JPH10311532A - 液体燃料気化燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間で、且つ低いランニングコストでバー
ナヘッドを予熱することができる気化燃焼装置を提供す
る。 【解決手段】 バーナヘッド１０の温度を第二サーミス
タ３４により検出し、その温度が所定温度より低い間
は、制御装置３０は、風量調節ダンパ２５の設定を変更
して混合気中の一次空気比を大きくすることにより火炎
３６を黄炎とするか、又はパイロットバーナ１８、送液
ポンプ２３及び風量調節ダンパ２５等を適宜制御して燃
焼負荷を小さくする。これにより、バーナヘッド１０が
火炎３６から受ける輻射熱量や直接電熱量が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、灯油等の液体燃料
を気化させてバーナヘッドにて燃焼させる液体燃料気化
燃焼装置（以下、「気化燃焼装置」とする）に関する。

【０００２】

【従来の技術】気化燃焼装置においては、気化器で液体
燃料を気化させることにより得られた気体燃料が混合室
にて別途供給された空気（一次空気）と混合され、こう
して得られた混合気がバーナヘッドへ送られる。そし
て、イグナイタ等の点火手段によりその混合気に点火す
ると、該混合気が燃焼し始め、火炎が発生する。

【０００３】上記のように火炎が形成されると、その火
炎から受ける熱（輻射熱や直接伝熱）によりバーナヘッ
ドの温度が上昇する。しかし、火炎の発生直後において
はバーナヘッドの温度は常温程度で、液体燃料の気化温
度に比べて低い。従って、バーナヘッドの温度が十分に
高くなるまでの間、混合気中の気体燃料がバーナヘッド
の表面や、バーナヘッドに設けられた混合気噴出口の内
壁面等に凝縮する。

【０００４】バーナヘッドに気体燃料が凝縮すると次の
ような問題がある。例えば、液体燃料として灯油を用い
た場合、上記のようにバーナヘッド等に凝縮した灯油は
酸化されて変質する。このように変質した灯油には重合
した高沸点成分が多く含まれているため該灯油は容易に
気化せずにバーナヘッド等に残留し、徐々にタール化し
てバーナヘッド等に付着する。このようなタールが混合
気噴出口の内壁面に付着してゆくと、該混合気噴出口は
やがて閉塞されてしまう。また、バーナヘッドの表面や
混合気噴出口の内壁面に凝縮した灯油は、たとえタール
化しなくても、重力により気化燃焼装置内を流れ落ちて
溜まり、ひいてはそれが装置外へ漏出したりする。更に
また、バーナヘッドの表面や混合気噴出口の内壁面に凝
縮した灯油は、燃焼終了後に僅かに気化して異臭を発す
る。

【０００５】上記のような問題に鑑み、従来より、バー
ナヘッドに気体燃料が凝縮することを防止するために、
立ち上げ時にヒータ等の加熱手段でバーナヘッドを加熱
し、バーナヘッドが十分高温になってから混合気を生
成、供給し、これに着火するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】気体燃料の凝縮を防止
するためにはバーナヘッドの温度を１５０℃程度にまで
上昇させる必要があるが、ヒータを用いて常温から上記
温度までバーナヘッドを加熱する場合、３分程度の時間
を要してしまい、これが着火時間を長引かせる一因とな
っている。もちろん、ヒータへの通電量を増大させれば
加熱時間を短縮することはできる。しかし、一般家庭に
おいては、例えば１５Ａ、２０Ａというように、同時に
使用できる電力に上限があるため、ヒータへの通電量を
過大にすると他の電気器具の使用に支障をきたすおそれ
がある。また、一般にヒータによる加熱にはランニング
コストが大きいという問題があり、この点からも通電量
を増大させることは好ましくない。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、短時間
で、且つ低いランニングコストでバーナヘッドを予熱す
ることができるような気化燃焼装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る気化燃焼装置は、液体燃料を気
化して気体燃料を生成し、該気体燃料と空気とを混合し
て混合気を生成し、該混合気をバーナヘッドにて燃焼さ
せる液体燃料気化燃焼装置において、上記バーナヘッド
の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段によ
り検出された上記バーナヘッドの温度に応じて燃焼状態
を変更する燃焼状態変更手段と、を備えることを特徴と
する。

