JP4050670B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、石油ファンヒータ等の温風暖房機に使用される液体燃料燃焼装置に関するものである。

石油ファンヒータ等の温風暖房機においては、特許文献１及び特許文献２に示すように、機器本体の内部に灯油などの液体燃料を予め備蓄しておくための備蓄タンクを設けずに、機器本体に着脱自在に装着される給油タンクと機器本体の燃焼部への燃料経路とを接続手段により直接接続する方式のものが知られている。

この燃焼部においては、給油タンクの燃料を燃料経路の接続手段から送油ポンプを通して気化器に送り、送られてきた液体燃料を気化器ヒータにより気化させ、気化器ノズルから噴出させて燃焼空気と共にバーナ炎口で燃焼させ、この燃焼部の加熱された空気を、送風ファンにより吸込んだ室内空気と共に温風として機器本体の温風吹出口から室内に吹き出すようにしている。

このような液体燃料燃焼装置において、気化器内に液体燃料が加熱されて気化する際に不純物が発生し、長期間運転していると、この不純物が気化器内部に堆積して気化器ノズルから噴出する燃料ガスの量が低下することがある。そこで、元のガス量に戻すために気化器内部の不純物を除去する空焼きクリーニング運転が行われる。

図７は特許文献１，２に示すタンク着脱方式の液体燃料燃焼装置におけるクリーニング運転時の一般的な制御シーケンスを示すタイミングチャートである。図において、点火ヒータはバーナ炎口に配設され燃焼時に使用する。ソレノイドとは気化器ノズルを開閉するニードルの作動手段であり、ソレノイドの駆動によりノズルが開放することを示している。送油ポンプとは燃料経路において燃料を気化器側に送油するポンプである。ファンモータとは送風ファンを駆動するモータを示す。空気弁とは、給油タンクから送油ポンプへの燃料経路に設けられ、その弁の開放により燃料経路に空気を取り入れ、燃料を気化器側に送るのを遮断する役割を果たす。

図７に示すクリーニング運転においては、機器本体の操作表示部にあるクリーニングスイッチをオンすると、Ｔ＝０よりクリーニングシーケンスが開始する。この開始時より気化器ヒータ、ファンモータがオンし、その５分後に送油ポンプを、さらにその５分後にソレノイドを次々にオンして、気化器温度を通常の燃焼状態よりも高い温度に保ちながら内部の不純物を空焼きし、５５分後にクリーニングを終了するシーケンス制御が行われる。
特開２００２−７１１２２（段落０２００〜０２０３参照） 特開２００１−２４８８２９（段落０１０４〜０１０６参照）

ところで、図７に示すような従来の石油ファンヒータにおいて、気化器内の不純物を空焼きクリーニングするクリーニング運転時には、給油タンクと送油ポンプとの間の燃料経路にある空気弁を開状態にし、送油ポンプを動作することにより、給油タンクからの燃料の送油を遮断すると共に、空気を気化器内部に導入し、気化器からの戻り経路を介して気化器内部の残油及び気化ガスを給油タンク内に戻していた。

そのため、上記の給油タンク着脱方式の液体燃料燃焼装置においては、空焼きクリーニング時に給油タンクの装着が必須となり、給油タンクが器具本体に正規に装着されていない場合、空焼きクリーニングを行わないようになっていた。

しかし、空焼きクリーニングにおいては、気化器内の不純物をガス化するため、臭気の発生は避けられず、いきおい温風暖房機を屋外に持ち運んで行うことがある。このような場合、給油タンクに液体燃料が残存していると、暖房機の重量が重くなり、持ち運びに労力を要することになり、高齢者には負担となる。したがって、給油タンクを機器本体から取り外した状態で空焼きクリーニングを行うことができれば使用者の負担も軽減する。

また、給油タンクの下側に備蓄タンクを備えた液体燃料燃焼装置においても、空焼きクリーニング時に備蓄タンク内の残油をポンプなどで抜く作業が必要になることから、空焼きクリーニングが煩雑な作業になっていた。

