JPH01262214A - 暖房装置の運転方法および暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼空気と燃料がバーナに供給され、燃焼室
内で火炎が発生する、暖房装置特に車両用補助暖房装置
の運転方法と、燃焼室内に設けられたバーナ、燃料供給
装置および燃焼空気供給装置を備えた暖房装置、特に車
両用補助暖房装置に関する。

〔従来の技術とその欠点〕

このような暖房装置を運転する方法、およびこの暖房装
置自体にあっては従来は、有害物質の少ない安定した燃
焼が困難であった。これは次のことに起因する。すなわ
ち、燃焼が例えば車両補助暖房時に風や走行風によって
変化する、燃焼空気入口と排気出口の間の差圧に左右さ
れること、燃焼が吸気系または排気系の変化する抵抗に
左右されること、および燃焼が変化する海抜、不所望な
燃料供給、温度の影響等に左右されることに起因する。

その結果、有害物質の排出量が多くなり、燃焼室、熱交
換器および排気が通る装置が煤で汚れたり、カーボンが
付着する。これによって、暖房装置が故障するかまたは
火事になり、従ってこのような車両用補助暖房装置を組
み込むと、車両の安全性が損なわれる。

〔発明のｉｌ！題〕

本発明は、上記の欠点を除去すると共に、有害物質の少
ない安定した燃焼を簡単かつ確実に保証する、冒頭に述
べた種の、暖房装置特に車両用暖房装置の運転方法、お
よびこの方法に対応して形成された暖房装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段と発明の作用効果〕燃焼空
気と燃料がバーナに供給され、燃焼室内で火炎が発生す
る、暖房装置特に車両用補助暖房装置の運転方法におい
ては、方法技術的な観点から、当該技術において一般的
にλで表される空気比が燃焼室内で測定した火炎温度を
基礎として求められる。

本発明による方法は、このような暖房装置の燃焼の場合
に、空気比λと、断熱的な燃焼温度、すなわち火炎温度
との間に、一定の物理的関係があることを利用している
。従って、本発明による方法の場合には、火炎温度が検
出または測定され、前記の一定の物理的関係を考慮して
火炎温度から、対応する空気比λが求められる。この空
気比は、供給された燃焼空気量と供給された燃料量の比
を表している。この空気比λが所定の限界値内に保たれ
ると、有害物質の少ない安定した燃焼が保証される０本
発明によるこのような方法の場合には、燃焼室内での燃
焼に影響を１５える、空気入口と俳気出「１の間の差圧
、吸気系または排気系の変化する抵抗、温度の影響等の
ような外乱が、暖房装置の燃焼状態に対する影響に関し
て、火炎温度の測定によって直接的にまたは間接的に考
慮されるので、有害物質排出量の増大と暖房装置の故障
を防止することができる。

本発明による暖房装置運転方法の好ましい実施形では、
火炎温度が空気比の所定の目標値に対応する火炎温度の
目標値に達するまで、求められた火炎温度に応じて燃焼
空気および／または燃料の供給を変えることにより、空
気比λが所定の目標値に調節される。本発明による方法
のこのような構成の場合には、空気比λが火炎温度を介
して所定の目４１ｉ（ＩＩ！にｇｒＲ節される。この目
標値は、暖房装置のあらゆる運転条件の下でできるだけ
有害物質が少なくかつ安定した燃焼が保証されるように
、装置に依存して予め定めることができる。

特に、空気比が１よりも大きい場合に空気比を目標値に
調節することは、測定された火炎温度が火炎温度の目標
値よりも高いときには、供給される燃焼空気量を多くす
るかまたは供給される燃料量を減らし、そして測定され
た火炎温度が火炎温度の目標値よりも低いときには、供
給される燃焼空気量を減らすかまたは燃料量を多くする
ことによって達成される。この方法の場合、供給される
燃焼空気量または供給される燃料量を適当に変えること
により、燃焼が所定の目標値に応じた所定の空気比に再
び戻されるように、暖房装置内の燃焼に対して影響を与
える。

