気化式燃焼装置
【課題】 使用時に炎孔ベースや炎孔板が変形しにくく、製作しやすい気化式燃焼装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の気化式燃焼装置1は、炎孔ベース36と、炎孔72を有して炎孔ベース6に取り付けられる炎孔部材51とを有している。そして、炎孔部材51は、分割されて、構成板51aを合わせて用いられている。そして、気化式燃焼装置1を使用する際に、炎孔ベース36と炎孔部材51との間に熱膨張の差があった場合にも、変形を緩和することができる。
【解決手段】 本発明の気化式燃焼装置1は、炎孔ベース36と、炎孔72を有して炎孔ベース6に取り付けられる炎孔部材51とを有している。そして、炎孔部材51は、分割されて、構成板51aを合わせて用いられている。そして、気化式燃焼装置1を使用する際に、炎孔ベース36と炎孔部材51との間に熱膨張の差があった場合にも、変形を緩和することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液体燃料を用い、これを気化させて燃焼を行う気化式燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、給湯器や暖房機等に、安価な灯油等の液体燃料を使用する燃焼装置が用いられている。中でも、比較的発熱量が小さい用途に使用する場合、気化器によって液体燃料を気化し、この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用いられている。
【0003】
例えば、特許文献1には、気化器で気化された燃料ガスと空気とを予混合して燃焼部へ供給して燃焼を行う燃焼装置(石油燃焼器)が開示されている。
この燃焼装置では、気化器における液体燃料の気化を促進させるために、気化器に気化ヒータを配した構成を採用しており、気化器を予熱して液体燃料の気化を促進させつつ燃焼運転が開始される。そして、燃焼時間が経過し火炎のヒートバックによって気化器の温度を高温に維持可能になると、気化ヒータへの通電電力を低減あるいは通電を遮断し、火炎による直接的なヒートバックによって気化器を加熱しつつ気化を行って燃焼を継続させる構成が採られている。
【特許文献1】特公平7−21332号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
気化式燃焼装置では、気化器で液体燃料を気化させて生成した燃料ガスを、火炎を発生させる炎孔まで誘導する必要がある。そして、気化式燃焼装置には、気化器と炎孔とをつなぐ燃料ガス流路を有する炎孔ベースと、炎孔を有する炎孔板が設けられており、炎孔板は、炎孔ベースの燃料ガス流路の出口側の面である炎孔板取付面に取り付けられている。
また、この炎孔板の炎孔は多数設けられ、一群の炎孔を所定の方向に並ぶように配置して列状とし、この炎孔列を複数設けられており、所定の範囲で燃焼させることができる。
【0005】
炎孔ベースは、燃料ガス流路を形成するだけでなく、2次空気を炎孔側に供給する機能が要求されるため、複雑な枠組と開口及び溝が設けられた形状であるので、ダイカスト成形などによって成形されている。そして、炎孔ベースは、通常、アルミダイカストにより成形されている。
また、炎孔板は、ステンレス板などをプレスするなどして加工して製作されている。
【0006】
複数の炎孔列を1枚の炎孔板で形成することにより、気化式燃焼装置の構造がより単純になり気化式燃焼装置の製造が容易となる。
しかしながら、ステンレス板でできた炎孔板を、アルミダイカストなどでできた炎孔ベースをねじなどで固定すると、使用時に温度上昇して熱膨張の差によって変形や歪みが発生する。そして、炎孔ベースや炎孔板が変形したり、炎孔ベースと炎孔板との間に隙間ができて燃料ガスが当該隙間から漏れてしまうおそれがある。
また、温度上昇が一様でない場合にも、熱膨張に差が発生することとなって同様の問題が発生するおそれもある。
【0007】
そこで、本発明は、使用時に炎孔ベースや炎孔板が変形しにくく、製作しやすい気化式燃焼装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そして、上記した目的を達成するための請求項1に記載の発明は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部を有する炎孔ベースと、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して、炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、前記炎孔板は複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【0009】
請求項1に記載の気化式燃焼装置では、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板が、複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっているものであるので、使用時に熱膨張の差が発生した場合にも、分割部分で炎孔ベースと炎孔板との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができ、また、同形の構成板を同じ方法で製作でき、部品の種類を少なくすることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、炎孔板は十字状に4分割されて4枚の構成板からなるものであって、2枚の同形の構成板と、この同形の構成板とは対称形の2枚の構成板を有し、2本の対称軸が直交するように構成板が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の気化式燃焼装置である。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、炎孔板は十字状に4分割されているので、縦横のいずれの方向に熱膨張しても、炎孔ベースや炎孔板のひずみを緩和することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部と2次空気通過部を有する炎孔ベースと、炎孔及び2次空気孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、また、外部から供給される2次空気は、2次空気通過部を通過して2次空気孔から出るものであり、炎孔板の炎孔は列状に配列して炎孔列を形成しており、2次空気孔は炎孔列に沿って形成されており、前記炎孔板は複数の構成板に分割されていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【0013】
請求項3に記載の発明によれば、炎孔及び空気孔を有して炎孔ベースに取り付けられる炎孔板が複数の構成板に分割されているので、使用時に熱膨張の差が発生した場合にも、分割部分で炎孔ベースと炎孔板との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の気化式燃焼装置である。
【0015】
請求項4に記載の発明によれば、炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されているものであるので、2次空気孔から出る空気との混合をより促進させて燃焼性の向上が可能となる。
【0016】
請求項5に記載の発明は、炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔列は同じ方向に向くように複数有しており、中央領域側に最も近い炎孔列には炎孔を設けない炎孔不形成部を有し、前記炎孔不形成部の位置は気化部付近であることを特徴とする請求項3又は4に記載の気化式燃焼装置である。
【0017】
請求項5に記載の気化式燃焼装置では、周辺領域に配置される炎孔板には、同じ方向に向くように炎孔列が複数有しているので、並んでいる炎孔列の一部については中央領域を挟んで両側に形成され、他の炎孔列はほぼ全域に炎孔が設けられる。そして、ほぼ全域に炎孔が設けられる炎孔列の内、最も中央領域側の炎孔は気化部に近い位置にある。そのため、燃焼量が小さい場合などに、気化部に伝熱される熱量が大きくなり過ぎるおそれがあるが、請求項5に記載の気化式燃焼装置では、かかる炎孔列に炎孔不形成部が設けられているので、そのようなことはない。
【0018】
請求項6に記載の発明は、炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0019】
