(57)【要約】【課題】燃焼室の上部に設けられる熱交換体の結露防止を図るとともに、冷却用空気箱の過熱を防止することのできる液体燃料燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃焼室１１を形成する燃焼盤１６と、燃焼室内１１内に配置された気化筒３９及び飛散リング４０と、燃焼盤１６の下部に設けられた空気室１３Ａに空気を供給する送風機１４とを備えて液体燃料燃焼装置１０が構成されている。燃焼盤１６と熱交換体２０との間には送風機１４から供給される空気を導入する平面視閉ループ状の冷却用空気箱３０が設けられている。この空気箱３０には、第１及び第２の送気孔３３，３４が形成されており、これら送気孔３３，３４から噴出する冷却空気によって前記液体燃料燃焼装置１０の上部に配置される熱交換体２０の壁面における結露と、冷却用空気箱３０の過熱とを同時に防止することができる。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換体下部に配置される液体燃料燃焼装置であって、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、前記燃焼室内に配置された気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、当該飛散リングの下面側に空気を供給する送気通路と、前記燃焼盤の下部に設けられた空気室に空気を供給する送風機とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤の側壁に形成された炎孔から噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
前記燃焼盤と熱交換体との間に、冷却空気が供給される平面視閉ループ状の冷却用空気箱が設けられ、この冷却用空気箱の上面部に、熱交換体の壁面に沿って空気を噴出する第１の送気孔が設けられる一方、前記冷却用空気箱の内周面下部に、当該内周面の過熱防止用の空気を噴出する第２の送気孔が設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
【請求項２】
前記冷却用空気箱の内周面側に、前記第２の送気孔から噴出する空気を冷却用空気箱の内周面に沿わせるための案内部材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】
前記冷却用空気箱の外周部に前記送風機からの空気を導入する連通管の先端が連結され、当該先端に対応する冷却用空気箱の内部には、冷却空気の整流ガイドが配置されていることを特徴とする請求項１又は２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】
本発明は液体燃料燃焼装置に係り、更に詳しくは、バーナーの上部に配置される冷却用空気箱を通じて熱交換体の結露防止を図るとともに、冷却用空気箱の過熱を防止することのできる液体燃料燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯機等に用いられる液体燃料燃焼装置としては、灯油等の燃料が燃焼する燃焼室を内部に形成する燃焼盤と、この燃焼盤内の略中央に設けられた気化筒と、この気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、気化筒の下方に配置されて当該気化筒内に空気を供給する送風機と、前記燃焼盤と当該燃焼盤の上方に配置される熱交換体との間に配置される冷却用空気箱とを備えて構成されている。
【０００３】
前記液体燃料燃焼装置は、気化筒の回転によって当該気化筒と飛散リングの間の隙間から燃焼室内に液体燃料が飛散され、当該液体燃料を着火することで噴霧燃焼が行われ、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することにより当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記送風機から気化筒内に供給された空気と混合して当該混合気を燃焼盤に形成された炎孔から前記燃焼盤内に噴出させることで気化燃焼を行うようになっている。