JPH0585812B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は燃焼性能の安定化及び向上化をはかる
ことが可能な制御装置を有する気化式液体燃料燃
焼機に関する。

（従来の技術） 一般家庭で冬期に使用される気化式石油ストー
ブなどの気化式液体燃料燃焼機（以下気化燃焼機
と略称する）においては、ガス化バーナに炎検出
器を付設して、燃焼運転中の炎の状態を常時検出
して、燃焼効率が高く、かつ完全燃焼状態を保つ
て運転されるように、液体燃料と燃焼用空気の供
給量を増減調節するようにしたものが多く、特開
昭59−125327号公報により開示される如く、その
内容は公知である。

上記公報における気化燃焼機は、炎検出器とし
て、ガス化バーナヘツドとフレームロツドの間に
交流電圧を印加して、そのときに燃焼炎の整流現
象により流れる直流のフレーム電流を検出して該
検出電流が過大であればイエロー燃焼（給気過小
による黄火状態）であるとして給気量を増量する
信号を出力し、過小であれば空気過多のリフト燃
焼であるとして空気量を減量する信号を出力し得
る構造のものを使用している。（第８図参照） （発明が解決しようとする問題点） 上述するように炎検出器で燃焼状態を検出し、
給気量を増減調節する如く構成した気化燃焼機
は、フレーム電流が一定範囲になるように制御す
る点では理に叶つていると言えるが、この場合、
イエロー燃焼の方が安定燃焼時よりもフレーム電
流が大きい傾向にあることを前提としたものであ
つて、本発明者等によつて実際の使用状態と同じ
条件で種々実験を重ねたところ、給気量が少くな
つてもこの量が大巾に減少してくると、第７図の
実験結果によつて明らかなように、フレーム電流
がI₁程度に小さくなつた場合にはイエロー燃焼で
も電流値が低下してしまつて、これではイエロー
燃焼かリフト燃焼であるかの判断が不可能となる
ものである。

このような状態のイエロー燃焼であれば給気量
を増加することで安定燃焼に制御し得るにもかゝ
わらず、従来のものはイエロー燃焼かリフト燃焼
かの判断がつかないために、フレーム電流がある
数値以下になるとガス化バーナを停止する安全装
置として作動させるようにしており、室温の上昇
に伴つて空気の比重が小さくなるとフレーム電流
の低下によつて燃焼運転の停止が余儀なくされる
ので、運転可能範囲が狭いのと、自動停止後の再
運転操作が面倒であるのとによつて、実用面で
種々不便さをもたらしていた。

このような点から、本発明はリフト燃焼とイエ
ロー燃焼の状態が供給する空気の量、すなわち空
気の比重差によつて影響を受ける点を知見するに
至つて、従来の欠点の解消をはかり得る新規な構
成を見出し得たものであつて、運転範囲の拡大な
らびに燃焼状態に適合した正確な燃焼制御の実現
を果させることを本発明は目的とする。

（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために本発明は、ガス化
バーナ１と、燃焼用空気及び液体燃料を同期的な
増減量調節可能に前記ガス化バーナ１に供給する
バーナモータ２と、前記ガス化バーナ１のバーナ
ヘツド３とフレームロツド４の間に電圧を印加し
てそのときに流れるフレーム電流を検出して該検
出電流が設定電流に比し大であれば正常燃焼信
号、小であれば異常燃焼信号を夫々出力する炎検
出器５と、前記燃焼用空気の温度を検出して該検
出温度が設定温度に比し高ければ高温信号、低け
れば低温信号を夫々出力する温度検出器６と、前
記炎検出器５が異常燃焼信号を出力していて、前
記温度検出器６が低温信号を出力しているときは
増量信号を出力する一方、高温信号を出力してい
るときは減量信号を出力する指令回路７と、前記
バーナモータ２に対して、前記指令回路７の減量
信号により回転数を減少させ、増量信号により回
転数を増加させる出力回路８とを気化燃焼機に備
えしめたことを特徴とする。

