JP3710058B2

JP3710058B2 - Combustion device and hot water heater

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Publication number: JP3710058B2
Application number: JP2002023413A
Authority: JP
Inventors: 公明朝野; 人志原; 哲郎濱田; 紀弘堀; 宏樹長谷川
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2002-01-31
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2022-01-31
Also published as: JP2003222405A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置および当該燃焼装置を備えた湯水加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯装置等に代表される湯水加熱装置には、石油等の液体燃料を噴霧して燃焼させる燃焼装置が多用されている。図１２は、燃料を噴霧して燃焼させる燃焼装置を内蔵した給湯装置の断面図である。図１２において、１００は給湯装置であり、１０１は燃焼装置である。図１２に示す燃焼装置１０１は、燃焼ケース１０２を有し、燃焼ケース１０２の下方に、熱交換器１０３が設けられている。熱交換器１０３は、燃焼ケース１０２内に水管が挿通されたものである。
【０００３】
燃焼装置１０１は、燃料噴射ノズル１０５とノズル収納筒１０６と燃焼筒１０７と送風機１０８とを具備している。燃料噴射ノズル１０５は、ノズル収納筒１０６内に収納され、外部から供給された燃料を燃焼筒１０７内に噴霧するものである。
【０００４】
図１３は、燃焼装置１０１における燃料系統を示す概念図である。燃料噴射ノズル１０５は、燃料を噴霧する噴霧開口を有し、内部に噴霧開口に至る往き側流路と、噴霧開口から戻る戻り側流路が設けられている。燃料噴射ノズル１０５の入り側には、第１ポンプ１１０及び第２ポンプ１１１が直列的に接続されており、電磁弁１１２を介して燃料タンク１１３に接続されている。ここで第１ポンプ１１０は吐出量を任意に変更できる電磁ポンプであり、第２ポンプ１１１は定差圧ポンプである。一方、燃料噴射ノズル１０５の戻り側には、逆止弁１１５及び比例弁１１６が直列的に接続されており、往き側流路の第１ポンプ１１０よりも上流側に接続されている。
【０００５】
図１４は、従来の燃焼装置１０１に採用されている比例弁１１６の模式図である。比例弁１１６は、ケーシング１２０内に燃料流路１２１が形成されている。燃料流路１２１の端部には逆止弁１１５が接続される燃料流入口１２２と、燃料が流出する燃料流出口１２３とが形成されており、燃料流路１２１の中途には、弁座１２５が設けられている。弁座１２５には、接離自在なように球状の弁体１２６が配設されている。弁体１２６に当接する位置には、プランジャ１２７が配置されている。プランジャ１２７の周囲には、コイル１２８が設けられている。コイル１２８に通電すると、プランジャ１２７は、ケーシング１２０の軸線上を進退し、弁体１２６を押し動かす。
【０００６】
弁体１２６がプランジャ１２７に押し動かされると、燃料流路１２１の流路面積が変化し、燃料流入口１２２から燃料流出口１２３へと流れ出る燃料の流量が変化する。よって、比例弁１１６は、図示しない電力調整手段によりコイル１２８に流す電力を変化させることによって戻り側流路を流れる燃料の流量を調整することができる。
【０００７】
従来技術の燃焼装置１０１では、燃料タンク１１３から供給された燃料が第１ポンプ１１０によって加圧され、第２ポンプ１１１の吸入側に供給される。燃料は、第２ポンプ１１１によってさらに加圧され、燃料噴射ノズル１０５へと流入する。
【０００８】
加圧され高圧状態の燃料は、燃料噴射ノズル１０５突端の噴霧開口に至り、その一部が外部に開放されて霧状に噴射される。燃料噴射ノズル１０５に供給されたものの噴霧されなかった残余の燃料は、逆止弁１１５を通過して比例弁１１６の燃料流入口１２２に流入する。燃料流入口１２２から比例弁１１６内に流入した燃料は、コイル１２８に流される電流量に応じた流量で往き側流路の上流側へと戻される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃焼装置１０１において、燃料噴霧ノズル１０５から噴霧される燃料の噴霧量の調整は、比例弁１１６から往き側流路に戻される燃料の流量の調整により行われていた。即ち、従来の燃焼装置１０１は、要求される燃焼量に応じて、比例弁１１６のコイル１２８に所定の電力を印加することにより、弁体１２６の開度を調整し、燃料の噴霧量を調整していた。
【００１０】
燃焼装置１０１を燃焼駆動させると、雰囲気温度の変化などにより次第に比例弁１１６の温度が変化し、ケーシング１２０内のコイル１２８の温度も変化する。コイル１２８は、温度変化によりその抵抗値が増減する。そのため、コイル１２８の温度が不安定な場合には、コイル１２８に流れる電流量が不安定となり、戻り流路を流れる燃料の流量の調整が困難である。よって、従来の燃焼装置１０１は、燃料の噴霧量を精度よく調整し、燃焼状態を安定化することが困難であり、供給電流量を安定化すべく定電流回路を別途設ける必要があった。
【００１１】
また、比例弁１１６は、プランジャ１２７を進退させることにより、弁体１２６と燃料流路１２１との隙間を微調整し、燃料の流量を調整するものである。そのため、比例弁１１６は、燃料流路１２１や弁体１２６の形状などの機械的バラツキにより、燃料の流量が大きく変化してしまう。そのため、従来の燃焼装置１０１では、燃料を安定燃焼させるために、コイル１２８に接続された電力調整手段に上記した機械的バラツキを調整するための調整手段を別途設ける必要があった。
【００１２】
そこで本発明は、上記した問題に鑑み、燃料の噴霧量を精度よく調整できる燃焼装置および当該燃焼装置を具備した湯水加熱装置を提供することを目的とした。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記した問題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段に燃料を供給する燃料往路とを有し、当該燃料往路の中途に燃料を噴霧手段に送る燃料ポンプを設けた湯水加熱装置において、前記噴霧手段は、燃料を噴霧する噴霧開口を有し、内部に噴霧開口に至る往き側流路と、噴霧開口から戻る戻り側流路とを有する戻り型ノズルであり、前記噴霧手段には、前記燃料往路から前記噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記戻り側流路を経て前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路が接続されており、当該燃料復路の中途にはインジェクター弁が設けられており、当該インジェクター弁は、燃料の流出を規制する弁体を具備し、さらに弁体の開閉を制御する弁制御手段を備え、前記弁体の開閉により単位時間当たりの燃料の流量を調整することを特徴とする燃焼装置である。
【００１４】
ここで、「インジェクター弁」とは、極めて短い時間で断続的に弁体を開閉することができる弁である。例えば、インジェクター弁は、アクチュエータと、当該アクチュエータを駆動させるための電磁コイルと、前記アクチュエータに連動する弁体とを備え、前記電磁コイルに電流を供給することで弁体を開くことができるものである。
【００１５】
本発明の燃焼装置は、インジェクターの弁体を開閉させ、燃料復路内を流れる燃料の流量を変更することにより、噴霧手段から噴霧される燃料の量を調整するものである。前記燃焼装置に採用されているインジェクター弁は、弁体の開閉により単位時間当たりの燃料の流量を変更するものであり、弁体が開いた際に燃料復路内を流れる燃料の流量は、インジェクター弁やその近傍の温度変化によらず常に安定している。従って、本発明の燃焼装置は、燃料の噴霧量および燃焼量を精度よく調整することができ、燃料が安定して完全燃焼される。そのため、本発明の燃焼装置はエネルギー効率が高い。
【００１６】
また、本発明の燃焼装置は、燃焼状態が安定しているため、燃料の不完全燃焼による一酸化炭素などの有毒ガスやススの発生量を最低限に抑制できる。よって、本発明の燃焼装置は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、ススの堆積などによる燃焼装置の故障も少ない。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、戻り側流路に逆止弁とアキュームレータが設けられ、前記アキュームレータは逆止弁とインジェクター弁の間にあることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、弁制御手段は、弁体を断続的あるいは周期的に開閉し、当該弁制御手段は、前記弁体を開閉するタイミングを制御することによって単位時間当たりの燃料の流量を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置である。
【００１９】
かかる構成によれば、弁制御手段により間欠開閉弁の弁体を断続的あるいは周期的に開閉することにより、周囲の雰囲気等によらず所定量の燃料を噴霧し、安定燃焼させることができる。そのため、本発明の燃焼装置は、有毒ガスやススなどの発生量が少なく、環境に調和した燃焼駆動が可能である。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、弁制御手段は、弁体の開閉をデューティー比制御あるいはＰＷＭ制御することを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置である。
【００２１】
かかる構成によれば、単位時間当たりに燃料復路内を流れる燃料の流量が、前記単位時間中に占める弁体を開く時間の割合で決定されるため、噴霧手段から噴霧される燃料の量を精度よく調整できる。よって、本発明の燃焼装置は、要求される燃焼量に応じて燃料を噴霧し、安定した燃焼駆動が可能である。
【００２２】
また、上記した構成によれば、弁制御手段に入力され、制御の対象となる入力信号の周波数が変動しても、弁体の開閉周期は、それに追従してスムーズに変更される。そのため、上記した構成によれば、動作環境の変化等により入力信号の周波数が変動しても、燃料の噴霧量調整を容易かつ精度よく行える。
【００２３】
また、本発明の燃焼装置は、燃焼駆動が安定しているため、有害ガスやススの発生量が少ない。即ち、本発明の燃焼装置は、高効率かつ環境に調和した燃焼駆動が可能である。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、燃料ポンプが燃料を送り出す圧力は、燃料ポンプを駆動する交流電源の位相変化に追従して一定の周期で変化するものであり、弁制御手段は、燃料ポンプを駆動する交流電源に同期して弁体を開閉させることを特徴とする請求項３又は４に記載の燃焼装置である。
【００２５】
本発明の燃焼装置において、噴霧手段への燃料の供給圧力は、燃料ポンプを駆動している交流電源の周波数に依存して脈動している。前記燃焼装置に採用されている間欠開閉弁は、前記交流電源に同期して弁体を開閉するため、これにより燃料の供給圧力の脈動が打ち消される。そのため、本発明の燃焼装置は、噴霧手段に供給される燃料の圧力変動がほとんどなく、安定した燃焼駆動を行うことができる。
【００２６】
また、本発明の燃焼装置は、燃料の圧力変動がほとんどないため、燃焼により発生する火炎は脈動せず安定している。そのため、燃料の燃焼に伴い発生する燃焼騒音も最小限に抑制することができる。
【００２７】
また、本発明の燃焼装置は、噴霧手段に供給される燃料の圧力がほとんど変動しないため、燃焼量の多少に関わらずほぼ一定のパターンで燃料を噴霧することができる。そのため、燃料の噴霧量によらず燃料と空気との混合状態がほぼ一定であり、燃料を安定燃焼することが可能である。
【００２８】
本発明の燃焼装置は、燃焼量の多少に関わらず、燃料が完全燃焼されるため、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。よって、本発明の燃焼装置は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、スス等の堆積による装置の故障も少ない。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、燃料ポンプが燃料を送り出す圧力は、燃料ポンプを駆動する交流電源の位相変化に追従して一定の周期で変化するものであり、弁制御手段は、燃料ポンプを駆動する交流電源のゼロクロス信号のタイミングに基づいて弁体を開閉させることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００３０】
かかる構成によれば、弁体をポンプの交流電源に同期した一定の周期で開閉することができるため、噴霧手段に供給される燃料の圧力変動が最小限に抑制される。そのため、本発明の燃焼装置は、燃料を常にほぼ一定の圧力およびタイミングで噴霧することができる。よって、本発明の燃焼装置は、燃料を安定燃焼することができ、燃焼騒音を最小限に抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の燃焼装置において、噴霧手段から噴霧される燃料は、燃焼量によらずほぼ一定の噴霧圧で噴霧される。噴霧手段から噴霧された燃料は、噴霧量に関わらずほぼ一定のパターンで拡散され、空気と混合される。そのため、本発明の燃焼装置は、燃料の噴霧量によらず燃料と空気との混合状態がほぼ一定であり、燃料を安定燃焼することが可能である。
【００３２】
本発明の燃焼装置は、燃焼量に関わらず燃焼駆動が安定しているため、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。そのため、本発明の燃焼装置は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、ススなどの堆積に伴う装置の故障を最小限に抑制することができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、弁制御手段は、燃料ポンプを駆動する交流電源のゼロクロス信号を検知すると、弁体を開状態とすることを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００３４】
かかる構成によれば、燃料ポンプによる燃料の圧力変動を最小限に抑制することができる。よって、本発明の燃焼装置は、燃焼量の多少に関わらず、ほぼ一定の圧力およびタイミングで燃料を噴霧することができる。そのため、本発明の燃焼装置は、燃料を安定燃焼することが可能であり、燃焼騒音の発生を最小限に抑制することができる。
【００３５】
また、本発明の燃焼装置において、燃料は、噴霧量に関わらずほぼ一定噴霧圧で噴霧され、ほぼ一定のパターンで拡散する。そのため、燃料と空気との混合状態が常に一定であり、燃料を安定燃焼することが可能である。さらに、本発明の燃焼装置は、燃焼量に関わらず燃焼駆動が安定しているため、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。
【００３６】
請求項８に記載の発明は、弁制御手段は、燃料ポンプを駆動する交流電源のゼロクロス信号を検知し、所定の遅延時間を経た後に弁体を開状態とするとを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００３７】
かかる構成によれば、遅延時間を設けることにより、ポンプの交流電源の周期変動と、ポンプの圧力変動との時間的なズレを調整することができる。そのため、噴霧手段に供給される燃料の圧力変動が極めて小さい。よって、本発明の燃焼装置は、燃料を常に一定の圧力およびタイミングで噴霧し、安定燃焼することができ、燃焼駆動に伴う燃焼騒音も最小限に抑制することができる。
【００３８】
また、本発明の燃焼装置において、噴霧手段から噴霧される燃料は、燃焼量によらず一定の噴霧圧で噴霧される。燃料は、常に一定のパターンで拡散し、空気と十分混合される。そのため、本発明の燃焼装置は、燃料を完全燃焼することができる。
【００３９】
本発明の燃焼装置は、燃焼量に関わらず燃焼駆動が安定しているため、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。そのため、本発明の燃焼装置は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、ススなどの堆積に伴う装置の故障がほとんどない。
【００４０】
請求項９に記載の発明は、燃焼部と、水を加熱する熱交換部を有し、燃焼部で発生した燃焼ガスを熱交換部に送り、熱交換部で水を加熱する湯水加熱装置において、燃焼部には請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼装置が装着されていることを特徴とする湯水加熱装置である。
【００４１】
上記した燃焼装置は、要求される燃焼量の大小にかかわらず、安定した燃焼駆動が可能であり、要求される燃焼量に相応した熱エネルギーを放出することができる。すなわち、上記した燃焼装置は、燃焼量が変化しても、要求に応じて的確に熱エネルギーを熱交換部に付与することができる。よって、上記した燃焼装置を備えた本発明の湯水加熱装置は、燃焼部における燃焼可能範囲が広く、湯水を幅広い温度範囲で精度よく加熱できる。
【００４２】
また、上記した湯水加熱装置は、燃焼ケースを有し、当該燃焼ケースに燃焼装置が取り付けられ、さらに燃焼ケースに水管が挿通されて熱交換部が構成されていることを特徴とするものであってもよい。（請求項１０）
【００４３】
また、上記した湯水加熱装置は、水が溜められる貯湯部と、貯湯部を貫通する燃焼ガス通路部を有し、燃焼部で発生した燃焼ガスを燃焼ガス通路部に導入して貯湯部内の水を加熱することを特徴とするものとすることも可能である。（請求項１１）
【００４４】
請求項１２に記載の発明は、燃料を噴霧する噴霧手段と、当該噴霧手段に燃料を供給する燃料往路とを有し、当該燃料往路の中途に燃料を噴霧手段に送る燃料ポンプを設けた湯水加熱装置において、前記噴霧手段は、燃料を噴霧する噴霧開口を有し、内部に噴霧開口に至る往き側流路と、噴霧開口から戻る戻り側流路とを有する戻り型ノズルであり、前記噴霧手段には、前記燃料往路から前記噴霧手段に供給された燃料の一部を、前記戻り側流路を経て前記燃料往路に設けられた燃料ポンプよりも上流側に戻す燃料復路が接続されており、当該燃料復路の中途にはインジェクター弁が設けられており、当該インジェクター弁は、燃料の流出を規制する弁体を具備し、さらに弁体の開閉を制御する弁制御手段を備え、前記弁体の開閉により単位時間当たりの燃料の流量が調整され、戻り側流路に逆止弁とアキュームレータが設けられ、前記アキュームレータは逆止弁とインジェクター弁の間にあり、燃料ポンプが燃料を送り出す圧力は、燃料ポンプを駆動する交流電源の位相変化に追従して一定の周期で変化するものであり、弁制御手段は、燃料ポンプを駆動する交流電源のゼロクロス信号を検知し、所定の遅延時間を経た後に弁体を開状態とすることを特徴とする燃焼装置である。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態である給湯装置（湯水加熱装置）および燃焼装置について説明する。図１は、本実施形態の給湯装置の要部の一部を破断した正面図である。また、図２は、本実施形態の燃焼装置における燃料系統を示す模式図である。図３は、本実施形態の燃焼装置が具備しているインジェクター弁の断面図である。
【００４５】
図１において、１は本実施形態の給湯装置（湯水加熱装置）であり、２は本実施形態の給湯装置１に用いられる燃焼装置である。３は本実施形態の燃焼装置２に採用される燃料噴射ノズルである。本実施形態の燃焼装置２は、燃焼ケース４を有し、その下方に熱交換器５が設けられたものである。熱交換器５は、燃焼ケース４内に水管が挿通されたものである。本実施形態の燃焼装置２は、従来の燃焼装置１０１と同様に、空気ケース６の内部に端部が開放したノズル収納筒７と、ノズル収納筒７の端部に接続された燃焼筒８とを備えている。空気ケース６には、燃焼筒８内に空気を送り込む送風機９が接続されている。
【００４６】
本実施形態の燃焼装置２は、従来の燃焼装置１０１の燃料系統が備えている比例弁１１６に代わってインジェクター弁１０が採用されている点が大きく異なる。本実施形態の燃焼装置２は、図２に示すような燃料系統に接続されている。燃焼装置２のノズル収納筒７に収納されている燃料噴射ノズル３は、燃料を噴霧する噴霧開口を有する。燃料噴射ノズル３は、内部に噴霧開口に至る往き側流路と、噴霧開口から戻る戻り側流路とを有する。
【００４７】
燃料噴射ノズル３に接続されている燃料系統は、従来の燃焼装置１０１に採用されている燃料系統とほぼ同一である。即ち、燃料噴射ノズル３の入り側には、燃料往路１１が接続されている。燃料往路１１は、燃料タンク１２、電磁弁１３およびポンプ１５が直列的に接続されたものである。一方、燃料噴射ノズル３の戻り側には、噴霧されずに残った燃料を燃料往路１１に戻す燃料復路１７が接続されている。燃料復路１７は、逆止弁１８とアキュームレータ２０とインジェクター弁１０とが直列的に接続されたものである。アキュームレータ２０は、燃料復路１７中を流れる燃料の圧力を緩衝するものである。燃料復路１７は、燃料往路１１の電磁弁１３とポンプ１５との間に接続されている。
【００４８】
本実施形態の燃焼装置２は、図３に示すようなインジェクター弁１０を具備しており、極めて短い時間で断続的に開閉する機能を備えている。インジェクター弁１０は、ケーシング３０内にアクチュエータ３１と、アクチュエータ３１を駆動させるための電磁コイル３２と、アクチュエータ３１に連動する弁体３３とを有する。ケーシング３０の両端部には、ケーシング３０内に燃料を供給するための燃料流入口３５と、燃料を流出する燃料流出口３６とが設けられている。また、ケーシング３０の内部には、燃料流入口３５から流入した燃料が流通する燃料流路３７が設けられている。
【００４９】
ケーシング３０には、接続端子３８が設けられている。接続端子３８は、電磁コイル３２に接続されており、接続端子３８に電流を供給すると電磁コイル３２が励磁される。その結果、ケーシング３０内のアクチュエータ３１が駆動し、アクチュエータ３１と連動して弁体３３が開く。すなわち本実施形態で採用する燃料噴射ノズル３は、接続端子３８に電流が供給されている間、弁体３３が開き、電流が停止すると弁体３３が閉じる。弁体３３は、極めて鋭敏に反応し、瞬間的に開閉される。
【００５０】
また接続端子３８には、図４に示すように弁体３３の開閉を制御するための噴霧制御手段４０（弁制御手段）が接続されている。噴霧制御手段４０は、ポンプ１５の電源に同期したパルス電流を電磁コイル３２に供給する。以下において、噴霧制御手段４０から発信されるパルス電流について説明する。
【００５１】
ポンプ１５には、図７（ａ）に示すように一定周期で位相変化する交流電源が、図７（ｃ）に示すように整流されて印加されている。そのため、ポンプ１５が燃料を送り出す圧力は、図７（ｄ）に示すようにポンプ１５に印加される電源の位相変化に追従して一定の周期で変化する。ポンプ１５の圧力変化は、ポンプ１５に印加される電源の位相変化に対して、ほぼ一定の時間ｔだけ遅延している。噴霧制御手段４０は、ポンプ１５に印加されている交流電源の電流がゼロとなる点を検出し、図７（ｂ）に示すようなゼロクロス信号を検知する。噴霧制御手段４０は、図７（ｅ）に示すように、ゼロクロス信号の立ち上がりからポンプの圧力変動の遅延時間ｔだけ経過した後に、燃焼装置２の燃焼量に応じて決定された時間Ｔだけパルス電流を発信する。
