JP2002221317A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼室の温度の高低にかかわらず安定した点
火動作が行える液体燃料燃焼装置を提供する。 【解決手段】 バーナ８と、飛散カップ１３と、この飛
散カップへ液体燃料を供給する電磁ポンプ２２と、バー
ナ内へ燃焼用空気を供給するバーナモータ３及び吸気フ
ァン２と、バーナのボディ温度を検出するバーナサーミ
スタ２８と、液体燃料に点火するイグナイタ１６と、こ
れらを制御してバーナを点火燃焼させる制御装置２４と
を備えている。そして、制御装置２４は電磁ポンプ２２
の供給燃料量及び／又はバーナモータ３及び吸気ファン
２の空気供給量が異なる少なくとも複数の制御パターン
が記憶された記憶部２５Ａを有し、バーナ８の初期点火
動作時にこのバーナのボディ温度に応じて記憶部に記憶
された複数の制御パターンの何れか一つを選択し、この
制御パターンに基づいて初期点火燃焼動作をする液体燃
料燃焼装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油温風暖房機等
の液体燃料燃焼装置における点火動作時の点火性能を向
上するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、燃料供給手段（以下電磁ポンプ
という）から供給される液体燃料を燃料飛散兼用気化手
段（以下飛散カップという）で飛散させ、この飛散した
飛散燃料を燃焼用空気と混合し、この混合した混合燃料
を燃焼室にて点火して燃焼させると共に、点火動作時の
所定時間だけは強制的に燃料の混合比率とその動作時間
とを予め設定された点火シーケンスにて燃焼させる石油
ファンヒーター等の液体燃料燃焼装置が知られている。

【０００３】図６は、従来の点火シーケンスの一例を示
す動作フローチャートである。この種の液体燃料燃焼装
置の点火シーケンスは、初めに燃焼空気供給手段（バー
ナモータ）をオン（ステップＳ１）し、プリパージ（ス
テップＳ２）をすると共に、燃焼室に燃焼用空気を供給
する。バーナモータの回転が安定したところで点火動作
に入り、点火手段（イグナイタ）をオン（ステップＳ
３）する。

【０００４】次に燃焼室に液体燃料を供給するための電
磁ポンプをオン（ステップＳ５）する。このとき電磁ポ
ンプには周波数２５Ｈｚ、１周期当たり４．６ｍｓ（ポ
ンプオンタイム）の通電を行う。電磁ポンプの作動と共
に、飛散カップの駆動用モータ（以下駆動モータとい
う）が始動し飛散カップが駆動する。液体燃料が飛散カ
ップで飛散され、この飛散した燃料と燃焼用空気とが混
合され、この混合された混合燃料が燃焼室に飛散（ステ
ップＳ５〜Ｓ８）する。この混合燃料に着火して燃焼が
開始する。

【０００５】この点火シーケンス（ステップＳ５〜Ｓ
８）には、従来一通りの制御パターンしかなく、供給燃
料量（以下油量という）と燃焼用供給空気量（以下風量
という）との組み合わせにおいて、油量を一定にし、風
量を３段階（バーナモータの回転数が８００ｒｐｍ、１
５００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ）に切り替え変化させて
いる。風量を切り替えることにより、油量に対する風量
の割合（以下空気比という）を変化させている。また、
各風量の動作時間がそれぞれ順に３０秒、５分、１分に
設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
点火シーケンスでは、燃焼室の温度によっては、空気比
が適切でない場合があり、燃焼室の温度が低い場合に着
火しないことや、消火動作を行った直後に再点火動作を
するときに燃焼室の温度が高いため再着火時の燃焼が不
安定になり、すすや悪臭が発生することがある。

