JPH1183002A - 油燃焼器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁ポンプの印加電圧が方形波パルス電圧波
形であり、波高値は一定電圧レベルであるため、燃料の
吐出勢力が不足気味になり、特に低燃焼量域でこの傾向
が顕著であり、送油パイプを介して気化器へ送出するノ
ズル先端部の燃料切れが悪化する。最悪の場合はノズル
先端部に燃料が係留し、この燃料が滴下して、油垂れが
発生し、大変危険である。 【解決手段】 電磁ポンプの燃料吐出時の吐出不良によ
る燃料垂れを防止するパルス電圧波形すなわち、パルス
電圧の供給開始、または供給停止時の燃料吐出勢いを増
加させるようなパルス電圧制御手段を設け、燃料吐出時
の燃料の切れを良化させ、油垂れを抑止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス電圧を印加
して駆動される電磁ポンプを制御して燃料供給する油燃
焼器の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、石油給湯機のように、電磁ポンプ
を制御して燃料供給する油燃焼器においては、電磁ポン
プに印加する電圧の周期及びパルス電圧印加時間（オン
時間）を変化させて、燃焼量を制御するように構成され
ていた。電磁ポンプは、図１０に示されるように、プラ
ンジャー１を上バネ２、下バネ３で保持し、コイル４に
印加されたパルス電圧によって発生する起磁力により、
上バネ２、下バネ３に抗じてプランジャー１を移動さ
せ、この繰り返しによって往復運動し、パルス状に燃料
を吐出するように構成されていた。

【０００３】従って、プランジャー１に発生する起磁力
は、パルス電圧レベルにほぼ比例し、コイル４に、図１
１に示すようなパルス電圧波形（電圧値：ＤＣ９０Ｖや
ＤＣ１００Ｖなど）を印加していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方式では、電磁ポンプに印加する電圧は、方形波パルス
電圧波形であり、波高値は一定電圧レベルであるため発
生する起磁力も一定となる。また、この印加波形の波高
値は、燃焼量の大小に関係なく一定であり、燃焼用空気
の増減に対しても変化しない。従って、プランジャー１
には、パルス電圧印加開始時も、パルス電圧印加終了時
も、同じ電圧すなわち同じ起磁力が加わる。そのため、
燃料の吐出勢力はこの発生起磁力に依存するのである
が、特にパルス電圧印加周期の長い低燃焼量域では、勢
いが不足気味になり、かつ燃焼用空気も低下するため電
磁ポンプから送油パイプを介して気化器へ送出するノズ
ル先端部の燃料切れが悪化する。最悪の場合はノズル先
端部に燃料が係留し、この燃料が滴下して、油垂れが発
生し、大変危険であるという課題を有していた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、電磁ポンプの燃料吐出時の吐出不良によ
る燃料垂れを防止するパルス電圧波形すなわち、パルス
電圧の供給開始、または供給停止時の燃料吐出勢いを増
加させるようなパルス電圧制御手段を設け、燃料吐出時
の燃料の切れを良化させるものである。

【０００６】上記発明によれば、電磁ポンプの燃料吐出
時の吐出性能を改善し、特に、低燃焼域での燃焼用空気
に対する相対的な吐出勢い不足による燃料垂れを抑制
し、ノズル先端部からの燃料滴下による油垂れや垂れた
油からの臭気発生を抑止することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、パルス電圧を印加して
駆動される電磁ポンプと、前記電磁ポンプからの燃料を
気化させる気化器と、前記気化器からの気化燃料を燃焼
させるバーナと、前記電磁ポンプへ燃料吐出時の吐出不
良による燃料垂れを防止するパルス電圧波形を供給する
パルス電圧制御手段とを有するものである。

【０００８】そして、パルス電圧制御手段によりパルス
電圧の供給電圧波形を燃料吐出勢いを増加させるパルス
電圧波形によって電磁ポンプに供給することにより、燃
料吐出時の燃料の切れを良化させ、燃料垂れおよび垂れ
た油からの臭気発生を抑止することができる。

【０００９】さらに、パルス電圧を第１の付勢電圧から
第２の付勢電圧へ降圧させる電圧波形とすることにより
簡単な回路構成にて燃料吐出勢いを得るようにしたパル
ス電圧制御手段を設けたものである。