【００５２】
上記した様に、本実施形態で採用される燃料噴射ノズル３は、接続端子３８に電流が供給されている間、弁体３３が開き、電流が停止すると弁体３３が閉じるので、供給されるパルスがＯＮである時に瞬間的に弁体３３が開き、ＯＦＦになると瞬間的に弁体３３が閉じる。
【００５３】
インジェクター弁１０は、要求される燃焼量に応じて噴霧制御手段４０によりＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御される。あるいは、必要な燃焼量に応じてパルスのＯＮ時間とＯＦＦ時間の割合（デューティー比）を変化させることにより、弁４４を開く時間が調整される。より具体的には、要求される燃焼量が少ない場合は、パルス周期あたりのＯＮ時間が長く、弁体３３が長時間にわたって開いている。逆に要求される燃焼量が多い場合は、パルス周期あたりのＯＦＦ時間が長く、弁体３３が閉止している時間が相対的に長い。本実施形態で採用するインジェクター弁１０は、こうして燃料の流出を断続し、断続のタイミングを制御することにより燃料往路１１を流れる燃料の量を調整する。
【００５４】
本実施形態の燃焼装置２において、燃料噴霧ノズル３には、ポンプ１５により加圧された燃料が供給されている。ここで、ポンプ１５は、燃料の流量にかかわらず常に一定の吐出圧を付している。そのため、燃焼装置２において、インジェクター弁１０の弁体３３には常時一定の圧力が作用している。
【００５５】
接続端子３８にパルス電流が流れると、弁体３３が開き燃料流出口３６から燃料が流れ出る。ここで上記したように、燃料の噴射量に係わらず、弁体３３には常時一定の圧力が掛かっているため、接続端子３８にパルス電流が流れ、弁体３３が開いた際に燃料流出口３６から流れ出る燃料の圧力は常時一定である。そのため接続端子３８に供給されるパルス電流がＯＮになると、常に一定量（単位時間あたり）の燃料が一定圧力で流出される。従って、インジェクター弁１０から流出する燃料の流量は、弁体４４が開いている時間の長短、即ちパルス電流がＯＮである時間によって調整できる。よって、インジェクター弁１０からの燃料の流出量は、噴霧制御手段４０によりＰＷＭ比制御することにより調整することができる。即ち、本実施形態の燃焼装置２において、燃料噴射ノズル３からの燃料の噴霧量は、噴霧制御手段４０によりインジェクター弁１０をＰＷＭ比制御することにより調整される。
【００５６】
上記した燃料噴霧ノズル３は、従来の燃焼装置１０１と同様のノズル収納筒７内に収納されている。ノズル収納筒７は、燃料噴射ノズル３を直接内蔵するノズル収納内筒５０と、その外側に設けられたノズル収納外筒５１とによる２重構造となっている。ノズル収納内筒５０は内部に、燃料噴霧ノズル３と、燃料噴霧ノズル３から噴霧された燃料を点火するための点火プラグ５２とを収納している。ノズル収納筒７は、燃焼筒８と接続されて一体化されている。ノズル収納内筒５０およびノズル収納外筒５１の側面には、燃焼筒８の内部に空気を導入するための空気導入孔（図示せず）が設けられている。
【００５７】
燃焼筒８は図１に示す様に二段形状の筒体であり、ノズル収納筒７に接続された第１燃焼筒５３と、当該第１燃焼筒５３に連続し、第１燃焼筒５３よりも大径の第２燃焼筒５５とから構成されている。第１燃焼筒５３の周部には、燃焼筒６内に空気を導入するための空気導入口５６が複数設けられている。また同様に、第２燃焼筒５５の周部にも、燃焼筒６内に空気を導入するための空気導入口５７が複数設けられている。また、第２燃焼筒５５の下方には、燃焼筒８内における燃料の攪拌を促進するための燃料拡散部材５８が取り付けられている。
【００５８】
燃料噴霧ノズル３から噴霧された燃料は燃焼筒８および燃焼ケース４内において所定のパターンで拡散した後燃焼し、高温の燃焼ガスを発生する。この燃焼ガスは、燃焼ケース４の下方に配置された熱交換器５において熱交換を行い、熱交換器５内の水を加熱する。
【００５９】
熱交換器５は、図４に示すように流水回路６０と接続されている。流水回路６０は、カランなどに接続され外部に湯水を流出する、いわゆる給湯回路である。流水回路６０は、熱交換器５に外部から水を給水する給水回路６１と、熱交換器５において加熱された湯水が流れる給湯回路６２と、給水回路６１から分岐されたバイパス回路６３とを有し、要求に応じて外部に湯水を供給するものである。そしてバイパス回路６３を流れる冷水のバイパス水量と給湯回路２０に流れる高温の湯水の量とをバイパス水量調節弁６５によって調節し、これらの湯水を混合して湯水の温度を調節する。また給湯回路６２とバイパス回路６３との混合部分の下流側には水量調節弁６６と出湯センサ６７が設けられている。出湯センサ６７によって検知された温度が前記したバイパス水量調節弁６５等にフィードバックされると共に、水量調節弁６６によって総水量が調節される。給水回路６１には、水量センサ６８と、温度センサ６９が設けられ、高温湯の温度が８０℃程度となるように燃焼装置２における燃焼量が調節される。
【００６０】
続いて、本実施形態の給湯装置１および燃焼装置２の駆動制御部分について説明する。本実施形態の燃焼装置２は、噴霧制御手段４０により燃料噴射ノズル３から噴霧される燃料の量が調整され、燃焼量が調整される。噴霧制御手段４０は、給湯装置１の駆動制御を行う駆動制御装置４１の一部である。駆動制御装置４１は、ＣＰＵを中心として構成されており、当該ＣＰＵには、前記した配管回路全ての電気機器が直接的に、あるいはリレー等を介して間接的に接続されている。駆動制御装置４１のＣＰＵには、熱交換器５内の水を加熱するのに必要な熱量から燃焼装置２のインジェクター弁１０を開弁する時間（所定時間当たり）を決定する開弁時間決定プログラムが入力されている。即ち、開弁時間決定プログラムは、図５に示すような熱量と開弁時間との相関関係に基づき、インジェクター弁１０を開弁時間Ｔを決定する。
【００６１】
駆動制御装置４１には、上記した遅延時間ｔを計時する遅延タイマー４３が内蔵されている。遅延タイマー４３は、遅延時間ｔからカウントダウンを開始するものである。また、駆動制御装置４１には、インジェクター弁１０の開弁時間Ｔを計時する開弁時間タイマ４５が内蔵されている。開弁時間タイマ４５は遅延タイマー４３が計時を完了すると駆動を開始する。
【００６２】
続いて、本実施形態の給湯装置１および燃焼装置２の動作について説明する。図６は、本実施形態の燃焼装置２における、噴霧制御手段４０によるインジェクター弁１０の制御方法を示すフローチャートである。給湯装置１が運転を開始すると、ステップ１において、要求される湯温に基づき、駆動制御装置４１により熱交換器５内の湯水を所望の温度まで加熱するのに必要な熱量が算出される。湯水の加熱に必要な熱量が決定されると、制御フローはステップ２に移行する。
【００６３】
ステップ２において、駆動制御装置４１は、ステップ１において決定された必要熱量および上記した熱量と開弁時間との相関関係に基づいてインジェクター弁１０の開弁時間を算出し、制御フローをステップ３へと移行する。ステップ３において駆動制御装置４１がゼロクロス信号を検知すると、制御フローはステップ４（ａ）へと移行し、遅延タイマ４３に遅延時間ｔがセットされる。一方、ステップ３において駆動制御装置４１がゼロクロス信号を検知しない場合は、制御フローはステップ４（ｂ）へと移行し、遅延タイマー４３が計時を開始する。
【００６４】
ステップ４あるいはステップ４（ｂ）において遅延タイマー４３がカウントを開始すると、ステップ５において、遅延タイマ４３に設定された遅延時間ｔの残り時間（遅延残り時間ｔ’）が確認される。ステップ５において遅延残り時間ｔ’がゼロとなると、制御フローはステップ６へと移行し、開弁時間タイマー４５に燃焼装置２の燃焼量に応じた開弁時間Ｔがセットされる。
【００６５】
開弁時間タイマー４５に開弁時間Ｔがセットされると、制御フローはステップ７に移行し、開弁時間Ｔからカウントダウンを開始する。開弁時間Ｔのカウントダウンが開始すると、ステップ８において開弁時間Ｔの残り時間（開弁残り時間Ｔ’）が確認される。ステップ８において開弁残り時間Ｔ’が残っている場合は、ステップ９において駆動制御装置４１から噴霧制御手段４０に開弁指令が出される。噴霧制御手段４０は、開弁指令に基づいてインジェクター弁１０の電磁コイル３２にパルス信号を発信することで弁体３３を開状態とし、一連の制御フローが完了する。一方、ステップ８において開弁残り時間Ｔ’がゼロである場合は、制御フローがステップ９’へ進行する。ステップ９’において、駆動制御装置４１は噴霧制御手段４０への開弁指令を停止し、弁体３３を閉状態とすると、一連の制御フローが完了する。
【００６６】
本実施形態の給湯装置１において、燃焼装置２の燃料復路１７にはインジェクター弁１０が設けられているため、周囲の温度変化に関わらず燃焼量に応じた量の燃料を的確に噴霧し、燃焼することができる。また、燃焼装置２において、燃料噴射ノズル３から噴霧される燃料は、燃焼量によらず一定の噴霧圧で噴霧される。そのため、燃焼筒８内に噴霧された燃料は、常に一定のパターンで拡散し、空気と十分混合される。よって、本実施形態の燃焼装置２は、燃料を完全燃焼することができる。
【００６７】
また、燃焼装置２は、燃焼量に関わらず燃焼駆動が安定しているため、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。また、燃焼装置２は、燃焼駆動時に発生するススなどの堆積に伴う装置の故障がほとんどない。
【００６８】
また、燃焼装置２において、駆動制御装置４０は、一定の遅延時間ｔを経た後にインジェクター弁１０を開くように構成されているため、ポンプ１５の交流電源の周期変動と、ポンプ１５の圧力変動との時間的なズレを調整することができる。そのため、燃料噴射ノズル３に供給される燃料の圧力変動が極めて小さい。よって、燃焼装置２は、燃料を常に一定の圧力およびタイミングで噴霧し、安定燃焼することができ、燃焼駆動時に発生する燃焼騒音も最小限に抑制することができる。
【００６９】
本実施形態においては、ポンプ１５に印加される電源の位相変化に対して、一定の遅延時間ｔを経た後にポンプ１５が圧力変動するため、駆動制御装置４１に遅延タイマー４３を設ける構成とした。しかし、図８に示すようにポンプ１５に印加される電源の位相変化に対して瞬時にポンプ１５の圧力が変動する場合は、遅延タイマー４３を設けなくてもよい。この場合、燃焼装置２の制御フローは図９に示すようになる。なお、図９に示す制御フローは、図６に示す制御フローのステップ４およびステップ５を省略したものであり、他のフローは図６の制御フロート同一であるため詳細の説明は省略する。
【００７０】
上記した実施形態の燃焼装置２は、図１０に示す制御フローに則りインジェクター弁１０の弁体３３を開閉させ、燃焼量を調整することもできる。この場合、駆動制御装置４１には、周期作成タイマー４６が設けられる。周期作成タイマー４６は、ポンプ１５の電源の１周期に相当する時間に基づき周期時間Ｓを決定し、計時するものである。開弁時間タイマー４５に設定される開弁時間Ｔは、燃焼装置２の燃焼量に基づくデューティー比により決定される。
【００７１】
続いて、図１０に示す制御フローに則り駆動制御される場合における燃焼装置２の動作について説明する。給湯装置１が運転を開始すると、ステップ１において、燃焼装置２に対する要求燃焼量に基づき、駆動制御装置４１において熱交換器５内の湯水を所望の温度まで昇温するのに必要な熱量が算出される。湯水を加熱するのに必要な熱量が決定されると、制御フローはステップ２へ移行する。
【００７２】
ステップ２において、駆動制御装置４１によりステップ１において決定された熱量に基づいてインジェクター弁１０の開弁時間を算出されると、制御フローはステップ３へと移行する。ステップ３において、駆動制御装置４１は、周期作成タイマー４６の周期時間Ｓの残り（周期残り時間Ｓ’）を確認する。ここで、周期残り時間Ｓ’がゼロである場合、駆動制御装置４１は、ステップ４において周期作成用タイマ４６をセットし、ステップ５において開弁時間タイマ４５をセットした後、制御フローをステップ６へと移行する。一方、ステップ３において周期残り時間Ｓ’が残っている場合、制御フローはステップ４’へと移行し、周期作成用タイマがカウントされる。
【００７３】
制御フローは、ステップ５あるいはステップ４’を経た後ステップ６へと進行し、開弁時間タイマー４５がカウントされる。ステップ７において開弁時間タイマ４５に開弁残り時間Ｔ’が残っている場合、ステップ８において噴霧制御手段４０に開弁指令が出される。噴霧制御手段４０は、開弁指令に基づきインジェクタ弁１０の電磁コイル３２にパルス信号を発信し、弁体３３を開状態とする。一方、ステップ７において開弁残り時間Ｔ’がゼロである場合は、制御フローはステップ８’へと進行する。ステップ８’において、駆動制御装置４１は、噴霧制御手段４０への開弁指令を停止し、弁体３３を閉じる。
【００７４】
続いて、本発明の第２実施形態の給湯装置について説明する。なお、本実施形態の給湯装置において、第１実施形態の給湯装置１と共通する部分については同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。
【００７５】
図１１は、本実施形態の給湯装置を示す模式図である。図１１において、７０は本実施形態の給湯装置である。給湯装置７０は、いわゆる貯湯式給湯装置である。給湯装置７０は、大別して本体部７１と燃焼部７２と消音器７３により構成されている。
【００７６】
本体部７１は、大きく燃焼空間部７５と貯湯部７６とに分かれている。燃焼部７２と燃焼空間部７５とは、貯湯部７６内に貯留される熱媒体を加熱する加熱手段７７として機能する。本体部７１は、全体形状が円筒形であり、２重構造となっており、その内部に湯水を貯留するための貯湯部７６が形成されている。貯湯部７６には、複数の燃焼ガス通路７８が形成されている。燃焼ガス通路７８は、貯湯部７６を軸方向に貫通する貫通孔である。
【００７７】
燃焼部７２には、上記実施形態におけるものと同一の燃焼装置２が採用されており、本体部７１の下方に位置する燃焼空間部７５に接続されている。燃焼装置２は、ノズル収納筒７と燃焼筒８と送風機９とを有し、燃焼筒８の開口端が燃焼空間部７５側を向くように配置されている。
【００７８】
一方、本体部７１の上部には、消音器７３が設けられている。消音器７３は、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図１１において、消音器７３のラビリンス構造は図示せず省略している。
【００７９】
貯湯部７６には、上記第１実施形態の給湯装置１におけるのと同様の流水回路６０が接続されている。すなわち、貯湯部７６の入水口８１には、外部から水を給水する給水回路６１が接続され、貯湯部７６の出湯口８３には、貯湯部７６において加熱された湯水が流れ出る給湯回路６２が接続されている。
【００８０】
燃焼装置２は、貯湯部７６内の湯水の温度が８０℃程度となる様に燃焼量が調整される。即ち、貯湯部７６内の湯水の温度に基づき、駆動制御装置４１およびその一部である噴霧制御手段４０により、インジェクター弁１０の電磁コイル３２に流す電流がＰＷＭ制御される。駆動制御装置４１のＣＰＵには、上記第１実施形態と同様に、開弁時間決定プログラムが入力されている。開弁時間決定プログラムは、上記第１実施形態と同様に、図６に示すフローチャートに則り、インジェクター弁１０の開閉を行う。
【００８１】
本実施形態の給湯装置７０は、燃焼装置２の燃料復路１７にインジェクター弁１０を設けているため、燃料の噴霧量を的確に調整し、燃焼することができる。また、燃焼装置２において、燃料噴射ノズル３から噴霧される燃料は、常時ほぼ一定の噴霧圧で噴霧される。そのため、燃料は、燃焼筒８内に一定のパターンで拡散し、空気と十分混合される。よって、本実施形態の給湯装置７０は、燃料を完全燃焼し、湯水を所望の温度まで的確に昇温できる。
【００８２】
また、燃焼装置２は、燃焼量にかかわらず燃焼状態が安定しており、一酸化炭素などの有害ガスや、ススなどの発生量が極めて少ない。そのため、燃焼装置２は、環境に調和した燃焼駆動が可能であり、燃焼駆動時に発生するススなどの堆積に伴う装置の故障もほとんどない。
【００８３】
また、燃焼装置２において、駆動制御装置４０は、一定の遅延時間ｔを経た後にインジェクター弁１０を開くように構成されているため、ポンプ１５の交流電源の周期変動と、ポンプ１５の圧力変動との時間的なズレを調整することができる。そのため、燃料噴射ノズル３に供給される燃料の圧力変動が極めて小さく、燃料の噴霧圧力の脈動がほとんどない。よって、燃焼装置２は、燃料を常に一定の圧力およびタイミングで噴霧し、安定燃焼することができ、燃焼駆動時に発生する燃焼騒音も最小限に抑制することができる。
【００８４】
本実施形態の給湯装置７０において、燃焼装置２は、インジェクター弁１０を図６に示すフローチャートに則り開閉して燃焼駆動するものであった。しかし、ポンプ１５に印加される電源の位相変化に対して、ポンプ１５の圧力が瞬時に変動する場合は、図９に示すフローチャートに則ってインジェクター弁１０を開閉し、燃焼駆動させてもよい。また、燃焼装置２は、上記した第１実施形態と同様に、図１０に示すフローチャートに基づいて駆動制御されるものであってもよい。
【００８５】
また、上記実施形態の燃焼装置２において、インジェクター弁１０は、燃料噴射ノズル３側から流入した燃料を、燃料復路１７の下流側に流出するものであったが、インジェクター弁１０と燃料タンク１２とを接続し、燃料タンク１２内に直接燃料を戻す構成としてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
請求項１に記載の燃焼装置によれば、噴霧手段から噴霧される燃料の量を精度よく調整することができ、要求される燃焼量に応じた量の燃料を噴霧し、完全燃焼することができる。
【００８７】
加えて請求項１に記載の発明によれば、弁制御手段によりインジェクター弁の弁体を断続的あるいは周期的に開閉することにより、周囲の雰囲気等によらず所定量の燃料を噴霧し、安定燃焼させることができる。
【００８８】
請求項３に記載の発明によれば、単位時間当たりに燃料復路内を流れる燃料の流量を、前記単位時間中に占める弁体を開く時間の割合で決定することにより噴霧手段から噴霧される燃料の量を的確に調整できる。
【００８９】
請求項４に記載の燃焼装置は、噴霧手段に供給される燃料の圧力変動がほとんどなく、安定した燃焼駆動を行うことができる。
【００９０】
請求項５に記載の発明によれば、燃料を常にほぼ一定の圧力およびタイミングで噴霧して安定燃焼することができ、燃焼騒音を最小限に抑制することができる。
【００９１】
請求項６に記載の発明によれば、燃料ポンプによる燃料の圧力変動を最小限に抑制することができる。よって、本発明の燃焼装置は、燃焼量の多少に関わらず、ほぼ一定の圧力およびタイミングで燃料を噴霧し、燃料を安定燃焼することが可能であり、燃焼騒音の発生も最小限に抑制することができる。
【００９２】
請求項７に記載の燃焼装置によれば、燃料を常に一定の圧力およびタイミングで噴霧し、安定燃焼することができ、燃焼駆動に伴う燃焼騒音も最小限に抑制することができる。
【００９３】
請求項８乃至１０に記載の湯水加熱装置によれば、湯水を幅広い温度範囲で精度よく加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の給湯装置の要部の一部を破断した正面図である。
【図２】本発明の一実施形態の燃焼装置における燃料系統を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態の燃焼装置が具備しているインジェクター弁の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である給湯装置の配管系統を示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態である燃焼装置における燃焼量とインジェクター弁の開時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態である燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図７】（ａ）は本発明の一実施形態である燃焼装置におけるポンプに印加される電源の周期変動を示すグラフであり、同（ｂ）は同（ａ）に基づき発信されるゼロクロス信号を示すグラフである。また、同（ｃ）は同（ａ）に示す電源を整流した場合の周期変動を示すグラフであり、同（ｄ）は同（ｃ）に示す電源が印可された際におけるポンプの圧力変動を示すグラフである。同（ｅ）は、インジェクター弁に印可されるパルス信号を示すグラフである。
【図８】（ａ）は本発明の一実施形態である燃焼装置におけるポンプに印加される電源の周期変動を示すグラフであり、同（ｂ）は同（ａ）に基づき発信されるゼロクロス信号を示すグラフである。また、同（ｃ）は同（ａ）に示す電源を整流した場合の周期変動を示すグラフであり、同（ｄ）は同（ｃ）に示す電源が印可された際におけるポンプの圧力変動を示すグラフである。同（ｅ）は、インジェクター弁に印可されるパルス信号を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態である燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の一実施形態である燃焼装置の動作を示すフローチャート図である。
【図１１】本発明の一実施形態である給湯装置を示す模式図である。
【図１２】従来の給湯装置を示す正面図である。
【図１３】従来の燃焼装置における燃料系統を示す模式図である。
【図１４】従来の燃焼装置が具備している比例弁の断面図である。
【符号の説明】
１，７０給湯装置（湯水加熱装置）
２燃焼装置
３燃料噴射ノズル（噴霧手段）
４燃焼手段
５熱交換器
１０インジェクター弁
１１燃料往路
１７燃料復路
３３弁体
４０噴霧制御手段（弁制御手段）
７６貯湯部
７８燃焼ガス通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a combustion device and a hot water heater provided with the combustion device.
[0002]
[Prior art]
  2. Description of the Related Art Conventionally, a hot water heating apparatus represented by a hot water supply apparatus or the like has frequently used a combustion apparatus that sprays and burns liquid fuel such as petroleum. FIG. 12 is a cross-sectional view of a hot water supply device incorporating a combustion device that sprays and burns fuel. In FIG. 12, 100 is a hot water supply device, and 101 is a combustion device. A combustion apparatus 101 shown in FIG. 12 has a combustion case 102, and a heat exchanger 103 is provided below the combustion case 102. The heat exchanger 103 has a water tube inserted through the combustion case 102.
