JPH06201192A - ２段出力式オイルバーナの燃焼制御装置およびそれを用いる室温制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 温室などの加温に用いる２段出力式のバーナ
を、燃焼のために取込む空気の制御を改良しノズルを１
個にしたものを提供する。 【構成】 本願発明は、送風ファン21を駆動するモータ
23と油２を１個のノズル11に供給するオイルポンプ19と
を含み、駆動モータ23の回転数とオイルポンプ19の出力
はそれぞれ制御部39によって制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２段出力式オイルバー
ナの燃焼制御装置およびそれを用いる室温制御方法、よ
り詳しくは通常の定格出力（以下、高出力という。）と
高出力の50〜70％程度の二次出力（以下、低出力とい
う。）を発生する２段出力式のガンタイプオイルバーナ
の燃焼制御装置およびそれを用いる施設園芸温室の室温
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】施設園芸温室（以下、単に温室とい
う。）の加温においては、温室の管理温度を設定し、外
気温の変化に対応して温風暖房機の出力を制御する。こ
のような温室の加温のためには温風暖房機を常時高出力
運転するものではなく、外気温と管理温度との差が比較
的小さいときは低出力運転をなし、夜明け前のように外
気温と管理温度との差が大きくなるときに高出力運転を
なすことが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そのために２段出力式
のオイルバーナが開発されている。しかし、２段出力式
のオイルバーナにおいては、燃焼のために取込む空気量
の制御やノズルを１つにするか２つにするかなどの問題
がある。

【０００４】本出願人は、図７の油・電気・空気系統に
組込まれた２段出力式バーナの燃焼制御方式を開発し
た。図７において、51は高 (ハイ) 燃焼ノズル、52は低
(ロー) 燃焼ノズル、53は電極棒、54はノズルヒータ、
55はディフューザ、56はカドミウムセル(CdS) 、57は点
火トランス、58はセルフシールカップリング、59はハイ
燃焼電磁弁、60はロー燃焼電磁弁、61はハイ燃焼用エア
シャッタ、62はロー燃焼用エアシャッタ、63はハイ燃焼
用接点、64はバーナモータ、65はファンランナ、66はギ
ヤポンプ (オイルポンプ) 、67はバルブ、68はラインヒ
ータ、68A はラインヒータ・4Pコネクタ、69はストレー
ナ、70はダンパモータ、71は電源、72はプロテクトリレ
ー、73は補助リレー接点、74はハイ／ロー４段サーモ接
点、S とS₁はスイッチである。

【０００５】このバーナにおいて、油は白抜矢印１方向
にバルブ67、ラインヒータ68、ストレーナ69、ギヤポン
プ( 燃料ポンプ)66 を経てハイ燃焼ノズル51とロー燃焼
ノズル52に供給される。双方のノズルはノズルヒータ54
によってそれぞれ予熱され、電極棒53の発する火花によ
って着火し、ディフューザ55の図に見て左に火炎が作ら
れる。この点火用に点火トランス57が設けられ、カドミ
ウムセル(CdS) は不着火のときは電源71を切る。一般に
はロー燃焼が先行するから、ハイ／ロー４段サーモ接点
74によりバーナモータ64をＯＮにしファンランナ65とギ
ヤポンプ66を駆動し、そのときロー燃焼用エアシャッタ
62を開き、空気を矢印２の示すように導入する。ハイ燃
焼においては、ロー燃焼に加えて、ダンパモータ70をＯ
Ｎにし、ハイ燃焼用エアシャッタ61を開き空気を白抜矢
印３で示すように導入する。ロー燃焼においてもハイ燃
焼においても空気は白抜矢印４で示すように供給され
る。

