(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を供給する燃料供給手段と、供給された液体燃料を噴出するノズルと、直線状のヒータを複数個直列に接続した気化ヒータを内蔵し、ノズルから噴出された液体燃料を気化する気化器と、前記気化器の温度を検知する温度検知器と、前記気化器の下流側に設けた混合室と、混合室の下流側に設けたバーナヘッドと、燃焼用空気を供給する送風機と、前記温度検知器により前記ヒータを制御する制御部とを備えた液体燃料燃焼装置。
【請求項２】
複数個のヒータは、膨張収縮を吸収するヒータ接続手段により直列に接続された請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項３】
複数個の直列に接続されたヒータのうち、ノズルから噴出された液体燃料の衝突面近傍に設けたヒータの電気容量を大、それ以外に設けたヒータの電気容量を小にした請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項４】
気化ヒータの電気容量を可変制御する可変制御部を備えた請求項１、２または３記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項５】
気化器の予熱時は気化ヒータの電気容量を大、燃焼待機時及び燃焼時は気化ヒータの電気容量を小に制御する可変制御部を備えた請求項４記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項６】
温度検知器の設定温度と温度検知器の温度との差が大の時は気化ヒータの電気容量を大、差が小の時は気化ヒータの電気容量を小に可変制御する可変制御部を備えた請求項４記載の液体燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は給湯機や暖房機等の熱源に使用される液体燃料燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、給湯機や暖房機等の石油燃焼機器に搭載される液体燃焼装置は、低騒音化、機器の小型化、燃焼量調節幅の拡大等の要求から液体燃料を気化させて燃焼させる気化方式が用いられている。
【０００３】
この種の液体燃料燃焼装置は、特開平９−８９２２１号公報に示すようなものがある。以下、その構成について図７と図８を参照しながら説明する。図７と図８に示すように、液体燃料を供給するポンプ１と、ポンプ１に接続され液体燃料を噴出するノズル２と、ノズル２から噴出された液体燃料を気化し、底部に流出口３を有した気化器４と、気化器４下部で流出口３と連通した混合室５と、混合室５上部で気化器４背面側に備えられたバーナ部６と、燃焼用空気を供給する送風機７とからなり、気化器４は、片側に曲部を、他側に直線部を有するＵ字状構成にしてＵ字状の一方を気化器４の垂直気化面８上方に突出した上側壁９に、他方を気化器４下部の流出口３を形成する下側壁１０に配置した加熱ヒータ１１と、気化器４背面に設けた受熱部１２とから構成されている。
【０００４】
従って、加熱ヒータ１１に通電して気化器４を気化可能温度まで昇温させた後、ノズル２と対向した垂直気化面８にポンプ１より供給された液体燃料と送風機７より供給された燃焼用用空気を供給すると、垂直気化面８で気化された気化ガスは燃焼用空気の送風力もあって、加熱ヒータ１１を備えた上下側壁９、１０にそれぞれ案内されながら下方の流出口３を介して混合室５へ送られ、均一に混合された後、バーナ部６で火炎を形成し燃焼する。燃焼すると、その燃焼熱を受熱部１２で受熱し、気化器４の温度に応じて加熱ヒータ１１を運転または停止して気化器４の温度を維持させて、燃焼を持続するようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の液体燃料燃焼装置では、気化器に内蔵されたヒータ１１は片側に曲部を、他側に直線部を有するＵ字状構成にしているので、ヒータ１１の曲部と直線部とで電力密度が異なり、ヒータ１１の直線部近傍の気化器４を気化可能温度まで昇温させるとヒータ１１の曲部近傍の気化器４を余分に昇温することになり、気化器４を均一に加熱できないためヒータ１１の消費電力が低減できないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、気化器の予熱時間を短縮してヒータの消費電力を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、液体燃料を供給する燃料供給手段と、供給された液体燃料を噴出するノズルと、直線状のヒータを複数個直列に接続した気化ヒータを内蔵し、ノズルから噴出された液体燃料を気化する気化器と、前記気化器の温度を検知する温度検知器と、前記気化器の下流側に設けた混合室と、混合室の下流側に設けられたバーナヘッドと、燃焼用空気を供給する送風機と、前記温度検知器により前記ヒータを制御する制御部とを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は各請求項記載の構成により実施できるものであり、請求項１記載のように、曲部のない直線状のヒータを複数個直列に接続して気化器に設けている。このため気化器全体を均一に加熱することができ、余分な気化器の加熱がなくなるのでヒータの消費電力が低減でき、気化器の予熱時間も短縮できることになる。
