(57)【要約】      （修正有）【課題】  (１)接合時間が短縮でき、(２)接合部周囲の精密加工部の劣化がなく、(３)精密部品のアセンブリ後の接合が可能となり、(４)小型化した気化器を実現でき、しかも、(５)接合による機械的強度低下がなく、長寿命の気化器となり、(６)接合部への熱負荷により割れなどの欠陥を生じない、長寿命の気化器となり、(７)気化器を高温化でき、気化器をより高温域で使用可能となることからタールなどが生成しなくなり、長寿命で画期的な燃料気化器を提供する。【解決手段】  気化器本体を熱伝導の良い金属で成形した各部品を接合して形成する構成とし、少なくとも気化器通常使用温度が３００℃を超える部位の接合個所ａは、金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合により接合した構成とした燃料気化器。【選択図】      図１
2006023054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料の導入部に配設した気化用ヒーターにより液体燃料を加熱気化して開閉自在に設けたノズルから気化燃料を燃焼部に向けて噴出する燃料気化器において、気化器本体を熱伝導の良い金属で成形した各部品を接合して形成する構成とし、少なくとも気化器通常使用温度が３００℃を超える部位の接合個所は、金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合により接合した構成としたことを特徴とする燃料気化器。
【請求項２】
加工上アンバランスな部位を分割して個別に成形して前記各部品とし、これら各部品を夫々伝熱又は強度的に必要とされる接合深さを確保した上で、金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合により接合して前記気化器本体を形成したことを特徴とする請求項１記載の燃料気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油ファンヒーターの液体燃料（灯油）燃焼装置に用いられる燃料気化器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石油ファンヒーターに設けられる液体燃料燃焼装置は、図１，図５，図７などに示すように電磁ポンプ５により燃料タンク６内の液体燃料７が送油パイプ８を介して燃料気化器（気化器本体Ａ）へ送り込まれ、この気化器Ａ内の液体燃料導入部１に配設されている気化用ヒーター２によって加熱気化され、この気化燃料はソレノイド14により開閉制御されるバルブロッド９によって開閉するノズル３からバーナー４（燃焼部４）に向けて気化器外部へ噴出され、噴出された気化燃料によって空気が誘引されて空気と混合され、点火ヒーター10によって点火されてバーナー４にて燃焼する構成としている。
【０００３】
尚、気化器の温度をサーミスタ11で検知し、気化器Ａの温度が所定温度以上となるとバルブロッド９を制御して閉塞していたノズル３を開放してノズル３からバーナー４に気化燃料を噴出し、ノズル３を閉塞したときは、気化器Ａ内の液体燃料を燃料タンク６に戻しパイプ13を介して戻すように構成している。
【０００４】
このような燃焼装置における燃料気化器Ａは、熱伝導性に秀れた金属、例えばアルミ材や真鍮（黄銅）材で成形した外管Ａ１と内管Ａ２とを接合して液体燃料導入部１を設けると共に、この導入部に近接あるいは覆うように気化用ヒーター２を配設した構成とし、このヒーター２により加熱気化される気化燃料を気化器Ａ外へ噴出するノズル３へと導く気化燃料導出部12とを設けた構成としている。
【０００５】
例えば、このような気化器の構造は様々なタイプがあるが、図１に示すように外ケースとなる外管Ａ１内に液体燃料導入部１及び気化燃料導出部12となる隙間を介して内管Ａ２を接合し、この内管Ａ２内にヒーター２とノズル開閉用のバルブロッド９を配設して気化器本体Ａを構成したり、図５に示すように外管Ａ１内に気化燃料導出部12となる隙間を介して内管Ａ２を接合し、この内管Ａ２内にヒーター配設用の隙間を介して液体燃料導入部１となる中心管Ａ３を接合して三重管構造の気化器本体Ａを接合構成したり、図７に示すようにヒーター２を埋設するブロック形成形品Ａ５に液体燃料導入部１及び気化燃料導出部12となる通路を形成しこれを閉塞部材Ａ４で接合閉塞する構成としている。
【０００６】
しかしながら、従来この気化器の外管・内管あるいはブロック形成形品Ａ５，閉塞部材Ａ４などの各成形部品の接合は、ロウ接，ＴＩＧ溶接，ＭＩＧ溶接などの溶融接合により行っていた。