請求項6に記載の発明によれば、炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されているので、炎孔の形成を邪魔することなく、分割部分を確保することができる。
【0020】
請求項7に記載の発明は、炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0021】
請求項7に記載の発明によれば、炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっているので、素早い着火が可能となる。
【0022】
請求項8に記載の発明は、炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁が設けられ、前記外側壁には部分的に欠落している欠落部を有し、前記欠落部に燃料ガスを引火させるための点火プラグが挿入されるものであり、さらに、前記外側壁の欠落部には、炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有し、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0023】
請求項8に記載の発明によれば、炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁には欠落部が設けられて、欠落部から点火プラグが挿入されるものであり、外側壁の外側には外部から供給される空気が流れるものであり、外側壁の欠落部には炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有しており、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の気化式燃焼装置は、使用時に炎孔ベースや炎孔板が変形しにくく、製作しやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図1は、本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の断面図である。図2は、本発明の実施形態の燃焼装置の正面図である。図3は、本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。図4は、本発明の実施形態の燃焼装置の全体の分解斜視図である。図5は、図2の燃焼装置の流路形成部材周辺の分解斜視図である。図6は、炎孔ベースを下側から見た図である。図7は、炎孔ベース、炎孔部材、網状部材、保炎部材を示した分解斜視図である。図8は、図2の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。図9(a)は、ハウジング内部を図示した分解斜視図であり、(b)はハウジング周辺を示した一部断面図である。図10は、炎孔板を下側から見た図である。図11は、網状部材を下側から見た図である。図12は、保炎部材を下側から見た図である。図13は、炎孔板、網状部材、保炎部材を重ねた状態で下側から見た図である。
【0026】
本発明の第1の実施形態における気化式燃焼装置1は、図1に示されるように、給湯器21に内蔵されるものである。そして、気化式燃焼装置1は、熱交換器19が内蔵された缶体4の上部に設置されており、下部の熱交換器19に向かって火炎を発生させ、発生した燃焼熱を熱交換器19へ供給する。
そして、気化式燃焼装置1は、図2、図3に示されるように、上から送風機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、空気量調節部5と気化部8の間は、流路形成部材70によって接続されている。
【0027】
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。
【0028】
駆動機械部3は、箱体13を有し、その天板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、モータ16の上方側の回転軸17は、ファン11に接続され、下方側の回転軸18は、気化部8のロータリーカップ63に接続されている。また、駆動機械部3には、温度センサー32が設けられている。
【0029】
空気量調節部5は、図4の様に移動側板状部材23と固定側板状部材22によって構成されている。移動側板状部材23は、円板状をしており、中央に軸挿通孔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26、27が設けられている。空気孔となる開口26、27は、概ね内外二重のエリアに分かれて設けられている。
【0030】
固定側板状部材22には、前記した移動側板状部材23と略同一形状の開口が設けられている。即ち空気量調節部5の固定側板状部材22には、中央に軸挿通孔25’が設けられ、その周囲に空気孔となる開口26’、27’が二重のエリアに分かれて設けられている。
また、固定側板状部材22の他の部位には、図5に示すように、多数の小孔31が設けられている。小孔31が設けられた位置は、固定側板状部材22の上に移動側板状部材23を重ねた時に、両者が重複しない部位である。即ち小孔31は、固定側板状部材22のはみ出し部分に設けられている。なお、図4においては、小孔31の図示を省略している。
【0031】
空気量調節部5は、固定側板状部材22の上に移動側板状部材23が重ねられ、空気量調節部5は全体として平面的である。
また、移動側板状部材23は、固定側板状部材22の上にあり、中央の軸挿通孔25を中心として相対的に回転可能である。そして、図2、3に示すように、外付けされたモータ121を回転させることによって、移動側板状部材23を、固定側板状部材22の上で中央に軸挿通孔25を中心として相対的に回転させることができる。移動側板状部材23の回転により、移動側板状部材23と固定側板状部材22を連通する開口の面積が変化を変化させて、燃焼量に応じた空気の供給を行う。
【0032】
流路形成部材70は、薄板を曲げて作られたものであり、図3、図4、図5の様に円盤形をしている。そして、上部側は全面が開放されて開口54が設けられ、下部側はその中央部分に開口54よりも小さい開口83が設けられている。流路形成部材70の内部は空洞であり、上下に連通している。即ち流路形成部材70は、前記した様に上部と下部に開口54、83を持ち、両者は連通している。
【0033】
流路形成部材70の内側には、燃料パイプ(燃料供給管)79が固定され、燃料パイプ79は、図4の様に上部の開口54側から流路形成部材70の内部に入っている。
【0034】
混合部6、燃焼部7及び気化部8は、炎孔ベース36を中心として構成され、これに二つの分流部材(面状部材)35、39、断熱パッキン115、気化室60、炎孔部材51、網状部材77、保炎部材78及び補助加熱ヒータ109が設けられて製作される。そしてこれらの構成部品はハウジング122内に収納されている。
【0035】
第1分流部材35及び第2分流部材39は、ステンレスで作られた板状の部材であり、第1分流部材35と第2分流部材39との間に断熱パッキン115が設けられて層状となっている。
そして、図4に示すように、第1分流部材35、第2分流部材39及び断熱パッキン115には積層状態で貫通する貫通孔37、40、89が設けられている。
【0036】
貫通孔37は、中央付近に設けられる。また、貫通孔40は、貫通孔37の周囲に配置されている。そして、図9(a)に示すように、貫通孔40は、貫通孔160の位置にあわせて形成されており、炎孔ベース36に取り付けられると、後述するように、貫通孔40を通過した空気は貫通孔160を通って、2次空気孔71から出る。また、貫通孔89は、炎孔ベース36の外側を流れる空気流路103とつながって、3次空気が流れる。
【0037】
断熱パッキン115は、アルミナやシリカ等を素材とするセラミックであり、炎孔ベース36よりも熱伝達率が低い部材で作られている。例えばセラミック系の断熱パッキン115の場合には厚さ2mm〜3mm程度のものが使用される。
【0038】
補助加熱ヒータ109は、図4 図5の様にリング状の本体部117を有し、その内部に「U」字状の電気ヒータ137が鋳込まれている。
【0039】
そして、固定側板状部材22と流路形成部材70との間に環状のパッキン80が設けられている。このパッキン80により、固定側板状部材22の開口26’と、流路形成部材70の上部の開口54との間の流路に流れる気体の漏れを防いでいる。
また、第1分流部材35と流路形成部材70との間に環状のパッキン81が設けられている。そして、このパッキン81により、貫通孔37と、流路形成部材70の下部の開口83との間の流路に流れる気体の漏れを防いでいる。