本発明による方法の他の実施変形では、検出された火炎
温度が所定の時間内に次の条件を満足するかどうかが検
査される。

Ｔ、、　＞’ｒ、　＞Ｔ、ｉ。

（これはλ１．ａ〈λ〈λ、０に対応する）ここで、Ｔ
、□は最高許容火炎温度、ＴＦは検出された火炎温度、
Ｔ　ｍ　ｉ、は最低許容火炎温度、λ１、ｎは最小許容
空気比、λは火炎温度Ｔ、を介して求められた空気比、
λ１．つは最大許容空気比である。

上記条件を所定の時間内に満足しない場合には、暖房装
置のスイッチが切られる。暖房装置の運転方法において
、空気比λの所定の目標値に調節せずに、上記方法実施
変形を用いると、本発明の運転方法は、火炎監視器を付
加的に使用せずに火炎の監視を可能にする。なぜなら、
所定の時間内に上記条件を満足しない場合には、火炎温
度の検出によって、暖房装置の燃焼室内に火炎が形成さ
れなかったことが判り、従ってこれに依存して暖房装置
の強制的な停止または故障による停止が行われるからで
ある。範囲の限界を監視することによって、制御または
調節と同時に、火炎監視が一緒に行われる。空気比をそ
の所定の目標値に調節する方法の場合に、前記の条件が
満たされないと、どのような理由によって有害物質の少
ない安定した状態で暖房装置を運転できないかを推論す
ることができるので、万一の装置の損傷を防止するため
に、同様に暖房装置が強制的に停止される。空気比λが
１よりも小さい範囲にあるときでも、前記条件に応じて
、供給される燃焼空気量および／または供給される燃料
の変更によって、暖房装置は許容されない運転範囲に達
することがない。

燃焼室内に設けられたバーナ、燃料供給装置および燃焼
空気供給装置を備えた暖房装置、特に車両用補助暖房装
置は本発明に従って、装置技術的な観点から、温度検出
装置が、負荷に依存しないで火炎温度を検出するために
、燃焼室の火炎範囲に設けられ、かつ空気比を求めるた
めの装置に接続されていることを特徴とする。本発明に
よる装置技術的な観点からのこの解決策は、構造的に節
単であり、かつ有害物質が少なくかつ安定した状態で運
転可能で低コストで製作することができる暖房装置を提
供する。

温度検出装置として、空間的に一体化された、抵抗温度
計のようなセンサを設けることができ、このセンサは好
ましくは、火炎根元から出発して燃焼室の火炎範囲内へ
延びるように、燃焼室内に設けられる。

温度検出装置としては、点で働く、熱電対のようなセン
サを設けてもよい。このセンサは好ましくは、火炎の燃
焼長さの先端部の近くにおいて燃焼室内に挿入配置され
る。

本発明による暖房装置の好ましい実施形では、所定の時
間経過後、次の条件によって決まる運転範囲が得られな
いときに、空気比を求めるための装置が暖房装置のスイ
ッチを切る。

Ｔ、、、＞Ｔ、＞Ｔ、、。

（これはλ１、〈λくλ１．８に対応する）ここで、上
記記号は、本発明による運転方法に関連して前述した意
味を有する。

暖房装置をこのように構成すると、温度検出装置とそれ
に関連する、空気比を求める装置は、同時に、慣用の火
炎監視器の機能を受は持つので、別個の部品として形成
された従来のこの火炎監視器を省略することができる。

同時に、供給される燃焼空気量および／または燃料量を
変更しながら調節する場合に、暖房装置が許容されない
運転範囲に達する危険があるときにも、暖房装置の停止
が保証される。