【０００６】しかし、図７に示すバーナの燃焼制御装置
においては、ロー燃焼での着火不良が発生することが
あり、燃焼が不安定になることがあり、ローからハイ
へ燃焼が移行するときに、失火することがあり、一般
に失火のおそれがあることが判明した。の原因は、燃
油量の割に出力比が１：0.5 と大きく、燃油噴霧軸と燃
焼空気流中心のずれがあり、混合が良好といえず保炎領
域が形成し難いことにあり、はハイ／ローの油配管の
抵抗が異なるため、油圧の瞬時降下が起こることによる
ものであり、はもともと CdSの受光量が少ない構造で
あるのに対し、ディフューザへすすが堆積すると受光量
がさらに不足し、電気的に失火となるものと判明した。
そこで本発明の課題は、上記した問題点を解決し、着火
不良、燃焼不安定、失火の発生を抑えた２段出力式オイ
ルバーナの燃焼制御装置を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、空気をエアシ
ャッタから取込むための送風ファンを駆動するバーナモ
ータと、油を１個のノズルに供給するオイルポンプとを
具備し、バーナモータの回転数およびオイルポンプの出
力を操作回路、駆動源切替制御回路、インバータを含む
制御部にて制御することを特徴とする２段出力式オイル
バーナの燃焼制御装置、および、空気をエアシャッタか
ら取込むための送風ファンを駆動するバーナモータと、
油を１個のノズルに供給するオイルポンプとを具備し、
バーナモータの回転数およびオイルポンプの出力を操作
回路、駆動源切替制御回路、インバータを含む制御部に
て制御する２段出力式オイルバーナを用いる施設園芸温
室の室内温度をほぼ設定温度に管理するにおいて、「ロ
ー燃焼と停止」と「ロー燃焼とハイ燃焼」との２つの運
転モードを用い、温度差△ｔを運転モードの切替点とな
し、室温が設定温度から温度差△ｔを引いた温度よりも
高いときは「ロー燃焼と停止」運転モードで運転し、室
温が設定温度から温度差△ｔを引いた温度よりも下がる
と「負荷が重くなった」と判断し運転モードを「ロー燃
焼とハイ燃焼」に切替え、室温が設定温度から所定の温
度差△ｔを加えた温度よりも上がると「負荷が軽くなっ
た」と判断し運転モードを「ロー燃焼と停止」に戻すこ
とを特徴とする施設園芸温室の室温制御方法を提供する
ものである。

【０００８】

【作用】オイルバーナは、高出力においては、低出力の
ときに比べより多くの油と燃焼用空気を必要とするの
で、本発明においては、１個のノズルに送る油の量を規
制するオイルポンプの回転数と送風ファンを駆動するバ
ーナモータの回転数とを制御部のインバータによって制
御する。

【０００９】

【実施例】図７に示すバーナを根拠にして、本願発明者
は図１に示す系統に組込まれるバーナを開発した。図１
において、11はノズル、12はノズルヒータ、13は電極
棒、14はディフューザ、15はCdS （カドミウムセル）、
16は点火トランス、17は電磁弁、18は出力切替用電磁
弁、19はオイルポンプ、20はエアシャッタ、21は送風フ
ァン、22はファンボックス、23はバーナモータ、24はバ
ルブ、25はエアセパレータ、26はストレーナ、31は三相
200Ｖの電源、32はハイ／ロー制御盤（コントロー
ラ）、33に示す 1, 2, ... 5, 6 の番号はバーナ端子台
番号部、34は点火トランス番号部、35は電磁弁番号部、
36は動力線、37は制御信号線、38は送風機用補助接点信
号線、39は操作回路、駆動源切替制御回路、インバータ
を含む制御部、40は電磁開閉器である。

【００１０】図１に示すハイ／ローバーナの油・電気・
空気系統において、バーナのノズルは１個のノズル11を
用いる。バーナの先端は、図２(B) に示し、後述するよ
うな形状のものとした。さらに、ハイ／ロー出力時にそ
れぞれ適正な燃焼空気量を得るために、送風ファン21を
駆動する三相誘導モータ（バーナモータ23) の駆動源
に、２つの所定の周波数を出力するインバータを使用す
ることにし、インバータを制御部39に配置する。

