JP3688512B2

JP3688512B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP3688512B2
Application number: JP12801299A
Authority: JP
Inventors: 昌彦後藤; 守守川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2019-05-10
Also published as: JP2000320834A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、石油ファンヒーターなどの液体燃料燃焼装置に関し、特に送風用交流電動機の制御部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の石油ファンヒーターの構成について、図７および図８を参照しながら説明する。
【０００３】
従来の石油ファンヒーターは、燃料タンク１内の灯油２が燃料圧送用電磁ポンプ３により送油パイプ４を経て気化器ヒーターにより加熱された気化器５に圧送され燃焼室６で囲まれたバーナ７で燃焼されるようになっている。バーナ７で燃焼した高温の排ガスは、燃焼室６の上流側に設けられた送風用モーター８に直結された送風ファン９からの送風によって常温の空気と混合され温風として器具外に送風される。
【０００４】
送風用モーター８は単相誘導モーターからなり、燃焼が開始してから、燃焼炎を炎検知装置で検知した後に通電されるようになっていて、着火後約１．５分は強制的に送風ファンを全速で回転している。このため、運転開始時には発熱量が少ないわりに送風量が多くなり、送風口には冷風が吹き出ている。
【０００５】
燃焼開始時に送風用モーター８を全速で回転制御する理由は、モーターの起動時特性による。以下、この理由について詳細に説明する。
【０００６】
図９は、単相誘導モーターの一例の、くまとりコイル型単相誘導モーターの構造を示している。
【０００７】
くまとり型単相誘導モーターは、電磁鋼板を積層してできている固定子鉄心１０とシャフト１１に直結された回転子１２とを備えている。固定子鉄心１０には、固定子巻線である固定子銅線１５とくまとりコイルと呼ばれる銅線が巻かれ、回転子１２は、電磁鋼板を積層してできている鉄心に回転子巻線としてアルミ合金が鋳込まれてなる。
【０００８】
軸受１３は多孔質の銅合金からなり、潤滑油を含浸してシャフト１１と軸受１３の間に油膜を形成して、シャフト１１が滑らかに回転するようにしている。固定子銅線１５に交流電圧が印加されると、くまとりコイルの作用で回転子１２の周りを回転する磁界が発生し、回転子巻線に磁界の変化が加わるために電磁力が発生して回転を始める。
【０００９】
以上の構造において、軸受１３の潤滑のために用いられる潤滑油は、モーターの周囲温度が低い時には硬度度合いが高い。そこで、軸の回転による摩擦熱や燃焼の放射熱の受熱による温度上昇によって潤滑油が所定の粘度特性になるまでの時間をできるだけ短くする目的で、送風用モーターの回転を全速にして回すわけである。
【００１０】
また、上記のような着火後の全速回転方法とは別に、特開平５−３２２１６１号公報のように、低温時に強運転の時間を長くする方法や、特開平１０−２４３６７２号公報のように、燃焼開始時にしばらくの間モーターを回転させず直流電圧を印加してジュール熱によって軸受部を加熱する方法等も提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃焼開始時（着火時）に無条件にモーターを全速回転する方法では、潤滑油の粘度がそれほど低下していないような温度においても全速回転するために、潤滑用の粘度を所定の状態に持っていく時間を短くするという効果のわりには、反対に温風吹出口からの風が冷風感が強く、またモーター回転音が際立って大きいという問題がある。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、潤滑油の粘度特性が回転の妨げになる程度のものでない場合には、燃焼開始時のモーター回転を全速回転に対して抑制した回転となるように制御する液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するために以下のような構成を備えている。
【００１４】
（１）この発明の液体燃料燃焼装置は、液体燃料を燃焼させるバーナと、該バーナで燃焼した排ガスと空気とを混合して装置外に送風する送風ファンと、該送風ファンを駆動する送風用交流電動機と、室温を検知する室温検知手段と、気化器温度を検知する気化器温度検知手段と、バーナの燃焼開始後の送風用交流電動機の回転速度を、室温検知手段の検知した室温と気化器温度検知手段の検知した気化器温度とに基づいて、室温検知手段の検知した室温が所定の室温以下であり、且つ気化器温度検出手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度以下である時には、略全速回転で制御し、室温検知手段の検知した室温が所定の室温を超え、且つ気化器温度検出手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度を超える時には、バーナへの燃料供給量に応じた第１の回転数で制御し、室温検知手段の検知した温度が所定の室温以下であり、且つ気化器温度検知手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度を超える時、または、室温検知手段の検知した温度が所定の室温を超え、且つ気化器温度検知手段の検知した温度が所定の気化器温度以下である時には、前記第１の回転数とは異なるバーナへの燃料供給量に応じた第２の回転数で制御する回転制御手段と、を備えている（請求項１）。
