(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に気化燃料を供給する燃料噴出孔を設けた燃料ノズルと、前記燃料ノズルに連通する液体燃料気化室と、前記液体燃料気化室内に設けた液体燃料気化面と、前記液体燃料気化面に液体燃料を供給する液体燃料流路と、前記液体燃料気化室を構成する燃料ノズル胴体と、前記液体燃料気化室内に設けられ前記燃料ノズルに連通する気化燃料入口と、前記燃焼室の一部に設けられ前記燃焼室に燃焼用空気を供給する空気供給部と、前記燃料ノズルを加熱昇温する発熱体とを備えた加熱装置。
【請求項２】
燃料ノズルと燃料ノズル胴体とを接続する燃料ノズル接続部と、前記燃料ノズル接続部内部に設けられた発熱体とを備えたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
燃料ノズル内部に発熱体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
【請求項４】
燃料ノズルの断面積を、前記燃料ノズルの先端から根元に向かい次第に大きくしたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項５】
気化燃料入口を、液体燃料気化面の最高位置より高い位置に設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項６】
気化燃料入口を液体燃料流路の液体燃料流出位置より高くしたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項７】
複数の液体燃料通過孔を有する液体燃料分流部を液体燃料流路の下端に設け、液体燃料を液体燃料気化面に分散供給することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【請求項８】
液体燃料分流部の下端部の外径を、前記液体燃料分流部の液体燃料通過孔位置の外径より大きくしたことを特徴とする請求項７記載の加熱装置。
【請求項９】
液体燃料気化面に傾斜を設け、液体燃料を前記液体燃料気化面に分散供給することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液体燃料気化器を備えた外燃機関の加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は例えば、特開平４−３０６４ｌｌ号公報に示された従来の都市ガスなどの気体燃料を用いる外燃機関の加熱装置を示す断面図であり、図において、１は気体燃料を噴出する燃料噴出孔を有する燃料ノズル、２は燃料ノズル１近傍に空気を供給する空気供給部、３は燃料ノズル１からの気体燃料を上記空気供給部２からの空気により燃焼させる燃焼装置、６は燃料ノズル１に気体燃料を送る燃料流路である。
【０００３】
また、１１は気体燃料と空気が取り込まれて燃焼を起こす燃焼装置３内の燃焼室、１３は燃焼室１１内に設けられ、外燃機関用の熱を得るための被加熱体である熱交換器、１５は空気供給部２の出口に設けられ、空気に旋回を与えて火炎を保持するための空気案内羽根である。１６は燃料ノズル１近傍に設けられた点火用放電電極、１７は燃料ノズル１近傍に設けられた火炎検知電極、１８ａ、１８ｂは点火用放電電極１６および火炎検知電極１７を周囲から電気的に絶縁する電気絶縁体、２０は電極１６、１７を燃焼室１１へ導く電極導入管、２１は燃焼室１１に空気を導入する空気流路、２２は燃焼室ｌｌで燃焼した燃焼排ガスを排出する燃焼排ガス流路である。
【０００４】
さらに、２４は予熱部であり、燃焼室１１の外側に位置し、空気流路２１と燃焼排ガス流路２２とをフィン付き隔壁などの熱伝導部材２３により区分けし、これを介して、燃焼排ガスが保有している熱で空気を予熱する。２５は予熱部２４と燃焼室１１との間に設けられて熱遮断する内部断熱材、２６は予熱部２４の外周部に設けられて外部への伝熱を遮断する断熱層としての外部断熱材である。なお、燃料ノズル先端部には、燃焼室１１へ燃料を噴出する多数の燃料噴出孔２７が設けられている。
【０００５】
次に動作について説明する。
先ず、燃料ノズル１とその先端部の燃料噴出孔２７より燃焼室１１に噴出された気体燃料は、燃料ノズル１の周囲に設けられた空気案内羽根１５により旋回された空気と混合して燃焼する。この際の点火動作は、アース極である燃料ノズル１とその近傍に設けられた点火用放電電極１６とのアーク放電によって行われ、着火確認は燃料ノズル１と火炎検知電極１７との間に電圧を印加してこれらの間に存在する火炎の電気抵抗を検出することにより行われる。