そして、開口26’から入った空気が流路形成部材70内に流れて、さらに、第1分流部材35の下方に流れる。なお、これらのパッキン80、81は、断熱性に優れ、且つ灯油等の液体燃料がしみ込まないものが望ましい。具体的に、パッキンの素材には、シリコーンが採用されている。
【0040】
炎孔ベース36は、図6に示されるように、アルミダイカストによって作られた板状の部材であり、長辺36a及び短辺36bを有する長方形状である。また、炎孔ベース36は、中央領域136aと、中央領域136aの周囲に配置する周辺領域136bとを有している。
中央領域136aの外形は長方形状であり、周辺領域136bの外形も長方形状であり、周辺領域136bの中央付近に中央領域136aが位置している。
【0041】
中央領域136aには1次空気供給筒88が配置される開口82と、気化室60に設けられた電気ヒータ64や、センサーのリード線を引き出すために用いられる開口170、171が設けられている。また、中央領域136aと周辺領域136bとの境界付近に内側壁43、59が設けられている。そして、周辺領域136bには、後述するように、複雑な枠組と開口及び溝が設けられている。
【0042】
開口82は炎孔ベース36のほぼ中央に位置しており、開口82の内部には8本のリブ66が設けられて、その中央に1次空気供給筒88が支持されている。1次空気供給筒88は内径が一定の筒体である。
【0043】
内側壁43は、図7に示されるように、炎孔ベース36の長辺36aに沿っており、下面側(炎孔板取付け面側)に突出する平板状の壁である。
【0044】
内側壁59は、炎孔ベース36の下面側(炎孔板取付け面側)であって、炎孔ベース36の短辺36bに沿う方向に延びるものである。内側壁59は、図6、図7の様にブロック状をしていて凹凸がある。即ち内側壁59は、略四角形の突出部材が一列に並んで壁状を構成している。
【0045】
炎孔ベース36の周辺領域136bには、多数の貫通孔160と多数の溝部161が設けられ、2次空気流路及び燃料ガス流路を形成する。
貫通孔160は、炎孔ベース36の厚み方向(上下方向)に貫通するものであり、図8に示されるように上面側に開口58が形成され、図7に示されるように下面側に開口160bが形成される。また、貫通孔160は、長辺36a方向に長い長孔状であり、長辺36aに沿う方向に並んで列状となっており、さらにこの列が複数列設けられている。
なお、貫通孔160同士の間には、下面側に開口するネジ穴164が設けられ、網状部材77、炎孔部材51、保炎部材78の固定に用いられる。
【0046】
溝部161は長辺36a方向に延びる溝であり、下面側に開口161aが設けられている。そして、溝部161は、長辺36a方向に並んで列状となり、複数列設けられた貫通孔160の列間に配置されている。そして、列状の貫通孔160と、列状の溝部161とが交互に並んでいる。
【0047】
また、図6、図7に示されるように、隣り合う溝部161同士をつなぐ、溝連結穴163が設けられている。溝連結穴163は上面側に設けられており、貫通孔160の列をまたぐように形成されており、全ての列の溝部161の流路がつながっている。また、溝連絡穴163の配置は、貫通孔160が設けられていないネジ穴164付近に設けられており、溝連絡穴163は、貫通孔160やネジ穴164とはつながっていない。
そして、図8に示されるように、溝連絡穴163の上面側は、開口52が設けられている。なお、この上面側に設けられる開口52は、上記した第2分流部材39によって封鎖されており、開口52を通過する流路は形成されない。
【0048】
また、溝部161の中央領域136b側は、図8に示すように、開放された開放部50が設けられており、溝部161と気化室60の開口47とがつながっている。そして、気化室60で生成する燃料ガスは、溝部161へ流れることが可能である。
溝部161及び貫通孔160は上記のように構成されているので、溝部161によって形成される流路と、貫通孔160によって形成される流路とは、合流せず別の流路となり、溝部161によって形成される流路が燃料ガス通過部となり、貫通孔160によって形成される流路は2次空気通過部となる。
【0049】
次に炎孔部材51について説明する。炎孔部材51は板状の部材であり、図10のように4分割されており、4枚の構成板51aを有している。この分割は、中央付近で分割されて十字状に分割されており、分割部分は長辺36aに沿う方向、及び、短辺36bに沿う方向であって直交している。
【0050】
また、全ての構成板51aは略「L」字状である。そして、隣り合う構成板51a同士の外形が対称形であり、対角となる関係の構成板51a同士の外形はほぼ同形のものとなっており、形状の異なる構成板51aを各々2枚ずつ2組用いて形成され、異なる構成板の形状は対称形である。そして、隣り合う構成板51aの位置関係は、上記の分割部分が対称軸となるような配置である。
そして、構成板51aを取り付ける際に、対称形のものを裏向けにして間違えて取り付けるおそれがあるが、本実施形態の構成板51aでは、外側壁41を設けたので、裏表を間違えずに構成板51aを取り付けることができる。また、ハウジング122に設けられるフレームロッド(図示せず)に対応する位置に外側板41aが設けられ、フレームロッドの碍子の隙間から漏れる空気が直接に火炎に流れないようにしており、火炎を安定させることができる。
【0051】
そして、全体を合わせた形状は、炎孔ベース36の周辺領域136bの形状にほぼ等しい形状であり、中央には、気化室60用の開口76が形成される。
【0052】
また、炎孔部材51には、2次空気孔71、炎孔72、取付孔150が設けられている。2次空気孔71には、丸孔71aと長孔71bとが設けられている。そして、後述する保炎部材78が重ねられると、長孔71bの上に保炎部材78の丸孔67が配置して、炎孔部材51の丸孔71aと、保炎部材78の丸孔67とにより、後述する空気孔列bを形成する。そして、2次空気孔71は、2次空気が通過する孔である。
炎孔72は丸孔であり、2次空気孔71の丸孔71aや保炎部材78の丸孔67と比べて内径が小さい。炎孔72の具体的な内径は、1mm以下である。そして、炎孔72は燃料ガスが通過する孔である。
【0053】
図10に示されるように、2次空気孔71は、長辺36a方向に並んで列状となって空気孔列bが形成される。さらに、この空気孔列bが複数設けられ、すべての列は同じ方向に向いている。一方、炎孔72は、長辺36a方向に2列に並べられて、炎孔列aを形成している。そして、炎孔列aの各炎孔72は、その位置が配列方向に対して交互にずれており、千鳥状となっている。
【0054】
そして、炎孔72が2列に設けられた炎孔列aと、前記した空気孔列bと互い違いに配されている。なお、構成板51aの合わせ目167、すなわち、炎孔板51の分割部分には、切り欠き167aが設けられている。また、構成板51aの切り欠き167aが合うことによって長孔となり、後述する保炎部材78に設けられた丸孔67によって空気孔列bが形成される。
【0055】
また、本実施形態では、炎孔列aは10本設けられ、空気孔列bは11本設けられている。そして、両側に配置している各2本の炎孔列a及び各3本の空気孔列b、すなわち合計4本の炎孔列a及び合計6本の空気孔列bは、一方の短辺36bから他方の短辺36bまで設けられている。そして、真ん中付近に位置している、他の6本の炎孔列a及び6本の空気孔列bは、中央領域136aで分断され、一方の短辺36b側と他方の短辺36b側とに分かれている。
【0056】
そして、炎孔ベース36の長辺36aと中央領域136aとの間には、両側にそれぞれ2本の炎孔列aと3本の空気孔列bが位置することになる。この内、中央領域136a寄り、すなわち、気化部8に近い両側各1本の炎孔列aには炎孔72が設けられない炎孔不形成部138を有している。そして、炎孔不形成部138は炎孔列aの中央付近であり、気化部8に最も近い位置である。また、炎孔不形成部138の内側の空気孔列bについても2次空気孔71が設けられていない。
一般に、燃焼量が小さい場合には火炎が小さくなって近づいて、炎孔ベース36に近くなるので、炎孔ベース36側(上側)の温度が高くなり、気化部8への伝熱量が大きくなるが、炎孔不形成部138を設けているので、かかる場合にも気化部8が加熱されすぎないようにすることができる。
【0057】
さらに、炎孔部材51には、外側壁41が設けられている。外側壁41は、板状であり、各炎孔部材51の長辺36a付近に配置されており、下側に向かって折り曲げられ形成される。
なお、炎孔部材51は、板をプレスすることによって形成される。
【0058】
また、炎孔部材51の取付孔150は空気孔列bに所定の間隔で配置しており、取付孔150の位置は、炎孔ベース36のネジ穴164に対応している。