[0003]
  The combustion apparatus 101 includes a fuel injection nozzle 105, a nozzle storage cylinder 106, a combustion cylinder 107, and a blower 108. The fuel injection nozzle 105 is housed in the nozzle housing tube 106 and sprays fuel supplied from the outside into the combustion tube 107.
[0004]
  FIG. 13 is a conceptual diagram showing a fuel system in the combustion apparatus 101. The fuel injection nozzle 105 has a spray opening for spraying fuel, and is provided with a forward flow path leading to the spray opening and a return flow path returning from the spray opening. A first pump 110 and a second pump 111 are connected in series on the inlet side of the fuel injection nozzle 105, and are connected to the fuel tank 113 via an electromagnetic valve 112. Here, the first pump 110 is an electromagnetic pump whose discharge amount can be arbitrarily changed, and the second pump 111 is a constant differential pressure pump. On the other hand, a check valve 115 and a proportional valve 116 are connected in series on the return side of the fuel injection nozzle 105 and are connected upstream of the first pump 110 in the forward flow path.
[0005]
  FIG. 14 is a schematic diagram of the proportional valve 116 employed in the conventional combustion apparatus 101. In the proportional valve 116, a fuel flow path 121 is formed in the casing 120. A fuel inlet 122 to which a check valve 115 is connected and a fuel outlet 123 through which fuel flows out are formed at the end of the fuel passage 121, and a valve seat 125 is provided in the middle of the fuel passage 121. Is provided. A spherical valve body 126 is disposed in the valve seat 125 so as to be freely contacted and separated. A plunger 127 is disposed at a position where it abuts on the valve body 126. A coil 128 is provided around the plunger 127. When the coil 128 is energized, the plunger 127 moves forward and backward on the axis of the casing 120 and pushes and moves the valve body 126.
[0006]
  When the valve body 126 is pushed and moved by the plunger 127, the flow path area of the fuel flow path 121 changes, and the flow rate of the fuel flowing out from the fuel inlet 122 to the fuel outlet 123 changes. Therefore, the proportional valve 116 can adjust the flow rate of the fuel flowing through the return side flow path by changing the power flowing through the coil 128 by the power adjusting means (not shown).
[0007]
  In the conventional combustion apparatus 101, the fuel supplied from the fuel tank 113 is pressurized by the first pump 110 and supplied to the suction side of the second pump 111. The fuel is further pressurized by the second pump 111 and flows into the fuel injection nozzle 105.
[0008]
  The pressurized and high-pressure fuel reaches the spray opening at the tip of the fuel injection nozzle 105, a part of which is opened to the outside and sprayed in the form of a mist. The remaining fuel that has been supplied to the fuel injection nozzle 105 but not sprayed passes through the check valve 115 and flows into the fuel inlet 122 of the proportional valve 116. The fuel that has flowed into the proportional valve 116 from the fuel inlet 122 is returned to the upstream side of the forward flow path at a flow rate corresponding to the amount of current flowing through the coil 128.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  In the conventional combustion apparatus 101, the fuel spray amount sprayed from the fuel spray nozzle 105 is adjusted by adjusting the fuel flow rate returned from the proportional valve 116 to the forward flow path. That is, the conventional combustion apparatus 101 adjusts the opening degree of the valve body 126 and adjusts the fuel spray amount by applying predetermined power to the coil 128 of the proportional valve 116 according to the required combustion amount. Was.
[0010]
  When the combustion apparatus 101 is driven to burn, the temperature of the proportional valve 116 gradually changes due to a change in ambient temperature, and the temperature of the coil 128 in the casing 120 also changes. The resistance value of the coil 128 increases / decreases due to a temperature change. Therefore, when the temperature of the coil 128 is unstable, the amount of current flowing through the coil 128 becomes unstable, and it is difficult to adjust the flow rate of the fuel flowing through the return flow path. Therefore, it is difficult for the conventional combustion apparatus 101 to accurately adjust the fuel spray amount and stabilize the combustion state, and it is necessary to separately provide a constant current circuit in order to stabilize the supply current amount.
[0011]
  The proportional valve 116 finely adjusts the gap between the valve body 126 and the fuel flow path 121 by advancing and retracting the plunger 127 to adjust the fuel flow rate. Therefore, the flow rate of the fuel in the proportional valve 116 changes greatly due to mechanical variations such as the shape of the fuel flow path 121 and the valve body 126. Therefore, in the conventional combustion apparatus 101, in order to stably burn the fuel, it is necessary to separately provide an adjustment means for adjusting the mechanical variation in the power adjustment means connected to the coil 128.
[0012]
  In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a combustion apparatus capable of accurately adjusting the fuel spray amount and a hot water heating apparatus equipped with the combustion apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1, which is provided to solve the above-described problem, has a spraying means for spraying fuel, and a fuel forward path for supplying fuel to the spraying means, and the fuel is placed in the middle of the fuel forward path. In the hot water heating apparatus provided with a fuel pump for sending to the spraying means, the spraying means has a spray opening for spraying fuel, and a forward flow path leading to the spray opening inside, a return flow path returning from the spray opening, The spray means has a part of the fuel supplied from the fuel forward path to the spray means upstream of the fuel pump provided in the fuel forward path via the return side flow path. A fuel return path is connected to the fuel return path, and an injector valve is provided in the middle of the fuel return path. The injector valve includes a valve body that regulates fuel outflow.And further comprising valve control means for controlling opening and closing of the valve body,A combustion apparatus that adjusts the flow rate of fuel per unit time by opening and closing a valve body.
[0014]
  Here, the “injector valve” is a valve that can intermittently open and close the valve body in a very short time. For example, an injector valve includes an actuator, an electromagnetic coil for driving the actuator, and a valve body that is linked to the actuator, and can open the valve body by supplying current to the electromagnetic coil. is there.
[0015]
  The combustion apparatus of the present invention adjusts the amount of fuel sprayed from the spraying means by opening and closing the valve body of the injector and changing the flow rate of fuel flowing in the fuel return path. The injector valve employed in the combustion device changes the flow rate of fuel per unit time by opening and closing the valve body, and the flow rate of fuel flowing in the fuel return path when the valve body is opened is:injectorIt is always stable regardless of temperature changes in the valve and its vicinity. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can accurately adjust the spray amount and the combustion amount of the fuel, and the fuel is stably and completely burned. Therefore, the combustion apparatus of the present invention is high in energy efficiency.
[0016]
  Further, since the combustion state of the combustion apparatus of the present invention is stable, it is possible to minimize the generation amount of toxic gases such as carbon monoxide and soot due to incomplete combustion of fuel. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can be driven in harmony with the environment, and there are few failures of the combustion apparatus due to soot accumulation.
[0017]
  The invention according to claim 2 is the combustion apparatus according to claim 1, wherein a check valve and an accumulator are provided in the return side flow path, and the accumulator is located between the check valve and the injector valve. is there.
[0018]
  The invention according to claim 3The valve control meansOpen and close the valve body intermittently or periodicallyAndThe combustion apparatus according to claim 1 or 2, wherein the valve control means changes a flow rate of fuel per unit time by controlling timing of opening and closing the valve body.
[0019]
  According to such a configuration, the valve body of the intermittent open / close valve is opened or closed intermittently or periodically by the valve control means, so that a predetermined amount of fuel can be sprayed and stably burned regardless of the surrounding atmosphere or the like. Therefore, the combustion apparatus of the present invention generates a small amount of toxic gas, soot, etc., and can be driven by combustion in harmony with the environment.
[0020]
  The invention according to claim 4 is the combustion apparatus according to claim 3, wherein the valve control means performs duty ratio control or PWM control of opening and closing of the valve body.
[0021]
  According to such a configuration, since the flow rate of the fuel flowing in the fuel return path per unit time is determined by the ratio of the time for opening the valve body during the unit time, the amount of fuel sprayed from the spraying means is accurately determined. Can be adjusted well. Therefore, the combustion apparatus of the present invention sprays fuel according to the required amount of combustion and can be driven stably.
[0022]
  Further, according to the above-described configuration, even when the frequency of the input signal that is input to the valve control means and is the object of control varies, the opening / closing cycle of the valve body is smoothly changed following the change. Therefore, according to the configuration described above, the fuel spray amount can be adjusted easily and accurately even if the frequency of the input signal varies due to a change in the operating environment or the like.