【０００７】本発明は、上述のような従来の問題点を解
消したものであり、燃焼室の温度の高低にかかわらず安
定した点火動作が行える液体燃料燃焼装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、内部を燃焼室としたバーナ
と、前記バーナ内に配置された燃料飛散兼用気化手段
と、この燃料飛散兼用気化手段へ液体燃料を供給する燃
料供給手段と、前記バーナ内へ燃焼用空気を供給する燃
焼空気供給手段と、前記バーナの温度を検出するバーナ
温度検出手段と、前記燃料飛散兼用気化手段にて飛散さ
れた液体燃料に点火する点火手段と、この点火手段、燃
料供給手段及び燃焼空気供給手段等を制御してバーナを
点火燃焼させる制御装置とを備え、この制御装置は、前
記燃料供給手段の供給燃料量及び／又は空気供給手段の
空気供給量が異なる少なくとも複数の制御パターンが記
憶された記憶部を有し、前記バーナの初期点火動作時
に、前記バーナ温度検出手段にて検出されたバーナ温度
に応じて前記記憶部に記憶された複数の制御パターンの
うちの何れか一つを選択し、且つ、この選択された制御
パターンに基づいて初期点火燃焼動作を実行させてなる
液体燃料燃焼装置であることを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、内部を燃焼室としたバ
ーナと、前記バーナ内に配置された燃料飛散兼用気化手
段と、この燃料飛散兼用気化手段へ液体燃料を供給する
燃料供給手段と、前記バーナ内へ燃焼用空気を供給する
燃焼空気供給手段と、前記バーナの温度を検出するバー
ナ温度検出手段と、前記燃料飛散兼用気化手段にて飛散
された液体燃料に点火する点火手段と、この点火手段、
燃料供給手段及び燃焼空気供給手段等を制御してバーナ
を点火燃焼させる制御装置とを備え、この制御装置は、
前記燃料供給手段の供給燃料量及び／又は空気供給手段
の空気供給量が異なる少なくとも複数の制御パターンが
記憶されると共に複数の温度帯データが記憶された記憶
部と、前記バーナ温度検出手段で検出されたバーナ検出
温度が記憶部に記憶された複数の温度帯データのうちの
何れに該当するかを判定する判定部とを有し、前記バー
ナの初期点火燃焼動作時に、前記判定部で判定された判
定結果に応じて前記記憶部に記憶された複数の制御パタ
ーンのうちの何れか一つを選択し、且つ、この選択され
た制御パターンに基づいて初期点火燃焼動作を実行させ
てなる液体燃料燃焼装置であることを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の液体燃料燃焼装置において、前記記憶部に記憶された
複数の制御パターンは、バーナ温度が高いほど空気比が
小さく設定されていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１２】図１は本発明に係る液体燃料燃焼装置の一
実施形態を示す正面図、図２は図１に示す液体燃料燃焼
装置の要部を示す断面図である。

【００１３】本発明に係る液体燃料燃焼装置は、図１に
示すように、ファンケース１を有しており、ファンケー
ス１内には給気ファン２がバーナモータ３によって回転
駆動自在に設けられている。ファンケース１に連通する
送風ダクト４には、下流側に向けて拡径した段付き有底
円筒状のバーナケース５が装着されており、バーナケー
ス５には燃焼筒などの熱交換器６が取り付けられてい
る。

【００１４】また、バーナケース５の段部５ａには、図
２に示すように、二次リング７がバーナケース５内を上
流部（右側）と下流部（左側）に二分する形で取り付け
られており、バーナケース５の上流部には有底円筒状の
バーナ８が載置されている。バーナ８内には燃焼室１２
が形成されており、燃焼室１２には飛散カップ１３が駆
動モータ１４によって回転駆動自在に設けられている。
さらに、飛散カップ１３に対向する形で燃料供給ノズル
１５が配設されており、バーナケース５側壁にはイグナ
イタ１６がその先端を燃焼室１２に位置決めした形で固
着されている。

【００１５】ところで、バーナケース５には、図１に示
すように、未燃焼の燃料を回収するための燃料循環装置
１７が付設されており、この燃料循環装置１７はリター
ンパイプ１８、貯油槽２１及び電磁ポンプ２２から構成
されている。すなわち、バーナケース５の下流部にはリ
ターンパイプ１８が接続されており、リターンパイプ１
８の先端にはオイルレベラー等の貯油槽２１が設けられ
ている。貯油槽２１には電磁ポンプ２２が装着されてお
り、電磁ポンプ２２によって貯油槽２１内の燃料を前記
燃料供給ノズル１５に供給することができる。

【００１６】このような構成の液体燃料燃焼装置では、
燃焼運転を開始させると、まずバーナモータ３によって
給気ファン２が駆動されて回転する。すると、燃焼空気
はファンケース１から送風ダクト４を介してバーナケー
ス５に入り、一部はバーナ８のボディ底面から燃焼室１
２に、一部はバーナ８のボディ側面から燃焼室１２に、
残りは二次リング７の多数個の孔を通って熱交換器６側
に流れる。