【０００９】また、本発明に係る別の気化燃焼装置は、
液体燃料を気化して気体燃料を生成し、該気体燃料と空
気とを混合して混合気を生成し、該混合気をバーナヘッ
ドにて燃焼させる液体燃料気化燃焼装置において、前記
気体燃料への点火後の経過時間を計測するための計時手
段と、該計時手段により計測された時間に応じて燃焼状
態を変更する燃焼状態変更手段と、を備えることを特徴
とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】気体燃料と空気の混合気をバーナ
ヘッド上で燃焼させるとき、燃焼によりバーナヘッド上
に発生する火炎から該バーナヘッドが受ける熱量（輻射
熱量、直接伝熱量）は燃焼状態により変化する。このこ
とを利用した本発明のうち、第一の発明に係る気化燃焼
装置は、バーナヘッドの温度を温度検出手段により検出
し、燃焼状態変更手段はバーナヘッドの温度に応じて燃
焼状態を適宜変更することにより、バーナヘッドの温度
調節を行なう、というように構成したものである。

【００１１】例えば、上記燃焼状態変更手段は、上記温
度検出手段により検出されたバーナヘッドの温度が所定
温度よりも低いときには燃焼状態を適宜変更してバーナ
ヘッドが火炎から受ける熱量を大きくする、というよう
に構成することができる。このようにすると、次のよう
な効果が得られる。

【００１２】従来の気化燃焼装置では、ヒータを用いる
ことなく、気体燃料を燃焼させたときに発生する火炎か
らの熱（輻射熱や直接伝熱）のみでバーナヘッドを加熱
しようとする場合、その熱量が燃焼状態により変化する
という現象を考慮せずに単純に通常燃焼（すなわち、温
水を生成することを目的とした燃焼）をさせていたた
め、バーナヘッドの温度が十分に上昇するまでに長い時
間がかかり、その結果、バーナヘッドに多量の気体燃料
が凝縮していた。

【００１３】これに対し、燃焼状態変更手段を上記のよ
うに構成すれば、バーナヘッド上にて気体燃料が燃焼し
始めた後該バーナヘッドの温度が所定温度よりも低い間
は、燃焼状態変更手段が、バーナヘッドが火炎から受け
る熱量が大きくなるように燃焼状態を変更するため、従
来よりもはるかに短い時間でバーナヘッドの温度を十分
に高い温度にまで上昇させることができ、ひいては、バ
ーナヘッドへの気体燃料の凝縮を従来よりもはるかに少
ない量に抑えることができるのである。

【００１４】本発明に係る気化燃焼装置の一態様として
は、気体燃料と混合される空気の量を調節するための空
気量調節手段を備え、上記燃焼状態変更手段は、上記バ
ーナヘッド上にて気体燃料が燃焼し始めた後該バーナヘ
ッドの温度が所定温度よりも低い間は空気量調節手段を
適宜制御して上記混合気に含まれる空気の比率を低下さ
せることにより、バーナヘッドが火炎から受ける輻射熱
量を大きくすることを特徴とする気化燃焼装置が挙げら
れる。

【００１５】また、本発明に係る気化燃焼装置の別の態
様としては、バーナヘッドにおける燃焼負荷を調節する
ための燃焼負荷調節手段を備え、上記燃焼状態変更手段
は、上記バーナヘッド上にて気体燃料が燃焼し始めた後
該バーナヘッドの温度が所定温度よりも低い間は上記燃
焼負荷調節手段を適宜制御して燃焼負荷を小さくするこ
とにより、バーナヘッドが火炎から受ける輻射熱量及び
直接伝熱量を大きくすることを特徴とする気化燃焼装置
が挙げられる。