〔実施例〕 以下、添付の図を参照して、本発明の実施例を詳しく説
明する。

第１図は、第２図に詳細に図示した暖房装置の運転方法
を明らかにするために役立つものである。

第１図には、空気比λに対する火炎温度Ｔｒが示され、
そこに記入された曲線ａは、暖房装置の燃焼温度におけ
る、火炎温度と空気比の、経験的に求めることができる
一定の物理学的関係を示している。火炎温度Ｔｒと空気
比λのこの関係は、本発明の方法では、燃焼室内で測定
される火炎温度ＴＦによって確かめられる。λ、。ＬＬ
は空気比の目標値を表している。この空気比の目標値に
対応して、火炎温度座標には、一定の物理的関係の考慮
の下で、火炎温度の目標値Ｔ、。１．が記入されている
。有害物質が少なくて安定した燃焼を得るために、経験
的に求めることができる空気比の最小値λ、１いと、同
様に経験的に求めることができる空気比の最大値λ、１
．が設定される。この場合、これらの限界値λ、五７．
λｗａｘに対応して、火炎温度の最高値Ｔ□８と火炎温
度の最低値Ｔ０．７が記入されている。

先ず、空気比の目標値λ、。４．への調節が行われ、か
つその際λ〉ｌの調節範囲が維持される場合の本発明の
方法について説明する０本発明に従って測定された火炎
温度Ｔ、が目標値Ｔ、。４．よりも高いときには、空気
比λを目標値λ、。４．が得られるまで高めるために、
供給される燃焼空気量を多くするかまたは供給される燃
料量を少なくする。これに対して、測定された火炎温度
ＴＦが火炎温度目標値Ｔ、。ＬＬよりも低いときには、
空気比目標値λ８゜、に達するまで、バーナに供給され
る燃焼空気量を減らすかまたはバーナに供給する燃料量
を多くする。

暖房装置が第１図のグラフのλく１の範囲で運転され、
燃焼室内で測定した火炎温度Ｔ、が火炎温度目標値Ｔ２
゜ＬＬよりも高いときには、供給される燃焼空気量を多
くするかまたは供給される燃料量を少なくするよう調節
が行われる。それによって、第１図のダラムの空気比λ
が空気比目標値λ、。３、の方へ変化する。燃焼室内で
測定した火炎温度ＴＦが火炎温度目標値Ｔ８゜３．より
も低い場合には、暖房装置のバーナに供給される燃焼空
気量および／または燃料量を変えると、その際得られる
空気圧λの値が、所定の空気比目標値λ５゜、から−層
離れるように移動する。従って、この場合には、暖房装
置のスイッチが切られる。

本発明による暖房装置の運転方法では、暖房装置の強制
停止を効果的に行い、かつ暖房装置の損傷や破壊を防止
するために、前述の機能限界が監視される。従って、本
発明による運転方法の場合には、許容機能範囲を定める
次の条件が監視および検査される。

Ｔ、□＞Ｔ、　＞Ｔｗｉｎ （これはλ１．〈λくλｍＡＭに対応する。）ここで、 Ｔ、１．は最高許容火炎温度、 ＴＦは検出または測定された火炎温度、Ｔ、、７は最低
許容火炎温度、 λ１．７は最小許容空気比、 λは検出または測定された火炎温度Ｔ、から導き出した
空気比、 λ□８は最大許容空気比である。

暖房装置の運転時に上記の条件が所定の時間内に満たさ
れないときには、暖房装置の強制停止または故障停止が
行われる。これによって、空気圧λを所定の目標値λ５
゜、に調節する場合に、前述のように、許容されない機
能範囲における暖房装置の運転が阻止される。従って、
調節される暖房装置の運転方法の場合に、調節を常に自
己監視の形態で検査可能である。範囲限界の監視時に、
この運転方法は火炎監視機能の達成を可能にする。

これに対して、本発明による運転方法において空気比を
求めるために火炎温度だけが測定されると、前述の条件
の検査および監視によって、火炎監視がこの種の暖房装
置において達成されるので、従来慣用された別個の火炎
監視器を省略することができる。この火炎監視器は従来
の実施形では燃焼室の火炎範囲に挿入配置され、それに
よって燃焼室内の燃焼条件を変更する。

