(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石油タンクからの石油をポンプにより油供給路を介してバーナ部に供給し、燃焼を行うようにした石油燃焼装置であって、前記油供給路に、発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器を設け、該傍熱型流量検出器によって石油の流量を検出する他に、被検出流体が石油であるか否かを判別することも行う構成としたことを特徴とする石油燃焼装置。
【請求項２】
被検出流体が石油であるか否かの判別は、傍熱型流量検出器によって静止状態にある被検出流体に対する検出出力基底値を得て、該検出出力基底値が被検出流体の種類によって異なることに基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の石油燃焼装置。
【請求項３】
燃焼運転開始動作を行う際に、ポンプの駆動に先立って傍熱型流量検出器による被検出流体の種類を検出し、その被検出流体が当該石油であれば燃焼運転動作を継続し、被検出流体が石油でない場合には、安全動作により燃焼運転開始動作を停止する構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の石油燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば石油給湯器の燃焼部として用いることができる石油燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石油給湯器等の燃焼部として用いられる石油燃焼装置においては、一般に燃料の供給は石油タンクを燃料の貯蔵源として、該石油タンクから油供給路を経てバーナ部に供給がなされ、燃焼行われるようにされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが前記における石油供給に際して、結露等により石油タンクに水が溜まると、該水が油供給路を通って燃料供給のためのアクチュエータやバーナ部に達することがある。このようなことが起こると、当然ながら燃焼しているときならば火が消え、また着火動作中であれば着火に失敗することになる。また混入した水分によって装置の部材に錆が発生して動作不良や装置の耐久性低下を引き起こすことにもなる。
【０００４】
そこで、本発明は上記従来の石油燃焼装置における問題点を解消し、石油タンクや油供給路中に水等の石油以外の流体がある場合には、これを速やかに検出することができ、よって速やかにその対処ができ、それらの混入水等がバーナ部等まで供給されてしまうのを予防することができ、重大な故障や大掛かりな修理に至る前に正常な状態に修理、復旧することができる石油燃焼装置の提供を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明の石油燃焼装置は、石油タンクからの石油をポンプにより油供給路を介してバーナ部に供給し、燃焼を行うようにした石油燃焼装置であって、前記油供給路に、発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器を設け、該傍熱型流量検出器によって石油の流量を検出する他に、被検出流体が石油であるか否かを判別することも行う構成としたことを第１の特徴としている。
また本発明の石油燃焼装置は、上記第１の特徴に加え、被検出流体が石油であるか否かの判別は、傍熱型流量検出器によって静止状態にある被検出流体に対する検出出力基底値を得て、該検出出力基底値が被検出流体の種類によって異なることに基づいて行うことを第２の特徴としている。
また本発明の石油燃焼装置は、上記第１又は第２の特徴に加え、燃焼運転開始動作を行う際に、ポンプの駆動に先立って傍熱型流量検出器による被検出流体の種類を検出し、その被検出流体が当該石油であれば燃焼運転動作を継続し、被検出流体が石油でない場合には、安全動作により燃焼運転開始動作を停止する構成としたことを第３の特徴としている。
【０００６】
上記第１の特徴によれば、油供給路に、発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器を設け、該傍熱型流量検出器によって石油の流量を検出する他に、被検出流体が石油であるか否かを判別することも行う構成としたので、石油以外の好ましくない流体がバーナ部等の重要な機構部まで供給されてしまうおそれがあるのを予め知ることができる。よって燃焼運転を行う前に、石油以外の水等の混入流体を予め除去しておくことが可能となる。これによって燃焼運転において好ましくない事態が発生するのを予防することができる。