また、前記冷却用空気箱は、その上面部に形成された送気孔から冷却空気を噴出させ、当該噴出した空気によって熱交換体の壁面における結露防止を行うようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液体燃料燃焼装置にあっては、冷却用空気箱の上面部に送気孔を備えているだけの構成となっているため、冷却用空気箱の内周面側が燃焼室内の燃焼熱を直接受けて過熱状態になる場合がある、という不都合がある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、冷却用空気箱を通じて熱交換体壁面の結露防止を図ることをもとより達成する他、冷却用空気箱の過熱も同時に防止することのできる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、熱交換体下部に配置される液体燃料燃焼装置であって、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、前記燃焼室内に配置された気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、当該飛散リングの下面側に空気を供給する送風通路と、前記燃焼盤の下部に設けられた空気室に空気を供給する送風機とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤の側壁に形成された炎孔から噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
前記燃焼盤と熱交換体との間に、冷却空気が供給される平面視閉ループ状の冷却用空気箱が設けられ、この冷却用空気箱の上面部に、熱交換体の壁面に沿って空気を噴出する第１の送気孔が設けられる一方、前記冷却用空気箱の内周面下部に、当該内周面の過熱防止用の空気を噴出する第２の送気孔が設けられる、という構成を採り、これによって、第１の送気孔から噴出する空気で熱交換体の壁面における結露を防止する一方、第２の送気孔から噴出する空気で冷却用空気箱の内周面側の過熱も防止することが可能となる。
【０００７】
本発明において、前記冷却用空気箱の内周面側に、前記第２の送気孔から噴出する空気を冷却用空気箱の内周面に沿わせるための案内部材が設けられる、という構成を採ることが好ましい。このような構成では、第２の送気孔から噴出する冷却空気が前記内周面に確実に沿う流れとなり、当該内周面を効率的に冷却して冷却用空気箱の過熱を防止することができる。
【０００８】
更に、前記冷却用空気箱の外周部に前記送風機からの空気を導入する連通管の先端が連結され、当該先端に対応する冷却用空気箱の内部には、冷却空気の整流ガイドが配置される、という構成を採るとよい。このような構成とすれば、前記連通管の先端近傍の送気孔に冷却空気が相対的に多く流れることが防止され、閉ループ形状を備えた冷却用空気箱の全周に亘って冷却空気を行き亘らせることができる。
【０００９】
なお、本明細書において、「噴霧燃焼」とは、液体燃料を着火することによって行われる燃焼を意味し、「気化燃焼」とは、気化した液体燃焼を空気と混合することにより得られる混合気を着火することによって行われる燃焼を意味する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１には、本実施例に係る液体燃料燃焼装置としてのバーナーの概略平面図が示され、図２には、図１に対して部品を一部取り外した状態のバーナーの概略平面図が示されている。また、図３には、図１のＡ−Ａ線矢視概略端面図が示されている。これらの図において、バーナー１０は、平面視で略正方形となる燃焼室１１を含む上部構成体１２と、この上部構成体１２を下方から支持するとともに、上部が開放する有底容器状をなすケース１３（図３参照）と、このケース１３内の空気室１３Ａに空気を供給する送風機１４とを備えて構成されている。
【００１２】
前記上部構成体１２は、図３に示されるように、外側に位置する有底略角筒状の燃焼室外筒１５と、この燃焼室外筒１５の内側に設けられて前記ケース１３の底部側に空気室１３Ａを形成する有底略角筒状の燃焼盤１６と、当該燃焼盤１６の内側略中央に位置するとともに、灯油等の液体燃料を気化して空気との混合気を形成する混合気形成手段１８と、当該混合気形成手段１８の下部側に設けられるとともに、燃焼室１１内に空気室１３Ａからの空気を導入する空気導入部１９とを備えて構成されている。なお、本実施例では、燃焼盤１６の上部、すなわち、混合気形成手段１８との間に形成される空間が前記燃焼室１１となっており、その上部に熱交換体２０（図３参照）が配置される。
【００１３】
