(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を気化して燃料ガス化する気化部を有し、該気化部は開口部を有する気化室を備え、開口部から空気供給筒を介して気化室内に空気を導入し、気化室内において燃料を気化して空気と混合し、該燃料ガスと空気との混合ガスを前記開口部から排出し、燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、前記気化室は、開口部に向かうにつれて断面積が漸次減少してゆく逆円錐台形状であり、該気化室内には、すり鉢状のロータリーカップが配置されており、前記気化室の開口近傍に突起部が設けられ、該突起部によって前記気化室の開口部近傍に狭窄部が形成されており、前記狭窄部は断面積が他の部位に比べて小さく、前記突起部の内部には、電気ヒータが内蔵され、前記空気供給筒の開口端は、電気ヒータの配置位置よりも気化室の奥側にあり、混合ガスは気化室の開口部の内壁と空気供給筒の外周の間を通過して外部に排出されることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記空気供給筒は、先端側が細いテーパ形状をしてい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】
前記ヒータは電気ヒータであり、電気ヒータにオンオフを含む制御がなされ、且つ安全装置又は表示装置を有し、電気ヒータに所定時間Ｔ１通電しても気化室の温度が電気ヒータをオフするに至る温度に達しないときに、前記安全装置又は表示装置が機能し、さらに電気ヒータに前記Ｔ１よりも短いＴ２時間通電しても気化室の温度が基準となる所定の温度Ｘから一定以上、上昇しなかったときにも前記安全装置又は表示装置が機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
気化室は燃焼部に近接した位置に配され、気化室の外周部には表面積増大部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体等の気体以外の燃料を使用する燃焼装置に関するものである。本発明の燃焼装置は、暖房機器や給湯器に採用する燃焼装置として特に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスが普及していない地域で使用される給湯器や暖房機等には、灯油等の液体燃料を使用した燃焼装置が採用される場合が多い。またこの中でも、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、この気化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（特公平７−２１３３２号）。
【０００３】
図１９は、従来技術の燃焼装置で採用する気化部の例を示す断面図である。この種の燃焼装置では、気化部１００は燃焼部１０１の下部に設けられる。そして気化部１００は、凹穴状の気化室１０２を備えている。また気化室１０２の上部の位置には、電気ヒータ１０３が内蔵されており、気化室１０２の内壁は昇温可能である。
そして当該気化室１０２の中にロータリーカップ１０５が内蔵されている。ロータリーカップ１０５は、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。またロータリーカップ１０５は、底部の中央に開口１０９を持ち、開口１０９の近傍には、一次空気供給筒１０８が設けられている。さらにカップ１０５の上部には振り切り板１０６が設けられている。
【０００４】
そして図示しないモータによってロータリーカップ１０５を回転させ、さらに一次空気供給筒１０８から気化部１００のロータリーカップ１０５内に空気を吹き込む。そして燃料パイプ１０７からロータリーカップ１０５の中に灯油を滴下し、遠心力によって灯油を気化室１０２の内壁に向かって飛散させる。
その結果、灯油は、気化室１０２の内壁から熱を受けて気化し、さらに気化した燃料は、一次空気供給筒１０８から気化室１０２内に吹き込まれた空気と混合される。そしてこの混合ガスは下部の開口１１０から排出され、燃焼部１０１に送られて燃焼に供される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した様に、この種の給湯器等では、液体燃料に熱エネルギーを与えて気化させる。ところが従来技術の燃焼装置では、気化部内で燃料に充分な熱エネルギーを与えることが困難であり、気化部から排出された燃料ガスの温度が低い場合が多い。そのため気化部から燃焼部に至るまでの間に、せっかく気化した燃料が元の液体に戻ってしまうことがあった。そのためこの種の給湯器等は、燃焼不良を起こす場合があった。
【０００６】
また従来技術の燃焼装置では、気化部内における燃料ガスと空気との混合が不十分であり、混合ガスの濃度が不均一となり、火炎の均一性が損なわれ、燃焼が不安定となる場合があった。
【０００７】
