(57)【要約】【課題】  気化の移行時や燃焼量の変動時にも安定した気化を行う気化式燃焼装置を提供する。【解決手段】  自己発熱部１１単独による気化への移行時に、誘導発熱部１０を降温制御しつつ誘導発熱部１０および自己発熱部１１の双方で気化させて燃焼を行い、自己発熱部１１の昇温に伴って自己発熱部１１単独による気化へ移行する気化移行モードを備えた構成。また、燃焼量が増加したときは、自己発熱部１１の温度に応じて誘導発熱部１０を昇温し、誘導発熱部１０および自己発熱部１１で気化させつつ、再度自己発熱部１１単独の気化へ移行する気化補償モードを備えた構成。【選択図】    図１
2005037085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる気化式燃焼装置において、前記気化部は、電磁誘導加熱手段によって発熱する誘導発熱部と、主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部とを備え、前記誘導発熱部の温度を検知する誘導発熱部温度検知手段と、前記自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、前記電磁誘導加熱手段の制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、誘導発熱部単独による気化、または、誘導発熱部および自己発熱部双方による気化から自己発熱部単独による気化への移行時には、自己発熱部の昇温に応じて電磁誘導加熱手段の通電電力を低減させつつ通電制御を継続し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、前記自己発熱部の昇温に伴って当該自己発熱部単独による気化へ移行する気化移行モードを備えたことを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項２】
前記気化移行モードは、自己発熱部が、液体燃料の気化温度より低い所定の下限温度と前記気化温度より高い所定の上限温度の間の温度領域にあるときに実行され、前記制御手段は、気化移行モードを開始すると、前記誘導発熱部を連続的または段階的に前記気化温度へ向けて降温制御することを特徴とする請求項１に記載の気化式燃焼装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記気化移行モードにおいて、前記自己発熱部が、前記気化温度よりも高く前記上限温度よりも低い第１気化温度まで昇温する期間は、前記誘導発熱部を連続的または段階的に前記気化温度へ向けて降温制御して当該気化温度に保持し、前記自己発熱部が、前記第１気化温度から上限温度まで昇温する期間は、前記誘導発熱部を連続的または段階的に下限温度よりも低い通電停止温度へ向けて降温制御することを特徴とする請求項２に記載の気化式燃焼装置。
【請求項４】
前記制御手段は、燃焼中に燃焼量が増加したときは、前記自己発熱部の温度に応じて前記電磁誘導加熱手段を通電して誘導発熱部を昇温制御し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、前記自己発熱部の昇温に伴って再度自己発熱部単独の気化へ移行する気化補償モードを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気化式燃焼装置。
【請求項５】
前記気化補償モードは、燃焼量の変動時において前記自己発熱部が、液体燃料の気化温度より高い第２気化温度よりも低く、且つ、変動後の燃焼量が所定値を超えるときに実行され、当該気化補償モードによって前記誘導発熱部を所定の補償温度に昇温制御することを特徴とする請求項４に記載の気化式燃焼装置。
【請求項６】
前記制御手段は気化補償モードの実行中に、前記自己発熱部が前記第２気化温度を超えたとき、または、燃焼量が所定値以下となったときは、前記誘導発熱部の昇温制御を停止して気化補償モードを終了することを特徴とする請求項５に記載の気化式燃焼装置。
【請求項７】
前記気化部および燃焼部へ空気供給を行う送風機を備え、前記制御手段は、前記気化移行モードまたは気化補償モードの少なくともいずれかの制御期間の一部または全部において、送風機による空気供給量を、当該期間における燃焼量に応じた空気供給量に比べて低減または増加させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気化式燃焼装置。
【請求項８】
液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる気化式燃焼装置において、前記気化部は、予備発熱周壁を有し電磁誘導加熱手段によって当該予備発熱周壁を昇温する誘導発熱部と、誘導発熱部の下流側に配され主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部と、誘導発熱部及び自己発熱部に送風する送風手段を有し、液体燃料は予備発熱周壁に向かって飛散され気化されて送風手段の空気供給によって下流側の自己発熱部側へ流動し、残存した液体燃料は自己発熱部に流れて自己発熱部で加熱され気化される構成とされ、更に、前記誘導発熱部の温度を検知する誘導発熱部温度検知手段と、前記自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、前記電磁誘導加熱手段の制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、誘導発熱部単独による気化、または、誘導発熱部および自己発熱部双方による気化から自己発熱部単独による気化への移行時には、自己発熱部の昇温に応じて電磁誘導加熱手段の通電電力を低減させつつ通電制御を継続し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、前記自己発熱部の昇温に伴って当該自己発熱部単独による気化へ移行する気化移行モードを備えたことを特徴とする気化式燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を用いた気化式燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
給湯器や暖房機等には、ランニングコスト低減のために、安価な灯油等の液体燃料を使用する気化式燃焼装置が多用されている。この中でも、比較的発熱量が小さい用途に使用される場合は、気化部によって液体燃料を気化し、気化された燃料ガスを燃焼部に送って燃焼させる形式のものが多用されている
【０００３】
図１６は、従来技術の気化式燃焼装置で採用される気化部の一例を示す断面図である。
この例では、気化部５００は燃焼部５０１の中央部に設けられる。気化部５００は、有底円筒形の気化室５０２の内部に回転部材５０４を回転自在に収容した構成である。気化室５０２の底部には電気ヒータ５０３が内蔵され、気化室５０２の内壁は昇温可能である。回転部材５０４は円板の周囲を切り起こして撹拌羽根を形成した部材であり、回転軸５０５に固定され、図示しないモータによって高速で回転されるものである。また回転部材５０４の上部には、燃料パイプ５０６が固定されている。
【０００４】
そして、電気ヒータ５０３に通電して気化室５０２を加熱し、図示しないモータによって回転部材５０４をを回転させ、さらに一次空気導入筒５０７から気化室５０２の内部に空気を供給しつつ、燃料パイプ５０６から回転部材５０４へ灯油を噴射する。すると、回転部材５０４へ噴射された灯油は遠心力によって気化室５０２の内壁に向かって飛散し、加熱された気化室５０２の内壁から熱を受けて気化し、気化した燃料は、一次空気導入筒５０７から気化室５０２内に供給される空気と混合される。そしてこの混合ガスは上部の開口５０８から燃焼部５０１に送られて燃焼に供される。則ち、この種の気化式燃焼装置では、液体燃料を飛散させつつ熱エネルギーを与えて気化させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、図１６に示した気化部５００を備えた従来の気化式燃焼装置では、電気ヒータ５０３によって気化室５０２が液体燃料の気化可能な温度に昇温するまでに時間を要するものであった。このため、このような気化式燃焼装置を内蔵した給湯装置などでは、気化室５０２が昇温するまでは燃料ガスが生成されず、それまでは燃焼が開始されないために、加熱されない湯水が無駄に排出されるだけで使い勝手が悪いものであった。
【０００６】
そこで、本願出願人は、電磁誘導加熱方式を用いて気化部を短時間に昇温させる気化式燃焼装置を試作した。このような、電磁誘導加熱方式を採用した燃焼装置は、電磁誘導によって加熱される第１の発熱部と、燃焼による火炎によって加熱される第２の発熱部とを備えた構成が採られている。則ち、燃焼運転の開始初期は、電磁誘導加熱によって短時間に第１の発熱部を加熱して液体燃料を気化し、その後、火炎によって第２の発熱部が昇温すると、第１の発熱部の加熱を停止し、第２の発熱部によって液体燃料を気化させる構成が採られている。これにより、燃焼開始初期は、第１の発熱部によって短時間に液体燃料を気化させて燃焼を開始させ、その後は、第２の発熱部によって気化を継続させて、電磁誘導加熱手段への通電に伴うランニングコストを削減している。
【０００７】
ところが、前記した電磁誘導方式を採用した気化式燃焼装置では、燃焼開始時や燃焼再開時において、液体燃料の気化を第１の発熱部から第２の発熱部へ切り換える際に、気化状態が過渡的に変動して一時的に火炎が不安定になる問題を生じていた。
また、第２の発熱部によって液体燃料を気化させて燃焼中に燃焼量が増大すると、気化に伴う熱吸収によって第２の発熱部が温度低下を来す。この温度低下を補償するために、燃焼量の増大時には、一時的に第１の発熱部を加熱する制御が行われる。ところが、第１の発熱部の加熱に伴って、液体燃料の気化が一時的に過剰となり、煤や異臭が生じる不具合があった。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑みて提案されるもので、気化の移行時や燃焼量の変動時にも安定した気化を維持することにより、燃焼安定性を向上させた気化式燃焼装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる気化式燃焼装置において、気化部は、電磁誘導加熱手段によって発熱する誘導発熱部と、主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部とを備え、誘導発熱部の温度を検知する誘導発熱部温度検知手段と、自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、電磁誘導加熱手段の制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、制御手段は、誘導発熱部単独による気化、または、誘導発熱部および自己発熱部双方による気化から自己発熱部単独による気化への移行時には、自己発熱部の昇温に応じて電磁誘導加熱手段の通電電力を低減させつつ通電制御を継続し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、自己発熱部の昇温に伴って当該自己発熱部単独による気化へ移行する気化移行モードを備えた構成とされている。