【０００６】
また、この燃焼により高温となった燃焼ガスは、破線矢印で示すように熱交換器１３に熱エネルギーを与えた後、燃焼排ガスとなり予熱部２４へ流入する。この段階の燃焼排ガスは、まだ燃焼熱の約３０％の熱を保有しており、この熱の大部分は燃焼排ガスが燃焼排ガス流路２２を通過する際に、熱伝導部材２３を介して、空気流路２１を通過する空気（実線矢印）に回収される。なお、この図では、予熱部２４を熱回収効率の良い対向流型にしている。
以上、気体燃料を用いる加熱装置の場合を例に取り、従来の加熱装置について説明した。
【０００７】
液体燃料を用いる加熱装置の場合も、燃料ノズル周辺以外はすべて同様の構成および動作となる。すなわち、液体燃料を用いる場合には、気体用燃料の場合の多数個の燃料噴出孔を有する気体用燃料ノズルの代わりに、単一小孔より高圧力で液体燃料を噴出させて液体燃料をせん断・微粒化する圧力噴射弁、ノズル内に高圧空気を導入して液体燃料を微粒化する２流体噴射弁、超音波振動を利用して液体燃料を微粒化する超音波ノズル、気化器で液体燃料を気化する気化方式などが用いられている。
【０００８】
燃料ノズルとして、圧力噴射弁を用いる場合には、燃焼量可変輻が大きく取れない問題点、すなわち燃料流量が大きい場合には微粒化性能が良好で微細な燃料微粒子が得られるが、燃料流量が小さい場合には微粒化性能が悪化して燃料液滴が大きくなり、その結果燃焼用空気との混合が悪化して不完全燃焼（ＣＯの増大、ススの排出）が起こりやすくなり、そのため最小燃焼量をあまり小さくできないという問題点がある。
【０００９】
２流体噴射弁を用いる場合には、高圧空気供給源として空気圧縮機や圧縮機駆動用動力が必要であり、さらに、燃焼用空気として予熱空気の他に燃料微粒化用に常温空気を用いるため、予熱空気のみを用いた場合より火炎温度が低下し、火炎と被加熱体間の温度勾配が小さくなり、加熱効率が低下するという問題点がある。
【００１０】
超音波ノズルを用いる場合には、超音波振動子に耐熱性がなく、そのままでは燃焼室内の高温雰囲気では使用できず、水冷の必要があるため装置構成が複雑になり、また超音波振動子自体の耐久性にも問題がある。
【００１１】
気化方式には、気化・予混合燃焼方式と気化・乱流拡散燃焼方式がある。気化・予混合燃焼方式では逆火の可能性や、燃焼負荷率（単位時間単位体積当たりの燃焼量）を大きくできず、燃焼器が大型化して外燃機関の加熱装置にはそのまま適用できない問題がある。
【００１２】
気化・乱流拡散燃焼方式は、従来の気体燃料を用いる加熱装置で用いられている方式と同様、燃料ノズル１の先端部の燃料噴出孔２７から気化した燃料を噴出させ、空気案内羽根１５によって旋回がかけられた燃焼用空気と混合・燃焼する方式であり、燃焼量が小さい場合でも、燃料噴出孔径を気体燃料のそれより小さくすることにより、ＣＯ排出濃度を小さくすることができる。その結果、従来の液体燃料で使用されている圧力噴射弁に比較して燃焼量可変輻を大きく取ることができる。また、２流体噴射弁のように常温の微粒化用空気を用いないため、加熱効率が低下することもなく、微粒化用空気圧縮機等の補機および補機用動力も必要としない。更に、単純な構造であるため、信頼性、耐久性も高くできるものである。
【００１３】
この気化・乱流拡散燃焼方式を用いる加熱装置の場合は、従来の気体燃料を用いる加熱装置の構成に加えて、図９の燃料ノズル１の先端部と燃料流路６の間に、液体燃料を気化するための液体燃料気化面を設けた液体燃料気化室と、燃焼を開始する冷起動時に液体燃料気化面を加熱昇温するための発熱体を備えた構成が必要となる。
【００１４】
冷起動時には、まず発熱体により液体燃料気化面を液体燃料気化適正温度（例えば灯油の場合二百数十℃）まで加熱昇温する。そして、液体燃料気化面が気化適正温度に加熱昇温完了した時点で液体燃料を液体燃料気化面に供給してこれを気化させ気化燃料を生成する。この気化燃料は燃料ノズルを通過し、その先端部の燃料噴出孔により燃焼室に噴出される。それ以降の点火動作、燃焼動作等は気体燃料を用いた加熱装置と同様である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液体燃料を用いる気化・乱流拡散燃焼方式の加熱装置は以上のように構成されているので、冷起動時に、液体燃料気化面が気化適正温度に加熱昇温完了していても、燃料ノズルが低温のままであり、液体燃料気化面で生成した気化燃料が燃料ノズル中で冷却されて凝縮し、完全に気化しない状態で燃焼室に噴出されることが起こり、その結果、燃料と燃焼用空気との混合が悪化して不完全燃焼しやすくなるという課題があった。