そこで本発明は従来技術の上記した問題点に注目し、気化部の気化性能と混合性能を向上させ、安定した燃焼を確保することができる燃焼装置の開発を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、  燃料を気化して燃料ガス化する気化部を有し、該気化部は開口部を有する気化室を備え、開口部から空気供給筒を介して気化室内に空気を導入し、気化室内において燃料を気化して空気と混合し、該燃料ガスと空気との混合ガスを前記開口部から排出し、燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、前記気化室は、開口部に向かうにつれて断面積が漸次減少してゆく逆円錐台形状であり、該気化室内には、すり鉢状のロータリーカップが配置されており、前記気化室の開口近傍に突起部が設けられ、該突起部によって前記気化室の開口部近傍に狭窄部が形成されており、前記狭窄部は断面積が他の部位に比べて小さく、前記突起部の内部には、電気ヒータが内蔵され、前記空気供給筒の開口端は、電気ヒータの配置位置よりも気化室の奥側にあり、混合ガスは気化室の開口部の内壁と空気供給筒の外周の間を通過して外部に排出されることを特徴とする燃焼装置である。
【０００９】
本発明の燃焼装置では、気化部は開口部が設けられた気化室を持ち、当該開口部から気化室内に空気が導入され、該気化室内には、すり鉢状のロータリーカップが配置されており、さらにこの開口部から燃料と空気との混合ガスが排出される。そして本発明で採用する気化部では、前記気化室は、開口部に向かうにつれて断面積が漸次減少してゆく逆円錐台形状であり、気化室は開口部の近傍に狭窄部が設けられており、気化室は内部に比べて開口部近傍の方が狭い。そのため気化室の内部で拡散した混合ガスは、気化室から排出されるに際して狭窄部を通過し、互いに攪拌されて混合が促進され、均質化する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記空気供給筒は、先端側が細いテーパ形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１１】
本発明の燃焼装置では気化部は開口部が設けられた気化室を持つ。そして当該開口部から空気供給筒を介して気化室内に空気が導入され、さらにこの開口部から燃料と空気との混合ガスが排出される。すなわち本発明の燃焼装置では、混合ガスは気化室の開口部の内壁と空気供給筒の外周の間を通過して外部に排出される。ここで本発明で採用する気化部では、空気供給筒がテーパ形状をしており、且つ空気供給筒の先端は気化室の内部に至っている。そのため混合ガスが通過する部位の断面積は、開口部に近づくにつれて漸次減少してゆく。その結果、燃料ガスと空気との接触機会が増大し、両者の混合が促進される。また開口部を出た混合ガスは、空気供給筒がテーパ形状に沿って広がるので、混合ガスの広がりに偏りが生じ難い。
本発明では、気化室は出口近傍の混合ガス通過面積が小さいものとなり、燃料ガスと空気との接触機会がより増大し、より大きな攪拌・混合効果が得られる。そのため気化部を出た混合ガスは、均質なものとなる。
【００１２】
また請求項１に記載の燃焼装置で採用する気化部では、気化室の開口近傍に突起部が設けられているので、気化室の内部で拡散した混合ガスは、気化室から排出されるに際して突起と接し、乱流が発生して混合が促進される。また本発明の構成によると、開口部の近傍は、突起があるために混合ガスの通過面積が狭い。そのため本発明の構成では、より混合が促進される。
また加えて、本発明で採用する気化部では、突起部は発熱機能を有する。前記した様に、突起部が設けられた部位は、混合ガスの通過面積が狭いので、混合ガスと突起部との接触機会は多い。そのため燃料ガスは、効率よく加熱され、高い熱エネルギーを得る。
【００１３】
また本発明の燃焼装置では気化部は開口部が設けられた気化室を持ち、当該開口部から空気供給筒を介して気化室内に空気が導入され、該気化室内には、すり鉢状のロータリーカップが配置されており、さらにこの開口部から燃料と空気との混合ガスが排出される。そのため本発明の燃焼装置では、混合ガスは気化室の内壁と空気供給筒の外壁の間を通過して外部に排出される。
そして本発明では、気化部にはヒータが内蔵されており、空気供給筒の開口端は、ヒータの配置位置よりも気化室の奥側にある。そのため本発明の燃焼装置では、空気供給筒を出た空気は、一旦気化室の中に入って燃料と混合され、気化室の内壁と空気供給筒の外壁の間を通過する際にヒータによって加熱される。
【００１４】
さらに請求項３に記載の発明は、前記ヒータは電気ヒータであり、電気ヒータにオンオフを含む制御がなされ、且つ安全装置又は表示装置を有し、電気ヒータに所定時間Ｔ１通電しても気化室の温度が電気ヒータをオフするに至る温度に達しないときに、前記安全装置又は表示装置が機能し、さらに電気ヒータに前記Ｔ１よりも短いＴ２時間通電しても気化室の温度が基準となる所定の温度Ｘから一定以上、上昇しなかったときにも前記安全装置又は表示装置が機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置である。
【００１５】
本発明の燃焼装置は、電気ヒータの安全機能を有するものである。本発明の燃焼装置では、電気ヒータに所定時間Ｔ１通電しても気化室の温度が電気ヒータをオフするに至る温度に達しないとき、電気ヒータの断線や一部断線が疑われるために安全装置等を機能させる。またその一方で、電気ヒータに前記Ｔ１よりも短いＴ２時間通電しても気化室の温度が基準となる所定の温度から一定以上、上昇しなかったときにも安全装置等を機能させる。
