(57)【要約】【課題】液体燃料に対するマイクロバブルの混入量を燃料の燃焼に最適な条件あるいはこれに近い条件とし、低ＮＯx化などを好適に図ることが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】貯留タンク２内の液体燃料を噴霧ノズル１または気化器に供給し、前記液体燃料を燃焼可能とされている、燃焼装置Ｃ１であって、貯留タンク２から噴霧ノズル１または気化器までの燃料供給経路のいずれかの部位において前記液体燃料にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル発生装置３と、前記液体燃料のマイクロバブル濃度を検知可能な検知手段５と、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が予め定められた一定の範囲内に収まるように、検知手段５によって検知されたデータに基づいてマイクロバブル発生装置３の駆動を制御する制御手段６とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留タンク内の液体燃料を噴霧ノズルまたは気化器に供給し、前記液体燃料を燃焼可能とされている、燃焼装置であって、
前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器までの燃料供給経路のいずれかの部位において前記液体燃料にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル発生装置と、
前記液体燃料のマイクロバブル濃度を検知可能な検知手段と、
前記液体燃料のマイクロバブル濃度が予め定められた一定の範囲内に収まるように、前記検知手段によって検知されたデータに基づいて前記マイクロバブル発生装置の駆動を制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする、燃焼装置。
【請求項２】
前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器に向けてポンプにより送られる液体燃料の一部を、前記噴霧ノズルから噴霧させることなく、または前記気化器に供給させることなく回収することが可能な燃料回収路を備え、
この燃料回収路における液体燃料の流量が変更されることにより、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量の変更が可能とされており、
前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量を制御する際には、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が高いほど、前記燃料回収路における液体燃料の流量を多くするように、前記マイクロバブル濃度に対応して前記流量を補正する処理が行なわれる構成とされている、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記貯留タンク内の液体燃料を前記噴霧ノズルまたは前記気化器に供給するためのポンプの単位時間当たりの駆動量が変更されることにより、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量が変更可能とされており、
前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量を制御する際には、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が高いほど、前記ポンプの単位時間当たりの駆動量を減少させるように、前記マイクロバブル濃度に対応して前記ポンプの駆動量を補正する処理が行なわれる構成とされている、請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記検知手段は、マイクロバブルが混入された液体燃料に向けて光を照射する光源と、この光源から前記液体燃料を透過してきた光を受け、かつその受光量に対応した出力レベルの信号を出力する受光素子と、を備えている、請求項１ないし３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記燃料供給経路を前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器に向けてポンプにより送られる液体燃料の一部を、前記燃料供給経路の前記ポンプよりも上流に戻す燃料回収路を備えており、