また発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器により、被検出流体の流体判別に加えて油供給路を流れる石油の流量も検出することができる。
また傍熱型流量検出器を構成する前記発熱素子、流量検出素子、温度補償素子等は一般に寸法を充分に小さくすることも可能であり、またそれらの形状の自由度も大きく、よって内径の小さい油供給路内にも好ましく適用することができる。
また上記第２の特徴によれば、前記第１の特徴による作用に加えて、被検出流体が石油であるか否かの判別は、傍熱型流量検出器によって静止状態にある被検出流体に対する検出出力基底値を得て、該検出出力基底値が被検出流体の種類によって異なることに基づいて行う。
傍熱型流量検出器により被検出流体の種類を判別する場合、流体はそれぞれの流体に特有の比熱を有することから、その流体に接する流量検出素子は流体の種類によって異なる熱の奪われ方をする。このため静止状態という同じ条件下において、その静止状態での流速に関する検出出力値を検出出力基底値として得た場合に、その検出出力基底値が流体の種類によって異なる値となる。よってこの静止状態での検出出力値を予め得ておいた各流体の種類による検出出力基底値と比較することで、その被検出流体が油であるのか、水であるのか等の流体の種類を判別することができる。尚、流体には空気も含めることができる。前記出力基底値とは、本来的には現に流れている流体の流量を検出する目的を持つ傍熱型流量検出器で、静止状態にある流体を測った場合に検出される出力値である。
また上記第３の特徴によれば、前記第１又は第２の特徴による作用に加えて、燃焼運転を行う場合には、ポンプ駆動により石油がバーナ部に供給されてしまう前に、送られようとする流体の種類が検出され、その流体が石油でない場合には自動的に燃焼開始動作が停止される。これによりバーナ部やその他の重要な機構部に水等の石油以外のものが供給されるのが回避され、よって故障を生じせしめたり或いは燃焼機能に重大な支障が生じたりするのが自動的に回避される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態の例を示す石油燃焼装置をその一部とした石油給湯器の全体概略構成図、図２は傍熱型流量検出器の回路図、図３は傍熱型流量検出器による流体の種類検出を説明する図、図４は石油給湯器における制御例を示すフローチャートである。
【０００８】
まず図１を参照して、本発明の石油燃焼装置が用いられている石油給湯器を説明する。装置は、石油タンク１０と、該石油タンク１０からの油供給路２０と、その途中に設けられた傍熱型流量検出器３０と、電磁ポンプや燃料遮蔽弁等の燃料供給を制御動作させる燃料供給アクチュエータ部４０と、送風器５０と、バーナ部６０と、内部に給湯用の熱交換器を配した燃焼室７０と、消音器を含む排気部８０と、装置全体を制御するコントローラ９０と、リモコン１００等からなる。
そして前記石油タンク１０と油供給路２０と傍熱型流量検出器３０と燃料供給アクチュエータ部４０と送風器５０とバーナ部６０とコントローラ９０とリモコン１００等で石油燃焼装置が構成される。
石油給湯器において給湯運転が指令されると、燃料供給アクチュエータ部４０において、図示しない開閉弁が開閉され、ポンプが駆動され、これによって石油タンク１０から石油が油供給路２０を途中の傍熱型流量検出器３０を通ってバーナ部６０に供給され、燃焼に供される。燃焼室７０内では発生した熱により給湯用の水が熱交換されて温水となり、給湯に供される。
【０００９】
前記傍熱型流量検出器３０は流体判別器の機能を兼備しており、油供給路２０を流れてくる流体を被検出流体としてその種類を判別する。勿論、流体の種類を判別する流体判別器としては、必ずしも前記傍熱型流量検出器３０である必要はなく、要するに被検出流体の種類を判別できる機器であればよい。この流体判別器は通常、油供給路２０に設けるが、石油タンク１０の内底部に設けてもよい。図１に示すように、石油タンク１０内に水が侵入或いは混入した場合には、水は石油タンク１０の底に溜まるので、流体判別器は石油タンク１０の内底部に設けるのがよい。
前記コントローラ９０は判別された被検出流体の種類が当該石油燃焼装置に使用する油でない場合には、リモコン１００にその旨を表示したり、それに対処するための制御を行うことになる。
【００１０】
前記傍熱型流量検出器３０の本来の機能は油供給路２０を流れる油の流量を検出するもので、油供給路２０を流れる油の流量を検出することで、より精度のよい燃焼制御を行うために用いられるものである。よって本実施の形態では、傍熱型流量検出器３０は本来の流量検出の機能と流体判別の機能を備えたものとなる。
【００１１】
