JPH0654170B2 - 気化器の温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は燃焼機等に適用して液体燃料を気化器の温度
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第８図は従来の気化器の温度制御装置を示す全体構成図
である。

図において、（１）は油タンク、（２）はこの油タンク
（１）の灯油を油パイプ（３）を通して気化器（４）内
部の気化室（５）に供給するための電磁ポンプ、（６）
は気化器（４）を加熱するヒータ、（７）は気化器
（４）の温度を検出する温度センサ、（８）は温度セン
サ（７）によって検出される気化器（４）の温度と予め
設定された灯油を気化するのに最適な目標温度との偏差
を計算する演算手段、（９）はこの偏差の値に基づいて
一定時間中にヒータ（６）に何秒通電するかを決定する
通電率決定手段、（１０）は通電率決定手段（９）によ
って決められた通電率によってヒータ（６）への通電を
制御する通電制御手段で、気化器（４）を目標温度（約
２５０℃〜３００℃）に保つように制御する。

（１１）は気化室（５）内で気化された気化ガスが噴出
するノズル孔、（１２）はノズル孔（１１）を開閉する
ニードル、（１３）はノズル孔（１１）に対向して取り
付けられたバーナーであり、その上部には気化ガスに点
火するための点火プラグ（１４）と、炎のイオン電流を
検知するためのフレームロッド（１５）が配設されてい
る。

次に動作を説明する。まず、運転スイッチ（図示せず）
をオンすると、気化器（４）の予熱が開始され、ヒータ
（６）に交流全波で連続通電（通電率１００％）して加
熱を実行する。

気化器（４）の温度は温度センサ（７）によって検出さ
れ、この温度が所定レベルの着火可能な着火温度に達し
ているか否か演算手段（８）によって判定される。

検出される温度が着火温度に達した場合は、着火動作に
移行し、電磁ポンプ（２）が動作して、灯油が油タンク
（１）から油パイプ（３）を通して気化室（５）へ供給
され、同時に加熱されて気化ガスとなり、ノズル孔（１
１）より噴出し、その際に噴出時に燃焼用空気として作
用する一次空気を周囲から吸引し、バーナー（１３）内
に混合気として入る。

バーナー（１３）上部には予熱完了と同時に放電を開始
する点火プラグ（１４）が取り付けられており、放電時
の火花によって混合気に点火する。

着火後、フレームロッド（１５）によって検出された炎
のイオン電流がある一定値以上になると点火プラグ（１
４）の放電を停止させる。

燃焼中の気化器（４）の温度は、温度センサ（７）によ
って絶えず検出され、演算手段（８）に入力される。演
算手段（８）は、この温度と、予め設定された灯油を気
化するのに最適な目標温度との偏差を算出し、その値を
通電率決定手段（９）へ送る。通電率決定手段（９）で
は、偏差の値に基づいてヒータへの通電率を決め、一定
時間中にヒータへ何秒通電するかを決定する。

第９図は、目標温度との偏差とヒータ通電率の関係の一
例を表わしたものである。例えば、ヒータ（６）への通
電率を４０％にしたとき、気化器（４）の温度が目標温
度になって飽和するとすれば、偏差０のとき通電率４０
％に設定し、気化器（４）の温度が目標温度より低い場
合は通電率を増加させ、高い場合は減少させる。

通電率とヒータ（６）への通電時間の関係の一例は、第
１０図に示すように、通電の周期を１０秒にすれば、交
流全波の最大電力で４秒通電し、次の６秒はオフにす
る。以下１０秒毎に目標温度との偏差に基づいて通電率
を決定し、通電制御手段（１０）によってヒータ（６）
を入切して、気化器（４）の温度を略一定に保つように
している。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の気化器の温度制御装置は以上のように構成されて
いるので、第１１図に示すように、ヒータ（６）への通
電の入切によって、ヒータ表面の温度が大きく変化し、
気化器（４）の温度リップルが大きくなるため、気化室
（５）の内部圧力の変動が大きくなる。