【００１６】
また、液体燃料が液体燃料気化面の一部分に集中供給されると、燃料の気化熱の吸収によって液体燃料気化面に局所的な温度低下を生じ、その結果、気化時間が増加して気化特性が悪化するとともに、気化面にタールが発生しやすくなり気化器寿命が短くなるなどの課題があった。
【００１７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、液体燃料を用いる気化・乱流拡散燃焼方式の加熱装置において、冷起動時に液体燃料気化面と燃料ノズルの両部分を加熱昇温することにより気化燃料の凝縮とそれに基づく不完全燃焼を防止して燃焼性能の向上した加熱装置を得ることを目的とする。
【００１８】
また、この発明は気化燃料生成中に液体燃料気化面の局所的な温度低下を防止して気化適温に保つことにより、気化器性能を向上して燃焼性能を向上した加熱装置を得ることを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る加熱装置は、燃料ノズル胴体内の液体燃料気化室内に設けた液体燃料気化面に液体燃料流路より液体燃料を供給し、前記液体燃料気化面において液体燃料を気化して気化燃料とし、この気化燃料を前記液体燃料気化室内の気化燃料入口から燃料ノズルへと導き、この燃料ノズルの燃料噴出孔より燃焼室に供給して、この気化燃料を前記燃焼室の一部に設けられた空気供給部から供給される燃焼用空気と混合して燃焼させて熱を発生させる加熱装置において、前記燃料ノズルを加熱昇温する発熱体を設けたものである。
【００２０】
請求項２記載の発明に係る加熱装置は、燃料ノズルと燃料ノズル胴体とを接続する燃料ノズル接続部を設けて、この燃料ノズル接続部の内部に発熱体を設けたものである。
【００２１】
請求項３記載の発明に係る加熱装置は、燃料ノズルの内部に発熱体を設けたものである。
【００２２】
請求項４記載の発明に係る加熱装置は、燃料ノズルの断面積を、前記燃料ノズルの先端から根元に向かい次第に大きくしたものである。
【００２３】
請求項５記載の発明に係る加熱装置は、気化燃料入口を、液体燃料気化面の最高位置より高い位置に設けたものである。
【００２４】
請求項６記載の発明に係る加熱装置は、気化燃料入口を、液体燃料流路の液体燃料流出位置より高くしたものである。
【００２５】
請求項７記載の発明に係る加熱装置は、複数の液体燃料通過孔を有する液体燃料分流部を液体燃料流路の下端に設けて、液体燃料を液体燃料気化面に分散供給するようにしたものである。
【００２６】
請求項８記載の発明に係る加熱装置は、液体燃料分流部の下端部の外径を、前記液体燃料分流部の液体燃料通過孔位置の外径より大きくしたものである。
【００２７】
請求項９記載の発明に係る加熱装置は、液体燃料気化面に傾斜を設け、液体燃料を前記液体燃料気化面に分散供給するようにしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による加熱装置の燃料ノズルおよび液体燃料気化室に関連した要部を示す断面図である。図において、１は燃料ノズル、２７は燃料ノズル１の先端部に設けられた燃料噴出孔、２は燃料ノズル１近傍に空気を供給する空気供給部、１５は空気供給部２の出口に設けられ空気に旋回を与えて火炎を保持するための空気案内羽根、１１は燃料が空気と混合されて燃焼を起こす燃焼室であり、以上は前記図９に示した従来の気体燃料を用いる外燃機関の加熱装置のものと同様のものである。
【００２９】
３１は燃料ノズル胴体、３２は燃料ノズル胴体３１内に設けられた液体燃料気化室、３３は液体燃料気化室３２内に設けられた液体燃料気化面、３０は液体燃料気化室３２に液体燃料を供給する液体燃料流路、４０は燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１を接続する燃料ノズル接続部、４２は燃料ノズル胴体３１に設けられた気化燃料入口、３５は燃料ノズル胴体底部である。３４は燃料ノズル接続部４０内に設けられた発熱体であり、ここでは電気ヒータが用いられている。
【００３０】
