(57)【要約】【課題】リターンノズル式ガンバーナにおいて、バーナが冷状態にあると熱要求量以上の燃焼量で燃焼開始してしまう。【解決手段】油比例弁５を制御して熱要求量での燃焼を開始させる制御手段１７を備えたリターンノズル式ガンバーナにおいて、燃焼開始前のバーナの冷え具合を判断する冷状態判別部１８と、冷状態判別部１８の判別した状態に応じて熱要求量に対応する油比例弁５の出力を油量減少方向へ補正する出力補正部１９と、冷状態判別部１８によりバーナが冷状態にあると判別されると、油比例弁５を補正手段１９で補正された出力に制御して燃焼を開始させ、熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇させるコールドスタート制御部２０とを設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧ノズルに燃油を供給する電磁ポンプを備えた燃油供給路と、前記噴霧ノズルと前記電磁ポンプより上流側の燃油供給路とを連通するリターン流路と、前記リターン流路中を流れる燃油のリターン量制御により燃焼量を制御する油比例弁と、前記油比例弁を制御して熱要求量での燃焼を開始させる制御手段とを備えたリターンノズル式ガンバーナにおいて、燃焼開始前のバーナの冷え具合を判断する冷状態判別部と、前記冷状態判別部の判別した状態に応じて熱要求量に対応する油比例弁の出力を油量減少方向へ補正する出力補正部と、前記冷状態判別部によりバーナが冷状態にあると判別されると、前記油比例弁を前記出力補正部で補正された出力に制御して燃焼を開始させ、熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇させるコールドスタート制御部とを設けたことを特徴とするリターンノズル式ガンバーナ。
【請求項２】
前記冷状態判別部は、前記リターン流路に設けられた油温センサを備え、この油温センサが所定温度未満を検出するとバーナが冷状態であると判別するようにしていることを特徴とする請求項１記載のリターンノズル式ガンバーナ。
【請求項３】
前記出力補正部は、熱要求量が所定量未満の場合は、油比例弁の出力補正を行わないようにしたことを特徴とする請求項２記載のリターンノズル式ガンバーナ。
【請求項４】
前記冷状態判別部は、燃焼停止からの時間をカウントし、この燃焼停止からの時間が所定時間以上となるとバーナが冷状態であると判別するようにしていることを特徴とする請求項１記載のリターンノズル式ガンバーナ。
【請求項５】
前記冷状態判別部は、バーナが高温になる時間以上の燃焼が行われ、この燃焼が停止された時点から所定時間のカウントを開始するようにしたことを特徴とする請求項４記載のリターンノズル式ガンバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は給湯機等のバーナとして利用されるリターンノズル式ガンバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものにおいては、例えば特許文献１に開示されているように、燃油供給路より電磁ポンプによって加圧された燃油が噴霧ノズルに供給され、ここで噴霧されて燃焼するものであり、この時油比例弁の駆動でリターン流路を介して戻されるリターン量を制御することで、熱要求量に応じた無段階の燃焼量制御を行うものであった。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２０５１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで燃油供給路内を流れる燃油は温度によって、その粘度が変動する。例えば、油温が高くなれば燃油の粘度は減少し、油温が低くなれば燃油の粘度は増加する。