【００１０】
ここで、自己発熱部単独による気化への切換時は、自己発熱部が単独で液体燃料を充分気化可能な温度まで昇温している必要がある。則ち、自己発熱部単独による気化へ移行する際は、自己発熱部が単独で気化可能な温度に昇温するまで誘導発熱部による加熱を継続し、自己発熱部が当該温度に至った時点で、誘導発熱部による加熱を停止すれば良い。
【００１１】
しかし、このような制御を行うと、それまで、誘導発熱部および自己発熱部の双方で加熱され気化されている状態から、誘導発熱部が急速に降温して、自己発熱部単独による気化状態に急激に切り換わる。このため、燃焼部へ供給される燃料ガスの気化状態が過渡的に変動して一時的に燃焼が不安定になり易い。
【００１２】
本発明によれば、気化移行モードによる制御期間中は、自己発熱部の昇温に応じて誘導発熱部を降温させつつ、気化を行う。則ち、気化移行モードによる制御期間中は、誘導発熱部の熱に依存した気化状態から、次第に自己発熱部の熱に依存した気化へと移行させる。従って、自己発熱部が単独で気化可能な温度に至った時点では、誘導発熱部に対する熱の依存率、則ち、誘導発熱部の発熱量が低減される。
従って、気化移行モードによる制御の終了時に、電磁誘導加熱手段への通電を停止しても、気化状態に与える影響が低減され、気化状態の過渡的な変動が低減されて安定した燃焼を継続可能となる。
【００１３】
本発明における気化移行モードによる制御は、燃焼開始初期や再燃焼時などに好適に採用することができる。則ち、自己発熱部が気化温度よりも低い状態にあるときに好適に採用することができる。このような燃焼開始初期や再燃焼時に気化移行モードによる制御を行うことにより、自己発熱部による気化へスムーズに切り換えることができ、切換に伴う燃焼変動を抑えつつ、しかも、誘導発熱部への通電電力を削減してランニングコストの低減を図ることが可能となる
【００１４】
本発明において、気化移行モードにおける電磁誘導加熱手段への通電電力の低減制御は種々のパターンを採ることができる。例えば、自己発熱部の昇温状況に応じて、電磁誘導加熱手段への通電電力を段階的、または、連続的に低減させる制御パターンを採ることができる。また、自己発熱部が所定温度に昇温するまでの期間は、通電電力を段階的に低減させ、自己発熱部が所定温度を超えた後は、通電電力を連続的に低減させるような制御パターンを採ることも可能である。逆に、自己発熱部が所定温度に昇温するまでの期間は、通電電力を連続的に低減させ、自己発熱部が所定温度を超えた後は、通電電力を段階的に低減させるような制御パターンを採ることも可能である。
【００１５】
また、自己発熱部が所定温度に昇温するまでの期間は、通電電力を制御して誘導発熱部を所定温度へ向けて緩慢に低減させ、自己発熱部が所定温度を超えた後は、通電電力を制御して誘導発熱部を急速に降温させるような制御パターンを採ることも可能である。逆に、自己発熱部が所定温度に昇温するまでの期間は、通電電力を制御して誘導発熱部を所定温度まで急速に低減させ、自己発熱部が所定温度を超えた後は、通電電力を制御して誘導発熱部を緩慢に降温させるような制御パターンを採ることも可能である。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気化式燃焼装置において、気化移行モードは、自己発熱部が、液体燃料の気化温度より低い所定の下限温度と気化温度より高い所定の上限温度の間の温度領域にあるときに実行され、制御手段は、気化移行モードを開始すると、誘導発熱部を連続的または段階的に前記気化温度へ向けて降温制御する構成とされている。
【００１７】
本発明は、請求項１に記載の燃焼装置における気化移行モードの制御を具体的に示したものである。
本発明において、下限温度および上限温度は適宜に設定可能であるが、例えば、液体燃料の一部が気化し始める温度を下限温度とし、液体燃料が略完全に気化される温度を上限温度とすることができる。
【００１８】
本発明によれば、下限温度および上限温度を前記した温度に設定することにより、気化移行モードによる制御によって気化のための熱依存率を誘導発熱部側から自己発熱部側へスムーズに移行させることができる。これにより、自己発熱部が上限温度に昇温した時点では、誘導発熱部に対する気化のための熱依存率が低減され、電磁誘導加熱手段の通電を停止して誘導発熱部を急激に降温させても、気化状態へ与える影響は低減される。また、誘導発熱部による加熱を停止する時点では、自己発熱部は上限温度に到達しているので、安定した気化を継続することが可能である。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の気化式燃焼装置において、制御手段は気化移行モードにおいて、自己発熱部が、気化温度よりも高く前記上限温度よりも低い第１気化温度まで昇温する期間は、誘導発熱部を連続的または段階的に気化温度へ向けて降温制御して当該気化温度に保持し、自己発熱部が、第１気化温度から上限温度まで昇温する期間は、誘導発熱部を連続的または段階的に下限温度よりも低い通電停止温度へ向けて降温制御する構成とされている。
【００２０】
本発明は、請求項２に記載の燃焼装置における気化移行モードにおいて、誘導発熱部の降温制御をより具体的に示したものである。
本発明において、第１気化温度は気化温度よりも高く上限温度よりも低い。従って、例えば、液体燃料を略完全に気化可能な温度を第１気化温度に設定し、上限温度を当該第１気化温度よりも更に高く設定することができる。
【００２１】
本発明によれば、上限温度および第１気化温度を上記設定とすることにより、自己発熱部が下限温度から第１気化温度に至る期間は、誘導発熱部を気化温度へ向けて降温させて保持する。これにより、自己発熱部が第１気化温度に到達した時点では、液体燃料は略完全に気化可能な状態となり、しかも、誘導発熱部に対する気化のための熱依存率も低下している。従って、この時点で気化移行モードを終了しても気化状態の過渡変動を抑えることは可能である。
【００２２】
しかし、本発明によれば、更に、自己発熱部が第１気化温度から上限温度に到達するまで気化移行モードを継続し、誘導発熱部による補助的な加熱を継続する。これにより、気化移行モードにおいて燃焼量が増大した場合でも、自己発熱部が燃焼量の増大に伴う気化熱によって温度低下を来すことが防止される。
【００２３】
また、本発明によれば、自己発熱部が上限温度に到達した時点では、誘導発熱部は下限温度よりも低い通電停止温度まで降温する。従って、自己発熱部が上限温度に到達した時点では、誘導発熱部に対する気化のための熱依存率は極めて低下し、自己発熱部も単独で充分に気化可能な温度である。これにより、気化状態の過渡変動を排除し、しかも、燃焼量の増加に伴う気化不良を防止しつつスムーズに自己発熱部単独による気化に移行可能となる。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の気化式燃焼装置において、制御手段は、燃焼中に燃焼量が増加したときは、自己発熱部の温度に応じて電磁誘導加熱手段を通電して誘導発熱部を昇温制御し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、自己発熱部の昇温に伴って再度自己発熱部単独の気化へ移行する気化補償モードを備えた構成とされている。
【００２５】
燃焼量が増大すると、液体燃料の供給量が増加し、気化に伴う熱吸収が増大して自己発熱部が温度低下を来す。このため、自己発熱部単独による液体燃料の気化が不充分となり、安定した燃焼が阻害される。
本発明によれば、燃焼量が増加すると誘導発熱部が補助的に昇温制御され、誘導発熱部および自己発熱部の双方の熱によって気化が行われる。則ち、燃焼量の増加に伴う自己発熱部の温度低下を誘導発熱部の補助的な昇温によって補償する。これにより、安定した気化が継続され、その後、自己発熱部の昇温に伴って自己発熱部単独の気化に復帰することが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の気化式燃焼装置において、気化補償モードは、燃焼量の変動時において自己発熱部が、液体燃料の気化温度より高い第２気化温度よりも低く、且つ、変動後の燃焼量が所定値を超えるときに実行され、当該気化補償モードによって誘導発熱部を所定の補償温度に昇温制御する構成とされている。
【００２７】
本発明は、請求項４に記載の燃焼装置における気化補償モードの制御を具体的に示したものである。ここで、燃焼量の増加時点において自己発熱部の温度が充分高いときは、気化熱による温度低下が増大しても、安定した気化を継続可能である。また、燃焼量の増加量が少ないときは、気化熱による自己発熱部の温度低下が少なく、温度低下に伴う気化不良が生じることはない。
本発明によれば、このような条件となる第２気化温度および燃焼量の所定値を適宜に設定することにより、燃焼量の増加に伴って自己発熱部が温度低下を来す虞がある場合に、気化補償モードによって誘導発熱部を昇温制御して自己発熱部の温度低下を補償することが可能となる。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の気化式燃焼装置において、制御手段は気化補償モードの実行中に、自己発熱部が第２気化温度を超えたとき、または、燃焼量が所定値以下となったときは、誘導発熱部の昇温制御を停止して気化補償モードを終了する構成とされている。
【００２９】
本発明は、請求項５に記載の燃焼装置における気化補償モードの終了タイミングを具体的に示したものである。
ここで、気化補償モードによる制御中であっても、自己発熱部が第２気化温度を超えると、自己発熱部単独で安定した気化が可能となる。また、気化補償モードによる制御中であっても、燃焼量が低下したときは、気化熱による温度低下が減少して、自己発熱部単独による気化が可能となる。
従って、本発明によれば、これらの状態を検出することにより、気化補償モードを終了させることが可能となる。
【００３０】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の気化式燃焼装置において、気化部および燃焼部へ空気供給を行う送風機を備え、制御手段は、気化移行モードまたは気化補償モードの少なくともいずれかの制御期間の一部または全部において、送風機による空気供給量を、当該期間における燃焼量に応じた空気供給量に比べて低減または増加させる構成とされている。
【００３１】
ここで、前記本発明の燃焼装置における気化移行モードでは、誘導発熱部に対する熱依存率を低減させつつ自己発熱部単独による気化への移行が行われる。従って、気化移行モードの終了時点では、誘導発熱部に対する熱依存率は低下しているものの、誘導発熱部の加熱の停止に伴って自己発熱部が僅かに温度低下を来たし、気化状態が僅かに低減して燃料ガス濃度が低下し易い。
【００３２】
そこで、気化移行モードによる制御期間の一部または全部において、送風機による空気供給量を、燃焼量に応じた空気供給量に比べて低減させることにより、燃焼部側へ供給される燃料ガス濃度の低下が補償されて略一定となる。これにより、自己発熱部による気化への移行に際しての燃料ガス濃度の変動が抑えられ、燃焼安定性が確保される。