このように二重に安全装置等を機能させる理由は、本発明の気化部の特性に合致させるためである。すなわち気化室の温度は電気ヒータの通電により上昇し、通電を停止することにより降下するが、燃焼を開始するために燃料を供給すると、気化室の温度は一時的に急激に低下する。そのため安全装置等が、単にＴ１時間経過後の温度を検知するだけの機能を持つ場合であれば、燃焼開始時の気化室の温度低下を勘案してＴ１を相当に長い時間に設定しなければならない。そのため異常が発生した時に、異常状態を長時間に渡って維持してしまうこととなり、好ましくない。そこで本発明は、一定時間の温度上昇も勘案して安全装置等を作動させることとしたものである。
【００１６】
また請求項４に記載の発明は、気化室は燃焼部に近接した位置に配され、気化室の外周部には表面積増大部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００１７】
本発明の燃焼装置では、気化室は燃焼部に近接した位置に配され、気化室の外周部には表面積増大部が設けられている。そのため気化室は燃焼部から熱を得て加熱され、燃料の気化が促進される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。図２は、本発明の実施形態の燃焼装置の分解斜視図である。図３は、図１の燃焼装置の燃焼部近傍の斜視図である。図４は、図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の移動側部材の正面図である。図５は、図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の固定側部材の正面図である。図６は、図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の正面図であり、開口を開いた状態を示す。図７は、図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の正面図であり、開口を閉じた状態を示す。図８は、図１の燃焼装置で採用する分流部材の正面図である。図９（ａ）は、図１の燃焼装置で採用する炎孔プレートと、炎孔部材と分流部材を組み合わせた状態の正面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。図１０は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１１は、図１の燃焼装置で採用する炎孔プレートの裏面中央部分の拡大図である。図１２は、図１の燃焼装置の炎孔近傍の斜視図である。図１３は、図３のＡ−Ａ断面図である。図１４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図１５は、本発明の実施形態の燃焼装置の気化部周辺の断面斜視図である。図１６は、本発明の実施形態の燃焼装置の気化部の気化室内部を示す正面図である。図１７は、図１６の縦断面図である。図１８は、電気ヒータの制御を示すフローチャート図である。
【００１９】
図１において、１は、本発明の実施形態の燃焼装置を示す。本実施形態の燃焼装置１は、給湯器に内蔵されるものであり、ファン部２、駆動機械部３、空気量調節部５、混合部６及び燃焼部７が順次積み重ねられて作られたものである。また混合部６及び燃焼部７の近傍に気化部８が設けられている。
【００２０】
順次説明すると、ファン部２は、鋼板を曲げ加工して作られた凹状のハウジング１０の中にファン１１が回転可能に配されたものである。ハウジング１０の中央部には、開口１２が設けられている。
【００２１】
駆動機械部３は、箱体１３を有し、その底板部１５の中央にモータ１６が取り付けられている。モータ１６は、両端部から回転軸１７，１８が突出しており、回転軸１７，１８は、燃焼装置１の略全長を貫通している。そして後記する様に、モータ１６の後端側の回転軸１７は、ファン１１に接続され、前方側の回転軸１８は、気化部８のロータリーカップ（回転部材）６３に接続されている。
また駆動機械部３の内部には、ステッピングモータ２０が設けられている。
【００２２】
空気量調節部５は、図２の様に移動側部材２２と固定側部材２３によって構成されている。移動側部材２２は、図２、図４の様に円板状をしており、中央に孔２５が設けられている。そしてその周囲に空気孔となる開口が設けられている。空気孔となる開口は、概ね二重に設けられている。中心側に設けられた開口２６は、略三角形であり、６個、等間隔に設けられている。
一方、外側を取り巻く開口は、二種類の形状のものがある。すなわち、外側を取り巻く開口は、６個であり、そのうちの３個の開口２７は、略長方形の溝状である。これに対して、残る３個の開口２８は、長方形と長円とが結合した形をしている。開口２７，２８は、互い違いの位置に配置され、いずれも等角に設けられている。
上記した様に、移動側部材２２には、３種類の開口２６，２７，２８が設けられているが、これらの周方向の辺は、いずれも移動側部材２２の中心と同一中心の円弧である。
移動側部材２２の周部の一部には、歯車形状３０が形成されている。
【００２３】
一方、空気量調節部５の固定側部材２３は、長方形の板体であり、周囲には図示しないフランジ部が設けられている。
そして板状の部位の中心部分には、前記した移動側部材２２と略同一形状の開口が設けられている。すなわち空気量調節部５の固定側部材２３には、中央に孔２５'が設けられている。そしてその周囲に空気孔となる開口が二重に設けられている。中心側に設けられた開口２６'は、略三角形であり、６個、等間隔に設けられている。また外側にも開口２７'が設けられているが、外側の開口はいずれも略長方形の溝状のものである。
また固定側部材２３の他の部位には、多数の小孔３１が設けられている。
