(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を気化して燃料ガス化する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは空気が混合された燃料ガスを燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、前記燃焼部は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、主炎孔から噴射される燃料ガスよりも高濃度の燃料ガスを噴射する補助炎孔とを有し、前記気化部と補助炎孔とを連通して補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路と、前記気化部と主炎孔とを連通して主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路を備え、前記気化部は一端が閉塞された中空円筒状で、前記濃ガス流路の開口は気化部の内周壁近傍に位置すると共に前記淡ガス流路の開口は気化部の径方向内方に位置し、前記気化部は回転部材を内蔵し、当該回転部材は回転軸と一体的に回転する天板部と当該天板部の周縁に形成される撹拌羽根を有する撹拌部とを備えた構成であり、
回転部材を前記気化部の内部で周方向へ回転させて液体燃料を飛散させつつ気化された燃料ガスを撹拌することにより、気化部の内周壁近傍に生成される高濃度の燃料ガスを前記濃ガス流路に供給し、気化部の径方向内方近傍に生成される低濃度の燃料ガスを前記淡ガス流路へ供給することを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記気化部の開放端側の内周壁に沿って全周に渡って円筒状の隔壁が設けられており、当該隔壁の外周壁と気化部の内周壁で形成される隙間は濃ガス流路と連通して濃ガス流路の開口として機能し、当該隔壁の内周壁よりも内方は淡ガス流路と連通して淡ガス流路の開口として機能することを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記回転部材の天板部に液体燃料を気化部の軸方向閉塞端側へ流動させる開口を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記回転部材は、気化部の軸方向開放端側に配された第１の回転部材と気化部の軸方向閉塞端側に配された第２の回転部材で形成され、第１の回転部材の天板部には、液体燃料の一部を第２の回転部材側へ流動させる開口が設けられており、
供給される液体燃料の一部は第１の回転部材で飛散されつつ気化撹拌されて気化部の径方向内方近傍に低濃度の燃料ガスを生成し、供給される液体燃料の残部は第２の回転部材で飛散されつつ気化撹拌されて気化部の内周壁近傍に高濃度の燃料ガスを生成することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記回転部材の天板部に設けられる開口は、天板部の一部を切り起こして形成されることを特徴とする請求項３または４に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記主炎孔および補助炎孔が交互に配列されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置において、燃焼に必要な空気を前記気化部を含む各部に供給する送風機を有すると共に、前記気化部は液体燃料を飛散させる回転部材を内蔵した構成とされており、送風機の回転中心軸と回転部材の回転中心軸が同一軸線状に並べられ、送風機と回転部材が単一の原動機によって回転駆動されることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料を使用する給湯器や温水暖房機、ファンヒータ等に好適な燃焼装置に係り、更に詳しくは、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させる濃淡燃焼方式を採用したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスやプロパンガスが普及した現在でも、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燃焼装置が多用されている。このような燃焼装置の中でも比較的発熱量が小さい用途に使用される燃焼装置は、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構成を採用するものが多い。
【０００３】
ところで、ＮＯｘなどの有害排気ガス成分を低減させる燃焼方式として希薄燃焼方式が知られており、なかでも、濃淡燃焼方式は有害ガスの排出を効果的に低減可能な燃焼方式として燃焼装置に多く用いられている。
この濃淡燃焼方式とは、低濃度の燃料ガスを燃焼させる主炎に高濃度の燃料ガスを燃焼させる補炎を隣接させて燃焼を行わせるもので、混合気を希薄にすることにより火炎の温度を低下させてＮＯx  などの有害ガスの排出量を低減させるものである。このような濃淡燃焼方式を採用した燃焼装置として、例えば、特開２００１−２４８８０８号公報に記載されたものが挙げられる。当該公報に記載された燃焼装置によれば、ランニングコストを低減しつつ、有害ガスの排出を抑えた燃焼を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記濃淡燃焼方式を採用した燃焼装置は、液体燃料を気化して高濃度および低濃度の燃料ガスを生成しつつ燃焼させるものであり、構造が複雑になる嫌いがあった。