【００１０】そして、構成部品も少なく、安価な回路に
て、燃料の供給不良を防止できる。また、パルス電圧を
第１の付勢電圧から第２の付勢電圧へ降圧させ、かつ再
び第２の付勢電圧から第１の付勢電圧へ昇圧させる電圧
波形を供給するパルス電圧制御手段を設けたものであ
る。

【００１１】また、パルス電圧を複数の付勢電圧レベル
を組み合わせた電圧波形を供給するパルス電圧制御手段
を設けたものである。

【００１２】さらに、パルス電圧を最大付勢電圧から最
小付勢電圧へ階段状減衰させる電圧波形を供給するパル
ス電圧制御手段を設けたものである。

【００１３】さらに、パルス電圧を最大付勢電圧から最
小付勢電圧へ階段状減衰させ、かつ再び最小付勢電圧か
ら最大付勢電圧へ階段状増幅させる電圧波形を供給する
パルス電圧制御手段を設けたものである。

【００１４】そして、電磁ポンプの燃料吐出時のパルス
電圧の供給開始時と供給停止時の電磁ポンプ動作を一層
俊敏にさせ、燃料吐出時の燃料の切れを一層良化させる
ことができる。

【００１５】さらに、パルス電圧を最大付勢電圧から最
小付勢電圧へ線形減衰または非線形減衰させる電圧波形
を供給するパルス電圧制御手段を設けたものである。

【００１６】さらに、パルス電圧を最大付勢電圧から最
小付勢電圧へ線形減衰または非線形減衰させ、かつ再び
最小付勢電圧から最大付勢電圧へ線形増幅または非線形
増幅させる電圧波形を供給するパルス電圧制御手段を設
けたものである。

【００１７】そして、電磁ポンプの燃料吐出開始時と同
様に、パルス電圧供給停止時にも起磁力を増加させ、か
つ滑らかな発生起磁力により一段と燃料切れ特性を良化
させ、かつ電磁ポンプの騒音低減と長寿命化も実現でき
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図に基づいて説
明する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の実施例１の油
燃焼器（石油給湯機）の制御装置の制御ブロック図であ
る。

【００２０】１はパルス電圧を印加して駆動される電磁
ポンプ、２は電磁ポンプからの燃料を気化させる気化
器、３は電磁ポンプ１からの燃料を気化器２へ送る送油
パイプ、４は送油パイプ先端部のノズル、５は気化器２
からの気化燃料を燃焼させるバーナ、６はバーナの上部
に設けられた熱交換器、７は電磁ポンプ１へのパルス電
圧を制御するパルス電圧制御手段である。図２は本発明
の実施例１の油燃焼器（石油給湯機）の制御装置のパル
ス電圧制御手段７の制御回路図である。８は交流電源９
をブリッジダイオード１０にて整流、コンデンサ１１に
て平滑するＤＣ電源部である。１２はパルス波形制御部
であり、マイクロコンピュータ等の低圧側回路（図示せ
ず）から所定の周期に対応したオン時間（ＴＯＮ）とオ
フ時間（ＴＯＦＦ）のパルス駆動波形を、フォトカプラ
１３によって絶縁して入力するように構成されている。
フォトカプラ１３からのパルスオンオフ信号をトランジ
スタ１４，１５に伝達し、さらにトランジスタ１６のベ
ースへ抵抗１７を介して電流供給するように接続されて
いる。トランジスタ１６がオンすると直列接続された抵
抗１８，１９にも電圧供給されるように接続されてい
る。トランジスタ２０のベースにはこの抵抗１８，１９
の抵抗比で決まる分圧電圧（ＶＲ）が印加される構成と
なっている。トランジスタ２０にはエミッターベース間
にダイオード２１、さらにエミッタにツェナーダイオー
ド２２が接続されている。また、電磁ポンプ１には、並
列に逆起電力吸収用ダイオード２３が接続されている。
そして、抵抗１９と並列に、コンデンサ２４およびコン
デンサ２５が接続されている。

