JP2976551B2 - 油燃焼器の制御装置 - Google Patents

油燃焼器の制御装置

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JP2976551B2
JP2976551B2 JP3041745A JP4174591A JP2976551B2 JP 2976551 B2 JP2976551 B2 JP 2976551B2 JP 3041745 A JP3041745 A JP 3041745A JP 4174591 A JP4174591 A JP 4174591A JP 2976551 B2 JP2976551 B2 JP 2976551B2
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伸二 宮内
勝 伊東
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石油等の油燃料を使用す
る油燃焼器の気化燃焼部の安全制御動作に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の制御装置は、例えば図6
に石油給湯機を例として示すように、熱交換器1と、熱
交換器1を加熱するバーナ2と、バーナ2から燃焼熱の
一部を受熱し、かつ気化した気化油をバーナ2へ送る気
化部3と、気化部3に内蔵され、バーナ2からの受熱に
加えて、さらに油を気化促進させるヒータ4と、気化部
3へ燃料油を供給する送油手段(電磁ポンプ等)5と、
気化部3の温度を検出する気化部温度検出手段(サーミ
スタ等)6、バーナ2への気化油を点火させる点火器7
と、バーナ2の燃焼を検知する燃焼状態検知手段(フレ
ームロッド等)8と、出湯温度を検出する出湯温度検出
手段(サーミスタ等)9と、運転,停止及び出湯温度の
設定を行なう運転調節器10と、バーナ2へ燃焼用空気
を送る送風機(DCファンモータ等で構成されてい
る。)11と、運転調節器10からの運転、停止信号及
び出湯温度設定値信号と、送油手段5、送風機11へ燃
焼量に応じた出力制御信号をそれぞれ出力する燃焼制御
手段12とにより構成されていた。
【0003】この構成により、運転調節器10がオフよ
りオンされた時、燃焼制御手段12は、気化部3が所定
の設定温度を維持するように、ヒータ4へ通電制御信号
を出力し、開栓時、送風機11、点火器7、送油手段5
と順次出力し、燃焼状態検知手段8により着火検出後、
運転調節器10からの設定温度に出湯温度をするように
送風機11及び送油手段5の出力を調節(いわゆるフィ
ードバック制御)を行なっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、気化部3の気化熱は、ヒータ4からの伝
熱量とバーナ2からの燃焼熱を受熱した受熱量とを合わ
せた熱量であるため、通常燃焼時は燃焼量に応じてヒー
タへの電力量を調節して最適燃焼すべき気化温度を維持
させている。ところが、燃焼用空気および排気ガスの流
れが不完全時、すなわち吸気部のゴミ詰まりや鳥類の巣
等による排気マフラの閉塞等が発生した場合は、燃焼用
空気の供給量が減少するため正常燃焼から黄火燃焼へと
変化し、一酸化炭素やスス、黒煙等を発生し不完全燃焼
に至るとともに、バーナ2からの受熱量が相対的に増加
し、ヒータ4をオフしたにもかかわらず気化筒温度が上
昇してしまう。また、この時燃焼状態が完全に消火に至
らずに不完全燃焼している場合、燃焼検知手段8により
着火を検出しつつ気化筒温度上昇が継続する。また、気
化筒の温度上昇速度は、燃焼量によって変化するため一
定でなく、気化筒温度検出手段のショート故障検出レベ
ルは、正常運転時の温度制御ばらつきを考慮して、十分
高温側に設定されるため、即座にショート故障レベルに
達しないのでこの間は不完全燃焼を継続するという課題
があった。
【0005】本発明はかかる従来の課題を解消するもの
で、油燃焼器の燃焼用空気量の供給不足や排気閉塞等に
よる、不完全燃焼を早期に検知し、燃焼停止等の然るべ
き動作を行なうことにより長時間不完全燃焼を継続し、
一酸化炭素や黒煙、スス等を出し続けるのを回避する安
全で信頼性の高い油燃焼器を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の油燃焼器の制御装置は、バーナから燃焼熱を
受熱して油を気化する気化部と、前記気化部へ燃焼量に
応じて油を送る送油手段と、前記バーナの燃焼状態を検
出する燃焼状態検出手段と、前記気化部の温度を検出す
る気化部温度検出手段と、前記気化部温度検出手段から
の温度検出信号を入力し、第一の気化部温度判定値およ
第一の気化部温度判定値よりは高くショート故障検出
レベルよりは低い第二の気化部温度判定値と比較し、比
較判定信号を出力する温度比較部と、前記送油手段に燃
焼量に応じて燃焼量制御信号を出力し、かつ、燃焼中は
前記気化部を前記第一の気化部温度判定値近傍に維持す
るとともに、前記温度比較部からの比較判定信号が前記
第二の気化部温度判定値を超え、かつ前記燃焼状態検出
手段からの燃焼状態検出レベルと正常時燃焼状態検出レ