【００３３】
また、前記本発明の燃焼装置における気化補償モードでは、燃焼量の増加に伴って誘導発熱部による補助的な加熱が行われる。従って、気化補償モード中は、自己発熱部の熱に加えて誘導発熱部の補助加熱によって僅かに気化過剰状態となり、燃料ガス濃度が増加し易い。そこで、気化補償モードによる制御期間の一部または全部において、送風機による空気供給量を、燃焼量に応じた空気供給量に比べて増加させることにより、燃焼部側へ供給される燃料ガス濃度の増加が補償されて略一定となる。これにより、燃焼量の増加に際しての燃料ガス濃度の変動が抑えられ、燃焼安定性が確保される。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる気化式燃焼装置において、気化部は、予備発熱周壁を有し電磁誘導加熱手段によって当該予備発熱周壁を昇温する誘導発熱部と、誘導発熱部の下流側に配され主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部と、誘導発熱部及び自己発熱部に送風する送風手段を有し、液体燃料は予備発熱周壁に向かって飛散され気化されて送風手段の空気供給によって下流側の自己発熱部側へ流動し、残存した液体燃料は自己発熱部に流れて自己発熱部で加熱され気化される構成とされ、更に、誘導発熱部の温度を検知する誘導発熱部温度検知手段と、自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、電磁誘導加熱手段の制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、制御手段は、誘導発熱部単独による気化、または、誘導発熱部および自己発熱部双方による気化から自己発熱部単独による気化への移行時には、自己発熱部の昇温に応じて電磁誘導加熱手段の通電電力を低減させつつ通電制御を継続し、誘導発熱部および自己発熱部の双方で液体燃料を気化させて燃焼を行いつつ、自己発熱部の昇温に伴って当該自己発熱部単独による気化へ移行する気化移行モードを備えた構成とされている。
【００３５】
本発明は、前記請求項１に記載の発明における気化部の構成をより具体的に示したものである。本発明によれば、短時間に昇温可能な誘導発熱部を自己発熱部の上流側へ位置させることにより、燃焼の開始に際して自己発熱部が極めて低温のときは、誘導発熱部単独による気化によって短時間に着火して燃焼を開始することができる。また、燃焼の開始に際して自己発熱部が液体燃料を充分気化させる温度よりも僅かに低いときは、誘導発熱部による補助的な気化によって短時間に着火して燃焼を開始することができる。
また、燃焼が開始された後は、本発明の気化移行モードによって誘導発熱部単独による気化または誘導発熱部および自己発熱部双方による気化から自己発熱部単独による気化へスムーズに移行させることができ、燃焼安定性を確保しつつランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１〜３に記載の発明によれば、過渡的な気化変動を抑えつつ自己発熱部単独による気化へスムーズに移行させることができ、安定燃焼を確保しつつランニングコストを削減した気化式燃焼装置を提供可能となる。
【００３７】
請求項４〜６に記載の発明によれば、燃焼量の増加に伴う気化不良の発生を防止することができ、燃焼の安定性を向上させた気化式燃焼装置を提供できる。
【００３８】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜３の燃焼装置における気化移行モード、および、請求項４〜６の燃焼装置における気化補償モードによる制御に伴う気化変動を一層低減することができ、燃焼の安定性を一層向上させた気化式燃焼装置を提供できる。
【００３９】
請求項８に記載の発明によれば、簡単な構成によって過渡的な気化変動を抑えつつ自己発熱部単独による気化へスムーズに移行させることができ、安定燃焼を確保しつつランニングコストを削減した気化式燃焼装置を提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る気化式燃焼装置１の気化部を中心とした要部構成を示す説明図である。図２は、図１に示す燃焼装置１を内蔵した給湯装置２の流路系統図である。
【００４１】
まず、本実施形態の燃焼装置１の気化部８周辺の構造を説明する。
気化部８は、図１の様に、燃焼部７の中央に位置する。気化部８は、誘導コイル（電磁誘導加熱手段）７７によって加熱される誘導発熱部１０と、主として燃焼部７の熱を受けて昇温する自己発熱部１１を備えている。また、誘導発熱部１０の内部には第１回転部材２３が回転自在に配され、自己発熱部１１の内部には第２回転部材２５が回転自在に配されている。
【００４２】
誘導発熱部１０は上下方向に中心軸を有する中空円筒形であり、高さ方向の略中央から上部は一定の内径を有し、高さ方向の略中央から下部は、下方へ向かうに連れて先窄みになるように径が低下した形状を有する。高さ方向の略中央から上部の外周壁には、誘導コイル７７が巻回されている。また、誘導発熱部１０の上部には、温度を検知する温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が設けられている。また、誘導発熱部１０の外側には、当該誘導発熱部１０よりもひとまわり大きい空気導入筒７１が誘導発熱部１０を包むように配置されている。空気導入筒７１は、上下方向に中心軸を有する中空円筒形であり、高さ方向の上部側は一定の内径を有し、高さ方向の下部側は下方へ向かうに連れて先細りになる円錐形状を有する有する。
【００４３】
空気導入筒７１と誘導発熱部１０は中心軸を一致させて配され、各々の上部側の開口面の高さは略一致しており、下部側の開口面は、誘導発熱部１０の下部側の開口面よりも空気導入筒７１の下部側の開口面が低く位置する。
空気導入筒７１と誘導発熱部１０を同心軸上に配することにより、誘導発熱部１０と空気導入筒７１との間には環状の空間部１３１が形成されている。
【００４４】
一方、自己発熱部１１は有底円筒形であり、その内径は、誘導発熱部１０の最大外径よりも大きく、空気導入筒７１の最大外径よりも小さい。また、誘導発熱部１０の内径は、空気導入筒７１の下端の最小外径よりも大きい。自己発熱部１１は、空気導入筒７１および誘導発熱部１０と中心軸を一致させ、上部開口面を空気導入筒７１の下部開口面に略一致させて固定されている。これにより、誘導発熱部１０の内部および空間部１３１は自己発熱部１１の内部に連通し、自己発熱部１１の上部側と空気導入筒７１の下部側との間は外部に開放され、当該開放部分を介して燃焼部７へ連通する燃料ガス流路５１が形成されている。
自己発熱部１１の上部には、温度を検知する温度センサー（自己発熱部温度検知手段）１１５が設けられている。
【００４５】
気化部８の内部には、上下方向に回転軸２１が配されている。回転軸２１は、空気導入筒７１、誘導発熱部１０および自己発熱部１１の中心軸上に位置し、空気導入筒７１および誘導発熱部１０を貫通して自己発熱部１１の底面近傍に至る。回転軸２１には、第１回転部材２３および第２回転部材２５が固定されている。第１回転部材２３は誘導発熱部１０の最大内径よりも小さく、誘導発熱部１０の上下方向中央部に固定されている。また、第２回転部材２５は自己発熱部１１の内径よりも小さく、自己発熱部１１の上下方向中央部に固定されている。
則ち、回転軸２１を回転すると、第１回転部材２３が誘導発熱部１０の内部で回転すると共に、第２回転部材２５が自己発熱部１１の内部で同時に回転する構造である。
【００４６】
気化部８の上部には、燃料パイプ１１６が開口端を第１回転部材２３の上面に対向するようにして固定されている。第１回転部材２３および第２回転部材２５は、燃料パイプ１１６から噴射される液体燃料を回転に伴う遠心力によって微粒状に飛散させつつ撹拌する機能を有する。また、気化部８の上流側には、気化部８へ空気供給を行うためのファン１３がモータ１８の回転軸に固定されて配されている。
【００４７】
本実施形態の気化式燃焼装置１の気化部８周辺は、上記構成を有するものであり、誘導コイル７７への通電制御、燃料パイプ１１６による燃料供給制御、および、燃焼部７への着火制御を制御回路部２００で集中して行う。
【００４８】
このような構成の気化部８では、誘導コイル７７に高周波電流を通電すると、発生する磁界が導電体である誘導発熱部１０に渦電流を生じて発熱する。従って、燃料パイプ１１６から第１回転部材２３に噴射された液体燃料は、誘導発熱部１０の内壁に向けて飛散し、加熱された内壁に衝突して気化される。ここで、気化部８の上流側から空気供給を行うと、誘導発熱部１０の内部を流動する空気は一次空気として気化された液体燃料と混合撹拌され、混合された燃料ガスは下流側の自己発熱部１１へ流入する。同時に、空間部１３１を流動する空気も一次空気として自己発熱部１１へ流入する。自己発熱部１１に流入した燃料ガスおよび空気は、第２回転部材２５で更に混合され、燃料ガス流路５１へ向けて流出し、燃焼部７に至って燃焼に供する。
【００４９】
また、燃焼部７において火炎が発生すると、火炎に煽られて自己発熱部１１が昇温する。自己発熱部１１が高温になると、誘導コイル７７の通電を停止しても、液体燃料を気化可能となる。則ち、誘導コイル７７の通電を停止すると、誘導発熱部１０の温度が低下するので、燃料パイプ１１６から噴射された液体燃料は第１回転部材２３で飛散され誘導発熱部１０の内壁を伝って第２回転部材２５の上部に垂下する。そして、第２回転部材２５の遠心力を受けて自己発熱部１１の内壁に向けて飛散し、加熱された内壁に衝突して気化される。以降は、誘導発熱部１０で気化される場合と同様に、誘導発熱部１０の内部および空間部１３１を介して自己発熱部１１に流入する一次空気と混合撹拌され、周部から燃料ガス流路５１へ向けて流出し、燃焼部７に至って燃焼に供する。
【００５０】
前記図１に示した本実施形態の燃焼装置１は、図２の様に、給湯装置２に内蔵されて給湯を行うための熱源として機能する。
給湯装置２は、燃焼装置１を含む各部の制御を統括する制御回路部２００を有し、燃焼装置１の燃焼によって得られる熱を、給水栓（不図示）から供給される水に熱交換して加熱する装置である。制御回路部２００には、リモートコントローラ２０１が接続されており、給湯装置２の設置場所から離れた屋内などで運転操作が可能な構成とされている。
【００５１】
順に説明すると、図２の様に、気化式燃焼装置１は下方へ向けて火炎を噴射する下方燃焼型（所謂逆燃焼型）であり、当該燃焼装置１の下流側には熱交換器１３５が配され、更に下流側は排気筒１３４に繋がっている。則ち、燃焼装置１は熱交換器１３５が内蔵された缶体１３６の上部に配され、下部の熱交換器１３５へ向けて火炎を発生させる。
【００５２】
給湯装置２は、燃焼装置１において発生した燃焼ガスと湯水などの熱媒体とが熱交換を行う熱交換器１３５と、流水回路１４１及び燃料供給部１４２によって構成される。流水回路１４１は、外部から湯水を供給する流入側流路１４３と、熱交換器１３５において加熱された湯水を外部に流出させる流出側流路１４５とを備えている。流入側流路１４３は熱交換器１３５の入水口１４６に接続され、流出側流路１４５は熱交換器１３５の出水口１４７に接続されている。
