(57)【要約】本発明は、空気流入範囲（５０）と、空気流出範囲（５２）と、空気流入範囲（５０）と空気流出範囲（５２）を接続する流路（５４）とを有する、ノズル（２０）を流れる空気によって液体燃料を噴霧するためのノズルに関する。ノズル（２０）がセラミック材料からなり、流入する空気を旋回させる空気案内手段（５６）が空気流入範囲（５０）内に設けられ、空気案内手段（５６）がノズル（２０）と一体に形成されている。本発明は更に、このようなノズル（２０）を備えた移動用途用の暖房装置（１０）に関する。
2006514254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流入範囲（５０）と、
空気流出範囲（５２）と、
空気流入範囲（５０）と空気流出範囲（５２）を接続する流路（５４）と
を有する、ノズル（２０）を流れる空気によって液体燃料を噴霧するためのノズルにおいて、
ノズル（２０）がセラミック材料からなっていることと、
流入する空気を旋回させる空気案内手段（５６）が空気流入範囲（５０）内に設けられていること、
空気案内手段（５６）がノズル（２０）と一体に形成されていることを特徴とするノズル。
【請求項２】
ノズル（２０）がグロープラグ（６２）を保持する手段（５８）を備えていることを特徴とする、請求項１記載のノズル。
【請求項３】
ノズル（２０）の少なくとも一部がほぼ円筒状の形を有することと、
空気案内手段（５６）が半径方向に対してずれた通路（６０）を形成していることを特徴とする、請求項１または２記載のノズル。
【請求項４】
空気案内手段（５６）がほぼ三角形の底面を有し、角が丸められていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項５】
空気案内手段（５６）が羽根として形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項６】
グロープラグ（６２）を保持する手段が、円筒軸線に対して斜めに延在する穴（５８）として形成されていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項７】
ノズル（２０）の少なくともほぼ円筒状の部分が、拡径されたほぼ円筒状の突出部（６４）を備えていることと、
グロープラグ（６２）を保持する手段が、円筒軸線に対して斜めに延在し突出部（６４）を貫通する穴（５８）として形成されていることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項８】
ノズル（２０）の少なくともほぼ円筒状の部分が、拡径されたほぼ円筒状の突出部（６４）を備えていることと、
円筒状の突出部（６４）が組み立てボルト（６８）を収容するための切欠き（６６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項９】
ノズル（２０）がベンチュリ型ノズルであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のノズル。
【請求項１０】
燃料と空気の混合気を燃焼させるためのバーナー（１２）を備え、このバーナー（１２）がノズル（２０）を備えている、移動用途、特に自動車のための暖房装置（１０）において、ノズル（２０）が請求項１〜９のいずれか一つに記載のノズルであることを特徴とする暖房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流入範囲と、空気流出範囲と、空気流入範囲と空気流出範囲を接続する流路とを有する、ノズルを流れる空気によって液体燃料を噴霧するためのノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のノズルは例えば車両暖房装置で使用される。このような車両暖房装置は例えば補助ヒータおよび／またはパーキングヒータとして運転可能である。
【０００３】
ノズルは燃焼空気を供給するために使用される。この場合、燃焼空気の流れに基づいて、液体燃料、例えばディーゼル燃料またはガソリンが燃料用ニードルから一緒に案内されて噴霧される。これにより、燃焼空気と燃料からなる混合気が得られる。この混合気は、場合によっては他の流路から供給された空気と混合した後で、燃焼可能である。それによって、暖房運転のために必要な熱が発生する。バーナーによって発生した熱は熱媒体、例えば水または空気を温める。
