JP2818978B2

JP2818978B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP2818978B2
Application number: JP8184891A
Authority: JP
Inventors: 雅幸吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1998-10-30
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JPH04292711A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気化式石油ファンヒータ
等の液体燃料燃焼装置に関し、特に、ガソリン等の揮発
性燃料を使用したときに機器の運転を自動的に停止する
機能等を有するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、石油ファンヒータの送油経路の例
を図４に示す。給油タンク１の燃料は油受皿２に溜めら
れる。油受皿２にはポンプ３が取り付けられており、こ
のポンプ３により燃料が吸い上げられて気化器５に送り
込まれる。気化器５は高温に加熱されており、送りこま
れた燃料をガス化する。この燃料ガスはノズル６からバ
ーナ７の内部に向けて噴出され、バーナ７の内部で空気
と混合されて上面で燃焼するようになっている。

【０００３】この送油経路において、油受皿２の内部に
おける油面高さが一定となるように給油タンク口金部の
形状が工夫されており、これで油受皿２から燃料が溢れ
ないようになっている。だが、灯油以外のガソリン等の
揮発性燃料が使用されると、燃焼熱による機器の温度上
昇又は室温の上昇等により、給油タンク１の内部の温度
が上昇してタンク内圧力が上がり、燃料がどんどん油受
皿２へ流出し、その結果、燃料が油受皿２から溢れ出し
て引火し、火災や機器焼損を引き起こすという危険性が
ある。

【０００４】そこで、このような危険を回避する方策と
して、図５に示すように油受皿２にフロートスイッチ２
１を装備することが提案されている。このフロートスイ
ッチ２１のフロート材として石油では浮くがガソリンで
は沈むような素材を選択する。即ち、灯油とガソリンと
の比重の違いを利用して、フロート位置の相違により油
受皿２内の燃料が石油かガソリンかを判定し、ガソリン
と判定したときには燃焼を強制的に停止するようにす
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際には灯
油とガソリンの比重差が小さいためにフロート材として
適当な素材が得難く、また温度等によって油受皿２内の
油面高さが変化したとき等には、これに伴いフロート位
置も変化するため、フロートスイッチ２１が誤動作する
という本質的な欠点がある。このようなことから石油フ
ァンヒータだけでなく一般の石油燃焼装置には、燃料の
種類を判別するような機器が装備されておらず、この結
果、毎年数件のガソリン使用による事故が発生してい
る。本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、
その主たる目的は、燃料が正規のものか否かを確実に判
定することができる液体燃料燃焼装置を提供することに
ある。

【課題を解決するための手段】

【０００６】本発明の請求項１に係る液体燃料燃焼装置
は、気化した液体燃料に所定比の空気を混合してバーナ
上で燃焼させる液体燃料燃焼装置であって、正規の液体
燃料以外の燃料が使用されたときに発生する逆火を検出
する検知手段を備えている。

【０００７】以下、本発明にかかる液体燃料燃焼装置を
石油ファンヒータを例に掲げて説明する。従来の石油フ
ァンヒータの概略構成については図４を用いて説明した
ので重複する部分については省略するものとし、本案例
に関連する炎検知器について説明する。

【０００８】この炎検知器はバーナの近傍に設けられて
おり、バーナの真上に配置されたフレームロッドとバー
ナとの間に所定の電圧をかけた状態で、燃焼炎中のイオ
ン電流に基づくフレーム電流を測定し、この測定結果に
より燃焼炎の状態を検知するような構成となっている
（検知手段を兼ねる）。図３は炎検知器の特性を示すグ
ラフであって、点火した後１分間中燃焼とした後、強燃
焼とした場合の測定例が示されている。図中グラフαは
灯油が使用されたときの特性、グラフβはガソリンが使
用されたときの特性を夫々示している。灯油が使用され
た場合には、高発熱量になる程、フレーム電流は増加す
るが、ガソリン燃焼の場合はそれ程発熱量の差はなく、
点火直後から高い値を示している。なお、本案の石油フ
ァンヒータは、グラフα、グラフβに示すように灯油使
用時とガソリン使用時とで燃焼状態に差があることを利
用して、使用の燃料が灯油かガソリンかを判定するよう
になっている。