結果として、この燃油の粘度の変動により燃油噴霧ノズルからの噴霧量が変動し、バーナが冷えている時には熱要求量よりも多い燃油が噴霧されてしまい、熱要求量よりも大きな燃焼量で燃焼してしまうという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はこの課題を解決するために、請求項１では、噴霧ノズルに燃油を供給する電磁ポンプを備えた燃油供給路と、前記噴霧ノズルと前記電磁ポンプより上流側の燃油供給路とを連通するリターン流路と、前記リターン流路中を流れる燃油のリターン量制御により燃焼量を制御する油比例弁と、前記油比例弁を制御して熱要求量での燃焼を開始させる制御手段とを備えたリターンノズル式ガンバーナにおいて、燃焼開始前のバーナの冷え具合を判断する冷状態判別部と、前記冷状態判別部の判別した状態に応じて熱要求量に対応する油比例弁の出力を油量減少方向へ補正する出力補正部と、前記冷状態判別部によりバーナが冷状態にあると判別されると、前記油比例弁を前記出力補正部で補正された出力に制御して燃焼を開始させ、熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇させるコールドスタート制御部とを設けたものとした。
【０００６】
これにより、通常は制御手段が熱要求量に対応した油比例弁出力に油比例弁を制御して燃焼開始し、冷状態判別部によりバーナが冷状態にあると判別されたときは、出力補正部により油比例弁出力が油量減少方向へ補正され、コールドスタート制御部がこの補正出力に油比例弁を制御して燃焼開始し、油比例弁の出力が熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇されて燃焼することにより、バーナが冷状態で燃焼開始してもバーナが暖まるまでの間も、燃油の温度変化に起因する粘度変化に伴う噴霧量のズレを吸収して、熱要求量にほぼ一致した燃焼量で燃焼を行うことができるものである。
【０００７】
また、請求項２では、前記請求項１のものにおいて、前記冷状態判別部は、前記リターン流路に設けられた油温センサを備え、この油温センサが所定温度未満を検出するとバーナが冷状態であると判別するようにしているものである。
【０００８】
これにより、バーナの冷え具合を反映した値を検出することができ、容易にバーナの冷え具合を判別することができる。
【０００９】
また、請求項３では、前記請求項２のものにおいて、前記出力補正部は、熱要求量が所定量未満の場合は、油比例弁の出力補正を行わないようにしたものである。
【００１０】
これにより、熱要求量が少ない場合は、燃油の温度変化に起因する粘度変化に伴う噴霧量のズレ量が少なく、不要な油比例弁の出力補正を行わないようにすることができる。
【００１１】
また、請求項４では、前記請求項１のものにおいて、前記冷状態判別部は、燃焼停止からの時間をカウントし、この燃焼停止からの時間が所定時間以上となるとバーナが冷状態であると判別するようにしているものである。
【００１２】
これにより、時間のカウントのみで簡易にバーナの冷え具合を判別することができる。
【００１３】
また、請求項５では、前記請求項４のものにおいて、前記冷状態判別部は、バーナが高温になる時間以上の燃焼が行われ、この燃焼が停止された時点から所定時間のカウントを開始するようにしたものである。
【００１４】
これにより、冷状態判別部は、バーナが高温になる時間以上の燃焼行われ、この燃焼が停止された時点から所定時間のカウントを開始するようにし、今回の燃焼がバーナが高温になる時間未満の燃焼時間であった場合は、前回からのカウントを継続するようにしているので、確実にバーナの冷え具合を判別することができるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
１は燃油リターン方式の噴霧ノズルで、内部にはリターン穴を有したディストリビュータ（図示せず）を備え、供給された燃油の一部をリターンさせると共に、残りを旋回噴霧し燃焼させるものである。
【００１６】
２は上記噴霧ノズル１と燃油タンク等の燃油供給源（図示せず）とを結ぶ燃油供給路で、途中には定圧で燃油を圧送する電磁ポンプ３を備えている。
【００１７】
４は噴霧ノズル１のリターン穴と電磁ポンプ３より上流側の燃油供給路２とを連通したリターン流路で、途中には電磁コイルと弁体とスプリング等（何れも図示せず）から構成された油比例弁５を備え、該油比例弁５の電磁コイルに供給される電流値で開口量を可変しリターン量を制御することで、噴霧ノズル１からの噴霧量を決定するもので、６は燃焼空気を供給する燃焼ファンである。
【００１８】