【０００４】
技術水準の多くのノズルは金属からなっている。この場合、鋳物部品または旋削部品が使用される。このような要素は、製作コストが比較的に高く、金属の熱伝導率が一般的に大きいという欠点がある。この熱伝導率は、燃料用ニードルの範囲の温度がバーナーで発生した熱に基づいて過度に上昇するときに問題である。金属製ノズルに関連するこの問題を解決するために、先の特許出願において、セラミックノズルを使用することが既に提案されている。
【０００５】
燃焼空気と燃料を、それらの共通の経路でノズルによって混合するためには、燃焼空気の流れ状態が重要である。燃焼空気の流れ状態を改善するために、特許文献１では、燃焼空気を旋回させることが既に提案されている。これにより、噴霧の質、ひいてはバーナーの効率が大幅に改善される。というのは、加えられた接線方向運動成分に基づいて燃焼空気速度が増大するからである。このような旋回運動を付与するために、旋回羽根を備えた支持体がノズルの入口範囲の手前に設けられている。手前に配置された旋回羽根を有するこのような支持体は、付加的な部品を必要とするという欠点がある。この付加的な部品に基づいて、ノズルのスムースな機能のための許容誤差を、時として上回ることがある。
【０００６】
技術水準の暖房装置の場合更に、流入する燃料と空気の混合気に対するグロープラグの位置決めに関する狭い許容誤差を維持することが問題をはらんでいる。
【特許文献１】独国特許出願公開第１００３９１５２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の根底をなす課題は、低コストで制作可能であり、金属と比較して小さな熱伝導率を有し、燃焼空気の流れ状態に関する有利な特性を生じ、調整問題が回避されるノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は本発明に従い、請求項１記載の特徴によって解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施形は従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明では冒頭に述べたノズルにおいて、ノズルがセラミック材料からなり、流入する空気を旋回させる空気案内手段が空気流入範囲内に設けられ、空気案内手段がノズルと一体に形成されている。これにより、低コストで製作可能なノズルが提供される。セラミック材料は簡単に加工可能である。この場合、成形に関して多数の変形が可能である。特に、空気流入範囲の外で燃焼空気を旋回させる空気案内手段はノズルと一体に形成可能である。セラミックスの使用に基づいて、ノズル内に配置された燃料用ニードルの周りのノズルの範囲の温度が高すぎることがないので、ノズルから流出する燃料が発火することがないという他の利点がある。空気案内手段の一体形成によって、許容誤差を簡単に維持することができる。というのは、バーナーの組み立ての際の空気案内手段の間違った調整がもはや不可能であるからである。
【００１１】
本発明に従って、ノズルがグロープラグを保持する手段を備えていると有利である。ノズルに対するグロープラグの位置決めは、バーナーの始動状態に関する重要なパラメータである。技術水準の暖房装置の場合、グロープラグが一般的にバーナーケーシングによって保持されているので、ノズルに対する位置決め変動が生じる。ノズル自体がグロープラグを保持する手段を備えているという本発明によるノズルの特徴によって、このような誤差は生じない。グロープラグはノズルに対して常に同じ位置にある。
【００１２】
本発明によるノズルにおいて更に、ノズルの少なくとも一部がほぼ円筒状の形を有し、空気案内手段が半径方向に対してずれた通路を形成していると有利である。ノズルの軸線に対して垂直に流入する空気は、半径方向に供給されないで、半径方向に対してずらして供給される。このずれは、燃焼空気に付与される旋回運動、ひいては流れ状態および最終的には燃焼の特性および質を決定する。
【００１３】