ベルとの偏差が所定レベルを越えた場合、前記送油手段
へ燃焼停止信号を出力する気化燃焼制御手段とを備えた
ものである。
【0007】
【作用】本発明は上記の構成によって、燃焼用空気およ
び排気ガスの流れが不完全時、すなわち吸気部のゴミ詰
まりや排気マフラの閉塞等が発生した場合に、燃焼用空
気の供給量が減少するために、バーナからの受熱量が相
対的に増加し、ヒータをオフしたにもかかわらず気化筒
温度が上昇し、かつ不完全燃焼に至る。そして、気化燃
焼制御手段は正常燃焼運転時の気化筒の制御維持温度近
傍より所定の温度だけ高い第二の気化筒温度検出判定値
を越え、かつ燃焼状態検出手段からの燃焼状態検出レベ
ルと正常時燃焼状態検出レベルとの偏差が所定レベルを
越えた場合、燃焼用空気量の供給不足または排気通路閉
塞等による不完全燃焼であると判定し、燃焼を停止させ
る。したがって、一酸化炭素ガス排出等の危険状態を早
期に回避する安全動作を行なう。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。なお、従来例の図6と同一部材には同一符号を
付している。図1は本発明の石油給湯機の制御構成図で
ある。13は、第一の気化部温度判定値(例えば、KT
S1=280℃とする。)、13’は、第二の気化部温
度判定値(例えば、KTS2=310℃とする。)、1
4は、気化部温度検出手段6からの温度検出信号と、第
一および第二の気化部温度判定値とを比較し、比較判定
信号を出力する温度比較部、15は、温度比較部14か
らの比較判定信号と、出湯温度検出手段9からの出湯温
度検出信号と、運転調節器10からの運転/停止信号
と、燃焼状態検知手段8からの燃焼状態検知信号とを入
力し、ヒータ4へ通電出力制御信号を、送油手段5、送
風機11へ燃焼量に応じた出力制御信号を出力する気化
燃焼制御手段である。
【0009】また、図2に示すように、燃焼状態検知信
号の入力方法は、燃焼状態検知手段8とバーナ2との間
に直列抵抗16、スイッチ17を介して電源(VDC)1
8を印加した時に炎の整流作用によって、バーナ2−燃
焼状態検知手段8間に炎電流が流れることによって、直
列抵抗16の両端間の電圧(VLV)によって検出でき、
消火→黄火、赤火燃焼→正常燃焼に従って燃焼状態検知
信号(VLV)が増加するように接続されている。
【0010】また、図3(a)に示すように、温度比較
部14は、第二の気化部温度判定値13’よりさらに高
温側に気化部温度検出手段6のショート故障を検出する
ための第三の気化部温度判定値(例えば、KTSS=3
80℃とする。)13”も入力し比較判定信号を気化燃
焼制御手段15へ出力するように接続されている。
【0011】上記構成において、動作を説明すると、図
3の(a)〜(d)に示すタイムチャートのようにな
る。a,b,c,dは、それぞれ気化部3の温度検出信
号(KT)、ヒータ4への出力制御信号(HT)、燃焼
状態検知手段8の燃焼状態検知信号(VLV)、運転調節
器10の運転/停止信号(UT)の時間特性である。ま
た、図4は、燃焼状態検知手段8の正常燃焼から異常燃
焼への各燃焼状態での最大、最小燃焼量における燃焼状
態検知信号(VLV)の変化を示す関係図である。
【0012】t=t1で運転調節器10が停止から運転
状態にセットされると、ヒータ4に気化燃焼制御手段1
5から通電出力制御信号が出力され、気化部3が予熱開
始される。その後、気化部3の温度が第一の気化部温度
判定値(KTS1)にほぼ維持される。つまり、図3
(a)に示すように、KTS1より所定の温度幅でヒー
タをオン(KTon点)、オフ(KToff 点)する。この
後、t=t2にてカランが開栓されて熱交換器1に水が
流れるとバーナ2の燃焼動作が開始される。燃焼状態検
知手段8により着火を検知し、その後、運転調節器10
の設定温度に出湯温度を一致させるように気化燃焼制御
手段15は燃焼量に応じて出力制御信号を出力する。こ
の時、燃焼状態検知手段8は、燃焼状態を常に監視し、
燃焼状態検知信号(VLV)が正常燃焼レベル(LVS
1)以上か否かをチェックしている。
【0013】ここで、t=t3において、天候変化や異
物付着等により給排気通路の通気抵抗が増大したとする
と、図3(c)のように、正常燃焼状態から燃焼空気不
足により黄火燃焼、または赤火燃焼に至るため、燃焼状
態検知信号(VLV)は、次第に減少する。また、バーナ
2の火炎は正常燃焼の火炎に対して空気量不足のため短
炎化傾向になり気化部3への受熱量が増大する。従っ
て、ヒータ4への給電をオフしても、なお気化部3の温
度は上昇する。この時、燃焼用空気不足で燃焼するた
め、一酸化炭素の排気量が増大し、場合によっては黒
煙、スス、臭気等が発生する。
【0014】しかし、燃焼状態検知手段8は、燃焼状態
を常に監視しているので、燃焼状態検知信号(VLV)が
正常燃焼レベル(LVS1)から下降して、t=t4に
て、異常燃焼検知レベル(LVS2)以下になったこと
を検出する。つまり、正常燃焼検出レベルとの偏差が所
定レベル(ΔL)をこえたことを検出する。
【0015】さらに、t=t5にて、気化燃焼制御手段