【００１６】また、第二の発明に係る気化燃焼装置は、
気体燃料への点火後の経過時間を計時手段により計測
し、燃焼状態変更手段は上記経過時間に応じて燃焼状態
を変更する、というようにしたものである。例えば、燃
焼状態変更手段は、点火後所定時間が経過するまでは火
炎からの輻射熱及び／又は直接伝熱が大きくなるように
燃焼状態を変更し、所定時間の経過後は、設定された燃
焼量に対応する燃焼状態にする、というように構成され
る。このような気化燃焼装置は、特にサーミスタ等の温
度検出手段を用いなくても、燃焼状態（液体燃料の流
量、一次空気の流量等に基づいて判定される）と点火後
の経過時間とに基づいてバーナヘッドの温度の推移を十
分に把握できるような場合（例えば、気温の変化が比較
的小さい場所に気化燃焼装置を設置する場合）に利用で
きる。なお、第二の発明の気化燃焼装置においても、第
一の発明の各種態様で説明した空気量調節手段や燃焼負
荷調節手段を利用して燃焼状態変更手段を構成すること
ができる。

【００１７】なお、上記各態様の気化燃焼装置の具体的
構成及び効果については、後述する実施例で図面を参照
しながら詳しく説明する。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る気化燃焼装置によれば、ヒ
ータを用いることなくバーナヘッドの温度調節を行なう
ことができるため、ランニングコストを低減させること
ができる。また、火炎からの輻射熱や直接伝熱によりバ
ーナヘッドを加熱するため、ヒータの発熱でバーナヘッ
ドを加熱する場合に比べて、より短時間でバーナヘッド
の温度を気体燃料が凝縮しないような温度にまで上昇さ
せることができる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明に係る気化燃焼装置の一実施例
の概略的構成を示す図である。この気化燃焼装置におい
て、多数の混合気噴出口１１を有するバーナヘッド１０
の上面にはイグナイタ１３が備えられている。バーナヘ
ッド１０の直下には混合室１２が設けられており、混合
室１２はその直下に配された気化室１４と連通してい
る。気化室１４の底部には気化器１６が備えられてお
り、気化器１６の直下にはパイロットバーナ１８が配設
されている。なお、パイロットバーナ１８としては、例
えば液体燃料を加圧してノズルから噴霧しこれに点火し
て燃焼させる方式（圧力霧化式）のバーナ等、既知のも
のを利用すればよい。

【００２０】次に燃料供給系を見ると、燃料槽２０に貯
留された液体燃料２１には送液管２２の末端が浸漬され
ている。送液管２２の途上には送液ポンプ２３が配設さ
れている。また、送液管２２の先端は気化室１４内へ挿
入され、気化器１６の上面に臨んでいる。

【００２１】次に送風系を見ると、内部に風量調節ダン
パ２５の配設された送風管２４の一端はファン２７に接
続されている。一方、送風管２４の他端は、気化室１４
へ一次空気を供給するための第一分岐管２６と、バーナ
ヘッド１０へ二次空気を供給するための第二分岐管２８
とに分岐している。

【００２２】制御装置３０は、第一サーミスタ３２及び
第二サーミスタ３４の出力信号に応じて、パイロットバ
ーナ１８、送液ポンプ２３及び風量調節ダンパ２５の作
動を適宜制御する。

【００２３】上記構成を有する気化燃焼装置の着火時の
作用について説明する。まず、制御装置３０の指示によ
りパイロットバーナ１８が燃焼を開始すると、気化器１
６の温度が上昇し始める。このとき制御装置３０は第一
サーミスタ３２の出力信号に基づいて気化器１６の温度
をモニタする。モニタされた温度が所定温度（液体燃料
が灯油の場合約２５０℃）に達したら、制御装置３０は
送液ポンプ２３及びファン２７を起動する。ファン２７
が起動されると、一次空気が送風管２４、第一分岐管２
６及び気化室１４を通って混合室１２へ流入するように
なる。一方、送液ポンプ２３が起動されると、燃料槽２
０に貯留された液体燃料２１が送液管２２に吸引される
ようになる。吸引された液体燃料２１は送液管２２の先
端から気化器１６の上面に滴下され、そこから熱を得て
瞬時に気化し、気体燃料となって気化室１４内に拡散す
る。この気体燃料は上記一次空気とともに混合室１２内
へ流入し、そこで一次空気と混合される。こうして得ら
れた混合気はバーナヘッド１０に設けられた混合気噴出
口１１からバーナヘッド１０の上面に噴出される。この
混合気にイグナイタ１３により点火すると、混合気が燃
焼し始め、火炎３６が発生する。

