JP2002372234A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆火の発生を抑制しつつ、耐久性を向上させ
ることが可能な液体燃料燃焼装置を提供する。 【解決手段】 マイコン５５は、燃焼部での火力が予め
定められた低めの火力以下で、且つ、気化器３３の温度
を検出するバーナサーミスタ（温度検出手段）５５の検
出温度が予め定められた温度Ｔ０以上のときに、バーナ
モータ（空気供給手段）２５の回転数を所定回転数だけ
増加させて、供給空気量を増加させることにより、燃焼
部での燃焼状態が空気過剰ぎみとなって炎孔金網の異常
赤熱が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油ファンヒー
タ、ＦＦ式石油温風暖房機等に使用される液体燃料燃焼
装置に関し、特に液体燃料を気化して燃焼させる液体燃
料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の液体燃料燃焼装置として
は、例えば、特開２００１−６５８６０号公報にて開示
されているように、気化器によって燃料供給ポンプで供
給される灯油等の液体燃料を気化するとともに、この気
化ガスとバーナ送風機から供給される燃焼空気とを予混
合し、この混合ガスを気化器に連結されたバーナヘッド
内に供給し、このバーナヘッド内に供給された混合ガス
をバーナヘッドの周壁に設けた炎孔及び炎孔金網を通し
て噴出して燃焼させ、この燃焼火炎の熱を気化器に回収
して気化器を液体燃料の気化温度に保つことができるよ
うしている。

【０００３】また、この種の液体燃料燃焼装置では、マ
イクロコンピータ等を有する制御器を備え、この制御器
により、装置の熱要求に応じて燃料供給ポンプの周波数
を可変させるとともにバーナ送風機のモータの回転数を
可変して、火力の調節を行い、熱要求に応じた火力で燃
焼させる構成となっている。

【０００４】ところで、この種の液体燃料燃焼装置は、
火力の強い強燃焼では、火炎が炎孔金網から離れた燃焼
状態となるが、火力の弱い弱燃焼では火炎が炎孔金網に
接する接炎の燃焼状態となる。また、このように火炎が
炎孔金網に接する弱燃焼時には、気化器に回収される燃
焼熱の量が増加して気化器が約３００℃以上の高温度に
上昇することが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような弱燃焼状
態、或いは弱燃焼状態に近い範囲の燃焼状態が長時間継
続すると、炎孔部の炎孔金網が極度に赤熱してしまい、
この極度の炎孔金網の赤熱によってバーナヘッド内や気
化器内に逆火現象が発生したり、炎孔金網が熱損傷した
りする心配があった。

【０００６】本発明は上述の実情に鑑みてなされたもの
であり、弱燃焼や弱燃焼近くの一定範囲内の燃焼状態に
おいて、燃焼部の炎孔金網が異常に赤熱するのを防止
し、逆火の発生を抑制しつつ、耐久性を向上させること
が可能な液体燃料燃焼装置の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため第１の発明は、
燃料供給手段と、空気供給手段と、燃料供給手段から供
給された液体燃料を気化するとともに、その気化ガスと
空気供給手段から供給された燃焼空気とを混合する気化
器と、この気化器に連結され、気化器から供給された混
合ガスを炎孔金網を通して噴出させて燃焼させる燃焼部
と、気化器の温度を検出する温度検出手段と、前記燃料
供給手段及び空気供給手段の運転を制御して燃焼部の火
力を調節する制御部とを備えた液体燃料燃焼装置におい
て、前記制御部は、燃焼部での火力が予め定められた火
力以下で、且つ、温度検出手段の検出温度が予め定めら
れた温度以上のときに、前記空気供給手段の供給空気量
を増加させる構成としたことを特徴とする。

