(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を気化する気化器と、該気化器を加熱する発熱体と、気化器温度を検出する温度検出手段とを備え、前記気化器に液体燃料を供給して気化させ燃焼させる気化式燃焼機の気化制御装置において、前記発熱体に通電を始めてから前記温度検出手段で検出した温度が第１の所定温度に達するまでの時間を計時する計時手段と、前記気化器が燃焼動作開始可能な熱量を蓄積するまでに最低限必要とする時間を基準予熱時間とし、前記計時手段で計時した時間が前記基準予熱時間以下の場合は前記発熱体への通電を所定時間中止させ、その後、前記気化器温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度に達している場合には燃焼動作を開始させ、第２の所定温度に達していない場合は前記発熱体を再通電させる判定手段を設けたことを特徴とする気化式燃焼機の気化制御装置。
【請求項２】
前記発熱体を再通電する時間は、前記基準予熱時間から前記計時手段にて計時された時間を引いた残り時間以上であり、かつ再通電時間内に前記気化器温度が前記第２の所定温度に達した場合には燃焼動作を開始させることを特徴とする請求項１記載の気化式燃焼機の気化制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体燃料を気化させて燃焼させる気化式燃焼機の気化制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気化式燃焼機を図１、図２により説明する。２は筒状の発熱体で、該発熱体２の中空部に内管３を配して前段気化室４を形成している。内管３の内壁面には伝熱面積を拡大させる目的で浅溝を細かく形成している。浅溝は伝熱面積を大幅（例えば１．５倍以上）に拡大し得る形状であれば何でも構わないが、溝の深さを０．５ｍｍ以下、望ましくは０．２ｍｍ程度とし、これを前段気化室４の軸方向に向かって螺旋状あるいは直線状に形成している。
【０００３】
５は後段気化室で、発熱体２の外方に中管６と外管７を同心円上に配して形成されている。後段気化室５はその上流側が前段気化室４と折り返して連通し、下流側に通気口８を有する。通気口８には先端にノズル９を有する噴出管１０が連結し、ノズル９はソレノイド体１１が弁杆１２を吸引したときに開口するように構成されている。１３は、ここでは図３に示すような形状の伝熱筒で、発熱体２からの熱を効率良く受けるために中管６ときつく当接するように圧入され、これにより後段気化室５内に複数の小通路１４が形成される。なお、１５は充填剤、１８はタンク、１９は送油ポンプ、２０は一方が内管３の上流側、他方が送油ポンプ１９と連通する送油管、１７はバーナである。
【０００４】
前記した構成において、発熱体２に通電が開始されると、ここからの熱が内管３および中管６に伝わっていくので、前段気化室４と後段気化室５が昇温する。一定時間経過後、温度検出手段１６により検出された気化器温度が所定温度に達すると送油ポンプ１９が駆動し、タンク１８内の灯油は送油管２０を通って前段気化室４に流入する。前段気化室４に流入した灯油は昇温しながら流れ下り、途中で気化して気化ガスとなる。この気化ガスは、後段気化室５から通気口８を介して噴出管１０に入り、ノズル９からバーナ１７に噴出して着火・燃焼する。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで前記従来の気化装置は、送油ポンプ１９からの液体燃料送り出し量を制御することにより気化ガス噴出量、すなわち燃焼量を可変にすることが可能である。さらに図４（ａ）、（ｂ）は気化器１内部での液体燃料の気化状態を示すものであるが、ここで黒矢印は液体燃料の流れ、白矢印はガス化した液体燃料の流れを示している。なお、説明のため伝熱筒１３は省略した。（ａ）は液体燃料の送り出し量が最大の時で、液体燃料は伝熱筒１３に広く接して熱吸収量を増加させるため、境界油面は上昇する。一方、（ｂ）は液体燃料の送り出し量が最小の時で、前段気化室４を通過する間に昇温された液体燃料は、高温に熱せられた伝熱筒１３に接触することで速やかに順次気化するため液体燃料と気化ガスの境界油面は低く保たれる。このように液体燃料と気化ガスの境界油面は燃焼量に応じて上下している。
【０００６】
従って、燃焼を停止させた時に気化器１内に残留する液体燃料の量も変化するため、再運転開始時に気化器１内部での伝熱状態に影響を及ぼし、温度検出手段１６の検出する気化器温度が所定温度に達しても、正常な着火・燃焼動作ができない場合が発生していた。