また、図１に示すように、燃料ノズル１の断面積を燃料ノズル１の先端から根元に向かって次第に大きくなるように形成しており、加えて、燃料ノズル胴体部３１内の気化燃料入口４２が液体燃料気化面３３より高い位置に、気化燃料入口４２が液体燃料流路３０の液体燃料流出位置より高い位置になるように構成している。
【００３１】
なお、図１に示した燃料ノズルおよび液体燃料気化室に関連した要部以外の構成は、従来の気体燃料を用いる外燃機関の加熱装置と同様であり、以下同一符号により引用を行う。
【００３２】
次に動作について説明する。
冷起動時には、まず、発熱体３４により、液体燃料気化面３３および燃料ノズル１の加熱昇温を開始する。温度は液体燃料気化面３３と燃料ノズル１に取り付けられた図示しない温度センサで測定され、液体燃料気化面３３および燃料ノズル１が液体燃料気化適正温度（例えば灯油の場合二百数十℃）かどうかが図示しないコントローラにより判定される。適正温度以下であれば、発熱体３４に通電し液体燃料気化面３３および燃料ノズル１の加熱を行う。
【００３３】
そして、液体燃料気化面３３および燃料ノズル１が気化適正温度になった時点で、液体燃料流路３０より液体燃料が液体燃料気化室３２に供給され、燃料は高温の液体燃料気化面３３で加熱気化される。気化した燃料は燃料ノズル１を通過し、燃料噴出孔２７から燃焼室１１内に噴出される。
【００３４】
燃焼室１１内に噴出された気化燃料は、燃料ノズル１の周囲に設けられた空気案内羽根１５により旋回された空気と混合して燃焼する。この際の点火動作は、アース極である燃料ノズル１とその近傍に設けられた図示しない点火用放電電極１６とのアーク放電によって行われ、着火確認は、燃料ノズル１と図示しない火炎検知電極１７との間に電圧を印加してこれらの間に存在する火炎の電気抵抗を検出することにより行われる。
【００３５】
以降は、前記図９に示した従来の気体燃料を用いた加熱装置と同様に、燃焼により高温となった燃焼ガスが、外燃機関用の熱を得るための被加熱体である図示しない熱交換器１３に熱エネルギーを与える。この後、燃焼排ガスは図示しない予熱部２４へ流入し、残りの熱を空気供給部２へ送られる燃焼用空気に引き渡し、燃焼用空気の予熱が行われる。
【００３６】
なお、冷起動終了後、加熱装置全体が暖まった状態においては、空気供給部２内の燃焼用空気の温度は、図示しない予熱部２４による燃焼排ガスからの熱回収の結果、５００〜６５０℃（熱交換器１３の設定温度により異なる）にまで達するようになる。この燃焼用空気の持つ熱の一部は、燃焼用空気が空気供給部２および空気案内羽根１５を通過する際、これらの部材および燃料ノズル胴体底部３５を通して液体燃料気化面３３へと伝えられ、その結果、液体燃料は主にこの燃焼用空気からの熱により加熱気化されるようになる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態１においては、発熱体３４を内部に設けた燃料ノズル接続部４０を用いて燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１とを接続したことにより、発熱体３４をそれらの中間部に配置して、燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１の両部分を均等に加熱することができる。
【００３８】
図１に示したように、発熱体３４と燃料ノズル１の間の伝熱距離と伝熱面積をそれぞれＬ１、Ｓ１とし、また、発熱体３４と燃料ノズル胴体３１の間の伝熱距離と伝熱面積をそれぞれＬ２、Ｓ２とすれば、発熱体３４より燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１の両部分に伝わる熱量ｄＱ１、ｄＱ２はｄＱｉ＝ｋ×（Ｓｉ）／（Ｌｉ）と表される（ｋは定数、ｉ＝１，２）。従って、（Ｓ１）／（Ｌ１）＝（Ｓ２）／（Ｌ２）となるように上記Ｌ１、Ｌ２、Ｓ１、Ｓ２を設定することにより、発熱体３４から両部分に伝わる熱量を等しくすることができる。この実施の形態においては、燃料ノズル１の断面積を次第に変化させて燃料ノズル根元の断面積を広くしているので、このような設定が容易である。これにより、冷起動時に燃料ノズル１と液体燃料気化面３３の両部分を一様に加熱し、液体燃料気化面３３が気化適温に昇温された時点では燃料ノズル１も液体燃料の凝縮温度以上となっており、液体燃料気化面３３で生成した気化燃料を燃料ノズル１内で凝縮させることなく燃焼室１１内に噴出して完全燃焼させることができ、冷起動時の燃焼性能を向上することができる。
【００３９】