７はリターン流路４の油比例弁５の下流側に備えられたサーミスタから成る油温センサで、リターン流路４を流通する燃油温度を検知するものである。
【００１９】
８は設定温度の出湯を末端の給湯栓９より可能とする給湯路で、途中には前記噴霧ノズル１の燃焼熱を受けて加熱される熱交換器１０を備えている。
【００２０】
１１は給湯栓９近傍に設けられ給湯機の各種制御を行う操作部を司るリモコンで、所望の出湯温度を適宜設定可能な温度設定手段１２や運転スイッチ１３等を備えている。
【００２１】
１４は熱交換器１０下流側の給湯路７途中に備えられたサーミスタから成る出湯温度センサで、実際の出湯温度を常に検出するもので、１５は熱交換器１０上流側の給水温度を検出するサーミスタから成る給水温度センサである。１６は給湯路７を流れる流量を検出する流量センサである。
【００２２】
１７はマイコンを有して構成される制御手段で、入力側には油温センサ７、温度設定手段１２、出湯温度センサ１４、給水温度センサ１５、および流量センサ１６が接続され、また出力側には電磁ポンプ３、油比例弁５、および燃焼ファン６が接続されているものである。そして制御手段１７では温度設定手段１２の設定温度と給水温度センサ１５で検知される給水温度との偏差と、流量センサ１６で検出する流量とから熱要求量を演算し、熱要求量に対応した油比例弁５の開度を決定して制御するものである。
【００２３】
１８は前記制御手段１７の一機能としてプログラムされて設けられた冷状態判別部で、燃焼開始前のバーナの冷え具合を判別するものである。この一実施形態では、リターン流路４の油温センサ７で検出する温度が１０℃以下である場合にバーナが冷状態であると判別するようにしてバーナの冷え具合を反映した値を検出することができ、容易にバーナの冷え具合を判別することができる。
【００２４】
１９は前記制御手段１７の一機能としてプログラムされて設けられた出力補正部で、前記冷状態判別部１８の判別した状態に応じて熱要求量に対応する油比例弁５の出力を油量減少方向へ補正するものである。この一実施形態では、熱要求量に対応する油比例弁５の出力を１００％として、補正出力を６％減の９４％としている。この補正量は燃油の温度と噴霧量の関係から適切な値を予め求めておけばよいものである。なお、この出力補正部１９は熱要求量が所定量以上のときだけ油比例弁５の出力を補正するようにしており、熱要求量が小さいとき、すなわち噴霧量が少ないときは燃油の冷状態による噴霧量増加の影響が少ないため、熱要求量が所定量未満であるときは補正を行わないようにしている。
【００２５】
２０は前記制御手段１７の一機能としてプログラムされて設けられたコールドスタート制御部で、前記冷状態判別部１８によりバーナが冷状態にあると判別されると、油比例弁５を前記出力補正部１９で補正された出力に制御して燃焼を開始させ、熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇させるようにしているものである。この一実施形態では図２に示すように、出力補正部１９で補正された要求熱量の９４％の出力から３０秒ごとに１％ずつ出力を緩やかに上昇させるようにし、バーナの温度上昇に伴い燃油の粘度が下がっていくのに合わせて油比例弁５の出力を熱要求量に近づけ、熱要求量に一致した燃油の噴霧を行わせるようにしているものである。なお、出力を緩やかに上昇させる方法はこの一実施例の方法に限定されるものではない。
【００２６】
次に、この一実施形態の作動を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、給湯栓９が開かれて熱要求が発生したことを制御手段１７が検知すると（ステップ１、以下Ｓ１と略す）、冷状態判別部１８がバーナが冷状態であるかを判別する（Ｓ２）。バーナが冷状態であり、なおかつ熱要求量が所定量以上であると（Ｓ３）、出力補正部１９が油比例弁５の出力を熱要求量よりも減少させる方向へ補正を行う（Ｓ４）。
【００２７】
そして、コールドスタート制御部２０が出力補正部１９で補正された補正出力に油比例弁５を制御して燃焼を開始する（Ｓ５）。その後、熱要求量出力へ油比例弁５の出力を緩やかに上昇させ（Ｓ６）、熱要求出力に達っした後は（Ｓ７）、制御手段１７が熱要求が消滅するまでその時々の熱要求量になるよう油比例弁５の出力を制御し、熱要求消滅により（Ｓ８）燃焼を停止する（Ｓ９）。