【０００７】
従って、従来の接合は溶融を伴う溶接であるため、被加熱物の溶接部位を溶融温度まで加熱する必要があり、気化器構成部品のように熱伝導が良好な被加熱物の場合、板厚の相違などによって接合する互いの熱容量が異なると接合部分での温度差が大きくなり、溶接部位のみの加熱は困難で被加熱物全体の温度を上げることとなる。
【０００８】
このため熱容量が大きい場合は加熱時間を多くし、又は被加熱物の互いの熱容量が近くなるように部品の大きさを選定することとなり必要以上に大きい部品とせざるを得なかった。
【０００９】
即ち、各部品毎成形して接合する場合は、各成形品の成形が容易となることになるが、(ａ)気化器加工時間は結局増加し、(ｂ)気化器は大型化してしまうという問題がある。
【００１０】
また、前述のように気化器本体は、一般的に熱伝導の良いアルミ材又は真鍮（黄銅）材を使用して、各部品毎に鍛造又はダイキャストにより一体成形し、各部品を溶接しているが、この気化器本体の各接合部において、溶融金属が再結晶した組織を有するため、使用環境で熱負荷を受けた場合（使用環境３００℃以上の時）、その結晶粒粗大化に起因した強度低下から割れなどの欠陥を生じ易い。また、溶接部の脆弱性は温度に依存するため、現実には気化器の溶接部を３００℃以上に高温化することができなかった。
【００１１】
しかもロウ接を除きＴＩＧ溶接やＭＩＧ溶接などによる溶接の場合には母材を一度溶融させるため、結晶粒の粗大化が発生する。更に真鍮（黄銅）の場合、融点の低い亜鉛は蒸発して母材の組成が変化することから、強度低下が起こる。
【００１２】
また、ロウ接においても母材の溶融は無いがロウ材は溶融するため、結晶粒は粗大化する。
【００１３】
従って、結晶粒の粗大化は結晶間の結合強度を弱め、熱負荷などの応力を受けた際、割れの基点に容易になり得る。よって材料の脆弱化要因の一つとなる。
【００１４】
また、真鍮（黄銅）の場合、融点の低い亜鉛はガス化してブローホールになり易く、溶接欠陥として接合個所の健全性を著しく損ねることとなる。
【００１５】
即ち、溶融溶接によって接合しているため気化器は、前記問題点(ａ)，(ｂ)の他、更に(ｃ)溶接部及び母材の機械的強度低下及び熱負荷による溶接部からの割れなどの不具合が発生し、また、(ｄ)気化器温度を上げられないために、不良灯油，高沸点灯油を気化する際、タールなどの生成物ができ易く耐久性に劣る。
【００１６】
また、(ｅ)接合部のブローホールによる不具合も発生する。
【００１７】
一方、接合によらないで気化器を形成しようとすれば、特に著しいアンバランス形状の場合は、加工そのものが不可能となるなどの制約を受けるため、加工性を優先し必要以上に大きな部品で気化器を構成しなければならず、(ｆ)気化器の製造コストが上昇し、(ｇ)気化器は大型化せざるを得ない。
【００１８】
また、突出した各部位を個々に製造した後に機械締結などにより接合した場合は、完全な一体形になり得ないことから熱伝導性を著しく悪化させることとなり、(ｈ)気化器の性能低下（予熱時間増加，温度制御複雑化など）をきたす。
【００１９】
【特許文献１】特開平９−７９５１８号公報
【特許文献２】特表平７−５０５０９０号公報
【特許文献３】特表平９−５０８０７３号公報
【特許文献４】特開平１０−１３７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、現状の気化器本体の構成自体にこのような問題点があることを見い出すと共に、接合方法として前記特許文献２，３，４に示すような摩擦撹拌接合に着眼してこれを解決するもので、気化器本体を各成形部品の接合によって構成すると共に、この各成形部品の接合を、金属の溶融を伴わない固相接合又は摩擦撹拌接合にて接合を行うことで、(１)接合時に接合部品を高温に上げなくて良いため、接合時間が短縮でき、(２)接合部周囲の精密加工部の劣化がなく、(３)精密部品のアセンブリ後の接合が可能となり、(４)熱容量の大きい部品に合わせる必要が無いため、小型化した気化器を実現でき、しかも、(５)接合による機械的強度低下がなく、長寿命の気化器となり、(６)接合部への熱負荷により割れなどの欠陥を生じない、長寿命の気化器となり、(７)気化器を高温化でき、気化器をより高温域で使用可能となることからタールなどが生成しなくなり、長寿命の気化器となる画期的な燃料気化器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００２２】