[0023]
  Moreover, since the combustion apparatus of this invention has the stable combustion drive, there are few generation | occurrence | production amounts of harmful gas and soot. That is, the combustion apparatus of the present invention can perform combustion drive with high efficiency and harmony with the environment.
[0024]
  The invention described in claim 5The pressure at which the fuel pump delivers fuel changes at a constant period following the phase change of the AC power source that drives the fuel pump,The combustion apparatus according to claim 3 or 4, wherein the valve control means opens and closes the valve body in synchronization with an AC power source that drives the fuel pump.
[0025]
  In the combustion apparatus of the present invention, the supply pressure of the fuel to the spraying means pulsates depending on the frequency of the AC power source driving the fuel pump. The intermittent open / close valve employed in the combustion device opens and closes the valve body in synchronization with the AC power supply, thereby canceling the pulsation of the fuel supply pressure. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can perform stable combustion drive with almost no fluctuation in pressure of the fuel supplied to the spraying means.
[0026]
  Further, in the combustion apparatus of the present invention, since there is almost no fuel pressure fluctuation, the flame generated by the combustion is stable without pulsation. Therefore, the combustion noise generated with the combustion of the fuel can be minimized.
[0027]
  Further, in the combustion apparatus of the present invention, since the pressure of the fuel supplied to the spraying unit hardly fluctuates, the fuel can be sprayed in a substantially constant pattern regardless of the amount of combustion. Therefore, the mixed state of the fuel and air is almost constant regardless of the fuel spray amount, and the fuel can be stably burned.
[0028]
  In the combustion apparatus of the present invention, since the fuel is completely burned regardless of the amount of combustion, the generation amount of harmful gas such as carbon monoxide and soot is extremely small. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can be driven in harmony with the environment, and there is little failure of the apparatus due to accumulation of soot or the like.
[0029]
  The invention described in claim 6The pressure at which the fuel pump delivers fuel changes at a constant period following the phase change of the AC power source that drives the fuel pump,6. The combustion apparatus according to claim 3, wherein the valve control means opens and closes the valve body based on a timing of a zero cross signal of an AC power source that drives the fuel pump.
[0030]
  According to such a configuration, the valve body can be opened and closed at a constant period synchronized with the AC power supply of the pump, so that the pressure fluctuation of the fuel supplied to the spraying means is minimized. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can always spray fuel at a substantially constant pressure and timing. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can stably burn the fuel and can suppress the combustion noise to the minimum.
[0031]
  In the combustion apparatus of the present invention, the fuel sprayed from the spraying means is sprayed at a substantially constant spray pressure regardless of the combustion amount. The fuel sprayed from the spraying means is diffused in a substantially constant pattern regardless of the spray amount and mixed with air. Therefore, in the combustion apparatus of the present invention, the mixed state of fuel and air is substantially constant regardless of the amount of fuel spray, and the fuel can be stably burned.
[0032]
  Since the combustion apparatus of the present invention has a stable combustion drive regardless of the combustion amount, the generation amount of harmful gases such as carbon monoxide and soot is extremely small. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can perform combustion driving in harmony with the environment, and can suppress a failure of the apparatus accompanying accumulation of soot or the like to a minimum.
[0033]
  The invention according to claim 7 is characterized in that the valve control means opens the valve body when detecting a zero cross signal of an AC power source for driving the fuel pump.6A combustion apparatus according to any one of the above.
[0034]
  According to this configuration, it is possible to minimize fuel pressure fluctuations caused by the fuel pump. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can spray fuel at a substantially constant pressure and timing regardless of the amount of combustion. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can stably burn the fuel and can suppress the generation of combustion noise to the minimum.
[0035]
  In the combustion apparatus of the present invention, the fuel is sprayed at a substantially constant spray pressure regardless of the spray amount, and diffuses in a substantially constant pattern. Therefore, the mixed state of fuel and air is always constant, and the fuel can be stably burned. Furthermore, since the combustion apparatus of the present invention has a stable combustion drive regardless of the combustion amount, the generation amount of harmful gas such as carbon monoxide and soot is extremely small.
[0036]
  The invention according to claim 8 is characterized in that the valve control means detects a zero cross signal of an AC power source for driving the fuel pump, and opens the valve body after a predetermined delay time.6A combustion apparatus according to any one of the above.
[0037]
  According to such a configuration, by providing the delay time, it is possible to adjust a temporal deviation between the periodic fluctuation of the pump AC power supply and the pump pressure fluctuation. Therefore, the pressure fluctuation of the fuel supplied to the spraying means is extremely small. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can always spray fuel at a constant pressure and timing and perform stable combustion, and can also suppress combustion noise accompanying combustion drive to a minimum.
[0038]
  In the combustion apparatus of the present invention, the fuel sprayed from the spraying means is sprayed at a constant spray pressure regardless of the combustion amount. The fuel always diffuses in a certain pattern and is well mixed with air. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can completely burn the fuel.
[0039]
  Since the combustion apparatus of the present invention has a stable combustion drive regardless of the combustion amount, the generation amount of harmful gases such as carbon monoxide and soot is extremely small. For this reason, the combustion apparatus of the present invention can be driven by combustion in harmony with the environment, and there is almost no failure of the apparatus due to the accumulation of soot and the like.
[0040]
  The invention according to claim 9 is a hot water heater having a combustion section and a heat exchange section for heating water, sending combustion gas generated in the combustion section to the heat exchange section, and heating water in the heat exchange section. A hot water heater having the combustion device according to any one of claims 1 to 8 attached to the combustion section.
[0041]
  The above-described combustion apparatus is capable of stable combustion driving regardless of the required amount of combustion, and can release heat energy corresponding to the required amount of combustion. That is, the above-described combustion apparatus can accurately apply heat energy to the heat exchange unit as required even if the amount of combustion changes. Therefore, the hot water heating apparatus of the present invention provided with the above-described combustion device has a wide combustible range in the combustion section, and can accurately heat hot water in a wide temperature range.
[0042]
  Further, the hot water heater described above has a combustion case, the combustion device is attached to the combustion case, and a water pipe is inserted into the combustion case to constitute a heat exchange part. May be. (Claim 10)
[0043]
  Further, the hot water heating apparatus described above has a hot water storage part in which water is stored and a combustion gas passage part that penetrates the hot water storage part, and introduces combustion gas generated in the combustion part into the combustion gas passage part to provide water in the hot water storage part. It is also possible to be characterized by heating. (Claim 11)
[0044]
  A twelfth aspect of the invention is a hot and cold water having spray means for spraying fuel and a fuel forward path for supplying fuel to the spray means, and provided with a fuel pump for feeding fuel to the spray means in the middle of the fuel forward path. In the heating device, the spray means is a return type nozzle having a spray opening for spraying fuel, and having a forward flow path leading to the spray opening and a return flow path returning from the spray opening, A fuel return path is connected to the means for returning a part of the fuel supplied from the fuel forward path to the spraying means to the upstream side of the fuel pump provided in the fuel forward path via the return side flow path. An injector valve is provided in the middle of the fuel return path, and the injector valve includes a valve body that regulates the outflow of fuel, and further includes valve control means that controls opening and closing of the valve body. Unit by opening and closing The flow rate of fuel per unit is adjusted, and a check valve and an accumulator are provided in the return side flow path, and the accumulator is located between the check valve and the injector valve. Phase change of driving AC power supply The valve control means detects the zero-cross signal of the AC power source that drives the fuel pump, and opens the valve body after a predetermined delay time. It is a combustion device.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a hot water supply apparatus (hot water heater) and a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. Drawing 1 is a front view which fractured a part of important section of a hot-water supply device of this embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram showing a fuel system in the combustion apparatus of the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of an injector valve provided in the combustion apparatus of the present embodiment.