また、燃料ノズル１の断面積を次第に変化させたことにより、空気案内羽根１５により供給した燃焼用空気が、減速したり乱れたりすることなくスムーズに燃料噴出孔２７に達し、燃料噴出孔２７から燃焼室ｌｌに噴出した気化燃料と良く混合することとなり、燃焼性能を向上することができる。また、燃料ノズル１周囲の燃焼用空気の流路が急に狭くなることによる空気供給部の圧力損失の増加を防止することができる。
【００４０】
また、燃料ノズル胴体３１内の気化燃料入口４２を液体燃料気化面３３より高い位置に設けたことにより、液体燃料気化面３３に供給した液体燃料は完全に気化しなければ燃料ノズル１に達することができなくなり、気化燃料のみを燃焼室１１に噴出して不完全燃焼を防止し、燃焼性能を向上させることができる。
【００４１】
また、気化燃料入口４２を液体燃料流路３０の液体燃料流出位置より高くしたことにより、液体燃料流路３０から液体燃料気化面３３に液体燃料を供給する際に液体燃料が燃料ノズル１に進入することが防止され、これにより、気化燃料のみを燃焼室１１に噴出して不完全燃焼を防止し、燃焼性能を向上させることができる。
【００４２】
なお、この実施の形態においては、断面積を次第に変化させた燃料ノズル１として、曲線状の外形形状のものを示したが、外形形状は直線状、階段状などにしてもよい。
【００４３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による加熱装置の燃料ノズルおよび液体燃料気化室に関連した要部を示す断面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。図において、３４ａは燃料ノズル１内部に設けられた発熱体、４５は気化燃料入口４２と燃料噴出孔２７との間の気化燃料流路であり、この実施の形態においては発熱体３４ａの周囲に複数設けられている。なお、図１に相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
この実施の形態は、前記実施の形態１と異なり燃料ノズル接続部４０を設けず、発熱体３４を燃料ノズル１の内部に設けたものである。発熱体３４は、燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１とに亘ってこれらの中心を貫通する形に設けられており、燃料ノズル１と液体燃料気化面３３の加熱昇温を兼ねるものである。
【００４５】
次に動作について説明する。
冷起動時には、燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１の中心を貫通する形に設けられた発熱体３４ａへの通電により、燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１とが同時に加熱昇温される。この場合、燃料ノズル１は他の部分からの熱伝導によらずに確実に加熱昇温されることとなる。なお、その他の点火動作、燃焼動作等の動作は、前記実施の形態１と同様である。
【００４６】
以上のように、この実施の形態２においては、燃料ノズル１の内部に発熱体３４ａを設けて燃料ノズル１を加熱昇温するようにしたので、冷起動時に燃料ノズル１を確実に加熱昇温させることができる。従って、液体燃料気化面３３において気化された気化燃料を完全に気化した状態のままで燃焼室１１内に噴出させることができ、冷起動時の燃焼性能を向上させることができる。
【００４７】
また、発熱体３４ａは燃料ノズル１と液体燃料気化面３３の加熱昇温を兼ねており、燃料ノズル１と燃料ノズル胴体３１とに亘ってこれらの中心を貫通する形に設けられているので、発熱体が一個の単純な構造でよく、容易な加工・組立および低コストで上記効果の得られる加熱装置とすることができる。
【００４８】
また、燃料ノズル１の断面積を次第に変化させて燃料ノズル根元の断面積を広くしているので、液体燃料気化面３３と燃料ノズル１との間の、燃料ノズル根元の断面積を介した熱伝導特性を向上して、液体燃料気化面３３と燃料ノズル１の温度を近い状態に保つことができる。
なお、その他の前記実施の形態１と同様の構成による効果については、重複説明を省略する。
【００４９】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による加熱装置の液体燃料気化室３１内の構造を示す断面図であり、図において、４１は液体燃料流路３０の下端に設けられた、複数の液体燃料通過孔４３を有する液体燃料分流部である。なお、液体燃料気化室３１以外の構成は、前記実施の形態１と同様であり、図１に相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