前記傍熱型流量検出器３０の構成を図２を参照して説明する。傍熱型流量検出器３０には検出素子として、流量検出素子３１と発熱素子３２と温度補償素子３３が設けられている。流量検出素子３１は発熱素子３２により受熱状態にある。また流量検出素子３１と温度補償用素子３３は、油給湯路２０内を流れる油（被検出流体）に接触するように配置される。
流量検出素子３１の抵抗値が変化する要因には油の流れによるものと周囲温度とがある。流量検出素子３１と温度補償素子３３とはその温度−抵抗変化率は特性のそろったものを使用する。流量検出素子３１と温度補償素子３３及び抵抗Ｒ１、Ｒ２で構成されるブリッジによって生じる作動電圧は、流量検出素子３１と温度補償素子３３の温度−抵抗変化率の特性がそろっていれば、周囲温度に影響されない値で出力される。
【００１２】
今、例えば油供給路２０に流れる油の流速が一定で安定している状態から油流量が増えて流速が上がると、流れている油に接している流量検出素子３１は熱が多く奪われて温度が下がり、よって演算部３４の＋端子は−端子よりも高くなり、演算部３４の出力電圧は下がる。そうすると印加電圧発生部３５のトランジスターＱ１のベース電流が増加して発熱素子３２に流れる電流が増加し、発熱素子３２の発熱量が増えて流量検出素子３１の温度が元に戻る。その結果、発熱素子３２の両端の出力電圧Ｖは上がる。
また、油の流速が一定で安定している状態から流量が減少して流速が下がると、流量素子３１は奪われる熱が減って温度が上がり、よって演算部３４の−端子は＋端子より高くなり、演算部３４の出力電圧は上がる。そうすると印加電圧発生部３５のトランジスターＱ１のベース電流が減少して発熱素子３２に流れる電流が減少し、発熱素子３２の発熱量が減って流量検出素子３１の温度が元に戻る。その結果、発熱素子３２の両端の出力電圧Ｖは下がる。
以上のように、流量検出素子３１の温度を一定に保つようにする場合に、油の流速が増加するとそれに相関して発熱素子３２の出力電圧Ｖが上がり、流速が低下すると発熱素子３２の出力電圧Ｖが下がる。従って、予め油の流量と出力電圧Ｖとの関係を実験により得てコントローラ９０に記憶させておけば、実際の運転においては前記発熱素子３２の出力電圧Ｖを測ることで、油流量を得ることができる。
【００１３】
次に傍熱型流量検出器３０が有する被検出流体の種類判別機能を、図３を参照して説明する。
図３は傍熱型流量検出器３０による、石油（灯油）と水についての、それぞれの流量と検出出力（出力電圧Ｖ）との関係を示す流量−出力電圧特性図である。石油（灯油）の比熱は約０．８であり、よって図３に示すように、水の流量−検出出力（出力電圧Ｖ）のデータ線は石油の流量−検出出力（出力電圧Ｖ）データ線に比べて約１．２倍となる。即ち、傍熱型流量検出器３０が検出する流量−検出出力（出力電圧Ｖ）特性は、被検出流体の種類により異なる特性となるのである。従って、その流量−検出出力（出力電圧）特性の違いにより、被検出流体の種類を判別することができるのである。但し、被検出流体が流れている状態では、検出出力（出力電圧Ｖ）を得ても、その流体の種類は判別できない。被検出流体の種類の判別は、予め各被検出流体について流速がゼロの状態（静止状態）における検出出力（出力電圧Ｖ）、即ち検出出力基底値（例えば図３に示すように静止状態での石油の出力電圧がＡであり、水の出力電圧がＢである）を得ておき、これをコントローラ９０記憶させておくことで行う。実際に被検出流体の種類の判別が必要となった場合には、その被検出流体の静止状態での検出出力基底値（出力電圧基底値）を得て、これをコントローラ９０に予め記憶しているデータと比較することで、その被検出流体が石油か、水か、或いは他の種類のものであるかの判別がなされる。
【００１４】
図４を参照して、本発明の石油燃焼装置を用いた石油給湯器の場合における燃焼運転を行う際のコントローラ９０による制御例を説明する。
今、石油給湯器において、図示しない給湯カランが開かれて、給湯路内に水が流れ、その最低作動水量以上を水量センサが検知するとコントローラ９０内の燃焼運転スイッチがオンして、燃焼運転開始動作が開始される。例えば、動作は先ず送風器５０がオンすることにより始まる（ステップＳ１）。そして次に、未だ燃料供給アクチュエータ部４０の燃料遮蔽弁が開き又電磁ポンプがオンする前に、コントローラ９０は傍熱型流量検出器３０により油供給路２０内の未だ静止状態にある被検出流体について種別判別を行う（ステップＳ２）。この種別判別により、被検出流体が石油である場合には、ステップＳ３に進んで、送風器５０の送風量が着火用送風量になったかを判断し、イエスであればバーナ部６０のイグナイタがオンされる（ステップＳ４）。続いて燃料供給アクチュエータ部４０の燃料遮蔽弁が開かれ、電磁ポンプがオンされ、石油供給が開始される（ステップＳ５）。更に図示しない炎検知器が炎を検知する（ステップＳ６でイエス）と、通常状態の運転制御に移行する（ステップＳ７）。