【０００９】
また、請求項２記載のように、複数個のヒータは、膨張収縮を吸収するヒータ接続手段により直列に接続しているので、気化ヒータの運転及び停止における接続部の温度変化による膨張収縮が吸収され、接続部の接触不良やはがれ等による不安全性が防止できる。
【００１０】
さらに請求項３記載のように、複数個の直列に接続されたヒータのうち、ノズルから噴出された液体燃料の衝突面近傍に設けたヒータの電気容量を大、それ以外に設けたヒータの電気容量を小にしているので、液体燃料の衝突面近傍の気化器を気化可能温度まで昇温させるのに必要な予熱時間を短縮させることができ、気化ヒータの電気容量を低減できる。
【００１１】
さらに請求項４記載のように、気化ヒータの電気容量を可変制御する可変制御部を備えているので、予熱完了後の待機中及び燃焼時は気化ヒータをオンオフすることなく常時通電して気化器を所定の温度に一定に維持することができ、気化ヒータの消費電力を低減するとともに良好な気化状態を得ることができる。
【００１２】
さらに請求項５記載のように、気化器の予熱時は気化ヒータの容量を大、燃焼待機時及び燃焼時は気化ヒータの電気容量を小に制御する可変制御部を備えているので、気化器を気化可能温度まで昇温させる予熱時間を短縮させるとともに、燃焼待機時及び燃焼時の気化ヒータの消費電力を低減することができる。
【００１３】
さらに請求項６記載のように、温度検知器の設定温度と温度検知器の温度との差が大の時は気化ヒータの電気容量を大、差が小の時は気化ヒータの電気容量を小に可変制御する可変制御器を備えているので、気化器を余分に加熱することがなく気化ヒータの消費電力を低減することができる。
【００１４】
【実施例】
以下本発明の実施例を図を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施例１）
図１において、１３は液体燃料を供給するポンプ、１４は供給された液体燃料を噴出するノズル、１５は気化器で、ノズル１４から噴出された液体燃料を加熱気化するもので、直線状のヒータ１６を複数個直列に接続して上下に配置した気化ヒータ１７を有する。上記気化器１５はアルミダイカストや鉄鋳物や銅鋳物やこれらの合金鋳物等の熱伝導の良い材料で作られ、その内部にはノズル１４に対向して気化部１８と通路状の気化室１９を設けている。２０は燃焼用空気を供給する送風機、２１は燃焼用空気を気化器１５内に供給する気化用空気入口である。上記気化器１５の下部には混合気噴出口２２を設け、混合気噴出口２２に連通して気化器１５の下流側に混合室２３を設けている。混合室２３は、アルミニウムや銅やこれらの合金やアルミダイカストや鉄鋳物や銅鋳物やこれらの合金鋳物等の熱伝導の良い材料で作られている。２４は混合室２３で形成された混合気を燃焼するパンチング板や積層板等で構成した多孔状の炎口で、混合室２３の下流側に設けられ、気化器１５に連接されている。２５は炎口２４で形成された火炎、２６は炎口２４の上方で気化部１８の背面側に設けた受熱部、２７は気化器１５の温度を検知する熱電対やサーミスタ等で構成した温度検知器、２８は温度検知器２６の信号を受けて気化ヒータ１７の運転を制御する制御部である。
【００１６】
上記構成において、制御部２８により気化ヒータ１７に通電すると気化器１５が加熱される。気化器１５が所定の温度に達すると温度検知器２７により検知し、その信号が制御部２８に伝えられ気化ヒータ１７の通電を停止し、予熱を完了する。以後、制御部２８により気化ヒータ１７の通電をオンオフしながら気化器１５の温度を一定に保ち、待機中となる。待機中の状態で、給湯機の場合給湯回路の蛇口を開くと、送風機２０からの燃焼用空気が気化用空気入口２１から気化用空気として気化器１５に流入するとともに、液体燃料をポンプ１３を介してノズル１５から気化部１８に噴出する。液体燃料は気化部１８で加熱気化され、気化用空気と混合して可燃混合気を形成する。この可燃混合気は、混合気噴出口２２から混合室２３に流入し、混合室２３で均一に混合されて炎口２４に送られる。炎口２４から噴出された可燃混合気は、点火手段（図示なし）により点火し、火炎２５を形成し燃焼する。この火炎２５の燃焼熱を受熱部２６で受熱して気化ヒータ１７の通電を抑制して燃焼を持続する。
【００１７】
ここでこの第１の実施例は、気化ヒータ１７を曲部のない直線状の２本のヒータ１６を直列接続して構成しているので、従来のＵ字型ヒータに比べ気化器１５を均一に加熱することができる。すなわち複数個のヒータ１６を直列に接続した気化ヒータ１７により気化器１６全体を均一に加熱することになるので、余分に気化器１５を加熱することがなくなり、よって気化ヒータ１７の消費電力が低減でき、気化器１５の予熱時間が短縮できるという効果がある。
【００１８】
また、気化器１６全体を均一に加熱することになるので、気化部１８として使用可能な面積が拡大でき、気化器１５をコンパクトに構成できるという効果がある。
