(57)【要約】【課題】熱回収部を備えた気化器における気化室の温度分布の変化を抑え、気化室の温度を安定して制御することができる液体燃料燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃焼開始時にはヒータ１２により加熱され、燃焼中は熱回収部１１が回収するバーナ７の燃焼熱により加熱される気化器１を備えた液体燃料燃焼装置であって、熱回収部１１から気化室１４への伝熱方向と、ヒータ１２から気化室１４への伝熱方向が同一方向となるように気化室１４とヒータ受熱部１３と熱回収部１１を配置した。このように構成することで、燃焼開始時と燃焼中とで気化器１を加熱する熱源が変わっても、液体燃料を気化する気化室１４への伝熱方向は常に同じとなるため、気化室１４の温度分布の変化が抑えられ安定した温度制御が可能になる。【選択図】図２
2014074550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を加熱して気化ガスを生成する気化器と、気化ガスと空気の混合ガスを燃焼するバーナを備え、前記気化器はバーナの火炎に臨み燃焼熱を回収する熱回収部と、気化器を加熱するヒータと、前記ヒータからの熱を受熱するヒータ受熱部と、液体燃料を気化する気化室と、気化ガスを噴出させるノズル部とを有する液体燃料燃焼装置において、前記熱回収部から前記気化室への伝熱方向と、前記ヒータから前記気化室への伝熱方向が同一方向であることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
【請求項２】
前記熱回収部から前記気化室へ熱を伝える伝熱経路中に、前記ヒータ受熱部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項３】
前記ノズル部は前記気化室の上部と連通することを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を気化器で気化した気化ガスをバーナで燃焼させる液体燃料燃焼装置に関し、特に気化器が火炎から燃焼熱を回収する熱回収部を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃焼装置には、燃焼開始時にはヒータで気化器を加熱し、燃焼中は熱回収部が火炎から回収した燃焼熱によって気化器を加熱することで、気化室に供給された液体燃料から気化ガスを生成するように構成されたものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
つまり、燃焼開始時は気化器を加熱するためにヒータへ通電しているが、燃焼が開始されてバーナに火炎が形成された後は、バーナの火炎を気化器を加熱するための熱源として用いることでヒータへの通電が不要になるため、燃焼時の消費電力を低減することができるのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３６７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の気化器は、気化室に対してヒータと熱回収部が異なる方向に配置されていたため、気化器は燃焼開始時にヒータで加熱される時と、燃焼中に熱回収部が回収した燃焼熱で加熱される時では、気化室に対して熱の加わる方向が異なっていた。そのため、燃焼開始時はヒータに近い部分が最も高温となり、一方燃焼中は熱回収部に近い部分が最も高温となるため気化室の温度分布が変化してしまい、気化室の温度を安定させるのが難しかった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのもので、熱回収部を備えた気化器における気化室の温度分布の変化を抑え、気化室の温度を安定して制御することができる液体燃料燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、液体燃料を加熱して気化ガスを生成する気化器と、気化ガスと空気の混合ガスを燃焼するバーナを備え、前記気化器はバーナの火炎に臨み燃焼熱を回収する熱回収部と、気化器を加熱するヒータと、前記ヒータからの熱を受熱するヒータ受熱部と、液体燃料を気化する気化室と、気化ガスを噴出させるノズル部とを有する液体燃料燃焼装置において、前記熱回収部から前記気化室への伝熱方向と、前記ヒータから前記気化室への伝熱方向が同一方向であることを特徴とする液体燃料燃焼装置である。
【０００８】