液体燃料分流部４１は、液体燃料流路３０より供給された液体燃料を、液体燃料気化面３３に分散供給する機能を果たすものである。
【００５１】
次に動作について説明する。
液体燃料流路３０より供給される液体燃料は、液体燃料分流部４１の複数の液体燃料通過孔４３より流出し、液体燃料気化面３３上の複数の位置に分散供給され、高温の液体燃料気化面３３上で気化して気化燃料となる。この際、液体燃料気化面３３の気化が起こっている箇所は燃料に気化熱を奪われて温度低下を起こすが、液体燃料が分散供給されているため、温度低下が液体燃料気化面の複数の位置に分散され、気化燃料生成中の気化面の温度は気化適温に保たれる。
なお、その他の動作は、前記実施の形態１と同様である。
【００５２】
以上のように、この実施の形態３においては、液体燃料分流部４１により液体燃料を液体燃料気化面３３に分散供給するようにしたため、気化燃料生成中の気化熱による液体燃料気化面３３の温度低下を複数の位置に分散して液体燃料気化面３３の温度を気化適温に保つことができ、これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能を向上させることができる。また、液体燃料気化面３３の温度低下によるタールの発生等を防止して、気化器寿命を向上させることができる。なお、その他の前記実施の形態１と同様の構成による効果については、重複説明を省略する。
【００５３】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図であり、図において、４１ａは下端部４４の外径を液体燃料通過孔４３の位置の外径より大きく形成した液体燃料分流部である。なお、液体燃料気化室３１以外の構成は、前記実施の形態１と同様であり、図１に相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
次に動作について説明する。
液体燃料流路３０より供給される液体燃料は、図６中の実線に示すように、液体燃料分流部４１ａの複数の液体燃料通過孔４３より流出し、液体燃料分流部４１ａの大きな外径の下端部４４を通過して、液体燃料気化面３３上の広い範囲に分散供給される。
【００５５】
液体燃料気化面３３の気化が起こっている箇所は、燃料の気化のため燃料に気化熱を奪われて温度低下を起こすが、液体燃料が広い範囲に分散供給されているため、温度低下が液体燃料気化面３３の広い範囲に分散され、気化燃料生成中の液体燃料気化面３３の温度は気化適温に保たれる。
なお、その他の動作は、前記実施の形態３と同様である。
【００５６】
以上のように、この実施の形態４においては、液体燃料分流部４１ａの下端部４４の外径を液体燃料通過孔４３の位置の外径より大きく形成したことにより、液体燃料を液体燃料気化面３３の広い範囲に分散供給することができる。従って、気化燃料生成中の気化熱による液体燃料気化面３３の温度低下を広い範囲に分散して液体燃料気化面３３の温度を気化適温に保つことができ、これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能を向上させることができる。また、液体燃料気化面３３の温度低下によるタールの発生等を防止して、気化器寿命を向上させることができる。
【００５７】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図である。なお、液体燃料気化室３２以外の構成は、前記実施の形態１と同様であり、図１および図６に相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
上記実施の形態４では、液体燃料流路３０を、燃料ノズル胴体３１および気化燃料入口４２に対して偏心位置に設けたが、図７に示すように液体燃料流路３０を気化燃料入口４２の真上に設けて燃料ノズル胴体３１の中心位置に設けてもよい。
【００５９】
この実施の形態５においては、前記実施の形態４と同様な効果が得られる他に、液体燃料を液体燃料気化面３３の全面に近い範囲に分散供給することができる。
【００６０】
なお、この実施の形態５の場合には、前記実施の形態４と異なり液体燃料流路３０の液体燃料流出位置である液体燃料分流部４１ａの下端部４４が、気化燃料入口４２より上になっているが、下端部４４の大きな外径のため、液体燃料がそのまま気化燃料入口４２に進入することはない。
