JP3038115B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は灯油を気化器で気化させ
ノズルより噴出させてバーナで燃焼させる石油ファンヒ
ータ等の液体燃料燃焼装置において、使用者が万一誤っ
てガソリンを給油し燃焼させてもガソリンを検知し安全
に消火することを可能とした石油ファンヒータ等の液体
燃料燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の液体燃料燃焼装置、例えば
石油ファンヒータ等の液体燃料気化式燃焼装置の構成を
本発明の１実施例における液体燃料燃焼装置の要部概略
構成図である図１乃至図３を兼用して説明する。図１乃
至図３において、１は燃料タンク２内の液体燃料である
灯油３を送油パイプ４を通して気化器５内の気化室に送
り込む電磁ポンプ、５ａはその気化器５の熱回収部、６
は上記気化器５内に内装される気化素子７の温度を約２
８０℃の高温に保ち、その気化素子７内に上記灯油３を
通過させることによって上記灯油３を蒸発、気化させる
シーズヒータ，セラミックヒータ等よりなる気化用ヒー
タ、８はその気化用ヒータ６の加熱にて蒸発、気化した
灯油３をバーナ９に噴射供給するノズル、１０はそのバ
ーナ９に噴射供給した灯油３と噴射燃料に誘引されて供
給された空気との混合気体を点火燃焼させる点火ヒータ
である。１２は上記ノズル８を開閉制御する電磁弁、１
３はその電磁弁１２によりノズル８を閉じたときには上
記燃料タンク２に上記気化器５の気化室内の灯油３を戻
す戻しパイプ、１４は上記燃料タンク２に灯油３を供給
するカ−トリッジタンク、１６は気化器５に気化素子７
を挿入後、蓋をするための本体キャップ、１８は上記気
化器５の温度を検出して気化用ヒータ６への通電を制御
する気化器サーミスタ（気化器温度検知センサー）であ
り、１９は燃焼状態を検知する燃焼状態検知手段である
フレームセンサーを示す。

【０００３】上記のように構成してなる液体燃料気化式
燃焼装置は、電磁ポンプ１によって燃料タンク２内の灯
油３が送油パイプ４を通して気化器５内の気化室に送り
込まれ、気化用ヒ−タ６によって高温になった気化素子
７を通り蒸発気化し、ノズル８によりバ−ナ９に噴出さ
れ、噴出燃料に誘引された空気と混合され、点火ヒータ
１０により点火され燃焼を始める。なお、上記の場合、
上記燃料タンク２内にはカ−トリッジタンク１４より灯
油３が供給され定油面高さになっている。また、上記気
化器５ａはバーナ９の燃焼の熱を回収し、気化器５を暖
め、気化器本体に外付されている気化用ヒータ６の消費
電力を低減している。この液体燃料気化式燃焼装置にお
いて安定燃焼させるためには気化素子７の温度を約２８
０℃に保ち、ノズル８から安定して一定量の気化ガスを
噴出する必要がある。

【０００４】一般に電磁ポンプ１から供給される燃料で
ある灯油３により気化素子７が冷やされ温度が下がるの
で、気化器５の熱容量が小さいものは気化器５に取り付
けた気化器サーミスタ１８の設定温度は所望の２８０℃
より高い温度に保ち、また灯油３の電磁ポンプ１からの
吐出（供給）流量に応じて気化器サーミスタ１８の設定
温度を変化させる必要がある。これに対して気化器５の
熱容量が充分に大きいものは気化器５に取り付けた気化
器サーミスタ１８の設定温度はそのまま２８０℃に保て
ばよく、また灯油３の吐出（供給）流量に応じて変化さ
せる必要もない。

【０００５】上記のような液体燃料気化式燃焼装置に
て、使用者が万一誤って灯油の代わりにガソリンをカー
トリッジタンク１４に入れ燃焼装置で燃焼させた場合も
外見上は灯油と同様に燃焼することが多い。燃焼炎が特
に大きくなることもなく、爆発燃焼するわけでもなく、
燃焼装置の外観部温度が特に高くなる訳でもない。勿論
燃焼音が特に異なるわけでもない。従って使用者がその
過ちに気づかず燃焼を継続することになる。しかし灯油
とガソリンとではその気化温度が異なるために次のよう
な非常に危険な状況を呈することになる。しかもその危
険な状況が発覚したときはもう手遅れであり、その危険
な状況が発覚するまでは使用者はその過ちに気が付かな
いという厄介なものである。