本発明による調節方法により、空気比と一点の関係があ
る、暖房装置の排気中のＣＯ２値を、狭い限界内で一定
に保持することができるので、有害物質が少なくてしか
も安定した状態で暖房装置が運転される。

第２図を参照して、本発明に従って形成された暖房装置
の好ましい実施例を説明する。この暖房装置は全体が１
で示しである。暖房装置ｌ内には燃焼室２が設けられて
いる。暖房装置ｌの図示例の場合には、バーナ３として
、いわゆる蒸発式バーナが示しである。この蒸発式バー
ナは燃料供給装置５から供給された液体燃料のような燃
料を蒸発させる働きをするフリース材料４を備えている
。

燃焼空気は図示していない燃焼空気供給装置から略示し
た開口６を通って矢印で示すように燃焼室２に導入され
る。暖房装置ｌの燃焼運転中、燃焼室内には、負荷に応
じて火炎が形成される。全負荷運転の火炎は実線で、そ
して部分負荷運転の火炎は破線で示しである。火炎温度
検出装置は全体が８で示しである。この火炎温度検出装
置は燃焼室２の火炎範囲内に次のように配置されている
。

すなわち、暖房装置の運転負荷に依存しないで、すなわ
ち全負荷運転であるかまたは部分負荷運転であるかに依
存しないで、その都度の火炎の温度が例えば常に確実に
検出されるように、配置されている。この火炎温度検出
装置８には、λで表される空気比を求めるための、ブロ
ックで略示した装置９が接続されている。

第２図において、空間的に一体化されたセンサｌＯが火
炎温度検出装置８として実線で示しである。このセンサ
は例えば抵抗温度計によって形成可能である。空間的に
一体化されたセンサ１０は燃焼室２内の火炎根元から火
炎先端部の方へ延びている。

火炎温度検出装置８の他の実施形が破線で示しである。

この火炎温度検出装置は点で働くセンサ１１によって形
成されている。このセンサは例えば熱電対である。点で
働くこのセンサ１１は次のように燃焼室２内に挿入配置
されている。すなわち、火炎の燃焼長さの終端部の近く
において燃焼室２内に存在するように挿入配置されてい
る。

燃焼室２内に設けられたこのような火炎温度検出装置８
によって、かつ空気圧λを求める装置９と関連して、暖
房装置ｌを運転するための前述の方法が実施される。そ
のために適した調節（制御）装置の調節技術的な詳細は
、専門家によって適切な方法で必要に応じて選択および
設計される。従って、調節ユニットの具体的な実施形の
詳細については説明を省略する。