また、生成した高濃度の燃料ガスの一部に空気を混合して低濃度の燃料ガスを生成する燃焼装置では、気化した燃料ガスに温度の低い空気を混合するために液体燃料の再凝縮が生じ易く、再凝縮した液体燃料が燃焼部の外部に漏れて異臭が生じたり、火災の要因となるため改善が望まれていた。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みて提案されるもので、構造を簡略化しつつ安定した燃焼を行うことのできる濃淡燃焼方式を採用した液体燃料用の燃焼装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の燃焼装置は、液体燃料を気化して燃料ガス化する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは空気が混合された燃料ガスを燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、燃焼部は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、主炎孔から噴射される燃料ガスよりも高濃度の燃料ガスを噴射する補助炎孔とを有し、気化部と補助炎孔とを連通して補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路と、気化部と主炎孔とを連通して主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路を備え、気化部は一端が閉塞された中空円筒状で、濃ガス流路の開口は気化部の内周壁近傍に位置すると共に淡ガス流路の開口は気化部の径方向内方に位置し、気化部は回転部材を内蔵し、当該回転部材は回転軸と一体的に回転する天板部と当該天板部の周縁に形成される撹拌羽根を有する撹拌部とを備えた構成であり、回転部材を気化部の内部で周方向へ回転させて液体燃料を飛散させつつ気化された燃料ガスを撹拌することにより、気化部の内周壁近傍に生成される高濃度の燃料ガスを濃ガス流路に供給し、気化部の径方向内方近傍に生成される低濃度の燃料ガスを淡ガス流路へ供給する構成とされている。
【０００７】
回転部材に液体燃料を供給すると、液体燃料は回転部材の回転による遠心力を受けて径方向外方へ向けて飛散し、飛散した液体燃料は気化部の内周壁に衝突して気化される。則ち、回転部材に液体燃料を供給しつつ気化部に空気供給を行うと、生成される燃料ガスは気化部の内周壁近傍で高濃度となり、径方向内方へ向かうに連れて濃度が低減する。
【０００８】
従って、濃ガス流路の開口を気化部の内周壁近傍に設けると高濃度の燃料ガスが濃ガス流路に供給される。また、淡ガス流路の開口を気化部の径方向内方に設けると低濃度の燃料ガスが淡ガス流路に供給される。これにより、濃ガスおよび淡ガスを生成するための複雑な構造を採ることなく、簡単な構成によって濃度の安定した濃ガスおよび淡ガスを生成して各流路へ供給可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、気化部の開放端側の内周壁に沿って全周に渡って円筒状の隔壁が設けられており、当該隔壁の外周壁と気化部の内周壁で形成される隙間は濃ガス流路と連通して濃ガス流路の開口として機能すると共に、当該隔壁の内周壁よりも内方は淡ガス流路と連通して淡ガス流路の開口として機能する構成とされている。
【００１０】
本発明によれば、濃ガス流路の開口、則ち、隔壁の外周壁と気化部の内周壁とで形成される隙間は気化部の周方向全周に渡る。また、淡ガス流路の開口、則ち、隔壁の内周壁よりも内方の部位も気化部の周方向全周に渡る。これにより、気化部で生成された燃料ガスを濃ガス流路および淡ガス流路に区分して気化部の径方向外方へ向けて全周に渡って均等に供給可能となる。
本発明において、気化部に空気を供給しつつ液体燃料を気化させる場合は、隔壁の内部に空気導入筒を設ければ良い。この構成によれば、隔壁の内周壁と空気導入筒の外周壁の隙間が淡ガス流路の開口として機能する。
【００１１】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の燃焼装置において、回転部材の天板部に、液体燃料を気化部の軸方向閉塞端側へ流動させる開口を設けた構成とされている。
【００１２】
本発明によれば、噴射された液体燃料の一部は回転部材による遠心力を受けて径方向外方へ飛散しつつ気化部の内周壁に達して気化される。一方、液体燃料の残部は回転部材の天板部に設けた開口を通じて気化部の閉塞端側へ流動して気化される。そして、気化部の閉塞端側で気化した燃料ガスは径方向外方へ広がり、先に内周壁で気化した燃料ガスを径方向内方へ押しやりつつ、内周壁に沿って軸方向開放端側へ向けて流動する。
【００１３】
従って、回転部材の開口形状を適宜に設定することにより、気化部の内周壁近傍では燃料ガスの濃度が高く、径方向内方へ向かうに連れて燃料ガスの濃度が低くなるように濃度の異なる燃料ガスを安定して生成することができる。
