JP2003056844A - 気化式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】種火バーナとメインバーナとを備えた気化式燃
焼装置において種火バーナのみを燃焼させる初期運転時
から双方のバーナを燃焼させる通常運転に移行する際に
おいて燃焼の安定を図る。 【解決手段】気化式燃焼装置１は、灯油を気化させる気
化器２と、電動式の燃料ポンプ４と、種火バーナ５とメ
インバーナ６とを有するバーナユニット７と、燃焼ファ
ン８と、バーナユニット７の燃焼が行われる燃焼室９と
を備える。そして、初期運転から通常運転に移行する際
に補正制御を行う。補正制御開始時（Ｔ0）はポンプ電
源の単位通電時間が初期単位通電時間（Ｔｆ）であり、
時間の経過と共に徐々に増加させて通常単位通電時間
（Ｔｎ）とする。これによりバーナユニット７に供給さ
れる燃料を徐々に増加させる。同時に、切替弁１６を種
火バーナ側（右端）から時間の経過と共に徐々に通常運
転の位置まで移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、灯油等の液体燃
料を気化して燃焼させる気化式燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】灯油等の液体燃料を気化して燃焼させる
気化式燃焼装置は、液体燃料を燃料ポンプにより気化器
に供給し、気化器において液体燃料を気化させ、その気
化ガスを燃焼ファンから供給される燃焼用の空気と混合
してバーナに送り、この混合ガスをバーナにて燃焼させ
ている。また、気化式燃焼装置においては、バーナの点
火時において着火性を向上させるため、種火バーナとメ
インバーナとからなるバーナユニットを備えたものがあ
る。

【０００３】この種火バーナとメインバーナとは、その
上流側で前記気化器と連通しており、切替弁によって気
化器から供給される混合気を種火バーナのみに供給する
か種火バーナ及びメインバーナの双方に供給するかを切
り替えている。このような気化式燃焼装置では、点火時
においては切替弁によって種火バーナにのみ混合ガスを
供給して種火バーナのみ着火する初期運転を行い、該初
期運転において種火バーナの火炎が安定した後に切替弁
を移動させてメインバーナにも混合ガスを供給し、種火
バーナからメインバーナに火移りさせてバーナユニット
全体で燃焼させる通常運転を行うようにしている。

【０００４】しかしながら、本願発明者等がバーナユニ
ットの燃焼状態を調査したところ、初期運転から通常運
転に移行する際に種火バーナで過剰燃焼が発生するとい
う不都合があることを知見した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液体燃料を
気化して燃焼させる気化式燃焼装置の改良を目的とし、
さらに詳しくは前記不都合を解消するために、初期運転
から通常運転に移行する際に種火バーナを安定して燃焼
させることができる気化式燃焼装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明者等が前記運転
移行時の種火バーナの過剰燃焼の原因を調査したとこ
ろ、以下の理由であることが判明した。初期運転から通
常運転に移行する際には切替弁を種火バーナのみの燃焼
から両バーナの燃焼に切り替える必要があるが、気化器
に供給される燃料が少ない状態で切替弁を移動させる
と、種火バーナへの燃料供給量が減少して燃焼不良を起
こすため、燃料供給量を増加させた状態で切替弁を移動
させる必要がある。これにより、種火バーナに供給され
る燃料が一時的に多くなり、過剰燃焼が発生していた。

【０００７】そこで、前記目的を達成するために、本発
明の気化式燃焼装置は、液体燃料を気化させる気化器
と、該気化器に液体燃料を供給する電動式のポンプと、
種火バーナとメインバーナとを備え前記気化器から供給
される液体燃料の気化ガスと空気との混合気を燃焼させ
るバーナユニットと、前記気化器から供給される混合気
を前記種火バーナのみに供給するか前記種火バーナ及び
前記メインバーナの双方に供給するかを切り替える切替
弁と、前記バーナユニットの燃焼制御を行う制御手段と
を備えた気化式燃焼装置において、前記制御手段は、前
記切替弁により前記気化器と前記種火バーナとを連通さ
せて前記種火バーナのみを燃焼させる初期運転と、前記
切替弁を移動させることにより前記気化器と前記種火バ
ーナ及び前記メインバーナとを連通し両バーナを共に燃
焼させる通常運転とを行い、前記初期運転時に前記ポン
プから供給される燃料供給量を初期供給量として前記気
化器に供給すると共に前記通常運転時に前記ポンプから
供給される燃料供給量を前記初期供給量よりも多い通常
供給量として前記気化器に供給し、前記初期運転から前
記通常運転へ移行する際に、前記ポンプから供給される
燃料供給量を前記初期供給量から所定時間毎に徐々に増
加させて前記通常供給量とすると共に、前記燃料供給量
の増加に応じて前記切替弁を前記種火バーナのみに連通
させる位置から前記メインバーナにも連通させる位置に
徐々に移動させることを特徴とする。