【００５３】
流入側流路１４３の途中には、流量センサー１５０（最小作動水量検知手段）と入水温度センサー１５１とが設けられている。流量センサー１５０は、流入側流路１４３を介して供給される湯水の量を検知するものであり、当該流量センサー１５０が所定の水量を検知すると、燃焼装置１が点火動作を開始する。また、入水温度センサー１５１は、外部から供給される水の温度を検知するものである。
【００５４】
流出側流路１４５は、熱交換器１３５において燃焼ガスとの熱交換により加熱された高温の湯水をカランなどの給湯栓１５２に供給するものである。流出側流路１４５の中途には、温度センサー１５３と、攪拌部１５４と、流量調整弁１５５と、出湯温度センサー１５６とが設けられている。流量調整弁１５５は、流出側流路１４５を開閉することにより、給湯栓１５２から出湯される湯の総量を規制するものである。また、温度センサー１５３は、熱交換器１３５で加熱されて排出される高温の湯水の温度を検知するものである。
【００５５】
攪拌部１５４は、流出側流路１４５と、後述するバイパス流路１５８との接続部に設けられている。攪拌部１５４では、熱交換器１３５において加熱された高温の湯水と、バイパス流路１５８を介して流入する比較的低温の湯水とが混合される。攪拌部１５４の下流側には、出湯温度センサー１５６が設けられている。出湯温度センサー１５６は、攪拌部１５４において攪拌された湯水の温度を検知するものである。
【００５６】
流入側流路１４３と流出側流路１４５とは、バイパス流路１５８によってバイパスされている。バイパス流路１５８の下流側の端部は、上記した攪拌部１５４に接続されている。バイパス流路１５８の中途には、バイパス流量調整弁１５９が設けられている。バイパス流量調整弁１５９は、攪拌部１５４に流れ込む水量を調整するものである。
【００５７】
このような構成の給湯装置２では、リモートコントローラ２０１で設定された温度に応じた湯水が給湯栓１５２へ供給される。則ち、給湯栓１５２を開栓すると、流入側流路１４３から流入する水は熱交換器１３５で加熱されて流出側流路１４５へ向けて流動する。流量センサー１５０（最小作動水量検知手段）で燃焼開始流量を検知すると制御回路部２００は燃焼装置１へ燃焼指令信号を伝送して燃焼を開始する。
【００５８】
燃焼が開始すると、制御回路部２００は、給水温度センサー１５１および温度センサー１５３の検知温度を参照しつつ、出湯温度センサー１５６の検知温度がリモートコントローラ２０１の設定温度となるように、流量調整弁１５５およびバイパス流量調整弁１５９の制御を行う。則ち、出湯温度センサー１５６の検知温度がリモートコントローラ２０１の設定温度よりも低いときは、バイパス流量調整弁１５９の開度を減少させて、流出側流路１４５へバイパスする水量を低減したり、流量調整弁１５５の開度を減少させて熱交換器１３５を流動する湯水の量を低減する制御を行う。また、出湯温度センサー１５６の検知温度がリモートコントローラ２０１の設定温度よりも高いときは、バイパス流量調整弁１５９の開度を増加させて、流出側流路１４５へバイパスする水量を増大したり、流量調整弁１５５の開度を増加させて熱交換器１３５を流動する湯水の量を増加させる自動制御を行う。これにより、給湯栓１５２からリモートコントローラ２０１で設定された温度の湯水が給湯される。
【００５９】
次に、本実施形態の燃焼装置１において実施される制御の詳細を順次説明する。図３は、図１の燃焼装置１で実施される制御を示すフローチャートである。図４は、図３に示す制御における誘導コイル７７および送風機（ファン）１３の制御の詳細を示すフローチャートである。図５は、図４に示す気化移行モード制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示した説明図である。図６は、図４に示す気化補償モード制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示した説明図である。図７は、図４に示す気化移行モードの変形例を示すフローチャートである。図８は、図７に示す気化移行モードにおける気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示した説明図である。
【００６０】
尚、以下の説明において、燃焼フラグとは、火炎が発生して燃焼中にオンとなるフラグである。また、初期加熱フラグとは、誘導発熱部１０の初期加熱処理の実行中にオンとなるフラグであり、昇温フラグとは、初期加熱処理が完了したときにオンとなるフラグである。
【００６１】
また、以下の説明において、気化温度Ｔｏとは、液体燃料の気化温度であり、本実施形態では灯油の気化温度である２００℃に設定している。
第１気化温度Ｔ３とは、液体燃料を略完全に気化可能な温度であり、本実施形態では、気化温度Ｔｏよりも高い２１０℃に設定している。
第２気化温度Ｔ６とは、液体燃料を完全に気化可能な温度であり、本実施形態では、第１気化温度Ｔ３よりも高い２３０℃に設定している。
下限温度Ｔ５とは、気化移行モードが実行される温度領域の下限であり、本実施形態では液体燃料の一部が気化し始める１８０℃に設定している。
上限温度Ｔ４，Ｔ４’とは、気化移行モードが実行される温度領域の上限であり、本実施形態では、液体燃料が略完全に気化される上限温度Ｔ４（２１０℃）と、上限温度Ｔ４よりも高い上限温度Ｔ４’に設定している。
また、気化制御温度Ｔ２とは、誘導発熱部１０の加熱によって液体燃料を充分気化させて自己発熱部１１へ供給可能な温度であり、本実施形態では２５０℃に設定している。
【００６２】
図１〜図６を参照して、本実施形態の燃焼装置１を内蔵した給湯装置２の制御を以下に説明する。
リモートコントローラ２０１（図２参照）の運転スイッチ２０２をオンにすると、図３の様に、制御回路部２００は誘導発熱部１０の初期加熱処理を開始する。
運転スイッチ２０２がオンされた時点では、昇温フラグおよび初期加熱フラグ共にオフしている。従って、制御回路部２００は、ステップ３０１からステップ３０９，３１２に進んで初期加熱フラグをオンし、誘導コイル７７への通電を開始する。そして、制御回路部２００は、誘導発熱部１０が初期加熱温度Ｔ１まで昇温するのを待機する（以上図３ステップ３００，３０１，３０９〜３１２、図５参照）。
【００６３】
この状態は、誘導発熱部１０を高温の初期加熱温度Ｔ１まで加熱して気化部８全体を昇温させる過程であり、給湯栓１５２が開栓されて流量センサー１５０で最小作動水量（Minimum Operation Quantity：以下ＭＯＱと記載）が検知されても、燃焼装置１への燃焼指令信号の伝送は待機される状態である。
【００６４】
制御回路部２００は、ステップ３００，３０１，３０９〜３１１を循環しつつ誘導発熱部１０が初期加熱温度Ｔ１まで昇温するのを待機する。そして、誘導発熱部１０が初期加熱温度Ｔ１に到達すると、初期加熱フラグをオフすると共に昇温フラグをオンにする（以上図３ステップ３００，３０１，３０９〜３１１，３１３、図５参照）。この時点で、誘導発熱部１０が加熱されて気化部８全体が昇温され、着火可能な状態となる。
【００６５】
昇温フラグがオンして初期加熱処理が完了すると、制御回路部２００は、ＭＯＱの検知を監視する。ＭＯＱを検知すると、燃焼フラグがオフであるので、ステップ３０６へ進んで誘導発熱部１０を気化制御温度Ｔ２に制御して着火処理に移行する。着火処理は、所定のプリパージを行った後に行われ、着火が完了すると、制御回路部２００は、燃焼フラグをオンにする。着火が完了すると、以降は、燃焼制御が開始され、給湯栓１５２から加熱された湯水が給湯される（以上、図３ステップ３００〜３０３，３０６〜３０８，３０４，３０５、図５参照）。
【００６６】
着火が行われて燃焼制御が開始すると、制御回路部２００は、ステップ３００〜３０５を循環しつつ燃焼運転を継続して給湯を行う。給湯中に、給湯栓１５２が閉栓され、ＭＯＱの検知が停止すると、制御回路部２００は、ポストパージなどの必要な燃焼停止処理を行って燃焼制御を停止し、燃焼フラグをオフにする（以上、図３ステップ３００〜３０２，３１４〜３１６参照）。
そして、以降は、制御回路部２００は、ステップ３００〜３０２，３１４，３１７を循環して誘導コイル７７を予熱制御しつつ、ＭＯＱの到来を監視する。
【００６７】
また、リモートコントローラ２０１の運転スイッチ２０２がオフされると、制御回路部２００は、全てのフラグをオフにすると共に、必要な運転停止処理を行う。この後、運転スイッチ２０２のオン操作の監視を継続する。
【００６８】
ここで、図３のステップ３００〜３０５を循環する燃焼運転中は、制御回路部２００はステップ３０５において、自己発熱部１１および誘導発熱部１０の温度を監視しつつ誘導コイル７７およびファン１３の通電制御を行う。本発明は、当該ステップ３０５における誘導コイル７７およびファン１３の通電制御に特徴を有したものであり、以下に制御の詳細を説明する。
【００６９】
燃焼制御を開始すると、制御回路部２００は、温度センサー１１５の検知温度を参照して自己発熱部１１の温度を監視しつつ誘導コイル７７への通電制御を行う。
則ち、図４の様に、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５未満のときは、制御回路部２００は、誘導発熱部１０が気化制御温度Ｔ２となるように誘導コイル７７へ通電制御を行う（以上、図４ステップ３３０，３３６，３３８，３４０、図５参照）。
この状態は、燃焼が開始されて自己発熱部１１が昇温し始めており、誘導発熱部１０は、安定した気化を行うべく気化制御温度Ｔ２に維持される。
【００７０】
燃焼が継続して自己発熱部１１が下限温度Ｔ５に達すると、制御回路部２００は気化移行モードによる制御を開始する。則ち、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５になると、制御回路部２００は、誘導コイル７７への通電を低減し誘導発熱部１０を降温制御する。
本実施形態では、誘導発熱部１０が気化移行モードの終了時に略気化温度Ｔｏとなるように、温度勾配を持たせて連続的に降温させている（以上、図４ステップ３３０，３３６，３３８，３３９、図５参照）。
この状態は、自己発熱部１１の昇温に応じて誘導発熱部１０が降温制御され、誘導発熱部１０から自己発熱部１１へ気化のための熱依存率が次第にシフトされる。
【００７１】
燃焼が進んで自己発熱部１１が上限温度Ｔ４に達すると、制御回路部２００は、誘導コイル７７への通電を停止して一連の気化移行モードの制御を終了する（以上、図４ステップ３３０，３３６，３３７、図５参照）。
これにより、誘導発熱部１０は気化温度Ｔｏから急速に降温する。しかし、自己発熱部１１は、既に上限温度Ｔ４を超えて昇温し、単独で液体燃料を略完全に気化可能な状態となっている。また、誘導発熱部１０は気化温度Ｔｏまで降温しており、気化への熱依存率が低減した状態で通電が遮断される。
従って、誘導発熱部１０の通電の遮断に伴う気化の過渡的な変動が低減され、自己発熱部１１の単独の熱によって安定した気化が維持されて燃焼が継続する。
【００７２】