【０００６】通常、燃焼装置で燃焼させて所定時間経過
すると燃焼装置各部の温度は燃焼等の発熱と燃焼装置外
部への放熱が平衡し一定の温度になる。今、例えばカー
トリッジタンク１４内の温度が燃焼装置を燃焼させてい
ないときに比べて燃焼時は＋２０℃で平衡するとしたと
き、灯油の場合は特にこのために影響を受けることはな
い。しかしガソリンの場合は気化温度が灯油より低いた
め、この＋２０℃が大きく影響する。即ちカートリッジ
タンク１４内でガソリンが幾分気化し始め、カートリッ
ジタンク１４内の圧力が徐々に上がり始める。このた
め、カートリッジタンク１４内のガソリンが燃料タンク
２内に出ていくことになる。通常は燃料タンク２内の燃
料（灯油）が使用され減った分だけカートリッジタンク
１４内に空気が入り、カートリッジタンク１４内の灯油
３が燃料タンク２に供給され、燃料タンク２には常に一
定の灯油３が供給される、いわゆる定油面になってい
る。

【０００７】このようにガソリンを入れ燃焼装置を燃焼
継続させた場合、燃料タンク２内にガソリンが定油面以
上に供給され、やがて燃料タンク２より溢れ出し、それ
に引火し火災が発生するという危険性がある。上記の場
合、灯油かガソリンかを検知することは化学的性質が類
似しているため容易ではなく、単に燃料タンク２の油面
が定油面より上昇していることを検知するためにフロー
トスイッチ２１を設けたものがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では燃料
タンク２内の油面が定油面より上昇していることを検知
するため燃料タンク２の形状は大きく、構造は複雑にな
るという問題点があり、またフロートスイッチ２１の形
状も大きくなるという問題点がある。

【０００９】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決するためになされたもので、例えば使用者が万一誤っ
てガソリンを使用した場合にも安全に消火し、また使用
者にガソリンを使用したことを警告表示し得る機能を備
えた液体燃料燃焼装置を提供することを目的とするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の液体燃料燃焼装
置では、上記目的を達成するために、液体燃料を気化さ
せるための気化器と、液体燃料を前記気化器に供給する
電磁ポンプと、電磁ポンプを制御・駆動する電磁ポンプ
制御手段と、前記気化器を所定の温度に昇温させる気化
用ヒータと、前記気化器の温度を検知する気化器温度検
知手段と、前記気化用ヒータを制御し気化器を所定の温
度に保つ制御手段と、前記気化器で気化された燃料と空
気とを混合させ燃焼させるバーナとを有する気化式燃焼
装置において、、前記バーナでの点火時に電磁ポンプの
制御パルスを変化させる手段と、前記バーナでの燃焼状
態を検知する燃焼状態検知手段とを設けてなるものであ
る。

【００１１】また本発明では、前記燃焼状態検知手段に
よる燃焼炎検知値の変化が所定の値より大きいときに前
記気化器への液体燃料の供給を停止する手段を有するも
のである。

【００１２】

【作用】本発明の液体燃料燃焼装置は、上記構成にて電
磁ポンプの制御パルス変化時の燃焼炎の変化を検知する
ことによってガソリンが燃料として供給されていること
を検知する。特に燃焼状態検知手段による燃焼炎検知値
の変化が所定の値より大きいときに、ガソリンが燃料と
して供給されていることを表示し、このときまた気化器
への液体燃料の供給を停止してバーナでの燃焼を停止す
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の液体燃料燃焼装置の１実施例を
石油ファンヒータ等の液体燃料気化式燃焼装置に実施し
た場合について図１乃至図７を用いて説明する。本発明
の液体燃料燃焼装置は特に図１乃至図３に示すように構
成するものであり、図１は燃焼装置の要部概略構成図、
図２は気化器５の正面概略構成図、図３は図２における
気化器５を矢視Ａ側から見た側面概略構成図である。