【００１９】
また、ヒータ１６には曲部がないのでヒータ１６が局部的に加熱することなく均一に温度上昇し、ヒータ１６の信頼性を向上するという効果がある。
【００２０】
（実施例２）
次に本発明の実施例２を図２を参照しながら説明する。
【００２１】
図２において、２９は１本のヒータ１６を複数個直列に接続するヒータ接続手段である。ヒータ接続手段２９は、導電性のステンレスや銅やアルミニウムやこれらの合金等の材料で山形や波形等の形状で膨張収縮を吸収するように構成されている。また、ヒータ接続手段２９は、導電性の伸縮自在の材料であってもよい。３０はヒータ１６とヒータ接続手段２９の接続部である。
【００２２】
上記構成において、接続部３０は気化ヒータ１７の運転時は高温に、停止時は常温になり、接続部３０は気化ヒータ１７の運転及び停止により温度変化することになる。
【００２３】
本発明の実施例２によれば、気化ヒータ１７の運転及び停止により温度変化が生じてもヒータ接続手段２９は、温度変化による膨張収縮を吸収するので接続部３０の接触不良やはがれ等による不安全性が防止できるという効果がある。
【００２４】
（実施例３）
次に本発明の実施例３を図３を参照しながら説明する。
【００２５】
図３において、１６ａは、複数個直列に接続された気化ヒータ１７のうちノズル１４から噴出された液体燃料の衝突面近傍に設けられたヒータである。１６ｂはそれ以外に設けられたヒータである。液体燃料の衝突面近傍に設けられたヒータ１６ａの電気容量は、それ以外のヒータ１６ｂの電気容量よりも大に設定されている。
【００２６】
上記構成において、気化ヒータ１７が通電されると気化器１５が加熱されるが、液体燃料の衝突面近傍に設けられたヒータ１６ａの電気容量は、それ以外のヒータ１６ｂの電気容量よりも大に設定されているので、液体燃料の衝突面近傍の気化部１８の温度はそれ以外よりも温度上昇するのが速いことになる。
【００２７】
本発明の実施例３によれば、気化器１５が冷時の状態から気化ヒータ１７に通電して気化器１５を加熱して所定の温度に達するまでの時間は、液体燃料の衝突面近傍の気化部１８の温度を所定の温度まで昇温する時間であるから、液体燃料の衝突面近傍に設けられたヒータ１６ａの電気容量は、それ以外のヒータ１６ｂの電気容量よりも大に設定されているので予熱時間が短縮できるという効果がある。また、気化ヒータ１７の電気容量を低減できるという効果がある。
【００２８】
（実施例４）
次に本発明の実施例４を図４を参照しながら説明する。
【００２９】
図４において、３１は気化ヒータ１７の電気容量を可変制御する可変制御部である。
【００３０】
上記構成において、制御部２８により気化ヒータ１７に通電すると気化器１５が加熱される。気化器１５が所定の温度に達すると温度検知器２７により検知し、その信号が制御部２８に伝えられ可変制御手段３１が気化ヒータ１７への通電量を減少させ、予熱を完了する。以後、可変制御部３１により気化ヒータ１７の電気容量を制御して通電しながら気化器１５の温度を一定に保ち、待機中となる。待機中の状態で、給湯機の場合給湯回路の蛇口を開くと、送風機２０からの燃焼用空気が気化用空気入口２１から気化用空気として気化室１９に流入するとともに、液体燃料をポンプ１３を介してノズル１４から気化部１８に噴出する。液体燃料は気化部１８で加熱気化され、気化用空気と混合して可燃混合気を形成する。この可燃混合気は、混合気噴出口２２から混合室２３に流入し、混合室２３で均一に混合されて炎口２４に送られる。炎口２４から噴出された可燃混合気は、点火手段（図示なし）により点火し、火炎２５を形成し燃焼する。この火炎２５の燃焼熱を受熱部２６で受熱して受熱量に応じて気化ヒータ１７の通電量を制御して気化器１５の温度を一定に維持しながら燃焼を持続する。
【００３１】
本発明の実施例４によれば、気化ヒータ１７をオンオフすることなく常時通電して待機中及び燃焼時の気化器１５を所定の温度に一定に維持することができるので気化ヒータ１７の消費電力が低減できるという効果がある。また、燃焼時は、良好な気化状態が得られる気化器１５の温度が維持できるという効果がある。
【００３２】
（実施例５）
次に本発明の第５の実施例を図５を参照しながら説明する。
【００３３】
図５において、３２は、気化器１５の予熱時は気化ヒータ１７の電気容量を大に、予熱完了後の待機中及び燃焼時は気化ヒータ１７の電気容量を小に制御する可変制御部である。
【００３４】
上記構成において、気化器１５を所定の温度まで昇温させる予熱時は、気化ヒータ１７の電気容量を大にし、予熱完了後の待機中及び燃焼時は気化ヒータ１７の電気容量を小に設定する。
【００３５】
本発明の実施例５によれば、気化器１５を所定の温度まで昇温させる予熱時は、気化ヒータ１７の電気容量を大にしているので予熱時間が短縮できるという効果がある。また、予熱完了後の待機中は気化器１５からの放熱による気化器１５の温度低下を補う電気容量を気化ヒータ１７に供給し、燃焼時は受熱部２６からの受熱が得られるので気化に必要な熱量の差を気化ヒータ１７に供給すればよいので、気化ヒータ１７の電気容量を小にすることにより、待機中及び燃焼時の気化ヒータ１７の消費電力が低減できるという効果がある。