【０００７】
従来の制御における気化器温度と発熱体制御動作を図１０、図１１に示す。図１０は気化器１内に液体燃料がほとんど残留していない状態で燃焼動作を開始する場合であり、運転開始動作により発熱体２への通電が開始されると、発熱体２からの熱は中管６から伝熱筒１３を経由して外管７に伝わると同時に、気化器内に若干残留している液体燃料の気化ガスを熱媒体として、噴出管１０上に設けられた温度検出手段１６を昇温させる。この場合、熱媒体である気化ガスの熱伝達率が低いため、気化器温度が燃焼動作開始可能な所定温度まで到達する時間は長くなるが、気化器１に蓄積される熱量は所定温度に達するまでの時間に比例するため、燃焼動作を開始するに十分な熱量を確保できる。従って、着火後気化器温度が低下するアンダーシュートがなく、液体燃料は完全に気化され良好な燃焼が行われる。
【０００８】
一方、図１１は気化器１内に液体燃料が多量に残留している場合であるが、気化ガスよりもはるかに熱伝達率の良い液体燃料が熱媒体となるため、発熱体２から温度検出手段１６への伝熱が早くなり、温度検出手段１６は通常より短い時間で所定温度を検出する。しかしながら、気化器１に蓄積される熱量は、所定温度に達するまでの時間に比例して小さくなるため、燃焼動作を開始するには不十分である。従って、燃焼動作開始時に気化器１に液体燃料が供給されると、液体燃料を気化するのに必要な気化器１の熱量が大幅に不足するため、燃焼開始後の気化器温度のアンダーシュートは非常に大きくなり、燃焼を継続できずに消火に至ることもある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような現状に臨み、その目的とするところは、運転開始時に気化器内に残留する液体燃料の量にかかわらず、良好な着火・燃焼が可能な気化式燃焼機の気化制御装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
係る目的を達成するために本発明は、液体燃料を気化する気化器と、該気化器を加熱する発熱体と、気化器温度を検出する温度検出手段とを備え、前記気化器に液体燃料を供給して気化させ燃焼させる気化式燃焼機の気化制御装置において、前記発熱体に通電を始めてから前記温度検出手段で検出した温度が第１の所定温度に達するまでの時間を計時する計時手段と、前記気化器が燃焼動作開始可能な熱量を蓄積するまでに最低限必要とする時間を基準予熱時間とし、前記計時手段で計時した時間が前記基準予熱時間以下の場合は前記発熱体への通電を所定時間中止させ、その後、前記気化器温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度に達している場合には燃焼動作を開始させ、第２の所定温度に達していない場合は前記発熱体を再通電させる判定手段を設けたことを特徴とする気化式燃焼機の気化制御装置に係るものである。
【００１１】
また、前記発熱体を再通電する時間は、前記基準予熱時間から前記計時手段にて計時された時間を引いた残り時間以上であり、かつ再通電時間内に前記気化器温度が前記第２の所定温度に達した場合には燃焼動作を開始させることを特徴とする請求項１記載の気化式燃焼機の気化制御装置に係わるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
係る構成とすれば、気化器温度が第１の所定温度に達するまでの時間が基準予熱時間以下の場合に一旦発熱体への通電を中止し、所定時間経過後、気化器温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度に達しているなら、気化器がある程度暖まっていたものと判断し燃焼動作を開始するが、第２の所定温度に達していない場合は、気化器内に多量の液体燃料が残留していたため、温度検出手段が基準予熱時間に満たない短い時間で第１の所定温度を検出したものと判断し、更に決められた時間発熱体に通電をするので、気化器がどのような状態であっても常に良好な着火・燃焼が可能となる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付した図面により説明する。
【００１４】
図１、図２において気化器１は中管６内に発熱体２を有し、先端にはソレノイド体１１により可動する弁杆１２によって開閉するノズル９を設けている。１６は気化器１の温度を検出する温度検出手段、１７は気化ガスを燃焼させるバーナである。また、１８は液体燃料を貯蔵したタンクであり、タンク１８の上には送油ポンプ１９が設けられている。２０は送油ポンプ１９で汲み上げられた液体燃料を気化器１に供給する送油管である。