【０００８】また第２の発明は、燃料供給手段と、空気
供給手段と、燃料供給手段から供給される液体燃料を気
化するともに、その気化ガスと空気供給手段から供給さ
れる燃焼空気とを混合する気化器と、この気化器に連結
され、気化器から供給される混合ガスを炎孔金網を通し
て噴出させて燃焼させる燃焼部と、気化器の温度を検出
する温度検出手段と、前記燃料供給手段及び空気供給手
段の運転を制御して燃焼部の火力を調節する制御部とを
備えた液体燃料燃焼装置において、前記制御部は、燃焼
部での火力が予め定められた火力以下で、且つ、温度検
出手段の検出温度が予め定められた温度以上を一定時間
以上継続したときに、前記空気供給手段の供給空気量を
増加させる構成としたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。図１乃至図３において、Ａは本発明
の液体燃料燃焼装置を使用した石油ファンヒータ、１は
石油ファンヒータの外装体、２は該外装体１前面の温風
吹出口、３は温風吹出口２に備えた複数の風向案内板３
である。

【００１０】４は外装体１背面の空気吸込口、５は空気
吸込口４と温風吹出口２とを連通する送風通路、６は送
風通路５に立設した上部開放の燃焼筒、７は温風送風用
ファン、８は回転数可変の温風用モータ、９はフィルタ
ー兼用のファンガードである。

【００１１】１０は外装体１の前面上部に設けられた表
示部兼用の操作部であり、この操作部１０には、図３に
示すように、運転「入り」スイッチ１１、運転「切り」
スイッチ１２、タイマー運転モードを設定するタイマー
運転スイッチ１３、アップスイッチ１４Ａとダウンスイ
ッチ１４Ｂからなり目標とする室内温度をユーザの操作
によって設定するための室温設定部１４、節約運転モー
ドを設定する節約運転スイッチ１５、自動運転モードを
設定する自動運転スイッチ１６、低火力運転モードを設
定するミニ燃焼スイッチ１７、安全機能としてのチャイ
ルドロックスイッチ１８等の各種スイッチ類と、液晶表
示器にてなる液晶表示部１９、消火時等に点灯する消臭
表示ランプ２０が設けられている。液晶表示部１９には
設定温度値や現在温度値（室内温度値）が表示される
他、「ＡＵＴＯ」「ＳＡＶＥ」、「ＭＩＮ」等の文字や
時計絵柄等が表示される。

【００１２】図１に示す２１は、この石油ファンヒータ
Ａを設置した部屋の温度（室内温度）を検出するルーム
サーミスタ等の室温センサーであり、この室温センサー
２１は外装体１の背面部の外側に配置され、信号線２２
を介して制御回路２３に接続されている。

【００１３】次に本発明における液体燃料燃焼装置Ｂの
構造について説明する。２４は燃焼用の空気を供給する
バーナ送風機であり、このバーナ送風機２４は、回転数
可変のバーナモータ２５、バーナファン２６及びファン
ケース２７とで構成されている。２８は前記外装体１内
の底部に載置固定された支持台であり、この支持台２８
は前記ファンケース２７と一体成型されており、そし
て、この支持台２８には、フィルター２９が取り付けら
れる燃焼空気吸込口３０が形成され、また、この支持台
２８の内部にはバーナモータ２５が配置されている。

【００１４】３１は前記ファンケース２７の周壁部に設
けられた空気分流口、３２は前記バーナファン２６から
の燃焼空気が供給されるバーナケースであり、このバー
ナケース３２内には気化器としての気化筒３３の下半部
が組み込まれている。３４は空気分配板であり、前記バ
ーナファン２６からの空気は、空気分配板３４の通気穴
３５を通ってバーナケース３２内に流入する。

【００１５】３６は前記気化筒３３の上端開口部に装着
されたバーナヘッド（燃焼部）であり、このバーナヘッ
ド３６の周壁部には、気化筒３３内で気化された燃料ガ
スと一次空気との予混合ガスを噴出して燃焼させる多数
の炎孔３７を有するとともに、周壁部の内外（内側は不
図示）には炎孔金網３８がそれぞれ装着されている。３
９はバーナヘッド３６内に配置された混合促進筒、４０
は中央を開口させた絞り板、４１はバーナヘッド３６の
外周部に配置されたバーナリングである。