【００１５】
回転制御手段は、燃焼開始後に室温検知手段によって監視されている室温に応じてモーター（送風用交流電動機）の回転を制御する。すなわち、バーナの燃焼開始時の室温が所定の室温以下の時には略全速回転に制御し、所定の室温を越えている時にはバーナへの燃料供給量に応じた回転に制御する。バーナへの燃料供給量に応じた回転は略全速回転よりも回転数が小さいから、燃焼開始時にこの回転制御が行われる場合には、送風が冷たく感じたりモーターの回転音が際立って大きく聞こえたりすることを防止できる。なお、使用する潤滑油特性にもよるが、一般には、燃焼開始時の室温が０°Ｃ以下のようなかなり低い場合を除いて、燃焼開始後にモーターを全速回転させて潤滑油の粘度を所定の状態まで持っていく効果はそれほど大きいとはいえない。すなわち、非常に低い室温でない限り、モーターを通常通り回転させても粘度低下によって回転が妨げられる場合がそれほど多いとはいえない。したがって、この発明においては所定の室温を適当な温度に設定することによって、多くの場合、燃焼開始時にモーターが全速回転することによって生じる冷風や騒音による不快感をなくすことができる。
【００１９】
室温と共に気化器温度を検出し、両方の温度に基づいて回転制御を行うことによって、より精度の高い制御を行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態として石油ファンヒーターをあげる。このヒーターの基本的な構造については、図７〜図９に示したものと同じである。この発明の実施形態の石油ファンヒーターと従来の石油ファンヒーターと相違する点は、主として制御手段にある。以下、この制御手段の構成と動作について詳細に説明を行う。
【００２４】
図１は、第１の実施例を示す。
【００２５】
図１において、制御手段１９は、制御部１８と室温測定手段２０とを備えている。制御部１８は、ＣＰＵなどを含むマイコン制御部で構成されている。この制御手段１９の入力側には室温検知手段として室温サーミスタ１６が接続され、出力側にモーター駆動回路２２および送風用モーター８が接続されている。
【００２６】
室温サーミスタ１６は、通常は、石油ファンヒーターの筐体の任意の箇所（ただし、熱風が当たらない箇所が望ましい）に設置されている。
【００２７】
図２は、上記制御部１８の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
運転スイッチがオンされると、室温サーミスタ１６において室温ＲＴが検出される。次に、予め設定した温度（予め設定した室温）ＳＲＴと測定した室温ＲＴとの比較を行う。ＲＴ＜ＳＲＴなら、送風モーター８を全速Ｎで駆動し、ＳＴ５の燃焼シーケンスへ移行する。ＲＴ＞ＳＲＴの時には、送風モーター８を、その時の発熱量にあった回転Ｎ１で制御する。発熱量は、すなわち、バーナ７への燃料供給量に応じた値であって、この燃料供給量は、気化器５において設定される値である。燃焼シーケンスＳＴ５では、上記バーナ７への燃料供給量に応じた回転制御が行われる。
【００２９】
なお、運転スイッチがオンされた時の石油ファンヒーターの動作は以下のようなものである。図示しない運転スイッチがオンされると、気化器５に取り付けられた気化器ヒーターに通電が開始され気化器５が加熱される。気化器５に取り付けられている気化器サーミスタで気化器温度が検知され、その温度が設定温度になると、燃料タンク１内の灯油２が燃料圧送式電磁ポンプ３により送油パイプ４を経て気化器５に圧送され、燃焼室６で囲まれたバーナ７で燃焼する。燃焼状態においては、室温を検知する室温サーミスタ１６（図１参照）によって室温を検知して、予め設定した温度によって燃焼の発熱量を変えながら室温をコントロールする。
【００３０】
上記の構成において、設定温度ＳＲＴは、例えば、０°Ｃに設定される。したがって、室温が０°Ｃ以下の時に運転スイッチがオンされると、送風モーター８が全速回転（Ｎ）制御され、潤滑油の粘度に打ち勝って回転をするために、回転数が低下したり起動しなくなるなどの不都合を防止できる。しかし、室温が０°Ｃを超える場合には、その時の発熱量に応じた回転（Ｎ１、Ｎ１＜Ｎ）に制御されるために、運転スイッチオン直後の大きなモーター回転音を防ぐことができ、また、冷風が出力されて寒く感じる不快感も防ぐこともできる。通常の日本のような温暖地域で使用される家庭用石油ファンヒーターでは、室温が０°Ｃを超えた温度で運転スイッチがオンされる場合が比較的多いと考えられるために、この制御を行うことにより、多くの場合ＳＴ２→ＳＴ４と進むことになって上記の不快感が感じられる状況となるのを防ぐことができる。
【００３１】