気化室（５）の内部圧力は、気化器（４）の温度が高く
なると上がり、その結果、電磁ポンプ（２）によって供
給される灯油の量が減少したり、ノズル孔（１１）から
気化ガスを噴出する際の噴出音が大きくなって、運転騒
音が大きくなる。また、気化器の温度リップルが大きい
ため、熱応力によって気化器が損傷する等の恐れがあっ
た。

ヒータへの通電の周期を短くすれば、気化器（４）の温
度リップルを小さくすることができるが、ヒータ（６）
への通電の入切にによって生ずる電源電圧の変動の周期
が短くなり、照明器具等を同時に使用した場合は、その
ちらつきが顕著に現われることが多い。

また、ヒータ（６）の電力容量を小さくしたり、半波整
流電圧を印加して消費電力を少なくすれば、気化器
（４）の温度リップルを小さくすることができるが、予
熱時間が長くなったり、電源電圧が低下した時に１００
％通電でも容量不足になって気化器（４）の温度が低下
してしまう等の多くの問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消するためになされたも
ので、ヒータへの通電周期を短くしたり、ヒータの電力
容量を小さくしたりすることなく、気化器の温度リップ
ルが小さくて運転騒音レベルの低い気化器の温度制御装
置を提供することを目的としている。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る気化器の温度制御装置は、温度センサに
よって検出される気化器の温度と予め設定された目標温
度との偏差を計算する演算手段と、この偏差に基づいて
ヒータへの通電率を決定する通電率決定手段と、この通
電率決定手段によって決められた通電率によって、ヒー
タへの通電形態を判定する判定手段と、この判定手段の
判定によってヒータへの通電を制御する全波半波交互通
電制御手段及び半波通電制御手段を有したものである。

［作用］ この発明における温度制御装置は、通電率が５０％以下
のときは半波通電制御手段が動作してヒータへの通電が
半波整流電圧となり、通電率が５０％をこえるときは全
波半波交互通電制御手段が動作してヒータへ交流全波電
圧と半波整流電圧が交互に印加されるようにしたことに
より、気化器の温度リップルが小さくなり、運転騒音が
少なくなる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。前
記第８図と同一部分に同一符号を付した第１図におい
て、（１６）は通電率決定手段（９）によって決定され
た通電率が５０％より大か小かを判定する判定手段、
（１７）はこの判定手段（１６）によって通電率が５０
％以下であると判定された時に動作する半波通電制御手
段であり、ヒータ（６）へ半波整流電圧を印加し、その
オン、オフを行う。（１８）は通電率が５０％をこえる
時に動作する全波半波交互通電制御手段であり、ヒータ
（６）へ交流全波電圧と半波整流電圧を交互に印加す
る。

第２図は第１図の実施例の電気回路図であり、図におい
て、温度センサ（７）にサーミスタを用い、これと直列
に接続された抵抗（１９）によって直流電圧を分圧し、
ＡＤ変換回路（２０）を通じてデジタル量に変換され
て、マイクロコンピュータ（２１）に入力される。

マイクロコンピュータ（２１）は、入力回路（２１
ａ）、ＣＰＵ（２１ｂ）、メモリ（２１ｃ）、出力回路
（２１ｄ）から構成され、前記の演算手段（８）、通電
率決定手段（９）、判定手段（１６）の各機能を処理す
る。

（２２）は商用電源（２３）の電圧を降圧する電源トラ
ンス、（２４）は電流トランス（２２）の二次電圧を全
波整流するダイオードブリッジ、（２５）は一Ｖ電源を
つくるための三端子レギュレータ（ＩＣ）、（２６），
（２７），（２８）は整流平滑用のダイオードと電解コ
ンデンサである。

（２９）はヒータ（６）の通電路を開閉するトライアッ
ク、（３０）はトライアック（２９）のゲート電流の通
電路を開閉するフォトトライアックカプラで、２次側の
ＬＥＤ（３０ａ）に電流が流れた時にトライアック（２
９）を点弧させる。