また、本発明によれば、気化部内部で濃度の異なる濃ガスおよび淡ガスを生成するので、気化部において生成された燃料ガスに空気を混合して低濃度化した淡ガスを生成する必要がなく、安定した燃焼を行うことが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の本発明は、請求項１または２に記載の燃焼装置において、回転部材は、気化部の軸方向開放端側に配された第１の回転部材と気化部の軸方向閉塞端側に配された第２の回転部材で形成され、第１の回転部材の天板部には、液体燃料の一部を第２の回転部材側へ流動させる開口が設けられており、供給される液体燃料の一部は第１の回転部材で飛散されつつ気化撹拌されて気化部の径方向内方近傍に低濃度の燃料ガスを生成する一方、供給される液体燃料の残部は第２の回転部材で飛散されつつ気化撹拌されて気化部の内周壁近傍に高濃度の燃料ガスを生成する構成とされている。
【００１５】
本発明によれば、噴射された液体燃料の一部は気化部の軸方向開放端側の第１の回転部材によって飛散されつつ気化撹拌され、液体燃料の残部は気化部の軸方向閉塞端側の第２の回転部材によって飛散されつつ気化撹拌される。
従って、第１の回転部材の開口を適宜に設定することにより、第２の回転部材で生成された高濃度の燃料ガスは、気化部の内周壁に沿って閉塞端側から開放端側へ流動する。また、第１の回転部材で生成された低濃度の燃料ガスは、第２の回転部材で生成された燃料ガスによって気化部の内周壁から離れた径方向内方近傍へ押しやられつつ開放端側へ向けて流動する。
則ち、第１および第２の回転部材を設けることにより、気化部の内部に濃度の異なる燃料ガスを安定して生成することが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の燃焼装置は、請求項３または４に記載の燃焼装置において、回転部材の天板部に設けられる開口は、天板部の一部を切り起こして形成される構成とされている。
回転部材の天板部を切り起こすと、切り起こしによって形成される開口を介して液体燃料を気化部の軸方向閉塞端側へ流動可能であると共に、切り起こされた部位は燃料ガスの撹拌を行う撹拌羽根の機能を呈する。これにより、液体燃料を飛散させつつ気化された燃料ガスを均一に撹拌することができ、濃度むらのない燃料ガスを生成することが可能となる。
本発明において、切り起こし部は回転部材の中心軸に対して放射状となるように天板部に設けるのが良い。また、切り起こし部は、天板部の一部を軸方向開放端側へ向けて切り起こして形成しても良く、逆に、軸方向閉塞端側へ向けて切り起こして形成しても良い。
【００１７】
請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置において、主炎孔および補助炎孔が交互に配列される構成とされている。
主炎孔と補助炎孔とを交互に配列することにより、低濃度の燃料ガスを燃焼させる主炎に高濃度の燃料ガスを燃焼させる補炎を隣接させて安定した濃淡燃焼を行わせることができ、火炎の温度を低下させてＮＯX の排出量を低減させることが可能となる。
【００１８】
本発明において、燃焼部に設けられる主炎孔と補助炎孔を列状に形成し、これらを隣接して配する構成を採ることができる。
則ち、液体燃料を気化して燃料ガス化する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは空気が混合された燃料ガスを燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、燃焼部は、低濃度の燃料ガスを噴射する列状の主炎孔と、主炎孔から噴射される燃料ガスよりも高濃度の燃料ガスを噴射する列状の補助炎孔とを有し、列状の主炎孔に隣接して列状の補助炎孔が設けられた構成を採ることができる。
この構成によれば、主炎を安定して補炎することができ、有害ガスの排出を抑えた安定した濃淡燃焼が可能となる。
【００１９】
また、請求項７に記載の燃焼装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置において、燃焼に必要な空気を気化部を含む各部に供給する送風機を有すると共に、気化部は液体燃料を飛散させる回転部材を内蔵した構成とされており、送風機の回転中心軸と回転部材の回転中心軸が同一軸線状に並べられ、送風機と回転部材が単一の原動機によって回転駆動される構成とされている。
【００２０】
本発明によれば、送風機と回転部材の回転駆動を１つの原動機で行うので、部材点数が削減され、小型化、省コスト化が図れると共に製造を容易に行うことができる。
ここで、本発明では回転部材と送風機とが単一の原動機で駆動されるので、回転部材の回転数に応じて送風機による空気供給量が変動する。そこで、送風機の下流側に空気量調節部を設けて、送風機の回転数に拘わらず下流側への空気供給量を制御可能な構成を採ることができる。この構成によれば、単一の原動機で駆動しつつ下流側の気化部などへ必要量の空気を供給することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。尚、以下の説明において上下の関係は、燃焼装置を給湯器等に設置した状態を基準とする。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明は、液体燃料を気化させて濃淡燃焼を行う燃焼装置であり、燃焼装置に採用する気化部および燃焼部に特徴を有したものである。そこで、燃焼装置の全体構成および動作を説明しつつこれらの特徴部分を詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る燃焼装置１の断面図、図２は燃焼装置１の気化部および燃焼部の内部構造を示す部分破断斜視図、図３は燃焼装置１の気化部に内蔵される回転部材の斜視図、図４は燃焼装置１に採用する空気量調節部の斜視図、図５は燃焼装置１における空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