（作用） 上述する特徴を有する本発明の作用は以下の通
りであつて、ガス化バーナはバーナモータの回転
数を一定とすると、風量及び油量は一定となる
が、空気量の温度による体積密度変化は油量のそ
れに比して大きいので、第５図イ，ロ，ハ及び第
６図に示すように、一般的には室温の変化により
燃焼状態は変化し、室温が低いときにはリフト燃
焼、高いときにはイエロー燃焼の傾向にあること
がわかつている。

一方、フレーム電流値はリフト燃焼やイエロー
燃焼に移行すると、どちらの場合も低下する傾向
があることもわかつており、この点は第７図に基
く前述の説明によつても明らかである。

ところで燃焼用空気及び液体燃料を同期的な増
減量調節可能にガス化バーナ１に供給する状態の
ガス化バーナ１は、バーナモータ２の回転数が低
速（弱燃焼）のときはリフト燃焼傾向、高速（強
燃焼）のときはイエロー燃焼傾向になることから
フレーム電流が小さい状態で室温が低ければこれ
をリフト燃焼であると判定してバーナモータ２の
回転数を増加し、室温が高ければ逆にイエロー燃
焼と判定してバーナモータ２の回転数を減少させ
るようにすると、正常燃焼時は燃焼状態に対して
負帰還がかかることになるので、燃焼性能の向上
が果され、一方、異常燃焼時は正帰還がかかるの
で、異常をより速く検知できる。

すなわち、安定燃焼状態（設定条件の状態）か
ら、フレーム電流及び空気温度の変化状態を第４
図に示す如く読み取つてバーナモータ２の回転を
微調整するよう制御が成される。

このようにして安全装置が作動するのを極力抑
制して安定燃焼運転を広い燃焼能力範囲の下で行
わせることが可能である。

（実施例） 以下、本発明の１実施例を添付図面にもとづい
て説明する。

第２図は本発明の例に係る気化燃焼機のガス化
バーナ１の略示構造図であつて、上部から下部に
燃焼部、気化部、フアン部及びポンプ部を順に連
ねて有している。

燃焼部は炎口１９を多数有するバーナヘツド
３、前記バーナヘツド３に形成される炎に接する
位置に設けたフレームロツド４及び点火プラグ２
０を有する。

気化部は気化器１５、気化ヒータ１７及び拡散
羽根１８を有する。

フアン部はダンパー２１を介設した空気吸入口
から導入した燃焼用空気を気化部に送るための送
風フアン１４を有しバーナモータ２の一方の軸に
前記送風フアン１４を軸結している。

ポンプ部は液体燃料例えば灯油を送り込む給油
口２２とドレンプラグ２３とを有する外筒とノズ
ル１２を下向きに開口してなる油ポンプ１１を下
部に有し、かつ上部をポンプ室１３に形成してな
る内筒とを同心に有する二重筒構造であつて、油
ポンプ１１の軸をバーナモータ２の他方の軸に連
結している。

かかる構造と成したガス化バーナ１は油ポンプ
１１と送風フアン１４とを同軸一体に有するシン
クロガス化バーナと称され、まず燃焼系統におい
て油タンク等から定油面器等を通して、燃料がポ
ンプ室１３に導かれ、油面は一定レベルに保持さ
れている。

バーナモータ２の回転により油ポンプ１１にて
昇圧された燃料はノズル１２で定油量化され、バ
ーナモータ２の軸内に設けた油通路を通つて拡散
羽根１８に至り、ここで遠心作用により放射飛散
する。

飛散した油粒子は気化ヒータ１７で昇温されて
いる（260〜290℃に）気化器１５壁に衝突して気
化する。

一方、燃焼用空気系統においては、送風フアン
１４の回転によつてダンパー２１から流入し、か
つ昇圧されて気化器１５内に向う。

この場合、約70％を１次空気とし、約30％を２
次空気として供給される。

気化器１５内に導入された１次空気は、拡散羽
根１８によつて霧化及び気化された燃料と混合し
ながら炎口１９のスリツトより放出され、点火プ
ラグ２０により着火され燃焼を持続する。

この燃焼炎の中にバーナの本体とは電気的に絶
縁させたフレームロツド４があるので、バーナヘ
ツド３との間に交流電圧を印加すると、燃焼炎の
整流現象により、フレームロツド４からバーナヘ
ツド３に向けて直流のフレーム電流が流れ、前述
する如くフレームロツド４が炎検出器５の検出端
を形成している。