（３１），（３２）はトランジスタであり、同時にオン
した時のみ、ＬＥＤ（３０ａ）に電流が流れる。トラン
ジスタ（３１）のベースはマイクロコンピュータの出力
回路（２１ｄ）に接続され、信号Ａによってオンする。
トランジスタ（３２）のベースは、ダイオードブリッジ
（２４）の一辺と、ベースがマイクロコンピュータの出
力回路（２１ｄ）に接続されたトランジスタ（３３）の
コレクタに接続され、商用電源（２３）の負の半サイク
ルかまたは信号Ｂの出力によりトランジスタ（３３）が
オンしたときにオンする。（３４）〜（３９）は電流制
限用の抵抗である。

信号Ａのみ出力されたとき、トライアック（２９）は商
用電源（２３）の半サイクル間のみオンし、ヒータ
（６）に半波整流電圧が印加される。信号ＡとＢが同時
に出力されると、トライアック（２９）は常にオンにな
り、ヒータ（６）に交流全波電圧が印加される。

次に以上のように構成された本実施例の動作を第３図の
制御フローチャートを併用して説明する。

まず、運転スイッチ（図示せず）をオンすると（ステッ
プ３−１）、気化器（４）の予熱が開始され、入力回路
（２１ｄ）から信号Ａ，Ｂが出力され、ヒータ（６）に
通電率１００％の全波通電を行い、加熱を実行する（ス
テップ３−２）。

気化器（４）の温度は温度センサ（７）によって検出さ
れ、ＡＤ変換回路（２０）によってデジタル化された
後、入力回路（２１ａ）を介してＣＰＵ（２１ｂ）に入
力される。

ＣＰＵ（２１ｂ）では、温度センサ（７）の温度が着火
温度（約２００℃）に達しているか否かの判定を行い
（ステップ３−３）、着火温度に達した場合は、着火動
作に移行する（ステップ３−４）。

着火動作では、電磁ポンプ（２）が動作して気化室
（５）内に灯油が供給されて気化ガスとなる。気化ガス
は、ノズル孔（１１）からバーナー（１３）内に入り、
点火プラグ（１４）の放電によって点火される。点火動
作が終了すると、燃焼制御（ステップ３−５）に移り、
フレームロット（１５）に流れる炎のイオン電流によっ
て炎の状態を監視する。

燃焼中は、気化器（４）の温度を略一定に保つ必要があ
るため、常に温度センサ（７）によって気化器の温度測
定が行われる（ステップ３−６）。気化器の温度はＡＤ
変換回路（２０）によってデジタル化され、ＣＰＵ（２
１ｂ）に入力される。ＣＰＵ（２１ｂ）では、気化器の
測定温度とメチル（２１ｃ）に予め記憶されている灯油
を気化するのに最適な目標温度（２５０℃〜３００℃）
との演算を行い、その偏差を算出する（ステップ３−
７）。この偏差の値に基づいて、気化器（４）の温度を
目標温度に近づけるよう、ヒータ（６）への通電率を決
定する（ステップ３−８）。

次にＣＰＵ（２１ｂ）内の判定手段で、決められたヒー
タ通電率が５０％以下かどうかの判定を行い（ステップ
３−９）、５０％以下の場合は、出力回路（２１ｄ）か
らの信号Ｂをオフし（ステップ３−１０）、信号Ａをオ
ン、オフすることにより、ヒータ（６）に半波整流電圧
を印加し、そのオン、オフによって気化器（４）の温度
を制御する（ステップ３−１１）。

ヒータ通電率が５０％をこえる場合は、信号Ｂをオンま
たはオフし（ステップ３−１３）、信号Ａをオンするこ
とにより、ヒータ（６）に交流全波電圧（信号Ｂオン
時）と半波整流電圧（信号Ｂオフ時）を、交互に印加す
ることによって同様に制御する（ステップ３−１３）。

ヒータ（６）の通電率は、一定時間中、例えば１０秒間
のうち、何秒間ヒータに通電するかによって決める。例
えば、交流全波電圧でヒータに６秒間通電する場合は、
ヒータ通電率６０％になり、同様に、半波整流電圧で６
秒間通電する場合は、ヒータ通電率が1/2になり、３０
％になる。