【００１６】前記気化筒３３は、Ａｌ−Ｍｎ系の耐熱ア
ルミニウム合金にてダイカストで作られており、この気
化筒３３の周壁部には前記バーナケース３２内に位置し
て開口させた一次空気口４２が設けられている。そし
て、前記バーナケース３２内の燃焼空気は、一次空気口
４２から一次空気として気化筒３３内に供給される。

【００１７】４３は前記気化筒３３の上部に埋設された
加熱用の電気ヒータ、４４は前記バーナケース３２の天
面部に設けられた二次空気噴出孔、４５は前記バーナケ
ース３２の天面部上に取り付けられたバーナスタンド、
４６は火炎を検出するフレームセンサー、４７は点火プ
ラグである。

【００１８】４８は冷却用空気供給筒、４９は一端部が
前記空気分流口３１に接続されるとともに他端部が前記
冷却用空気供給筒４８に接続されたフレキシブルパイプ
であり、このフレキシブルパイプ４９によって空気分流
口３１と冷却用空気供給筒４８とが連通される。

【００１９】５０は燃料供給管であり、この燃料供給管
５０の基端部には燃料タンク（図示せず）内の液体燃料
を汲み上げる電磁ポンプ５２が接続される一方、先端部
には燃料ノズル５１が装着され、この燃料ノズル５１の
先端噴出口は前記気化筒３３の一次空気口４２を通して
気化筒３３内に臨ませている。

【００２０】また、５３は気化筒３３の周壁下部の温度
を検出する温度検出手段としてのバーナサーミスタ、５
４はバーナファン２６の回転数を検出する回転数検出器
である。

【００２１】次に図４の制御ブロック図について説明す
る。５５は液体燃料燃焼装置Ｂを含む石油ファンヒータ
Ａを統括制御する制御部としてのマイクロコンピュータ
（以下マイコンという）、５６はそのマイコン５５に繋
がれた随時読書き可能な記憶部としてのＥＥＰＬＯＭで
ある。そして、前記マイコン５５の入力側には、前記運
転「入り」スイッチ１１、運転「切り」スイッチ１２、
タイマー運転スイッチ１３、室温設定部１４、節約運転
スイッチ１５、自動運転スイッチ１６、ミニ燃焼スイッ
チ１７、チャイルドロックスイッチ１８、フレームセン
サー４６、室温センサー２１、バーナサーミスタ５３及
び回転数検出器５４が接続され、一方、前記マイコン５
５の出力側には、バーナモータ２５、電磁ポンプ５２、
温風用モータ８、電気ヒータ４３、点火プラグ４７、消
臭表示ランプ２０及び液晶表示部１９が接続されてい
る。

【００２２】前記ＥＥＰＲＯＭ５６には、バーナモータ
２５の回転数データ、電磁ポンプ５２の周波数データ、
並びに気化筒温度データや室温データ等の各種温度デー
タが記憶されている。

【００２３】前記マイコン５５には、前記ＥＥＰＬＯＭ
５６に記憶されている第１の所定温度Ｔ１（例えば、約
３００℃）、並びに第２の所定温度Ｔ０（例えば、約３
３０℃）に前記バーナサーミスタ５３の検出温度がそれ
ぞれ達したか否かを判断する判断部５７と、この判断部
５７が前記第１の所定温度Ｔ１に達したと判断したとき
にカウントを開始するタイマカウンタ部５８と、このタ
イマカウンタ部５８が所定の安定時間ＴＸ（例えば、約
１５分の一定時間）をカウントアップしたことを条件と
して、判断部５７によりバーナサーミスタ５３の検出温
度が第２の所定温度Ｔ０に達したと判断したときに、前
記バーナモータ２５の回転数を所定回転数に増加させる
ための回転数増加信号を発生させる増加信号発生部５９
とを備えている。