このように、本実施形態の燃焼装置１によれば、誘導発熱部１０の発熱量を一定にしたまま自己発熱部１１の昇温を待機するのではなく、気化移行モードによって熱依存率を自己発熱部１１側へシフトしつつ自己発熱部１１の昇温を待機し、この後に誘導コイル７７への通電を遮断する。これにより、気化状態の過渡的な変動が低減されて燃料ガスが安定して供給され、気化移行モードを実施しない場合に比べてアンダーシュートの発生を極めて低減することが可能となる（図５燃料ガス入力の波線参照）。
【００７３】
尚、以上の説明は、燃焼開始初期において気化移行モードによる制御を行う場合を例に挙げて述べたが、燃焼開始初期に限らず、再燃焼が開始される場合にも同様に適用可能である。また、再燃焼時において、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５と上限温度Ｔ４との間の温度領域にある時点から気化移行モードを適用することも可能である。
【００７４】
次に、燃焼中（給湯中）に燃焼量が変動した場合の気化補償モードの制御を説明する。
給湯中において、給湯装置２のリモートコントローラ２０１によって給湯設定温度が低減されたり、あるいは、給湯栓１５２の開度が低下すると、制御回路部２００は燃焼装置１へ燃焼量を低下する制御信号を伝送する。燃焼量が低下すると、図６の様に、液体燃料の供給が低減されて気化された燃料ガスの供給量も低減し、同時に、送風機の回転数も低減されて燃焼が継続する。このように、燃焼量が低下するときは、自己発熱部１１単独の熱によって気化が継続され、気化状態の過渡変動を生じることも少ない。
【００７５】
燃焼量が低下した状態から再び燃焼量が増大すると、気化補償モードによる制御が行われる。
制御回路部２００は、燃焼量が増加すると、図４の様に、増加後の燃焼量が所定号数（本実施形態では１８号に設定）以上か否かを判別する。判別の結果、増加後の燃料量が１８号未満のときは、燃焼量の増加に伴う自己発熱部１１の温度低下が少ないものとしてそのまま燃焼を継続する。この場合、自己発熱部１１が上限温度Ｔ４を超えているので誘導コイル７７への通電は行われない（以上、図４ステップ３３０，３３１，３３６，３３７参照）。
【００７６】
一方、増加後の燃焼量が１８号以上のときは、制御回路部２００は、その時点の自己発熱部１１の温度が第２気化温度Ｔ６以上か否かを判別する。判別の結果、自己発熱部１１が第２気化温度Ｔ６以上であれば、燃焼量の増加に伴って自己発熱部１１が温度低下を来しても、自己発熱部１１単独で気化可能として、誘導コイル７７への通電を停止したまま燃焼を継続する（以上、図４ステップ３３０〜３３２，３３５参照）。
【００７７】
しかし、増加後の燃焼量が１８号以上であり、且つ、その時点の自己発熱部１１の温度が第２気化温度Ｔ６未満のときは、燃焼量の増加に伴って自己発熱部１１が気化温度Ｔｏよりも低下する虞があるため、気化補償モードによる制御を実行する。
気化補償モードに入ると、制御回路部２００は、誘導コイル７７へ通電して誘導発熱部１０を補償温度Ｔ７（本実施形態では１００℃に設定）に補助的に昇温制御する。同時に、送風機（ファン）１３を増加後の燃焼量に応じた回転数よりも僅かに高い回転数に制御する（以上、図４ステップ３３０〜３３４、図６参照）。
【００７８】
これにより、燃焼量の増加に伴い自己発熱部１１が気化温度Ｔｏ以下に低下する不具合が、誘導発熱部１０の補助昇温によって防止される。また、誘導発熱部１０の補助昇温により、気化補償モードにおいて僅かに液体燃料が気化過剰状態となり、燃料ガス濃度が増加するが、ファン１３の回転数を増加させることにより、燃料ガス濃度の増加を抑制することができる。これにより、図６の様に、気化補償モードにおける燃料ガスがオーバーシュートを生じることが防止され、安定した燃焼を継続することが可能である。
【００７９】
そして、気化補償モードによる制御によって燃焼中に、自己発熱部１１が第２気化温度Ｔ６以上になると、自己発熱部１１単独による気化によって燃焼を継続可能であるとして誘導コイル７７への通電を停止し、気化補償モードを終了する（以上、図４ステップ３３０〜３３２，３３５、図６参照）。
【００８０】
このように、本実施形態の燃焼装置１によれば、燃焼開始時や再燃焼時は、気化移行モードによって短時間にスムーズに自己発熱部１１単独の気化へ移行させることができ、燃焼安定性を確保しつつ誘導コイル７７への通電電力を削減することが可能である。
また、燃焼量の変動時においても、気化補償モードによって気化不良を防止しつつ短時間にスムーズに自己発熱部１１単独の気化へ復帰させることができ、安定性を維持した燃焼が可能となる。
【００８１】
次に、前記実施形態で示した気化移行モードの変形例を説明する。
前記実施形態で示した気化移行モードでは、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５から上限温度Ｔ４まで昇温する期間に、誘導発熱部１０を気化制御温度Ｔ２から気化温度Ｔｏへ向けて降温させるものであった。また、前記実施形態では、気化移行モードにおいては送風機（ファン）１３の回転数制御は行わなかった。
これに対して、変形例の気化移行モードでは、上限温度Ｔ４’（２３０℃に設定）を前記実施形態よりも高く設定すると共に、前記上限温度Ｔ４と等しい第１気化温度Ｔ３（２１０℃に設定）を新たに設定し、ファン１３の回転数を制御しつつ誘導発熱部１０を降温させる制御を行う。尚、気化移行モード以外の制御は、前記実施形態と同一であるため、重複した説明を省略する。
【００８２】
変形例における気化移行モードは、図７の様に、燃焼制御中において、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５未満の期間は、制御回路部２００は、誘導コイル７７へ通電制御して誘導発熱部１０を気化制御温度Ｔ２に維持する制御を行う（以上、図３ステップ３０５、図７ステップ３３０，３５０，３５２，３５４，３５９、図８参照）。
この状態は、燃焼が開始されて自己発熱部１１が昇温し始めており、誘導発熱部１０は、安定した気化を行うべく気化制御温度Ｔ２に維持される。
【００８３】
そして、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５以上になると、制御回路部２００は、気化移行モードによる制御を開始する。気化移行モードに入ると、自己発熱部１１が第１気化温度Ｔ３まで昇温する期間は、制御回路部２００は、誘導コイル７７を通電制御して誘導発熱部１０を降温制御し、誘導発熱部１０が気化温度Ｔｏまで降温すると当該気化温度Ｔｏを保持するように誘導コイル７７へ通電を行う。また、同時に、ファン１３の回転数を燃焼量に応じた回転数よりも僅かに低下させる（以上、図７ステップ３３０，３５０，３５２，３５４〜３５８、図８参照）。
【００８４】
この状態は、自己発熱部１１の昇温に応じて誘導発熱部１０が降温されて気化温度Ｔｏに保持され、誘導発熱部１０から自己発熱部１１へ気化のための熱依存率がシフトされる。また、誘導発熱部１０に対する熱依存率は低下するものの、誘導発熱部１０の加熱の停止に伴って自己発熱部１１が僅かに温度低下を来たし易い。この温度低下による気化状態の低下によって燃料ガス濃度が低下するのを抑制するために、ファン１３の回転数が低減される。
則ち、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５から第１気化温度Ｔ３へ昇温する間に、気化の熱依存率が誘導発熱部１０から自己発熱部１１へ次第にシフトされ、自己発熱部１１が第１気化温度Ｔ３に達する時点では、自己発熱部１１単独での気化が可能な状態となる。
【００８５】
次いで、自己発熱部１１が第１気化温度Ｔ３以上になると、制御回路部２００は、ファン１３の回転数の低減を継続しつつ、誘導コイル７７を通電制御して誘導発熱部１０を通電停止温度Ｔ８（本実施形態では１５０℃に設定）へ向けて降温制御する（以上、図７ステップ３３０，３５０，３５２，３５３，３５７、図８参照）。
この状態は、自己発熱部１１が上限温度Ｔ４’へ向けて昇温しつつ、誘導発熱部１０によって補助的な加熱が行われ、当該期間において燃焼量が増加した場合に、液体燃料の増加に伴う気化熱の増大によって自己発熱部１１が温度低下を来すことを防止する作用を有する。
【００８６】
そして、自己発熱部１１が上限温度Ｔ４’に至ると、制御回路部２００は、誘導コイル７７への通電を停止すると共に、ファン１３の回転数を燃焼量に応じた回転数に戻し、一連の気化移行モードによる制御を終了して通常の燃焼制御を継続する（以上、図７ステップ３３０，３５０，３５１、図８参照）。
このように、図７，図８に示す変形例の気化移行モードによれば、気化状態の過渡変動を抑えつつ、しかも、気化移行モード中における燃焼量の増加に伴う気化不良を防止することができ、燃焼安定性を確保しつつ通電に伴うランニングコストの低減を図ることが可能となる。
【００８７】
尚、図７，図８に示した変形例は、燃焼開始初期において気化移行モードによる制御を行う場合を例に挙げて述べたが、前記実施形態と同様に、再燃焼が開始される場合にも適用可能であり、また、再燃焼時において、自己発熱部１１が下限温度Ｔ５と上限温度Ｔ４との間の温度領域にある時点から適用することも可能である。
【００８８】
また、図７，図８に示した変形例において、気化移行モードおよび気化補償モードにおけるファン１３の回転制御を行わない簡略化した制御構成とすることも可能である。
また、前記図４〜図６に示した実施形態において、気化移行モードにおけるファン１３の回転制御を付加した制御構成とすることもでき、また、気化補償モードにおけるファン１３の回転制御を行わない制御構成とすることも可能である。
また、前記図４〜図６に示した実施形態では、誘導発熱部１０を連続的に降温制御する構成として述べたが、段階的に降温制御することも可能である。
更に、前記図７，図８に示した変形例では、誘導発熱部１０を気化温度Ｔｏに向けて連続的に降温させて保持し、再度、通電停止温度Ｔ８に向けて連続的に降温させたが、いずれの降温制御においても段階的に降温させることが可能である。
【実施例】
【００８９】
次に、本発明に係る燃焼装置１の具体的実施例について説明する。なお以下の説明において上下の関係は、燃焼装置１を給湯装置２に設置した状態を基準とする。
図９は、本実施例の燃焼装置の断面図である。図１０は、本実施例の燃焼装置の全体的な部品構成を表す分解斜視図である。
【００９０】
図９において、１は、本実施例の燃焼装置を示す。本実施例の燃焼装置１は、図１の様に、炎孔を下に向けて給湯装置２に内蔵されるものであり、上から送風機３、駆動機械部５、空気量調節部６が積層され、その下部に燃焼部７及び気化部８が設けられたものである。
気化部８は、後述する様に誘導熱源部９と自己発熱部１１を持つ。そして誘導熱源部９は、前記した空気量調節部６と燃焼部７の間にあり、自己発熱部１１は、燃焼部７に位置している。
【００９１】
上部側から順次説明すると、送風機３は、鋼板を曲げ加工して作られた凹状のハウジング１２の中にファン１３が回転可能に配されたものである。ハウジング１２の中央部には、開口１５が設けられている。
【００９２】