【0059】
網状部材77は、図11に示されており、細い金属糸で網目状に構成したもので、前記した炎孔部材51と略同一の面積を持つものであり、略長方形をしている。網状部材77には、前記した炎孔部材51の気化室用の開口76に相当する部位に開口69aが設けられている。さらに炎孔ベース36のネジ穴164に対応する部位に取付部151が設けられている。取付部151は貫通孔151aや切り欠き151bからなるものである。
本実施形態では、網状部材77はエキスパンドメタルが使用される。
【0060】
保炎部材78は枠状の部材であり、図12の様に2分割された2枚の構成板78aによって形成されており、これら2枚の構成板78aを組合わせて使用する。そして、この分割は、長辺36aに沿う方向に分割され、2つの構成板78aはほぼ同形である。
また、合わせられた保炎部材78の全体の形状は、炎孔ベース36の周辺領域136bの内外の縁に沿う部分を有している。そして、保炎部材78と炎孔ベース36との間に炎孔部材51や網状部材77を挟んでネジ止めしたときに、炎孔部材51や網状部材77の保持を確実に行うことができる。また、保炎部材78の全体の外形は長方形状であり、前記した炎孔部材51及び網状部材77と同様に中央に開口68が設けられている。
【0061】
保炎部材78には、列状に並んだ丸孔67と、取付孔152が設けられ、さらに、外側壁41a及び炎孔列端部壁41bが設けられている。
丸孔67は、図13に示されるように、上記した炎孔部材51の長孔71bや切り欠き167aに対応する位置に設けられており、空気孔列bの一部となる。また、取付孔152は円形の貫通孔であり、図示しないボルトを、炎孔部材51の取付孔150、及び、網状部材77の取付部151に挿通して、当該ボルトを炎孔ベース36のネジ穴164に固定し、保炎部材78、炎孔部材51、網状部材77を炎孔ベース36の下面に取り付けてこれらを一体化する。そして、炎孔ベース36に網状部材77が接し、さらにそれに重ねて炎孔部材51が配され、最後に保炎部材78が設けられる。
【0062】
外側壁41aは、保炎部材78の外周であって、炎孔ベース36の縁付近に位置しており、短辺36bに沿うように設けられている。そして、外側壁41aは平板状であり、炎孔ベース36の縁である短辺36bに設けられ、下向き、すなわち、炎孔ベース36を基準として炎孔板51側に突出するように折り曲げられた壁である。また、図12に示されるように、外側壁41aは上下方向に対して10°〜20°程度傾斜しており、外側壁41aの下側が中央側に寄っている。このため、図9(b)に示されるように、貫通孔169から噴出させる3次空気の流れがスムーズになり、火炎と干渉しにくくなって火炎の巻き込みによる外側壁41aの過熱を防止することができる。
【0063】
また、図13に示されるように、保炎部材78の2枚の構成板51aの短辺36bが合わさって、全体の短辺36bが形成されるが、外側壁41aは保炎部材78の合わせ部分が欠落しており、欠落部127が形成される。そして、この欠落部127から点火プラグ132が挿入され、点火プラグ130の点火線131の先端から電気火花を飛ばして、着火が行われる。
点火プラグ132は短辺36b側から挿入されており、中央領域136aを挟んで対向する位置付近に2ヵ所に設けられている。そのため、着火に要する時間をより短縮し、低温下でも点火性能を向上させることができる。
この点火プラグ132が取り付けられる位置は、気化式燃焼装置1が建物などの壁を取り付け状態で、左右横方向となる位置である。そして、前面パネルを取り外して、点火プラグ132の取り付け状態が正常かどうかや、点火プラグ132に接続されるコードが抜けていないかどうかの確認を行う場合に確認しやすい。
【0064】
また、外側壁41aの欠落部127側は外側に向くように折り曲げられた折り曲げ部165が形成されている。そして、後述する外側壁41aの外側に形成される空気流路103に流れる3次空気が欠落部127から内側に流入することを、この折り曲げ部165により阻止することができる。
【0065】
炎孔列端部壁41bは、図7などに示されており、外側壁41aと同様、平板状であり、短辺36b方向に沿って下向きに折り曲げられた壁である。そして、炎孔列端部壁41bの配置は、それぞれの炎孔列aの両端部に位置し、両側に設けられた炎孔列端部壁41bの間に炎孔列aが配置する。そして、炎孔列端部壁41bにより炎孔72から発生する火炎が安定する。
また、炎孔列端部壁41bは各炎孔列aごとに分離して設けられており、炎孔列端部壁41b同士の間には、切り欠き部41cが形成されている。そのため、使用時に炎孔ベース36や炎孔板51が熱膨張した場合の保炎部材78の変形が不均一となることを防止することができる。
【0066】
図13に示されるように、炎孔部材51の空気孔列bは、炎孔ベース36の貫通孔160の下側に位置している。そして、図8に示す貫通孔160の上面側の開口58から入った空気が、図7に示す下面側の開口160bを経て、炎孔部材51の丸孔71aや保炎部材78の丸孔67から出る。なお、炎孔ベース36と炎孔部材51との間に、網状部材77が設けられているので、上記の空気は網状部材77を通過する。
【0067】
また、炎孔部材51の炎孔列aは、炎孔ベース36の溝部161の下側に位置している。そして、後述するように、気化部8で気化した燃料ガス及び1次空気が溝部161を通過して、炎孔72から出る。
【0068】
図9(a)のように、炎孔ベース36、炎孔部材51、網状部材77、保炎部材78は四角形の箱であるハウジング122内に配置されている。また、ハウジング122は内部材122a及び外部材122bを有する2重構造となっており、内部材122aと外部材122bとの間には、3次空気が流れる空気流路103が形成されている。
【0069】
また、内部材122aには、点火プラグ挿入口124aと貫通孔169とが設けられている。外部材122bには点火プラグ挿入口124bが設けられている。そして、点火プラグ132は、外部材122bの点火プラグ挿入口124b、内部材122abの点火プラグ挿入口124a及び欠落部127に挿入される。
そして、貫通孔169の位置は、図9(b)に示されるように、外側壁41a付近に設けられ、開口89から入って、貫通孔169から出る3次空気は、外側壁41aによって向きを変え、その流れを下向きに誘導する。
【0070】
また、折り曲げ部165が設けられているので、貫通孔169から出た3次空気は、欠落部127に向かって流れず、3次空気が欠落部127から内側に流入することを阻止することができる。
【0071】
次に気化部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63及び前記した1次空気供給筒88によって構成されている。また気化室60は、図3、図4、図8の様に底部91と周部92を持つ円筒体であり、底部91は閉塞し、上部は開口している。即ち気化室60は窪んだ形状をしており、底部91及び周部92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。気化室60は、前記した様に底部91及び周部92を持ち、あたかもコップの様な形状をしていて、炎孔ベース36の中央の開口82部分に取り付けられている。
【0072】
ここで本実施形態の燃焼装置では、気化室60は、図4に示されるように、断熱パッキン130を介して炎孔ベース36に取り付けられている。
【0073】
気化室60の位置は、図6に示すように、炎孔ベース36の内側壁43、59に囲まれた部位であって炎孔ベース36の中央にあり、炎孔72に囲まれていて燃焼部7に近接して位置する。また気化室60の大部分は、燃焼部7側に露出する。より具体的には、気化室60の底部91の全部と、周部92の大部分が燃焼部7側に露出する。従って後記する様に燃焼時には炎孔72から発生する火炎により、気化室60が外側から加熱される。また気化室60の開口端面125は、断熱パッキン130を介して炎孔ベース36の平面部分と接している。
【0074】
また前記した気化室60の底部91内には、図8に示すように、電気ヒータ64が内蔵されている。即ち気化室60の底部91は加熱機能を持つ。電気ヒータ64に通電することにより、底部91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には、温度センサー61が埋め込まれている。
そして、ロータリーカップ63は、気化室60に位置する回転体である。
【0075】
1次空気供給筒88の最先端(下側)の開口部の位置は、気化室60の内部に位置する。また、1次空気供給筒88の内部には、流路形成部材70から垂下された燃料パイプ79が挿入され、燃料パイプ79は図3、4の様にロータリーカップ63内に至っている。