また、前記熱回収部から前記気化室へ熱を伝える伝熱経路中に、前記ヒータ受熱部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置である。
【０００９】
また、前記ノズル部は前記気化室の上部と連通することを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置である。
【発明の効果】
【００１０】
上述のように構成することにより、燃焼開始時と燃焼中とで気化器を加熱する熱源がヒータからバーナの火炎に変わっても気化室は常に同じ方向から加熱されるため、気化室の温度分布の変化が抑えられ安定した温度制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の液体燃料燃焼装置に設けられる気化器の外観図である。
【図２】同気化器の断面図である。
【図３】液体燃料燃焼装置における気化器の周辺構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
【００１３】
本発明は、燃焼開始時にはヒータにより加熱され、燃焼中は熱回収部が回収するバーナの燃焼熱により加熱される気化器を備えた液体燃料燃焼装置であって、熱回収部から気化室への伝熱方向と、ヒータから気化室への伝熱方向が同一方向となるように気化室とヒータ受熱部と熱回収部を配置した。
【００１４】
つまり、燃焼開始時と燃焼中とで気化器を加熱する熱源が変わっても、液体燃料を気化する気化室への伝熱方向は常に同じとなるため、気化室の温度分布の変化が抑えられ安定した温度制御が可能になる。
【００１５】
また、熱回収部から気化室へ熱を伝える伝熱経路中にヒータ受熱部を設け、熱回収部と気化室との境界部分をヒータ受熱部として利用することで、気化器を小型にして軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、気化ガスは比重が軽く気化室上部に滞留するので、気化室の上部とノズル部を連通させることで、気化室上部の十分に気化された気化ガスのみをノズルから噴出させることができるため、燃焼状態を良好に保つことができる。
【実施例１】
【００１７】
以下本発明の一実施例としての液体燃料燃焼装置を図面により説明する。
【００１８】
図１は液体燃料燃焼装置に設けられる気化器の外観図、図２は同気化器の断面図である。気化器１は、液体燃料を気化して気化ガスとする気化部１０と、気化部１０で生成された気化ガスを後述のバーナ７に噴出するノズル部２０と、ノズル部２０を開閉させるプランジャー部３０とから構成されている。
【００１９】
気化部１０は、バーナ７で形成される火炎の燃焼熱を回収する熱回収部１１と、通電することで発熱するヒータ１２と、ヒータ１２が取り付けられてヒータ１２の熱を受けるヒータ受熱部１３と、液体燃料を気化する気化室１４を備えている。
【００２０】
このように気化器１が熱回収部１１を備えることにより、燃焼開始時にはヒータ１２が発する熱により気化器１を加熱し、燃焼が開始してバーナ７で火炎が形成された後は熱回収部１１が回収した燃焼熱により気化器１が加熱される。気化器１が加熱されることで気化室１４内が高温となり、気化室１４に供給された液体燃料が気化されて気化ガスとなる。
【００２１】
そして、熱回収部１１とヒータ受熱部１３はともに気化室１４の上方に設けられており、ヒータ１２の発する熱は図中の破線矢印で示すようにヒータ受熱部１３を介して気化室１４を加熱し、一方、熱回収部１１が火炎から回収した燃焼熱は一点鎖線矢印で示すようにヒータ受熱部１３を介して気化室１４を加熱する。つまり気化室１４への伝熱方向は、ヒータ１２による加熱時と熱回収部１１が回収した燃焼熱による加熱時とでは同一方向となる。
【００２２】
なお、図２において気化部１０は、上から熱回収部１１、ヒータ受熱部１３、気化室１４を配置して構成されているが、ヒータ受熱部１３を熱回収部１１の上方に配置しても気化室１４への伝熱方向が一致することになる。ただし、図２のように、熱回収部１１と気化室１４の間にヒータ受熱部１３を配置した構成とすれば、熱回収部１１と気化室１４との境界部分をヒータ受熱部１３として利用することができるため、気化部１０を小型にして軽量化を図ることができる。小型化することにより、気化部１０の熱容量も減少するので、着火スピードも速くすることができる。
【００２３】