【００１７】次に、イグナイタ１６に通電され、燃焼室
１２に火花が飛ばされる。ここで、電磁ポンプ２２が駆
動される。すると、貯油槽２１内の燃料が燃料供給ノズ
ル１５から飛散カップ１３に向けて吐出され、飛散カッ
プ１３の鍔から燃焼室１２に飛び散る。飛散された燃料
と燃焼用空気とが混合し、この混合燃料が着火すること
により燃焼が開始される。

【００１８】また、バーナケース５の下方位置には、操
作部や各種センサからの信号を受けて、イグナイタ１
６、電磁ポンプ２２、バーナモータ３及び駆動モータ１
４等の動作を制御する制御装置２４が配置されている。

【００１９】次に、制御装置の電気的構成について図３
のブロック図を参照しつつ説明する。制御装置２４は、
ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ及びアナログ／ディジタ
ル変換を行うＡ／Ｄ変換器等を内蔵するマイクロコンピ
ュータ（以下マイコンという）２５を有している。そし
て、前記マイコン２５は、電磁ポンプ２２の供給燃料量
及び／又は給気ファン２の空気供給量が異なる少なくと
も複数の制御パターンが記憶されると共に複数の温度帯
データが記憶された記憶部２５Ａと、バーナサーミスタ
２８で検出されたバーナ検出温度が記憶部２５Ａに記憶
された複数の温度帯データのうちの何れに該当するかを
判定する判定部２５Ｂとを有し、バーナの初期点火燃焼
動作時に、判定部２５Ｂで判定された判定結果に応じて
記憶部２５Ａに記憶された複数の制御パターンのうちの
何れか一つを選択し、且つ、この選択された制御パター
ンに基づいて初期点火燃焼動作を実行させている。

【００２０】マイコン２５の入力側には、燃焼装置を運
転するための運転スイッチや所望の室内温度を設定する
ための設定温度スイッチ等を有する操作部２６、室温を
検出するための室温サーミスタ２７、バーナ８のボディ
温度を検出するバーナサーミスタ２８、給気ファン２の
回転数を検出する回転数検出センサ２９、バーナの異常
加熱等を検出して燃焼を停止させる安全装置３１等が接
続されている。

【００２１】一方、マイコン２５の出力側には、燃焼装
置の運転モードや設定温度等を表示する表示部３２、バ
ーナモータ３、イグナイタ１６、駆動用モータ１４、電
磁ポンプ２２等が接続されている。

【００２２】次に、点火時の制御内容と、そのときの動
作を、図４のフローチャート及び図５の点火制御の値を
参照しながら説明する。

【００２３】まず、運転スイッチがオンされると、燃焼
室１２の温度がバーナ８のボディに伝導され、このバー
ナ８のボディ温度がバーナサーミスタ２８により検知さ
れる。この検知された温度がマイコン２５に入力され
る。マイコン２５の記憶部２５Ａでは、例えば、３８℃
未満、３８℃以上６０℃未満、６０℃以上２５０℃未満
の３つの温度帯に区分され、それぞれ温度帯データが記
憶されている。これら３種類の温度帯データに対して、
それぞれ３種類の点火シーケンスの制御パターンが記憶
されている。ステップＳ１１において、検知されたボデ
ィ温度が記憶部２５Ａに記憶された３種類の温度帯デー
タのうちの何れに該当するかが判定部２５Ｂで判定され
る。そして、この判定結果に応じて判定部２５Ｂで一つ
の制御パターンが選択される。

【００２４】これら点火シーケンスは、点火時の電磁ポ
ンプ２２とバーナモータ３とが制御され、油量と空気量
との空気比が設定されている。油量は、電磁ポンプ２２
が温度帯の区分にかかわらず、周波数２５Ｈｚ、１周期
当たりの通電時間が４．６ｍｓ一定に設定され、風量
は、各温度帯別に段階的に変更され、その変更までの動
作時間が設定されている。

【００２５】ここで、電磁ポンプ２２の動作について詳
しく説明すると、電磁石によってシリンダ内を往復移動
するプランジャによって、燃料を吸込口からシリンダ内
に吸い込み、吐出口から吐き出すことができる。電磁ポ
ンプ２２の電磁石に対して通電とその停止を繰り返す
と、貯油槽２１から供給された燃料が連続して送り出さ
れることとなり、このとき、電磁石を駆動する繰り返し
の周波数に応じた量で、電磁ポンプ２２は燃料を吐出す
ることができる。電磁ポンプ２２の駆動周波数を高くし
て、電磁ポンプ２２を駆動すると、吐出油量も多くな
る。