【００２３】
本実施形態の燃焼装置１は、炎孔を上に向けて給湯器などに内蔵されるもので、図１の様に、下から送風機２、駆動機械部３、空気量調節部４、混合部５及び燃焼部６が順次積み重ねられて構成される。また、混合部５及び燃焼部６の近傍には気化部７が設けられ、空気量調節部４と気化部７の間は、流路形成部材４４および一次空気導入筒５０で接続されて空気流路が形成されている。
【００２４】
下部側から順次説明すると、送風機２は、鋼板を曲げ加工して作られた凹状のハウジング２０の内部にファン２１が回転可能に配されたもので、ハウジング２０の中央部には開口２２が設けられている。
【００２５】
駆動機械部３は箱体１０を有し、その底板１２の中央にモータ３０が取り付けられている。モータ３０は上下方向へ回転軸３０ａ，３０ｂを突出させており、回転軸３０ａ，３０ｂは、燃焼装置１の略全長を上下へ向けて貫通している。
モータ３０の下方側の回転軸３０ｂは、ファン２１に接続され、上方側の回転軸３０ａは、気化部７の回転部材８に接続されている。則ち、モータ３０の回転駆動により、ファン２１が回転駆動されて上方へ向けて送風（空気供給）を行うと共に、回転部材８が同時に回転駆動される。
【００２６】
空気量調節部４は、図１，図４の様に、円板状の移動側板状部材４１と方形状の固定側板状部材４２によって構成され、固定側板状部材４２に対して移動側板状部材４１が回転可能に取り付けられたものである。
則ち、移動側板状部材４１の円板面には略３角形の開口４１ａが軸挿通孔４１ｃを中心として等間隔で放射状に設けられ、円板の周辺近傍には、略長方形の開口４１ｂが軸挿通孔４１ｃを中心として等間隔で放射状に設けられている。また、固定側板状部材４２は長方形状をしており、移動側板状部材４１の開口４１ａ，４１ｂと対応させて、軸挿通孔４２ｃを中心として放射状に略三角形の開口４２ａおよび略長方形の開口４２ｂが等間隔に設けられている。
【００２７】
移動側板状部材４１は、固定側板状部材４２の下に回転可能に取り付けられ（図４では説明の便宜上、反転して示す）ている。そして、ステップモータ４０を回転させると、当該モータ４０の駆動軸４０ａに係合した駆動片４３が揺動し、移動側板状部材４１に設けられた係合部４１ｄを周方向へ向けて駆動する。その結果、移動側板状部材４１が、固定側板状部材４２の上で中央の軸挿通孔４１ｃを中心として相対的に回転し、移動側板状部材４１と固定側板状部材４２の開口同士の重なり具合が変動する。これにより、上下を連通する開口面積を変動させて空気量を調節するものである。
【００２８】
本実施形態では、燃焼装置１の燃焼量に応じて空気量調節部４の移動側板状部材４１を制御することにより、一次空気（気化部７および淡ガス流路に直接供給する空気）および二次空気（燃焼部周辺へ供給する空気）の双方の供給量を最適に調節する構成としている。
尚、ステップモータ４０への制御信号は、燃焼装置１の各部に設けたセンサ（不図示）およびスイッチ（不図示）の信号に基づいて制御回路部１３で生成している。
【００２９】
流路形成部材４４は、図１の様に、薄板を凹状に曲げて作られたものであり、内部は空洞で上下に連通している。則ち、流路形成部材４４は、上部と下部に開口を有し、両者は連通しており、下部の開口は、前記した固定側板状部材４２の中心部へ当接し、上部の開口は、後述する一次空気導入筒５０へ連通している。
【００３０】
流路形成部材４４の内側には、燃料パイプ（燃料供給管）９が固定されている。燃料パイプ９は、流路形成部材４４の下部の開口から内部に入り、流路形成部材４４および一次空気導入筒５０を貫通して気化部７の内部に至るように取り付けられる。
【００３１】
混合部５、燃焼部６及び気化部７は、炎孔ベース６０を中心として構成され、炎孔ベース６０の中央部に気化部７が設けられている。そしてこれらの構成部品がハウジング１１内に収納されたものである。
炎孔ベース６０は、アルミダイカストによって作られたものであり、複雑な枠組と開口によって燃料ガスの流路および炎孔が形成されている。
【００３２】
則ち、炎孔ベース６０は、図２，図５の様に、底板６１と天板６３の間に仕切り板６２を備えて形成される。そして、仕切り板６２と天板６３の間には、円筒体で成る主炎孔６４を上端が天板６３から突出するように複数配列し、天板６３における主炎孔６４同士の間には、開口で成る補助炎孔６５を複数設けている。
そして、炎孔ベース６０を形成する底板６１と仕切り板６２とで形成される空間は、主炎孔６４と連通して淡ガス流路６６として機能し、仕切り板６２と天板６３とで形成される空間は、補助炎孔６５と連通して濃ガス流路６７として機能する。また、天板６３の上部には上下方向に多数の貫通孔を配列したセラミック多孔板６８を配して火炎の安定を図っている。
【００３３】
尚、図２では、横方向に列状に配された主炎孔６４の間に補助炎孔６５を配した構成として示しているが、縦方向に列状に配された主炎孔６４の間に補助炎孔６５を配しても良く、また、主炎孔６４に対して補助炎孔６５を千鳥状に配することも可能である。
【００３４】
炎孔ベース６０の仕切り板６２の中央部は、図２，図５の様に、気化部７近傍において上方に折曲されて、気化部７の開放端側に位置する円筒状の隔壁６２ａを形成している。この隔壁６２ａの上端はフランジ状に折曲され、フランジの周縁は気化部７の内周壁に当接している。