【００１４】１は燃料タンク２内の液体燃料である灯油
３を送油パイプ４を通して気化器５内の気化室に送り込
む電磁ポンプ、５ａはその気化器５の熱回収部、６は上
記気化器５内に内装される気化素子７の温度を約２８０
℃の高温に保ち、その気化素子７内に上記灯油３を通過
させることによって上記灯油３を蒸発・気化させるシー
ズヒータ・セラミックヒータ等よりなる気化用ヒータ、
８はその気化用ヒータ６の加熱にて蒸発・気化した灯油
３をバーナ９に噴射供給するノズル、１０はそのバーナ
９に噴射供給した灯油３と噴射燃料に誘引されて供給さ
れた空気との混合気体を点火燃焼させる点火ヒータであ
る。１２は上記ノズル８を開閉制御する電磁弁、１３は
その電磁弁１２によりノズル８を閉じたときには上記燃
料タンク２に上記気化器５の気化室内の灯油３を戻す戻
しパイプ、１４は上記燃料タンク２に灯油３を供給する
カ−トリッジタンク、１６は気化器５に気化素子７を挿
入後蓋をするための本体キャップ、１８は上記気化器５
の温度を検出して気化用ヒータ６への通電を制御する気
化器サーミスタであり、１９は燃焼状態を検知する燃焼
状態検知手段であるフレームセンサーを示す。

【００１５】なお、上記気化器５の詳細は図３に示すよ
うに構成するものであり、気化器５はその気化器５本体
のバーナ９側にそのバ−ナ９の輻射熱を集め回収する伝
熱体からなる熱回収部５ａが一体形成して、その気化器
５を暖め、気化器本体に外付されている気化用ヒ−タ６
の消費電力を低減する。また、気化器５本体に内装する
気化素子７は多孔質材料を円筒状に成型したものであ
る。

【００１６】上記のように構成してなる本発明の液体燃
料燃焼装置の動作を説明する。まず、通常燃焼時の動作
内容について説明すると、この構成では運転を開始する
とマイクロコンピュータからなる制御部（図示せず）に
より、気化用ヒータ６を通電し気化器５を加熱し、気化
器５の温度を検出するための気化器サーミスタ１８から
の温度信号が２８０℃になったときに点火ヒータ１０を
通電し、また電磁ポンプ１を駆動し、燃料タンク２内の
灯油３は送油パイプ４を通して気化器５内の気化器室に
送り込まれ、気化素子７を通り蒸発気化し、ノズル８に
よりバ−ナ９内へ気化ガスが噴出・供給され、バーナ９
上部に配設された点火ヒータ１０により点火され燃焼を
開始、継続される。なお燃料タンク２内にはカ−トリッ
ジタンク１４より灯油３が供給され定油面高さになって
いる。

【００１７】また燃焼を終了するときは電磁ポンプ１を
停止し、同時に気化器５に設けられた電磁弁１２を動作
させることによりノズル８を閉じ、ノズル８からの気化
ガスの噴出を遮断し、かつ、気化器５に接続した戻しパ
イプ１３により気化室内に残った気化ガスを燃料タンク
２に戻す。

【００１８】次に、本発明の動作内容について説明す
る。上記燃焼が開始された後、燃焼を安定して継続する
ためには、気化素子７の温度を約２８０℃に保ちノズル
８から安定して一定量の気化ガスを噴出する必要があ
る。一般に電磁ポンプ１からの灯油３により気化素子７
が冷やされ温度が下がるので、気化器５の熱容量が小さ
いものは気化器５に取り付けた気化器サーミスタ１８の
温度はこれより高い温度に保ち、また灯油３の吐出流量
に応じて２８０→３７０℃程度まで変化させる必要があ
る。これに対して気化器５の熱容量が充分に大きいもの
は灯油３が気化素子７を通っても冷やされず温度はそれ
ほど下がらないので気化器５に取り付けた気化器サーミ
スタ１８の温度はそのまま２８０℃に保てばよく、また
灯油３の吐出流量に応じて変化させる必要もない。この
実施例では前者気化器５の熱容量が小さいものについて
説明する。

