JPH0814513A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガソリン等の揮発性燃料を誤って使用したと
き、自動的に運転を停止させて事故を未然に防ぐ。 【構成】 バーナー本体２０に、長孔の主炎孔２６と、
主炎孔２６から火移りの可能な位置に小孔の副炎孔２７
を形成する。主炎孔２６の上方には、点火ヒータ１７お
よび燃焼炎を検知するフレームロッド３１を並んで配置
する。副炎孔２７の裏面に、適当な開口面積比をもつ金
網２９がスポット溶接によって取り付けられている。副
炎孔２７の上方に、少し空間距離をあけて気化された燃
料の流速を抑制するための抵抗体３０が設けられてい
る。副炎孔２７では、主炎孔２６よりも燃焼速度が速く
なり、逆火が起こり、ついにはバーナー７は失火して、
フレームロッド３１によってこれが検知され、運転が停
止される。

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係わり、特にガソリン等の揮
発性燃料を使用したときの安全を図った液体燃料燃焼装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油ファンヒータの送油経路を図７に示
す。給油タンク１に供給された燃料はいったん油受皿２
にためられる。油受皿２にはポンプ３が取付けられてお
り、燃料を吸い上げて送油パイプ４を通して気化器５へ
送る役目を果している。気化器５は高温に加熱され、送
られてきた燃料はここでガス化され、バーナー７内部へ
ノズル６から噴出するようになっている。バーナー７内
部では、ガス化された燃料と空気が混合されて、バーナ
ー７上面の炎孔で燃焼するようになっている。なお、図
中、８はノズル６を開閉するためのソレノイド、９は逃
がしパイプである。

【０００３】この送油経路において、本来の燃料である
灯油を使用した場合は、油受皿２内部の液面位置がほぼ
一定になるように給油タンク１の口金部の形状が工夫さ
れており、油受皿２から燃料があふれ出ることはない。
ところが、ガソリンなどの揮発性燃料を使用すると、燃
焼することによる燃焼装置の温度上昇、あるいは室温の
上昇などにより給油タンク１内の燃料が蒸発してタンク
内圧が上がり、燃料がどんどん油受皿２へ流れてしま
う。その結果、燃料が油受皿２からあふれ出て引火し、
火災や機器焼損をひき起こす。そこで、このような危険
を回避するために、例えば図８のような方法が採用され
ている。これは、灯油とガソリンの比重の違いを利用し
たものであり、油受皿２にフロートスイッチ１０を取り
付け、フロート材１１として灯油中では実線で示すよう
に浮き、ガソリン中では一点鎖線で示すように沈むよう
な適当な素材を用いて、両者におけるフロート位置の違
いを検出し、それによって両者を識別している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は灯油とガソリンの比重差が少ないためにフロート材と
して適当な素材が得にくいことや、また温度等によって
油受皿内の液面高さが変化したときなどはフロート位置
も液面によって変化するため、フロートスイッチの誤動
作を招くなどの原因により燃焼装置に実装するには至っ
ていない。したがって、現状の石油燃焼装置には、特に
ガソリン検知用装置は装備されておらず、毎年数件のガ
ソリン使用による事故が発生している。

【０００５】そこで、本発明は、上記に鑑み、ガソリン
等の揮発性燃料を誤って使用したときの事故を未然に防
げる液体燃料燃焼装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、図１，４の如く、灯油燃焼時とガソリン燃焼時の
燃焼状態の差に着目し、ガソリンのように燃焼速度の速
い揮発性燃料に対して燃焼時にはバーナー７での燃焼炎
を強制的にバーナー７内へ逆火させることによりバーナ
ー７上の燃焼炎を変化させ、燃焼炎検出器を用いて運転
を停止させるようにしたもので、気化された燃料を空気
と混合して燃焼させるバーナー７と、燃焼炎の状態を検
出する燃焼炎検知手段と、燃焼炎の状態に応じてバーナ
ー７での燃焼を制御する制御手段１８とを備え、バーナ
ー７に、燃焼炎を形成する主炎孔２６と、主炎孔２６よ
りも燃焼速度が速い副炎孔２７とが形成されている。