前記検知手段は、マイクロバブルが混入された液体燃料に向けて光を照射する光源と、この光源から前記液体燃料を透過してきた光を受け、かつその受光量に対応した出力レベルの信号を出力する受光素子とを備えているとともに、前記燃料供給経路の前記ポンプの下流側に設けられている、請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項６】
燃焼装置と、この燃焼装置によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、を備えている、温水装置であって、
前記燃焼装置として、請求項１ないし５のいずれかに記載の燃焼装置が用いられていることを特徴とする、温水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯油や軽油などの液体燃料を燃焼させる燃焼装置、および燃焼装置を備えた温水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料を燃焼させる燃焼装置としては、たとえば瞬間式給湯装置の熱源として利用されるものがある。このような燃焼装置は、液体燃料を噴霧ノズルから噴霧させて燃焼させる噴霧燃焼方式と、気化器を利用して液体燃料を加熱気化させてからこれを燃焼させる気化燃焼方式とに大別することができる。これらのいずれの燃焼方式においても、燃料の燃焼性を良くし、ＮＯx、ＣＯ、すす、未燃ＨＣなどの発生を低減することが要望される。
【０００３】
前記した要望に応えるには、燃焼時において、噴霧または気化された燃料を燃焼用空気と十分に混合させる必要がある。ところが、前者の噴霧燃焼方式の場合には、たとえば噴霧燃料および燃焼用空気の量をともに少なくして燃焼火力を弱くする際に、噴霧された燃料の運動量と燃焼用空気の供給速度とがともに減少することに起因して、これらを十分に混合させることが難しくなる場合があり、このような場合には燃料の燃焼性が低下し、ＮＯxなどが発生し易くなる。また、後者の気化燃焼方式の場合においても、たとえば燃焼用空気の供給量を少なくして燃焼火力を少なくした場合には、液体燃料を仮に十分に気化させたとしてもこの気化燃料の全量に対して燃焼用空気を十分に混合させることが困難となって、燃料の燃焼性が低下する場合がある。さらに、気化燃焼方式の場合には、たとえば省エネなどの観点から気化器の予熱温度をできる限り低くしつつ、液体燃料を適切に気化させることが望まれるものの、このような２つの条件を十分に満足させることは一般的に難しい。
【０００４】
一方、特許文献１には、ディーゼルエンジンなどの内燃機関用の燃料タンク内に、マイクロバブル発生装置を設け、内燃機関用の燃料にマイクロバブルを混入させる手段が記載されている。このような手段によれば、燃料のクラスタの微小化を図り、燃料と空気中の酸素との結合を促進することによって燃焼性を良好にすることが可能である。したがって、このような特許文献１に記載されている手段を、瞬間式給湯装置などの熱源として利用されている燃焼装置にも適用することが考えられる。ところが、特許文献１に記載された手段においては、単に内燃機関用の燃料にマイクロバブルを混入させるに過ぎず、燃焼の最適化を図るための具体的な手段はなんら講じられていない。すなわち、燃料の燃焼性は、マイクロバブルの混入量が多いほど良好になる訳ではなく、マイクロバブルの混入量には最適な範囲があるが、特許文献１においては、そのような最適化を図ることは困難である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７７２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、液体燃料に対するマイクロバブルの混入量を燃料の燃焼に最適な条件あるいはこれに近い条件とし、低ＮＯx化などを好適に図ることが可能な燃焼装置、およびこれを備えた温水装置を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本発明の第１の側面により提供される燃焼装置は、貯留タンク内の液体燃料を噴霧ノズルまたは気化器に供給し、前記液体燃料を燃焼可能とされている、燃焼装置であって、前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器までの燃料供給経路のいずれかの部位において前記液体燃料にマイクロバブルを混入させるマイクロバブル発生装置と、前記液体燃料のマイクロバブル濃度を検知可能な検知手段と、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が予め定められた一定の範囲内に収まるように、前記検知手段によって検知されたデータに基づいて前記マイクロバブル発生装置の駆動を制御する制御手段と、を備えていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、液体燃料のマイクロバブル濃度が燃料の燃焼に最適となるように制御し、液体燃料中のマイクロバブルが不足または過多となることを適切に防止することが可能である。