この構造により、隔壁６２ａの外周壁と気化部７の内周壁との間の隙間は濃ガス流路６７と連通すると共に、隔壁６２ａによって濃ガス流路６７と気化部７の内部とは遮断されている。但し、隔壁６２ａには円形の開口６２ｂが設けられており、唯一この開口６２ｂを介して気化部７と濃ガス流路６７が連通している。
則ち、気化部７は隔壁６２ａに設けられた開口６２ｂを通じて濃ガス流路６７へ連通し、濃ガス流路６７を形成する天板６３には複数の補助炎孔６５が配列された構造である。
【００３５】
また、一次空気導入筒５０は底板６１に固定されており、一次空気導入筒５０の外周壁と隔壁６２ａの内周壁との間の隙間は淡ガス流路６６と連通して淡ガス流路の開口６６ａとして機能する。則ち、気化部７は開口６６ａを通じて淡ガス流路６６に連通し、淡ガス流路６６は仕切り板６２から天板６３を貫通して配列される複数の主炎孔６４に連通する構造である。
【００３６】
気化部７は、図１，図２の様に、気化室７０と回転部材８によって構成されている。
気化室７０は、天面部７０ａと周部７０ｂを持つ円筒体であり、天面部７０ａは閉塞し、下部は開口している。則ち、気化室７０は窪んだ形状をしており、天面部７０ａ及び周部７０ｂは閉塞していて気密・水密性を持ち、下部は開放されている。このように、気化室７０は天面部７０ａ及び周部７０ｂを持ち、あたかもコップを逆さまにした様な形状をしていて、炎孔ベース６０の中央部分に取り付けられている。
【００３７】
気化室７０の天面部７０ａ内には、電気ヒータ７１が内蔵されている。この電気ヒータ７１に通電することにより天面部７０ａが発熱し、さらにこの熱が気化室７０の壁を伝導し、気化室７０の内壁が全体的に加熱される。これにより、気化室７０の内部で飛散された液体燃料を容易に気化させる構成としている。
また、本実施形態では、図１の様に、一次空気導入筒５０の下端、則ち、底板６１の中央開口部にも電気ヒータ５１を設けている。これにより、送風機２で生成された空気流を電気ヒータ５１で加熱して温度を上昇させつつ気化室７０に供給して、液体燃料の気化を促進させる構成としている。
【００３８】
回転部材８は、図２，図３の様に、円板状の天板部８０と、天板部８０の周縁を折曲して形成される撹拌部８３を備えて形成される。
天板部８０は略円板形をしており、中央部に回転軸３０ａを挿通して固定する挿通孔８６を有し、挿通孔８６の周囲には天板部８０の一部を下方へ切り起こして形成される開口８５が複数設けられている。この切り起こし部８４は撹拌機能を有する。また、天板部８０の周縁は下方に折曲されて複数の撹拌羽根８１が形成され、各撹拌羽根８１の一部は更に三角形状に内方へ折曲されて補助撹拌羽根８２が形成されている。これらの撹拌羽根８１，８２で撹拌部８３を構成している。
【００３９】
回転部材８は、その中心軸を円筒形の気化室７０の中心軸に合わせて回転軸３０ａに取り付けられ、気化室７０の内部で高速回転する。則ち、回転部材８は、燃料パイプ９を介して噴射される液体燃料を遠心力によって飛散させると共に、気化された燃料ガスと送風機２から供給される一次空気とを撹拌する働きを行う。
【００４０】
気化部７に燃料を供給する燃料パイプ９は、図１，図２，図５の様に、流路形成部材４４および一次空気導入筒５０の内部を通って回転軸３０ａに沿って上方に延伸し、燃料パイプ９の上端は回転部材８の内部に至る。また、燃料パイプ９の上端部近傍には、右方へ枝分かれした細い枝管（燃料分岐部）９ａが設けられており、枝管９ａの先端部は前記隔壁６２ａに設けた開口６２ｂに至っている。
ここで、開口６２ｂの内径は枝管９ａの外径よりも大きい。これにより、気化部７で生成された燃料ガスの一部は枝管９ａと開口６２ｂとの隙間を通じて濃ガス流路６７へ流入すると共に、枝管９ａを介して供給される液体燃料は開口６２ｂの内部へ直接噴射されて気化される。
【００４１】
次に、この構成の燃焼装置１における燃焼時の動作を、図１〜図５を参照して説明する。尚、以下の説明では、燃焼装置１の各部の制御を制御回路部１３で統括して行うものとする。
【００４２】
まず、燃焼要求が生じると、制御回路部１３は電気ヒータ７１，５１に通電を開始して気化室７０および一次空気導入筒５０の予熱を開始する。
予熱が完了すると、制御回路部１３は空気量調節部４のステップモータ４０に制御信号を送出して開口面積を調節制御し、次いで、モータ３０を駆動して一次空気導入筒５０を介して所定量の一次空気の供給を開始すると共に、燃料パイプ９を介して所定量の液体燃料を噴射する。
【００４３】
モータ３０の駆動に伴って回転部材８は回転を開始し、図５の様に、噴射された液体燃料の一部は回転部材８によって気化室７０の径方向外方へ向けて飛散され、気化室７０の内周壁に達して気化される。また、回転部材８へ向けて噴射された燃料の残部は、天板部の開口８５を介して飛散されつつ気化室７０の天面部７０ａに達して気化される。
そして、天面部７０ａで気化された燃料ガスは、気化室７０に供給される一次空気流と回転部材８の回転によって気化室７０の天面部７０ａから内周壁に沿って気化室７０の開放端側へ向けて流動する。一方、先に気化室７０の内周壁に飛散され気化された燃料ガスは、天面部７０ａで気化され内周壁に沿って開放端側へ流動する燃料ガスによって径方向内方へ押しやられつつ開放端側へ向けて流動する。
【００４４】
ここで、本実施形態では、回転部材８の開口８５の形状を適宜に設定することにより、回転部材８によって気化室７０の径方向外方へ向けて飛散される液体燃料に比べて、気化室７０の天面部７０ａへ流動する液体燃料を多くしている。