【００２４】
空気量調節部５は、図６，７に示すように、固定側部材２３の上に移動側部材２２が重ねられている。そして移動側部材２２は固定側部材２３の上で回転可能である。
【００２５】
混合部６、燃焼部７及び気化部８は、分流部材３５と炎孔プレート３６を中心として構成されている。
分流部材３５は、図８に示すように、長方形をした板状の部材であり、中央に大きな開口３７が設けられている。また周部には、中程度の開口３８が取り巻いている。そしてその中間部には、小さな開口４０が多数設けられている。
小さな開口４０は、図の様に列となって長手方向に連なって設けられている。
【００２６】
炎孔プレート３６は、アルミダイカストによって作られたものであり、図９の様に長方形をしている。そして炎孔プレート３６には、複雑な枠組と開口及び溝が設けられている。
すなわち炎孔プレート３６は、外周を囲む外側燃焼壁４１を持ち、この外側燃焼壁４１の内側にやや背の高い内側燃焼壁４３が設けられている。内側燃焼壁４３の内部は、実際に火炎が発生する部分であり、燃焼部７として機能する。
炎孔プレート３６の内部には、燃焼壁４１，４３に対して垂直方向（設置方向は水平）に水平壁４４が設けられている。
【００２７】
前記した様に、炎孔プレート３６は、外側燃焼壁４１と内側燃焼壁４３が設けられているので、これらの間は、環状の溝が形成されている。そしてこの環状の溝４５のそれぞれの辺には、各２本ずつ、長細い開口４６が設けられている。
また内側燃焼壁４３で囲まれた中央部には円形の開口４７が設けられている。さらに内側燃焼壁４３内には、多数の溝４８は、図３，１０，１１の様に、垂直壁５０によって仕切られて設けられている。
そして溝４８を構成する垂直壁５０は、図３、１１の様に二組ずつがループを構成していて、島状の部位を形成している。そしてループを構成していない組み合わせの垂直壁同士の間に、図３の様に炎孔部材５１が装着されている。炎孔部材５１には、炎孔となる開口５４が設けられている。
【００２８】
炎孔プレート３６の裏面には、図２，３，１０の様に分流部材３５が装着されている。
炎孔プレート３６の裏面側では、前記したように垂直壁５０は、図３、１１の様に二組ずつがループを構成していて、島状の部位を形成し、さらに垂直壁５０の突端部分に分流部材３５が当接しているので、島状の部位は他の部位から隔離されている。すなわち、島状の部位と他の部位との間に通気性はない。そして島状の部位以外の部位は気化ガスと空気との混合を促進しつつ炎口部材５１に混合ガスを送る通路５６として機能する。また当該部位は、混合部としても機能する。島状の部位は、前記「混合ガスを送る通路５６」を経ずに燃焼部７に空気を供給する二次空気供給路４９として機能する。
【００２９】
分流部材３５の中央の大きな開口３７は、炎孔プレート３６の中央の開口４７と連通する。また分流部材３５の周囲に設けられた中程度の大きさの開口３８の群は、炎孔プレート３６の外側燃焼壁４１と内側燃焼壁４３の間に設けられた長細い開口４６と連通する。さらに分流部材３５の小さな開口４０は、炎孔プレート３６のループを構成する組み合わせの垂直壁５０同士の間の部位に位置する。すなわち分流部材３５の小さな開口４０は、二次空気供給路４９に開口する。炎孔部材５１が設けられたループを構成していない組み合わせの垂直壁同士の間には、分流部材３５の開口は無い。すなわち混合部６には分流部材３５の開口は無い。
【００３０】
炎孔プレート３６と分流部材３５は、上記した状態に組み合わされ、外箱５３内に配置されている。なお外箱５３と炎孔プレート３６及び分流部材３５の間には、図１，３に示すように空隙５５がある。
【００３１】
次に本実施形態の特徴的構成たる気化部８について説明する。気化部８は、気化室６０と、ロータリーカップ（回転体）６３によって構成されている。
また気化室６０は、蓋部８１と本体部８２によって構成されている。そして気化室６０の外周部、より詳細には気化室６０の蓋部８１の外周には、図１５の様に歯車の様な凹凸形状をした表面積増大部８３が設けられている。
気化室６０は、図１，１５の様に、炎孔プレート３６の中央の開口４７部分に取り付けられており、炎孔プレート３６の内側燃焼壁４３に囲まれた部位であって炎孔プレート３６の中央にあり、炎孔となる開口５４に囲まれていて燃焼部７に近接して位置する。
【００３２】
気化室６０の内面は、図１５，１７の様に上部に開くテーパ形状をしており、気化室６０の形状は、略円錐台形状をしている。すなわち気化室６０は、下部に開口部８４を有し、開口部８４の近傍部分が狭く、内部が広い。また開口部８４の近傍には突起部８５が設けられている。突起部８５の断面形状は、略半円形であり、気化室６０の内壁に沿って環状に延びている。そのため気化室６０の開口部近傍はテーパ形状と突起部８５とがあいまって、狭窄部８０を構成している。
また前記した突起８５の内部には、電気ヒータ６４が内蔵されている。すなわち突起８５は加熱機能を持つ。電気ヒータ６４に通電することにより、突起８５の部分が発熱し、さらにこの熱が気化室６０の壁を伝導し、気化室６０の内壁が全体的に加熱される。
また気化室６０の壁内には温度センサー９０が内蔵されており、電気ヒータ６４は、温度センサー９０の検知温度に基づいてオンオフ制御される。
【００３３】
ロータリーカップ６３は、すり鉢状をしていて、上部には、振り切り板６８が取り付けられている。またロータリーカップ６３の下部の中央には開口８７が設けられている。ロータリーカップ６３の下部の開口８７はテーパ状であって、奥に行くほど開口径が狭くなっている。