【００１１】燃焼空気を取入れるエアシャッタ20は、図
７の例ではハイ燃焼用エアシャッタ61とロー燃焼用エア
シャッタ62の２つを設けたのに対して、１個だけ設け
た。空気１は、白抜矢印で示すように吸込まれディフュ
ーザ14を通して送られる。

【００１２】運転条件や出力条件を判断し、インバータ
や油量可変装置（出力切替機構を内蔵した２段出力専用
のオイルポンプ19) に信号を送るコントローラ32を設け
る。油２は、黒矢印で示すようにストレーナ26、オイル
ポンプ19を経てノズル11に供給される。

【００１３】バーナモータ23の駆動源は、制御部39のイ
ンバータに異常が検出されると、それまで制御部39と電
磁開閉器40A を通してバーナモータ23を駆動していたの
に代えて、制御部39の駆動源切替制御回路によって、自
動的または手動により、動力線36は電磁開閉器40B を通
して直接電源31につながり、商用周波数に切り替えられ
る。このとき、２段出力バーナは高出力だけを発生す
る。

【００１４】インバータの所定周波数は、高出力用とし
て、バーナモータ23の駆動源切替のときの周波数変更量
を小さくするため、50Hzと60Hzのほぼ中間の値を採用す
る。また、低出力用として、エアシャッタ20を１箇所に
設定するだけで高低出力の両方で適正な燃焼空気量を確
保することができる値とした。

【００１５】本発明に従うハイ／ローバーナ仕様は表１
に示される。表１において、註1)は、出力、燃油量は、
Ａ重油：比重0.86、低位発熱量・・・10200 Kcal/hを基
準にしたことを、註2)は、温度差条件により、「ロー燃
焼と停止」と「ロー燃焼とハイ燃焼」の運転モードを切
替えることを示す。バーナ型式のEA-1020TD およびEA-1
520TD は図２に示され、これらを４種の温風暖房機、す
なわち 3020, 4020, 5020 および 6020 に搭載する。こ
れら４種の温風暖房機は前記した 3020 ・・・6020の機
種番号で本出願人により市場に提供されているものであ
る。制御方法の新温度差方法については後述する。

【表１】

【００１６】図２は本発明に従うハイ／ローバーナ部の
図で、図中、図１に示した部分と同じ部分は同一符号で
示す。同図(A) はインバータ39C とオイルポンプ19の配
置を示す正面断面図、同図(B) はオイルポンプ19とノズ
ル11の配置を示す正面断面図であり、図中、41はハイ用
圧力調整ねじ、42はロー用圧力調整ねじ、20はエアシャ
ッタ、23はバーナモータ、75はノズルヒータユニットで
ある。同図に示す寸法(mm)はバーナ型式EA-1020TD につ
いてのもので、EA-1520TD の寸法は括孤内に示す。バー
ナの先端形状は図２(B) に示されるように、絞り部76に
よって空気１の旋回力を強めた空気１′を形成させ、燃
焼を良好に保つことに寄与する。

【００１７】バーナ型式EA-1020TD および 1520TD のそ
れぞれの燃油量と燃焼特性は図３と図４に示され、バー
ナを搭載した温風暖房機の機種は各図の右肩部分に記載
した。各図において、横軸には燃油量をｌ/Hでとり、縦
軸にはエアシャッタ20の開口長をmmでとる。○印はスモ
ーク＃0 、□印はスモーク＃1 、△印はスモーク＃3を
示し、＃0 、＃1 、＃3 はバッカラッカ（Bacharach)ス
モークメータで測定した結果を示すばい煙濃度のナンバ
である。