【０００９】従来の石油ファンヒータでは、バーナ上の
燃焼炎が一様に分布するように設計されているが、本案
のものでは一様分布でなく局所的に空気過多領域を有す
るようになされている。即ち、本案の石油ファンヒータ
では、バーナプレートでの燃焼炎を積極的に不均一に
し、しかもガソリン燃焼時にのみ逆火するようになされ
ている。燃焼炎を不均一に逆火させる手段として、図１
に示すようにバーナ７の内部に調整板73を取り付ける。
この調整板73の形状を適当なものにすると、気化器５か
らの燃料ガスがバーナプレート71の面に均等にゆきわた
らず、バーナプレート71の燃焼炎が不均一となり、ガソ
リン燃焼時に逆火する。

【００１０】燃焼炎を均一にすることは設計上簡単なこ
とではないが、これを不均一にすることは比較的容易で
あり、その手段は種々考えられる。例えば、図２に示す
ようにバーナプレート71の炎孔径を一部変えるようにし
ても同じことである。要は、燃焼炎を不均一とすること
によりその部分を空気過多にして、ガソリン燃焼時にの
みその部分から逆火すればそれで良い。詳しいことは後
述するが、ガソリン燃焼時に逆火すると、失火と判定さ
れて、機器の運転が自動的に停止することになる。

【００１１】次に、本案の石油ファンヒータの動作を説
明する。運転スイッチを押すと、まず気化装置の余熱が
始まる。そして気化装置が十分に高温となると、燃料が
気化装置に供給され、さらにバーナ側へ噴出され、そこ
で点火・燃焼する。点火後、フレーム電流量が増加して
着火判定レベルを超えると、着火が確認され、運転が継
続される。例えば、炎孔部が金属ネットやセラミックの
バーナ7では、灯油燃焼の場合、その特定領域のみ赤熱
ぎみの燃焼で運転が継続されるが、ガソリン燃焼の場
合、灯油燃焼よりも燃焼速度が速いため、バーナ７全体
に赤熱傾向となり、その特定領域は特に赤熱化が進み、
ついにバーナ７内へ逆火する。一旦逆火すれば、フレー
ム電流が低下して炎検知器が失火判定となり、機器の運
転が自動的に停止し、ガソリン使用による危険が未然に
回避される。この過程を図３を用いて説明すると、フレ
ーム電流の変化はＡ〜Ｃ〜Ｅの経路を辿る。つまり点火
後フレーム電流は増加してゆくが、本案のバーナ７で
は、バーナプレート71の局部赤熱が大きくなり、ついに
Ｃ点において逆火する。逆火すればバーナプレート71上
に炎がなくなるため、フレーム電流は急速に低下して着
火判定レベルを下回り、その結果、炎検知器等により運
転が停止される。なお、燃焼中に何らかの異常、例え
ば、酸欠による赤火燃焼等か生じた場合も同様である。

【００１２】従来逆火することは設計不良とされていた
が、本案の石油ファンヒータでは、ガソリン燃焼の安全
対策としてこの逆火を積極的に利用することにより、ガ
ソリン使用による事故発生を未然に防ぐようにしてい
る。しかもバーナの構造を若干設計変更するのみで、ガ
ソリン使用時には自動的に運転が停止することになるの
で、低コスト及び安全性の面で非常に大きなメリットを
期待できる。

【００１３】また、本案の石油ファンヒータは安全性の
面でだけでなく、快適性の面でも非常に優れており、こ
の点につき従来と比較しつつ説明する。従来の石油ファ
ンヒータは室温センサの取付箇所によって以下のように
大別される。即ち、室温センサが機器背面に１個又は２
個取付けられたもの、機器に接続された延長線の先端部
に取付けられたもの、リモコン等の内部に取付けられた
もの等である。だが、室温センサが１個のものはその１
か所だけで温度を検知し、２個のものでもその何れか一
方により温度を検知するタイプが殆どであった。よっ
て、従来の石油ファンヒータでは室内温度のむらが大き
く、適切な温度コントロールを行うには無理があるとい
う欠点があった。図６、図７は従来の石油ファンヒータ
を使用したときの室温分布例を示すが、機器前方は高温
となるのに対して、その周辺部は低温になる。

【００１４】室内全体の快適性を考えると、温度の高い
所は暖房を控えて温度の低い所を集中的に暖房する方が
全体の均一性の点で望ましいことから、本案の石油ファ
ンヒータでは、単に室温センサを複数個取付けるだけで
なく、それそれの検知温度と機器の設定温度との差を読
み取り、それから判断して発熱量、風量、風向等の機器
運転条件を決定し、室温の低い方を集中的に暖房するよ
うに機器を制御するようにしている。