【００１５】
一方、ステップＳ２で、被検出流体が石油でない場合には（ステップＳ２でノー）、コントローラ９０は安全動作により燃焼運転開始動作を停止させる（ステップＳ８）。前記被検出流体が石油でない場合としては、水である場合が主であるが、間違った他の種類の液体を入れた様な場合も検出できる。また燃料切れにより石油タンク１０や油供給路２０が空となって、空気が入っている場合も判別することができる。
コントローラ９０は、前記被検出流体が石油でない場合に、燃料不良による運転停止の旨をリモコン１００の表示部等に表示してもよい。
尚、ステップＳ６で、炎を検知しない場合には、着火動作を３回繰り返し、３回繰り返しても着火しない場合には（ステップＳ９）、安全動作により運転を停止する（ステップＳ８）。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用からなり、請求項１に記載の石油燃焼装置によれば、石油タンクからの石油をポンプにより油供給路を介してバーナ部に供給し、燃焼を行うようにした石油燃焼装置であって、前記油供給路に、発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器を設け、該傍熱型流量検出器によって石油の流量を検出する他に、被検出流体が石油であるか否かを判別することも行う構成としたので、
油供給路に水等の石油以外の流体がある場合には、これを検出することができる。よって、石油以外の好ましくない流体を速やかに系外に取り除くことができ、これによって水等がバーナ部等の重要な機構部に供給されるのを防止したり、或いは燃焼運転において好ましくない事態が発生するのを予防し軽減することができる。即ち、速やかに水混入等に対する対処を行うことができると共に、重大な故障や大掛かりな修理に至ることなく軽微な修理作業で済ませることが可能となる。
また発熱素子と流量検出素子と温度補償素子とを有する傍熱型流量検出器により、被検出流体の流体判別に加えて油供給路を流れる石油の流量も検出することができる。
また傍熱型流量検出器を構成する前記発熱素子、流量検出素子、温度補償素子等は一般に寸法を充分に小さくすることも可能であり、またそれらの形状の自由度も大きく、よって内径の小さい油供給路内にも好ましく適用することができる。
また請求項２に記載の石油燃焼装置によれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加えて、被検出流体が石油であるか否かの判別は、傍熱型流量検出器によって静止状態にある被検出流体に対する検出出力基底値を得て、該検出出力基底値が被検出流体の種類によって異なることに基づいて行うこととしたので、
傍熱型流量検出器による流体の種類の検出は、流体が静止状態にあるときに行うようにしているので、燃焼運転を開始する前に混入等の好ましくない事態を知ることができ、燃焼不良等の事故の発生を事前に回避することが可能となる。
また請求項３に記載の石油燃焼装置によれば、上記請求項１又は２に記載の構成による効果に加えて、燃焼運転開始動作を行う際に、ポンプの駆動に先立って傍熱型流量検出器による被検出流体の種類を検出し、その被検出流体が当該石油であれば燃焼運転動作を継続し、被検出流体が石油でない場合には、安全動作により燃焼運転開始動作を停止する構成としたので、
石油以外の好ましくない流体がバーナ部等へ送られてしまう前に、自動的に燃焼運転開始動作を停止することができ、よってバーナ部やその他の重要な機構部に水等の石油以外のものが供給されて故障の発生や耐久性の低下につながるのを防止することができると共に、燃焼機能に重大な支障が生じたりするのを自動的に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の例を示す石油燃焼装置をその一部とした石油給湯器の全体概略構成図である。
【図２】傍熱型流量検出器の回路図である。
【図３】傍熱型流量検出器による流体の種類検出を説明する図である。
【図４】石油給湯器における制御例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  石油タンク
２０  油供給路
３０  傍熱型流量検出器
３１  流量検出素子
３２  発熱素子
３３  温度補償素子
３４  演算部
３５  印加電圧発生部
４０  燃料供給アクチュエータ部
５０  送風器
６０  バーナ部
７０  燃焼室
８０  排気部
９０  コントローラ
１００  リモコン
【図１】
0004019536.tif 000002
【図２】
0004019536.tif 000003
【図３】
0004019536.tif 000004
【図４】
0004019536.tif 000005