そしてロータリーカップ６３の下部中央の開口８７には、一次空気供給筒８８が挿入されている。一次空気供給筒８８は、先端が漸次細くなったテーパ状である。一次空気供給筒８８の最先端の開口部の位置は、気化室６０の内部であって、突起部８５のさらに奥に位置する。すなわち一次空気筒８８の最先端の開口は、電気ヒータ６４の配置位置よりも気化室６０の奥側に位置する。
【００３４】
一次空気供給筒８８の内部には、燃料パイプ７９が配管されており、燃料パイプ７９はロータリーカップ６３内に至っている。
さらに本実施形態で採用するロータリーカップ６３は、図１，２，１６の様に外周部に攪拌翼８６が設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態の燃焼装置１の各部の組み立て構造について説明する。
本実施形態の燃焼装置１は、最初に説明した様に、ファン部２、駆動機械部３、空気量調節部５が順次積み重ねられたものであり、駆動機械部３の底板部１５にファン部２が直接的にネジ止めされている。
そして駆動機械部３の上部に空気量調節部５がネジ止めされている。また駆動機械部３に設けられたステッピングモータ２０に図２の様な歯車６７が設けられており、当該歯車６７は、空気量調節部５の移動側部材２２の歯車３０と嵌合している。そのためステッピングモータ２０を回転させることにより、移動側部材２２を固定側部材２３に対して回転させることができる。
【００３６】
また空気量調節部５の上部には、混合部６及び燃焼部７が設けられているが、混合部６と空気量調節部５の境界たる分流部材３５に、ラッパ状の一時空気導入口７０が設けられている。
そして一時空気導入口７０は、前記した一次空気供給筒８８に直接的に連通し、前述の様に直接的に気化部８の気化室６０内に開口している。
また駆動機械部３のモータ１６の回転軸１８は、空気量調節部５の中央の孔２５，２５'を連通して一時空気導入口７０（一次空気供給筒８８）を通過し、気化室６０のロータリーカップ６３に接続されている。
従ってロータリーカップ６３は、モータ１６の動力によって回転する。またモータ１６の後端側の回転軸１７は、ファン１１にも接続されているから、本実施形態では、単一のモータ１６によって気化部８のロータリーカップ６３とファン１１の双方が駆動される。
【００３７】
次に本実施形態の燃焼装置１の機能について説明する。
本実施形態の燃焼装置１では、モータ１６を起動してファン１１とロータリーカップ６３を回転させる。
ファン１１の回転により、図１の矢印の様にファン部２のハウジング１０の中央部に設けられた開口１２から空気が吸い込まれ、空気は駆動機械部３に入る。そして空気は、駆動機械部３から上部の空気量調節部５を経て混合部６側に流れるが、本実施形態の燃焼装置１では、空気量調節部５によって流量調整される。
【００３８】
すなわち空気量調節部５は、前記した様に固定側部材２３の上に移動側部材２２が回転可能に重ねられており、両者には略同一形状の開口２６，２６'２７，２７'，２８が設けられている。そのため図６の様に、両者の開口２６，２６'２７，２７'，２８が重なる様な回転位置にある時は、両者の開口２６，２６'２７，２７'，２８が連通し、空気量調節部５全体として大きな開口面積を持つこととなる。従って移動側部材２２が固定側部材２３に対して図６の様な位置関係にある時は、混合部６に大量の空気が送風される。
【００３９】
逆に、図６に示した位置からステッピングモータ２０を回転して移動側部材２２を回転させると、一方の開口と他方の閉塞部が重なり、空気量調節部５全体としての開口面積が小さくなる。従って移動側部材２２が固定側部材２３に対して図７の様な位置関係にある時は、混合部６に送風される風量は減少する。ただし、固定側部材２３の両脇側に設けられた開口３１は、固定的なものであって閉塞されることはないので、例え移動側部材２２の開口が全閉状態となっても、ある程度の空気は、混合部６側に送られる。また移動側部材２２は、ラッパ状の一時空気導入口７０の真下の位置にあるので、空気量調節部５による流量調整は、一次空気の量に特に大きな影響を与えることとなる。
本実施形態の燃焼装置１では、ステッピングモータ２０は、湯量や湯温の要求に応じて動作される。すなわち燃料の供給量とリンクして自動的に移動側部材２２が動作し、適切な量の空気を混合部６側に送る。
【００４０】
空気量調節部５を通過した空気は、大きく４つの方向に別れて下流側に流れる。すなわち空気の一部は、直接的にラッパ状の一時空気導入口７０に入り、これと連通する一次空気供給筒８８から気化室６０の中に送風される。
【００４１】
また他の一部は、分流部材３５に設けられた多数の小口径の開口４０の多くから、炎孔プレート３６のループを構成する組み合わせの垂直壁５０同士の間の部位に流れる。すなわち分流部材３５に設けられた多数の小口径の開口４０の多くから、混合部を経ずに燃焼部７に空気を供給する二次空気供給路４９に空気が流れる。
また分流部材３５に設けられた小口径の開口４０の中の、最も外側に配された開口は、炎孔プレート３６の外側燃焼壁４１と内側燃焼壁４３の間に設けられた長細い開口４６と連通し、当該開口４０に入った空気は、外側燃焼壁４１と内側燃焼壁４３によって構成される溝４５を流れる。
さらに分流部材３５の周囲に設けられた中程度の大きさの開口３８から入った空気は、外箱５３と炎孔プレート３６の間の空隙５５に流れる。
【００４２】