【００１９】気化素子７は多孔質材料を円筒状に成型し
たものであるため気化素子７を燃料が気化した気体とな
って通過するときには、あまりその通過に対し抵抗には
ならないため、送油パイプ４内ですべて気化され気化器
５に供給された燃料はそのままノズル８から噴出され
る。つまり供給燃料が脈動した状態で供給されると、ノ
ズル８からも脈動状態で噴出される。もちろん気化素子
７が多孔質材料の成型品でなく繊維状もの、発泡体（発
泡金属）、小さな金属線材片の集合体、金網なでできて
いても同様である。これに対し、気化素子７を燃料が液
体で通過するときには、その通過に対し抵抗になる。供
給燃料を脈動した状態で供給しても、液体燃料が気化素
子７を通過する抵抗と気化素子７で気化される経路で脈
動した供給燃料が均され、平均された気化燃料の噴出流
量となってノズル８から噴出される。つまり気化ガス燃
料が安定してバーナ９に噴出され安定した燃焼となる。

【００２０】この実施例では、電磁ポンプ１は駆動電源
ＤＣ２４Ｖのものを用いておりその駆動回路を図４に示
す。また駆動パルスはマイクロコンピュータにより出力
し、吐出流量は図５のようにパルス幅と周期にて決定し
ている。つまり電磁ポンプ１により気化素子７に供給さ
れる燃料の灯油３は常に脈動して供給されているのであ
るが、気化器５で気化される経路でうまく均されて平均
された気化燃料の噴出流量となってノズル８から噴出さ
れ安定した燃焼を実現している。

【００２１】灯油とガソリンとでは気化する温度が異な
り、灯油では１４０℃〜２８０℃であるがガソリンは常
温から１５０℃程度である。この性質の違いから灯油で
は安定に燃焼しても、ガソリンでは不安定な燃焼になる
状況を生じさせ、この不安定な燃焼を検知することによ
り、誤ってガソリンで燃焼させていると判断したときは
即時、燃焼を停止するとともに、表示するものである。

【００２２】気化器サーミスタ１８の温度が２８０℃で
気化器５の温度分布が均一になっていれば、気化器５と
の接続近傍部の送油パイプ４の温度もそれに近い温度に
なっている。しかしながら、送油パイプ４は熱容積が非
常に小さく燃料が通ると冷やされるので燃料の灯油３は
送油パイプ４内では気化が起こらず、気化器５内の気化
素子７の中で気化し、気化素子７が流量平均化手段のフ
ィルターとなり、ノズル８からは安定して気化ガスが噴
出される。そこでこのとき、一時的に電磁ポンプ１から
の吐出（供給）流量を減らすと、送油パイプ４が冷やさ
れにくくなり、気化器５との接続近傍部の送油パイプ４
の温度が上昇するので送油パイプ４内で気化が起こり、
気化器５内の気化素子７が供給燃料の安定化（平均化）
に寄与せず、ノズル８から噴出される気化ガス量が不安
定になる。

【００２３】当然のごとく、灯油とガソリンでは気化温
度が異なるのでこの電磁ポンプ１からの吐出（供給）流
量の減らし方を調節することにより、燃料が灯油の場合
は気化器５で灯油３が気化するため、気化素子７が供給
燃料の安定化（平均化）手段として働き、ノズル８から
平均化（安定）した気化ガスが噴出され、ガソリンの場
合は送油パイプ４ですべて気化され、気化素子７では燃
料供給が平均化されずノズル８から噴出される気化ガス
量が不安定（脈動）になるような制御が可能である。

【００２４】また、点火直後の燃焼初期は気化器５の温
度分布が均一になっておらず、この現象が起こらないこ
とがある。従って、点火後気化器５の温度分布が均一に
なった後に数分間電磁ポンプ１からの吐出（供給）流量
を下げる必要がある。以上の点火後気化器５の温度分布
が均一になるまでの時間及び、電磁ポンプ１からの吐出
（供給）流量の変化は気化器５の形状・大きさ等により
異なってくる。この実施例では点火後気化器５の温度分
布が均一になるまでの時間Ｔ１は２０分程度であり、電
磁ポンプ１の吐出流量を変化させる時間Ｔ２は１分間で
ある。さらにそのときのマイクロコンピュータからのパ
ルス幅と周期は表１に示している。

【００２５】

【表１】

【００２６】また、燃焼状態検知手段はフレームセンサ
ー１９とバーナ９間を流れるイオン電流を検知するもの
で、図７に示すように等価的にダイオードと抵抗を直列
に接続したものとして表すことができる。正常に燃焼中
は炎の中をイオン電流が流れ、等価的に表された抵抗が
小さくなり、炎がなければ等価抵抗が大きくなる。従っ
て、上記のようにノズル８から噴出される気化ガス量が
不安定になると燃焼炎も不安定になり、この等価抵抗値
の変動幅も大きくなり、この実施例で表１のように電磁
ポンプ１の吐出流量を変化させたとき、灯油とガソリン
では表２に示すように差異が生じてくる。従って、等価
抵抗値の変動幅により（例えば変動幅が２[ＭΩ]以下か
以上かで）使用燃料が灯油かの判定を行うことができ
る。