【００１５】以下、本案の石油ファンヒータの具体例に
ついて説明する。図８は石油ファンヒータの簡略構成図
である。図中９は制御回路であって、石油ファンヒータ
に内蔵の装置を制御する既存のマイクロコンピュータで
ある。この制御回路９の入力部にはここでは４個の室温
センサ8A、8B、8C、8Dが夫々接続されている。室温セン
サ8Aは通常のものであるが、室温センサ8B、8C、8Dはワ
イヤレスとなっており、これらの検知データは制御回路
９に逐次転送されるようになっている。図９は室温セン
サ8A、8B、8C、8Dの配置例を示している。即ち、室温セ
ンサ8Aは機器側のＡ点に固定されているが、室温センサ
8B、8C、8Dは機器から離れたＢ点、Ｃ点、Ｄ点に夫々載
置されている。

【００１６】制御回路９の出力部には図外のバーナの火
力を制御する発熱量制御装置10、図外の対流送風機の回
転数を制御する風量制御装置20、温風吹き出し口に設け
られたルーバ（図１２参照）の角度を制御する風向制御
装置30が夫々接続されている。発熱量制御装置10、風量
制御装置20、風向制御装置30は何れも制御回路９からの
命令に基づいて動作する。

【００１７】制御回路９では、室温センサ8A、8B、8C、
8Dの各検知データに基づいて発熱量制御装置10、風量制
御装置20、風向制御装置30を制御するための命令を作り
出し、発熱量、風量を３段階に切り換えるとともに、風
向（水平方向）を可変にするようになっている。即ち、
室温センサ8A、8B、8C、8DによりＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ点の各
室温データと設定温度の差を逐次計算して、発熱量制御
装置10、風量制御装置20、風向制御装置30を制御する。
ここでは、機器の運転時の設定温度をＴとし、室温セン
サ8A、8B、8C、8Dの検知結果をＴ_A、Ｔ_B、Ｔ_C、Ｔ_D
とすると、（Ｔ_A−Ｔ）、（Ｔ_B−Ｔ）、（Ｔ_C−
Ｔ）、（Ｔ_D−Ｔ）の各々の値により、発熱量、風量、
風向の運転状態を変更させて運転する。例えば、Ａ点と
Ｂ点との関係だけを注目すると、｜Ｔ_A−Ｔ｜＜｜Ｔ_B
−Ｔ｜の場合と｜Ｔ_A−Ｔ｜≒｜Ｔ_B−Ｔ｜の場合とで
上記運転状態を変更させて運転する。

【００１８】実際の具体的な制御例を図９を参照して説
明する。なお、図中Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのグラフは室温セン
サ8A、8B、8C、8Dの温度検出結果である。まず、機器の
運転が開始させると、発熱量、風量が大、風向が全方向
で運転される。最初は室内中央部は温度上昇が早く、周
辺部は上昇が遅い。次に或る程度上昇の度合いが緩くな
ると（図中Ｒ点）、発熱量を中とし、風向をＢ方向、Ｄ
方向中心のスイングとする（Ｂ、Ｄ方向のみ滞留時間の
長いスイング）。この状態でＢ、Ｄ点の温度が上昇して
くると（図中Ｓ点）、風量を小にして、Ａ点の温度を上
昇させる。Ａ点の温度が上昇してくると（図中Ｔ点）、
発熱量を小、風向をＤ方向中心のスイング（Ｄ方向のみ
を滞留時間の長いスイング）とする。

【００１９】室温センサの個数、機器の制御方法は上記
例に限るものではないが、室内全体が低温のときは、大
発熱量で風向を広範囲に制御して暖房し、室温が上昇し
てくると、設定温度に近い室温センサの方向は小発熱
量、小風量とし、設定温度より低い室温センサの方向は
中発熱量、中風量とするというようなきめの細かい制御
をすることにより、室温の低温部が集中的且つ効率的に
暖房され、快適空間を得ることができる。特に、室内に
は各種の家具類があり、また隙間風などの影響もある
が、それらを含めた全体的で均一な暖房が可能になる。
また、風量、風向等の制御に自然にゆらぎ作用が生じて
均質な暖房による不快を避けることができるなお、機器
自体に学習機能を付加すれば、運転開始時から温度の低
い方向を中心に暖房することができ、より素早く快適空
間を得ることも可能となる。つまり本案の石油ファンヒ
ータでは、複数の室温センサ8A、8B、8C、8Dの検知温度
と設定温度との差を複合的に判断することにより、従来
に比べて遙かに快適で均一な温度の空間が得られること
になる。