前記燃焼室外筒１５は、平面視で略正方形の外形を有する底壁１５Ａと、この底壁１５Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１５Ｂとからなる。底壁１５Ａには、略中央領域に第１中央貫通穴２１が形成されているとともに、この第１中央貫通穴２１の周方向に沿う複数箇所、本実施例では、送風機１４側を除き、周方向略９０度間隔を隔てた三箇所に第１中央貫通穴２１よりも小径の第１外側貫通穴２２が形成されている。
【００１４】
前記燃焼盤１６は、燃焼室外筒１５の内方に隙間を隔てて配置されており、当該隙間によって前記混合気形成手段１８で形成された混合気を通過させるガス室２４が形成されている。また、燃焼盤１６は、平面視で略正方形の外形を有する底壁１６Ａと、この底壁１６Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１６Ｂとにより構成されている。底壁１６Ａの中央部には、前記第１中央貫通穴２１と第１外側貫通穴２２の各上方に第２中央貫通穴２６と第２外側貫通穴２７がそれぞれ形成されている。また、側壁１６Ｂには、前記ガス室２４からの混合気を燃焼室１１内に噴出可能とする多数の炎孔２９が形成されているとともに、当該側壁１６Ｂの上部すなわち燃焼盤１６の上部に冷却用空気箱３０が設けられている
【００１５】
前記冷却用空気箱３０は、絞り性の良い材料、例えば、ＳＵＳ４３０ＬＸ等により内周面３０Ａ及び外周面３０Ｂを有する内外二重壁構造とされ、その間がエアチャンバ３１として構成されている。外周面３０Ｂ部分には、図３に示されるように、送風機１４からの一部の空気を三次空気としてバイパスさせる連通管３２の先端（上端）が連通されている。また、冷却用空気箱３０の上面部、すなわち、上部傾斜面３０Ｃには、周方向に沿って第１の送気孔３３が複数形成され、これら第１の送気孔３３から噴出する冷却用の空気は熱交換体２０の壁面内側に沿って流れるようになっている。また、内周面３０Ａの下部には、第２の送気孔３４が周方向に沿って複数形成されており、これら第２の送気孔３４から燃焼室１１の上方空間内に噴出する冷却用の空気は、燃焼盤１６の上端部と冷却用空気箱３０との間に支持された案内部材３５を介して冷却用空気箱３０の内周面に沿って上方へ流れるようになっている。この案内部材３５は、安価に入手し得る材料、例えば、ＳＵＨ４０９Ｌ等の材料によって構成されており、当該案内部材３５は、図５ないし図７に示されるように、平面視略方形の軌跡に沿う四辺の支持面部３５Ａと、これら支持面部３５Ａの各内縁に連なって内向き斜め上方に延びる案内面部３５Ｂとにより構成されている。本実施例における四つの案内面部３５Ｂは不連続に設けられているが、上方から見て閉ループとなるように連続する形状に設けることもできる。また、前記冷却用空気箱３０内、すなわち、エアチャンバ３１において、前記連通管３２の先端に対応する位置には、冷却空気の整流ガイド３８が設けられている。この整流ガイド３８は、冷却用空気箱３０の外周面３０Ｂを部分的に内方に段押しすることにより構成され、整流ガイド３８を設けることで、連通管３２の先端開口位置に対応する第１及び第２の送気孔３３，３４から相対的に多くの空気が噴出することを防止し、整流ガイド３８の面に沿って冷却用空気が閉ループ状をなす冷却用空気箱３０内に行き亘るようになっている。
【００１６】
前記混合気形成手段１８は、図３に示されるように、下部が空気室１３Ａ側に開放する釣鐘型の気化筒３９と、この気化筒３９の下端との間に微細な隙間Ｓ１を隔てて配置される飛散リング４０と、前記第１中央貫通穴２１の形成縁領域に支持されるとともに、上端側が気化筒３９側に開放する一方、下端側が空気室１３Ａ側に開放して空気室１３Ａからの空気を燃焼用の一次空気として気化筒３９内に導入する略円筒状の送風筒４１と、この送風筒４１の上方に位置する燃料拡散体４２と、この燃焼拡散体４２に液体燃料を供給する燃料供給管４４とにより構成されている。
【００１７】
前記燃料拡散体４２は、上下両側が開放する略円筒状の側部４２Ａと、この側部４２Ａの上端に連なる外向きのフランジ部４２Ｂと、側部４２Ａの下端側に連なるとともに、反転フック状に設けられて燃料供給管４４からの液体燃料を受け取り可能な受け部４２Ｃと、フランジ部４２Ｂの上面側に微小な隙間Ｓ２を隔てて固定される頂部４２Ｄとからなる。気化筒３９及び燃料拡散体４２は、その中央部に位置する共通の回転軸４６によって支持されており、当該回転軸４６を出力軸とするモータＭ１の駆動によって一体回転可能に設けられている。この際、燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに供給された液体燃料は、回転に伴う遠心力によって、前記隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂ上部に向かって噴出するようになっている。