【０００７】そして、副炎孔２７の上方に、気化された
燃料の流速を抑制するための抵抗体３０が設けられ、副
炎孔２７の内部に網２９が設けられている。

【０００８】

【作用】上記課題解決手段において、通常バーナー７は
燃焼中に炎が一様に分布するようになっている。ところ
が、副炎孔２７において、抵抗体３０は燃焼炎で赤熱さ
れ、これによって副炎孔２７に輻射熱により圧力が加わ
り、気化燃料のガス流速の速さが抑制され、燃焼速度は
速められる。特に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、副炎孔２７ではさらに赤熱化が進
み、ついに内部の網２９に密着して燃焼炎が形成され、
バーナー７内に逆火する。いったん逆火すれば主炎孔２
６の燃焼炎がなくなって失火となり、燃焼炎検出器がこ
れを検知することにより運転が停止する。したがって、
ガソリン等の揮発性燃料を誤って使用しても、運転が強
制的に停止されるので、事故を未然に防げる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例の液体燃料燃焼装置である
石油ファンヒータを図４に基づいて説明する。石油ファ
ンヒータは、燃料として灯油が入れられた給油タンク１
から供給される燃料が一定高さに充たされた油受皿２
と、液体燃料を気化させる気化器５と、油受皿２から燃
料を送油パイプ４を介して気化器５に送り込むポンプ３
と、気化器５で気化された気化燃料を燃焼させるための
バーナー７と、バーナー７に気化燃焼を噴出するノズル
６と、ノズル６を開閉するソレノイド８と、ノズル６を
閉じたとき気化器５内の燃料を油受皿２に戻す逃がしパ
イプ９と、気化器５を予熱する予熱ヒータ１５と、気化
器５の温度を検出するサーミスタ１６と、バーナー７か
ら噴出する燃料を着火させるセラミックヒータ等の点火
ヒータ１７と、燃焼炎の状態を検出する燃焼炎検出器
と、ポンプ３、ソレノイド８、予熱ヒータ１５、点火ヒ
ータ１７等を制御する制御部１８とを備えている。な
お、図示しないが、燃焼炎から発生した熱を吹き出させ
る送風機、燃焼炎の温度を検出するサーミスタ等も設け
られている。

【００１０】そして、前記バーナー７は、図１，２の如
く、導電性のバーナー本体２０からなり、内部は上下に
混合室２１と整圧室２２とに仕切り板２３によって仕切
られており、仕切り板２３に両室を連通する孔２４が形
成されている。混合室２１には、ノズル６に対向して吸
引口２５が形成され、ノズル６から噴出された気化燃料
と吸い込んだ空気とを混合している。バーナー本体２０
の上面には、主炎孔２６と副炎孔２７とが形成され、そ
れぞれ整圧室２２に連通している。

【００１１】主炎孔２６は長孔とされ、上方が金網２８
によって覆われており、金網２８は主炎孔２６の上縁に
取り付けられ、発熱量の幅に対応できる適度の炎孔負荷
を持っている。副炎孔２７は、主炎孔２６から火移りの
可能な位置（主炎孔２６の縁より約１０ｍｍ以内）にあ
り、約φ６ｍｍのバーリング穴をあけて形成され、これ
を裏面から覆うようにバーナー本体２０の上面内側に適
当な開口面積比をもつ金網２９がスポット溶接によって
取り付けられている。さらに、副炎孔２７の上方に、少
し空間距離をあけて耐酸化性に優れたセラミックス、金
属等からなる抵抗体３０が設けられている。抵抗体３０
は、図３の如く、クランク状に形成され、バーナー本体
２０の上面に取り付けられており、副炎孔２７の開口面
積よりも大きい面積とされている。なお、金網の代わり
に網目状のセラミックス板を用いてもよい。

【００１２】また、主炎孔２６の上方には、上面から一
定距離をあけて点火ヒータ１７およびバーナー７の炎を
検知するフレームロッド３１が並んで配置されており、
保持体によって保持されている。前記燃焼炎検出器は、
フレームロッド３１とバーナー本体２０とを一対の電極
として交流電源を印加させたときに燃焼炎の中に存在す
るイオンの作用により抵抗値に応じたイオン電流（フレ
ーム電流）が流れることを利用して燃焼炎の状態を検出
するもので、フレームロッド３１は炎の変化に応じて抵
抗値が変化する導電性の線材からなる。