本発明による暖房装置の運転方法は一般的に、定置され
た暖房装置にも適しており、車両暖房装置だけに通する
ものではない。

【図面の簡単な説明】

の概略図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．燃焼空気と燃料がバーナに供給され、燃焼室内で火
   炎が発生する、暖房装置特に車両用補助暖房装置の運転
   方法において、空気比（λ）が燃焼室内で測定した火炎
   温度（Ｔ＿Ｆ）を基礎として求められることを特徴とす
   る暖房装置の運転方法。
2. ２．火炎温度（Ｔ＿Ｆ）が空気比の所定の目標値（λ＿
   ｓ＿ｏ＿ｔ＿ｔ）に対応する火炎温度の目標値（Ｔ＿ｓ
   ＿ｏ＿ｔ＿ｔ）に達するまで、求められた火炎温度（Ｔ
   ＿Ｆ）に応じて燃焼空気および／または燃料の供給を変
   えることにより、空気比（λ）を所定の目標値（λ＿ｓ
   ＿ｏ＿ｔ＿ｔ）に調節することを特徴とする、請求項１
   記載の暖房装置の運転方法。
3. ３．空気比（λ）が１よりも大きい場合に、空気比を目
   標値（λ＿ｓ＿ｏ＿ｔ＿ｔ）に調節するために、測定さ
   れた火炎温度（Ｔ＿Ｆ）が火炎温度の目標値（Ｔ＿ｓ＿
   ｏ＿ｔ＿ｔ）よりも高いときには、供給される燃焼空気
   量を多くするかまたは供給される燃料量を減らし、そし
   て測定された火炎温度（Ｔ＿Ｆ）が火炎温度の目標値（
   Ｔ＿ｓ＿ｏ＿ｔ＿ｔ）よりも低いときには、供給される
   燃焼空気量を減らすかまたは燃料量を多くすることを特
   徴とする、請求項２記載の暖房装置の連転方法。
4. ４．検出された火炎温度（Ｔ＿Ｆ）が所定の時間内に次
   の条件を満足するかどうかが検査され、 Ｔ＿ｍ＿ａ＿ｘ＞Ｔ＿Ｆ＞Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｎ （これはλ＿ｍ＿ｉ＿ｎ＜λ＜λ＿ｍ＿ａ＿ｘに対応す
   る）ここで、Ｔ＿ｍ＿ａ＿ｘは最高許容火炎温度、Ｔ＿
   Ｆは検出または測定された火炎温度、Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｎは
   最低許容火炎温度、λ＿ｍ＿ｉ＿ｎは最小許容空気比、
   λは検出または測定された火炎温度Ｔ＿Ｆに対応する空
   気比、λ＿ｍ＿ａ＿ｘは最大許容空気比であり、上記条
   件を満足しない場合には暖房装置のスイッチが切られる
   ことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれ
   か一つに記載の暖房装置の運転方法。
5. ５．燃焼室内に設けられたバーナ、燃料供給装置および
   燃焼空気供給装置を備えた暖房装置、特に車両用補助暖
   房装置において、火炎温度検出装置（８）が、負荷に依
   存しないで火炎温度（Ｔ＿Ｆ）を検出するために、燃焼
   室（２）の火炎範囲に設けられ、かつ空気比（λ）を求
   めるための装置（９）に接続されていることを特徴とす
   る暖房装置。
6. ６．温度検出装置（８）が空間的に一体化された、抵抗
   温度計のようなセンサ（１０）であることを特徴とする
   、請求項５記載の暖房装置。
7. ７．空間的に一体化されたセンサ（１０）が火炎根元か
   ら延びていることを特徴とする、請求項６記載の暖房装
   置。
8. ８．温度検出装置（８）が点で働く、熱電対のようなセ
   ンサ（１１）であることを特徴とする、請求項５記載の
   暖房装置。
9. ９．点で働くセンサ（１１）が火炎の燃焼長さの先端部
   の近くにおいて燃焼室（２）内に挿入配置されているこ
   とを特徴とする、請求項８記載の暖房装置。
10. １０．所定の時間経過後、次の条件によって決まる運転
    範囲が得られないときに、空気比（λ）を求めるための
    装置（９）が暖房装置のスイッチを切り、Ｔ＿ｍ＿ａ＿
    ｘ＞Ｔ＿Ｆ＞Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｎ （これはλ＿ｍ＿ｉ＿ｎ＜λ＜λ＿ｍ＿ａ＿ｘに対応す
    る）ここで、Ｔ＿ｍ＿ａ＿ｘは最高許容火炎温度、Ｔ＿
    Ｆは検出または測定された火炎温度、Ｔ＿ｍ＿ｉ＿ｎは
    最低許容火炎温度、λ＿ｍ＿ｉ＿ｎは最小許容空気比、
    λは測定された火炎温度Ｔ＿Ｆに対応する空気比、λ＿
    ｍ＿ａ＿ｘは最大許容空気比であり、上記条件を満足し
    ない場合には暖房装置のスイッチが切られることを特徴
    とする、請求項５から請求項９までのいずれか一つに記
    載の暖房装置。