これにより、気化室７０の内周壁に沿って開放端側へ流動する燃料ガスは濃度が高く、径方向内方近傍を開放端側へ流動する燃料ガスは濃度が低くなる。
【００４５】
従って、生成された燃料ガスのうち、気化室７０の内周壁に沿って流動する高濃度の燃料ガスの一部は、隔壁６２ａに設けた開口６２ｂから濃ガス流路６７へ流入する。また、開口６２ｂには燃料パイプ９の枝管９ａを介して液体燃料の一部が噴射され気化室７０の内周壁に達して気化されて高濃度の燃料ガスが生成されて濃ガス流路６７へ流入する。則ち、開口６２ｂに流入した高濃度の燃料ガスと開口６２ｂにおいて気化生成された燃料ガスが濃ガス流路６７を下流側へ向けて流動しつつ混合され、高濃度の濃ガスが補助炎孔６５から噴射される。
【００４６】
一方、気化室７０の内周壁に沿って開放端側へ流動する高濃度の燃料ガスの残部と、径方向内方の部位を開放端側へ流動する低濃度の燃料ガスとは開口６６ａを通じて淡ガス流路６６に流れ込み、淡ガス流路６６を下流側へ向けて流動しつつ混合されて、低濃度の淡ガスが主炎孔６４から噴射される。
この後、制御回路部１３は点火装置（不図示）を駆動して補助炎孔６５から噴射される濃ガスおよび主炎孔６４から噴射される淡ガスに着火して燃焼を開始する。
【００４７】
このように、本実施形態の燃焼装置１では、気化室７０の内周壁近傍では高濃度で径方向内方では低濃度となるように濃度の異なる燃料ガスを生成している。
そして、濃ガス流路６７に内周壁近傍の高濃度の燃料ガスの一部を流入させると共に、濃ガス流路６７の入口で更に液体燃料を気化させて高濃度の燃料ガスを生成している。これにより、淡ガス流路６６に流入する燃料ガスに比べて濃ガス流路６７に流入する燃料ガスの濃度を充分高濃度とすることができ、安定した濃淡燃焼を行うことが可能となる。
【００４８】
尚、本実施形態の燃焼装置１では、気化部において濃度差を持たせた状態で燃料ガスを生成しているが、本発明はこのような構成に限られるものではない。
則ち、気化部で生成した均一な濃度の燃料ガスを濃ガス流路および淡ガス流路へ流入させつつ、濃ガス流路の開口に液体燃料を直接噴射する構成を採用しても良い。
【００４９】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の燃焼装置１ａにおける空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
本実施形態の燃焼装置１ａは、前記第１実施形態で示した燃焼装置１の構成の一部を変更したものである。従って、同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５０】
前記第１実施形態で示した燃焼装置１（図５参照）では、燃料パイプ９から枝管９ａを分岐させた構成であったが、本実施形態の燃焼装置１ａでは枝管９ａは設けていない。
また、前記第１実施形態で示した燃焼装置１では、隔壁６２ａの上端に設けたフランジの周縁を気化室７０の内周壁に当接させて、気化室７０と濃ガス流路６７とを遮蔽した構成であった。これに対して、本実施形態の燃焼装置１ａでは、隔壁６２ａの上端部にフランジを設けていない。則ち、隔壁６２ａの外周壁と気化室７０の内周壁との間には、周方向全周に渡って隙間６７ａが形成され、この隙間６７ａは濃ガス流路６７に連通して濃ガス流路の開口６７ａとして機能する構成である。
【００５１】
本実施形態の燃焼装置１ａによれば、前記第１実施形態で示した燃焼装置１と同様にして気化室７０の内部で液体燃料が気化されて燃料ガスが生成される。則ち、前記第１実施形態と同様の燃料ガスの生成過程により、気化室７０の内周壁近傍では高濃度の燃料ガスが生成され、気化室７０の径方向内方へ向かうに連れて濃度が低下した燃料ガスが生成され、これらの燃料ガスは軸方向閉塞端側へ向けて流動する。
従って、濃ガス流路６７の開口６７ａには高濃度の燃料ガスが流入して補助炎孔６５から噴射され、淡ガス流路６６の開口６６ａには低濃度の燃料ガスが流入して主炎孔６４から噴射される。
【００５２】
このように、本実施形態の燃焼装置１ａによれば、隔壁６２ａを設けただけの簡単な構成によって、気化部７で生成された濃度の異なる燃料ガスを濃ガス流路６７および淡ガス流路６６へ分離して供給することができ、安定した濃淡燃焼を行うことが可能となる。
【００５３】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の燃焼装置１ｂにおける空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図、図８（ａ），（ｂ）は、その燃焼装置１ｂに採用する回転部材８ａ，８ｂを示す斜視図である。
本実施形態の燃焼装置１ｂは、前記第２実施形態で示した燃焼装置１ａにおいて回転部材８の構成を変更したものである。従って、同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００５４】
前記第２実施形態の燃焼装置１ａ（図６参照）では、気化部７に１個の回転部材８を配した構成であった。これに対して、本実施形態の燃焼装置１ｂでは２個の回転部材８ａ，８ｂを配した構成である。則ち、気化室７０の軸方向開放端側には回転部材８ａを配し、軸方向閉塞端側には回転部材８ｂを配している。
【００５５】
回転部材８ａは、図８の様に、円板状の天板部８０ａと、天板部８０ａの周縁を折曲して形成される撹拌部８３ａを備えている。