空気案内手段がほぼ三角形の底面を有し、角が丸められていると特に有利である。これによって、通路のずれを簡単に実現することができる。角を丸めることは、均一な流れ状態にとって有利である。
【００１４】
更に、空気案内手段が羽根として形成されていると有利である。このような羽根は同様にずらされた通路を提供するので、これによっても燃焼の質に積極的に影響を与えることができる。
【００１５】
本発明の他の有利な実施形では、グロープラグを保持する手段が、円筒軸線に対して斜めに延在する穴として形成されている。グロープラグは適切な位置決めのために穴に挿入するだけでよい。グロープラグ上のストッパーおよび／または穴内のストッパーにより、グロープラグはノズルに対して最適な位置に案内される。
【００１６】
本発明によるノズルにおいて、ノズルの少なくともほぼ円筒状の部分が、拡径されたほぼ円筒状の突出部を備え、グロープラグを保持する手段が、円筒軸線に対して斜めに延在し突出部を貫通する穴として形成されているときわめて有利である。これにより、グロープラグは、流入する燃料と空気の混合気の流れ状態にできるだけ影響を与えない範囲内に保持される。これは、ノズル本体よりも大きな直径を有する円筒状突出部によって簡単に実現可能である。
【００１７】
同様に、ノズルの少なくともほぼ円筒状の部分が、拡径されたほぼ円筒状の突出部を備え、円筒状の突出部が組み立てボルトを収容するための切欠きを備えているときわめて有利である。この組み立てボルトは例えばバーナーの熱遮蔽体に固定可能である。これにより、ノズルの相対的な位置決めは突出部の切欠きと、組み立てボルトの位置によって定められる。従って、組み立てがきわめて簡単にかつ小さな誤差で可能である。
【００１８】
ノズルがベンチュリ型ノズルであるときわめて有利である。これにより、燃料用ニードルから流出する燃料を噴霧するためのベンチュリ効果を、燃焼空気に付与された旋回運動と有利に組み合わせることができる。従って、ベンチュリ効果は燃焼を補助し、高い質の燃焼をもたらす。
【００１９】
本発明の根底には、セラミック材料を使用することにより、広い範囲内で形を変更可能で低コストで製作可能なノズルが提供されるという認識がある。従って、流入する燃焼空気を旋回させる空気案内手段をノズルと一体に形成できるように、ノズルを成形することができる。セラミックスは更に、燃料用ニードルの範囲内の不所望な高い温度を回避できるという利点がある。
【００２０】
他の課題は低コストで製作可能な移動用途のための暖房装置を提供することである。
【００２１】
この課題は、請求項１０の特徴によって解決される。本発明によるノズルに関連して示した利点は、本発明による暖房装置でも生じる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、添付の図を参照して好ましい実施の形態に基づき本発明を例示的に説明する。
【００２３】
図の次の説明において、同じ参照符号は同じ要素または類似の要素を示す。
【００２４】
図１は、本発明を適用可能な暖房装置の概略的な部分断面図である。燃料と空気の混合気を燃焼させるためのバーナー１２を備えた暖房装置１０が示してある。この暖房装置１０はファンモータ３６を有する環状通路型ファン１４を備えている。燃焼空気４２はこの環状通路型ファン１４によって空気流入管１６から吸い込まれ、吐出側で燃焼空気集合室１８内に吹き出される。燃焼空気集合室１８内の燃焼空気は一次空気と二次空気に分けられる。一次空気はノズル２０を経て燃焼室２４内に搬送される。このノズル２０は本実施の形態ではベンチュリ型ノズルとして形成されている。二次空気は二次空気穴２２を通って燃焼室２４内に搬送される。この一次空気と二次空気への燃焼空気の分割は、点火しやすい濃い混合気をノズル２０の出口に生じる働きをする。
【００２５】
ノズル２０はベンチュリ効果を生じるために、安定化領域２６とディフューザ３０を備えている。ノズル２０内には燃料用ニードル２８が設けられている。この燃料用ニードル２８には燃料管８２から燃料４４が供給される。燃料用ニードル２８からほぼ無圧で流出する燃料は、安定化領域２６内の燃焼空気の高速の流速により、糸を引く。この糸状の燃料はその後小さな粒になる。良好な噴霧のために必要な高速の空気速度は、ディフューザ３０の良好な圧力回復によって達成可能である。
【００２６】