本発明は、上記に鑑み、空焼きクリーニングを行う場合、煩雑な残油抜取り作業を必要とせず、使用者の負担を軽減できる液体燃料燃焼装置の提供を目的としている。

上記課題を解決するため、本発明においては、装置本体に着脱自在に取り付けられた給油タンクと、該給油タンクと装置本体の燃焼部の気化器に至る送油側の燃料経路とを接続する第１の接続手段と、気化器からの液体燃料を給油タンクに戻す戻り油側の燃料経路と給油タンクとを接続する第２の接続手段と、前記給油タンク内の液体燃料を気化器側に送り出す送油ポンプと、該送油ポンプにより送られた液体燃料を気化器ヒータにより気化しノズルより燃焼部のバーナ側に噴出する気化器と、前記気化器のノズルを開閉する開閉手段と、前記給油タンクと送油ポンプとの間の送油側の燃料経路を開放して前記燃料経路に空気を取り入れる空気弁と、前記送油ポンプ、気化器ヒータ、開閉手段および空気弁の駆動を制御する制御部と、を備えた液体燃料燃焼装置において、前記制御部は、前記給油タンクの装着の有無に拘わらず、気化器内の不純物を取り除く空焼きクリーニング運転を実行可能とされ、空焼きクリーニング運転モードで、前記送油ポンプを停止したまま、前記空気弁を開放した状態で、前記気化器ヒータを通常の燃焼状態よりも高温に加熱制御することを特徴とする。
特に、制御部は、給油タンクを装置本体にセットしていない状態で、空焼きクリーニング運転を実行可能とされ、空焼きクリーニング運転モードで、前記送油ポンプを停止したまま、前記空気弁を開放した状態で、前記気化器ヒータを通常の燃焼状態よりも高温に加熱制御することを特徴とする。

上記構成においては、空焼きクリーニング運転時に、気化器ヒータを従来と同様に通常の燃焼状態よりも高温に加熱制御するが、このとき、従来と異なり送油ポンプを停止した状態で行う。そのため、液体燃料が気化器側に送られることがなく、また、気化器内の気化ガスが給油タンク側に戻ることもないので、給油タンクの有無に関係なく、空焼きクリーニング運転を行うことができる。

上記制御は、備蓄タンクを廃止し給油タンクからの燃料を直接燃焼部の気化器に送るタイプの液体燃料燃焼装置において適用される。

このような燃料経路において、タンクと送油ポンプとの間の燃料経路を開放して燃料経路に空気を取り入れる空気弁を備えたものが例示できるが、このような液体燃料燃焼装置においては、空焼きクリーニング運転で、空気弁を開放した状態で行うと、燃料供給遮断機能が働き、送油ポンプの停止機能と併せて、確実に燃料の供給を遮断することができる。

また、空焼きクリーニング運転時の気化器ノズルの開放タイミングは、特に限定されるものではなく、クリーニング開始と同時に開放する態様、あるいはクリーニング開始から所定時間（例えば５分後）に開放する態様のいずれをも採用することができる。ノズルを空焼きクリーニング運転開始から所定時間経過後に開状態に制御する場合、気化器内で不純物がいわゆる蒸し焼き状態となり、臭気の発生を極力低減することができるので好ましい。

図１は本発明に係る石油暖房機器の本体前面斜視図、図２は図１の本体側面断面図である。図に示すように、１は燃焼部や給油タンクを収納している機器本体、２は室内に温風を吹出す温風吹出口、３は運転状態を変えるスイッチ類が収まっている操作表示部、５はタンク蓋を兼ねる給油タンク、６は本体の外観部の前面をカバーする前板、７は本体の外観部の側面と背面をカバーする側裏板、８は本体の外観部の上面をカバーする上板、９は室内の空気を吸い込む送風ファン、１０は送風ファンを駆動するファンモータ、１１は室内温度を検知する温度センサー、１２は気化器の気化ガスをノズルから噴出して燃焼空気と混合して燃焼するバーナ、１３はバーナの上方に設けられた燃焼室である。

図３は図１の石油暖房機器の液体燃料燃焼装置の燃料経路を示す概略図である。図において、５は本体より取外し自在な給油タンク、１４は本体に給油タンク５を装着したときの送油側の接続手段、１５は給油タンクの燃料を送る送油ポンプ、１６は送油ポンプからの燃料を加熱して気化ガスにする気化器、１７は本体に給油タンクを装着したときの戻り油側の接続手段、１８は燃料経路を開放し該経路に空気を送る機構としての空気弁、２１はバーナ上方にある点火ヒータ、２２はバーナの着火状態を検出するフレームセンサである。

給油タンクを本体１に装着したときに、給油タンク５から燃料を送油側の接続手段１４を介して送油ポンプを通り気化器１６に供給する送油側の燃料経路１９と、気化器１６からの未燃焼ガスを戻り油側の接続手段１７を介して給油タンク５に戻す戻り油側の燃料経路２０とが形成される。これにより、備蓄タンクを廃止して給油タンク５から機器本体１側の燃焼部に直接給油される液体燃料燃焼装置が形成される。

送油側の第１の接続手段１４は、給油タンク側の送油ジョイント１４ａと、燃焼部側の送油ジョイント受け１４ｂとから構成される。また、戻り油側の第２の接続手段１７は、給油タンク側の戻り油ジョイント１７ａと、燃焼部側の戻り油ジョイント受け１７ｂとから構成されている。