【0076】
本実施形態の気化式燃焼装置1を使用する場合、気化室60の周部92に内蔵された電気ヒータ64に通電して発熱させ、また、モータ16を起動する。そうすると、気化室60の内壁全体が昇温し、また、ファン11とロータリーカップ63が回転する。
さらに補助加熱ヒータ109に通電し、1次空気供給筒88及び第2分流部材39の一部を加熱する。ファン11の回転により、図3の矢印の様に送風機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から下部の空気量調節部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の開口26、26’27、27’の重なりを調節して流量調整される。
【0077】
空気量調節部5を通過した空気は、二つの方向に別れて下流側に流れる。即ち中心部のエリアを通過した空気は、直接的に円盤状の流路形成部材70に捕捉され、これと連通する1次空気供給筒88から気化室60の中に1次空気として送風される。ここで本実施形態の燃焼装置1では、流路形成部材70は、空気量調節部5側の開口54が気化部8側の開口83に比べて大きいから、大量の空気が流路形成部材70に取り込まれ、気化部8側に送られることとなる。また本実施形態では、1次空気供給筒88の下端部に補助加熱ヒータ109が設けられているので、気化部8に送られる空気が昇温される。
【0078】
また送風の他の一部は、貫通孔40から炎孔ベース36の貫通孔160を通過して、空気孔列bから出て、燃焼部7に2次空気が供給される。
【0079】
さらに第1分流部材35の外側のエリアに設けられた貫通孔89を通過した送風は、炎孔ベース36の外周部を流れて3次空気として供給される。
【0080】
第1分流部材35の外側の貫通孔89を通過した3次空気は、ハウジング122の外部材122bの内側に形成される空気流路103を流れる。
【0081】
そして送風機2の送風により、上記した様に気化部8内に大量に1次空気が供給され、気化室60を通風雰囲気とする。
この状態において、燃料パイプ79から灯油をロータリーカップ63内に滴下する。滴下された灯油は、ロータリーカップ63から遠心力を受け、ロータリーカップのスリット98及び角の部分の開口97から飛散する。そして飛散した灯油は、ロータリーカップ63の周囲に配された気化室60の内面に接触し、熱を受けて気化する。また灯油の一部は、遠心力によってスリット98及び角の部分の開口97に至る前にロータリーカップ63の底の孔87から気化室60の底部91に落下し、気化室60の底部91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の内面に設けられた羽根部99によって気化室60内の空気が攪拌され、気化室60で気化した燃料ガスと1次空気との混合が促進される。
【0082】
こうして気化部8で生成した燃料ガスと1次空気とが混合した混合気体は、図8の矢印の様に、ロータリーカップ63の外壁と気化室60の周壁92によって形成される空隙94を流れて下流に向かう。
【0083】
即ち燃料ガスと1次空気の混合気体は、気化室60の円筒状の周壁92に沿って一旦上方に流れ、さらに1次空気供給筒88に沿って流れる。ここで本実施形態の気化式燃焼装置1では、補助加熱ヒータ109が設けられ、1次空気供給筒88が加熱・保温されている。そのため燃料ガスは、1次空気供給筒88と接しても熱を奪われることはない。
【0084】
こうして流路形成部材70から1次空気供給筒88を介して気化室60の内部に供給された1次空気は、気化した燃料と混合され、高温状態となって気化室60の上部の開口部84から出る。そして気化室60を出た燃料ガスは、一旦炎孔ベース36の上部側の通路に流れ込む。
【0085】
続いて燃料ガスは、図8の様に溝部161に流れ込む。そして、前記した様に燃料ガスは、下部に設けられた炎孔72から出る。本実施形態では、炎孔部材51に網状部材77が積層されているので、燃料ガスは、炎孔部材51から出る直前に網状部材77によって攪拌される。
【0086】
一方、他の部位から下流側に流れた空気は、燃料ガスと混合されることなく、直接燃焼部7側に流れ込み、2次空気として燃焼に寄与する。即ち2次空気は、貫通孔160を通過して、丸孔71a、67から炎孔72の周囲に供給される。
【0087】
そして、点火プラグ132を用いて着火し、燃焼を開始する。燃焼によって発生した熱は、熱交換器19内の水を加熱して、給湯を行うことができる。
また、この燃焼によって発生する熱は、気化部8へと伝熱し、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成させるための熱として用いられる。また、燃焼量が小さい場合には火炎が小さくなって近づくので、炎孔ベース36側の温度が高くなり、気化部8への伝熱量が大きくなるが、本実施形態の気化式燃焼装置1では、上記したように炎孔不形成部138を設けているので、かかる場合にも気化部8が加熱されすぎず、適当な温度にすることができる。
【0088】
また、気化式燃焼装置1を使用した場合に、燃焼によって発生する熱によって、炎孔ベース36や炎孔部材51の温度が上昇して、熱膨張率の大きな炎孔ベース36が外側となるように反るように変形するが、本実施形態の炎孔部材51は、複数の構成板51aに分割されているので、分割部分で炎孔ベース36と炎孔部材51との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の断面図である。
【図2】本発明の実施形態の燃焼装置の正面図である。
【図3】本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。
【図4】本発明の実施形態の燃焼装置の全体の分解斜視図である。
【図5】図2の燃焼装置の流路形成部材周辺の分解斜視図である。
【図6】炎孔ベースを下側から見た図である。
【図7】炎孔ベース、炎孔部材、網状部材、保炎部材を示した分解斜視図である。
【図8】図2の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【図9】(a)は、ハウジング内部を図示した分解斜視図であり、(b)はハウジング周辺を示した一部断面図である。
【図10】炎孔板を下側から見た図である。
【図11】網状部材を下側から見た図である。
【図12】保炎部材を下側から見た図である。
【図13】炎孔板、網状部材、保炎部材を重ねた状態で下側から見た図である。
【符号の説明】
【0090】
1 気化式燃焼装置
8 気化部
36 炎孔ベース
41 外側壁
51 炎孔部材
51a 構成板
71 2次空気孔
72 炎孔
127 欠落部
132 点火プラグ
136a 中央領域
136b 周辺領域
138 炎孔不形成部
165 折り曲げ部
a 炎孔列
b 空気孔列
【技術分野】
【0001】
本発明は液体燃料を用い、これを気化させて燃焼を行う気化式燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、給湯器や暖房機等に、安価な灯油等の液体燃料を使用する燃焼装置が用いられている。中でも、比較的発熱量が小さい用途に使用する場合、気化器によって液体燃料を気化し、この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用いられている。
【0003】
例えば、特許文献1には、気化器で気化された燃料ガスと空気とを予混合して燃焼部へ供給して燃焼を行う燃焼装置(石油燃焼器)が開示されている。
この燃焼装置では、気化器における液体燃料の気化を促進させるために、気化器に気化ヒータを配した構成を採用しており、気化器を予熱して液体燃料の気化を促進させつつ燃焼運転が開始される。そして、燃焼時間が経過し火炎のヒートバックによって気化器の温度を高温に維持可能になると、気化ヒータへの通電電力を低減あるいは通電を遮断し、火炎による直接的なヒートバックによって気化器を加熱しつつ気化を行って燃焼を継続させる構成が採られている。
【特許文献1】特公平7−21332号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
気化式燃焼装置では、気化器で液体燃料を気化させて生成した燃料ガスを、火炎を発生させる炎孔まで誘導する必要がある。そして、気化式燃焼装置には、気化器と炎孔とをつなぐ燃料ガス流路を有する炎孔ベースと、炎孔を有する炎孔板が設けられており、炎孔板は、炎孔ベースの燃料ガス流路の出口側の面である炎孔板取付面に取り付けられている。