気化室１４は四方を金属部材によって囲まれることで内部に空間が形成された形状であり、気化室１４の底面と前面は液体燃料を気化する気化面１４１となっていて、液体燃料の気化を促進するための筋状の凹凸が形成されている。この気化面１４１と、熱回収部１１と、ヒータ受熱部１３は一体に形成されて気化器本体を構成している。また、気化室１４の気化面１４１以外の面（両側面および背面）はコの字状の部材である気化室側壁１４２により構成され、この気化室側壁１４２には気化室１４の温度を検知するためのサーミスタ（図示せず）が取り付けられている。そして、気化器本体と気化室側壁１４２を組み合わせることにより気化部１０が形成される。
【００２４】
さらに、気化室１４には送油パイプ４と接続された燃料吐出口１６が設けられていて、この送油パイプ４は電磁ポンプ３を介して油受皿２に繋がっており、電磁ポンプ３を駆動することで送油パイプ４を通して油受皿２に貯められた液体燃料が気化室１４に供給される。そして、気化室１４の前面と背面にはノズル部２０が貫通する貫通孔１４３、１４４が形成されている。
【００２５】
ノズル部２０は、気化室１４に設けられた貫通孔１４３、１４４を貫通する筒状のノズルパイプ２１と、このノズルパイプ２１の連通口２４に一端が接続されるとともに、他端が気化室１４の上部と連通する気化ガス流路２３から構成されている。気化ガスは比重が軽く気化室１４の上部に滞留するため、気化ガス流路２３を気化室１４の上部と連通させることで、十分に気化したガスのみをノズルパイプ２１に流入させることができる。したがって、この気化ガス流路２３は、ノズルパイプ２１に気化室１４上部の気化ガスを流入させるものであれば図のような円筒状でなくともよい。また、ノズルパイプ２１の先端には、気化室１４で気化された気化ガスを噴出させる噴出口２２が設けられ、後端はプランジャー部３０に接続されている。
【００２６】
なお、ノズル部２０と気化室１４の上部とを連通させる方法は図２のようにノズルパイプ２１と気化ガス流路２３を用いた形状に限るものではなく、種々の構造を用いることが出来る。例えばノズルパイプ２１を気化室１４の上方に配置すれば、気化ガス流路２３を設けなくとも連通口２４を介してノズル部２０と気化室１４の上部を連通させることができる。また、気化面１４１に噴出口２２を形成し、気化室１４内部に気化ガスの流れを方向付けるような壁を設けることでノズルパイプ２１を設けなくとも気化室１４の上部とノズル部２０（噴出口２２）を連通させることが可能である。
【００２７】
プランジャー部３０は、円筒部３１１と小径部３１２が深絞り加工により一体に形成された筒体３１と、ソレノイドコイル３２を備え、ソレノイドコイル３２の内部に筒体３１を貫通して構成される。また、この筒体３１の円筒部３１１には、後端に固定された固定片３４と、内部を摺動自在な可動片３３と、固定片３４と可動片３３の間に介在するスプリング３５が設けられている。ソレノイドコイル３２は通電されることで磁気力を発生し、この磁気力により可動片３３を吸引する。
【００２８】
固定片３４には小空間であるニゲ部３６が形成され、このニゲ部３６を通じて気化室１４やノズルパイプ２１内に残留した気化ガスを油受皿２に戻すためのニゲパイプ５が接続されている。
【００２９】
可動片３３は、内部に固定片３４のニゲ部３６を閉塞するプランジャー弁３７が挿入固定されるとともに、ノズルパイプ２１側に向けてバルブロッド３８が取り付けられており、このバルブロッド３８は先細り形状をなしていてその先端にはノズルパイプ２１の噴出口２２を開閉する弁針３８１が形成されている。また、可動片３３はスプリング３５の付勢力により常時ノズルパイプ２１側に押圧されていて、これにより弁針３８１が噴出口２２を閉塞した状態となっている。
【００３０】
図３は液体燃料燃焼装置における気化器の周辺構造を示す図であって、気化器１の前方には気化器１から噴出される気化ガスと空気との混合ガスを燃焼させるバーナ７が配置されている。バーナ７は、気化ガスと空気とを混合して混合ガスとする混合管７１と、混合ガスが噴出して火炎が形成される炎孔部７２と、炎孔部７２から噴出する混合ガスに着火する着火手段７３と、燃焼状態を検知する火炎検知手段７４から構成されており、気化器１はノズル部２０の噴出口２２が混合管７１の開口と対向し、熱回収部１１が炎孔部７２で形成される火炎に臨むように取付金具６を用いて燃焼装置に取り付けられる。
【００３１】
次に、上述の構成における液体燃料燃焼装置の動作について説明する。
【００３２】