気化器１６は、送油ポンプにより送られた液体燃料を加熱して気化させる気化器ヒータ２３と、気化器のノズル２４を開閉する開閉手段としてのニードル２５および該ニードルを移動させるソレノイド２６とを備えている。気化器ヒータ２３は通常燃焼状態で３００〜３７０℃に温度制御され、空焼きクリーニング中では通常燃焼状態よりも高い４２０〜４６０℃程度の温度で制御される。

図４は操作表示部を示す図である。操作表示部３には、運転スイッチ３０、延長スイッチ３１、タイマースイッチ３２、選択スイッチ３３、設定／解除スイッチ３４、昇降スイッチ３５からスイッチ群と、表示部３ａとを有している。

主な機能を説明すると、選択スイッチ３３は、図に示すように、順次押すごとに、「省エネ」「小部屋」「チャイルドロック」「速暖」「スピード点火」「お手入れ」の各種運転モードを点灯表示するもので、設定／解除スイッチ３４の押圧により各運転モードが設定又は解除される。ここで、「お手入れ」の運転モードが気化器内の不純物を取り除く空焼きクリーニング運転モードを示す。昇降スイッチ３５は、タイマー時刻、設定温度などを設定するときに、順次押すことにより、設定時刻等が上昇又は下降するようになる。

図５は図1の各種運転モードを制御する制御部のブロック図である。制御部４０は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える一般的なマイクロコンピュータであって、その入力側に各種設定ボタン（スイッチ類）３０〜３５、気化器温度検知手段としての気化器サーミスタ４１、炎検知手段としてのフレームセンサ２２が接続される。

制御部４０の出力側には、送油ポンプ（電磁ポンプ）を駆動するポンプ駆動回路４２、送風ファン９を駆動するモータ駆動回路４３、空気弁１８及び気化器ソレノイド２６を駆動する弁駆動回路４４、点火ヒータ２１や気化器ヒータ２３を駆動するヒータ駆動回路４５、および表示部３を駆動する表示駆動回路４６が接続されている。また、制御部４０には、タイマー手段４７が接続され、各種時刻などをカウントできるようになっている。

そして、制御部４０は、入力側の各スイッチ類からの信号に基づいて出力側の送油ポンプ１５、送風ファン９、空気弁１８、ソレノイド２６、点火ヒータ２１、気化器ヒータ２３などを駆動し、各種運転モードを実行できるようになっている。

例えば、通常運転モードを実行する場合、操作部３の運転スイッチ３０を操作して電源をＯＮにすると、気化器１６の気化器ヒータ２３に通電され、気化器１６が所定温度まで加熱される。また、点火ヒータ２１は、気化器１６が所定温度に達したら、制御部４０からの指令で通電され、点火ヒータ２１が加熱赤熱される。また、送油ポンプ１５および空気弁１８も点火ヒータ２１と同様に、気化器１６が所定温度に達したならば、制御部４０からの指令により駆動され、空気弁１８の閉状態で給油タンク内の燃料が気化器１６側に送られる。

そして、気化器１６が予熱完了温度に達したならば、ソレノイド２６に通電され、ニードル２５が移動して気化器ノズル２４が開放され、気化器１６の内部で発生した燃料ガスがノズル２４から噴出され、バーナ１２に送られ、ここでバーナ側に送られた空気と混合して燃焼し、バーナ上方の燃焼室から加熱された空気が上昇する。この加熱空気は、送風ファン９により室内から取り入れた空気を加温し、加温された空気は機器本体１の前面にある温風吹出し口２より室内に放出されることになる。

図６は空焼きクリーニング運転時の制御シーケンスを示すタイミングチャートである。この図に基づいて気化器１６の空焼きクリーニング運転モードについて説明する。気化器１６内部で液体燃料を加熱して燃料をガスにした際に不純物が発生し、長期間運転をしていると、気化器１６内部に不純物が堆積して気化器１６のノズル２４から噴出されるガス量が低下する。そこで、正規のガス量に戻すために気化器１６の内部に堆積している不純物を除去する空焼きクリー二ングを次の手順で行う。

まず、給油タンク５を本体１にセットしていない状態で、操作表示部３の選択スイッチ３３を順次押してクリーニング用の「お手入れ」モードを選択し、設定／解除スイッチをＯＮすると、クリーニング運転モードが実行開始される。運転モードの開始（Ｔ＝０）により、気化器ヒータ２３、ファンモータ１０および空気弁１８に通電される。気化器１６は、気化器ヒータ２３によって加熱され、その温度は気化器サーミスタ４１により検知され、通常の燃焼温度（３００〜３７０℃）よりも高温の空焼きクリーニング温度（４２０〜４６０℃）まで上昇される。