次に燃焼制御系統を第１図及び第３図にもとづ
いて説明すると、前記フレーム電流を検出する炎
検出器５と、サーミスタにより室温を抵抗変化と
して検出する温度検出器６と、論理回路からなる
指令回路７と、バーナモータ２に回転数減少ある
いは回転数増加の出力を発する出力回路８とによ
つて燃焼制御系統を形成している。

炎検出器５はフレーム電流検知回路５Ａ、該検
知回路５Ａで検知した電流を電圧に変換するＡ／
Ｖ変換回路５Ｂ、基準となる設定電流に対応させ
た基準電圧を発生する電圧発生回路５Ｃ、この基
準電圧とＡ／Ｖ変換回路５Ｂの出力電圧とを比較
する比較回路５Ｄとからなり、検出したフレーム
電流が設定電流に比して大であれば正常燃焼信号
（例えばＬ出力）、小であれば異常燃焼信号（同じ
くＨ出力）を夫々出力するように作動する。

一方、温度検出器６は室温を抵抗変化として検
知するサーミスタを要素とする温度検知回路６Ａ
該温度検知回路６Ａの抵抗変化を電圧に変換する
Ｒ／Ｖ変換回路６Ｂ、基準温度に対応させた基準
電圧を発生する電圧発生回路６Ｃ、この基準電圧
とＲ／Ｖ変換回路６Ｂの出力電圧とを比較する比
較回路６Ｄとからなり、検出した室温が設定温度
に比し高ければ高温信号（例えばＬ出力）、低け
れば低温信号（同じくＨ出力）を夫々出力するよ
うに作動する。

次に指令回路７はエクスクルーシブ・オア回路
７Ａと２個のアンド回路７Ｂ，７Ｃとの組合わせ
により形成されていて、炎検出器５が異常燃焼信
号「Ｈ」を出力していて、温度検出器６が低温信
号「Ｈ」を出力しているときは、アンド回路７Ｂ
が「Ｌ」出力、アンド回路７Ｃが「Ｈ」出力を
夫々発して、増量信号「＋ΔN」を出力した状態
となる。

また、炎検出器５が異常燃焼信号「Ｈ」を出力
していて、温度検出器６が高温信号「Ｌ」を出力
しているときは、アンド回路７Ｂが「Ｈ」出力、
アンド回路７Ｃが「Ｌ」出力を夫々発して、減量
信号「−ΔN」を出力した状態となる。

一方、炎検出器５が正常燃焼信号「Ｌ」を出力
していて、温度検出器６が低温信号「Ｈ」を出力
しているときは、アンド回路７Ｂが「Ｌ」出力、
アンド回路７Ｃが「Ｌ」出力を夫々発して、適量
信号すなわち現状維持信号を出力した状態とな
る。

さらに、炎検出器５が正常燃焼信号「Ｌ」を出
力していて、温度検出器６が高温信号「Ｌ」を出
力しているときは、アンド回路７Ｂが「Ｌ」出
力、アンド回路７Ｃが「Ｌ」出力を夫々発して、
適量信号を出力した状態となる。

次に出力回路８は、切換接点を夫々有するリレ
ーX₁，X₂と、リレーX₁のコイルに直列接続した
トランジスタQ₁と、リレーX₂のコイルに直列接
続したパワートランジスタQ₂とから形成してい
て、指令回路７Ｃが増量信号「＋ΔN」を出力し
たときには、リレーX₂が付勢して「Ｈ」タツプ
を電源に導通させ、指令回路７Ｃが減量信号「−
ΔN」を出力したときには、リレーX₁が付勢して
「Ｌ」タツプを電源に導通させるよう作動し、前
者の「Ｈ」タツプは回転数を増加させるためのも
のであり、後者の「Ｌ」タツプは回転数を減少さ
せるためのものである。

