JPH03102116A - 燃焼装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、暖房装置等に適用される燃焼装置に係り、特
に燃焼制御用の構成部を改良した燃焼装置に関する。

（従来の技術） 従来、暖房装置等に適用される燃焼装置として、第４図
に示す構成のものが知られている。すなわち、筒状のケ
ーシング１の一端側内部にバーナ部２、他端側に排気口
３がそれぞれ設けられ、ケーシング１の中間部内側に燃
焼ガス案内用のバッフル４が設けられている。バーナ部
２は燃料混合室５、一次炎孔６および二次炎孔７等を有
する構成とされている。そして、ケーシング１のバーナ
部２に臨む部位に、燃料および燃焼用空気を供給する燃
料供給部８およびファンユニット９が設けられている。

燃料供給部８は、電磁弁１０および比例弁１１を有する
燃料供給管１２の先端に燃料噴射用ノズル１３を設けて
なり、このノズル１３が燃料混合室６に臨んでいる。ま
た、ファンユニット９は駆動用モータｌ４および７アン
１５を有し、燃焼用空気をケーシング１の一端側から供
給するようになっている。これら燃料供給部８の比例弁
１１およびファンユニット９のモータ■４は、制御ユニ
ット１６によって、燃料および空気の供給量ひいてはバ
ーナ部２における燃焼量が設定値に沿う適正燃焼量とな
るよう制御される。さらに、ケーシングｌの外周側には
、水その他の熱媒体を用いる熱交換器１７が設けられて
いる。

しかして、バーナ部２での燃焼により一次炎孔６および
二次炎孔７で火炎が発生し、燃焼ガスはバッフル４で案
内された後、排気口３から排出される。この燃焼による
熱が熱交換器｛７に伝達され、熱交換器１７内の水その
他の熱媒体が加熱されて、図示しない任意の暖房箇所等
に熱供給か行われる。

ところで従来では、上述した制御ユニット１６への入力
要素として、フレームロツドあるいはＣｄｓ等の炎検知
装置による炎電流の検出値が用いられている。すなわち
、バーナ部２における燃焼状態を電流値に変換して、燃
料供給量や空気供給量の過大または減少等を検出し、こ
の検出値に基づく燃焼制御が行なわ！１，ている。

しかしながら、炎電流値は、バーナ部２における火炎状
態や、燃料の種類等によって出力が変化するとともに、
燃焼異常と判断する出力状態に至るまでの時間遅れが大
きい等、制御上の問題がある。

また、熱交換器王７の受熱能力が低下したような場合、
この熱交換器１７取付け部で異常加熱等が生じるが、こ
のような現象は火炎部では検出できないので、炎電流値
に基づく前記の制御手段では対応困難であり、従来ては
加熱防止手段等の他の安全装置に対応を依存せざるを得
ないという問題もある。

一方、上述したフレームロッド等による炎検知信号が正
常か否かの判断について、従来では着火動作前のチェッ
クを行ない、その時点で炎検知信号が出力された場合に
異常と判断するか、または予めフレーム電流やＣｄＳ抵
抗値の正常範囲を定めておき、チェックによりその範囲
から外れたことが判明したときに異常と判断する等の手
法を採っている。しかし、炎検出中に異常が発生したり
、またフレーム電流やＣｄＳ抵抗が正常値の範囲内で故
障（絶縁劣化、ＣｄＳ断線等）した場合、さらに何等か
の原因で失火したが制御ユニットでは炎有りと判断した
ような場合等、燃料供給が継続して危険状態となる可能
性がある。

（発明が解決しようとする課題） 従来の燃焼装置では、炎電流値に基づく燃焼制御を行な
っているため、バーナ部における火炎状態や燃料の種類
等による出力変化の影響を受け、また燃焼異常と判断す
る出力状態に至るまでの時間遅れが大きい等、制御上の
問題がある。