また、この炎孔板の炎孔は多数設けられ、一群の炎孔を所定の方向に並ぶように配置して列状とし、この炎孔列を複数設けられており、所定の範囲で燃焼させることができる。
【0005】
炎孔ベースは、燃料ガス流路を形成するだけでなく、2次空気を炎孔側に供給する機能が要求されるため、複雑な枠組と開口及び溝が設けられた形状であるので、ダイカスト成形などによって成形されている。そして、炎孔ベースは、通常、アルミダイカストにより成形されている。
また、炎孔板は、ステンレス板などをプレスするなどして加工して製作されている。
【0006】
複数の炎孔列を1枚の炎孔板で形成することにより、気化式燃焼装置の構造がより単純になり気化式燃焼装置の製造が容易となる。
しかしながら、ステンレス板でできた炎孔板を、アルミダイカストなどでできた炎孔ベースをねじなどで固定すると、使用時に温度上昇して熱膨張の差によって変形や歪みが発生する。そして、炎孔ベースや炎孔板が変形したり、炎孔ベースと炎孔板との間に隙間ができて燃料ガスが当該隙間から漏れてしまうおそれがある。
また、温度上昇が一様でない場合にも、熱膨張に差が発生することとなって同様の問題が発生するおそれもある。
【0007】
そこで、本発明は、使用時に炎孔ベースや炎孔板が変形しにくく、製作しやすい気化式燃焼装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
そして、上記した目的を達成するための請求項1に記載の発明は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部を有する炎孔ベースと、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して、炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、前記炎孔板は複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【0009】
請求項1に記載の気化式燃焼装置では、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板が、複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっているものであるので、使用時に熱膨張の差が発生した場合にも、分割部分で炎孔ベースと炎孔板との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができ、また、同形の構成板を同じ方法で製作でき、部品の種類を少なくすることができる。
【0010】
請求項2に記載の発明は、炎孔板は十字状に4分割されて4枚の構成板からなるものであって、2枚の同形の構成板と、この同形の構成板とは対称形の2枚の構成板を有し、2本の対称軸が直交するように構成板が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の気化式燃焼装置である。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、炎孔板は十字状に4分割されているので、縦横のいずれの方向に熱膨張しても、炎孔ベースや炎孔板のひずみを緩和することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部と2次空気通過部を有する炎孔ベースと、炎孔及び2次空気孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、また、外部から供給される2次空気は、2次空気通過部を通過して2次空気孔から出るものであり、炎孔板の炎孔は列状に配列して炎孔列を形成しており、2次空気孔は炎孔列に沿って形成されており、前記炎孔板は複数の構成板に分割されていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【0013】
請求項3に記載の発明によれば、炎孔及び空気孔を有して炎孔ベースに取り付けられる炎孔板が複数の構成板に分割されているので、使用時に熱膨張の差が発生した場合にも、分割部分で炎孔ベースと炎孔板との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の気化式燃焼装置である。
【0015】
請求項4に記載の発明によれば、炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されているものであるので、2次空気孔から出る空気との混合をより促進させて燃焼性の向上が可能となる。
【0016】
請求項5に記載の発明は、炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔列は同じ方向に向くように複数有しており、中央領域側に最も近い炎孔列には炎孔を設けない炎孔不形成部を有し、前記炎孔不形成部の位置は気化部付近であることを特徴とする請求項3又は4に記載の気化式燃焼装置である。
【0017】
請求項5に記載の気化式燃焼装置では、周辺領域に配置される炎孔板には、同じ方向に向くように炎孔列が複数有しているので、並んでいる炎孔列の一部については中央領域を挟んで両側に形成され、他の炎孔列はほぼ全域に炎孔が設けられる。そして、ほぼ全域に炎孔が設けられる炎孔列の内、最も中央領域側の炎孔は気化部に近い位置にある。そのため、燃焼量が小さい場合などに、気化部に伝熱される熱量が大きくなり過ぎるおそれがあるが、請求項5に記載の気化式燃焼装置では、かかる炎孔列に炎孔不形成部が設けられているので、そのようなことはない。
【0018】
請求項6に記載の発明は、炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0019】
請求項6に記載の発明によれば、炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されているので、炎孔の形成を邪魔することなく、分割部分を確保することができる。
【0020】
請求項7に記載の発明は、炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0021】
請求項7に記載の発明によれば、炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっているので、素早い着火が可能となる。
【0022】
請求項8に記載の発明は、炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁が設けられ、前記外側壁には部分的に欠落している欠落部を有し、前記欠落部に燃料ガスを引火させるための点火プラグが挿入されるものであり、さらに、前記外側壁の欠落部には、炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有し、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の気化式燃焼装置である。
【0023】
請求項8に記載の発明によれば、炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁には欠落部が設けられて、欠落部から点火プラグが挿入されるものであり、外側壁の外側には外部から供給される空気が流れるものであり、外側壁の欠落部には炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有しており、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明の気化式燃焼装置は、使用時に炎孔ベースや炎孔板が変形しにくく、製作しやすい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図1は、本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の断面図である。図2は、本発明の実施形態の燃焼装置の正面図である。図3は、本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。図4は、本発明の実施形態の燃焼装置の全体の分解斜視図である。図5は、図2の燃焼装置の流路形成部材周辺の分解斜視図である。図6は、炎孔ベースを下側から見た図である。図7は、炎孔ベース、炎孔部材、網状部材、保炎部材を示した分解斜視図である。図8は、図2の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。図9(a)は、ハウジング内部を図示した分解斜視図であり、(b)はハウジング周辺を示した一部断面図である。図10は、炎孔板を下側から見た図である。図11は、網状部材を下側から見た図である。図12は、保炎部材を下側から見た図である。図13は、炎孔板、網状部材、保炎部材を重ねた状態で下側から見た図である。