[0045]
  In FIG. 1, 1 is a hot water supply apparatus (hot water heating apparatus) of this embodiment.Ah2 is a combustion apparatus used in the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment. 3 is a fuel injection nozzle employed in the combustion apparatus 2 of the present embodiment. The combustion apparatus 2 of this embodiment has a combustion case 4, and a heat exchanger 5 is provided below the combustion case 4. In the heat exchanger 5, a water pipe is inserted into the combustion case 4. Like the conventional combustion apparatus 101, the combustion apparatus 2 of the present embodiment includes a nozzle storage cylinder 7 whose end is opened inside the air case 6, and a combustion cylinder 8 connected to the end of the nozzle storage cylinder 7. It has. A blower 9 that sends air into the combustion cylinder 8 is connected to the air case 6.
[0046]
  The combustion apparatus 2 of the present embodiment is greatly different in that the injector valve 10 is employed instead of the proportional valve 116 provided in the fuel system of the conventional combustion apparatus 101. The combustion apparatus 2 of this embodiment is connected to a fuel system as shown in FIG. The fuel injection nozzle 3 housed in the nozzle housing cylinder 7 of the combustion device 2 has a spray opening for spraying fuel. The fuel injection nozzle 3 has an outward flow path that reaches the spray opening and a return flow path that returns from the spray opening.
[0047]
  The fuel system connected to the fuel injection nozzle 3 is substantially the same as the fuel system employed in the conventional combustion apparatus 101. That is, the fuel forward path 11 is connected to the entrance side of the fuel injection nozzle 3. The fuel forward path 11 is a fuel tank 12, a solenoid valve 13, and a pump 15 connected in series. On the other hand, the return side of the fuel injection nozzle 3 is connected with a fuel return path 17 for returning the fuel remaining without being sprayed to the fuel forward path 11. The fuel return path 17 is formed by connecting a check valve 18, an accumulator 20, and an injector valve 10 in series. The accumulator 20 buffers the pressure of the fuel flowing through the fuel return path 17. The fuel return path 17 is connected between the solenoid valve 13 and the pump 15 in the fuel forward path 11.
[0048]
  The combustion device 2 of this embodiment includes an injector valve 10 as shown in FIG. 3 and has a function of opening and closing intermittently in a very short time. The injector valve 10 includes an actuator 31 in the casing 30, an electromagnetic coil 32 for driving the actuator 31, and a valve body 33 that is linked to the actuator 31. At both ends of the casing 30, a fuel inlet 35 for supplying fuel into the casing 30 and a fuel outlet 36 for flowing out the fuel are provided. In addition, a fuel flow path 37 through which the fuel flowing in from the fuel inflow port 35 circulates is provided inside the casing 30.
[0049]
  A connection terminal 38 is provided in the casing 30. The connection terminal 38 is connected to the electromagnetic coil 32, and when a current is supplied to the connection terminal 38, the electromagnetic coil 32 is excited. As a result, the actuator 31 in the casing 30 is driven, and the valve element 33 is opened in conjunction with the actuator 31. That is, in the fuel injection nozzle 3 employed in the present embodiment, the valve body 33 opens while a current is supplied to the connection terminal 38, and the valve body 33 closes when the current stops. The valve body 33 reacts very sensitively and opens and closes instantaneously.
[0050]
  Further, as shown in FIG. 4, a spray control means 40 (valve control means) for controlling the opening and closing of the valve element 33 is connected to the connection terminal 38. The spray control means 40 supplies a pulse current synchronized with the power source of the pump 15 to the electromagnetic coil 32. Hereinafter, a pulse current transmitted from the spray control means 40 will be described.
[0051]
  As shown in FIG. 7A, an alternating current power source whose phase changes at a constant cycle is rectified and applied to the pump 15 as shown in FIG. 7C. Therefore, the pressure at which the pump 15 delivers the fuel changes at a constant period following the phase change of the power source applied to the pump 15 as shown in FIG. The pressure change of the pump 15 is delayed by a substantially constant time t with respect to the phase change of the power source applied to the pump 15. The spray control means 40 detects a point where the current of the AC power supply applied to the pump 15 becomes zero, and detects a zero cross signal as shown in FIG. As shown in FIG. 7E, the spray control means 40 pulses for a time T determined in accordance with the combustion amount of the combustion device 2 after the delay time t of the pump pressure fluctuation has elapsed since the rising of the zero cross signal. Send out current.
[0052]
  As described above, the fuel injection nozzle 3 employed in the present embodiment is supplied because the valve element 33 opens while the current is supplied to the connection terminal 38 and the valve element 33 closes when the current stops. When the pulse is ON, the valve element 33 is instantaneously opened, and when it is OFF, the valve element 33 is instantaneously closed.
[0053]
  The injector valve 10 is PWM (Pulse Width Modulation) controlled by the spray control means 40 in accordance with the required combustion amount. Or the time which opens the valve 44 is adjusted by changing the ratio (duty ratio) of ON time and OFF time of a pulse according to required combustion amount. More specifically, when the required amount of combustion is small, the ON time per pulse cycle is long, and the valve element 33 is open for a long time. Conversely, when the required amount of combustion is large, the OFF time per pulse period is long, and the time during which the valve element 33 is closed is relatively long. The injector valve 10 employed in the present embodiment intermittently discharges the fuel in this way, and adjusts the amount of fuel flowing through the fuel forward path 11 by controlling the intermittent timing.
[0054]
  In the combustion apparatus 2 of the present embodiment, the fuel spray nozzle 3 is supplied with fuel pressurized by the pump 15. Here, the pump 15 always applies a constant discharge pressure regardless of the fuel flow rate. Therefore, in the combustion apparatus 2, a constant pressure is always acting on the valve body 33 of the injector valve 10.
[0055]
  When a pulse current flows through the connection terminal 38, the valve element 33 opens and the fuel flows out from the fuel outlet 36. As described above, since a constant pressure is always applied to the valve body 33 regardless of the fuel injection amount, a pulse current flows to the connection terminal 38 and the fuel outlet port is opened when the valve body 33 is opened. The pressure of the fuel flowing out from 36 is always constant. Therefore, when the pulse current supplied to the connection terminal 38 is turned on, a constant amount (per unit time) of fuel is always discharged at a constant pressure. Therefore, the flow rate of the fuel flowing out from the injector valve 10 can be adjusted by the length of time that the valve body 44 is open, that is, the time during which the pulse current is ON. Therefore, the amount of fuel flowing out from the injector valve 10 can be adjusted by controlling the PWM ratio by the spray control means 40. That is, in the combustion apparatus 2 of the present embodiment, the amount of fuel sprayed from the fuel injection nozzle 3 is adjusted by controlling the injector valve 10 by PWM ratio control by the spray control means 40.
[0056]
  The fuel spray nozzle 3 described above is stored in a nozzle storage cylinder 7 similar to the conventional combustion apparatus 101. The nozzle housing cylinder 7 has a double structure of a nozzle housing inner cylinder 50 that directly houses the fuel injection nozzle 3 and a nozzle housing outer cylinder 51 provided outside thereof. The nozzle housing inner cylinder 50 houses therein the fuel spray nozzle 3 and a spark plug 52 for igniting the fuel sprayed from the fuel spray nozzle 3. The nozzle storage cylinder 7 is connected to and integrated with the combustion cylinder 8. An air introduction hole (not shown) for introducing air into the combustion cylinder 8 is provided on the side surfaces of the nozzle storage inner cylinder 50 and the nozzle storage outer cylinder 51.
[0057]
  The combustion cylinder 8 is a two-stage cylinder as shown in FIG. 1, and is connected to the first combustion cylinder 53 connected to the nozzle housing cylinder 7 and the first combustion cylinder 53. The second combustion cylinder 55 has a large diameter. A plurality of air inlets 56 for introducing air into the combustion cylinder 6 are provided in the periphery of the first combustion cylinder 53. Similarly, a plurality of air introduction ports 57 for introducing air into the combustion cylinder 6 are also provided in the peripheral portion of the second combustion cylinder 55. A fuel diffusion member 58 for promoting the stirring of the fuel in the combustion cylinder 8 is attached below the second combustion cylinder 55.
[0058]
  The fuel sprayed from the fuel spray nozzle 3 diffuses in a predetermined pattern in the combustion cylinder 8 and the combustion case 4 and then burns to generate high-temperature combustion gas. The combustion gas exchanges heat in the heat exchanger 5 disposed below the combustion case 4 and heats the water in the heat exchanger 5.
[0059]