【００２４】そして、前記マイコン５５は、図５及び図
６で示すように、前記バーナヘッド（燃焼部）３３での
火力（燃焼量ともいう）が予め定められた低火力（弱燃
焼量ともいう）と中火力（中燃焼量ともいう）の略中間
に位置する所定火力ＭＬ以下の一定範囲内で、且つ、バ
ーナサーミスタ（温度検出手段）５３の検出温度が予め
定められた前記第１の所定温度Ｔ１以上を所定の安定時
間ＴＸ（例えば、約１５分間）継続して、第２の所定温
度Ｔ０に達すると、前記バーナモータ２５の回転数を前
記電磁ポンプ５２の周波数に対応する通常のバーナモー
タ２５の回転数よりも所定回転数だけ増加（例えば、通
常のバーナモータ２５の回転数が約１０００／ｒｐｍの
ときに約１１００／ｒｐｍに増加）させるように液体燃
料燃焼装置Ｂを制御し、空気過剰ぎみの燃焼状態とす
る。

【００２５】前記マイコン５５は、前記室温センサー２
１が検出した室内温度を液晶表示部１９に表示させる温
度表示指示部（図示せず）を備えている。ここで、室温
設定部１４を操作すると、即ち、アップスイッチ１４Ａ
かダウンスイッチ１４Ｂを操作すると希望の設定温度が
設定され、自動運転スイッチ１６を押圧操作すると被暖
房室が設定温度になるように燃焼運転制御が行なわれる
自動運転モードが設定され、また、節約運転スイッチ１
５を押圧操作すると設定温度を自動的に数度下げる方向
に変更する節約運転モードが設定され、ミニ燃焼スイッ
チ１７を押圧操作すると低火力（弱燃焼量）に略固定さ
れるように燃焼運転制御が行なわれるミニ燃焼モードが
設定され。そして、マイコン５５は電磁ポンプ５２、バ
ーナ送風機２４のバーナモータ２５及び温風用モータ８
を各モードに応じて制御し、火力の調節、即ち燃焼量を
増減させたり、温風量を増減させたりする。

【００２６】次に石油ファンヒータＡの動作について説
明する。自動運転モードが設定された状態において、運
転「入り」スイッチ１１が操作されると、マイコン５５
は、初めに気化筒３３の電気ヒータ４３に通電し、気化
筒３３が加熱されて該気化筒３３が、灯油等の液体燃料
の気化可能温度(例えば、約２２０℃)に達したことをバ
ーナサーミスタ５３が検出すると、マイコン５５はバー
ナ送風機２４のバーナモータ２５を駆動して数秒間のプ
レパージを行なった後、電磁ポンプ５２の運転を開始す
る。

【００２７】そして、電磁ポンプ５２の運転開始によ
り、液体燃料が燃料供給ノズル５１を介して気化筒３３
内に噴出し、該気化筒３３の気化面に接触して気化す
る。この燃料ガスはバーナ送風機２４から気化筒３３内
に送り込まれた燃焼空気（室内空気）と予混合された
後、バーナヘッド３６の側壁全周から横向きに噴出し、
点火プラグ４７で着火され、火炎を形成して燃焼を開始
し、初期燃焼が安定すると、燃焼開始当初は最大発熱量
（例えば、約３，６００ｋｃａｌ／ｈ）の強燃焼状態で
燃焼運転が開始される。

【００２８】上述の燃焼による自己加熱で気化筒３３が
液体燃料の気化可能温度に維持されるようになると、前
記電気ヒータ４３への通電が停止されるが、燃焼は継続
される。このように、液体燃料燃焼装置Ｂの燃焼が行わ
れると、その燃焼ガスは燃焼筒６を加熱しながら該燃焼
筒６内を上昇して送風通路５内に流出し、ここで、前記
電磁ポンプ５２の運転開始からわずか遅れて温風用モー
タ８が駆動し、温風用ファン７の回転により送風通路５
内に送り込まれた室内空気は燃焼筒６と接触して熱交換
されると共に、該燃焼筒６から流出する燃焼排ガスと合
流して温風となり、この温風は温風吹出口２から吹き出
され、石油ファンヒータＡを設置した部屋の温風暖房が
行われることになる。