【００１５】
図５は制御部２１の構成を示した図であり、計時手段２２は発熱体２への通電開始から温度検出手段１６がある温度を検出したという信号を出力するまでの時間を計時するようになっている。判定手段２３は計時手段２２と温度検出手段１６の出力により発熱体２への通電の中止及び再通電の必要があるかを判定し、燃焼制御手段２４に信号を出力する。判定手段２３からの出力信号により燃焼制御手段２４は発熱体２へ通電するとともに送油ポンプ１９を駆動させ、さらにソレノイド体１１に通電する。
【００１６】
上述した構成において、図示しない運転スイッチにより運転開始動作が行われると、制御部２１からの指示により燃焼制御手段２４は発熱体２への通電を開始し、気化器１が加熱される。温度検出手段１６により検出された気化器温度が所定の条件を満たすと送油ポンプ１９が駆動し、送油管２０を通って液体燃料が気化器１へ送られて気化ガスとなり、ソレノイド体１１の可動により弁杆１２が後退し、開放されたノズル９から気化ガスがバ−ナ１７へ噴出すると同時に、燃焼を開始するようになっている。
【００１７】
次に、図６のフローチャートを用いて上記した構成における動作を説明する。図示しない運転スイッチが押され、運転開始動作が行われると制御部２１からの指示により燃焼制御手段２４が発熱体２への通電を開始し、気化器１が加熱される（ステップ１）と同時に計時手段２２により計時動作が開始される（ステップ２）。
【００１８】
判定手段２３は温度検出手段１６で検出された気化器温度が第１の所定温度に達したかを判定し（ステップ３）、第１の所定温度に達したなら計時を終了させ（ステップ４）、計時された時間と基準予熱時間とを比較するが（ステップ５）、ここでいう基準予熱時間とは、予め設定された気化器１が燃焼動作開始可能な熱量を蓄積するまでに最低限必要とされる時間のことである。
【００１９】
更に判定手段２３は、計時時間が基準予熱時間以上の場合は、気化器１が正常に予熱を完了したとみなし、送油ポンプ１９を駆動して燃焼動作開始へ移行させるが、一方、計時時間が基準予熱時間に満たない場合には、消火直後のように気化器１が多少暖まっていた場合と、気化器１内部に多量の液体燃料が残留しているため、温度検出手段１６が基準予熱時間に満たない短い時間で第１の所定温度を検出してしまう場合の２通りが考えられる。後者の場合、温度検出手段１６は、第１の所定温度を検出しているが、実際に気化器を加熱する時間は不十分であるため、このままの状態で燃焼動作を開始すると気化器温度は大きくアンダーシュートを起こし、燃焼不良を招いてしまう。
【００２０】
そこで、判定手段２３は計時時間が基準予熱時間に満たない場合は、所定時間Td発熱体２への通電を中止させた後（ステップ６）、気化器温度が第２の所定温度に達しているかを判定する（ステップ７）。消火直後のように気化器１が多少暖まっていたようなときは、気化器１は発熱体２により十分に加熱されているので、余熱により所定時間Td経過後には、気化器温度は第２の所定温度に達しているため燃焼動作が開始される。一方、気化器１に液体燃料が多量に残留していた場合は、発熱体２による加熱が不十分であり、Td経過後も気化器温度は第２の所定温度には達しないため、さらに加熱をする必要があると判断され、燃焼制御手段２４により再通電時間Tを決定し（ステップ８）、発熱体２への再通電を開始する（ステップ９）。その後、気化器温度が第２の所定温度に達するか（ステップ１０）、再通電開始からＴ秒経過したならば（ステップ１１）燃焼動作を開始させる。
【００２１】
ここで、所定時間Tdは、発熱体２の再通電による気化器温度の急激な温度上昇（オーバーシュート）を防止することを目的として決定される時間であり、さらに、再通電時間Tは、最初に通電を開始してからの通電積算時間が基準予熱時間以上になるように、つまり気化器温度が第１の所定温度に達するまでに計時された時間と足し合わせて基準予熱時間以上となるように決定される。ただし、再通電時間内に気化器温度が第２の所定温度に達した場合は、直ちに発熱体２への通電を中止し燃焼動作を開始する。
【００２２】
図７から図９は本発明における具体的な気化器１の状態を説明するためのもので、基準予熱時間より短い時間で温度検出手段１６が第１の所定温度を検知した場合の気化器温度と発熱体制御動作をタイムチャートにて示したものである。ここでは基準予熱時間をＴ、発熱体２への通電を中止する所定時間をTdとして実施した場合の例を示す。なお、ＴおよびTdは気化器１の熱量によって決まるものである。