【０００８】本発明の気化式燃焼装置によれば、前記初
期運転から前記通常運転への移行時に前記ポンプから供
給される燃料供給量を徐々に増加させ、且つ燃料供給量
の増加に応じて前記切替弁を徐々に移動させているの
で、燃料供給量の増加分は前記メインバーナに供給され
ることとなり、前記種火バーナに供給される燃料には略
一定となる。従って、前記初期運転から前記通常運転へ
の移行時であっても前記種火バーナは過剰燃焼すること
なく安定した燃焼が行われる。

【０００９】一方、前記ポンプにおいては、通電される
ポンプ電源の周波数を変化させることにより供給される
燃料供給量を増減させるものが多く用いられている。こ
のようなポンプを用いている場合は、前記初期運転時に
は種火バーナのみに燃料を供給すればよいため、前記初
期供給量の供給を行う際には前記ポンプに通電される電
源の周波数は非常に低い周波数となる。このため、前記
ポンプから供給される液体燃料に脈動が生じて燃料がと
ぎれとぎれとなる。これにより、気化器から種火バーナ
に供給される気化ガスも濃度が不安定となり、種火バー
ナの燃焼が不安定になるという不都合が生じる。

【００１０】そこで、本発明の気化式燃焼装置におい
て、前記ポンプは、通電されるポンプ電源の周波数と該
ポンプ電源の１パルス当たりの単位通電時間を増減する
ことにより液体燃料の供給量を増減するものであり、前
記制御手段は、前記通常運転開始時には所定の初期周波
数において所定の通常単位通電時間で前記通常供給量の
液体燃料を前記気化器に供給し、前記初期運転時には前
記ポンプ電源を前記初期周波数と同一の周波数で前記通
常単位通電時間より短い初期単位通電時間で前記初期供
給量の液体燃料を前記気化器に供給し、前記初期運転か
ら前記通常運転へ移行する際に、前記ポンプ電源を前記
初期周波数と同一の周波数において単位通電時間を初期
単位通電時間から所定時間毎に所定の補正値を追加して
前記通常単位通電時間とすることにより前記ポンプから
供給される燃料供給量を前記初期供給量から前記通常供
給量とすることが好ましい。

【００１１】本発明の気化式燃焼装置によれば、前記ポ
ンプから供給される燃料供給量を前記通常供給量よりも
少ない初期供給量とするために、ポンプ電源の前記初期
周波数を変えることなく単位通電時間を減少させてい
る。このため、前記初期周波数を燃料の脈動が生じない
周波数とすることにより、前記初期供給量の燃料を供給
する場合も燃料の脈動が生じさせることがないため、前
記種火バーナの燃焼を安定させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の気化式燃焼装置の実施形
態の一例について、図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態の一例である気化式燃焼装置の
構成を示す説明図、図２は本実施形態の気化式燃焼装置
の機能的構成を示すブロック図、図３は本実施形態の気
化式燃焼装置の作動を示すフローチャート、図４は本実
施形態の気化式燃焼装置の補正制御時の作動を示すタイ
ムチャートである。

【００１３】本実施形態の気化式燃焼装置１はいわゆる
ＦＦ式の温風暖房装置に備えられたものであり、図１に
示すように、液体燃料である灯油を気化させる気化器２
と、気化器２に噴射ノズル３を介して灯油を供給する電
動式の燃料ポンプ４と、気化器２の下流側に設けられ種
火バーナ５とメインバーナ６とを有するバーナユニット
７と、バーナユニット７に燃焼用の空気を送風する燃焼
ファン８と、バーナユニット７による気化ガスの燃焼が
行われる燃焼室９とを備えている。