天板部８０ａは略円板形をしており、中央部に回転軸３０ａを挿通して固定する挿通孔８６ａを有し、挿通孔８６ａの周囲には略三角形の開口８５ａを放射状に複数設けている。また、天板部８０ａの周縁は下方に折曲されて複数の撹拌羽根８１ａが形成され、各撹拌羽根８１ａの一部は更に三角形状に内方へ折曲されて補助撹拌羽根８２ａが形成されている。これらの撹拌羽根８１ａ，８２ａで撹拌部８３ａを構成している。
【００５６】
一方、回転部材８ｂは、回転部材８ａと同一外形であるが、天板部８０ａに開口を設けていない形状である。
これらの回転部材８ａ，８ｂは、前記第２実施形態に示した回転部材８よりも僅かに低い形状を有している。
【００５７】
本実施形態の燃焼装置１ｂによれば、図７の様に、回転部材８ａに噴射された液体燃料の一部は回転部材８ａによって気化室７０の径方向外方へ向けて飛散され、内周壁に達して気化される。
また、回転部材８ａに噴射された燃料の残部は、天板部８０ａの開口８５ａを介して回転部材８ｂへ流動し、回転部材８ｂによって気化室７０の径方向外方へ向けて飛散され、内周壁に達して気化される。
【００５８】
ここで、本実施形態では、回転部材８ａの開口８５ａの形状を適宜に設定して、回転部材８ａによって飛散される液体燃料に比べて、回転部材８ｂによって飛散される液体燃料を多くしている。
これにより、回転部材８ｂによって飛散され気化した高濃度の燃料ガスは、気化室７０に供給される一次空気流と回転部材８ｂの回転によって気化室７０の軸方向閉塞端側から内周壁に沿って気化室７０の開放端側へ向けて流動する。
一方、回転部材８ａによって飛散されて気化した低濃度の燃料ガスも軸方向開放端側へ流動するが、内周壁に沿って流動する高濃度の燃料ガスによって径方向内方へ押しやられて径方向内方近傍を開放端側へ向けて流動する。
【００５９】
従って、濃ガス流路６７の開口６７ａには高濃度の燃料ガスが流入して補助炎孔６５から噴射され、淡ガス流路６６の開口６６ａには低濃度の燃料ガスが流入して主炎孔６４から噴射される。
【００６０】
このように、本実施形態の燃焼装置１ｂによれば、回転部材８ｂによって気化室７０の内周壁近傍に高濃度の燃料ガスを生成し、回転部材８ａによって径方向内方近傍に低濃度の燃料ガスを生成することができ、１つの回転部材を用いる構成に比べて濃度を安定させた燃料ガスを生成可能である。
【００６１】
（第４実施形態）
図９は、第４実施形態の燃焼装置１ｃにおける空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
本実施形態の燃焼装置１ｃは、前記第２実施形態で示した燃焼装置１ａの構成の一部を変更したものである。従って、同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００６２】
前記第２実施形態で示した燃焼装置１ａ（図６参照）では、隔壁６２ａの上端を気化室７０の軸方向閉塞端側へ向けて内部に侵入させた形状であった。これに対して、本実施形態の燃焼装置１ｃでは、隔壁６２ａを低くして、隔壁６２ａの上端が気化室７０の開放端近傍に位置する構成としている。
【００６３】
また、前記第２実施形態で示した燃焼装置１ａでは、炎孔ベース６０の底板６１は遮蔽された板体であったが、本実施形態の燃焼装置１ｃでは、底板６１に複数の空気導入孔６９を設けている。この空気導入孔６９は、底板６１において主炎孔６４の中心軸から外れた位置に設けている。これにより、空気導入孔６９から流入した空気流が直接的に主炎孔６４から流出することを防止すると共に、淡ガス流路６６における燃料ガスと空気との混合を促進させている。
【００６４】
また、本実施形態の燃焼装置１ｃでは、流路形成部材４４の周壁に沿って環状の電気ヒータ４５を内設すると共に、流路形成部材４４には周部から上部に渡るスリット状の開口４４ａを全周に渡って放射状に複数設けている。これにより、空気量調節部４の開口４１ａ（４２ａ）を介して下流側に供給される空気の一部は、電気ヒータ４５の近傍を通過し流路形成部材４４の開口４４ａを介して淡ガス流路６６へ向けて流動する構成とされている。
【００６５】
本実施形態の燃焼装置１ｃによれば、前記第２実施形態で述べたように、気化室７０で生成される燃料ガスは内周壁近傍では濃度が高く、径方向内方近傍は濃度が低い。しかし、隔壁６２ａが低いために、生成された燃料ガスが濃ガス流路６７の開口６７ａおよび淡ガス流路６６の開口６６ａに至る間に混合されて、各々の開口６６ａ，６７ａには濃度が均一化された燃料ガスが流入する。則ち、濃ガス流路６７および淡ガス流路６６には濃度が略等しい燃料ガスが供給される。
そして、濃ガス流路６７を流動する燃料ガスはそのまま補助炎孔６５から噴射される。
【００６６】
一方、淡ガス流路６６にも濃ガス流路６７と濃度の略等しい燃料ガスが流動するが、送風機２から空気量調節部４の開口４１ａ（４２ａ）を介して供給される空気が電気ヒータ４５で加熱されつつ炎孔ベース６０に設けられた空気導入孔６９を介して淡ガス流路に流入する。これにより、淡ガス流路６６を流動する燃料ガスは空気導入孔６９から流入する加熱昇温された希釈空気と混合されて濃度の低い淡ガスとなって主炎孔６４から噴出する。
【００６７】
このように、本実施形態の燃焼装置１ｃによれば、淡ガス流路６６に加熱した希釈空気を供給して低濃度化した淡ガスを生成するので、液体燃料の再凝縮を防止しつつ濃度の安定した淡ガスを生成することができ、安定した濃淡燃焼を行わせることが可能となる。また、本実施形態において、空気導入孔６９の開口面積を調節することにより、淡ガスの濃度を適宜に調整することが可能である。