【0026】
本発明の第1の実施形態における気化式燃焼装置1は、図1に示されるように、給湯器21に内蔵されるものである。そして、気化式燃焼装置1は、熱交換器19が内蔵された缶体4の上部に設置されており、下部の熱交換器19に向かって火炎を発生させ、発生した燃焼熱を熱交換器19へ供給する。
そして、気化式燃焼装置1は、図2、図3に示されるように、上から送風機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、空気量調節部5と気化部8の間は、流路形成部材70によって接続されている。
【0027】
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。
【0028】
駆動機械部3は、箱体13を有し、その天板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、モータ16の上方側の回転軸17は、ファン11に接続され、下方側の回転軸18は、気化部8のロータリーカップ63に接続されている。また、駆動機械部3には、温度センサー32が設けられている。
【0029】
空気量調節部5は、図4の様に移動側板状部材23と固定側板状部材22によって構成されている。移動側板状部材23は、円板状をしており、中央に軸挿通孔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26、27が設けられている。空気孔となる開口26、27は、概ね内外二重のエリアに分かれて設けられている。
【0030】
固定側板状部材22には、前記した移動側板状部材23と略同一形状の開口が設けられている。即ち空気量調節部5の固定側板状部材22には、中央に軸挿通孔25’が設けられ、その周囲に空気孔となる開口26’、27’が二重のエリアに分かれて設けられている。
また、固定側板状部材22の他の部位には、図5に示すように、多数の小孔31が設けられている。小孔31が設けられた位置は、固定側板状部材22の上に移動側板状部材23を重ねた時に、両者が重複しない部位である。即ち小孔31は、固定側板状部材22のはみ出し部分に設けられている。なお、図4においては、小孔31の図示を省略している。
【0031】
空気量調節部5は、固定側板状部材22の上に移動側板状部材23が重ねられ、空気量調節部5は全体として平面的である。
また、移動側板状部材23は、固定側板状部材22の上にあり、中央の軸挿通孔25を中心として相対的に回転可能である。そして、図2、3に示すように、外付けされたモータ121を回転させることによって、移動側板状部材23を、固定側板状部材22の上で中央に軸挿通孔25を中心として相対的に回転させることができる。移動側板状部材23の回転により、移動側板状部材23と固定側板状部材22を連通する開口の面積が変化を変化させて、燃焼量に応じた空気の供給を行う。
【0032】
流路形成部材70は、薄板を曲げて作られたものであり、図3、図4、図5の様に円盤形をしている。そして、上部側は全面が開放されて開口54が設けられ、下部側はその中央部分に開口54よりも小さい開口83が設けられている。流路形成部材70の内部は空洞であり、上下に連通している。即ち流路形成部材70は、前記した様に上部と下部に開口54、83を持ち、両者は連通している。
【0033】
流路形成部材70の内側には、燃料パイプ(燃料供給管)79が固定され、燃料パイプ79は、図4の様に上部の開口54側から流路形成部材70の内部に入っている。
【0034】
混合部6、燃焼部7及び気化部8は、炎孔ベース36を中心として構成され、これに二つの分流部材(面状部材)35、39、断熱パッキン115、気化室60、炎孔部材51、網状部材77、保炎部材78及び補助加熱ヒータ109が設けられて製作される。そしてこれらの構成部品はハウジング122内に収納されている。
【0035】
第1分流部材35及び第2分流部材39は、ステンレスで作られた板状の部材であり、第1分流部材35と第2分流部材39との間に断熱パッキン115が設けられて層状となっている。
そして、図4に示すように、第1分流部材35、第2分流部材39及び断熱パッキン115には積層状態で貫通する貫通孔37、40、89が設けられている。
【0036】
貫通孔37は、中央付近に設けられる。また、貫通孔40は、貫通孔37の周囲に配置されている。そして、図9(a)に示すように、貫通孔40は、貫通孔160の位置にあわせて形成されており、炎孔ベース36に取り付けられると、後述するように、貫通孔40を通過した空気は貫通孔160を通って、2次空気孔71から出る。また、貫通孔89は、炎孔ベース36の外側を流れる空気流路103とつながって、3次空気が流れる。
【0037】
断熱パッキン115は、アルミナやシリカ等を素材とするセラミックであり、炎孔ベース36よりも熱伝達率が低い部材で作られている。例えばセラミック系の断熱パッキン115の場合には厚さ2mm〜3mm程度のものが使用される。
【0038】
補助加熱ヒータ109は、図4 図5の様にリング状の本体部117を有し、その内部に「U」字状の電気ヒータ137が鋳込まれている。
【0039】
そして、固定側板状部材22と流路形成部材70との間に環状のパッキン80が設けられている。このパッキン80により、固定側板状部材22の開口26’と、流路形成部材70の上部の開口54との間の流路に流れる気体の漏れを防いでいる。
また、第1分流部材35と流路形成部材70との間に環状のパッキン81が設けられている。そして、このパッキン81により、貫通孔37と、流路形成部材70の下部の開口83との間の流路に流れる気体の漏れを防いでいる。
そして、開口26’から入った空気が流路形成部材70内に流れて、さらに、第1分流部材35の下方に流れる。なお、これらのパッキン80、81は、断熱性に優れ、且つ灯油等の液体燃料がしみ込まないものが望ましい。具体的に、パッキンの素材には、シリコーンが採用されている。
【0040】
炎孔ベース36は、図6に示されるように、アルミダイカストによって作られた板状の部材であり、長辺36a及び短辺36bを有する長方形状である。また、炎孔ベース36は、中央領域136aと、中央領域136aの周囲に配置する周辺領域136bとを有している。
中央領域136aの外形は長方形状であり、周辺領域136bの外形も長方形状であり、周辺領域136bの中央付近に中央領域136aが位置している。
【0041】
中央領域136aには1次空気供給筒88が配置される開口82と、気化室60に設けられた電気ヒータ64や、センサーのリード線を引き出すために用いられる開口170、171が設けられている。また、中央領域136aと周辺領域136bとの境界付近に内側壁43、59が設けられている。そして、周辺領域136bには、後述するように、複雑な枠組と開口及び溝が設けられている。
【0042】
開口82は炎孔ベース36のほぼ中央に位置しており、開口82の内部には8本のリブ66が設けられて、その中央に1次空気供給筒88が支持されている。1次空気供給筒88は内径が一定の筒体である。
【0043】
内側壁43は、図7に示されるように、炎孔ベース36の長辺36aに沿っており、下面側(炎孔板取付け面側)に突出する平板状の壁である。
【0044】
内側壁59は、炎孔ベース36の下面側(炎孔板取付け面側)であって、炎孔ベース36の短辺36bに沿う方向に延びるものである。内側壁59は、図6、図7の様にブロック状をしていて凹凸がある。即ち内側壁59は、略四角形の突出部材が一列に並んで壁状を構成している。
【0045】
炎孔ベース36の周辺領域136bには、多数の貫通孔160と多数の溝部161が設けられ、2次空気流路及び燃料ガス流路を形成する。
貫通孔160は、炎孔ベース36の厚み方向(上下方向)に貫通するものであり、図8に示されるように上面側に開口58が形成され、図7に示されるように下面側に開口160bが形成される。また、貫通孔160は、長辺36a方向に長い長孔状であり、長辺36aに沿う方向に並んで列状となっており、さらにこの列が複数列設けられている。
なお、貫通孔160同士の間には、下面側に開口するネジ穴164が設けられ、網状部材77、炎孔部材51、保炎部材78の固定に用いられる。
【0046】
溝部161は長辺36a方向に延びる溝であり、下面側に開口161aが設けられている。そして、溝部161は、長辺36a方向に並んで列状となり、複数列設けられた貫通孔160の列間に配置されている。そして、列状の貫通孔160と、列状の溝部161とが交互に並んでいる。