そしてファン１１の送風により、上記した様に気化部８内に一次空気が導入され、気化室６０を通風雰囲気とする。また突起８５に内蔵された電気ヒータ６４に通電して発熱させ、突起８５を中心として気化室６０の内壁全体を昇温させる。この状態において、燃料パイプ７９から液体燃料をロータリーカップ６３内に滴下する。
滴下された液体燃料は、ロータリーカップ６３から遠心力を受け、ロータリーカップ６３の斜面を登り、振り切り板６８から飛散する。そして飛散した液体燃料は、ロータリーカップ６３の周囲に配された傾斜面６５に接触し、熱を受けて気化する。
そしてロータリーカップ６３と一体化された攪拌翼８６によって気化室６０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。
【００４３】
こうして発生した混合ガスは、図１７の矢印の様に、ロータリーカップ６３の外壁と気化室６０の内壁によって形成される空隙９５を流れて下部に向かう。すなわち混合ガスは、気化室６０の逆円錐台形状に傾斜した傾斜面６５に沿って下方向に流れる。ここで気化室６０の形状は、逆円錐台形状であり、開口部８４に向かうにつれて断面積が漸次減少してゆき、混合ガスの通過面積も小さくなって行く。そのため混合ガスは、互いに衝突し、相互に攪拌される。そして混合ガスは、突起８５が設けられた狭窄部８０に至る。ここで気化室６０の開口部近傍に設けられた狭窄部８０は、断面積が他の部位に比べて小さいばかりでなく、ロータリーカップ６３の下部中央の開口８７に一次空気供給筒８８が挿入されているので、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、狭窄部８０においてさらに進行する。また前記したように、混合ガスは気化室６０の逆円錐台形状に傾斜した壁面に沿って下方向に流れるので、突起８５と直接的に衝突する。ここで本実施形態の燃焼装置１では、突起８５の内部に電気ヒータ６４が内蔵されており、突起８５の部分は特に他の部位に比べて高温である。そのため混合ガスは、当該部位で強く加熱される。
【００４４】
こうして気化室６０の開口部８４から一次空気供給筒８８を介して気化室６０の内部、より具体的には電気ヒータ６４よりも奥の位置に設けられた一次空気筒から供給された空気は、気化室６０の奥部の比較的広い部位に開放されて飛散した燃料と混合され、序所に流路が狭められて燃料ガスと衝突・攪拌される。そして混合ガスは、最も流路が狭い部位を通過する際により高温の部位と接し、高温状態となって気化室６０の下部の開口部８４から排出される。そして気化室６０を出た混合ガスは、一旦炎孔プレート３６の裏面側の通路に流れ込む。なお混合ガスが開口部８４から排出される際には、混合ガスは、一次空気供給筒８８の外形形状たるテーパに沿って広がるので、混合ガスの広がりは一様であり、且つ流路抵抗も小さい。
【００４５】
そして混合ガスは、図３，１１，１３の様にループを構成していない組み合わせの垂直壁５０同士の間に流れ込み、上昇して炎孔５４から噴射される。
【００４６】
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。すなわち二次空気は、分流部材３５に設けられた多数の小口径の開口４０の多くから、炎孔プレート３６のループを構成する組み合わせの垂直壁５０同士の間の部位（二次空気供給路４９）に流れ、炎孔５４の側面部に供給される。さらに炎孔プレート３６の外側燃焼壁４１と内側燃焼壁４３の間に設けられた長細い開口４６から、炎孔５４の上部側（下流側）に二次空気が供給される。さらに分流部材３５の周囲に設けられた中程度の大きさの開口３８から入った空気は、外箱５３と炎孔プレート３６の間の空隙５５に流れて、炎孔５４から遠い位置に供給される。
【００４７】
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、内側燃焼壁４３の内側を火炎の基端部として燃焼が行われる。
本実施形態の燃焼装置１では、気化部８を構成する気化室６０の内側形状が円錐形状であり、さらに開口近傍に電気ヒータ６４が内蔵された突起部８５が設けられ、且つ一次空気供給筒８８がテーパ状であって電気ヒータ６４よりもさらに奥部に空気を供給するので、気化性能が高く、また混合ガスは均質である。そのため、炎孔５４から噴射される混合ガスは、液滴を含まず、完全にガス化している。したがって本実施形態の燃焼装置１は、火炎が安定している。
【００４８】
また本実施形態の燃焼装置１では、気化部８は、燃焼部７の近傍に配置されているので、燃焼が開始されると、気化室６０が火炎によって加熱される。特に本実施形態の燃焼装置１では、気化室６０の外周部に凹凸形状の表面積増大部８３が設けられているので、気化室６０は、より強く加熱される。そのため気化室６０内の温度が上昇し、燃料の気化がさらに促進される。
【００４９】
なお、本実施形態の燃焼装置１を製作する場合には、気化部８及び燃料ガスの経路が断熱塗料によって保温することが望ましい。すなわち気化部８の頂部８ａ及び外周面８ｂに断熱塗料を塗布することが推奨される。ここで断熱塗料は、例えば無機質系中空ビーズ（セラミック系無機バルーン）を素材としたものである。より具体的には、組成がアルミナシリケートであり、中空球体又は真球微粒子形状をしており、粒子径は、概ね５〜３００μｍである。また熱分解温度は、３３０℃程度であり、アクリル・スチレン系のバインダーが採用されている。
【００５０】