【００２０】更に、本案の石油ファンヒータでは、上記
とは違った見地から快適性の向上が図られており、この
点につき従来と比較しつつ説明する。従来の石油ファン
ヒータでは、対流送風機の送風によって熱を機器外に排
出し、室内空気がそれによって循環することにより、室
内の温度を均一にするような方式が採られている。

【００２１】図１１に従来の石油ファンヒータの室内温
度分布例を示す。室内温度を均一にするような制御がな
されているとはいえ、実際には図中示すように室内の上
下で約７℃のむらが生じている。これは所定の発生熱量
に対してそれに適した送風量が決定されるためであり、
機器の内部温度上昇や温風吹き出し温度等による制約に
起因している。通常、希望する温度に設定をし、ルーム
サーミスタにより自動的に発熱量がコントロールされる
ものが多いが、部屋の大きさや外気温、換気状況等の因
子により、様々な温度分布が発生し得、一般的な傾向と
しては床上が低温で上方になるほど高温となる。

【００２２】一方、生活状態を見ると、洋室で椅子に腰
かけた状態では体の中心が床上50ｃｍ〜60ｃｍ、和室で
畳の上で座った状態では同じく、床上10ｃｍ〜20ｃｍ程
度の位置にあたり、人の生活空間が和室と洋室とでは異
なっている。即ち、部屋の用途により生活空間は多岐に
わたる。また快適性という面では、部屋全体が希望する
温度に一様な分布をしているのが良いが、少なくとも生
活空間内において希望の設定温度が存在するような温度
分布となることが望ましい。

【００２３】しかしながら、室内の温度分布特性という
のは機種ごとに独自の特性があり、発熱量、送風量、機
器の構造等によって決定され、人の生活空間の違いによ
る対応等は一切なされておらず、その結果、足元が寒く
て頭部が高温だったり、逆に足元が適温で頭部が暑すぎ
たり、機種によって希望の温度が様々な位置にくるとい
う欠点がある。

【００２４】そこで、洋室と和室での生活空間の相違に
対応すべく、本案の石油ファンヒータでは、暖房すべき
部屋が洋室であるか和室であるかを認識させる切り替え
スイッチ40( 図８参照) を備えた上で、切り替えスイッ
チ40の設定によって室内温度分布が変化させるようにし
ている。

【００２５】以下、室内温度分布を変化させる例につい
て説明する。図１２は風向制御装置30を用いて風向を変
えることにより、温度分布を変化させる例について示し
ている。即ち、切り替えスイッチ40の設定に応じて風向
制御装置30の状態が変化し、切り替えスイッチ40が「洋
室」を示すときには、ルーバは図中の位置となる一
方、「和室」を示すときには、ルーバは図中の位置と
なる。ルーバ位置の方がより下向きに温風が吹き出
すため、「洋室」時に比べて「和室」時では、床近傍の
温度が高くなる。

【００２６】図１３は発熱量制御装置10を用いて発熱量
を変えることにより、温度分布を変化させる例について
示している。即ち、切り替えスイッチ40の設定に応じて
ルームサーミスタの抵抗値を切り替える。具体的には、
切り替えスイッチ40が「和室」を示すとき、ルームサー
ミスタの抵抗が「Ｈｉ」側となり、ルームサーミスタの
室温検知が僅かに低くなる。すると、ルームサーミスタ
の設定温度を検知した室温との差が大きくなって室温制
御における強燃焼時間が若干増加する。その結果、切り
替えスイッチ40を「洋室」にしてルームサーミスタの抵
抗が「Ｌｏ」側となった場合と比較すると、部屋全体の
温風循環もよくなり、床上付近の温度も上昇する。

【００２７】図１４は風量制御装置20を用いて風量を変
えることにより、温度分布を変化させる例について示し
ている。即ち、切り替えスイッチ40が「洋室」であると
きには、これが「和室」であるときに比べて、対流送風
機の回転数が低めに自動的に設定される。送風量が低く
なると、機器から吹き出した温風の上昇が早いため、温
風の到達時間が短くなり、温度分布の高温域が上方に位
置することになる。