更に、燃料と空気の混合気の流速はディフューザ３０に沿って急激に低下する。それによって、図２に示したグロープラグ６２の範囲において、低速の流速が実現可能である。これは口火の形成および拡散を促進する。始動の後で、すなわちグロープラグ６２によるシステムの点火の後で、グロープラグ６２のスイッチが切られる。それ以降、グロープラグ６２は抵抗の測定によって火炎監視の働きをする。
【００２７】
燃焼室２４内には衝突板３２が配置されている。この衝突板３２は流れの障害物であるので、ノズル２０から出る空気は外側に強制的に案内される。これによって、一次空気と二次空気が良好に混合する。これは良好な燃焼の観点から効果的である。従って、ノズル２０と衝突板３２の間の範囲は混合領域３４としての働きをし、衝突板３２を越えた範囲、すなわち衝突板３２の下流に位置する範囲は、反応領域としての働きをする。発生した混合気は内筒４０内で燃焼し、排気を案内する部分を通って暖房装置１０から外に案内される。発生した熱によって、流入する低温の水４６が、排気を案内する部分と熱交換して温められるので、高温の水４８が暖房装置１０から流出する。熱媒体として、水の代わりに、例えば空気を使用することができる。
【００２８】
図２はノズル２０の実施の形態を部分的に切断して示す側面図である。このようなノズル２０は例えば、図１に示すような暖房装置１０で使用可能である。ノズル２０はセラミック材料から作られている。これは金属製ノズルと比べてノズル２０の製作を簡単にする。ノズル２０は空気流入範囲５０と空気流出範囲５２を備えている。空気流入範囲５０は流路５４を介して空気流出範囲５２に接続されている。この流路５４は本実施の形態では、安定化領域２６とディフューザ３０に分割されている。空気流入範囲内には空気案内手段５６が設けられている。この空気案内手段５６、すなわち空気案内要素５６はセラミックノズル３０と一体に形成されている。空気案内要素５６は、供給された空気を旋回させる、すなわち角運動量を空気に付与する。これについては図３を参照して詳しく後述する。安定化範囲２６内に燃料ニードル２８（図４参照）が配置されているので、ノズル２０から燃料と空気の混合気が流出する。この混合気は、ノズル２０の穴５８に挿入可能なグロープラグ６２によって点火可能である。グロープラグ６２がノズル２０の穴５８によって保持されているので、すなわち特に他の任意の部品によって保持されていないので、グロープラグ６２の位置はノズル２０に対して固定される。従って、グロープラグ６２の組込み位置がきわめて小さな誤差に保たれる。穴５８がノズル２０の拡径された円筒状突出部６４に貫通していると有利である。これは、ノズル２０の流れ状態が穴５８または穴５８内に配置されたグロープラグ６２によってあまり影響を受けないという利点がある。
【００２９】
図３はノズルの空気流入範囲５０の平面図である。空気案内要素５６による空気流入範囲５０の構造が示してある。空気案内要素５６は流入する空気のための複数の通路６０を形成している。この通路６０は、ほぼ一軸線上に配置された構造体の半径方向に対して、ずれが存在するように位置決めされている。従って、外側から流入する空気は旋回作用を受ける。これは、安定化範囲２６内に配置される燃料用ニードルから流出する燃料の噴霧に関して有利な特性をもたらす。更に、グロープラグ６２を収容するための穴５８の配置構造が示してある。この穴はほぼ円筒状の突出部６４貫通している。突出部６４は更に、切欠き６６を備えている。この切欠き６６はノズル２０の組込み位置を定める。これについては図４を参照して詳しく後述する。
【００３０】
図４は、本発明による装置の部分的に切断して示す図である。ノズル２０寄りのバーナー１２の端部が示してある。バーナー１２は熱遮蔽体７８によって画成されている。本実施の形態の場合、この熱遮蔽体７８には２本の組み立てボルト６８が設けられている。この組み立てボルト６８は熱遮蔽体７８またはバーナー１２に溶接可能である。組み立てボルト６８は後述する他の構成要素の位置決めを行う。他の構成要素として、まず、シール７６が設けられている。このシール７６は好ましくは雲母層と黒鉛層からなっている。この場合、雲母層はバーナー１２寄りに設けられ、黒鉛層はノズル２０寄りに設けられている。続いて、セラミックノズル２０が設けられている。