【００１３】前記制御部１８は、ワンチップマイクロコ
ンピュータで、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ＣＰＵ等を有してお
り、運転スイッチのオン，オフおよび各サーミスタから
の温度情報に基づいて予熱ヒータ１５を駆動する機能
と、気化器５のサーミスタ１６および燃焼炎検出器から
の信号に基づいて点火ヒータ１７への通電を制御する機
能と、予熱が完了してからノズル６を開き停止時にノズ
ル６の開閉を行う機能と、予熱完了時にポンプ３を駆動
する機能と、逆火または失火が起こったときに運転を停
止させる機能とを備えている。

【００１４】上記構成において、運転スイッチをオンす
ると、予熱ヒータ１５に通電され、未燃焼ガスが噴出す
るのを防ぐためにソレノイド８がオンされてノズル６が
閉じられ、一定時間経過すると点火ヒータ１７に通電が
開始される。気化器５内の温度が上昇して所定温度にな
ったことをサーミスタ１６により検知されると、予熱完
了となりポンプ３が駆動される。少し時間が経過してか
らソレノイド８がオフされてノズル６が開き、気化器５
内で気化された燃料がバーナー７に送り込まれる。この
とき、吸引口２５からベンチュリー効果により空気が吸
い込まれ、混合室２１で気化燃料と一次空気とが混合さ
れ、整圧室２２に送られ主炎孔２６および副炎孔２７に
達する。

【００１５】主炎孔２６に導かれた混合燃料ガスは点火
ヒータ１７によって点火され、燃焼炎が形成され、この
燃焼炎が副炎孔２７にも火移りする。点火されると、フ
レーム電流が増大していき、フレームロッド３１によっ
て燃焼炎の状態が検知され、フレーム電流が着火判定レ
ベル以上になると、点火完了と判断され、点火ヒータ１
７への通電を停止して、燃焼中に炎が一様に分布するよ
うに燃焼持続運転が行われる。そして、送風機が駆動さ
れ、温風が吹き出される。

【００１６】次に、消火するときは、運転スイッチをオ
フにすると、ポンプ３が停止されて燃料の供給を遮断
し、少ししてからソレノイド８をオンしてノズル６を閉
じ、送風機を停止させる。その後、余熱による温度上昇
を抑えるために送風機を一定時間だけ駆動して、ソレノ
イド８のオフによりノズル６を開いて、消火動作を終了
する。

【００１７】ここで、灯油燃焼とガソリン燃焼の違いを
燃焼炎検出器から得られたフレーム電流に基づいて比べ
る。図５では、点火後１分間中燃焼してから強燃焼する
ような場合のフレーム電流の測定結果を示している。灯
油燃焼の場合、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、発熱量には関係なく、
点火直後から高い値を示している。なお、燃焼中になん
らかの異常、例えば酸欠による赤火燃焼などが生じる
と、フレーム電流は低下し、もし着火判定レベル以下ま
で低下すると、運転は停止され、危険は回避されるよう
になっている。

【００１８】ところで、副炎孔２７において、抵抗体３
０は燃焼炎によって赤熱される。これによって輻射熱に
より副炎孔２７にプラスの圧力が加わり、副炎孔２７か
らの混合燃料ガスの流速は抑えられ、金網２９に密着し
て燃焼炎が形成されるようになる。すなわち、主炎孔２
６よりも副炎孔２７の方が燃焼速度は速くなる。このよ
うにしておくと、ガソリン燃焼は灯油燃焼よりも燃焼速
度がより速いため、ガソリン燃焼時のみ副炎孔２７から
逆火が起こり、図５に示すようにフレーム電流の変化は
Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの経路をたどり、運転を停止させる
ことができる。つまり、点火後フレーム電流は増加して
いくが、抵抗体３０の赤熱によりガス流速が抑制され副
炎孔２７は主炎孔２６よりも赤熱が大きくなり（燃焼速
度が速くなる）、ついにＣ点において逆火する。逆火す
れば主炎孔２６上に燃焼炎がなくなるため、フレーム電
流は急速に低下して着火判定レベルを下まわり、燃焼炎
検出器により失火が検出され、運転は強制的に停止され
る。