【００６１】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図であり、図において、３３ａは液体燃料気化室３２内に傾斜して設けられた液体燃料気化面である。なお、液体燃料気化室３２以外の構成は、前記実施の形態１と同様であり、図１に相当する部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
次に動作について説明する。
液体燃料流路３０より液体燃料気化面３３ａ上に滴下された液体燃料は、液体燃料気化面３３ａの傾斜のために液体燃料気化面３３ａ上を移動しながら気化する。このため、気化熱による温度低下が液体燃料気化面３３ａの広い範囲に分散され、気化燃料生成中の気化面の温度は気化適温に保たれる。
【００６３】
以上のように、この実施の形態６においては、液体燃料気化面３３ａを傾斜して設けて液体燃料を液体燃料気化面３３ａに分散供給するようにしたので、前記実施の形態３から実施の形態５と同様に液体燃料気化面３３ａの温度を気化適温に保つことができ、これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能や気化器寿命を向上させることができる。
【００６４】
なお、上記各実施の形態においては、燃料ノズル１を加熱昇温する発熱体を燃料ノズル接続部４０内や燃料ノズル１内に設けた例について説明を行ったが、燃料ノズル１を加熱昇温する発熱体は、この他に、燃焼室１１内の燃料ノズル１付近など、燃料ノズル１付近の他の場所に設けることも可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、燃料ノズル胴体内の液体燃料気化室内に設けた液体燃料気化面に液体燃料流路より液体燃料を供給し、前記液体燃料気化面において液体燃料を気化して気化燃料とし、この気化燃料を前記液体燃料気化室内の気化燃料入口から燃料ノズルへと導き、この燃料ノズルの燃料噴出孔より燃焼室に供給して、この気化燃料を前記燃焼室の一部に設けられた空気供給部から供給される燃焼用空気と混合して燃焼させて熱を発生させる加熱装置において、前記燃料ノズルを加熱昇温する発熱体を設けるように構成したので、冷起動時においても、液体燃料気化面において気化された気化燃料が燃料ノズル中で冷却されて凝縮することがなくなる。これにより、気化燃料を完全に気化した状態で燃焼室に噴出させて燃焼用空気との混合を完全に行わせることができ、冷起動時の燃焼性能を向上させることができる効果がある。
【００６６】
請求項２記載の発明によれば、内部に発熱体を設けた燃料ノズル接続部を用いて燃料ノズルと燃料ノズル胴体とを接続するように構成したので、発熱体が燃料ノズルと燃料ノズル胴体との中間に位置することとなり、両者をほぼ均等に加熱することができる。これにより、冷起動時に燃料ノズル胴体中の液体燃料気化面と燃料ノズルの両部分を一様に昇温することができ、冷起動時の燃焼性能を向上させることができる効果がある。
【００６７】
請求項３記載の発明によれば、燃料ノズルの内部に発熱体を設けて燃料ノズルを加熱昇温するように構成したので、冷起動時に燃料ノズルを確実に加熱昇温させることができる。これにより、液体燃料気化面において気化された気化燃料を完全に気化した状態のままで燃焼室に噴出させることができ、冷起動時の燃焼性能を向上させることができる効果がある。
【００６８】
また、この発熱体で液体燃料気化面の加熱昇温も行うようにした場合には、発熱体が一個の単純な構造でよく、容易な加工・組立および低コストで上記効果の得られる加熱装置とすることができる効果がある。
【００６９】
請求項４記載の発明によれば、燃料ノズルの断面積を、燃料ノズルの先端から根元に向かい次第に大きくなるように構成したので、燃料ノズル根元の断面積を広くすることにより、液体燃料気化面と燃料ノズルとの間の、燃料ノズル根元の断面積を介した熱伝導特性を向上して、液体燃料気化面と燃料ノズルの温度を近い状態に保つことができる効果がある。
【００７０】
また、燃料ノズルの断面積を次第に変化させることにより、空気供給部より供給した燃焼用空気をスムーズに燃料噴出孔に送り、燃料噴出孔から燃焼室内に噴出した気化燃料と良く混合させることができ、燃焼性能を向上することができる効果がある。また、燃料ノズル周囲の燃焼用空気の流路が急に狭くなることによる空気供給部の圧力損失の増加を防止することができる効果がある。