駆動機械部５は、箱体１６を有し、その天板１７の中央にモータ１８が取り付けられている。モータ１８は、両端部から回転軸２０，２１が突出しており、回転軸２０，２１は、燃焼装置１の略全長を貫通している。そして後述する様に、モータ１８の上方側の回転軸２０は、ファン１３に接続され、下方側の回転軸２１は、気化部８の第一回転部材２３及び第二回転部材２５に接続されている。
【００９３】
空気量調節部６は、図１０に示すように、固定側板状部材２７の上に円盤状の移動側板状部材２６が重ねられている。移動側板状部材２６は、中央の軸挿通孔２８の周りに略三角形の開口３０を放射状に複数個設けたものである。また、固定側板状部材２７には、移動側板状部材２６の軸挿通孔２８および開口３０に相当する位置に軸挿通孔３５および開口３３が設けられている。また、固定側板状部材２７には、移動側板状部材２６を重ね合わせた時に両者が重複しない位置に多数の小孔３６が設けられている。
【００９４】
空気量調節部６は、図９の様に、箱体１６に外付けされたステップモータ３８の回転軸４０が回転すると、回転軸４０および移動側板状部材２６に係合した駆動片３７が揺動する。その結果、移動側板状部材２６が、固定側板状部材２７の上で中央の軸挿通孔２８を中心として相対的に回転する。
移動側板状部材２６の回転により、移動側板状部材２６と固定側板状部材２７を連通する開口の面積が変化し、これによって空気量が調節される。
【００９５】
燃焼部７は、図９，図１０に示すように分流部材４１と炎孔ベース４３及び炎孔部材４５によって形成され、これらの構成部品が燃焼部ハウジング１４（図９）の内部に収納されたものである。
【００９６】
分流部材４１、炎孔ベース４３および炎孔部材４５は、いずれも長方形をした板状の部材であり、各々、中央部に大きな開口４６，５２，５８が設けられている。
【００９７】
分流部材４１は、平板状の部材であり、開口４６の周囲に多数の長孔状の開口４７，４８，５０が設けられたものである。炎孔ベース４３は、アルミダイカストによって作られたものであり、複雑な枠組みと開口及び溝が設けられている。炎孔ベース４３の上面側は、主として燃料ガス及び二次空気の流路構成面として機能し、下面側は炎孔取付け面として機能する。則ち、炎孔ベース４３は、図９に示す様に外周を囲む外側燃焼壁４９を有し、その内部に実際に火炎が発生する燃焼部７が形成される。炎孔ベース４３には、気化部８において気化された燃料ガスと空気との混合ガスが流れる流路と、分流部材４１の開口４７，４８，５０から流入する二次空気が流れる流路とが形成されている。
【００９８】
炎孔部材４５は、図１０に示すように炎孔ベース４３と重ね合わせられる板状の部材であり、中央に設けられた自己発熱部１１用の開口５８を取り巻いて多数の丸孔６０と小孔６１とが規則正しく配列されている。
【００９９】
燃焼部７は、炎孔ベース４３、分流部材４１および炎孔部材４５を上記した状態に組み合わせた状態で燃焼部ハウジング１４内に配置されている。そして、燃焼部７には、分流部材４１側から炎孔ベース４３を通過し炎孔部材４５側に抜ける二次空気流路と、炎孔ベース４３内の流路および炎孔部材４５の小孔６１を介して外部に連通した燃料ガス流路が形成されている。
【０１００】
次に、気化部８について説明する。図１１は、本実施形態の燃焼装置の気化部周辺の分解斜視図である。図１２は、気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の斜視図である。図１３は、気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の正面図、平面図、左右側面図及び底面図である。図１４は、気化部の誘導熱源部の一部断面斜視図である。図１５は、図１の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【０１０１】
本実施例の燃焼装置１で採用する気化部８は、二種類の熱源を持つ。則ち本実施例で採用する気化部８は、図９〜図１１の様に誘導熱源部９と、自己発熱部１１を有する。そして両発熱部の近傍にそれぞれ第一回転部材２３と第二回転部材２５が設けられている。また誘導熱源部９と自己発熱部１１に適切な一次空気を供給するための空気導入筒７１が設けられている。
【０１０２】
則ち気化部８は、図１１の様に、第一回転部材２３、ドーナツ状断熱材７３、燃料通過筒（誘導発熱部）７５、円筒状断熱材７６、コイル部材（誘導コイル）７７、第一空気導入筒７８、第二空気導入筒８０、第二回転部材２５、及び自己発熱部１１によって形成されている。
そして前記した燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者によって誘導熱源部９が構成され、第一空気導入筒７８及び第二空気導入筒８０によって空気導入筒７１が構成されている。
【０１０３】
順次説明すると、燃料通過筒７５は、誘導発熱部１０として機能するものであり、導電性を有し、且つ、ある程度の電気抵抗を有する素材で作られた筒である。より具体的には、燃料通過筒７５は、誘導加熱し易いように薄いステンレス鋼材で作られている。
燃料通過筒（誘導発熱部１０）７５は、両端が開口するものではあるが、図１１〜図１３の様な特殊な形状をしており、上部側と下部側で形状が大きく異なる。則ち燃料通過筒７５の上部側約半分の領域８１は、直径が略一定の円筒形状である。燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）は、燃料通過筒７５の軸線Ｘ−Ｘ（図１３ａ）方向に開口している。また燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）には、フランジ部８３が形成されている。
【０１０４】
これに対して燃料通過筒７５の下部側約半分の領域８２は、円錐形をしている。そして燃料通過筒７５の下部側の開口８５は、図１３の様に燃料通過筒７５の軸線Ｘ−Ｘ（図１３）に対して傾斜方向に開口している。
則ち燃料通過筒７５は、使用時の姿勢を基準として、下部側の開口８５が傾斜しており、下部側の開口端に高低差がある。
また下部側の開口８５は、その内側部分が折り返されており、開口端内部の樋状の溝８７が形成されている。則ち燃料通過筒７５の内面は、予備発熱周壁６４として機能するものであり、本実施例では、予備発熱周壁６４たる燃料通過筒７５の内面の下部に樋状の溝８７が形成された構造である。
そして開口８５の最も下部に位置する部位の溝８７には開口８８が形成されている。開口８８は、具体的には小孔であり、気化しなかった燃料を集めて下部の自己発熱部１１側に滴下するために設けられている。
【０１０５】
円筒状断熱材７６は、耐熱性と断熱性を兼ね備えた素材で作られ円筒である。円筒状断熱材７６の内径は、前記した燃料通過筒７５の上部側の領域８１の外径と等しい。また円筒状断熱材７６の高さは、燃料通過筒７５の上部側の領域８１の長さに等しい。円筒状断熱材７６は、前記した様に耐熱性と断熱性を兼ね備えた素材で作られ、具体的にはグラスウールやセラミック等が採用されている。
【０１０６】
ドーナツ状断熱材７３は、円盤状であり、中央に大きな開口が設けられている。ドーナツ状断熱材７３もグラスウールやセラミックのように耐熱性と断熱性を兼ね備えた材質で作られている。
【０１０７】
コイル部材７７は、図１４の様に、ボビン９０とコイル線９１によって構成されたものである。ボビン９０は、これ自体が断熱部材としての機能を兼ね備えるものであり、断熱性と耐熱性を兼ね備えた不飽和ポリエステルを素材としている。ボビン９０の形状は、図１４の様に筒体部９２の両端にフランジ部９３，９４が設けられたものである
【０１０８】
コイル線９１は、通常の銅線であり、螺旋状に巻き付けられている。なおコイル線の形状は、螺旋形に限定されるものではなく、例えば鞍形であってもよい。  コイル線９１は、リッツ線であり、ボビン９０の筒体部９２の外周に螺旋状に巻き付けられ、さらにコイル線９１が解けないようにシリコンワニス等で固められている。また、コイル線９１の外周部には、通電により発生する磁力線を加熱しようとする燃料通過筒７５（誘導発熱部１０）に集中させるべく、数個（本実施形態では８個）のフェライトガイド９５が固定されている。
【０１０９】
誘導熱源部９は、前記した燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者によって構成されており、燃料通過筒７５の外周に円筒状断熱材７６が設けられ、さらにその外周にコイル部材７７が設けられている（図１４では、作図の関係上、円筒状断熱材７６を略している）。従ってコイル線９１と燃料通過筒７５の間には、円筒状断熱材７６と断熱材としての機能を備えたボビン９０が介在されており、コイル線９１と燃料通過筒７５の間は両者によって二重に断熱されている。
また燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）のフランジ部８３と、ボビン９０のフランジ部９３の間にはドーナツ状断熱材７３が介在されている（図１４では、作図の関係上、ドーナツ状断熱材７３を略している）。
【０１１０】
また誘導熱源部９には、発熱部材たる誘導発熱部１０を形成する燃料通過筒７５の温度を検知する温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が設けられている。温度センサー１００は、具体的にはサーミスタであり、平板状の温度検知部１０１を持つ。
本実施例では、図１４の様に、ボビン９０のフランジ部９３に貫通孔１０２を設け、温度センサー１００の一部を保持すると共に信号線等を当該貫通孔１０２から外部に導出している。また温度検知部１０１とボビン９０のフランジ部９３の間にはクッション材１０３が設けられ、温度検知部１０１を燃料通過筒７５のフランジ部８３に押圧している。クッション材１０３は具体的にはシリコンゴムやステンレススチール等の皿バネや板バネ等である。またこれらに代わって小径のオーリングの様なものをクッション材として使用することもできる。
【０１１１】
則ち本実施例では、断熱材としての機能を備えたボビン９０によって温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が保持されている。そしてさらに温度検知部１０１は、断熱材としての機能を備えたボビン９０から反力を受けて燃料通過筒７５の外側表面に押し当てられている。また温度検知部１０１の表面にはシリコン等の熱伝導性に優れたぺーストを塗布しておくことが望ましい。
【０１１２】
自己発熱部１１は、図９，図１０の様に底部９６と周部９７を持つ円筒体であり、底部９６は閉塞し、上部は開口している。則ち自己発熱部１１は窪んだ形状をしており、底部９６及び周部９７は閉塞していて気密・水密性を持ち、上部は開放されている。
【０１１３】
自己発熱部１１は、前記した様に底部９６及び周部９７を持ち、あたかもコップの様な形状をしていて、図９，図１０の様に、炎孔ベース４３の中央の開口５２部分に取り付けられている。自己発熱部１１の位置は、炎孔ベース４３の中央にあり、炎孔（小孔６１）に囲まれていて燃焼部７に近接して位置する。また自己発熱部１１の大部分は、燃焼部７側に露出する。より具体的には、自己発熱部１１の底部９６の全部と、周部９７の大部分が燃焼部７側に露出する。従って後述する様に燃焼時には炎孔（小孔６１）から発生する火炎により、自己発熱部１１が外側から加熱される。その結果、自己発熱部１１の内周面（自己発熱周壁）６６及び底面部６７が加熱され、昇温する。