【００１８】燃焼特性は、ターンダウン（出力）比0.
6 でも良好な燃焼性を示し、起動時および停止時に、
黒煙や著しい白煙の発生がなく、著しいすすの付着や
吹き消えがないことである。実用上の特性は、(1) イン
バータ異常検出時に、自動的に通常バーナとしての運転
に切替わり、(2) 必要なときには、強制的に通常バーナ
として運転させることができ、(3) ユーザが調整するの
は、設定温度と温度差、エアシャッタ開度だけであるこ
とである。

【００１９】図１に示した油・空気・電気系統を用いる
温室の加温について本出願人は次の方式を試みた。設定
温度を境にしてロー燃焼と停止を行い、ロー燃焼とハイ
燃焼を切替えるポイントとして設定温度からのマイナス
量で温度差を設定するものである。

【００２０】その結果は、温度負荷がかなり大なる場合
に、実質的に管理温度が低下する結果となった。図６
に、この状態の例を示している。同図において横軸には
時間、縦軸には温室内温度（室温）を℃でとり、設定温
度を15.0℃、温度差を1.5 ℃としている。同図では、負
荷がかなり大きいためにロー燃焼では室温が上がらず、
ハイ燃焼に移行して室温が上がり始めても13.9℃でロー
燃焼に戻るため、設定温度から温度差を引いた13.5℃を
中心にロー燃焼とハイ燃焼を繰り返す結果となった。

【００２１】そこで本発明においては、図１の系統を用
いる温室の温度管理に新たな温度差制御方法を採用し
た。新しいこの方法は図６に類似の図５に示し、設定温
度15℃に、また温度差は 1.5℃とする。この方法におい
ては、 「ロー燃焼と停止」と「ロー燃焼とハイ燃焼」との
２つの運転モードを採用し、 温度差は（図５の例では1.5 ℃) をこの運転モード
の切替点とし、 温度負荷が軽いときは、「ロー燃焼と停止」の運転
モードで動作し、 設定温度からの温度差は (13.5℃) より下がると、
「温度負荷が重くなった」と判断し、運転モードは「ロ
ー燃焼とハイ燃焼」に切替え、 設定温度からある値より上がると( 図５の例では1
5.4℃より上がると) 、「負荷が軽くなった」と判断
し、運転モードを「ロー燃焼と停止」にする。なお、こ
の方法で、着火はローで行ない、着火直後は「ロー燃焼
と停止」の運転モードになっているが、運転モードの切
替の判断は着火確認後すぐに行なわれる。

【００２２】図１に示す系統の実施例をモニタした結果
は表２と表３に示され、これらの表の併設機にみられる
310TC は本出願人の製造にかかる温風暖房機である。こ
れらの表において、註1)は、管理温度は４段変温管理や
栽培時期により変化すること、表中数値は期間中の最大
値であること、註2)は、併設機4020TCは停止中であった
こと、註3)はユーザが積算時間計を毎日リセットしたこ
とによる、ことをそれぞれ示す。上記４段変温管理は、
１日を４つの時間帯に区切り、それぞれの時間帯で管理
温度を変化させて栽培する方式のことである。

【表２】

【表３】

【００２３】表２と表３に示すモニタについて、ユーザ
からは次のような回答が得られた。モニタ番号206 では
インバータ運転時にラジオにノイズが入るということ
で、それは電源ノイズフィルタを組込むことによって解
決された。モニタ番号213 は、最低記録温度が低く、管
理温度が低いということであった。調査の結果、従来の
制御方法( 図６) を用いたとのことであったので、それ
を図５の新方式に代えた。

【００２４】ユーザの評価としては、ロー燃焼運転は
風がよく循環するので良い（モニタ番号103)、温風吹
出し口近くの作物が焼けなくなった( モニタ番号103)、
いつもより温度が低いようで、トマトの葉で効果がわか
った( モニタ番号206)、温風ダクト吹出し口近くは作
物がいつも焼けてしまったが、今回はそれがなくなった
( モニタ番号202)、これまで温室の北側の成育が遅れ
ていたが、今回は逆になった（モニタ番号2020) 、とい
うものであった。の例は、南北に長い温室の南側に連
動運動の温風暖房機があり、北側をモニタ機としたもの
である。