図３は、第２の実施例を示す。構成において、図１に示す第１の実施例と相違する点は、制御手段１９に室温判定手段２０に代えて気化器温度判定手段２１を設け、室温サーミスタ１６に代えて気化器サーミスタ１７を設けた点である。図４は、第２の実施例の動作を示すフローチャートである。動作において図２と相違する点は、ＳＴ１０において気化器サーミスタによる気化器温度（ＫＴ）を検出し、ＳＴ１１において、予め設定した気化器温度ＳＫＴとこのＫＴとを比較している点である。
【００３２】
設定温度ＳＫＴとしては、例えば、１５０°Ｃに設定される。この実施例の場合も、多くの場合、ＳＴ１１からＳＴ１３に進んで、運転スイッチオン直後は発熱量に応じて送風モーター８の回転制御が行われる。したがって、運転スイッチオン直後の大きな回転音や冷風による不快感が生じなくなる場合が多い。
【００３３】
図５は、第３の実施例を示す。構成において、第１および第２の実施例と相違する点は、制御手段１９に室温判定手段２０と気化器温度判定手段２１を設け、サーミスタとして、室温サーミスタ１６と気化器サーミスタ１７を設けた点である。図６は、第３の実施例の動作を示すフローチャートである。
【００３４】
この実施例では、第１および第２の実施例よりも、より精密な回転制御を行うようにしている。すなわち、室温と共に気化器温度を検出し、両方の温度を監視してモーター回転のための条件設定を行っている。図６のＳＴ２１およびＳＴ２２において、室温および気化器温度が設定温度ＳＲＴと設定温度ＳＫＴ以下であるかどうかをそれぞれ検出し、両方とも設定温度以下の場合にＳＴ２６に進んで送風モーター８を全速で回転制御する。これ以外の場合には、ＳＴ２４またはＳＴ２５において、その時の発熱量に応じた回転制御を行う。つまり、ＲＴ＞ＳＲＴで且つＫＴ＞ＳＫＴの場合には、ＳＴ２４の制御を行い、ＲＴ＞ＳＲＴで且つＫＴ＜ＳＫＴの場合にはＳＴ２５で制御を行う。また、ＲＴ＜ＳＲＴでＫＴ＞ＳＫＴの場合もＳＴ２５に進んでモーターの回転制御を行う。ただし、ＳＴ２４の回転数Ｎ１はＳＴ２５の回転数Ｎ２よりも大きい値（回転数）に設定されている。Ｎ１とＮ２のどちらを高回転数にするかは仕様によって決める。この実施例３によると、送風モーター８の回転制御は、ＳＴ２４〜ＳＴ２６の３つの回転数のいずれかに制御されることになるため、より精密な制御が可能となる。なお、ＳＲＴおよびＳＫＴの値は、上記第１の実施例および第２の実施例に示したような値（例えば、ＳＲＴ＝０°Ｃ、ＳＫＴ＝１５０°Ｃ）に設定される。
【００３５】
この第３の実施例においても、上記第１および第２の実施例と同様に、多くの場合、運転スイッチオン直後において送風ファンの大きな回転音や冷風が吹き出す不快感を防止することできる。
【００３６】
なお、上記各実施例で制御するモーターの全速回転数Ｎは、モーターの特性で定まる全速回転数近くであればよい。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、運転スイッチオン直後に室温や気化器温度に応じて、必要な場合にのみ送風用交流電動機を全速回転するようにしているために、所定の室温や所定の気化器温度を適当な値に設定しておくことによって、運転スイッチオン直後の送風ファンの大きな騒音や冷風が吹き出させることによる不快感を防止できる機会が増える。このため、全体として、装置の性能を低下させずに燃焼時の快適さを損なわないものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態である石油ファンヒーターの第１の実施例の要部の構成図。
【図２】第１の実施例の運転開始時の動作を示すフローチャート。
【図３】第２の実施例の要部の構成図。
【図４】第２の実施例の運転開始時の動作を示すフローチャート。
【図５】第３の実施例の要部の構成図。
【図６】第３の実施例の運転開始時の動作を示すフローチャート。
【図７】石油ファンヒーターを側面から見た構造図。
【図８】図７のＸ−Ｘ断面構成図。
【図９】単相誘導モーターの構造図。

Claims

液体燃料を燃焼させるバーナと、
該バーナで燃焼した排ガスと空気とを混合して装置外に送風する送風ファンと、
該送風ファンを駆動する送風用交流電動機と、
室温を検知する室温検知手段と、気化器温度を検知する気化器温度検知手段と、
バーナの燃焼開始後の送風用交流電動機の回転速度を、室温検知手段の検知した室温と気化器温度検知手段の検知した気化器温度とに基づいて、
室温検知手段の検知した室温が所定の室温以下であり、且つ気化器温度検出手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度以下である時には、略全速回転で制御し、
室温検知手段の検知した室温が所定の室温を超え、且つ気化器温度検出手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度を超える時には、バーナへの燃料供給量に応じた第１の回転数で制御し、
室温検知手段の検知した温度が所定の室温以下であり、且つ気化器温度検知手段の検知した気化器温度が所定の気化器温度を超える時、または、室温検知手段の検知した温度が所定の室温を超え、且つ気化器温度検知手段の検知した温度が所定の気化器温度以下である時には、前記第１の回転数とは異なるバーナへの燃料供給量に応じた第２の回転数で制御する回転制御手段と、を備えた液体燃料燃焼装置。