【００６８】
尚、本実施形では、隔壁６２ａを低くして淡ガス流路６６および濃ガス流路６７へ流入する燃料ガスの濃度を均一化しているが、本発明はこのような構成に限られるものではない。例えば、隔壁６２ａを前記第２実施形態の燃焼装置１ａ（図６参照）と同様の高さにして、濃ガス流路６７と淡ガス流路６６へ供給する燃料ガスに濃度差を持たせつつ、更に淡ガス流路６６へ希釈空気を供給する構成としても良い。この構成によれば、供給する希釈空気量を低減することができる。
【００６９】
また、本実施形態では、気化部７において濃度の異なる燃料ガスを生成する構成を採用している。しかし、本発明は淡ガス流路６６に希釈空気を供給する構成であるので、気化部７で濃度の均一な燃料ガスを生成して淡ガス流路および濃ガス流路へ供給する構成としても良い。
【００７０】
また、本実施形態では、空気量調節部４の開口４１ａ（４２ａ）を通じて下流側に供給される空気の一部を希釈空気として淡ガス流路６６へ供給する構成を採用した。しかし、例えば、空気量調節部４の開口４１ｂ（４２ｂ）の近傍に電気ヒータを配し、当該開口４１ｂ（４２ｂ）を介して供給される空気を希釈空気として淡ガス流路６６へ供給する構成などを採用することも可能である。さらに、本実施形態では、流路形成部材４４の周壁に沿って環状の電気ヒータ４５を設ける構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電気ヒータ４５を設けない構成とすることも可能である。
【００７１】
尚、前記第１〜第４実施形態で説明した燃焼装置は、上方へ向けて火炎を噴出する上方燃焼型の構成として示したが、下方へ向けて火炎を噴出する下方燃焼型の構成を採用することも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、気化部において濃度の異なる濃ガスおよび淡ガスを生成して各流路に供給することができ、安定した濃淡燃焼を行うことのできる燃焼装置を提供できる。
請求項２に記載の燃焼装置によれば、簡単な構成によって濃ガス流路および淡ガス流路に安定して燃料ガスを供給することができる。
請求項３，４に記載の燃焼装置によれば、気化部において濃度の異なる燃料ガスを安定して生成することができる。また、淡ガスを生成するために燃料ガスに希釈空気を混合する必要がなく、希釈空気の混合に伴う燃料の再凝縮を未然に防止した安定した燃焼を行うことができる。
請求項５に記載の燃焼装置によれば、回転部材によって液体燃料の飛散および撹拌を安定して行うことが可能となり、生成される濃ガスおよび淡ガスの濃度を安定させることができる。
請求項６に記載の本発明によれば、主炎に補炎を隣接させて燃焼させるので、有害排気ガスの排出を低減し安定した濃淡燃焼を行うことが可能となる。
請求項７に記載の本発明の燃焼装置によれば、部材点数を削減し、小型化、省コスト化が図れると共に製造を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る燃焼装置の断面図である。
【図２】  図１に示す燃焼装置の気化部および燃焼部の内部構造を示す部分破断斜視図である。
【図３】  図１に示す燃焼装置の気化部に内蔵される回転部材を示す斜視図である。
【図４】  図１に示す燃焼装置に採用する空気量調節部を示す斜視図である。
【図５】  図１に示す燃焼装置における空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
【図６】  本発明の別の実施形態に係る燃焼装置の空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
【図７】  本発明の別の実施形態に係る燃焼装置の空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
【図８】  図７に示す燃焼装置の気化部に内蔵される回転部材を示す斜視図である。
【図９】  本発明の更に別の実施形態に係る燃焼装置の空気および燃料ガスの流れを示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ  燃焼装置
２      送風機
３０    原動機（モータ）
３０ａ  回転軸
６      燃焼部
６２ａ  隔壁（円筒状の隔壁）
６４    主炎孔
６５    補助炎孔
６６    淡ガス流路
６６ａ  淡ガス流路の開口
６７    濃ガス流路
６７ａ  濃ガス流路の開口
６９    空気導入孔
７      気化部
８      回転部材
８ａ    第１の回転部材
８ｂ    第２の回転部材
８０    天板部
８１，８２  撹拌羽根
８３    撹拌部
８５    回転部材の開口
８５ａ  第１の回転部材の開口
９ａ    燃料分岐部（枝管）
【図１】
0003940906.tif 000002
【図２】
0003940906.tif 000003
【図３】
0003940906.tif 000004
【図４】
0003940906.tif 000005
【図５】
0003940906.tif 000006
【図６】
0003940906.tif 000007
【図７】
0003940906.tif 000008
【図８】
0003940906.tif 000009
【図９】
0003940906.tif 000010