その結果、マイクロバブルを利用した良好な燃焼動作を継続させることができ、ＮＯx、ＣＯ、すす、未燃ＨＣなどの発生を適切に抑制することが可能となる。なお、液体燃料を噴霧ノズルから噴霧させて燃焼させる場合と、気化器を利用して気化させてから燃焼させる場合とのいずれにおいても、液体燃料中にマイクロバブルを混入させておくと、たとえば燃焼用空気の供給量を少なくして燃焼火力を弱くする場合であっても、マイクロバブルが破裂する際の作用により燃料と燃焼用空気との混合が促進され、燃焼性が向上する。また、液体燃料を気化させる場合には、マイクロバブルの破裂作用によって液体燃料の気化も促進されることとなり、気化器の予熱温度をできる限り低くしつつ、液体燃料を適切に気化させることも達成することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器に向けてポンプにより送られる液体燃料の一部を、前記噴霧ノズルから噴霧させることなく、または前記気化器に供給させることなく回収することが可能な燃料回収路を備え、この燃料回収路における液体燃料の流量が変更されることにより、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量の変更が可能とされており、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量を制御する際には、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が高いほど、前記燃料回収路における液体燃料の流量を多くするように、前記マイクロバブル濃度に対応して前記流量を補正する処理が行なわれる構成とされている。
【００１１】
このような構成によれば、次に述べるように、液体燃料にマイクロバブルを混入させた場合に生じる液体燃料の粘性の変化に好適に対処することができる。
すなわち、液体燃料のマイクロバブル濃度が高くなるほど、液体燃料の粘性は低くなるために、ポンプの種類または構造如何では、ポンプの運転状態が一定とされているにも拘わらず、マイクロバブル濃度が高くなるほどポンプからの液体燃料吐出量が増加する現象を生じる。したがって、本来ならば、それに伴って噴霧ノズルからの燃料噴霧量、あるいは気化器への燃料供給量も増加する現象を生じる。また、マイクロバブル濃度が低下すると、前記とは逆の現象を生じる。これでは、燃焼火力が本来意図するものとは相違することとなる。これに対し、本発明の前記した構成によれば、マイクロバブル濃度が高くなって液体燃料の粘性が低くなるほど、燃料回収路における液体燃料の流量が多くなる補正処理が行なわれるために、ポンプの燃料吐出量の増加分を燃料回収路に逃がして相殺することができる。したがって、マイクロバブル濃度の変化に伴って液体燃料の粘性が変化しても、このことに起因して噴霧ノズルからの燃料噴出量、あるいは気化器への燃料供給量に大きな誤差を生じないようにし、所望の燃焼火力を適切に得ることができる。
なお、本発明では、マイクロバブル濃度を一定の範囲に収めるように制御しているが、この一定の範囲内においてマイクロバブル濃度が変化する場合がある。また、たとえば燃焼装置の運転の停止に伴ってマイクロバブル発生装置の運転を停止させたときには、時間の経過に伴って液体燃料のマイクロバブル濃度は徐々に低下する。このため、たとえばマイクロバブル濃度が低下した状態のまま、燃焼装置の運転を再開しなければならないような場合もある。このようにマイクロバブル濃度が変化して液体燃料の粘性が変化することに対し、本発明の前記した構成は好適に対処可能であり、液体燃料への点火動作、および点火後の定常運転を適切に実行させるのに好適である。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記貯留タンク内の液体燃料を前記噴霧ノズルまたは前記気化器に供給するためのポンプの単位時間当たりの駆動量が変更されることにより、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量が変更可能とされており、前記噴霧ノズルからの燃料噴霧量または前記気化器への燃料供給量を制御する際には、前記液体燃料のマイクロバブル濃度が高いほど、前記ポンプの単位時間当たりの駆動量を減少させるように、前記マイクロバブル濃度に対応して前記ポンプの駆動量を補正する処理が行なわれる構成とされている。