15は、気化部温度検出手段6からの温度検出信号が、
第二の気化部温度判定値13’を越えたことを温度比較
部14からの比較判定信号により検知する。すなわち、
気化燃焼制御手段15は、燃焼状態が異常燃焼で、かつ
気化部3がヒータ4への通電オフにもかかわらず異常上
昇しつつあることを検知し、即座に送油手段5への燃料
供給を停止し燃焼停止させる。さらに、送風機11によ
って残ガスを排出する。
【0016】従って、燃焼状態を常時監視しつつ、気化
部3の温度制御および監視を行なうことにより、通常時
の気化部温度制御値である第一の気化部温度判定値13
に対し、ヒータ4のオフ時の温度オーバーシュートレベ
ルのばらつきの上限近傍において、燃焼用空気不足によ
る異常燃焼を早期に検知できる。すなわち、気化部温度
検出手段6のショート故障と区別して、ショート故障レ
ベルに達しなくてもバーナ受熱量の増大に伴う気化部3
の異常温度上昇を検知できる。よって、ただ単に、通常
時の気化部3の制御温度帯より誤動作回避のために、充
分高温側に設定されている気化部温度検出手段6のショ
ート故障検出レベルに対し、通常時の気化部温度制御帯
近傍において燃焼用空気不足による異常燃焼を誤検知な
く早期に発見でき燃焼停止させることにより安全で信頼
性の高い油燃焼器となる。
【0017】また、図5に示すように燃焼量に応じて第
二の気化部温度判定値13’を変化させることにより、
燃焼用空気不足による気化筒の温度上昇速度のばらつき
を考慮して、より迅速にかつ確実に燃焼異常を検知する
ことができる。
【0018】なお、上記実施例のように、燃焼状態検出
信号の正常か異常かの判定は、あらかじめ設定された絶
対値レベル間の偏差のみに限定されるものでなく、燃焼
状態検出信号の微分値や微分値符号の継続時間等によっ
て判定することも可能である。また、上記実施例のよう
に、気化部がヒータを有するものに限定されるものでな
く、ヒータレスでの受熱方式による油燃焼器でも同等の
効果が得られる。
【0019】
【発明の効果】以上の様に本発明の油燃焼器の制御装置
によれば次の効果が得られる。 (1)燃焼中は気化部を第一の気化部温度判定値近傍に
維持するとともに、気化部温度が前記第一の気化部温度
判定値よりは高くシュート故障検出レベルよりは低い
二の気化部温度判定値を超え、かつ燃焼状態検出手段か
らの燃焼状態検出レベルと正常時燃焼状態検出レベルと
の偏差が所定レベルを超えた場合、燃焼を停止させるの
で、通常時の気化部温度制御帯近傍という比較的低い温
度帯域で燃焼用空気不足による異常燃焼を誤検知なく早
期に検知して燃焼を停止させることができ、異常燃焼状
態を長時間継続してしまうことなく安全で信頼性の高い
油燃焼器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における石油燃焼給湯機の制
御装置のブロック図
【図2】同制御装置の燃焼状態検知の制御ブロック図
【図3】同制御装置の動作特性を示すタイムチャート
【図4】同制御装置の燃焼状態と燃焼状態検知信号レベ
ルとの関係図
【図5】同制御装置の第2の気化部温度判定値と燃焼量
との関係図
【図6】従来の油燃焼器の制御装置の制御ブロック図
【符号の説明】
2 バーナ 3 気化部 5 送油手段 6 気化部温度検出手段 13 第一の気化部温度判定値 13’ 第二の気化部温度判定値 14 温度比較部 15 気化燃焼制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−194112(JP,A) 実開 昭63−30752(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 5/00 - 5/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バーナから燃焼熱を受熱して油を気化する
    気化部と、前記気化部へ燃焼量に応じて油を送る送油手
    段と、前記バーナの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手
    段と、前記気化部の温度を検出する気化部温度検出手段
    と、前記気化部温度検出手段からの温度検出信号を入力
    し、第1の気化部温度判定値および第一の気化部温度判
    定値よりは高くショート故障検出レベルよりは低い第二
    の気化部温度判定値と比較し、比較判定信号を出力する
    温度比較部と、前記送油手段に燃焼量に応じて燃焼量制
    御信号を出力し、かつ、燃焼中は前記気化部を前記第一
    の気化部温度判定値近傍に維持するとともに、前記温度
    比較部からの比較判定信号が前記第二の気化部温度判定
    値を越え、かつ前記燃焼状態検出手段からの燃焼状態検
    出レベルと正常時燃焼状態検出レベルとの偏差が所定レ
    ベルを越えた場合、前記送油手段へ燃焼停止信号を出力
    する気化燃焼制御手段とを備えた油燃焼器の制御装置。
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