【００１４】気化器２は、図１においてバーナユニット
７の右側上方且つ燃焼室９の右側壁に当接して設けられ
ており、燃焼室９の側壁を貫通して燃焼室９内に突出す
る受熱フィン１０を備えている。また、気化器２には、
気化器２を加熱するヒータ１１と、気化器２の温度を検
出する温度センサ１２が設けられている。また、図１に
おいて気化器２の右側壁には燃焼ファン８から送られて
くる燃焼用の空気を導入する空気導入口１３が設けられ
ており、この空気導入口１３には燃料ポンプ４から供給
される灯油を噴射する噴射ノズル３が挿入されている。
また、気化器２の下端部は後述するバーナユニット７の
切替室１５に接続されている。

【００１５】燃料ポンプ４は、図１に示すように、灯油
を貯蔵する定油面器１４の上方に設けられており、この
定油面器１４は、室外に設けられている燃料タンク（図
示せず）に接続されて当該燃料タンクから灯油が供給さ
れる。また、本実施形態では、燃料ポンプ４としてプラ
ンジャ式の電磁ポンプを用いている。この燃料ポンプ４
は、通電されるポンプ電源の周波数と単位通電時間とに
よって灯油の供給量を調整するものである。なお、図１
における符号１４ａは、バーナユニット７と定油面器１
４とを接続し、バーナユニット７内で結露した灯油を定
油面器１４に戻すドレン管である。

【００１６】バーナユニット７は、図１に示すように、
種火バーナ５とメインバーナ６とを備えており、この両
バーナはその上流側において切替室１５で連通し、気化
器２に接続されている。このバーナユニット７は、中央
部分が上方に湾曲して盛り上がった形状となっており、
種火バーナ５の左端部分とメインバーナ６の右端部分と
が互いに向き合うように傾斜しており、この傾斜部分に
はそれぞれ火移り用の炎口５ａ，６ａが設けられてい
る。また、切替室１５内には、気化器２から送られてく
る灯油の気化ガスと燃焼用空気との混合ガスを両バーナ
に振り分ける切替弁１６が設けられている。この切替弁
１６は、図１において気化式燃焼装置１の右側壁に設け
られた動弁機構１７により駆動される。

【００１７】また、本実施形態の気化式燃焼装置１は、
図２に示すように、バーナユニット７の燃焼制御の他、
温風暖房装置の運転制御を行う制御装置１８を備えてい
る。この制御装置１８は、マイクロコンピュータ等の電
子回路により構成されたものであり、気化器２の温度を
検出する温度センサ１２と、室内の温度を検出する室温
センサ２０に電気的に接続され、これらのセンサから温
度データを受信するものである。また、制御装置１８
は、気化器２に灯油を供給する燃料ポンプ４、気化器２
を加熱するヒータ１１、バーナユニット７に燃焼用の空
気を送風する燃焼ファン８、切替弁１６を駆動する動弁
機構１７、種火バーナ５に点火を行うためのイグナイタ
及び点火電極を含む点火装置２１、燃焼室９の下流側に
設けられた図示しない熱交換機により加熱された空気を
室内に送る対流ファン２２のそれぞれの機器に電気的に
接続されている。

【００１８】次に、本実施形態の気化式燃焼装置１の作
動について、図３及び図４を参照して説明する。使用者
により図示しない運転スイッチがＯＮ操作されると、制
御装置１８は、まず、種火バーナ５のみを燃焼させる初
期運転を開始する。この初期運転においては、制御装置
１８は、温度センサ１２により検出された気化器温度に
応じて燃料ポンプ４に通電されるポンプ電源の初期単位
通電時間を設定する（ＳＴＥＰ１）。この単位通電時間
は、後述する通常運転時の単位通電時間である通常単位
通電時間（例えば約６．７ｍｓｅｃ）よりも短いもの
（例えば約４．２ｍｓｅｃ）となっている。

【００１９】このとき、燃料ポンプ４に通電されるポン
プ電源の周波数は初期周波数となっている。ここで、初
期周波数とは、後述する通常運転開始時において、暖機
されたバーナユニット７の種火バーナ５及びメインバー
ナ６の双方において燃焼量が最小となる周波数である。
この初期周波数は、燃料ポンプ４から供給され、噴射ノ
ズル３から気化器２内に噴射される灯油が脈動を起こさ
ないような値（例えば約７Ｈｚ）に設定されている。本
実施形態においては、初期周波数において初期単位通電
時間とすることにより種火バーナ５のみを燃焼させるた
めの燃料供給量である初期供給量としている。また、初
期周波数において通常単位通電時間とすることにより通
常運転開始時の燃料供給量である通常供給量としてい
る。