また自己発熱部１１には、温度センサー（自己発熱部温度検知手段）１１５が埋め込まれている（図９）。
【０１１４】
第一回転部材２３は、燃料通過筒７５の内部で液体燃料を効率良く気化させるために、燃料パイプ１１６から噴射された液体燃料（本実施例では灯油を使用）を微粒子状にし、燃料通過筒（誘導発熱部）７５の予備発熱周壁６４に向かって飛散させると共に、気化した燃料ガスと一次空気とを撹拌させて均一に混合する働きを行うものである。
【０１１５】
一方、第二回転部材２５は、上方から滴下される液体燃料を自己発熱部１１の自己発熱周壁６６へ向けて飛散させると共に、燃料ガスと一次空気との撹拌混合を行うためのものである。
【０１１６】
図１１に示すように、第一空気導入筒７８及び第二空気導入筒８０によって空気導入筒７１が構成される。
第一空気導入筒７８は、薄板を曲げて作られたものであり、図１１の様に外フランジ部１２７と円筒部１２８及び内フランジ部１２９によって構成されている。則ち外フランジ部１２７は、円筒部１２８の一方の開口端にある。外フランジ部１２７は、使用時には上部側に位置する。
円筒部１２８は、内径が前記した誘導熱源部９の外径よりも大きく、空気の流れ方向の先端側は、やや内径が絞られている。
【０１１７】
そして円筒部１２８の空気流の先端側には内フランジ部１２９が設けられている。
これに対して第二空気導入筒８０は円錐形をしている。第二空気導入筒８０の上部の開口１３０は、前記した第一空気導入筒７８の先端部の開口径に等しい。また第二空気導入筒８０の下部の開口径は、前記した自己発熱部１１の開口径よりも小さい。
第一空気導入筒７８と第二空気導入筒８０は重ねられて一連の空気流路を構成する。第一空気導入筒７８の接合部分には図示しないパッキンが介在されている。
【０１１８】
気化部８は、前記した様に誘導熱源部９と自己発熱部１１を持つ。そして誘導熱源部９は、前記した空気量調節部６と燃焼部７の間にあり、自己発熱部１１は、燃焼部７に位置している。
気化部８は、前記した様に、第一回転部材２３、ドーナツ状断熱材７３、燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、コイル部材７７、第一空気導入筒７８、第二空気導入筒８０、第二回転部材２５、及び自己発熱部１１によって構成されているが、これらはいずれも同一軸線状に並べて配されている。則ち第一空気導入筒７８と第二空気導入筒８０によって構成される空気導入筒７１の内部に燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者から成る誘導熱源部９が配されており、空気導入筒７１の中心軸と、誘導熱源部９の中心軸は一致する。
【０１１９】
空気導入筒７１と誘導熱源部９の下部に自己発熱部１１があり、空気導入筒７１の先端部は、自己発熱部１１の開口（奥側）に向かって開いている。また誘導発熱部１０を構成する燃料通過筒７５についても自己発熱部１１の奥側に向かって開いている。
また第一回転部材２３は誘導発熱部１０の内部に位置し、第二回転部材２５は自己発熱部１１の内部に位置する。より詳細には、第一回転部材２３は誘導発熱部１０を構成する燃料通過筒７５内にあり、予備発熱周壁６４に囲まれた空間に位置する。また第二回転部材２５は自己発熱部１１の自己発熱周壁６６に囲まれた空間に位置する。
【０１２０】
また燃料通過筒７５（誘導発熱部１０）の内部には燃料パイプ１１６が挿入され、燃料パイプ１１６は図１０の様に第一回転部材２３の上部に至っている。
より具体的に説明すると、燃料パイプ１１６は誘導発熱部１０の上部の開口から真っ直ぐに垂下され、上から第一回転部材２３の上部に至る。そして燃料パイプ１１６から第一回転部材２３に灯油等の液体燃料が滴下される。
【０１２１】
また誘導発熱部１０には前記した様に開口８５に傾斜した溝８７があり、当該溝８７には開口８８が形成されているが、この開口８８は、第二回転部材２５の上部に位置する。則ち開口８８は、第二回転部材２５の中心近傍の上部にある。
【０１２２】
次に、本実施例の燃焼装置１の各部の組み立て構造について説明する。
本実施例の燃焼装置１は、送風機３、駆動機械部５、空気量調節部６及び気化部８が中心軸を一致させて順次積み重ねられたものであり、駆動機械部５の天板１７に送風機３が直接的にネジ止めされている。則ち本実施例では、送風機３の回転中心と空気量調節部６の軸挿通孔２８，３５と気化部８の中心軸が同一軸線上に直線的に並べられている。なお気化部８自体の構成部品についても同一軸線状に並べて配されているので、前記した送風機３の回転中心と空気量調節部６の軸挿通孔２８，３５と気化部８の中心軸に対して気化部８の二つの回転部材２３，２５の回転中心軸も一致する。
【０１２３】
そして駆動機械部５の上部に空気量調節部６がネジ止めされている。また空気量調節部６の下部には、気化部８が位置する。則ち、空気量調節部６の中心部に、パッキンを介して空気導入筒７１の大きいほうの開口が取り付けられている。
【０１２４】
空気導入筒７１の中心軸は、空気量調節部６の移動側板状部材２６および固定側板状部材２７の軸挿通孔２８，３５と一致し、空気導入筒７１は固定側板状部材２７の中心側のエリアを覆う様に位置することとなる。従って空気量調節部６の中心側のエリアから排出された空気は、空気導入筒７１によって捕捉される。
なお空気導入筒７１内には前記した様に誘導発熱部１０があり、誘導発熱部１０は、中心に燃料通過筒７５があって上下に連通するため、空気量調節部６の中心側のエリアから排出された空気は、空気導入筒７１によって捕捉され、中心部の燃料通過筒７５（誘導発熱部１０）を流れる空気と、誘導熱源部９の周辺部を流れる空気に分流される。
【０１２５】
則ち空気導入筒７１内には燃料通過筒７５があるため、空気の一部は燃料通過筒７５を通過して自己発熱部１１に至る。
また空気導入筒７１の内面と誘導発熱部１０の外周との間には環状の空間部１３１が有るため、空気の残部は当該空間部１３１を通過して直接的に自己発熱部１１に入る。
空気導入筒７１に入った空気は、いずれの経路を通る場合でも、一次空気として燃焼に寄与する。
【０１２６】
また駆動機械部５のモータ１８の回転軸２１は、空気量調節部６の中央の軸挿通孔２８，３５を連通して空気導入筒７１及び誘導発熱部１０を通過し、自己発熱部１１の内部に至る。
そしてモータ１８の回転軸２１は、誘導発熱部１０の内部、より詳細には燃料通過筒７５の内部において第一回転部材２３と係合している。またモータ１８の回転軸２１は、自己発熱部１１の内部において第二回転部材２５と係合している。
則ち駆動機械部５のモータ１８の回転軸２１は、その先端部分が第二回転部材２５と係合し、中間部分が第一回転部材２３と係合している。そして第一回転部材２３は誘導発熱部１０の燃料通過筒７５内に位置し、第二回転部材２５は自己発熱部１１内に位置し、いずれもモータ１８によって回転される。
【０１２７】
またモータ１８の後端側の回転軸２０は、ファン１３にも接続されているから、本実施例では、単一のモータ１８によって気化部８の二つの回転部材２３，２５とファン１３の三者が駆動される。
なお軸挿通孔２８，３５は、移動側板状部材２６の回転中心でもあるから、移動側板状部材２６が回転する際に移動することはない。そのため軸挿通孔２８，３５にモータ１８の回転軸２１があっても、移動側板状部材２６の回転の妨げとならない。
【０１２８】
次に本実施例の燃焼装置１の機能について説明する。
本実施例の燃焼装置１では、モータ１８を起動してファン１３と第一回転部材２３及び第二回転部材２５を回転させる。
ファン１３の回転により、図９の矢印の様に送風機３のハウジング１２の中央部に設けられた開口１５から空気が吸い込まれ、空気は駆動機械部５に入る。そして空気は、駆動機械部５から上部の空気量調節部６を経て気化部８及び燃焼部７に流れるが、本実施例では空気量調節部６によって流量調整される。則ち、気化部８および燃焼部７側に流れる空気量は、ステップモータ３８を動作させ、移動側板状部材２６を固定側板状部材２７に対して回転させて開口面積を変化させることにより調整される。
【０１２９】
空気量調節部６を通過した空気は、一次空気として燃焼に寄与するものと、二次空気として燃焼に寄与するものに別れる。則ち空気量調節部６の中心部のエリアを通過した空気は、直接的に空気導入筒７１に捕捉され、その一部は燃料通過筒７５に入って燃料ガスと混合され、残部は直接的に自己発熱部１１の中に入って燃料ガスと混合される。
また送風の残部は、図１５に示すように分流部材４１に列状に設けられた長孔状の開口４８から、炎孔ベース４３を横切って流れ、炎孔部材４５の丸孔６０へ経て燃焼部７に至る。
【０１３０】
そして送風機３の送風により、上記した様に気化部８内に大量に一次空気が導入され、誘導発熱部１０の燃料通過筒７５内及び自己発熱部１１を通風雰囲気とする。
また誘導発熱部１０のコイル線９１に図示しない高周波インバータから高周波電流を流し、高周波誘導加熱の原理によって誘導発熱部１０たる燃料通過筒７５を発熱させる。
【０１３１】
則ちコイル線９１に高周波電流を流すことにより、コイルの内部に変動磁場が生成し、当該変動磁場中に置かれた燃料通過筒７５を変動する磁力線が貫く。ここで燃料通過筒７５はステンレス鋼で作られており、導電性を有するから、燃料通過筒７５の内部に渦電流が生じる。そして前記した様に燃料通過筒７５はステンレス鋼で作られており、相当の電気抵抗を有するから、渦電流に起因するジュール熱によって燃料通過筒７５が発熱する。
また高周波誘導加熱による発熱は、熱効率が高く、且つ早期に昇温する。そのため燃料通過筒７５は、従来の電気ヒータを使用した場合に比べて極めて短時間の間に昇温し、液体燃料を気化し得る温度に達する。
【０１３２】
なお本実施例では、高周波誘導加熱によって燃料通過筒７５を加熱する際に、コイル線９１が昇温しない様に工夫がなされている。
則ち本実施例の様に燃焼装置１の内部に誘導加熱用のコイル線９１を設けると、内部の熱によってコイル線９１が加熱され、断線等のおそれが生じる。そこで本実施例では、コイル線９１が過度に加熱されない様に工夫がなされている。
則ち本実施例では、コイル線９１は、ボビン９０に巻かれているが、ボビン９０は、樹脂で作られており、導電性がないので発熱しない。またボビン９０は断熱性と耐熱性を具備した不飽和ポリエステルを素材としている。そのためボビン９０が断熱材として機能し、燃料通過筒７５の熱をコイル線９１に伝えない。
【０１３３】
またボビン９０と燃料通過筒７５の間にも発熱せず、且つ断熱性に優れた断熱材（円筒状断熱材７６）が介在されている。
また燃料通過筒７５は、フランジ部８３を有するが、当該フランジ部８３とコイル線９１との間にも、ドーナツ状断熱材７３とボビン９０のフランジ部９３が存在し、コイル線９１の昇温を防いでいる。
さらに本実施例では、後述する様に誘導熱源部９の外側に一次空気が流れる構造となっているので、当該一次空気によってもコイル線９１が冷却される。
【０１３４】