【００２４】バーナヘッド１０上で混合気が燃焼し始め
た後、制御装置３０は、第二サーミスタ３４からの出力
信号に基づいてバーナヘッド１０の温度をモニタし、そ
の温度が所定温度（例えば液体燃料として灯油を使用す
る場合は１５０℃程度）よりも高いか低いかを判定す
る。

【００２５】燃焼が開始された直後においてはバーナヘ
ッド１０は火炎３６からの熱をほとんど吸収していない
ため、その温度は上記所定温度より低い。このため、制
御装置３０は、パイロットバーナ１８、送液ポンプ２３
及び風量調節ダンパ２５の作動を適宜制御し、バーナヘ
ッド１０が火炎３６から受ける輻射熱量や直接伝熱量が
大きくなるようにする。

【００２６】火炎３６からの輻射熱量や直接伝熱量を調
節する方法について図２及び図３を参照しながら説明す
る。

【００２７】図２は混合気中の一次空気比を変化させる
ことによりバーナヘッド１０が火炎３６から受ける輻射
熱を調節する方法を説明するための図である。気体燃料
と一次空気との混合気を燃焼させる場合、該混合気に含
まれる一次空気の比率が小さいときには火炎３６は黄炎
となり（図２（ａ））、一次空気の比率が大きいときに
は火炎３６は青炎となる（図２（ｂ））。黄炎と青炎と
を比較すると、物体に吸収されて熱エネルギに変化する
ような放射光（例えば赤外線）をより多く含むのは黄炎
である。従って、バーナヘッド１０の温度が所定温度よ
りも低いときには、混合気中の一次空気比を小さくして
黄炎を発生させればよい。このようにすると、バーナヘ
ッド１０が受ける輻射熱量が大きくなり、バーナヘッド
１０の温度が速やかに上昇するようになる。

【００２８】図３は燃焼負荷を変化させることによりバ
ーナヘッド１０が火炎３６から受ける輻射熱及び直接伝
熱を調節する方法を説明するための図である。燃焼負荷
を大きくしたときには、混合気噴出口１１から噴出され
る混合気の流量が大きいため、図３（ｂ）に示したよう
に火炎３６は気流により上方に広がり、バーナヘッド１
０付近では細くなる。このような状態では、バーナヘッ
ド１０付近での燃焼量が小さいため、バーナヘッド１０
が火炎３６から受ける輻射熱量や直接伝熱量が小さくな
る。更に、混合気の流量が大きいため、混合気によりバ
ーナヘッド１０から奪われる熱量も大きい。以上のよう
な理由により、燃焼負荷が大きいときには、バーナヘッ
ド１０の温度を火炎３６からの輻射熱や直接伝熱で急速
に上昇させることはできない。

【００２９】これに対し、燃焼負荷を小さくしたときに
は、図３（ａ）に示したように、火炎３６の全体がバー
ナヘッド１０に近づくため、バーナヘッド１０が火炎３
６から受ける輻射熱量及び直接伝熱量が大きくなる。従
って、バーナヘッド１０の温度が所定温度よりも低いと
きには、燃焼負荷を小さくすれば、バーナヘッド１０が
受ける輻射熱量及び直接伝熱量が大きくなり、バーナヘ
ッド１０の温度が急速に上昇するようになる。

【００３０】以上のようにすることにより、バーナヘッ
ド１０が火炎３６から受ける輻射熱や直接伝熱が増大す
る。この結果、バーナヘッド１０の温度が急速に上昇
し、短時間で、気体燃料が凝縮しないような温度に達す
る。このような短時間の間にバーナヘッド１０に凝縮す
る気体燃料の量は僅かであるため、凝縮に伴う先に述べ
たような問題も生じない。

【００３１】図４は本発明に係る気化燃焼装置の別の実
施例の概略的構成を示す図である。この気化燃焼装置に
おいては、制御装置３０にタイマ３７及び記憶部３８が
備えられている一方、図１の気化燃焼装置においてバー
ナヘッド１０に備えられていた第二サーミスタ３４は備
えられていない。図４の装置のその他の構成について
は、図１の気化燃焼装置と同様である。