  The heat exchanger 5 is connected to the flowing water circuit 60 as shown in FIG. The flowing water circuit 60 is a so-called hot water supply circuit that is connected to a currant or the like and discharges hot water to the outside. The flowing water circuit 60 includes a water supply circuit 61 that supplies water to the heat exchanger 5 from the outside, a hot water supply circuit 62 through which hot water heated in the heat exchanger 5 flows, and a bypass circuit 63 branched from the water supply circuit 61. However, hot water is supplied to the outside as required. Then, the amount of cold water flowing through the bypass circuit 63 and the amount of hot hot water flowing through the hot water supply circuit 20 are adjusted by the bypass water amount adjustment valve 65, and the temperature of the hot water is adjusted by mixing these hot water and water. Further, a water amount adjustment valve 66 and a hot water sensor 67 are provided downstream of the mixed portion of the hot water supply circuit 62 and the bypass circuit 63. The temperature detected by the hot water sensor 67 is fed back to the bypass water amount adjustment valve 65 and the like, and the total water amount is adjusted by the water amount adjustment valve 66. The water supply circuit 61 is provided with a water amount sensor 68 and a temperature sensor 69, and the amount of combustion in the combustion device 2 is adjusted so that the temperature of the hot water becomes about 80 ° C.
[0060]
  Then, the drive control part of the hot water supply apparatus 1 and the combustion apparatus 2 of this embodiment is demonstrated. In the combustion apparatus 2 of the present embodiment, the amount of fuel sprayed from the fuel injection nozzle 3 is adjusted by the spray control means 40, and the combustion amount is adjusted. The spray control means 40 is a part of a drive control device 41 that performs drive control of the hot water supply device 1. The drive control device 41 is configured around a CPU, and all the electrical devices of the above-described piping circuit are directly or indirectly connected to the CPU via a relay or the like. The CPU of the drive control device 41 has a valve opening time determination program for determining the time (per predetermined time) for opening the injector valve 10 of the combustion device 2 from the amount of heat necessary for heating the water in the heat exchanger 5. Is entered. That is, the valve opening time determination program determines the valve opening time T for the injector valve 10 based on the correlation between the amount of heat and the valve opening time as shown in FIG.
[0061]
  The drive control device 41 incorporates a delay timer 43 that measures the delay time t described above. The delay timer 43 starts counting down from the delay time t. The drive control device 41 has a built-in valve opening time timer 45 that measures the valve opening time T of the injector valve 10. The valve opening time timer 45 starts driving when the delay timer 43 completes timing.
[0062]
  Then, operation | movement of the hot water supply apparatus 1 and the combustion apparatus 2 of this embodiment is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart showing a method for controlling the injector valve 10 by the spray control means 40 in the combustion apparatus 2 of the present embodiment. When the hot water supply device 1 starts operation, in step 1, the amount of heat required to heat the hot water in the heat exchanger 5 to a desired temperature is calculated by the drive control device 41 based on the required hot water temperature. When the amount of heat necessary for heating the hot water is determined, the control flow proceeds to step 2.
[0063]
  In step 2, the drive control device 41 calculates the valve opening time of the injector valve 10 based on the necessary heat amount determined in step 1 and the correlation between the heat amount and the valve opening time, and the control flow proceeds to step 3. And migrate. When the drive control device 41 detects the zero cross signal in step 3, the control flow proceeds to step 4 (a), and the delay time t is set in the delay timer 43. On the other hand, when the drive control device 41 does not detect the zero cross signal in step 3, the control flow proceeds to step 4 (b), and the delay timer 43 starts measuring time.
[0064]
  When the delay timer 43 starts counting in step 4 or step 4 (b), the remaining time (delay remaining time t ′) of the delay time t set in the delay timer 43 is confirmed in step 5. When the remaining delay time t ′ becomes zero in step 5, the control flow proceeds to step 6, and the valve opening time T corresponding to the combustion amount of the combustion device 2 is set in the valve opening time timer 45.
[0065]
  When the valve opening time T is set in the valve opening time timer 45, the control flow proceeds to step 7 and starts counting down from the valve opening time T. When the countdown of the valve opening time T is started, the remaining time of the valve opening time T (the remaining valve opening time T ′) is confirmed in Step 8. If the remaining valve opening time T ′ remains in step 8, a valve opening command is issued from the drive control device 41 to the spray control means 40 in step 9. The spray control means 40 opens the valve body 33 by transmitting a pulse signal to the electromagnetic coil 32 of the injector valve 10 based on the valve opening command, and a series of control flow is completed. On the other hand, if the remaining valve opening time T ′ is zero in Step 8, the control flow proceeds to Step 9 ′. In step 9 ′, when the drive control device 41 stops the valve opening command to the spray control means 40 and closes the valve body 33, a series of control flow is completed.
[0066]
  In the hot water supply apparatus 1 of the present embodiment, since the injector valve 10 is provided in the fuel return path 17 of the combustion apparatus 2, an amount of fuel corresponding to the amount of combustion is accurately sprayed and burned regardless of the surrounding temperature change. can do. In the combustion apparatus 2, the fuel sprayed from the fuel injection nozzle 3 is sprayed at a constant spray pressure regardless of the combustion amount. Therefore, the fuel sprayed in the combustion cylinder 8 always diffuses in a constant pattern and is sufficiently mixed with air. Therefore, the combustion apparatus 2 of the present embodiment can completely burn the fuel.
[0067]
  Further, since the combustion device 2 has a stable combustion drive regardless of the combustion amount, the generation amount of harmful gases such as carbon monoxide and soot is extremely small. Moreover, the combustion apparatus 2 has almost no failure of the apparatus accompanying accumulation of soot etc. which generate | occur | produce during combustion drive.
[0068]
  Further, in the combustion device 2, the drive control device 40 is configured to open the injector valve 10 after a certain delay time t has elapsed, so that the periodic fluctuation of the AC power supply of the pump 15 and the pressure fluctuation of the pump 15 Can be adjusted. Therefore, the pressure fluctuation of the fuel supplied to the fuel injection nozzle 3 is extremely small. Therefore, the combustion apparatus 2 can always spray fuel at a constant pressure and timing and perform stable combustion, and can also suppress combustion noise generated during combustion driving to a minimum.
[0069]
  In the present embodiment, since the pump 15 fluctuates in pressure after a certain delay time t with respect to the phase change of the power supply applied to the pump 15, a delay timer 43 is provided in the drive control device 41. However, as shown in FIG. 8, when the pressure of the pump 15 fluctuates instantaneously with respect to the phase change of the power supply applied to the pump 15, the delay timer 43 may not be provided. In this case, the control flow of the combustion device 2 is as shown in FIG. The control flow shown in FIG. 9 is obtained by omitting steps 4 and 5 of the control flow shown in FIG. 6, and the other flows are the same as the control flow shown in FIG.
[0070]
  The combustion apparatus 2 of the above-described embodiment can adjust the combustion amount by opening and closing the valve body 33 of the injector valve 10 in accordance with the control flow shown in FIG. In this case, the drive control device 41 is provided with a cycle creation timer 46. The cycle creation timer 46 determines the cycle time S based on the time corresponding to one cycle of the power source of the pump 15 and measures the time. The valve opening time T set in the valve opening time timer 45 is determined by the duty ratio based on the combustion amount of the combustion device 2.
[0071]
  Next, the operation of the combustion apparatus 2 when the drive is controlled according to the control flow shown in FIG. 10 will be described. When the hot water supply device 1 starts operation, the amount of heat necessary for raising the temperature of the hot water in the heat exchanger 5 to the desired temperature in the drive control device 41 is calculated in step 1 based on the required combustion amount for the combustion device 2. Is done. When the amount of heat necessary for heating the hot water is determined, the control flow proceeds to step 2.
[0072]
  In step 2, when the valve opening time of the injector valve 10 is calculated based on the amount of heat determined in step 1 by the drive control device 41, the control flow shifts to step 3. In step 3, the drive control device 41 checks the remainder of the cycle time S (cycle remaining time S ′) of the cycle creation timer 46. If the remaining cycle time S ′ is zero, the drive control device 41 sets the cycle creation timer 46 in step 4 and sets the valve opening time timer 45 in step 5.ShiAfter that, the control flow proceeds to step 6. On the other hand, if the remaining cycle time S 'remains in step 3, the control flow proceeds to step 4' and the cycle creation timer is counted.
[0073]
  The control flow proceeds to step 6 after step 5 or step 4 ', and the valve opening time timer 45 is counted. When the remaining valve opening time T ′ remains in the valve opening time timer 45 in step 7, a valve opening command is issued to the spray control means 40 in step 8. The spray control means 40 transmits a pulse signal to the electromagnetic coil 32 of the injector valve 10 based on the valve opening command to open the valve element 33. On the other hand, if the remaining valve opening time T ′ is zero in Step 7, the control flow proceeds to Step 8 ′. In step 8 ′, the drive control device 41 stops the valve opening command to the spray control means 40 and closes the valve body 33.
[0074]