【００１３】
このような構成によれば、たとえば液体燃料のマイクロバブル濃度が高くなって液体燃料の粘性が低くなったときには、ポンプの単位時間当たりの駆動量を減少する補正処理がなされるために、このような補正がなされない場合と比較すると、噴霧ノズルまたは気化器への液体燃料の供給量は少なくなる。その一方、既述したように、液体燃料の粘性が低くなったときには、ポンプからの液体燃料の吐出量が多くなる現象を生じる。したがって、ポンプからの実質的な吐出量は、補正による減少量と粘性低下による増加量との相殺により、略一定に維持される。その結果、本発明の先に述べた構成と同様に、マイクロバブル濃度の変化に伴って液体燃料の粘性が変化しても、これに起因して噴霧ノズルからの燃料噴出量、あるいは気化器への燃料供給量に大きな誤差を生じないようにし、所望の燃焼火力を適切に得ることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記検知手段は、マイクロバブルが混入された液体燃料に向けて光を照射する光源と、この光源から前記液体燃料を透過してきた光を受け、かつその受光量に対応した出力レベルの信号を出力する受光素子と、を備えている。
【００１５】
マイクロバブルが混入された液体燃料に光を照射した際の光の透過量とマイクロバブル濃度とは一定の関係にある。したがって、前記受光素子からの出力信号に基づいて、マイクロバブル濃度を適切に判断することができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記燃料供給経路を前記貯留タンクから前記噴霧ノズルまたは前記気化器に向けてポンプにより送られる液体燃料の一部を、前記燃料供給経路の前記ポンプよりも上流に戻す燃料回収路を備えており、前記検知手段は、マイクロバブルが混入された液体燃料に向けて光を照射する光源と、この光源から前記液体燃料を透過してきた光を受け、かつその受光量に対応した出力レベルの信号を出力する受光素子とを備えているとともに、前記燃料供給経路の前記ポンプの下流側に設けられている。
【００１７】
このような構成によれば、噴霧ノズルまたは気化器に近い箇所において、噴霧ノズルまたは気化器に実際に供給される液体燃料のマイクロバブル濃度を適切に検知することが可能となり、検知手段から出力される信号に基づいて制御を行なうのにより好ましいものとなる。
【００１８】
本発明の第２の側面により提供される温水装置は、燃焼装置と、この燃焼装置によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なう熱交換器と、を備えている、温水装置であって、前記燃焼装置として、本発明の第１の側面により提供される燃焼装置が用いられていることを特徴としている。
【００１９】
このような構成によれば、本発明の第１の側面により提供される燃焼装置について述べたのと同様な効果が得られる。
【００２０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
図１は、本発明が適用された燃焼装置を備えた温水装置の一例を示している。同図によく表われているように、本実施形態の温水装置ＷＨは、噴霧ノズル１を有する噴霧燃焼方式の燃焼装置Ｃ１と、この燃焼装置Ｃ１によって発生された燃焼ガスから熱回収を行なうための熱交換器ＨＥとを備えている。
【００２３】
燃焼装置Ｃ１は、灯油などの液体燃料Ｆを貯留する貯留タンク２、マイクロバブル発生装置３（以下、ＭＢ発生装置３と略称する）、ポンプＰ１を用いて貯留タンク２から噴霧ノズル１に液体燃料を送るための燃料供給路４Ａ、噴霧ノズル１または燃料供給路４Ａに接続された燃料回収路４Ｂ、マイクロバブル濃度センサ５（以下、ＭＢ濃度センサ５と略称する）、インジェクタ弁４０、および制御部６を備えている。噴霧ノズル１から噴霧された液体燃料には、点火プラグ１９によって点火がなされる。また、噴霧燃料の燃焼が行なわれる燃焼筒１７内には、モータＭ１を備えたファン１８から燃焼用空気が供給されるように構成されている。ポンプＰ１は、たとえば往復動ポンプである。
【００２４】
ＭＢ発生装置３は、たとえば特許文献１に記載されたマイクロバブル発生装置など、従来既知のものと同様な構成とすることができる。このＭＢ発生装置３は、たとえばエアポンプ（図示略）によって吸引した外部空気を貯留タンク２内に配されたケーシング３０内に導くことにより、このケーシング３０内において空気の旋回流を生じさせ、かつこの旋回流内に貯留タンク２内の液体燃料Ｆの一部を導いてから、これらをケーシング３０の外部に噴出させることによって、貯留タンク２の液体燃料Ｆ中にマイクロバブルを発生させることが可能である。マイクロバブルの平均直径は、たとえば１０〜１００ｎｍ程度であるが、これに限定されない。