【００３２】本実施例の気化燃焼装置では、制御装置３
０はイグナイタ１３へ点火すると同時にタイマに計時開
始信号を送出し、点火後の経過時間を測定する。そし
て、所定の予熱時間が経過するまでは、先に図２又は図
３を参照しながら説明したような方法により火炎３６の
状態を予熱状態、すなわち特にバーナヘッド１０を加熱
することを目的とした燃焼状態に維持する。なお、上記
予熱時間は、バーナヘッド１０の予熱時における火炎３
６の状態、バーナヘッド１０の熱容量等を考慮して設定
し、予め制御装置３０の記憶部３８に記憶させておく。
予熱時間が経過したら、制御装置３０は、火炎３６が通
常の燃焼状態となるように液体燃料の流量、パイロット
バーナ１８の燃焼量、一次空気の流量等の設定を変更す
る。

【００３３】なお、本発明に係る気化燃焼装置の実施例
は上記各実施例に限られず、本発明の精神及び範囲内で
様々な変形が可能であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る気化燃焼装置の一実施例の概略
的構成を示す図。

【図２】 混合気中の一次空気比を変化させることによ
りバーナヘッドが火炎から受ける輻射熱を調節する方法
を説明するための図。

【図３】 燃焼負荷を変化させることによりバーナヘッ
ドが火炎から受ける輻射熱及び直接伝熱を調節する方法
を説明するための図。

【図４】 本発明に係る気化燃焼装置の別の実施例の概
略的構成を示す図。

【符号の説明】

１０…バーナヘッド １１…混合気噴出口 １２…混合室 １６…気化器 １８…パイロットバーナ ２１…液体燃料 ２５…風量調節ダンパ ２７…ファン ３０…制御装置 ３２…第一サーミスタ ３４…第二サーミスタ ３６…火炎 ３７…タイマ

フロントページの続き (72)発明者 石川 浩 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 矢野 素次 神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプ ロ株式会社内 (72)発明者 豊田 弘一 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料を気化して気体燃料を生成し、
   該気体燃料と空気とを混合して混合気を生成し、該混合
   気をバーナヘッドにて燃焼させる液体燃料気化燃焼装置
   において、 上記バーナヘッドの温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段により検出された上記バーナヘッドの温
   度に応じて燃焼状態を変更する燃焼状態変更手段と、を
   備えることを特徴とする液体燃料気化燃焼装置。
2. 【請求項２】 上記燃焼状態変更手段は、上記温度検出
   手段により検出されたバーナヘッドの温度が所定温度よ
   りも低いときには燃焼状態を適宜変更してバーナヘッド
   が火炎から受ける熱量を大きくすることを特徴とする請
   求項１に記載の液体燃料気化燃焼装置。
3. 【請求項３】 気体燃料と混合される空気の量を調節す
   るための空気量調節手段を備え、上記燃焼状態変更手段
   は、上記バーナヘッド上にて気体燃料が燃焼し始めた後
   該バーナヘッドの温度が所定温度よりも低い間は空気量
   調節手段を適宜制御して上記混合気に含まれる空気の比
   率を低下させることを特徴とする請求項１に記載の液体
   燃料気化燃焼装置。
4. 【請求項４】 バーナヘッドにおける燃焼負荷を調節す
   るための燃焼負荷調節手段を備え、上記燃焼状態変更手
   段は、上記バーナヘッド上にて気体燃料が燃焼し始めた
   後該バーナヘッドの温度が所定温度よりも低い間は上記
   燃焼負荷調節手段を適宜制御して燃焼負荷を小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体燃料気化燃焼装
   置。
5. 【請求項５】 液体燃料を気化して気体燃料を生成し、
   該気体燃料と空気とを混合して混合気を生成し、該混合
   気をバーナヘッドにて燃焼させる液体燃料気化燃焼装置
   において、 前記気体燃料への点火後の経過時間を計測するための計
   時手段と、 該計時手段により計測された時間に応じて燃焼状態を変
   更する燃焼状態変更手段と、を備えることを特徴とする
   液体燃料気化燃焼装置。