なお、バーナモータ２は３速度形単相交流モー
タが用いられて、「Ｍ」タツプで通常Ｎ回転、
「Ｈ」タツプで増加（Ｎ＋ΔN）回転、「Ｌ」タツ
プで減少（Ｎ−ΔN）回転の３通りの回転が成さ
れるものであつてリレーX₁，X₂の切換接点を介
して第３図々示の結線要領で商用電源に接続せし
める。

なお、第３図において９は整流回路、１０は別
に設けたバーナモータ運転・停止用のリレーであ
り、また、Trは２種の低圧を得るための変圧器
である。

かかる構造を有する燃焼制御系統は、温度検出
器６により検出した室温、すなわち燃焼用空気の
温度が設定温度例えば10℃より高いときは比較回
路６Ｄの出力が「Ｌ」となり、逆に低いときは出
力が「Ｈ」となる。

一方、炎検出器５が、フレーム電流が設定電流
例えば10μAよりも大きいときは比較回路５Ｄの
出力は「Ｌ」となり、逆に小さいときは出力が
「Ｈ」となる。

従つて、比較回路６Ｄが「Ｈ」出力、比較回路
５Ｄが「Ｈ」出力のときはリレーX₁が付勢して
バーナモータ２が回転数増加の出力を受けること
によりΔN回転上昇し、比較回路６Ｄが「Ｌ」出
力、比較回路５Ｄが「Ｈ」出力のときはリレー
X₂が付勢してバーナモータ２が回転数減少の出
力を受けることによりΔN回転降下する。

上述した２つの状態以外ではリレーX₁，X₂が
消勢して現状のＮ回転を維持する。

このように、炎検出器５が異常燃焼信号を出力
していて（フレーム電流が小さい状態である）、
温度検出器６が低温信号を出力していると、リフ
ト燃焼であると判断してガス化バーナ１の燃料量
及び空気量を増加せしめ、逆に高温信号を出力し
ていると、イエロー燃焼であると判断して前記燃
料量及び空気量を減少せしめて、いずれの場合も
燃料と空気との供給量の均衡をはからせる方向に
制御し、安定燃焼が果せる。

（発明の効果） 本発明は以上述べた通りの構成及び作用をなす
ものであつて、燃焼状態の異常の判断を、供給す
る燃焼用空気の温度との関係で、換言すれば空気
の比重との関係で、リフト燃焼かイエロー燃焼か
を的確に区別することができるので、安全装置を
再三作動させる如き不都合を排除して幅広い能力
の範囲で安定したしかも性能の高い燃焼制御が可
能であつて、常に最適条件の燃焼を維持し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の例に係る燃焼制御系統のブロ
ツク図、第２図は同じくガス化バーナの略示構造
図、第３図は本発明の１実施例に係る燃焼制御系
統の展開図、第４図乃至第６図は本発明の燃焼制
御の原理を説明する特性線図、第７図はガス化バ
ーナの送風量とフレーム電流の関係を実測により
得た特性線図、第８図は従来の気化燃焼機の性能
を説明するための特性線図である。 １……ガス化バーナ、２……バーナモータ、３
……バーナヘツド、４……フレームロツド、５…
…炎検出器、６……温度検出器、７……指令回
路、８……出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガス化バーナ１と、燃焼用空気及び液体燃料
   を同期的な増減量調節可能に前記ガス化バーナ１
   に供給するバーナモータ２と、前記ガス化バーナ
   １のバーナヘツド３とフレームロツド４の間に電
   圧を印加してそのときに流れるフレーム電流を検
   出して該検出電流が設定電流に比し大であれば正
   常燃焼信号、小であれば異常燃焼信号を夫々出力
   する炎検出器５と、前記燃焼用空気の温度を検出
   して該検出温度が設定温度に比し高ければ高温信
   号、低ければ低温信号を夫々出力する温度検出器
   ６と、前記炎検出器５が異常燃焼信号を出力して
   いて、前記温度検出器６が低温信号を出力してい
   るときは増量信号を出力する一方、高温信号を出
   力しているときは減量信号を出力する指令回路７
   と、前記バーナモータ２に対して、前記指令回路
   ７の減量信号により回転数を減少させ、増量信号
   により回転数を増加させる出力回路８とを備えて
   なることを特徴とする気化式液体燃料燃焼機。