【００２１】次に作用を説明する。マイクロコンピュー
タ等の低圧側回路（図示せず）から所定の周期に対応し
たオン時間（ＴＯＮ）とオフ時間（ＴＯＦＦ）のパルス
駆動波形を入力したフォトカプラ１３は、トランジスタ
１４，１５，抵抗１７を介してトランジスタ１６のベー
ス電流を供給する。このベース電流によって、トランジ
スタ１６はオンし、抵抗１８，１９及びパルスポンプ
（電磁ポンプ）１へＤＣ電源部８からのＤＣ電源（ＶＤ
Ｃ）が供給される。ＤＣ電源部８の供給電圧値は、通
常、商用電源ＡＣ１００Ｖの全波整流された値、すなわ
ちＤＣ１４１Ｖである。電磁ポンプ１へは最大この電圧
値（ＤＣ１４１Ｖ）が供給可能となる。抵抗１８，１９
には供給電圧を抵抗比に分割した電圧が印加される。そ
してトランジスタ２０には、この抵抗１８，１９の抵抗
比で決まる分圧電圧（ＶＲ）が印加される。トランジス
タ２０は、エミッターベース間電圧（ＶＢＥ）とツェナ
ーダイオード２２のツェナー電圧（ＶＺ）の合計電圧
（ＶＧ）より分圧電圧（ＶＲ）が高ければ、トランジス
タ２０へベース電流が供給されオンし始める。そして、
トランジスタ２０のコレクタ電流の増加によって、トラ
ンジスタ１６のベース電流を減少させ、トランジスタ１
６をオフさせるようはたらく。トランジスタ１６はオフ
する動作（能動動作によってコレクターエミッタ間電圧
が発生する動作）では電磁ポンプ１および抵抗１８，１
９への供給電圧（ＶＰ）が低下する。抵抗１８，１９へ
の供給電圧が低下すると分圧電圧（ＶＲ）が低下して、
合計電圧（ＶＧ）より低くなり、トランジスタ２０への
ベース電流が減少しトランジスタ２０はオフするように
なる。以上のようなフィードバック回路動作により電磁
ポンプ１への供給電圧（ＶＰ）を一定値（例えば、ＤＣ
９０，１００［Ｖ］など）に維持できる。

【００２２】また、このフィードバック動作は、トラン
ジスタ１６，２０のスイッチング速度の違いが影響し
て、ハンチング現象を起こしやすいため、コンデンサ２
４（０．０１［ｕＦ］程度）によって発振を防止させて
いる。さらに、このフィードバック動作はトランジスタ
２０のベースへの分圧電圧（ＶＲ）の印加速度によって
応答性がきまる。従って、コンデンサ２４と並列に接続
されたコンデンサ２５への充電電流によって、コンデン
サ２５の容量に応じてＶＲが遅れてトランジスタ２０に
伝達され、トランジスタ１６のフィードバック動作が所
定時間だけ遅らせることとなる。

【００２３】ここで、図３に、マイクロコンピュータ等
の低圧側回路から所定の周期に対応したオン時間（ＴＯ
Ｎ）とオフ時間（ＴＯＦＦ）のパルス駆動波形（ＶＳ）
に対する電磁ポンプ１への印加電圧（ＶＰ）の関係を示
す。

【００２４】図３（Ｂ）のマイクロコンピュータ等の低
圧側回路（図示せず）から所定の周期に対応したオン時
間（ＴＯＮ）とオフ時間（ＴＯＦＦ）のパルス駆動波形
（ＶＳ）に対して、図３（Ａ）に示すように、コンデン
サ２５への充電電流によってＶＲがおよそＴＳ時間だけ
遅れてトランジスタ２０に伝達されることになる。この
ため、オン時間の開始時、ＴＳ時間だけ電磁ポンプ１に
はＶＤＣ（ＤＣ１４１［Ｖ］が印加される。この動作に
より、電磁ポンプ１はＴＯＮ開始時定常時より約１．４
倍近くの起磁力で起動される。この起磁力は、周波数に
無関係に各パルス毎に必ず供給されるため低燃焼量時す
なわち、ＴＯＮ時間が短く、かつ燃焼用空気も少なく、
ノズルからの油垂れが発生しやすい条件下でも、十分な
吐出勢いが得られる。

【００２５】通常、パルス周期（Ｔ）は、数１０［ｍＳ
ＥＣ］〜数１００［ｍＳＥＣ］、オン時間（ＴＯＮ）
は、数［ｍＳＥＣ］であり、ＴＳを数１０［ｕＳＥＣ］
に調整すれば、燃焼量に対応したパルス周期（Ｔ）とオ
ン時間（ＴＯＮ）に影響を与えないで、ノズルからの油
垂れの発生を抑制し得る電磁ポンプ印加電圧波形が得ら
れる。