【００１８】
前記燃焼室１１内に空気を送り込むための空気導入部１９は、前記第１及び第２外側貫通穴２２，２７間を連結する送気通路としての筒状の送気管４９と、この送気管４９の上端開放側と飛散リング４０との間に設けられて当該飛散リング４０との間に送気間隙Ｐを形成可能な送気案内リング５０とにより構成されている。空気導入部１９は、空気室１３Ａを通過した空気を二次空気として送気管４９を経て送気間隙Ｐから燃焼室１１内に供給可能となっている。
【００１９】
前記送気案内リング５０は、燃焼盤１６の底壁１６Ａにねじ５１（図２参照）等によって固定される断面略クランク形のベース部材５２と、このベース部材５２の上端側に設けられて前記飛散リング４０との間に送気間隙Ｐを形成するための断面略Ｌ字形の起立部材５３とからなる。
【００２０】
前記送風機１４は、モータＭ２の駆動によってファンＦが回転して、前記空気室１３Ａに空気を供給できるようになっている。この送風機１４は、図４に示されるように、前記ケース１３の空気室１３Ａに連なる中空の角形ブロック部６０を備えて構成されている。ブロック部６０の内部には、仕切壁６１，６２が形成され、これら仕切壁６１，６２により、中央部に一次空気路６３が形成されているとともに、この一次空気路６３を挟む両側に二次空気路６４及び三次空気路６５が形成されている。ここで、ケース１３内の空気室１３Ａには、図２中点線で示されるように、気化筒３９の下部領域及び送風機１４側領域と、三つの送気管４９の下部領域及び空気室１３Ａの外側領域とを二つの領域に仕切るための隔壁６８が形成されている。この隔壁６８は燃焼室外筒１５の底壁１５Ａの下面に達する高さに設けられ、当該隔壁６８によって、前記送風筒４１と一次空気路６３とを連通させる一次空気室７０と、前記気化筒３９回りの送気管４９と二次空気路６４とを連通させる二次空気室７１が形成されている。
【００２１】
図４に示されるように、前記一次空気路６３と三次空気路６５内には、平面形状が略方形をなす開閉板７３，７４がそれぞれ配置されている。これら開閉板７３，７４は、板面内を貫通して共通軸をなす一本の回転軸７５に支持されている。回転軸７５は、一次ないし三次空気路６３〜６５を横断する方向に延び、その一端側がブロック部６０の外側に設けられたモータＭ３に連結されて回転可能となっている。なお、開閉板７３，７４は、それぞれ対応する一次空気路６３、三次空気路６５の開口面積よりも小さく設けられており、板面が略鉛直姿勢となったときでも、一次空気路６３，三次空気路６５の内周面との間に一定の隙間が形成され、最小限の空気流通がなされるようになっている。また、特に限定されるものではないが、本実施例では、一次空気路６３内の開閉板７３が略鉛直姿勢となったときに、三次空気路６５内の開閉板７４が略水平向きとなるように設定されている。
【００２２】
次に、前記バーナー１０の燃焼動作について説明する。
【００２３】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、送風機１４とモータＭ１が同時に作動する。送風機１４が作動することにより、当該送風機１４から一次空気路６３、二次空気路６４を経て一次空気室７０、二次空気室７１に空気が供給され、また、三次空気路６５及び連通管３２を経て冷却用空気箱３０のエアチャンバ３１内に空気が供給される。一次空気室７０に送られた空気は、送風筒４１を通じて気化筒３９内に供給されて燃焼用空気として消費される一方、二次空気室７１に送られた空気は、送気管４９を通じて燃焼室１１内に供給され、一部が燃焼用空気として消費されつつ気化筒３９の冷却空気として利用されることとなる。また、前記冷却用空気箱３０内に供給された空気は、第１の送気孔３３から上方に噴出し、上部に配置される熱交換体２０の壁面内側に沿って流れることとなる。同時に、第２の送気孔３４から燃焼室１１の上部内方に噴出する冷却空気は、前記案内部材３５の案内面部３５Ｂの傾斜向きにより上方へ向かう流れに案内され、この空気が冷却用空気箱３０の内周面に沿って流れることで、当該冷却用空気箱３０の過熱を防止することとなる。この際、前記連通管３２より冷却用空気箱３０内に供給される空気は、整流ガイド３８による一種の邪魔板作用で、冷却用空気箱３０の周方向に沿って流れ易くなり、連通管３２の先端近傍の送気孔３３，３４を通じて局所的に多くの冷却空気が流れてしまうようなことはない。なお、ダンパを構成する開閉板７３，７４の開度をモータＭ３の駆動によって調整することで、各空気路６３〜６５を流れる空気の量が相対的に調整されることとなる。