第４図は、本実施例における気化器（４）の温度と目標
温度との偏差と、ヒータ通電率との関係の一例をあらわ
したものである。この関係は従来例と同様に、目標温度
との偏差が０のとき、ヒータ通電率が４０％になるよう
に設定してある。ヒータ（６）への通電形態は、ヒータ
通電率が５０％以下のとき半波整流電圧、５０％をこえ
る場合は交流全波電圧と半波整流電圧の交互通電にな
る。

第５図、第６図は、第４図におけるヒータ通電率の例を
あらわした説明図である。ヒータ通電率４０％の場合
は、第５図に示すように半波整流電圧では８秒間オン、
２秒間オフの繰り返しになる。この半波整流電圧での通
電は、連続通電でもヒータ通電率５０％が上限である。
そこで、例えば、電源電圧の低下等で、ヒータ通電率５
０％でも気化器（４）の温度が目標温度に達しない場合
は、ヒータ通電率を６０％に上昇させ、第６図に示すよ
うに、交流全波電圧で２秒間オン、半波整流電圧で８秒
間オフの繰り返しになる。

第７図は、本実施例において、ヒータへの通電を半波整
流通電でオン、オフしたときの気化器温度、気化器内部
圧力、灯油供給量、運転騒音の変化をあらわしたのであ
る。

ヒータ（６）への通電を半波整流電圧で行うと、交流全
波電圧による通電と比較して通電時の電力が1/2になる
ため、そのオン、オフによって生ずる気化器（４）のリ
ップルが小さくなる。また、ヒータ通電率４０％の場合
をとって従来例と比較すると、オン時間が延びてオフ時
間が短くなるため、さらに気化器（４）の温度リップル
が小さくなる。

気化器（４）の温度リップルが小さくなると、気化器
（５）の内部圧力の変化、灯油供給量の変化が少なくな
り、運転騒音も低下し、気化器（４）に加わる熱応力も
小さくなるため、気化器の損傷等の故障が少なくなり、
信頼性が高く長寿命の気化器を得ることができる。

また、予熱中または気化器（４）の温度が低い時は、ヒ
ータ（６）への通電が交流全波通電、または、交流全波
通電と半波整流通電の交互通電になるため、気化器
（４）の温度を迅速に目標温度まで到達させることがで
き、気化器（４）の予熱時間が長くなることもない。ヒ
ータ通電率が５０％をこえる場合でも、全波と半波の交
互通電のため、従来例の交流全波電圧のオン、オフと比
較して、気化器の温度リップルが小さくなる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ヒータの通電率を判定
する判定手段により、通電率が設定値より小さい場合は
ヒータに半波整流電圧を印加し、大きい場合は交流全波
電圧と半波整流電圧を交互に印加して、気化器の温度を
略一定に制御するように構成したので、気化器の温度リ
ップルが小さくなり、運転騒音が少なく、且、目標温度
までの温度上昇を迅速に行うことのできる信頼性の高い
気化器が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による気化器の温度制御装
置を示す全体構成図、第２図はその電気回路図、第３図
はその動作を示す制御フローチャート、第４図乃至第７
図はその説明図、第８図は従来の気化器の温度制御装置
を示す全体構成図、第９図乃至第１１図はその説明図で
ある。 図において、（４）は気化器、（６）はヒータ、（７）
は温度センサ、（８）は演算手段、（９）は通電率決定
手段、（１６）は判定手段、（１７）は半波通電制御手
段、（１８）は全波半波交互通電制御手段である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体燃料を気化する気化器と、この気化器
   を加熱するヒータと、前記気化器の温度を検出する温度
   センサと、この温度センサによって検出される前記気化
   器の温度と予め設定された目標温度との偏差を計算する
   演算手段と、前記偏差の値によって一定時間中のヒータ
   への通電時間を決定する通電率決定手段と、この通電率
   決定手段によって決められた通電率と予め設定された値
   との大小を比較し判定する判定手段と、前記通電率が前
   記設定値より小さい場合は前記ヒータに半波整流電圧を
   印加する半波通電制御手段と、前記通電率が前記設定値
   より大きい場合は半波整流電圧と交流全波電圧を交互に
   印加する全波半波交互通電制御手段とを備えた気化器の
   温度制御装置。