【００２９】ここで、室温センサー２１の検出温度が設
定温度−２℃に達すると、マイコン５５は電磁ポンプ５
２の周波数とバーナ送風機２４のバーナモータ２５の回
転数を比例的に減少させて、高火力から中火力、更には
低火力へと火力を調節するとともに、それに追従させて
温風用モータ８の回転数も減少させ、温風量を調節し
て、室温が設定温度になるように制御する。

【００３０】次に、図７のフローチャートに基づいて、
バーナヘッド３６における炎孔金網３８の異常赤熱を防
止するための異常赤熱防止運転について説明する。即
ち、マイコン５５は電磁ポンプ５２の駆動周波数信号と
回転数検出器５４から出力されるバーナモータ２５の回
転数信号により、火力が所定火力ＭＬ以下の一定範囲内
であるか否かを判断し（ステップＳ１）、火力が所定火
力ＭＬ以下の一定範囲内の場合、バーナサーミスタ５３
の検出温度が第１の所定温度Ｔ１以上か否かを判断部５
７で判断し（ステップＳ２）、そして、バーナサーミス
タ５３の検出温度が第１の所定温度Ｔ１に達した場合
は、タイマカウンタ部５８が所定の安定時間ＴＸ（例え
ば、約１５分）をカウントアップしたか否かを判断し
（ステップＳ３）する。

【００３１】次に、マイコン５５は、タイマカウンタ部
５８が安定時間ＴＸをカウントアップしたと判断した
ら、前記バーナサーミスタ５３の検出温度が第２の所定
温度Ｔ０以上か否かを判断部５７で判断し（ステップＳ
４）、第２の所定温度Ｔ０以上の場合、電磁ポンプ５２
の周波数は増加することなく、増加信号発生部５９から
回転数増加信号が発生し、図５の破線イで示すように、
バーナモータ２５の回転数を電磁ポンプ５２の周波数に
対応する通常のバーナモータ２５の回転数よりも所定回
転数だけ増加させる（ステップＳ５）。

【００３２】一方、ステップＳ２においてバーナサーミ
スタ５３の検出温度が第１の所定温度Ｔ１以上でないと
判断部５７が判断した場合、タイマカウンタ部５８は安
定時間ＴＸのカウントが開始されず、また、増加信号発
生部５９からも回転数増加信号が発生しないように、安
定時間ＴＸがイニシャルになるともに、バーナモータ２
５の回転数増加動作もクリアされる（ステップＳ６）。

【００３３】従って、本実施形態によれば、マイコン５
５はその判断部５７が、火力が中火力よりも低いところ
の一定範囲内か否かを判定し、一定範囲内ならばバーナ
サーミスタ５３の検出温度が第１の所定温度Ｔ１に達し
たか否かを判定し、第１の所定温度Ｔ１に達したならば
安定時間ＴＸが経過した否かを判定し、安定時間ＴＸの
経過後にバーナサーミスタ５３の検出温度が第２の所定
温度Ｔ０に達したか否かを確認して、電磁ポンプ５２の
駆動周波数信号に応じて、ＥＥＰＬＯＭ５６に記憶され
たバーナモータ２５の回転数の増加に関する回転数デー
タに基づき、増加信号発生部５９がバーナモータ２５の
回転数を所定回転数増加させる回転数増加信号を発生さ
せて、バーナモータ２５の回転数が所定回転数増加する
ように、バーナモータ２５を制御し、低火力でのバーナ
ヘッド３６での燃焼状態を過剰空気ぎみとして炎孔金網
３８が異常赤熱するのを防止して、炎孔金網３８の異常
赤熱が原因での逆火現象や炎孔金網３８の損傷・劣化を
防ぐことが可能となる。