上記した様に、コイル線９１に通電し、高周波誘導加熱によって燃料通過筒７５を発熱させ、燃料通過筒７５の内壁全体を昇温させる。この状態において、燃料パイプ１１６から灯油を第一回転部材２３に対して滴下する。
滴下された灯油は、第一回転部材２３から遠心力を受け、燃料通過筒（誘導発熱部）７５の予備発熱周壁６４に向かって飛散する。なお本実施例で採用した第一回転部材２３は、上下方向へ延びる回転軸と一体的に回転する板体の外縁から放射状に撹拌羽根を延出させて形成され、当該撹拌羽根は、板体の外縁に沿って全周に渡って複数設けられると共に、板体に対して所定角度だけ傾斜させた構成とされている。
【０１３５】
そのため第一回転部材２３の板体の表面に噴射された液体燃料は、遠心力によって板体の表面を流動し、一部は傾斜した撹拌羽根の表面に沿って流動して撹拌羽根の先端から燃料通過筒７５の予備発熱周壁６４へ向けて飛散する。
従って、撹拌羽根の先端が板体に対して回転軸方向（上下方向）に位置する構成とすれば、板体に対して上方や下方に位置する部位から液体燃料を分散させて飛散させることができ、飛散した液体燃料に気化部内周壁の熱エネルギーを効率良く加えて気化を促進させることが可能となる。
【０１３６】
そして飛散した灯油は、第一回転部材２３の周囲に配された燃料通過筒７５の内面に接触し、熱を受けて気化する。このとき、燃料通過筒７５に接触した液体燃料はほぼ完全に気化され、気化されずに液体燃料が残留することはない。
また前記した様に空気導入筒７１に捕捉された空気の一部が燃料通過筒７５の内部を通過するので、燃料通過筒７５の内面から熱を受けて気化した燃料は、燃料通過筒７５を通過する空気と混合される。
【０１３７】
ここで本実施例では、第一回転部材２３に撹拌羽根が設けられているから、第一回転部材２３の内面に設けられた撹拌羽根によって燃料通過筒７５内の空気が攪拌され、燃料ガスと空気との混合が促進される。
また本実施例では、燃料通過筒７５が筒状であるから、飛散された燃料及び気化した燃料は、筒状の部分を通過する間、加熱され続ける。則ち本実施例では、誘導発熱部分が筒状であるから、燃料が当該筒状の部分を通過する際に加熱昇温される。そのため本実施例の燃焼装置は、燃料と発熱体との接触距離及び接触時間が長く、燃料の気化が確実であるばかりでなく、気化した燃料ガスの温度が高い。
【０１３８】
こうして発生した混合ガスは、燃料通過筒７５を通過して自己発熱部１１内に入る。
一方、前記した様に、空気導入筒７１に捕捉された空気の残部は、空気導入筒７１の内面と誘導発熱部１０の外周との間に形成された空間部１３１を通過して自己発熱部１１に入る。
また本実施例では、自己発熱部１１内にも回転部材が設けられている。則ち本実施例では、二段に回転部材が設けられ、その一つたる第二回転部材２５は、自己発熱部１１の中で回転する。
そのため自己発熱部１１内に入った燃料ガスと空気との混合ガスは、再度第二回転部材２５によって攪拌混合される。
【０１３９】
特に本実施例では、燃料通過筒７５の先端側が絞られており、前記した第一回転部材２３によって混合攪拌された燃料ガスは、狭い燃料通過筒７５の先端を通過する際に互いに激しく衝突し、混合が進む。そして当該燃料ガスは、狭い部分から第二回転部材に対して吹き込まれ、再度第二回転部材２５によってかき混ぜられる。また燃料ガスは、自己発熱部１１内において、新たに空間部１３１を通過して自己発熱部１１に導入された空気とも混合される。
こうして発生し、さらに一次空気と混合された燃料ガスは、図９の矢印の様に、第二回転部材２５の外壁と自己発熱部１１の内周面６６によって形成される空隙１３８を流れて下流に向かう。則ち混合ガスは、自己発熱部１１の円筒状の内周面６６に沿って一旦上方に流れる。ここで自己発熱部１１の開口部近傍には空気導入筒７１の吹き出し口側があるので、混合ガスの流路は極めて狭い。そのため混合ガスの攪拌は、当該部位においてさらに進行する。
【０１４０】
こうして空気導入筒７１から自己発熱部１１の内部に供給された空気は、飛散した燃料と混合され、高温状態となって自己発熱部１１の上部の開口部１４０から排出される。そして自己発熱部１１を出た混合ガスは、炎孔ベース４３に流れ込む。
【０１４１】
そして混合ガスは、炎孔ベース４３の下部に設けられた炎孔（小孔６１）から放出される。
前記した様に、本実施例の燃焼装置１では、気化部８で液体燃料が気化されて炎孔ベース４３を流れ、炎孔（小孔６１）から放出されるが、気化部８を出る際における燃料ガスの温度が高いので、炎孔（小孔６１）に至るまでの間で再液化することはない。
【０１４２】
一方、他の部位から下流側に流れた空気は、燃料と混合されることなく、直接燃焼部７側に流れ込み、二次空気として燃焼に寄与する。
そして図示しない点火装置によって燃料ガスに点火されると、炎孔（小孔６１）から下向きの火炎が発生する。
【０１４３】
ここで本実施例の燃焼装置１では、気化部８が、燃焼部７の中央に直接的に露出しているので、燃焼が開始されると、自己発熱部１１が火炎によって加熱される。そのため自己発熱部１１内の温度が上昇し、燃料の気化がさらに促進される。
【０１４４】
所定時間の間、燃焼が行われ、自己発熱部１１の温度が十分に昇温すると、
誘導発熱部１０のコイル線９１への通電を停止し、誘導加熱を終了する。そして以後は、自己発熱部１１の発熱だけに頼って燃料を気化させる。
【０１４５】
則ち誘導加熱を停止すると、誘導発熱部１０たる燃料通過筒７５の温度が低下し、誘導発熱部１０での気化は殆ど行われなくなり、実質的に自己発熱部１１のみで燃料は気化される。
誘導発熱部１０で気化されない液体燃料は、燃料通過筒７５の内面を伝い、重力によって下方に至る。ここで本実施例では、燃料通過筒７５の下端部に樋状の溝８７が形成されている。そのため燃料通過筒７５の内面を伝い落ちた燃料は、下部の溝８７に集められる。さらに本実施例では、下部側の開口８５が傾斜しているから、端部の溝８７にも傾斜があり、集められた燃料は、溝８７内を流れてさらに下方に集まる。そして本実施例では、溝８７の最下部に開口８８が設けられているから、溝８７を流れた燃料は、最終的に溝８７の最下部に形成された開口８８から滴下する。
【０１４６】
ここで燃料通過筒７５に設けられた開口８８は、第二回転部材２５の上部であってさらに第二回転部材２５の中心近傍に開いているから、開口８８から滴下した燃料は、常に一定の位置に落下し、第二回転部材２５と接触する。より具体的には、気化されなかった燃料は、すべて第二回転部材２５の中央部分に集中的に滴下され、第二回転部材２５に巻き込まれて飛散する。
【０１４７】
そして飛散した燃料は、自己発熱部１１の内周面６６に衝突し、自己発熱部１１から熱を受けて気化する。
また前記した空気導入筒７１の内外を流れて自己発熱部１１に入った空気とも混合される。
また燃料の一部は、遠心力によって飛散する前に第二回転部材２５から零れ落ちるが、このように落下した燃料は、自己発熱部１１の底面部６７に接触し、熱を受けて気化する。
そして第一回転部材２３の内面に設けられた羽根部によって自己発熱部１１内の空気が攪拌され、燃料ガスと空気との混合が促進される。
その後の燃料ガスの流れは、前述した通りであり、高温状態となって自己発熱部１１の上部の開口部１４０から排出される。そして自己発熱部１１を出た混合ガスは、一旦炎孔ベース４３の上部側の通路に流れ込み、炎孔ベース４３の炎孔（小孔６１）から放出され、燃焼する。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明の実施形態に係る気化式燃焼装置の気化部周辺の構造を示す模式図である。
【図２】図１の燃焼装置を内蔵した給湯装置の流路系統図である。
【図３】図１の燃焼装置で実施される制御を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す制御における燃焼中の制御の詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す気化移行モードの制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示す説明図である。
【図６】図３に示す気化補償モードの制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示す説明図である。
【図７】図３に示す制御における燃焼中の制御の変形例を示すフローチャートである。
【図８】図７に示す気化移行モードの制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対応させて示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係る気化式燃焼装置の具体的な実施例の断面図である。
【図１０】図９に示す燃焼装置の全体的な部品構成を表す分解斜視図である。
【図１１】図９に示す燃焼装置の気化部周辺の分解斜視図である。
【図１２】図９に示す燃焼装置の気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の斜視図である。
【図１３】図９に示す燃焼装置の気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の正面図、平面図、左右側面図及び底面図である。
【図１４】図９に示す燃焼装置の気化部の誘導発熱部の一部断面斜視図である。
【図１５】図９に示す燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【図１６】従来技術の燃焼装置で採用される気化部の断面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１      気化式燃焼装置
７      燃焼部
８      気化部
１０    誘導発熱部
１１    自己発熱部
１３    送風機（ファン）
７７    電磁誘導加熱手段（誘導コイル）
１００  誘導発熱部温度検知手段
１１５  自己発熱部温度検知手段
２００  制御手段（制御回路部）
Ｔｏ    気化温度
Ｔ３    第１気化温度
Ｔ４，Ｔ４’  上限温度
Ｔ５    下限温度
Ｔ６    第２気化温度
Ｔ７    補償温度
Ｔ８    通電停止温度
【図１】
2005037085.tif 000003
【図２】
2005037085.tif 000004
【図３】
2005037085.tif 000005
【図４】
2005037085.tif 000006
【図５】
2005037085.tif 000007
【図６】
2005037085.tif 000008
【図７】
2005037085.tif 000009
【図８】
2005037085.tif 000010
【図９】
2005037085.tif 000011
【図１０】
2005037085.tif 000012
【図１１】
2005037085.tif 000013
【図１２】
2005037085.tif 000014
【図１３】
2005037085.tif 000015
【図１４】
2005037085.tif 000016
【図１５】
2005037085.tif 000017
【図１６】
2005037085.tif 000018