液体燃料燃焼装置の燃焼開始が指示されると、ヒータ１２への通電が行われ、ヒータ１２の発する熱はヒータ受熱部１３を介して伝熱され、気化室１４の温度を上昇させる。気化室１４の温度はサーミスタにより検知されており、気化室１４が液体燃料を気化することのできる温度まで上昇すると電磁ポンプ３が始動して油受皿２内の液体燃料を汲み上げ、液体燃料は送油パイプ４を通過して燃料吐出口１６から気化室１４内に供給される。
【００３３】
気化室１４に供給された液体燃料は気化面１４１に接触することで気化し、気化ガスとなる。気化面１４１の温度が液体燃料の沸点よりも高いと、供給された液体燃料はライデンフロスト現象により球状となって転がり、蒸発速度が遅くなってしまうが、気化面１４１に筋状の凹凸を設けることで球状化と転がりが緩和され、効率よく液体燃料を気化させて気化ガスを発生させることができる。
【００３４】
気化面１４１で発生した気化ガスは気化室１４内に拡散し、気化ガス流路２３からノズルパイプ２１内に流入する。気化ガスは比重が軽く気化室１４の上部に滞留するため、気化ガス流路２３を気化室１４の上部と連通させることで、十分に気化したガスのみをノズルパイプ２１内に流入させることができる。
【００３５】
また、ノズルパイプ２１は気化室１４を貫通して設けられているので、ノズルパイプ２１には気化ガス流路２３を通過した気化ガスのみが流入し、気化室１４底部の十分に気化されていない燃料が流入してしまうことがない。さらにノズル部２０の温度は気化室１４の熱により高温に維持されるので、ノズルパイプ２１に流入した気化ガスの温度を低下させないため、燃焼状態を良好に維持することができる。
【００３６】
そして、電磁ポンプ３の始動に相前後してソレノイドコイル３２に通電が行われ、ソレノイドコイル３２の磁気力により可動片３３が吸引されて固定片３４側に摺動する。可動片３３が摺動することでバルブロッド３８も固定片３４側に移動するため、バルブロッド３８の先端に設けられた弁針３８１が噴出口２２から離脱し、さらにプランジャー弁３７が固定片３４のニゲ部３６を閉塞するため、ノズルパイプ２１内に流入した気化ガスは噴出口２２よりバーナ７の混合管７１に向けて噴出される。
【００３７】
混合管７１に向けて噴出された気化ガスは、噴出された際のエジェクタ効果により周囲の空気を一次空気として取り込み、混合管７１内では気化ガスと一次空気とを混合した混合ガスが生成される。この混合ガスはバーナ７の炎孔部７２から噴出して、着火手段７３により着火されて燃焼が開始され、燃焼中は火炎検知手段７４によって燃焼状態が監視される。
【００３８】
燃焼が開始されて、炎孔部７２で火炎が形成されると、熱回収部１１は火炎に晒されて燃焼熱を回収する。そして、熱回収部１１が火炎から回収した燃焼熱は、ヒータ受熱部１３を介して気化室１４へ伝熱し、気化室１４を加熱するようになる。
【００３９】
サーミスタは常時気化室１４の温度を検知しており、気化室１４の温度が液体燃料の気化に適した温度となるようヒータ１２への通電が制御され、熱回収部１１が回収した熱により気化室１４が十分に加熱される状態であれば、ヒータ１２への通電を停止する。これにより、燃焼中の消費電力を低減させることができる。
【００４０】
さらに、燃焼開始時にヒータ１２に通電して気化器１を加熱するときと、燃焼中に熱回収部１１が回収した熱により気化器１を加熱するときでは、ともにヒータ受熱部１３を介して気化室１４に熱が伝わるようになっている。つまり、燃焼開始時と燃焼中とで気化器１の加熱源が変わっても気化室１４は常に同じ方向から加熱されるため、気化室１４の温度分布の変化が抑えられ気化室１４の温度を安定して制御することができる。
【００４１】
そして、燃焼停止の指示があると、ヒータ１２及び電磁ポンプ３への通電を停止させると同時にソレノイドコイル３２への通電を停止する。ソレノイドコイル３２への通電が停止されると、可動片３３はスプリング３５の付勢力によってノズルパイプ２１側に摺動して押圧されるので、バルブロッド３８も噴出口２２側へ移動して先端の弁針３８１が噴出口２２を閉塞するため、気化室１４内に残った気化ガスが噴出口２２から漏れ出すことが防止される。また同時に、プランジャー弁３７によって閉塞されていたニゲ部３６が開放されるので、気化室１４やノズルパイプ２１内に残留する気化ガスはニゲ部３６からニゲパイプ５を通って油受皿２に戻される。
【符号の説明】
【００４２】
１    気化器
７    バーナ
１１  熱回収部
１２  ヒータ
１３  ヒータ受熱部
１４  気化室
２０  ノズル部
【図１】
2014074550.tif 000003
【図２】
2014074550.tif 000004
【図３】
2014074550.tif 000005