【００３４】尚、本実施形態では、石油ファンヒータを
例に説明したが、本発明はこれに限らず、例えば温風用
ファンの無い輻射暖房を主体とした燃焼式温風暖房機
や、温風ファンと輻射暖房を併用した燃焼式温風暖房機
や、屋外給排気式の燃焼式暖房機にも適用でき、本実施
形態に限定されるものではない。

【００３５】更に、以上本発明の実施態様について説明
したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代
替例、修正又は変形が可能であり、本発明の趣旨を逸脱
しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含
するものである。

【００３６】

【発明の効果】本発明の液体燃料燃焼装置は以上のよう
に構成されているので、弱燃焼や弱燃焼近くの一定範囲
内の燃焼状態において、燃焼部での燃焼状態を過剰空気
ぎみとして炎孔金網が異常赤熱するのを防ぐことが可能
となり、そのため、炎孔金網の異常赤熱が原因での逆火
現象や炎孔金網の劣化や損傷を防止でき、逆火の発生を
抑制しつつ、耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態を示す液体燃料燃焼
装置に適用した石油ファンヒータの概略構成を説明する
概略構成説明図である。

【図２】図２は本発明の一実施形態を示す液体燃料燃焼
装置の断面図である。

【図３】図３は石油ファンヒータの操作部を説明する説
明図である。

【図４】図４は石油ファンヒータの制御ブロック図であ
る。

【図５】図５は電磁ポンプの周波数とバーナモータの回
転数の関係を示す図である。

【図６】図６は火力と時間の関係、並びにバーナサーミ
スタの検出温度と時間の関係をそれぞれ説明する説明図
である。

【図７】図７は異常赤熱防止運転のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

Ａ 石油ファンヒータ Ｂ 液体燃料燃焼装置 ２５ バーナモータ（空気供給手段） ３３ 気化器（気化筒） ５３ バーナサーミスタ（温度検出手段） ５４ 回転数検出器 ５５ マイクロコンピュータ（制御部） ５７ 判断部 ５８ タイマカウンタ部 ５９ 増加信号発生部

フロントページの続き (72)発明者 家田 裕幸 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 岡田 英夫 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 内田 陽一 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） 3K003 AC07 CA05 CB03 DA04 SB04 SC04 3K005 AA06 AB03 AC07 BA06 CA05 DA05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給手段と、空気供給手段と、燃料
   供給手段から供給される液体燃料を気化するとともに、
   その気化ガスと空気供給手段から供給される燃焼空気と
   を混合する気化器と、この気化器に連結され、気化器か
   ら供給される混合ガスを炎孔金網を通して噴出させて燃
   焼させる燃焼部と、気化器の温度を検出する温度検出手
   段と、前記燃料供給手段及び空気供給手段の運転を制御
   して燃焼部の火力を調節する制御部とを備えた液体燃料
   燃焼装置において、 前記制御部は、燃焼部での火力が予め定められた火力以
   下で、且つ、温度検出手段の検出温度が予め定められた
   温度以上のときに、前記空気供給手段の供給空気量を増
   加させる構成としたことを特徴とする液体燃料燃焼装
   置。
2. 【請求項２】 燃料供給手段と、空気供給手段と、燃料
   供給手段から供給される液体燃料を気化するともに、そ
   の気化ガスと空気供給手段から供給される燃焼空気とを
   混合する気化器と、この気化器に連結され、気化器から
   供給される混合ガスを炎孔金網を通して噴出させて燃焼
   させる燃焼部と、気化器の温度を検出する温度検出手段
   と、前記燃料供給手段及び空気供給手段の運転を制御し
   て燃焼部の火力を調節する制御部とを備えた液体燃料燃
   焼装置において、 前記制御部は、燃焼部での火力が予め定められた火力以
   下で、且つ、温度検出手段の検出温度が予め定められた
   温度以上を一定時間以上継続したときに、前記空気供給
   手段の供給空気量を増加させる構成としたことを特徴と
   する液体燃料燃焼装置。