【００１９】このように、バーナーに互いに燃焼速度が
異なる主炎孔と副炎孔とを設けることにより、ガソリン
のような燃焼速度の速い揮発性燃料に対してバーナー内
で強制逆火を行わせることができ、バーナー上の燃焼炎
を変化させ、燃焼炎検出器を用いて運転を停止させるこ
とができる。すなわち、灯油燃焼時とガソリン燃焼時の
燃焼状態の差に着目し、従来逆火することは設計不良と
されてきたが、ガソリン燃焼に対しての安全対策とし
て、この逆火を利用することによりガソリン使用におけ
る事故を積極的に回避することが可能となる。

【００２０】また、副炎孔に少し空間距離をあけて抵抗
体を設けているので、抵抗体の赤熱による熱輻射により
副炎孔の気化燃料のガス流速が主炎孔の気化燃料のガス
流速よりも抑制され燃焼速度を速めることができ、ガソ
リンのような燃焼速度の速い揮発性燃料に対してバーナ
ー内での強制逆火が確実に発生するようになり、安全性
を向上させることができる。そして、副炎孔内に網を設
けることは弱燃焼時の安定化を図るためであって、灯油
燃料では燃焼炎は網に形成されるが、ガソリンのような
燃焼速度の速い燃料では網に形成されず、バーナー内に
炎が潜って逆火することになる。そのため、適当な線径
および開口率をもった網にしなければならない。

【００２１】なお、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
正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、副
炎孔２７において燃焼速度を速くするために、副炎孔２
７の形状を図６に示すように、出口に向かうにしたがっ
て孔の断面積を狭くして、燃料ガスの流速を変化させる
ようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、バーナーに互いに燃焼速度が異なる主炎孔と副
炎孔とを設けることにより、ガソリンのような燃焼速度
の速い揮発性燃料に対して副炎孔において逆火を発生さ
せることができ、バーナー上の燃焼炎を変化させ、燃焼
炎検出器を用いて自動的に運転を停止させることができ
る。したがって、ガソリン燃焼に対しての安全対策とし
てこの逆火を利用することにより、誤ってガソリンを使
用したときにおける事故を未然に回避することが可能と
なる。

【００２３】また、副炎孔に抵抗体を設けているので、
抵抗体の赤熱による熱輻射により副炎孔の気化燃料のガ
ス流速が主炎孔の気化燃料のガス流速よりも抑制され燃
焼速度を速めることができる。したがって、ガソリンの
ような燃焼速度の速い揮発性燃料に対して、バーナー内
での強制逆火を確実に発生させて、運転が停止され、安
全性を向上させることができる。しかも、副炎孔内に金
網を設けることは、弱燃焼時の安定化が図れるととも
に、ガソリンのような燃焼速度の速い燃料ではバーナー
内に確実に逆火させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すバーナーの側面図

【図２】バーナーの平面図

【図３】副炎孔近傍の断面図

【図４】石油ファンヒータの構成図

【図５】運転開始からのフレーム電流の変化を示す図

【図６】他の実施例の副炎孔の断面図

【図７】従来の石油ファンヒータの構成図

【図８】従来のフロートスイッチの構成図

【符号の説明】

７ バーナー １７ 点火ヒータ ２０ バーナー本体 ２６ 主炎孔 ２７ 副炎孔 ２９ 金網 ３０ 抵抗体 ３１ フレームロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 気化された燃料を空気と混合して燃焼さ
   せるバーナーと、燃焼炎の状態を検出する燃焼炎検知手
   段と、燃焼炎の状態に応じて前記バーナーでの燃焼を制
   御する制御手段とを備えた液体燃料燃焼装置において、
   前記バーナーに、燃焼炎を形成する主炎孔と、該主炎孔
   よりも燃焼速度が速い副炎孔とが形成されたことを特徴
   とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 副炎孔の上方に、気化された燃料の流速
   を抑制するための抵抗体が設けられたことを特徴とする
   請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 副炎孔の内部に網が設けられたことを特
   徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。