【００７１】
また、請求項２の発明に適用する場合には、発熱体と燃料ノズル間および発熱体と液体燃料気化面間の熱伝導を同程度に設定しやすく、燃料ノズルを液体燃料気化面とほぼ同様に加熱でき、これにより、冷起動時に燃料ノズルと液体燃料気化面の両部分を一様に昇温することができる効果がある。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、気化燃料入口を、液体燃料気化面の最高位置より高い位置に設けるように構成したので、液体燃料気化面に供給した液体燃料が完全に気化しない状態で燃料ノズルに供給されることによる不完全燃焼を防止することができ、燃焼性能を向上させることができる効果がある。
【００７３】
請求項６記載の発明によれば、前記気化燃料入口を前記液体燃料流路の液体燃料流出位置より高くするように構成したので、液体燃料を液体燃料気化面に供給する際に供給する液体燃料が気化しないまま燃料ノズルに進入することによる不完全燃焼を防止することができ、燃焼性能を向上させることができる効果がある。
【００７４】
請求項７記載の発明によれば、複数の液体燃料通過孔を有する液体燃料分流部を前記液体燃料流路の下端に設けて、液体燃料を前記液体燃料気化面に分散供給するように構成したので、気化燃料生成中の気化熱供与による温度低下を液体燃料気化面の複数の位置に分散させることができ、気化燃料生成中の液体燃料気化面の温度を気化適温に保つことができる。これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能を向上させることができる効果がある。また、液体燃料気化面の温度低下によるタールの発生等を防止して、気化器寿命を向上させることができる効果もある。
【００７５】
請求項８記載の発明によれば、前記液体燃料分流部の下端部の外径を、前記液体燃料分流部の前記液体燃料通過孔位置の外径より大きくなるように構成したので、液体燃料を液体燃料気化面の広い範囲に分散供給し、気化燃料生成中の気化熱供与による温度低下を液体燃料気化面の広い範囲に分散させることができ、気化燃料生成中の気化面の温度を気化適温に保つことができる。これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能を向上させることができる効果がある。また、液体燃料気化面の温度低下によるタールの発生等を防止して、気化器寿命を向上させることができる効果もある。
【００７６】
請求項９記載の発明によれば、前記液体燃料気化面に傾斜を設け、液体燃料を前記液体燃料気化面に分散供給するように構成したので、気化燃料生成中の気化熱供与による温度低下を液体燃料気化面の広い範囲に分散させることができ、気化燃料生成中の気化面の温度を気化適温に保つことができる。これにより、液体燃料の気化特性を向上して燃焼性能を向上させることができる効果がある。また、液体燃料気化面の温度低下によるタールの発生等を防止して、気化器寿命を向上させることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による加熱装置の燃料ノズルおよび液体燃料気化室に関連した要部を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態２による加熱装置の燃料ノズルおよび液体燃料気化室に関連した要部を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による加熱装置の液体燃料気化室内の構造を示す断面図である。
【図９】従来の気体燃料を用いる加熱装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１  燃料ノズル、２  空気供給部、１１  燃焼室、２７  燃料噴出孔、３０  液体燃料流路、３１  燃料ノズル胴体、３２  液体燃料気化室、３３，３３ａ  液体燃料気化面、３４，３４ａ  発熱体、４０  燃料ノズル接続部、４１，４１ａ  液体燃料分流部、４２  気化燃料入口、４３  液体燃料通過孔、４４  下端部。
【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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【図９】
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