  Then, the hot water supply apparatus of 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In addition, in the hot water supply apparatus of this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the part which is common in the hot water supply apparatus 1 of 1st Embodiment, and it abbreviate | omits about detailed description.
[0075]
  FIG. 11 is a schematic diagram showing the hot water supply apparatus of the present embodiment. In FIG. 11, 70 is a hot water supply apparatus of this embodiment. The hot water supply device 70 is a so-called hot water storage type hot water supply device. The hot water supply device 70 is roughly divided into a main body portion 71, a combustion portion 72, and a silencer 73.
[0076]
  The main body 71 is largely divided into a combustion space 75 and a hot water storage 76. The combustion unit 72 and the combustion space unit 75 function as a heating unit 77 that heats the heat medium stored in the hot water storage unit 76. The main body 71 has a cylindrical shape as a whole and has a double structure, and a hot water storage 76 for storing hot water is formed therein. A plurality of combustion gas passages 78 are formed in the hot water storage section 76. The combustion gas passage 78 is a through hole that penetrates the hot water storage section 76 in the axial direction.
[0077]
  The combustion unit 72 employs the same combustion device 2 as in the above-described embodiment, and is connected to a combustion space 75 located below the main body 71. The combustion device 2 includes a nozzle housing cylinder 7, a combustion cylinder 8, and a blower 9, and is arranged so that the open end of the combustion cylinder 8 faces the combustion space 75.
[0078]
  On the other hand, a silencer 73 is provided on the upper portion of the main body 71. The silencer 73 has a labyrinth structure inside and reduces combustion noise. In FIG. 11, the labyrinth structure of the silencer 73 is not shown and is omitted.
[0079]
  The hot water storage section 76 is connected with a flowing water circuit 60 similar to that in the hot water supply apparatus 1 of the first embodiment. That is, a water supply circuit 61 for supplying water from the outside is connected to the water inlet 81 of the hot water storage section 76, and a hot water supply circuit 62 from which hot water heated in the hot water storage section 76 flows is connected to the hot water outlet 83 of the hot water storage section 76. Has been.
[0080]
  The combustion amount of the combustion device 2 is adjusted so that the temperature of the hot water in the hot water storage section 76 is about 80 ° C. That is, based on the temperature of the hot water in the hot water storage section 76, the current flowing through the electromagnetic coil 32 of the injector valve 10 is PWM controlled by the drive control device 41 and the spray control means 40 that is a part of the drive control device 41. A valve opening time determination program is input to the CPU of the drive control device 41 as in the first embodiment. The valve opening time determination program opens and closes the injector valve 10 in accordance with the flowchart shown in FIG. 6 as in the first embodiment.
[0081]
  Since the hot water supply apparatus 70 of the present embodiment is provided with the injector valve 10 in the fuel return path 17 of the combustion apparatus 2, the fuel spray amount can be accurately adjusted and burned. In the combustion device 2, the fuel sprayed from the fuel injection nozzle 3 is always sprayed at a substantially constant spray pressure. Therefore, the fuel diffuses in a certain pattern in the combustion cylinder 8 and is sufficiently mixed with air. Therefore, the hot water supply device 70 of the present embodiment can completely burn the fuel and accurately raise the hot water to a desired temperature.
[0082]
  Moreover, the combustion apparatus 2 has a stable combustion state regardless of the amount of combustion, and generates very little harmful gas such as carbon monoxide and soot. For this reason, the combustion device 2 can be driven by combustion in harmony with the environment, and there is almost no failure of the device due to accumulation of soot or the like generated during the combustion drive.
[0083]
  Further, in the combustion device 2, the drive control device 40 is configured to open the injector valve 10 after a certain delay time t has elapsed, so that the periodic fluctuation of the AC power supply of the pump 15 and the pressure fluctuation of the pump 15 Can be adjusted. Therefore, the pressure fluctuation of the fuel supplied to the fuel injection nozzle 3 is extremely small, and there is almost no pulsation of the fuel spray pressure. Therefore, the combustion apparatus 2 can always spray fuel at a constant pressure and timing and perform stable combustion, and can also suppress combustion noise generated during combustion driving to a minimum.
[0084]
  In the hot water supply apparatus 70 of the present embodiment, the combustion apparatus 2 is configured to open and close the injector valve 10 according to the flowchart shown in FIG. However, when the pressure of the pump 15 varies instantaneously with respect to the phase change of the power supply applied to the pump 15, the injector valve 10 may be opened and closed according to the flowchart shown in FIG. Moreover, the combustion apparatus 2 may be drive-controlled based on the flowchart shown in FIG. 10, similarly to the above-described first embodiment.
[0085]
  Moreover, in the combustion apparatus 2 of the said embodiment, although the injector valve 10 flowed out the fuel which flowed in from the fuel-injection nozzle 3 side to the downstream of the fuel return path 17, the injector valve 10, the fuel tank 12, The fuel may be directly returned into the fuel tank 12.
[0086]
【The invention's effect】
  According to the combustion apparatus of the first aspect, the amount of fuel sprayed from the spraying means can be accurately adjusted, and an amount of fuel corresponding to the required combustion amount can be sprayed and completely burned. it can.
[0087]
  in additionClaim1According to the invention described in the above, by opening and closing the valve body of the injector valve intermittently or periodically by the valve control means, a predetermined amount of fuel can be sprayed and stably burned regardless of the surrounding atmosphere or the like. .
[0088]
  According to the third aspect of the present invention, the fuel sprayed from the spraying means is determined by determining the flow rate of the fuel flowing in the fuel return path per unit time by the ratio of the time for opening the valve element in the unit time. Can be adjusted accurately.
[0089]
  In the combustion apparatus according to the fourth aspect, there is almost no fluctuation in the pressure of the fuel supplied to the spraying means, and stable combustion driving can be performed.
[0090]
  According to the fifth aspect of the present invention, fuel can be sprayed at a constant pressure and timing at a constant pressure for stable combustion, and combustion noise can be minimized.
[0091]
  According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to minimize the fuel pressure fluctuation caused by the fuel pump. Therefore, the combustion apparatus of the present invention can spray fuel at a substantially constant pressure and timing regardless of the amount of combustion, can stably burn the fuel, and minimizes the generation of combustion noise. be able to.
[0092]
  According to the combustion apparatus of the seventh aspect, fuel can be always sprayed at a constant pressure and timing to perform stable combustion, and combustion noise accompanying combustion drive can be suppressed to a minimum.
[0093]
  According to the hot water heater of claims 8 to 10, hot water can be accurately heated in a wide temperature range.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view in which a part of a main part of a hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention is broken.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a fuel system in a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an injector valve provided in a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a piping system of a hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of combustion and the opening time of the injector valve in the combustion apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the combustion apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 (a) is a graph showing a periodic fluctuation of a power source applied to a pump in a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 (b) is a zero cross signal transmitted based on the same (a). It is a graph which shows. Further, (c) is a graph showing periodic fluctuation when the power source shown in (a) is rectified, and (d) shows the pressure fluctuation of the pump when the power source shown in (c) is applied. It is a graph to show. The same (e) is a graph which shows the pulse signal applied to an injector valve.
FIG. 8 (a) is a graph showing periodic fluctuations of a power source applied to a pump in a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 (b) is a zero cross signal transmitted based on the same (a). It is a graph which shows. Further, (c) is a graph showing periodic fluctuation when the power source shown in (a) is rectified, and (d) shows the pressure fluctuation of the pump when the power source shown in (c) is applied. It is a graph to show. The same (e) is a graph which shows the pulse signal applied to an injector valve.
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the combustion apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the combustion apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic view showing a hot water supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a front view showing a conventional hot water supply apparatus.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a fuel system in a conventional combustion apparatus.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a proportional valve provided in a conventional combustion apparatus.
[Explanation of symbols]
    1,70 Hot water supply device (hot water heating device)
    2 Combustion device
    3 Fuel injection nozzle (spraying means)
    4 Combustion means
    5 Heat exchanger
  10 Injector valve
  11 Fuel outbound
  17 Fuel return
  33 Disc
  40 Spray control means (valve control means)
  76 Hot water storage
  78 Combustion gas passage