このセラミックノズル２０は、図３に示したその切欠き６６によって組み立てボルト６８に回転しないように取付けられている。ノズル２０には、燃料用ニードル２８に接続された燃料供給部材７０が装着されている。この燃料供給部材７０は側方フランジに設けられた穴８４を用いて同様に組み立てボルト６８によって位置決めされている。燃料供給部材７０には燃料管８２から燃料が供給される。この燃料管８２内には燃料センサ８０が配置されている。燃料供給部材７０に続いてばね７２が設けられている。このばね７２は、同様に組み立てボルト６８に装着されている。ばね７２は、組み立てボルト６８に動かないように装着された締付けディスク７４によって保持されている。ばね７２は緊張状態が示してある。この緊張状態では、ばね７２の脚部が例えばその間にあるディスクに対して平行である。ばね７２の弛緩状態では、ばね７２の脚部はその間にあるディスクの方に上向きに曲がっている。図４に示していないグロープラグは図２に示したノズル２０の実施の形態と同様にこのノズル２０によって位置決めされ、そしてノズル２０に支持された（図示していない）線ばねによって保持されている。
【００３１】
これにより、燃料供給部材７０、ひいては燃料用ニードル２８はノズル２０に対して正しい位置に自動的に合わせられる。従って、燃料供給と燃料と燃焼空気の混合に影響を与える２個の部品だけしかこの位置合わせに関与しないので、きわめて小さな誤差を維持することができる。これは共通の組み立てボルト６８における軸方向の組み立てによって可能である。同様に、グロープラグ６２はノズル２０とバーナー１２に対して正確に位置決め可能である。図４に示した構造体の製作は完全に自動化可能である。特に組み立て方向がすべて軸方向であるので、部品７６，２０，７０，７２，７４を組み立てボルトに“通す”だけでよい。シール７６は断熱作用、熱遮蔽体７８の金属に対するノズルセラミックス２０の連結作用および誤差補正作用を行う。構造体は組み立てボルト６８に対する締付けディスク７４の締付け力を制御することによって有利に組み立てできるので、構造体の熱特性および温度特性に関して、統一的な前提条件を作ることができる。構成要素の異なる加熱、構成要素の異なる最終温度および異なる熱膨張係数に基づく誤差は、ばね７２のばね力によって補正可能である。
【００３２】
上記、図面および特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、個々においても任意の組み合わせでも本発明を実現するために重要である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用可能な暖房装置の概略的な部分断面図である。
【図２】本発明によるノズルの実施の形態を部分的に切断して示す側面図である。
【図３】本発明によるノズルの空気流入範囲の平面図である。
【図４】バーナーに取付けられた本発明によるノズルを示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…暖房装置、１２…バーナー、１４…環状通路型ファン、１６…空気流入管、１８…燃焼空気集合室、２０…ノズル、２２…二次空気穴、２４…燃焼室、２６…安定化領域、２８…燃料用ニードル、３０…ディフューザ、３２…衝突板、３４…混合領域、３６…ファンモータ、３８…反応領域、４０…内筒、４２…燃焼空気、４４…燃料、４６…流入する低温の水、４８…流出する温かい水、５０…空気流入範囲、５２…空気流出範囲、５４…流路、５６…空気案内要素、５８…穴、６０…通路、６２…グロープラグ、６４…突出部、６６…切欠き、６８…組み立てボルト、７０…燃料供給部材、７２…ばね、７４…締付けディスク、７６…シール、７８…熱遮蔽体、８０…燃料センサ、８２…燃料管、８４…（７０の）穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2006514254.tif 000007
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2006514254.tif 000010
2006514254.tif 000011
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