値と最小値の範囲外の
回転数である場合、一定時間が経過するまでは、所定外
燃料供給量データ18を利用してポンプ3を駆動する
(ステップ23,22)。そして、所定範囲外で一定時
間が経過すると強制的に消火させる。(ステップ2
5)。
【0024】このように、燃焼用モータ2が一定時間所
定範囲外で運転を継続したときには、燃焼を強制的に停
止させるようにしたので、故障かあるいは回転数変化時
のオーバーシュートやアンダーシュート等の一時的な現
象かを容易に判定でき、一時的な現象の場合はそのまま
燃焼を継続させ、故障の場合は一定時間後に燃焼を自動
的に停止させる。そして故障の場合でも、一定時間は最
適な空燃比で燃焼させた後に停止させるので、安全性は
高く、さらに誤動作で停止することがないので、信頼性
も高い。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、所定
外燃料供給量データを保持したことにより、燃焼用モー
タの回転数が所定の最大値と最小値の回転数範囲から外
れて燃焼用空気が過剰状態や不足状態になるような場合
でも、燃料供給量を追従させて空燃比を一定に維持する
ようにしたので、赤火や火炎のリフティング等の弊害の
ない安定した燃焼を行えるとともに、排ガス特性も良好
で安全性の高い暖房機を提供することができる。
【0026】また、燃焼用モータの回転数が所定の最大
値と最小値の範囲から外れた状態で一定時間燃焼を継続
した場合は、強制的に消火させることによって、燃焼用
モータの異常等によって所定範囲から回転数が外れた状
態で燃焼が継続することがなく、より安全な暖房機を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す暖房機の燃焼制御装
置のブロック図である。
【図2】この発明の実施例1を示す動作説明用のフロー
チャートである。
【図3】この発明の実施例1を示す燃焼用モータの回転
数と燃料供給量の関係のタイムチャートである。
【図4】この発明の実施例2を示す動作説明用のフロー
チャートである。
【図5】この種暖房機の燃焼部の概略断面図である。
【図6】従来の暖房機の燃焼制御装置のブロック図であ
る。
【図7】従来の燃焼用モータの回転数と燃料供給量の関
係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
1 燃焼器 6 マイクロコンピュータ 7 燃焼量決定手段 8 燃焼用モータ制御手段 10 所定空気供給量データ 11 燃焼用空気供給手段 14 ポンプ制御手段 15 所定燃料供給量データ 16 燃料供給手段 18 所定外燃料供給量データ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼器と、この燃焼器へ燃料を供給する
    燃料供給手段と、上記燃焼器へ燃焼用空気を供給する空
    気供給手段と、室内の温度と設定温度から燃焼量を算出
    する燃焼量決定手段と、燃焼量に対応してあらかじめ決
    められた所定空気供給量データおよび空気の供給量に応
    じて空燃比が一定に保たれるよう決められた所定燃料供
    給量データを保持したデータ記憶手段と、このデータ記
    憶手段に保持された所定空気供給量データに基づいて空
    気供給量を制御する燃焼用モータ制御手段と、前記デー
    タ記憶手段に保持された所定燃料供給量データに基づい
    て燃料供給量を制御するポンプ制御手段と、空気供給手
    段による空気供給量を検知する検知手段を備え、上記デ
    ータ記憶手段は空気供給量が所定の最大値と最少値の範
    囲から一時的に外れた場合に燃料供給量を空気供給量に
    追従させて所定範囲外で燃焼するための所定外燃料供給
    量データを保持し、空気供給量が一時的に所定の範囲か
    ら外れたことを上記検知手段が検知した場合にポンプ制
    御手段は燃料供給量を所定外燃料供給量データから選定
    して空気供給量に追従させ空燃比を一定に保つように制
    御することを特徴とする暖房機の燃焼制御装置。
  2. 【請求項2】 上記検知手段により空気供給量が所定の
    最大値と最小値の範囲から外れた状態を一定時間以上検
    知した場合、空気供給手段の異常とみなして燃焼器の燃
    焼を停止させることを特徴とする請求項1記載の暖房機
    の燃焼制御装置。
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