【００２５】
ＭＢ濃度センサ５は、燃料供給路４Ａのうち、ポンプＰ１と噴霧ノズル１との間において液体燃料のマイクロバブル濃度を検出可能である。このＭＢ濃度センサ５は、たとえば図２に示すように、燃料供給路４Ａを構成する一部の管体部４９に取り付けられた光源５０と受光素子５１とを備えている。光源５０は、たとえばＬＥＤ光源である。受光素子５１は、たとえばフォトダイオードを用いて構成されており、受光素子５１から発せられて液体燃料を透過してきた光を受けると、その受光量に対応したレベルの信号を出力する。この信号は、制御部６に入力される。液体燃料中にマイクロバブルが存在すると、このマイクロバブルによって光が散乱反射され、受光素子５１への到達光量が減少する。マイクロバブル濃度（単位体積当たりのマイクロバブルの数）と受光素子５１からの信号出力レベルとは、たとえば図３に示すような関係にあり、マイクロバブル濃度が高くなるほど、受光素子５１の受光量が減少し、信号出力レベルが低くなる。したがって、この信号出力レベルに基づき、マイクロバブル濃度を判断することができる。
【００２６】
図１において、燃料回収路４Ｂおよびインジェクタ弁４０は、ポンプＰ１の駆動速度を一定に維持したままであっても、噴霧ノズル１からの燃料噴霧量を変更可能とするための手段である。燃料回収路４Ｂは、ポンプＰ１から噴霧ノズル１に向けて供給された液体燃料の一部を、燃料供給路４ＡのポンプＰ１の上流側に戻すことが可能に設けられている。インジェクタ弁４０は、燃料回収路４Ｂにおける液体燃料の流量を変更可能であり、この流量変更は、たとえば弁開時間と弁閉時間との比率を変更することにより行なわれる。
【００２７】
制御部６は、マイクロコンピュータなどを用いて構成されており、運転スイッチ６８ａなどを備えたリモコン６８とデータ通信可能に接続されている。制御部６は、熱交換器ＨＥにおいて給湯用の通水が行なわれたときには、その水を目標給湯温度まで加熱するように、燃焼装置Ｃ１の各部の動作制御やデータ処理制御を実行するように構成されている。加えて、この制御部６は、ＭＢ濃度センサ５により検知される液体燃料のマイクロバブル濃度を一定の範囲内に収めるようにＭＢ発生装置３の駆動を制御し、さらにはマイクロバブル濃度に対応して燃料回収路４Ｂにおける液体燃料の流量を補正する制御をも実行するように構成されている。ただし、その詳細については後述する。
【００２８】
熱交換器ＨＥは、螺旋式の複数の伝熱管７０が重ね巻き状とされて缶体７１内に収容された構成を有しており、噴霧ノズル１を囲むバーナケース１６の下方に配されている。複数の伝熱管７０の内方領域は、燃焼ガスストッパ７５によって上下に仕切られ、第１および第２の領域７２ａ，７２ｂに区分されている。噴霧ノズル１から噴霧された燃料に点火がなされて燃焼が行なわれると、この燃焼ガスは、まず第１の領域７２ａに進入した後に複数の伝熱管７０の隙間を通過してそれらの外周囲７３に進行し、その後この外周囲７３を下降してから複数の伝熱管７０の隙間を通過して第２の領域７２ｂに流入する。このような過程において、前記燃焼ガスから各伝熱管７０によって熱回収がなされる。各伝熱管７０の両端には、入水用および出湯用のヘッダ７４ａ，７４ｂが連結されており、入水用のヘッダ７４ａから各伝熱管７０に供給された水は、前記熱回収された熱によって加熱された後に、出湯用のヘッダ７４ｂから外部に出湯される。熱交換器ＨＥには、第２の領域７２ｂに流入した燃焼ガスを排気口７９ａまで導いて外部に排出させるための排気ダクト７８，７９が接続されている。
【００２９】
次に、前記した温水装置ＷＨの作用について説明する。併せて、制御部６の動作処理手順の具体例を、図５および図６に示したフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３０】
まず、リモコン６８の運転スイッチ６８ａがオンにされると、制御部６は、ＭＢ濃度センサ５からの信号に基づいて液体燃料のマイクロバブル濃度を判断する（Ｓ１：ＹＥＳ，Ｓ２）。なお、制御部６において判断されるマイクロバブル濃度とは、具体的な濃度の数値ではなく、ＭＢ濃度センサ５から出力される信号のレベルであり、以下同様である。制御部６は、マイクロバブル濃度が第１の所定値未満のときには、ＭＢ発生装置３を駆動させる（Ｓ３：ＹＥＳ，Ｓ４）。これにより液体燃料中にマイクロバブルが混入される。なお、ステップＳ１の運転スイッチ６８ａのオン操作が、温水装置ＷＨの前回の運転を終了した直後に行なわれたような場合には、液体燃料中に未だ多くのマイクロバブルが残存し、マイクロバブル濃度が第１の所定値以上の場合があるが、このような場合にはＭＢ発生装置３は駆動されない（Ｓ３：ＮＯ）。