【００２８】
なお、前記Ｓ２で冷状態判別部１８がバーナが冷状態でないと判別したり、また前記Ｓ３でバーナは冷状態であるけれども熱要求量が所定量未満である場合は、制御手段１７が熱要求量に一致した油比例弁５の出力で燃焼を開始するものである（Ｓ１０）。
【００２９】
このように、バーナが冷状態となっていると判別されれば、油比例弁５の出力を熱要求量に対応する出力よりも減少させた補正出力で制御して燃焼させるので、バーナが暖まるまでの間にも熱要求量にほぼ一致した燃焼量で燃焼させることができ、機器の性能が十分に発揮できるものである。
【００３０】
ここで、図４は本発明の燃焼開始からの噴霧ノズル１からの噴霧量と、従来の噴霧量をグラフ化したもので、これを見てわかるように従来はバーナが冷状態で燃焼を開始すると、バーナが暖まるまでの間に熱要求量に対して余分な燃油を噴霧してしまい、給湯温度がオーバーシュートしてしまうものであったが、本発明のもの（新方式）はバーナが暖まるまでの間にも熱要求量に近い量の燃油を噴霧するので、給湯温度がオーバーシュートしてしまうことがなく、機器の性能が十分に発揮できるものである。
【００３１】
なお、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で変更が可能なものであり、例えばこのリターンノズル式ガンバーナを給湯機ではなく暖房機に用いてもよいものである。
【００３２】
また、冷状態判別部１８は燃焼開始前にバーナが冷状態にあるかどうかを判別できればよいものであり、例えば噴霧ノズル１と電磁ポンプ３の間の燃油供給路２に油温センサを設け、この油温センサの出力によりバーナの冷状態を判別するようにしてもよい。
【００３３】
また、冷状態判別部１８として、燃焼停止からの時間をカウントし、この燃焼停止からの時間が所定時間以上となることでバーナが冷状態にあると判別するようにしてもよく、この場合、所定時間を外気温度等によって変更することも可能で、簡易にバーナの冷え具合を判別することができるものである。このとき、冷状態判別部１８は、バーナが高温になる時間以上の燃焼が行われ、この燃焼が停止された時点から所定時間のカウントを開始するようにし、今回の燃焼がバーナが高温になる時間未満の燃焼時間であった場合は、前回からのカウントを継続するようにしているので、確実にバーナの冷え具合を判別することができるものである。
【００３４】
また、出力補正部１９は一定の補正量としているが、これに限らず、冷状態判別部１８の判別するバーナの冷状態の度合いに応じて、例えば油温センサ７の検出温度に応じて補正量を変更するようにしてもよいものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、常は制御手段が熱要求量に対応した油比例弁出力に油比例弁を制御して燃焼開始し、冷状態判別部によりバーナが冷状態にあると判別されたときは、出力補正部により油比例弁出力が油量減少方向へ補正され、コールドスタート制御部がこの補正出力に油比例弁を制御して燃焼開始し、油比例弁の出力が熱要求量に対応する出力へと緩やかに上昇されて燃焼することにより、バーナが冷状態で燃焼開始してもバーナが暖まるまでの間も、燃油の温度変化に起因する粘度変化に伴う噴霧量のズレを吸収して、熱要求量にほぼ一致した燃焼量で燃焼を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の給湯機の概略構成図。
【図２】同一実施形態のコールドスタート制御部の作動を説明する図。
【図３】同一実施形態の作動を説明するフローチャート。
【図４】同一実施形態と従来のものの噴霧量を比較説明する図。
【符号の説明】
１  噴霧ノズル
２  燃油供給路
３  電磁ポンプ
４  リターン流路
５  油比例弁
７  油温センサ
１７  制御手段
１８  冷状態判別部
１９  出力補正部
２０  コールドスタート制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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