【００２５】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によると、
１ノズル方式を採用し、バーナ先端形状を改良すること
によって良好な燃焼特性を得ることができ、インバータ
でバーナモータ回転数を制御して燃焼空気量を確保する
ので、シャッタ調整が容易になり、従来のダンパ方式の
ような調整の煩わしさが解消され、インバータを用いる
ときにインバータの都合で温風暖房機の運転を妨げるこ
とがなく、新たな温度差制御方法により実質的な管理温
度を下げることのない温室の温度管理が実現される、な
どの効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるハイ／ローバーナを組込んだ油
・電気・空気系統図である。

【図２】本発明にかかるハイ／ローバーナ部の正面断面
図で、同図(A) はインバータとオイルポンプの配置を示
す図、同図(B) はノズルとオイルポンプの配置を示す図
である。

【図３】本発明にかかるバーナの燃焼特性を示す線図で
ある。

【図４】本発明にかかる他のバーナの燃焼特性を示す線
図である。

【図５】本発明による温室室温の温度差制御方法を示す
線図である。

【図６】従来の温室室温の温度差制御方法を示す線図で
ある。

【図７】従来の２段出力式バーナを組込んだ油・電気・
空気系統図である。

【符号の説明】

１ 空気 ２ 油 11 ノズル 12 ノズルヒータ 13 電極棒 14 ディフューザ 15 CdS ( カドミウムセル) 16 点火トランス 17 電磁弁 18 出力切替用電磁弁 19 オイルポンプ 20 エアシャッタ 21 送風ファン 22 ファンボックス 23 バーナモータ 24 バルブ 25 エアセパレータ 26 ストレーナ 31 電源 32 ハイ／ロー制御盤 (コントローラ) 33 バーナ端子台番号部 34 点火トランス番号部 35 電磁弁番号部 36 動力線 37 制御信号線 38 送風機用補助接点信号線 39 制御部 39A 操作回路 39B 駆動源切替制御回路 39C インバータ 40A 、40B 電磁開閉器 41 ハイ用圧力調整ねじ 42 ロー用圧力調整ねじ 51 ハイ燃焼ノズル 52 ロー燃焼ノズル 53 電極棒 54 ノズルヒータ 55 ディフューザ 56 CdS(カドミウムセル) 57 点火トランス 58 セルフシールカップリング 59 ハイ燃焼電磁弁 60 ロー燃焼電磁弁 61 ハイ燃焼用エアシャッタ 62 ロー燃焼用エアシャッタ 63 ハイ燃焼用接点 64 バーナモータ 65 ファンランナ 66 ギヤポンプ( オイルポンプ) 67 バルブ 68 ラインヒータ 68A ラインヒータ・4Pコネクタ 69 ストレーナ 70 ダンパモータ 71 電源 72 プロテクトリレー 73 補助リレー接点 74 ハイ／ロー４段サーモ接点 75 ノズルヒータユニット 76 絞り部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年４月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】インバータの所定周波数は、高出力用とし
て、バーナモータ23の駆動源切替のときの周波数変化量
を小さくするため、50Hzと60Hzのほぼ中間の値を採用す
る。また、低出力用として、エアシャッタ20を１箇所に
設定するだけで高低出力の両方で適正な燃焼空気量を確
保することができる値とした。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】 そこで本発明においては、図１の系統を
用いる温室の温度管理に新たな温度差制御方法を採用し
た。新しいこの方法は図６に類似の図５に示し、設定温
度15℃に、また温度差は 1.5℃とする。この方法におい
ては、 「ロー燃焼と停止」と「ロー燃焼とハイ燃焼」との
２つの運転モードを採用し、 設定温度から温度差を引いた値（図５の例では1.5
℃) をこの運転モードの切替点とし、 温度負荷が軽いときは、「ロー燃焼と停止」の運転
モードで動作し、 設定温度から温度差を引いた13.5℃より下がると、
「温度負荷が重くなった」と判断し、運転モードは「ロ
ー燃焼とハイ燃焼」に切替え、 設定温度からある値より上がると( 図５の例では1
5.4℃より上がると) 、「負荷が軽くなった」と判断
し、運転モードを「ロー燃焼と停止」にする。なお、こ
の方法で、着火はローで行ない、着火直後は「ロー燃焼
と停止」の運転モードになっているが、運転モードの切
替の判断は着火確認後すぐに行なわれる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】 ユーザの評価としては、ロー燃焼運転
は風がよく循環するので良い（モニタ番号103)、温風
吹出し口近くの作物が焼けなくなった( モニタ番号10
3)、いつもより湿度が低いようで、トマトの葉で効果が
わかった( モニタ番号206)、温風ダクト吹出し口近く
は作物がいつも焼けてしまったが、今回はそれがなくな
った( モニタ番号202)、これまで温室の北側の成育が
遅れていたが、今回は逆になった（モニタ番号2020) 、
というものであった。の例は、南北に長い温室の南側
に連動運動の温風暖房機があり、北側をモニタ機とした
ものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】表２