【００２６】バーナモータ３は、バーナ温度３８℃未満
のとき、回転数が順に８００ｒｐｍで１５秒間、１５０
０ｒｐｍで９０秒間、１６００ｒｐｍで１分間動作する
ように設定され、時間の経過と共に回転数が増加し、か
つ、空気量を多くしている。このことは、燃焼室１２の
温度が低いときには、空気比を少なくして燃料の混合比
を多くし、着火後、燃焼室１２が暖まるにしたがって、
空気比を大きくするというシーケンスにしている。

【００２７】また、バーナ温度が３８℃以上６０℃未満
のとき、回転数が順に１２００ｒｐｍで１５秒間、１６
００ｒｐｍで３０秒間、１６００ｒｐｍで３０秒間に設
定され、６０℃以上２５０℃未満のとき、回転数が順に
１４００ｒｐｍで１５秒間、１６００ｒｐｍで１分間、
１６００ｒｐｍで０〜２秒間に設定されている。このよ
うに、バーナ８のボディ温度を３種類の温度帯データに
区分しておき、低い温度帯のときには、空気比を小さく
している。

【００２８】なお、電磁ポンプ２２での吐出油量を一定
にした場合、バーナモータ３の回転数が大きいほど空気
比が大きくなる。

【００２９】図４において、判定部２５Ｂで１つの点火
シーケンスの制御パターンが選択されると、その点火シ
ーケンスにしたがって初期点火燃焼が行われる。まずバ
ーナモータ３によって給気ファン２が駆動されて回転
（ステップＳ１２）し、プリパージが行われる。ステッ
プＳ１３に移行し、プリパージが終了（ステップＳ１
３）すると、次に、イグナイタ１６に通電（ステップＳ
１４）され、点火動作、即ちプリイグニッションが行わ
れ、燃焼室１２に火花が飛ばされる。プリイグニッショ
ンが終了（ステップＳ１５）すると、点火動作を継続し
たまま、ステップＳ１６に移行する。

【００３０】ステップＳ１６において、ステップＳ１１
で選択された点火シーケンスにしたがって、電磁ポンプ
２２が駆動される。貯油槽２１内の燃料が燃料供給ノズ
ル１５から飛散カップ１３に向けて吐出され、飛散カッ
プ１３の鍔から燃焼室１２に飛び散る。そして、給気フ
ァン２から送り出された空気と混合され、この混合燃料
に点火される。この間バーナモータ３が、選択された点
火シーケンスにより設定された回転数とその作動時間と
で作動する。初めに少ない空気量にして空気比を小さく
し、その後、徐々に空気量を多くして（ステップＳ１７
〜Ｓ１９）空気比を大きくする。その後、室温と設定温
度の差による通常の室温制御燃焼が行われる（ステップ
Ｓ２０）。

【００３１】このように、バーナサーミスタ２８で検出
されたバーナ８のボディ温度に基づいて記憶部２５Ａの
温度帯データが選択され、この温度帯データにおいて適
切な点火シーケンスの制御パターンが選択されるので、
燃焼室１２の温度が低温状態にあるときには、油量を一
定にして空気比を小さくした点火シーケンスで点火燃焼
動作を行い、燃焼室１２の温度が高温状態にあるときに
は、油量を一定にして空気比を大きくした点火シーケン
スで点火燃焼動作を行っている。このため、たとえバー
ナ８が低温状態にあったとしても、安定した着火が行わ
れ、高温状態にあったとしても、適度な燃焼状態が得ら
れ、すす臭さの発生が抑制される。

【００３２】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。本実
施形態では、例えば、電磁ポンプ２２はその動作周波数
及び１周期当たりの通電時間を一定にして制御されてい
るが、この電磁ポンプ２２の動作周波数及び１周期当た
りの通電時間を変更して点火シーケンスを設定しても良
い。