気化部８の頂部８ａ及び外周面８ｂに断熱塗料を塗布することにより、気化部６０からの熱放散が減少する。また特に気化部８の頂部８ａは、燃焼時においても火炎によって加熱されにくい部位であり、気化部８の頂部８ａ及び外周面８ｂに断熱塗料が塗布することにより、当該部位からの熱放散が抑制され、燃料の気化が促進される。
【００５１】
また分流部材３５の外側、言い換えると分流部材３５の下流側或いは送風が当接する側の面や、炎孔プレート３６のループを構成する垂直壁５０の内外面、炎孔プレート３６の外側燃焼壁４１の外側及び内側燃焼壁４３の外側、分流部材３５の内側や炎孔プレート３６の水平壁４４の内外面、炎孔プレート３６の外側燃焼壁４１の内側、内側燃焼壁４３の内側等についても、断熱塗料を塗布しておくことが望ましい。
【００５２】
また電気ヒータ６４は、過加熱を防止するためにオンオフ制御することが推奨されるが、さらにこれに加えて、所定の安全策をこうじておくことが推奨される。例えば強制的に電気ヒータ６４への通電を停止する安全装置や、エラー表示を出す表示装置を設け、電気ヒータ６４に所定時間Ｔ１通電しても気化室の温度が所定温度ｔ１に達しないときに、安全装置や表示装置を機能させることが望ましい。さらに電気ヒータ６４に通電した後に一旦通電を停止し再度電気ヒータに通電した場合に、前記Ｔ１よりも短いＴ２時間通電しても気化室の温度が所定温度ｔ２に達しないときにも前記安全装置や表示装置を機能させることが推奨される。
【００５３】
また他の例としては、電気ヒータ６４に所定時間Ｔ１通電しても気化室の温度が電気ヒータ６４をオフするに至る温度に達しないときに安全装置や表示装置を機能させ、さらに電気ヒータ６４に前記Ｔ１よりも短いＴ２時間通電しても気化室の温度が基準となる所定の温度から一定以上、上昇しなかったときにも安全装置等を機能させることが望ましい。
【００５４】
図１８は、後者の例を示すフローチャート図である。
すなわち安全装置等は、二つのタイマーＡ，Ｂを備え、タイマーＡで所定時間Ｔ１を計時する。一方、タイマーＢではＴ２を計時する。ここでタイマーＢで計時するＴ２は、タイマーＡで計時するＴ１よりも短い。
フローチャートの内の二点鎖線で囲むａゾーンは、主として電気ヒータ６４のオンオフ制御を行うものである。これに対して二点鎖線で囲むｂゾーンは主として安全機能に関するものである。
【００５５】
ステップ１では、電気ヒータ６４がオンされて通電が行われ、同時に気化温度データＸが入力される。ここで気化温度データＸは、燃焼装置１を通常に動作させた場合の気化室６０の最低温度である。またステップ１では、前記したタイマーＡ，Ｂが起動される。
【００５６】
そしてステップ２に移行し、温度センサー９０によって検知される現在の気化室６０の温度と、電気ヒータ６４をオフすべき温度とを比較する。ここで気化室６０の温度が電気ヒータをオフすべき温度を越えている場合は、通常のオンオフ制御に従い、ステップ３に移行して電気ヒータ６４への通電を停止すると共に、気化温度データＸ及びタイマーＡ，Ｂを一旦クリアする。
そしてステップ４で、気化室６０の温度が電気ヒータをオンすべき温度となるのを待つ。気化室６０の温度が低下して気化室６０の温度が電気ヒータをオンすべき温度となると、再度ステップ１に戻り、先の動作を繰り返す。
【００５７】
一方、ステップ２において、温度センサー９０によって検知される現在の気化室６０の温度が、電気ヒータ６４をオフすべき温度に至っていない場合は、ｂゾーンの制御に移り、ステップ５に移行し、タイマーＡがアップしたか否かを確認する。ここでタイマーＡがアップしている場合は、長時間に渡って通電しても、電気ヒータ６４をオフすべき温度に至らないこととなり、何らかの異常が考えられるのでステップ６に移行して、所定の安全動作を行わしめる。
【００５８】
一方、ステップ５でタイマーＡがまだアップしていない場合は、ステップ７に移行して温度センサー９０によって検知される現在の気化室６０の温度が、気化温度データＸ以下であるか否かを判断する。ここで気化温度データＸは、前記した様に燃焼装置１を通常に動作させた場合の気化室６０の最低温度であるから、現在の温度が気化温度データＸである場合は、外気温度等の低下により、昇温が遅れている可能性があり、気化温度データＸ自体が不正確であると考えられる。そこでこの場合は、ステップ８に移行し、気化温度データＸを現在の気化室６０の温度に書換え、タイマーＢを一旦クリアしてステップ１に戻り、再度同様のステップを繰り返す。
【００５９】
一方、ステップ７で現在の気化室６０の温度が、気化温度データＸ以下でないと判断された場合は、ステップ９に移行し、気化温度データＸよりも一定の温度（例えば５℃）を越える昇温があったか否かを判断する。
そして気化温度データＸよりも一定の温度を越える昇温があった場合は、電気ヒータ６４は正常に機能していると考えられるから、ステップ８に移行して気化温度データＸを現在の気化室６０の温度に書換え、タイマーＡ，Ｂを一旦クリアしてステップ１に戻り、再度同様のステップを繰り返す。
【００６０】
一方、ステップ９において、気化温度データＸよりも一定の温度（例えば５℃）を越える昇温が無いと判断された場合は、電気ヒータ６４の部分的な断線が発生したおそれがあるので、ステップ１０に移行し、タイマーＢがアップしておれば、所定の時間Ｔ２を経過しても、一向に気化室６０の温度が上昇しないことを意味するので、ステップ１１に移行して、所定の安全動作を行わしめる。またタイマーＢがアップしていない場合は、ステップ１に移行して再度同様のステップを繰り返す。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の燃焼装置は、気化部の気化性能と混合性能が高いので、安定した燃焼が行われる効果がある。