【００２４】
気化筒３９は、モータＭ１が作動することにより、燃料拡散体４２と共に回転し、燃料供給管４４から燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに灯油等の液体燃料が供給される。この液体燃料は、燃料拡散体４２の回転によって燃料拡散体４２に形成された微細な隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂに向かって噴出され、更に、気化筒３９と飛散リング４０との間に形成された隙間Ｓ１から燃焼室１１内に飛散される。この飛散された液体燃料は、燃焼室１１内に延びるイグナイター等の点火装置（図示省略）の火花によって着火され、噴霧燃焼が開始する。
【００２５】
噴霧燃焼が開始されると、その燃焼熱によって気化筒３９が加熱され、気化筒３９の内壁３９Ｂに噴出された液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、気化筒３９の内部に供給された一次空気と混合して混合気となり、当該混合気がガス室２４を通って燃焼盤１６の各炎孔２９から燃焼室１１内に噴出され、気化燃焼が行われる。
【００２６】
従って、このような実施例によれば、燃焼盤１６と熱交換体２０との間に冷却用空気箱３０を設け、当該冷却用空気箱３０に第１及び第２の送気孔３３，３４を設けたから、熱交換体２０の壁面における結露と、冷却用空気箱３０の過熱とを同時に防止することができる、という効果を得る。
【００２７】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施例に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材料などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００２８】
例えば、前記実施例では、連通管３２の先端に対応する位置に整流ガイド３８を設けたが、前記先端に対応する位置及びこの近傍における第１及び第２の送気孔３３，３４の開口径を相対的に小径とすれば、整流ガイド３８は必ずしも設けることを要しない。
【００２９】
また、前記実施例では、平面視で略正方形状をなす燃焼室１１を備えたバーナー１０について説明したが、本発明はこれに限らず、その他の多角形状又は円筒形状若しくは楕円形状の燃焼室を備えたバーナーについても適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼盤の上部に配置される熱交換体の壁面への結露防止を行う冷却用空気箱の内周面側に冷却空気を流すことができ、これによって冷却用空気箱の過熱防止を行うことができる、という従来にない優れた効果を奏する液体燃料燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るバーナーの概略平面図。
【図２】図１に対して気化筒及び飛散リングを外した状態のバーナーの概略平面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線矢視概略端面図。
【図４】送風機の下部形状を示す概略斜視図。
【図５】案内部材の概略斜視図。
【図６】案内部材の平面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線矢視断面図。
【符号の説明】
１０…バーナー（液体燃料燃焼装置）、１１…燃焼室、１６…燃焼盤、２０…熱交換体、２９…炎孔、３０…冷却用空気箱、３０Ａ…内周面、３０Ｂ…外周面、３１…エアチャンバ、３２…連通管、３３…第１の送気孔、３４…第２の送気孔、３５…案内部材、３８…整流ガイド、３９…気化筒、４０…飛散リング、４９…送気管（送気通路）
【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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