液体燃料の導入部１に配設した気化用ヒーター２により液体燃料を加熱気化して開閉自在に設けたノズル３から気化燃料を燃焼部４に向けて噴出する燃料気化器において、気化器本体Ａを熱伝導の良い金属で成形した各部品を接合して形成する構成とし、少なくとも気化器通常使用温度が３００℃を超える部位の接合個所ａは、金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合により接合した構成としたことを特徴とする燃料気化器に係るものである。
【００２３】
また、加工上アンバランスな部位を分割して個別に成形して前記各部品とし、これら各部品を夫々伝熱又は強度的に必要とされる接合深さを確保した上で、金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合により接合して前記気化器本体Ａを形成したことを特徴とする請求項１記載の燃料気化器に係るものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は上述のように気化器本体を各成形部品の接合によって構成すると共に、この各成形部品の接合を、金属の溶融を伴わない固相接合又は摩擦撹拌接合にて接合を行う構成としたから、(１)接合時に接合部品を高温に上げなくて良いため、接合時間が短縮でき、(２)接合部周囲の精密加工部の劣化がなく、(３)精密部品のアセンブリ後の接合が可能となり、(４)熱容量の大きい部品に合わせる必要が無いため、小型化した気化器を実現できる。
【００２５】
しかも、気化器通常使用温度３００℃を超える部位の接合個所を、金属の溶融を伴わない固相接合又は摩擦撹拌接合にて接合を行うことで、結晶粒の粗大化による接合部の脆弱化が生じにくく熱負荷に十分耐えることから、接合部の通常使用温度が３００℃以上であっても(５)接合による機械的強度低下がなく、長寿命の気化器となり、(６)接合部への熱負荷により割れなどの欠陥を生じない、長寿命の気化器となり、更に(７)このように気化器を高温化でき、これまで事実上接合部の温度を３００℃以上に上げられなかった現状を打破でき、気化器をより高温域で使用可能となるため、タールなどが生成しなくなり、極めて長寿命の画期的な燃料気化器となる。
【００２６】
また、請求項２記載の発明においては、更に製作が一層容易となり、小型化可能で、しかもたとえ接合個所が増えても前記作用・効果を発揮するため極めて実用性に秀れた一層画期的な燃料気化器となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
好適と考える本発明の実施形態（発明をどのように実施するか）を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２８】
気化器本体を各部品毎成形してこれらを接合して形成することで複雑な成形を行うことが回避でき製作容易で量産性及び小型化が従来通り図れると共に、この接合は金属の溶融を伴わない固相接合若しくは摩擦撹拌接合によるため、接合部品を高温に上げなくて良いことから、接合時間が短縮でき、溶融を伴わないため結晶粒粗大化による脆弱化は生じにくく接合部周囲の精密加工部の劣化がなく、熱容量の大きい部品に合わせる必要が無いため、小型化した気化器を実現でき、接合による機械的強度低下がなく、長寿命の気化器となる。
【００２９】
しかも、接合部への熱負荷により割れなどの欠陥を生じないことからも、これまで事実上接合部の温度を３００℃以上に上げられなかった現状を打破でき、気化器をより高温域で使用可能となるから、タールなどが生成しなくなり、長寿命の気化器が実現できることとなる。
【００３０】
本発明において用いる固相接合の一態様である摩擦撹拌接合について説明する。
【００３１】
本発明による摩擦撹拌接合法は、高速回転するプローブを用いて行うものであるが、例えば図３に示すように、径大の円筒型支持体20の端部軸線上に径小の円柱状プローブ21が突出して一体に設けられたものを用いるものであり、支持体20を高速回転させることによりプローブ21も同時に高速回転させうるものとなされている。尚、プローブ21は、接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱性材料によって形成されている。
【００３２】