Claims

In a hot water heating apparatus having a spray means for spraying fuel and a fuel forward path for supplying fuel to the spray means, and provided with a fuel pump for sending fuel to the spray means in the middle of the fuel forward path, the spray means includes: A return type nozzle having a spray opening for spraying fuel and having a return side flow path leading to the spray opening inside and a return side flow path returning from the spray opening; A fuel return path is connected to return a part of the fuel supplied to the spraying means to the upstream side of the fuel pump provided in the fuel forward path through the return side flow path, and an injector is provided in the middle of the fuel return path The injector valve includes a valve body that regulates the outflow of fuel , and further includes valve control means that controls the opening and closing of the valve body, and the fuel per unit time is controlled by opening and closing the valve body. Adjust flow rate Combustion apparatus characterized by.

The combustion apparatus according to claim 1, wherein a check valve and an accumulator are provided in the return side flow path, and the accumulator is located between the check valve and the injector valve.

Valve control means, intermittently or periodically open and close the valve, the valve control means, and changing the flow rate of fuel per unit time by controlling the timing for opening and closing the valve body The combustion apparatus according to claim 1 or 2.

4. The combustion apparatus according to claim 3, wherein the valve control means performs duty ratio control or PWM control of opening and closing of the valve body.

The pressure at which the fuel pump delivers the fuel changes at a constant cycle following the phase change of the AC power source that drives the fuel pump, and the valve control means controls the valve in synchronism with the AC power source that drives the fuel pump. The combustion apparatus according to claim 3 or 4, wherein the body is opened and closed.

The pressure at which the fuel pump delivers the fuel changes at a constant cycle following the phase change of the AC power source that drives the fuel pump, and the valve control means determines the timing of the zero cross signal of the AC power source that drives the fuel pump. The combustion apparatus according to any one of claims 3 to 5, wherein the valve body is opened and closed based on the above.

The combustion apparatus according to any one of claims 3 to 6 , wherein the valve control means opens the valve body when detecting a zero cross signal of an AC power source for driving the fuel pump.

The combustion according to any one of claims 3 to 6 , wherein the valve control means detects a zero-cross signal of an AC power source that drives the fuel pump, and opens the valve body after a predetermined delay time. apparatus.

In the hot water heating apparatus which has a combustion part and the heat exchange part which heats water, sends the combustion gas which generate | occur | produced in the combustion part to a heat exchange part, and heats water in a heat exchange part, the combustion part has Claim 1 thru | or A hot water heating apparatus, wherein the combustion apparatus according to any one of 8 is mounted.

The hot water heating apparatus according to claim 9, further comprising a combustion case, wherein a combustion device is attached to the combustion case, and a water pipe is inserted into the combustion case to constitute a heat exchange unit.

A hot water storage part in which water is stored and a combustion gas passage part that penetrates the hot water storage part, and the combustion gas generated in the combustion part is introduced into the combustion gas passage part to heat the water in the hot water storage part. Item 12. The hot water heater according to Item 9.

In a hot water heating apparatus having a spray means for spraying fuel and a fuel forward path for supplying fuel to the spray means, and provided with a fuel pump for sending fuel to the spray means in the middle of the fuel forward path, the spray means comprises: A return type nozzle having a spray opening for spraying fuel and having a return side flow path leading to the spray opening inside and a return side flow path returning from the spray opening; A fuel return path is connected to return a part of the fuel supplied to the spraying means to the upstream side of the fuel pump provided in the fuel forward path through the return side flow path, and an injector is provided in the middle of the fuel return path A valve is provided and the injector valve is a fuel And a valve control means for controlling the opening and closing of the valve body, the flow rate of fuel per unit time is adjusted by opening and closing the valve body, and a check valve is provided in the return side flow path The accumulator is located between the check valve and the injector valve, and the pressure at which the fuel pump delivers the fuel changes with a constant period following the phase change of the AC power source that drives the fuel pump. And the valve control means detects a zero-cross signal of an AC power source for driving the fuel pump, and opens the valve body after a predetermined delay time.