【００２０】次に、制御装置１８は、切替室１５内の切
替弁１６を図１において右側に移動させることによりメ
インバーナ６側を遮断し、気化器２を種火バーナ５のみ
に連通させる。また、制御装置１８は、同時にヒータ１
１によって気化器２の加熱を開始すると共に、燃焼ファ
ン８を作動させて気化器２に燃焼用の空気を送風する
（ＳＴＥＰ２）。そして、温度センサ１２によって検出
される気化器温度が所定の暖機温度（例えば２００℃）
に達したときは（ＳＴＥＰ３でＹＥＳ）、制御装置１８
は初期周波数及び初期単位通電時間によって燃料ポンプ
４を作動させると共に点火装置２１を作動させて種火バ
ーナ５に火花を発生させる（ＳＴＥＰ４）。

【００２１】気化器２には燃焼ファン８からの空気が空
気導入口１３を介して導入されているため、気化器２内
に噴射され気化ガスとなった灯油は燃焼ファン８からの
空気と混合されて混合ガスとなり、切替室１５を介して
種火バーナ５に供給される。このように、種火バーナ５
に混合ガスが供給されると、点火装置２１によって点火
されて種火バーナ５の燃焼が開始される。なお、種火バ
ーナ５の燃焼が行われると、種火バーナ５の火炎により
受熱フィン１０を介して気化器２が加熱されるため、気
化器２はヒータ１１及び種火バーナ５の火炎により加熱
される。本実施形態においては、以上のステップ１から
ステップ４までが初期運転制御となる。

【００２２】そして、この初期運転制御が終了すると通
常運転制御に移行するが（ＳＴＥＰ６）、本実施形態に
おいては、通常運転制御への移行時には補正制御が行わ
れる（ＳＴＥＰ５）。この補正制御においては、制御装
置１８は、ポンプ電源の周波数を初期周波数に保った状
態で、図４に示すように、補正制御開始時（図４におい
てＴ0）は単位通電時間は初期単位通電時間（Ｔｆ）で
あるが、時間の経過と共に単位通電時間を徐々に増加さ
せて最終的には通常単位通電時間（Ｔｎ）としている。
これにより、燃料ポンプ４から気化器２に供給される灯
油は、補正制御開始時の初期供給量から通常運転開始時
の通常供給量まで徐々に増加される。同時に、制御装置
１８は、切替室１５内の切替弁１６を時間の経過と共に
徐々に図１において左側に移動させる。具体的には、図
４に示すように、補正制御開始時（Ｔ0）は切替弁１６
は右端の位置にあり、時間の経過と共に徐々に通常運転
での位置（通常位置）まで移動させる（ＳＴＥＰ５）。

【００２３】この補正制御により、バーナユニット７に
供給される灯油は徐々に増加するが、この増加した分が
徐々にメインバーナ６に供給される。従って、種火バー
ナ５の燃焼は安定した状態となり、過剰燃焼が生じるこ
とがない。また、本実施形態においては、種火バーナ５
の燃焼を行う際のポンプ電源の周波数を、気化器２に供
給される灯油の脈動が起こらない初期周波数としてお
り、補正制御において燃料ポンプ４の供給量を徐々に増
加させる場合もポンプ電源の周波数は変化しないので、
燃料ポンプ４から供給される燃料に脈動が生じることが
ない。これにより、補正制御時における種火バーナ５の
燃焼の安定が図られる。

【００２４】また、本実施形態においては、種火バーナ
５には表面の傾斜部分に火移り用の炎口５ａが設けられ
ており、この炎口５ａから火炎がメインバーナ６に向け
て斜め方向に延びている。この状態でメインバーナ６に
混合気が供給されると、メインバーナ６に設けられてい
る炎口６ａから噴出される混合気が種火バーナ５の炎口
５ａから延びる火炎によって着火され、メインバーナ６
の燃焼が開始される。このように、本実施形態において
は、種火バーナ５とメインバーナ６とに互いに火炎が交
差する炎口５ａ，６ａが設けられているので、種火バー
ナ５からメインバーナ６への火移りが円滑に行われる。