また、熱交換器の受熱能力低下等による異常加熱等に必
ずしも十分に対処することができない。

さらに、炎検出装置の異常検出が困難で安全性を損なう
可能性がある等の問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、燃焼
制御が火炎状態や燃料の種類あるいは熱交換器の受熱能
力変化等の影響を受けることなく確実かつ迅速に行なえ
るとともに、炎検出装置の異常検出が容易かつ確実に行
なえ、操作性および安全性向上に大きく寄与できる燃焼
装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 第１の発明に係る燃焼装置は、筒状のケーシングと、こ
のケーシング内に設けられたバーナ部と、このバーナ部
に燃料および燃焼用空気を供給する燃料供給部およびフ
ァンユニットとを有する燃焼装置において、前記ファン
ユニットにより供給される燃焼前の空気温度を検知する
空気温度センサと、前記バーナ部による燃焼ガスの排気
温度を検知する排気温度センサと、これら両センサによ
る検知温度の差を演算し、その差が所定値以下である場
合に正常運転と判断して運転継続指令を与える一方、前
記温度差が所定値を越えた場合に異常運転と判断して前
記ファンユニットによる供給空気量の増加または前記燃
料供給部による燃料供給量の低減指令を与える制御ユニ
ットとを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明に係る燃焼装置は、燃料を燃焼させる
バーナ部と、このバーナ部に燃料および燃焼用空気を供
給する燃料供給部およびファンユニットと、前記バーナ
部における火炎の温度を検知する火炎温度センサと、前
記バーナ部における火炎と非接触の部位に設けられ燃焼
時と非燃焼時との温度差を検知する補助センサと、この
補助センサによる温度差が一定値以下の場合に前記火炎
温度センサ異常と判定し、前記燃料供給部およびファン
ユニットによる燃料および空気の供給停止指令を与える
制御ユニットとを備えたことを特徴とする。

（作用） 第Ｉの発明によれば、燃焼制御が、ファンユニットによ
り供給される燃焼前の空気温度と、バーナ部による燃焼
ガスの排気温度との差に基づいて行なわれる。すなわち
、各検知温度の差が所定値以下である場合に正常運転と
判断されて運転が継続する一方、前記温度差が所定値を
越えた場合に異常運転と判断されて供給空気量の増加ま
たは燃料供給量の低減が行なわれる。

したがって、炎電流値に基づく従来の燃焼装置と異なり
、バーナ部における火炎状態や、燃料の種類等によって
制御状態が変化することはなく、燃焼異常と判断する出
力状態も迅速に得られる。

また、熱交換器の受熱能力が低下したような場合でも、
熱交換器取付け部での異常加熱等が排気温度として検知
できるので、対応も容易に行なえる。

また、第２の発明によれば、バーナ部における火炎の温
度を検知する火炎温度センサのほかに、バーナ部におけ
る火炎と非接触の部位で燃焼時と非燃焼時との温度差を
検知する補助センサが設けられ、この補助センサによる
温度差が所定値以下の場合に前記火炎温度センサ異常と
判定され、燃料供給部およびファンユニットによる燃料
および空気の供給停止指令が与えられる。

したがって、炎検知信号が正常か否かの判断を、炎検出
中でも補助センサによって行なえるから、炎検出中に異
常が発生したり、フレーム電流やＣｄＳ抵抗が正常値の
範囲内で故障した場合、あるいは何等かの原因で失火し
たような場合でも、燃料および空気の供給停止等が確実
に行なわれ、安全性向上が図れるようになる。

（実施例） 以下、本発明に係る燃焼装置の実施例を図面を参照して
説明する。

第１図および第２図は第１実施例を示している。

第工図に示すように、この実施例の燃焼装置では、筒状
のケーシング２１の一端側内部にバーナ部２２、他端側
に排気口２３がそれぞれ設けられ、ケーシング２１の中
間部内側に燃焼ガス案内用のバッフル２４が設けられて
いる。バーナ部２２は従来同様に燃料混合室、一次炎孔
および二次炎孔等を有する構成とされている。そして、
ケーシング２１のバーナ部２２に臨む部位に、燃料およ
び燃焼用空気を供給する燃料供給部２５およびファンユ
ニット２６が設けられている。燃料供給部２５は、電磁
弁２７および比例弁２８を有する燃料供給管２９の先端
に燃料噴射用ノズル３ｏを設けてなり、このノズル３０
が燃料混合室に臨んでいる。また、ファンユニット２６
は駆動用モータおよびファンを有し、燃焼用空気をケー
シング２１の一端側から供給するようになっている。ケ
ーシング２１の外周側には、水その他の熱媒体を用いる
熱交換器３０ａが設けられている。