【００３１】
ＭＢ発生装置３を駆動させた結果、マイクロバブル濃度が上昇して前記第１の所定値よりも大きい値とされた第２の所定値に達したときには、制御部６は、その時点でＭＢ発生装置３の駆動を停止させる（Ｓ５：ＹＥＳ，Ｓ６）。なお、燃焼装置Ｃ１の燃焼動作が未だ開始されておらずに貯留タンク２の液体燃料が噴霧ノズル１側に送られていないときには、貯留タンク２内においてマイクロバブルを発生させても、これをＭＢ濃度センサ５によって検知することは難しい。したがって、燃焼装置Ｃ１の燃焼動作が行なわれていないときには、たとえばＭＢ発生装置３を所定時間のみ駆動させて適当量のマイクロバブルを液体燃料中に混入させた時点で、マイクロバブル濃度の検出値には関係なくＭＢ発生装置３の運転を直ちに停止させるといった構成とすることが好ましい。
【００３２】
その後、制御部６は、運転スイッチ６８ａがオフとされない限りは、ＭＢ濃度センサ５からの検知信号に基づいてマイクロバブル濃度を継続して判断し、前記したようにマイクロバブル濃度が第１の所定値未満になるとＭＢ発生装置３を駆動させ、かつ第２の所定値に到達するとＭＢ発生装置３の駆動を停止させる制御を繰り返す（Ｓ７：ＮＯ）。噴霧ノズル１から噴霧される液体燃料中にマイクロバブルが混入されていると、このマイクロバブルが膨張破裂することによって噴霧液体のクラスタを微小化し、噴霧液体と空気との混合を促進する作用が得られる。その一方、本実施形態においては、前記したように、噴霧ノズル１から噴霧される液体燃料のマイクロバブル濃度の一定化を図ることが可能であり、このマイクロバブル濃度を噴霧液体と空気との混合を促進するのに好適な濃度に維持することができる。したがって、マイクロバブルを利用した好ましい燃焼状態を適切に維持し、低ＮＯx化などを好適に図ることが可能である。
【００３３】
次に、液体燃料にマイクロバブルを混入させることに起因する液体燃料の粘性の変化に対処するための制御について説明する。まず、灯油を一例に挙げると、図４に示すように、灯油のマイクロバブル濃度が高くなるに連れて、この灯油の動粘性係数は徐々に小さくなる。このような特性は、灯油以外の軽油などの他の液体燃料についてもみられる。一方、液体燃料の粘性が変化すると、ポンプＰ１の単位時間当たりの駆動量が一定に維持されているにも拘わらず、ポンプＰ１の吐出量は変化する。制御部６は、このような変化に対処するために、次のような制御を実行する。
【００３４】
すなわち、制御部６は、熱交換器ＨＥの伝熱管７０に一定量以上の通水がなされ、燃料に点火を行なって燃焼動作を開始する必要があると判断したときには、液体燃料のマイクロバブル濃度を判断した後に、ポンプＰ１を駆動させて噴霧ノズル１から液体燃料を噴霧させて点火動作を行なわせる（Ｓ１０：ＹＥＳ，Ｓ１１〜Ｓ１３）。ただし、これら一連の動作において、噴霧ノズル１から液体燃料を噴霧する際には、マイクロバブル濃度に対応させて燃料回収路４Ｂにおける液体燃料の流量（単位時間当たりの流量）を補正する。より具体的には、点火を行なう場合、基本的には、燃料への点火を容易にすべく予め定められた流量の液体燃料が噴霧ノズル１から噴霧されるように、インジェクタ弁４０を制御し、燃料回収路４Ｂに回収される液体燃料の流量を所定流量に設定する。ただし、その際にマイクロバブル濃度が高いほど、燃料回収路４Ｂにおける流量を多くするように、インジェクタ弁４０の動作を補正し、マイクロバブル濃度に対応させて燃料回収路４Ｂにおける流量を補正する。
【００３５】
前記した補正を行なうと、点火動作時において、たとえば液体燃料のマイクロバブル濃度が高く、液体燃料の粘性が低いことに起因して、ポンプＰ１の吐出量が増加したとしても、この増加量またはそれに近い量の液体燃料を燃料回収路４Ｂに流れ込むこととなり、噴霧ノズル１からの燃料噴霧量を本来意図する量に設定することができる。また、前記とは反対に、マイクロバブル濃度が低く、液体燃料の粘性が高いことに起因して、ポンプＰ１の吐出量が減少する場合には、この減少量またはそれに近い量だけ、液体燃料４Ｂに流れ込む液体燃料の量を減少させることができ、やはり噴霧ノズル１からは本来意図する量で液体燃料を噴霧することが可能となる。したがって、燃料への点火動作時には、液体燃料を過不足のない状態で噴霧し、この噴霧燃料への点火を容易に行なうことができることとなる。なお、マイクロバブル濃度に対応させて、インジェクタ弁４０の動作補正量、あるいは燃料回収路４Ｂにおける液体燃料流量の補正量を、どのような値にするかについては、試験などを行なうことによって予め最適な値を求めておき、この値を用いればよい。
【００３６】