【００２８】以上述べた何れの例であっても以下のよう
な動作となる。図１５は切り替えスイッチ40が「洋室」
であるとき、図１６は切り替えスイッチ40が「和室」で
あるときの温度分布を示している。図中の数字は室内の
各位置における実際の温度測定値である。切り替えスイ
ッチ40を「洋室」にして運転を開始し、約１時間経過す
ると図１５に示すような温度分布となり、床上50〜60ｃ
ｍの位置で希望の設定温度域を実現することができる。
これに対し切り替えスイッチ40を「和室」にして運転を
開始し、約１時間経過すると図１６に示すような温度分
布となり、床上10〜20ｃｍの位置で希望の温度域が得ら
れる。

【００２９】よって、本案の石油ファンヒータによれば
「和室」「洋室」における人の生活空間に対応した室内
温度分布が得られるので、従来より比べて快適性がより
向上することになる。

【００３０】なお、本発明の液体燃料燃焼装置は炎検知
器を装備する石油ファンヒータだけの適用にとどまら
ず、あらゆる種類の液体燃料燃焼装置にも適用し得るも
のである。特に、正規の液体燃料以外の燃料が使用され
たときの燃焼炎が逆火するようなバーナの構造とした上
で、検知手段として逆火の有無を検知するためのセンサ
を新たに取付け、正規の液体燃料以外の燃料が使用され
たときには既存の自動消火装置等を作動させるような形
態を採ってもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る液体燃料燃焼装
置は、気化した液体燃料に所定比の空気を混合してバー
ナ上で燃焼させる液体燃料燃焼装置であって、正規の液
体燃料以外の燃料が使用されたときに発生する逆火を検
出する検知手段を備えている。すなわち、この液体燃料
燃焼装置では、正規の液体燃料を使用した場合に必ず発
生する逆火をいわば安全装置として使用しているので、
従来のようなガソリン検知手段より安全性が高くなる。

【００３２】本発明の請求項２に係る液体燃料燃焼装置
による場合には、バーナの構造を若干設計変更するのみ
で、通常の液体燃料以外の燃料が使用されたときに自動
的に運転が停止することになるので、安全性の点では勿
論のこと、既存の機器を十分に利用可であるので、低コ
ストの点でも大きなメリットを期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例たる石油ファンヒータのバーナ
の側面図である。

【図２】本発明の実施例たる石油ファンヒータのバーナ
の正面図である。

【図３】石油ファンヒータの動作等を説明するための炎
検知器の特性を示すグラフである。

【図４】従来の石油ファンヒータの送油経路図である。

【図５】従来のガソリン検知例を説明するためのフロー
トスイッチの説明図である。

【図６】従来の石油ファンヒータを使用した時の垂直方
向の温度分布を示す図である。

【図７】従来の石油ファンヒータを使用した時の水平方
向の温度分布を示す図である。

【図８】本案石油ファンヒータの簡略構成図である。

【図９】本案石油ファンヒータにおける室温センサの配
置図である。

【図１０】本案石油ファンヒータにおける各運転状態の
制御と各部の温度上昇例を示す図である。

【図１１】従来の石油ファンヒータを使用した時の室温
分布を示す図である。

【図１２】本案石油ファンヒータにおいてルーバ角度を
変えることにより室温分布を変化させる例について説明
する図である。

【図１３】本案石油ファンヒータにおいて風量を変える
ことにより室温分布を変化させる例について説明する図
である。

【図１４】本案石油ファンヒータにおいてルームサーミ
スタの抵抗を変えることにより室温分布を変化させる例
について説明する図である。

【図１５】本案石油ファンヒータにおいて「洋室」設定
時の室内温度分布を示す図である。

【図１６】本案石油ファンヒータにおいて「和室」設定
時の室内温度分布を示す図である。

【符号の説明】

７バーナ 71 バーナプレート 73 調整板 8A、8B、8C、8D 室温センサ９制御回路 10 発熱量制御装置 20 風量制御装置 30 風向制御装置 40 切り替えスイッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23N 5/24 F23N 5/12 F24H 3/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気化した液体燃料に所定比の空気を混合
してバーナ上で燃焼させる液体燃料燃焼装置において、
正規の液体燃料以外の燃料が使用されたときに発生する
逆火を検出する検知手段を具備したことを特徴とする液
体燃料燃焼装置。
【請求項２】気化した液体燃料に所定比の空気を混合
して燃焼させるバーナと、バーナ上の燃焼炎が正常か否
かを検知する炎検知器とを備える液体燃料燃焼装置にお
いて、検知手段として前記炎検知器を利用するようにし
た請求項１記載の液体燃料燃焼装置。