このクリーニング運転中は、送油ポンプ１５は駆動されずに停止状態のままである。そして、クリーニング運転開始から所定時間（例えばＴ＝５分）経過後に気化器１６のソレノイド２６の駆動を開始し、気化器１６の不純物を空気により空焼きする。そして、この空焼きを所定時間（例えば、Ｔ＝５５分）行い、気化器１６の内部に残存するタール分を除去する。

なお、このクリーニング運転中は、空気弁１８に通電して、その空気穴より空気を燃料経路内に取り入れられているので、たとえ給油タンク５が装着されていても送油ポンプ１５への経路の燃料が遮断されることになる。

従って、空焼きクリーニング時において、給油タンク５の装着の有無に拘わらず、クリーニング運転を行うことができる。特に、給油タンク５を取り外して空焼きクリーニングを実行する場合、給油タンク５がない分、機器本体が軽量化し、空焼きクリーニング時に発生する臭気を低減するために室外でクリーニング作業を行う場合の機器本体の持ち運びが容易に行える利点がある。

表１は本発明に係る空焼きクリーニングの評価試験結果を従来仕様の場合と対比したものである。評価試験は、同一機種について１２機の液体燃料燃焼装置Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２を準備し、燃焼評価試験とクリーニング評価試験とを行った。燃焼評価試験は、試験灯油（酸化度Ａｖ＝０．１５ｍｋｏｈ／ｇ）にて、３時間強制（強）燃焼ー消火を繰り返し、３時間終了直後に（弱）燃焼に切替え、弱燃焼状態が継続できない状態で燃焼評価試験を終了とした。表１中のクリーニング前カロリー減少率は、燃焼評価試験終了直前の燃焼サイクル終了後に測定した値を示す。

クリーニング評価試験は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６については図７に示す従来仕様で、また、Ｎｏ．７〜Ｎｏ．１２については本発明仕様で行った。

表１に示すように、本発明にように、送油ポンプを停止したままクリーニングを行っても、従来仕様と変わらないクリーニング効果が得られた。

本発明の一実施形態である液体燃料燃焼装置の正面側斜視図 図１の側面断面図 図１の燃料経路の概略構成図 図１の操作表示部の概略図 図1の各種運転モードを制御する制御部のブロック図 クリーニング運転時の制御シーケンスを示すタイミングチャート 従来のクリーニング運転時の制御シーケンスを示すタイミングチャート

符号の説明

１ 機器本体
２ 温風吹出し口
３ 操作表示部
５ 給油タンク
９ 送風ファン
７ 温風取入口
１４ 第１の接続手段
１５ 送油ポンプ
１６ 気化器
１７ 第２の接続手段
１８ 空気弁
２１ 点火ヒータ
２２ フレームセンサ（炎検知手段）
２３ 気化器ヒータ
２４ ノズル
２５ ニードル（開閉手段）
２６ ソレノイド（開閉手段）
４０ 制御部
４１ 気化器サーミスタ（気化器温度検知手段）

Claims (3)

1. 装置本体に着脱自在に取り付けられた給油タンクと、該給油タンクと装置本体の燃焼部の気化器に至る送油側の燃料経路とを接続する第１の接続手段と、気化器からの液体燃料を給油タンクに戻す戻り油側の燃料経路と給油タンクとを接続する第２の接続手段と、前記給油タンク内の液体燃料を気化器側に送り出す送油ポンプと、該送油ポンプにより送られた液体燃料を気化器ヒータにより気化しノズルより燃焼部のバーナ側に噴出する気化器と、前記気化器のノズルを開閉する開閉手段と、前記給油タンクと送油ポンプとの間の送油側の燃料経路を開放して前記燃料経路に空気を取り入れる空気弁と、前記送油ポンプ、気化器ヒータ、開閉手段および空気弁の駆動を制御する制御部と、を備えた液体燃料燃焼装置において、
   前記制御部は、前記給油タンクの装着の有無に拘わらず、気化器内の不純物を取り除く空焼きクリーニング運転を実行可能とされ、空焼きクリーニング運転モードで、前記送油ポンプを停止したまま、前記空気弁を開放した状態で、前記気化器ヒータを通常の燃焼状態よりも高温に加熱制御することを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 前記制御部は、前記給油タンクを装置本体にセットしていない状態で、空焼きクリーニング運転を実行可能とされ、空焼きクリーニング運転モードで、前記送油ポンプを停止したまま、前記空気弁を開放した状態で、前記気化器ヒータを通常の燃焼状態よりも高温に加熱制御することを特徴とする請求項１に記載の液体燃料燃焼装置。
3. 前記制御部は、空焼きクリーニング運転開始から所定時間経過後に前記開閉手段を開駆動してノズルを開状態に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の液体燃料燃焼装置。

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