燃料への点火を完了した後には、制御部６は、たとえば目標燃焼火力に対応した液体燃料噴霧が行なわれるように、インジェクタ弁４０の開閉制御を行なうが、やはりその際にも、前記した点火動作時と同様に、マイクロバブル濃度に対応させて燃料回収路４Ｂにおける液体燃料の流量を補正する（Ｓ１４：ＹＥＳ，Ｓ１５）。このような動作は、燃焼動作を終了するまで継続して実行する（Ｓ１６：ＮＯ）。前記したような処理を実行すると、点火動作時に述べたのと同様に、マイクロバブル濃度が変化し、液体燃料の粘性が変化する結果、ポンプＰ１の吐出量に変化を生じても、それに対応して燃料回収路４Ｂに流れ込む液体燃料の流量が補正され、噴霧ノズル１から噴霧される燃料の量は、本来意図する量となる。したがって、所望の目標燃焼火力に正確に設定することができる。なお、液体燃料の粘性は、温度にも左右される。したがって、温度変化に起因する粘性の影響を解消するための補正を、前記したような補正と併せて行なうことは、より好ましい。
【００３７】
図７および図８は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付している。
【００３８】
図７に示す実施形態においては、貯留タンク２内に、ＭＢ濃度センサ５が設けられている。このような構成によれば、ＭＢ濃度センサ５と噴霧ノズル１との距離が離れるために、ＭＢ濃度センサ５によって検知されるマイクロバブル濃度と、噴霧ノズル１から実際に噴霧される液体燃料のマイクロバブル濃度との間に差を生じ易くなるものの、やはりＭＢ濃度センサ５からの出力信号に基づいて本発明が意図する動作制御を実行することが可能である。本実施形態から理解されるように、本発明でいうマイクロバブル濃度の検知手段は、要は、マイクロバブルが混入された液体燃料が存在する部位であれば、いずれの部位に取り付けられていてもよい。また、たとえば貯留タンク２内と噴霧ノズル１の近傍部分との２箇所にＭＢ濃度センサ５を設けるなど、複数の箇所でマイクロバブル濃度を検知させる構成とすることもできる。
【００３９】
図８に示す燃焼装置Ｃ２は、気化燃焼方式であり、ケーシング１６Ａ内に、ファン８０、モータＭ２、気化器８１、燃料拡散ロータ８２、および炎孔ベース８３などが設けられた構成を有している。貯留タンク２内の液体燃料Ｆは、ポンプＰ２の駆動により、燃料供給管４Ｃを介して気化器８１内に供給されるようになっている。気化器８１には、加熱用のヒータＨが具備されており、このヒータＨがオンとされて気化器８１が加熱されることにより、液体燃料の気化が促進される。燃料拡散ロータ８２は、モータＭ２により回転自在であり、液体燃料が気化器８１に接触する前にこの液体燃料を気化器８１の内面の広い領域に拡散させて、その気化を促進する。気化器８１内において気化した燃料は、気化器８１の上部開口からその周囲に広がって炎孔ベース８３の上方領域に進入する。ファン８０は、モータＭ２により回転自在であり、ケーシング１６Ａ内にその上部の給気口１６０から燃焼用空気を下向きに流入させる。前記燃焼用空気の一部は、炎孔ベース８３の上方に導かれて気化燃料と混合される。炎孔ベース８３には、小径の貫通孔状の炎孔（図示略）が複数箇所設けられており、前記した気化燃料と燃焼用空気との混合ガスは、この炎孔から下向きに噴出し、点火プラグ１９Ａにより点火される。この燃焼装置Ｃ２の下方には、たとえば図１に示した熱交換器ＨＥと同様な熱交換器が配される。
【００４０】
気化器８１への燃料供給量の変更は、ポンプＰ２の駆動速度を変更することにより行なわれる。たとえば、ポンプＰ２がプランジャを備えた往復動ポンプである場合、プランジャの往復ストロークは一定のまま、その往復動速度が変更されることにより、このポンプＰ２の単位時間当たりの吐出量が変更され、気化器８１への燃料供給量も変更される。制御部６Ａは、ＭＢ濃度センサ５からの出力信号に基づき、気化器８１に供給される液体燃料のマイクロバブル濃度が一定の範囲内に収まるように、ＭＢ発生装置３の駆動を制御する。この制御の具体的な手順は、図５を参照して先に説明した動作手順と同様であり、その繰り返し説明は省略する。なお、液体燃料にマイクロバブルが混入されていると、気化器８１内に液体燃料が供給されてからマイクロバブルが膨張破裂する作用により、液体燃料の気化が促進されるとともに、気化燃料と燃焼用空気との混合が促進される。
【００４１】