【００３６】
（実施例６）
次に本発明の実施例６を図６を参照しながら説明する。図６において、３３は、温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が大の時は気化ヒータ１７の電気容量を大、差が小の時は気化ヒータ１７の電気容量を小に可変制御する可変制御器である。
【００３７】
上記構成において、気化器１５が冷時の状態から気化ヒータ１７に通電して気化器１５を加熱して所定の温度まで昇温する予熱時に、予熱開始時の温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が大の時は気化ヒータ１７の電気容量を大にし、気化ヒータ１７の通電により気化器１７が昇温されて温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が小になると気化ヒータ１７の電気容量を小にする。また、燃焼時に温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が大の時は気化ヒータ１７の電気容量を大にし、気化ヒータ１７の通電により気化器１７が昇温されて温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が小になると気化ヒータ１７の電気容量を小にする。
【００３８】
本発明の実施例６によれば、予熱開始時は気化ヒータ１７の電気容量を大にして気化器１７を所定の温度近傍まで昇温させ、所定の温度近傍まで昇温されると気化ヒータ１７の電気容量を小にするので、気化器１５の温度上昇速度が緩やかになって温度検知器２７の検知遅れがなくなり、気化器１５を余分に加熱することがなく気化ヒータの消費電力ができるという効果がある。また、燃焼時に温度検知器２７の設定温度と温度検知器２７の温度との差が大の時は気化ヒータ１７の電気容量を大にして昇温させ、気化ヒータ１７の通電により気化器１７が昇温されて温度検知器２７の温度が温度検知器２７の設定温度近傍になると気化ヒータ１７の電気容量を小にするので、前記と同様に気化器１５の温度上昇速度が緩やかになって温度検知器２７の検知遅れがなくなり、気化器１５を余分に加熱することがなく気化ヒータの消費電力ができるという効果がある。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、気化ヒータの消費電力が低減でき、気化器の予熱時間が短縮できる。また、気化器のコンパクト化が図れる。さらに、ヒータの信頼性を向上することができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、加えてヒータとヒータ接続手段の接続部の信頼性が向上する。
【００４１】
また、請求項３記載の発明によれば、請求項１ないし２記載の効果に加えて、予熱時間が短縮できる。
【００４２】
また、請求項４記載の発明によれば、請求項１、２ないし３記載の効果に加えて、気化ヒータの消費電力が低減できる。また、良好な気化状態が得られる気化器温度に維持できる。
【００４３】
また、請求項５記載の発明によれば、請求項１、２、３ないし４記載の効果に加えて、気化ヒータの消費電力が低減できる。
【００４４】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項１、２、３、４ないし５記載の効果に加えて、気化ヒータの消費電力が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図２】本発明の実施例２における液体燃料燃焼装置の要部拡大斜視図
【図３】本発明の実施例３における液体燃料燃焼装置の要部断面斜視図
【図４】本発明の実施例４における液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図５】本発明の実施例５における液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図６】本発明の実施例６における液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図７】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図８】同液体燃料燃焼装置の要部拡大図
【符号の説明】
１３  ポンプ
１４  ノズル
１５  気化器
１６  ヒータ
１６ａ  衝突面近傍ヒータ
１６ｂ  それ以外のヒータ
１７  気化ヒータ
１８  気化部
１９  気化室
２０  送風機
２１  気化用空気入口
２２  混合気噴出口
２３  混合室
２４  炎口
２５  火炎
２６  受熱部
２７  温度検知器
２８  制御部
２９  ヒータ接続手段
３０  接続部
３１  可変制御部
【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】
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