【００２７】

【表２】

【００２８】なお測定したイオン電流値をそのまま利用
するか、等価抵抗値に演算して利用するか、またはイオ
ン電流値に所定の抵抗を乗算した電圧値で利用するかは
全く自由である。

【００２９】さらに、マイクロコンピュータにより使用
燃料がガソリンであると判定した場合には電磁ポンプ１
を停止し、同時に気化器５に設けられた電磁弁１２を動
作させることによりノズル８を閉じ、ノズル８からの気
化ガスの噴出を遮断し、かつ、気化器５に接続した戻し
パイプ１３により気化室内に残った気化ガスを燃料タン
ク２に戻す燃焼終了の動作を行い安全のために消火する
ことも可能となる。同様に、マイクロコンピュータによ
り使用燃料がガソリンであると判定した場合には器具本
体表示で警告ランプを点灯したり、警告音を発する等で
ガソリンを使用していることを使用者に認識させること
も可能となる。以上の本発明の１実施例における制御仕
様のフローチャートを図６にまとめている。上記実施例
は本発明の一例であり、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの
修正及び変更を加え得ることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】本発明の液体燃料燃焼装置は上記のよう
な構成であるから、使用燃料が灯油であれば、安定燃焼
を継続し、ガソリンを使用した場合のみ不安定な燃焼を
引き起し、このような状態を検知してまた使用燃料が灯
油であるか、ガソリンであるか判定することができる。

【００３１】しかも、本発明ではガソリンを使用した場
合のみ安全のため消火することができ、またガソリンを
使用していることを使用者に確実に認識させることがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例における液体燃料燃焼装置の
要部概略構成図である。

【図２】図１の気化器の正面概略構成図である。

【図３】図１の気化器の側面概略構成図である。

【図４】本発明の１実施例における電磁ポンプの駆動回
路図である。

【図５】図４の電磁ポンプの駆動パルス波形図である。

【図６】本発明の１実施例における制御仕様のフローチ
ャートである。

【図７】本発明の１実施例におけるフレーム検知回路図
である。

【符号の説明】

１ 電磁ポンプ ２ 燃料タンク ４ 送油パイプ ５ 気化器 ６ 気化用ヒ−タ ７ 気化素子 ８ ノズル ９ バ−ナ １２ 電磁弁 １３ 戻しパイプ １８ 気化器サ−ミスタ（気化器温度検知手段） １９ フレ−ムセンサ−（燃焼状態検知手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23N 5/24 101 F23D 11/00 F23N 1/00 105 F23N 1/00 112 F23N 5/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料を気化させるための気化器と、
   液体燃料を前記気化器に供給する電磁ポンプと、電磁ポ
   ンプを制御・駆動する電磁ポンプ制御手段と、前記気化
   器を所定の温度に昇温させる気化用ヒータと、前記気化
   器の温度を検知する気化器温度検知手段と、前記気化用
   ヒータを制御し気化器を所定の温度に保つ制御手段と、
   前記気化器で気化された燃料と空気とを混合させ燃焼さ
   せるバーナとを有する気化式燃焼装置において、前記バ
   ーナでの点火時に電磁ポンプの制御パルスを変化させる
   手段と、前記バーナでの燃焼状態を検知する燃焼状態検
   知手段とを設け、前記電磁ポンプの制御パルス変化時の
   燃焼炎の変化を検知することによってガソリンが燃料と
   して供給されていることを検知することを特徴とする液
   体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記バーナが点火して一定時間経過後に
   前記制御パルスを変化させることを特徴とする請求項１
   記載の液体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼状態検知手段による燃焼炎検知
   値の変化が所定の値より大きいときに、ガソリンが燃料
   として供給されていることを表示することを特徴とする
   請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼状態検知手段による燃焼炎検知
   値の変化が所定の値より大きいときに前記気化器への液
   体燃料の供給を停止する手段を有することを特徴とする
   請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。