制御部６Ａは、マイクロバブル濃度の変化に伴って液体燃料の粘性が変化することに対処するための補正処理も実行するように構成されている。より具体的には、制御部６Ａは、燃料の燃焼時には、目標燃焼火力に対応した量の燃料供給が気化器８１になされるように、ポンプＰ２を所定の速度で駆動させる。ただし、その際には、液体燃料のマイクロバブル濃度に対応させてポンプＰ２の駆動速度を補正する。この補正は、マイクロバブル濃度が高いほど、ポンプＰ２の駆動速度を低下させるように行なう。このような補正を行なうと、たとえばマイクロバブル濃度が高く、液体燃料の粘性が低い場合、本来的にはポンプＰ２の吐出量が増加するのに対して、その増加分は前記した補正により解消される。したがって、気化器８１への燃料供給量を本来意図する量にすることができる。その結果、マイクロバブル濃度の変化に伴って気化器８１への燃料供給量が大きく変化することが好適に防止され、燃焼装置Ｃ２の燃焼火力を所望の目標燃焼火力に正確に設定することができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る燃焼装置、および温水装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４３】
マイクロバブル発生装置は、貯留タンク内においてマイクロバブルを発生させるものに限らず、たとえば貯留タンクの外部に位置する燃料供給経路の途中位置においてマイクロバブルを発生させるように設けられていてもよい。マイクロバブル濃度の検知手段は、前記したような透過光方式のものに限らず、これ以外の方式のものを採用することができる。本発明でいうマイクロバブル濃度とは、液体燃料に対するマイクロバブルの割合を示す概念であり、単位体積当たりのマイクロバブルの数に代えて、たとえば単位体積当たりのマイクロバブルの総体積を採用することもできる。
【００４４】
液体燃料のマイクロバブル濃度を一定範囲内に収めるための制御手法としては、図５に示したような制御手法とは異なる手法を用いることか可能である。たとえば、マイクロバブル濃度が所定の閾値を下回る都度、その時点から一定時間だけマイクロバブル発生装置を駆動させて停止させるといった動作を繰り返す手法を用いることもできる。
【００４５】
上述した実施形態においては、噴霧燃焼方式の燃焼装置Ｃ１については燃料回収路４Ｂの流量を変更することにより噴霧量を制御する一方、気化燃焼方式の燃焼装置Ｃ２についてはポンプＰ２の駆動速度を変更することにより気化器８１への燃料供給量を制御するように構成されているものの、やはりこれに限定されない。たとえば、噴霧燃焼方式の燃焼装置において、ポンプの駆動速度変更により噴霧量を制御することができる。また、気化燃焼方式の燃焼装置において、燃料供給路に燃料回収路を分岐接続し、この燃料回収路に流れ込む燃料の量を変更することにより気化器への燃料供給量を制御することもできる。
【００４６】
本発明の燃焼装置は、温水装置の熱源として利用されるものに限らず、たとえばファンヒータの熱源などとしても利用可能であり、その具体的な用途は問わない。本発明でいう温水装置は、瞬間式給湯器などの給湯装置に限らず、たとえば床暖房用の温水生成を行なう装置なども含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る燃焼装置を備えた温水装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示されたマイクロバブル濃度センサを示す概略断面図である。
【図３】液体燃料のマイクロバブル濃度と図２に示すマイクロバブル濃度センサからの出力信号の出力レベルとの関係を示す図である。
【図４】灯油のマイクロバブル濃度と動粘性係数との関係を示す図である。
【図５】図１に示す燃焼装置の制御部の動作処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図１に示す燃焼装置の制御部の動作処理手順の他の例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の例を示す概略説明図である。
【図８】本発明の他の例を示す要部概略断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
Ｃ１，Ｃ２    燃焼装置
ＷＨ    温水装置
ＨＥ    熱交換器
Ｐ１，Ｐ２    ポンプ
１      噴霧ノズル
２      貯留タンク
３      マイクロバブル発生装置（ＭＢ発生装置）
４Ａ    燃料供給路
４Ｂ    燃料回収路
５      マイクロバブル濃度センサ（ＭＢ濃度センサ，検知手段）
６，６Ａ    制御部（制御手段）
４０    インジェクタ弁
５０    光源
５１    受光素子
８１    気化器
【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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【図８】
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