【００３３】また、バーナモータ３の回転数及びその作
動時間を段階的に変化させているが、リニアに変化させ
ても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液体燃料
燃焼装置は、制御装置に燃料供給手段の供給燃料量及び
／又は空気供給手段の空気供給量が異なる少なくとも複
数の制御パターンが記憶された記憶部を有し、バーナの
初期点火動作時に、バーナ温度検出手段にて検出された
バーナ温度に応じて前記複数の制御パターンの適正な一
つを選択し、この選択された制御パターンの点火シーケ
ンスに基づいて初期点火燃焼動作を行うので、点火時に
おけるバーナの温度の高低にかかわらず、安定した点火
動作が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体燃料燃焼装置の一実施形態を
示す正面図である。

【図２】図１に示す液体燃料燃焼装置の要部を示す断面
図である。

【図３】本発明に係る制御装置を示すブロック回路図で
ある。

【図４】本発明に係る点火動作時の制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【図５】図３の点火動作シーケンスにおけるバーナモー
タの回転数とその動作時間等を示す表である。

【図６】従来の点火動作時の制御動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ ファンケース ２ 給気ファン（燃焼空気供給手段） ３ バーナモータ（燃焼空気供給手段） ４ 送風ダクト ５ バーナケース ６ 熱交換器 ７ 二次リング ８ バーナ １２ 燃焼室 １３ 飛散カップ（燃料飛散兼用気化手段） １４ 駆動モータ １５ 燃料供給ノズル １６ イグナイタ（点火手段） １７ 燃料循環装置 １８ リターンパイプ ２１ 貯油槽 ２２ 電磁ポンプ（燃料供給手段） ２４ 制御装置 ２５ マイコン ２６ 操作部 ２７ 室温サーミスタ ２８ バーナサーミスタ（バーナ温度検出手段） ２９ 回転数検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 実 栃木県足利市大月町１番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 大森 光則 栃木県足利市大月町１番地 三洋電機空調 株式会社内 Ｆターム(参考） 3K005 GA00 HA00 JA04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を燃焼室としたバーナと、前記バー
   ナ内に配置された燃料飛散兼用気化手段と、この燃料飛
   散兼用気化手段へ液体燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記バーナ内へ燃焼用空気を供給する燃焼空気供給手段
   と、前記バーナの温度を検出するバーナ温度検出手段
   と、前記燃料飛散兼用気化手段にて飛散された液体燃料
   に点火する点火手段と、この点火手段、燃料供給手段及
   び燃焼空気供給手段等を制御してバーナを点火燃焼させ
   る制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記燃料供給手段の供給燃料量及び／
   又は空気供給手段の空気供給量が異なる少なくとも複数
   の制御パターンが記憶された記憶部を有し、前記バーナ
   の初期点火動作時に、前記バーナ温度検出手段にて検出
   されたバーナ温度に応じて前記記憶部に記憶された複数
   の制御パターンのうちの何れか一つを選択し、且つ、こ
   の選択された制御パターンに基づいて初期点火燃焼動作
   を実行させてなることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 内部を燃焼室としたバーナと、前記バー
   ナ内に配置された燃料飛散兼用気化手段と、この燃料飛
   散兼用気化手段へ液体燃料を供給する燃料供給手段と、
   前記バーナ内へ燃焼用空気を供給する燃焼空気供給手段
   と、前記バーナの温度を検出するバーナ温度検出手段
   と、前記燃料飛散兼用気化手段にて飛散された液体燃料
   に点火する点火手段と、この点火手段、燃料供給手段及
   び燃焼空気供給手段等を制御してバーナを点火燃焼させ
   る制御装置とを備え、 前記制御装置は、前記燃料供給手段の供給燃料量及び／
   又は空気供給手段の空気供給量が異なる少なくとも複数
   の制御パターンが記憶されると共に複数の温度帯データ
   が記憶された記憶部と、前記バーナ温度検出手段で検出
   されたバーナ検出温度が記憶部に記憶された複数の温度
   帯データのうちの何れに該当するかを判定する判定部と
   を有し、前記バーナの初期点火燃焼動作時に、前記判定
   部で判定された判定結果に応じて前記記憶部に記憶され
   た複数の制御パターンのうちの何れか一つを選択し、且
   つ、この選択された制御パターンに基づいて初期点火燃
   焼動作を実行させてなることを特徴とする液体燃料燃焼
   装置。
3. 【請求項３】 前記記憶部に記憶された複数の制御パタ
   ーンは、バーナ温度が高いほど空気比が小さく設定され
   ていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体燃
   料燃焼装置。