このような摩擦撹拌接合装置を用いて、例えば突き合わせる、あるいは重合する接合部材の接合予定位置に配置して、高速回転する摩擦撹拌接合装置のプローブ21を、接合部の表面に接触させて接触部分を軟化可塑化させながら、更にプローブ21を押し付けてプローブ21を接合部材の内部に挿入していく。突き合わせ接合の場合には、プローブ21を突き合わせ接合部又はその近傍に挿入する。そして、この状態で、接合部の接合方向に沿ってプローブ21を移動させる。プローブ21の回転により、プローブ21との接触部分周辺において、接合部材の接合界面が軟化撹拌されると共に、プローブ21の移動に伴う離間によって、軟化撹拌部分が冷却凝固する。この現象がプローブ21の移動に伴って順次繰り返されていき、最終的に接合部材は突き合わせ接合部において接合される。
【００３３】
重ね合わせの場合、接合界面を超えて他方の部材に達するまでプローブ21を挿入するのが良く、重ね合わせ接合部に沿って移動させれば良く、上記と同様の原理により、重ね合わせ接合部において両接合部材は接合される。
【００３４】
尚、接合部材の表面にドリル等で予めプローブ21の外径よりも僅かに大きなプローブ挿入孔を開けておき、この孔にプローブ21を挿入するものとしても良い。
【００３５】
このような摩擦撹拌接合によれば、接合部材は溶融することなく、固相状態のまま軟化撹拌して接合するから、真鍮（黄銅）のＴＩＧやＭＩＧ等の溶融溶接の場合のように、内部ガスがブローホールを形成したり、ガスが噴出して溶融金属を吹き飛ばしてしまう不都合を生じることがなく、良好な接合を実現できる。
【００３６】
また、接合部材が溶融しないから、接合部又はその近傍の金属組織が、溶融溶接の場合に比べて極めて微細となり、機械的強度も熱負荷に対する強度も向上する。
【実施例１】
【００３７】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００３８】
本実施例では、前述のような摩擦撹拌接合によって、例えば図示した気化器本体Ａを構成する各成形部品の所定の接合個所ａを接合している。
【００３９】
具体的には、図１，図２に示す実施例１では、気化器本体Ａの長さ方向先端にノズル３が設けられたタイプの気化器であって、外ケースとなる外管Ａ１内に液体燃料導入部１及び気化燃料導出部12となる隙間を介して内管Ａ２を接合し、この内管Ａ２内にヒーター２とノズル開閉用のバルブロッド９を配設して気化器本体Ａを構成しているもので、この外管Ａ１と内管Ａ２などの各成形品の端部同志ａを図３，図４に示すように前述の摩擦撹拌接合装置のプローブ21を用いて接合する。
【実施例２】
【００４０】
また、図５，図６に示す実施例２では、気化器本体Ａに対してバルブロッド９により開閉制御されるノズル３が直交方向に設けられたタイプで、外管Ａ１内に気化燃料導出部12となる隙間を介して内管Ａ２を接合し、この内管Ａ２内にヒーター配設用の隙間を介して液体燃料導入部１となる中心管Ａ３を接合して三重管構造の気化器本体Ａを接合構成するもので、この外管Ａ１と内管Ａ２及び閉塞部材Ａ４などの各成形品の端部同志ａを摩擦撹拌接合して閉塞する構成としている。
【実施例３】
【００４１】
また、図７，図８に示す実施例３も気化器本体Ａに対してバルブロッド９により開閉制御されるノズル３が直交方向に設けられたタイプで、バーナー４の熱を熱回収部15により伝達回収して気化器を加熱し、ヒーター２の消費電力を低減を図るタイプであるが、管状の成形品を接合するのではなく、ヒーター２を埋設して液体燃料を加熱気化する液体燃料導入部１及び気化燃料導出部12となる通路を有するブロック形成形品Ａ５に対して、送油パイプ８の先端部を前記通路の基端部に配設して閉塞部材Ａ４で接合閉塞することで、ブロック形の気化器本体Ａを接合構成するもので、この閉塞部材Ａ４の接合を摩擦撹拌接合により行っている。
【００４２】
尚、本発明は、実施例１，２，３に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施例１の概略構成説明図である。
【図２】実施例１の気化器部分の拡大説明断面図である。
【図３】実施例１の接合手法説明図である。
【図４】実施例１の接合部分の拡大説明図である。
【図５】実施例２の概略構成説明図である。
【図６】実施例２の気化器部分の拡大説明断面図である。
【図７】実施例３の概略構成説明図である。
【図８】実施例３の気化器部分の拡大説明断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  液体燃料導入部
２  気化用ヒーター（ヒーター）
３  ノズル
４  燃焼部
Ａ  気化器本体（燃料気化器，気化器）
ａ  接合個所
【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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