【００２３】
図７は消火直後のように気化器１が多少暖まっていた場合であり、気化器温度が第１の所定温度に達するまでの時間Ａは基準予熱時間Ｔより短いため、所定時間Td発熱体２への通電を中止している。しかし、気化器１は十分に加熱されているため、発熱体２への通電を中止した後の気化器温度は第２の所定温度に達しており、発熱体２への通電を中止してからTd経過後に送油ポンプ２１を駆動させ燃焼動作を開始する。
【００２４】
図８は気化器１内に多量に液体燃料が残留していた場合であり、気化器温度が第１の所定温度に達するまでの時間Ａは基準予熱時間Ｔより短いためTd発熱体２への通電を中止しているが、その後の気化器温度は第２の所定温度に達していない。そこで、基準予熱時間Ｔから気化器温度が第１の所定時間に達するまでの時間Ａを引いた残り時間Ｂ１（Ｂ１＝Ｔ−Ａ）発熱体２を再通電し、その後燃焼動作を開始する。
【００２５】
図９では図８と同様に再通電時間Ｔを決定し、発熱体２に再通電を行っているが、再通電時間中Ｂ２（Ｂ２＜Ｂ１）に気化器温度は第２の所定温度に達したため、直ちに燃焼動作を開始する。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明の気化式燃焼機の気化制御装置は、気化器が燃焼動作開始可能な熱量を蓄積するまでに最低限必要とする時間として基準予熱時間を設け、発熱体に通電を開始してから気化器が第１の所定温度となるまでの時間と基準予熱時間を比較し、その結果により燃焼動作を開始するか発熱体を再通電するかを決定するように構成したので、燃焼動作開始時の気化器内に残留する液体燃料の量にかかわらず、良好な着火・燃焼を得ることができ、また気化器の耐久性を向上させるといった優れた効果を奏する。
【００２７】
また、請求項２記載の発明においては、発熱体の再通電時間を気化器が燃焼動作開始可能な熱量を蓄積するまでに最低限必要とされる時間から決定し、さらにこの再通電時間内に気化器温度が第２の所定温度に達した場合は直ちに燃焼動作を開始するように構成したので、一層良好な着火・燃焼を得ることができ、かつ運転開始から着火までの時間を必要以上に長くすることがないため、極めて実用的な気化式燃焼機の気化制御装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例及び本実施例の気化器の断面図である。
【図２】従来例及び本実施例の気化器、送油ポンプ、タンク、バーナの概略説明図である。
【図３】従来例及び本実施例の気化器の伝熱筒の斜視図である。
【図４】従来例及び本実施例の気化器の液体燃料の気化状態説明図である。
【図５】本実施例の要部を示すブロック図である。
【図６】本実施例の発熱体の制御方法を示すフローチャートである。
【図７】本実施例において気化器が多少暖まっていた場合の気化器温度と発熱体制御動作を示すタイムチャートである。
【図８】本実施例において気化器内に多量の液体燃料が残っていた場合の気化器温度と発熱体制御動作を示すタイムチャートである。
【図９】本実施例において気化器内に多量の液体燃料が残っていた場合の気化器温度と発熱体制御動作を示すタイムチャートである。
【図１０】従来例において着火した場合の気化器温度と発熱体制御動作を示すタイムチャートである。
【図１１】従来例において気化器内に多量の液体燃料が残留していた状態で着火した場合の気化器温度と発熱体制御動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１  気化器
２  発熱体
１６  温度検出手段
２２  計時手段
２３  判定手段
１  気化器
２  発熱体
３  内管
４  前段気化室
５  後段気化室
６  中管
７  外管
８  通気口
９  ノズル
１０  噴出管
１１  ソレノイド体
１２  弁杆
１３  伝熱筒
１４  小通路
１５  充填剤
１６  温度検出手段
１７  バーナ
１８  タンク
１９  送油ポンプ
２０  送油管
２１  制御部
２２  計時手段
２３  判定手段
２４  燃焼制御手段
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003853984.tif 000009
【図９】
0003853984.tif 000010
【図１０】
0003853984.tif 000011
【図１１】
0003853984.tif 000012