【００２５】そして、この補正制御が終了すると、種火
バーナ５及びメインバーナの双方を燃焼させる通常運転
が開始される（ＳＴＥＰ６）。この通常運転では、室温
センサ２０からの温度データ等によって燃料ポンプ４に
通電されるポンプ電源の周波数を変更し、気化器２に供
給される灯油の量の調節を行っている。また、室内への
温風の吹き出しは対流ファン２２により行われる。

【００２６】なお、上記実施形態においては、燃料ポン
プ４としてプランジャ式の電磁ポンプを例にしているた
め、燃料ポンプ４に通電されるポンプ電源の周波数と単
位通電時間を変更することにより気化器２に供給される
灯油の量を調節しているが、燃料ポンプ４はこのような
プランジャ式の電磁ポンプではなく例えばベーン式等の
回転式の電磁ポンプを用いてもよい。このような回転式
の電磁ポンプの場合は、ポンプ電源の電圧や電流あるい
は周波数を変更することにより上記初期運転制御、補正
制御及び通常運転制御を行えばよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例である気化式燃焼装置
の構成を示す説明図。

【図２】本実施形態の気化式燃焼装置の機能的構成を示
すブロック図。

【図３】本実施形態の気化式燃焼装置の作動を示すフロ
ーチャート。

【図４】本実施形態の気化式燃焼装置の補正制御時の作
動を示すタイムチャート。

【符号の説明】

１…気化式燃焼装置、２…気化器、４…燃料ポンプ、５
…種火バーナ、６…メインバーナ、７…バーナユニッ
ト、１６…切替弁、１８…制御装置（制御手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体燃料を気化させる気化器と、該気化器
   に液体燃料を供給する電動式のポンプと、種火バーナと
   メインバーナとを備え前記気化器から供給される液体燃
   料の気化ガスと空気との混合気を燃焼させるバーナユニ
   ットと、前記気化器から供給される混合気を前記種火バ
   ーナのみに供給するか前記種火バーナ及び前記メインバ
   ーナの双方に供給するかを切り替える切替弁と、前記バ
   ーナユニットの燃焼制御を行う制御手段とを備えた気化
   式燃焼装置において、 前記制御手段は、前記切替弁により前記気化器と前記種
   火バーナとを連通させて前記種火バーナのみを燃焼させ
   る初期運転と、前記切替弁を移動させることにより前記
   気化器と前記種火バーナ及び前記メインバーナとを連通
   し両バーナを共に燃焼させる通常運転とを行い、 前記初期運転時に前記ポンプから供給される燃料供給量
   を初期供給量として前記気化器に供給すると共に前記通
   常運転時に前記ポンプから供給される燃料供給量を前記
   初期供給量よりも多い通常供給量として前記気化器に供
   給し、 前記初期運転から前記通常運転へ移行する際に、前記ポ
   ンプから供給される燃料供給量を前記初期供給量から所
   定時間毎に徐々に増加させて前記通常供給量とすると共
   に、前記燃料供給量の増加に応じて前記切替弁を前記種
   火バーナのみに連通させる位置から前記メインバーナに
   も連通させる位置に徐々に移動させることを特徴とする
   気化式燃焼装置。
2. 【請求項２】前記ポンプは、通電されるポンプ電源の周
   波数と該ポンプ電源の１パルス当たりの単位通電時間を
   増減することにより液体燃料の供給量を増減するもので
   あり、 前記制御手段は、前記通常運転開始時には所定の初期周
   波数において所定の通常単位通電時間で前記通常供給量
   の液体燃料を前記気化器に供給し、 前記初期運転時には前記ポンプ電源を前記初期周波数と
   同一の周波数で前記通常単位通電時間より短い初期単位
   通電時間で前記初期供給量の液体燃料を前記気化器に供
   給し、 前記初期運転から前記通常運転へ移行する際に、前記ポ
   ンプ電源を前記初期周波数と同一の周波数において単位
   通電時間を初期単位通電時間から所定時間毎に所定の補
   正値を追加して前記通常単位通電時間とすることにより
   前記ポンプから供給される燃料供給量を前記初期供給量
   から前記通常供給量とすることを特徴とする請求項１に
   記載の気化式燃焼装置。