特に請求項１に記載の燃焼装置では、気化室の開口部近傍に狭窄部が設けられており、燃料ガスと空気との混合が促進される。そのため本発明の燃焼装置は、気化部の混合性能が高い効果があり、火炎が均一に発生する効果がある。
【００６２】
また特に請求項２に記載の燃焼装置では空気供給筒がテーパ形状をしており、且つ空気供給筒の先端は気化室の内部に至っているので、混合ガスが通過する部位の断面積は、開口部に近づくにつれて漸次減少してゆき、燃料ガスと空気との接触機会が増大し、両者の混合が促進される。そのため本発明の燃焼装置は、気化部の混合性能が高い効果があり、火炎が均一に発生する効果がある。
【００６３】
さらに請求項１に記載の燃焼装置では、気化室の開口近傍に突起部が設けられているので、気化室の内部で拡散した混合ガスは、気化室から排出されるに際して突起と接し混合が促進される。そのため本発明の燃焼装置においては、気化部の混合性能が高い効果があり、火炎が均一に発生する効果がある。
【００６４】
また請求項１に記載の燃焼装置では、突起部の作用によって燃料ガスと空気との混合が促進されるばかりでなく、突起部が発熱機能を有するので、燃料ガスは効率よく加熱され、高い熱エネルギーを得る。そのため本発明の燃焼装置は、気化性能が高い効果があり、安定した燃焼が確保される効果がある。
【００６５】
さらに請求項１に記載の燃焼装置では、空気供給筒を出た空気は、一旦気化室の中に入って燃料と混合され、気化室の内壁と空気供給筒の外壁の間を通過する際にヒータによって加熱される。そのため本発明の燃焼装置は、気化性能が高い効果があり、安定した燃焼が確保される効果がある。
【００６６】
さらに請求項３に記載の発明は、気化部の特性を勘案した安全装置等を備えるものであり、燃焼装置の安全性をより高めることができる効果がある。
【００６７】
また請求項４に記載の発明は、そのため気化室は燃焼部から熱を得て加熱され、燃料の気化が促進され、気化性能が高い効果があり、安定した燃焼が確保される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。
【図２】  本発明の実施形態の燃焼装置の分解斜視図である。
【図３】  図１の燃焼装置の燃焼部近傍の斜視図である。
【図４】  図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の移動側部材の正面図である。
【図５】  図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の固定側部材の正面図である。
【図６】  図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の正面図であり、開口を開いた状態を示す。
【図７】  図１の燃焼装置で採用する空気量調整部の正面図であり、開口を閉じた状態を示す。
【図８】  図１の燃焼装置で採用する分流部材の正面図である。
【図９】  （ａ）は、図１の燃焼装置で採用する炎孔プレートと、炎孔部材と分流部材を組み合わせた状態の正面図であり、（ｂ）は、その部分拡大図である。
【図１０】  図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１１】  図１の燃焼装置で採用する炎孔プレートの裏面中央部分の拡大図である。
【図１２】  図１の燃焼装置の炎孔近傍の斜視図である。
【図１３】  図３のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】  図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図１５】  本発明の実施形態の燃焼装置の気化部周辺の断面斜視図である。
【図１６】  本発明の実施形態の燃焼装置の気化部の気化室内部を示す正面図である。
【図１７】  図１６の縦断面図である。
【図１８】  電気ヒータの制御を示すフローチャート図である。
【図１９】  従来技術の燃焼装置で採用する気化部の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置
６  混合部
７  燃焼部
８  気化部
６０  気化室
６３  ロータリーカップ
６４  電気ヒータ
７９  燃料パイプ
８０  狭窄部
８１  蓋部
８２  本体部
８３  表面積増大部
８４  開口部
８５  突起部
８８  一次空気供給筒
９０  温度センサー
【図１】
0004257560.tif 000002
【図２】
0004257560.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004257560.tif 000007
【図７】
0004257560.tif 000008
【図８】
0004257560.tif 000009
【図９】
0004257560.tif 000010
【図１０】
0004257560.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004257560.tif 000016
【図１６】
0004257560.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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