そして、バーナ部２２での燃焼により火炎が発生し、燃
焼ガスはバッフル２４で案内された後、排気口２３から
排出される。この燃焼による熱が熱交換器３０ａに伝達
され、熱交換器３０ａ内の水その他の熱媒体が加熱され
て、図示しない任意の暖房箇所等に熱供給が行われる。

このものにおいて、ファンユニット２６により供給され
る燃焼前の空気温度を検知する空気温度センサ３１と、
バーナ部２２による燃焼ガスの排気温度を検知する排気
温度センサ３２とが設けられている。また、バーナ部２
２には、炎検出装置としてのフレームロツド３３が設け
られている。

そして、これら空気温度センサ３１、排気温度センサ３
２およびフレームロッド３３からの検出信号が制御ユニ
ット３４に入力されるようになっている。制御ユニット
３４は、空気温度センサ３１と排気温度センサ３２セン
サとによる検知温度の差を演算する演算部と、その差が
所定値以下である場合に正常運転と判断する一方、前記
温度差が所定値を越えた場合に異状運転と判断する判定
部とを有している。

そして、制御ユニット３４において正常運転と判断され
た場合には、この制御ユニット３４からファンユニット
２６および燃料供給部２５の比例弁２８に運転継続指令
が出力される。また、異常運転と判断された場合には、
ファンユニット２６に供給空気量の増加指令が出力され
、また燃料供給部２５の比例弁２８に燃料供給量の低減
指令が出力される。なお、フレームロツド３３からの検
出信号も以上の各動作指令の補助要素として用いられる
。

第２図は以上の動作を示すフローチャートである。運転
開始（ステップａ）の後、まずファンユニット２６が回
転してケーシング２１内のプリパージが行なわれる（ス
テップｂ）。ついで、点火プラグの放電（ステップＣ）
とともに、電磁弁２７が開となり（ステップｄ）、燃料
が供給されてバーナ部２２で燃料と空気の混合気への着
火が行なわれる（ステップｅ）。燃料の燃焼開始後は、
制御ユニット３４において、空気温度センサ３１によっ
て検出された燃焼前の空気温度Ｔ８と、排気温度センサ
３２によって検出された燃焼ガスの排気温度Ｔ，との差
が、設定値Ｔ８以下であるか否かの判断（Ｔ，Ｉ　’ｒ
ｓ≧Ｔ．）が行なわれる（ステップｆ）。

ＴＦＩ　　ＴＳが設定値Ｔｌ１以下であるときは、正常
運転と判断され、運転が継続される（ステップｇ）。一
方、Ｔｉ　　Ｔｓが設定値Ｔａ以下であるときは、異常
運転と判断され、ファンユニット２６に供給空気量の増
加指令が出力され（ステップｈ）、また燃料供給部２５
の比例弁２８に燃料供給量の低減指令が出力され（ステ
ップｉ）、以下同様の操作が繰返される。

以上の実施例によれば、燃焼制御が、ファンユニット２
６により供給される燃焼前の空気温度と、バーナ部２２
による燃焼ガスの排気温度との差に基づいて行なわれる
ので、炎電流値のみに基づく従来の燃焼装置と異なり、
バーナ部２２における火炎状態や、燃料の種類等によっ
て制御状態が変化することはなく、燃焼異常と判断する
出力状態も迅速に得られる。また、熱交換器３０ａの受
熱能力が低下したような場合でも、熱交換器取付け部で
の異常加熱等が排気温度として検知できるので、対応も
容易に行なえる。

詳述すると、熱交換器３０ａの能力は、燃焼量等に応じ
て、ある程度変化するが、設定され／こ能力に対しては
、燃焼熱から見ればその変化量は小さく、効率に大きな
変化は表われない。そのため、熱交換器３０ａの受熱量
が一定であれば、排気ガス温度は，ほとんど燃料入力の
大きさに対応して変化する。したがって、設定された人
力に対し、設定された燃料入力が変化すれば、排気ガス
温度が上昇または低下する等の現象が表われ、入力過大
であることが判る。また、逆に受熱量が減少しても、設
定により排気ガス温度が上昇する。