【００２６】（実施例２）図４は本発明の実施例２の油
燃焼器（石油給湯機）の制御装置のパルス電圧制御手段
７の制御回路図である。

【００２７】図４において、直列接続された抵抗１８，
１９のうち、抵抗１９に並列にフォトカプラ２６と抵抗
２７が接続されている。フォトカプラ２６は、フォトカ
プラ１３と同様にマイクロコンピュータ等の低圧側回路
（図示せず）から所定の周期に対応したオン時間（ＴＯ
Ｎ２）とオフ時間（ＴＯＦＦ２）のパルス駆動波形を入
力するように構成されている。

【００２８】また、図５に、マイクロコンピュータ等の
低圧側回路から所定の周期に対応したフォトカプラ１３
へのオン時間（ＴＯＮ）とオフ時間（ＴＯＦＦ）のパル
ス駆動波形（ＶＳ）および、フォトカプラ２６へのオン
時間（ＴＯＮ２）とオフ時間（ＴＯＦＦ２）のパルス駆
動波形（ＶＳ２）に対する電磁ポンプ１への印加電圧
（ＶＰ）の関係を示す。

【００２９】図５（Ｂ）に示すように、フォトカプラ１
３は、マイクロコンピュータ等の低圧側回路（図示せ
ず）から所定の周期に対応したオン時間（ＴＯＮ）とオ
フ時間（ＴＯＦＦ）のパルス駆動波形（ＶＳ）を入力す
る。一方、図５（Ｃ）に示すように、フォトカプラ２６
は、同じくマイクロコンピュータ等の低圧側回路（図示
せず）から所定の周期に対応したオン時間（ＴＯＮ２）
とオフ時間（ＴＯＦＦ２）のパルス駆動波形（ＶＳ２）
を入力する。そこで、図５（Ａ）に示すように、実施例
１と同様にパルス波形印加開始時に、コンデンサ２５へ
の充電電流によってＶＲがおよそＴＳ時間だけ遅れて、
ＴＳ時間だけ電磁ポンプ１にはＶＤＣ（ＤＣ１４１
［Ｖ］が印加される。また、パルス波形印加終了時に、
フォトカプラ２６がオンすることにより抵抗１９は抵抗
２７と並列接続となり分圧電圧（ＶＲ）が低下する。こ
のためトランジスタ２０は、ＴＳ２だけオフすることに
なり、図５（Ａ）に示すように、ＴＳ２時間だけ電磁ポ
ンプ１に再度ＶＤＣ（ＤＣ１４１［Ｖ］が印加され
る）。

【００３０】従って、この電圧波形すなわち、各パルス
毎にパルス電圧印加開始時およびパルス印加電圧終了時
に発生する瞬発起磁力により、ノズルからの油吐出特性
（油切れ）が格段に良くなる。よって油垂れが発生しや
すい条件下でも、十分な吐出勢いが得られ、油垂れが防
止できる。

【００３１】（実施例３）図４において、抵抗１９に並
列に接続されたフォトカプラ２６と抵抗２７をさらに複
数接続することにより、抵抗１８と抵抗１９の分圧電圧
（ＶＲ）を可変できる。この分圧電圧（ＶＲ）の切り替
えをパルス電圧印加オン時間（ＴＯＮ）のなかで階段状
に組み合わせると、図６，図７のような電磁ポンプ１へ
の印加電圧波形が得られる。

【００３２】この分圧電圧（ＶＲ）の切り替えをパルス
電圧印加オン時間（ＴＯＮ）のなかで階段状に組み合わ
せ、さらにコンデンサ２５の容量値を分圧電圧（ＶＲ）
が緩やかに変化するように設定すれば、図８，９のよう
な電磁ポンプ１への印加電圧波形が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
油燃焼器の制御装置によれば次の効果が得られる。

【００３４】１）パルス電圧制御手段によりパルス電圧
の供給電圧波形を燃料吐出勢いを増加させるパルス電圧
波形によって電磁ポンプに供給することにより、燃料吐
出時の燃料の切れを良化させ、燃料垂れによる危険防止
および垂れた油からの臭気発生を抑止できるという有利
な効果を有する。

【００３５】２）パルス電圧を第１の付勢電圧から第２
の付勢電圧へ降圧させる電圧波形とすることにより、簡
単な回路構成にて、構成部品も少なく、安価な回路に
て、燃料垂れによる危険防止および垂れた油からの臭気
発生をより有効に抑止できる。

【００３６】３）パルス電圧を第１の付勢電圧から第２
の付勢電圧へ降圧させ、かつ再び第２の付勢電圧から第
１の付勢電圧へ昇圧させる電圧波形を供給することによ
り、電磁ポンプの燃料吐出時のパルス電圧の供給開始時
と供給停止時の電磁ポンプ動作を一層俊敏にさせ、燃料
吐出時の燃料の切れを一層良化させることができる。