【補正方法】変更

【補正内容】

【表２】

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２２日

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】図１に示す系統の実施例をモニタした結果
は表２と表３に示され、これらの表の併設機にみられる
310TC は本出願人の製造にかかる温風暖房機である。こ
れらの表において、註1)は、管理温度は４段変温管理や
栽培時期により変化すること、表中数値は期間中の最大
値であること、註2)は、併設機4020TCは停止中であった
こと、註3)はユーザが積算時間計を毎日リセットしたこ
とによる、ことをそれぞれ示す。上記４段変温管理は、
１日を４つの時間帯に区切り、それぞれの時間帯で管理
温度を変化させて栽培する方式のことである。

【表２】

【表３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気(1) をエアシャッタ(20)から取込むた
   めの送風ファン(21)を駆動するバーナモータ(23)と、 油(2) を１個のノズル(11)に供給するオイルポンプ(19)
   とを具備し、 バーナモータ(23)の回転数およびオイルポンプ(19)の出
   力を操作回路(39A) 、駆動源切替制御回路(39B) 、イン
   バータ(39C) を含む制御部(39)にて制御することを特徴
   とする２段出力式オイルバーナの燃焼制御装置。
2. 【請求項２】空気(1) をエアシャッタ(20)から取込むた
   めの送風ファン(21)を駆動するバーナモータ(23)と、 油(2) を１個のノズル(11)に供給するオイルポンプ(19)
   とを具備し、 バーナモータ(23)の回転数およびオイルポンプ(19)の出
   力を操作回路(39A) 、駆動源切替制御回路(39B) 、イン
   バータ(39C) を含む制御部(39)にて制御する２段出力式
   オイルバーナを用いる施設園芸温室の室内温度をほぼ設
   定温度に管理するにおいて、 「ロー燃焼と停止」と「ロー燃焼とハイ燃焼」との２つ
   の運転モードを用い、 温度差△ｔを運転モードの切替点となし、室温が設定温
   度から温度差△ｔを引いた温度よりも高いときは「ロー
   燃焼と停止」運転モードで運転し、 室温が設定温度から温度差△ｔを引いた温度よりも下が
   ると「負荷が重くなった」と判断し運転モードを「ロー
   燃焼とハイ燃焼」に切替え、 室温が設定温度から所定の温度差△ｔを加えた温度より
   も上がると「負荷が軽くなった」と判断し運転モードを
   「ロー燃焼と停止」に戻すことを特徴とする施設園芸温
   室の室温制御方法。