入力過大等による異常は、熱交換器の劣化を早める等の
問題や、異常燃焼が起こる等の不具合が発生するが、本
実施例によれば、前記各不具合が事前に検知され、最適
状態を保つことが有効的に行なえるものである。

また、市場の燃料発熱量には、ある程度の差があり、同
一消費量でも発熱量が大きい場合がある。

しかも、燃焼用空気量は、発熱量の大きいものほど、多
く必要となる。しかるに、本実施例によれば、発熱量に
応じて空気量も変化できるので、これらの点も十分考慮
され、確実な制御が行なえる。

なお、排気温度そのものは、吸気温度によって変化する
ので、各々の差を検知して、制御ユニ・ソトの入カデー
タとすることが望ましい。それにより、熱交換器３０ａ
の受熱量を一定に保つようにフィードバック制御できる
ものである。

第３図は第２実施例を示している。なお、燃焼用構成部
については第１実施例のものと同様であるから、その説
明は省略する。

本実施例でも、バーナ部２２における火炎Ａの温度を検
知する火炎温度センサとして、フレームロツド３３（ま
たはＣｄＳ３３ａ）が設けられているが、これに加えて
、バーナ部２２における火炎Ａと非接触の部位、例えば
ケーシング２１の外部に、燃焼時と非燃焼時との温度差
を検知する補助センサ、例えばサーミスタ４０が設けら
れている。なお、４１は温度検出部、４２は炎検出部、
４３は燃料供給部駆動部である。

そして、サーミスタ４０によって検出される燃焼時と非
燃焼時との温度差が制御ユニット３４に入力され、その
差が所定値以下の場合に、火炎温度センサであるフレー
ムロッド３３（またはＣｄＳ３３ａ）が異常と判定され
、燃料供給部としての電磁弁および電磁ポンプ、ならび
にファンユニットに指令信号が出力され、燃料および空
気の供給停止指令が与えられる。なお、燃焼シーケンス
で、着火動作前に炎を検出している時には、異常停止と
なる。

このような構成の第２実施例によれば、バーナ部におけ
る火炎と非接触の部位で燃焼時と非燃焼時との温度差が
検知されるので、フレームロッド３３（またはＣｄＳ３
３ａ）からの炎検知信号が正常か否かの判断が、炎検出
中でも行なわれ、したがって、炎検出中に異常が発生し
たり、フレム電流やＣｄＳ抵抗が正常値の範囲内で故障
した場合、あるいは何等かの原因で失火したような場合
でも、燃料および空気の供給停止等が確実に行なわれ、
安全性向上が図れるようになる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係る燃焼装置によれば、燃焼制
御が火炎状態や燃料の種類あるいは熱交換器の受熱能変
化等の影響を受けることなく確実かつ迅速に行なえると
ともに、炎検出装置の異常検出が容易かつ確実に行なえ
、操作性および安全性向上に大きく寄与できる等の効果
が奏される。

０・・・サーミスタ（補助センサ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、筒状のケーシングと、このケーシング内に設けられ
   たバーナ部と、このバーナ部に燃料および燃焼用空気を
   供給する燃料供給部およびファンユニットとを有する燃
   焼装置において、前記ファンユニットにより供給される
   燃焼前の空気温度を検知する空気温度センサと、前記バ
   ーナ部による燃焼ガスの排気温度を検知する排気温度セ
   ンサと、これら両センサによる検知温度の差を演算し、
   その差が所定値以下である場合に正常運転と判断して運
   転継続指令を与える一方、前記温度差が所定値を越えた
   場合に異常運転と判断して前記ファンユニットによる供
   給空気量の増加または前記燃料供給部による燃料供給量
   の低減指令を与える制御ユニットとを備えたことを特徴
   とする燃焼装置。 ２、燃料を燃焼させるバーナ部と、このバーナ部に燃料
   および燃焼用空気を供給する燃料供給部およびファンユ
   ニットと、前記バーナ部における火炎の温度を検知する
   火炎温度センサと、前記バーナ部における火炎と非接触
   の部位に設けられ燃焼時と非燃焼時との温度差を検知す
   る補助センサと、この補助センサによる温度差が所定値
   以下の場合に前記火炎温度センサ異常と判定し、前記燃
   料供給部およびファンユニットによる燃料および空気の
   供給停止指令を与える制御ユニットとを備えたことを特
   徴とする燃焼装置。