【００３７】４）パルス電圧を複数の付勢電圧レベルを
組み合わせた電圧波形を供給したり、最大付勢電圧から
最小付勢電圧へ階段状減衰させる電圧波形を供給した
り、最大付勢電圧から最小付勢電圧へ階段状減衰させ、
かつ再び最小付勢電圧から最大付勢電圧へ階段状増幅さ
せる電圧波形を供給することにより、電磁ポンプの燃料
吐出時のパルス電圧の供給開始時と供給停止時の電磁ポ
ンプ動作を俊敏かつ動作を滑らかにさせ、燃料吐出時の
燃料の切れを一層良化させ、かつ往復運動による騒音等
も低減できる。また電磁ポンプの寿命も長くなる。

【００３８】５）パルス電圧を最大付勢電圧から最小付
勢電圧へ線形減衰または非線形減衰させる電圧波形を供
給したり、パルス電圧を最大付勢電圧から最小付勢電圧
へ線形減衰または非線形減衰させ、かつ再び最小付勢電
圧から最大付勢電圧へ線形増幅または非線形増幅させる
電圧波形を供給することにより、電磁ポンプの燃料吐出
開始時と同様に、パルス電圧供給停止時にも起磁力を増
加させ、かつ滑らかな発生起磁力により一段と燃料切れ
特性を良化させ、かつ往復運動による騒音等も低減でき
る。また電磁ポンプの寿命も長くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の油燃焼器の制御装置の制御
ブロック図

【図２】同装置のパルス電圧制御手段の制御回路図

【図３】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆動
波形図

【図４】本発明の実施例２の油燃焼器の制御装置の制御
ブロック図

【図５】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆動
波形図

【図６】本発明の実施例３の油燃焼器の制御装置のパル
ス電圧制御手段のパルス電圧駆動波形図

【図７】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆動
波形図

【図８】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆動
波形図

【図９】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆動
波形図

【図１０】従来の油燃焼器の制御装置の電磁ポンプの縦
断面図

【図１１】同装置のパルス電圧制御手段のパルス電圧駆
動波形図

【符号の説明】

１ 電磁ポンプ ２ 気化器 ５ バーナ ７ パルス電圧制御手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス電圧を印加して駆動される電磁ポ
   ンプと、前記電磁ポンプからの燃料を気化させる気化器
   と、前記気化器からの気化燃料を燃焼させるバーナと、
   前記電磁ポンプへ燃料吐出時の吐出不良による燃料垂れ
   を防止するパルス電圧波形を供給するパルス電圧制御手
   段とを有する油燃焼器の制御装置。
2. 【請求項２】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を第１の付勢電圧から第２の付勢電圧へ降圧さ
   せる電圧波形を供給する請求項１記載の油燃焼器の制御
   装置。
3. 【請求項３】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を第１の付勢電圧から第２の付勢電圧へ降圧さ
   せ、かつ再び第２の付勢電圧から第１の付勢電圧へ昇圧
   させる電圧波形を供給する請求項１記載の油燃焼器の制
   御装置。
4. 【請求項４】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を複数の付勢電圧レベルを組み合わせた電圧波
   形を供給する請求項１記載の油燃焼器の制御装置。
5. 【請求項５】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を最大付勢電圧から最小付勢電圧へ階段状減衰
   させる電圧波形を供給する請求項１記載の油燃焼器の制
   御装置。
6. 【請求項６】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を最大付勢電圧から最小付勢電圧へ階段状減衰
   させ、かつ再び最小付勢電圧から最大付勢電圧へ階段状
   増幅させる電圧波形を供給する請求項１記載の油燃焼器
   の制御装置。
7. 【請求項７】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を最大付勢電圧から最小付勢電圧へ線形減衰ま
   たは非線形減衰させる電圧波形を供給する請求項１記載
   の油燃焼器の制御装置。
8. 【請求項８】 パルス電圧制御手段は電磁ポンプへのパ
   ルス電圧を最大付勢電圧から最小付勢電圧へ線形減衰ま
   たは非線形減衰させ、かつ再び最小付勢電圧から最大付
   勢電圧へ線形増幅または非線形増幅させる電圧波形を供
   給する請求項１記載の油燃焼器の制御装置。