【0047】
また、図6、図7に示されるように、隣り合う溝部161同士をつなぐ、溝連結穴163が設けられている。溝連結穴163は上面側に設けられており、貫通孔160の列をまたぐように形成されており、全ての列の溝部161の流路がつながっている。また、溝連絡穴163の配置は、貫通孔160が設けられていないネジ穴164付近に設けられており、溝連絡穴163は、貫通孔160やネジ穴164とはつながっていない。
そして、図8に示されるように、溝連絡穴163の上面側は、開口52が設けられている。なお、この上面側に設けられる開口52は、上記した第2分流部材39によって封鎖されており、開口52を通過する流路は形成されない。
【0048】
また、溝部161の中央領域136b側は、図8に示すように、開放された開放部50が設けられており、溝部161と気化室60の開口47とがつながっている。そして、気化室60で生成する燃料ガスは、溝部161へ流れることが可能である。
溝部161及び貫通孔160は上記のように構成されているので、溝部161によって形成される流路と、貫通孔160によって形成される流路とは、合流せず別の流路となり、溝部161によって形成される流路が燃料ガス通過部となり、貫通孔160によって形成される流路は2次空気通過部となる。
【0049】
次に炎孔部材51について説明する。炎孔部材51は板状の部材であり、図10のように4分割されており、4枚の構成板51aを有している。この分割は、中央付近で分割されて十字状に分割されており、分割部分は長辺36aに沿う方向、及び、短辺36bに沿う方向であって直交している。
【0050】
また、全ての構成板51aは略「L」字状である。そして、隣り合う構成板51a同士の外形が対称形であり、対角となる関係の構成板51a同士の外形はほぼ同形のものとなっており、形状の異なる構成板51aを各々2枚ずつ2組用いて形成され、異なる構成板の形状は対称形である。そして、隣り合う構成板51aの位置関係は、上記の分割部分が対称軸となるような配置である。
そして、構成板51aを取り付ける際に、対称形のものを裏向けにして間違えて取り付けるおそれがあるが、本実施形態の構成板51aでは、外側壁41を設けたので、裏表を間違えずに構成板51aを取り付けることができる。また、ハウジング122に設けられるフレームロッド(図示せず)に対応する位置に外側板41aが設けられ、フレームロッドの碍子の隙間から漏れる空気が直接に火炎に流れないようにしており、火炎を安定させることができる。
【0051】
そして、全体を合わせた形状は、炎孔ベース36の周辺領域136bの形状にほぼ等しい形状であり、中央には、気化室60用の開口76が形成される。
【0052】
また、炎孔部材51には、2次空気孔71、炎孔72、取付孔150が設けられている。2次空気孔71には、丸孔71aと長孔71bとが設けられている。そして、後述する保炎部材78が重ねられると、長孔71bの上に保炎部材78の丸孔67が配置して、炎孔部材51の丸孔71aと、保炎部材78の丸孔67とにより、後述する空気孔列bを形成する。そして、2次空気孔71は、2次空気が通過する孔である。
炎孔72は丸孔であり、2次空気孔71の丸孔71aや保炎部材78の丸孔67と比べて内径が小さい。炎孔72の具体的な内径は、1mm以下である。そして、炎孔72は燃料ガスが通過する孔である。
【0053】
図10に示されるように、2次空気孔71は、長辺36a方向に並んで列状となって空気孔列bが形成される。さらに、この空気孔列bが複数設けられ、すべての列は同じ方向に向いている。一方、炎孔72は、長辺36a方向に2列に並べられて、炎孔列aを形成している。そして、炎孔列aの各炎孔72は、その位置が配列方向に対して交互にずれており、千鳥状となっている。
【0054】
そして、炎孔72が2列に設けられた炎孔列aと、前記した空気孔列bと互い違いに配されている。なお、構成板51aの合わせ目167、すなわち、炎孔板51の分割部分には、切り欠き167aが設けられている。また、構成板51aの切り欠き167aが合うことによって長孔となり、後述する保炎部材78に設けられた丸孔67によって空気孔列bが形成される。
【0055】
また、本実施形態では、炎孔列aは10本設けられ、空気孔列bは11本設けられている。そして、両側に配置している各2本の炎孔列a及び各3本の空気孔列b、すなわち合計4本の炎孔列a及び合計6本の空気孔列bは、一方の短辺36bから他方の短辺36bまで設けられている。そして、真ん中付近に位置している、他の6本の炎孔列a及び6本の空気孔列bは、中央領域136aで分断され、一方の短辺36b側と他方の短辺36b側とに分かれている。
【0056】
そして、炎孔ベース36の長辺36aと中央領域136aとの間には、両側にそれぞれ2本の炎孔列aと3本の空気孔列bが位置することになる。この内、中央領域136a寄り、すなわち、気化部8に近い両側各1本の炎孔列aには炎孔72が設けられない炎孔不形成部138を有している。そして、炎孔不形成部138は炎孔列aの中央付近であり、気化部8に最も近い位置である。また、炎孔不形成部138の内側の空気孔列bについても2次空気孔71が設けられていない。
一般に、燃焼量が小さい場合には火炎が小さくなって近づいて、炎孔ベース36に近くなるので、炎孔ベース36側(上側)の温度が高くなり、気化部8への伝熱量が大きくなるが、炎孔不形成部138を設けているので、かかる場合にも気化部8が加熱されすぎないようにすることができる。
【0057】
さらに、炎孔部材51には、外側壁41が設けられている。外側壁41は、板状であり、各炎孔部材51の長辺36a付近に配置されており、下側に向かって折り曲げられ形成される。
なお、炎孔部材51は、板をプレスすることによって形成される。
【0058】
また、炎孔部材51の取付孔150は空気孔列bに所定の間隔で配置しており、取付孔150の位置は、炎孔ベース36のネジ穴164に対応している。
【0059】
網状部材77は、図11に示されており、細い金属糸で網目状に構成したもので、前記した炎孔部材51と略同一の面積を持つものであり、略長方形をしている。網状部材77には、前記した炎孔部材51の気化室用の開口76に相当する部位に開口69aが設けられている。さらに炎孔ベース36のネジ穴164に対応する部位に取付部151が設けられている。取付部151は貫通孔151aや切り欠き151bからなるものである。
本実施形態では、網状部材77はエキスパンドメタルが使用される。
【0060】
保炎部材78は枠状の部材であり、図12の様に2分割された2枚の構成板78aによって形成されており、これら2枚の構成板78aを組合わせて使用する。そして、この分割は、長辺36aに沿う方向に分割され、2つの構成板78aはほぼ同形である。
また、合わせられた保炎部材78の全体の形状は、炎孔ベース36の周辺領域136bの内外の縁に沿う部分を有している。そして、保炎部材78と炎孔ベース36との間に炎孔部材51や網状部材77を挟んでネジ止めしたときに、炎孔部材51や網状部材77の保持を確実に行うことができる。また、保炎部材78の全体の外形は長方形状であり、前記した炎孔部材51及び網状部材77と同様に中央に開口68が設けられている。
【0061】
保炎部材78には、列状に並んだ丸孔67と、取付孔152が設けられ、さらに、外側壁41a及び炎孔列端部壁41bが設けられている。
丸孔67は、図13に示されるように、上記した炎孔部材51の長孔71bや切り欠き167aに対応する位置に設けられており、空気孔列bの一部となる。また、取付孔152は円形の貫通孔であり、図示しないボルトを、炎孔部材51の取付孔150、及び、網状部材77の取付部151に挿通して、当該ボルトを炎孔ベース36のネジ穴164に固定し、保炎部材78、炎孔部材51、網状部材77を炎孔ベース36の下面に取り付けてこれらを一体化する。そして、炎孔ベース36に網状部材77が接し、さらにそれに重ねて炎孔部材51が配され、最後に保炎部材78が設けられる。
【0062】
外側壁41aは、保炎部材78の外周であって、炎孔ベース36の縁付近に位置しており、短辺36bに沿うように設けられている。そして、外側壁41aは平板状であり、炎孔ベース36の縁である短辺36bに設けられ、下向き、すなわち、炎孔ベース36を基準として炎孔板51側に突出するように折り曲げられた壁である。また、図12に示されるように、外側壁41aは上下方向に対して10°〜20°程度傾斜しており、外側壁41aの下側が中央側に寄っている。このため、図9(b)に示されるように、貫通孔169から噴出させる3次空気の流れがスムーズになり、火炎と干渉しにくくなって火炎の巻き込みによる外側壁41aの過熱を防止することができる。
【0063】
また、図13に示されるように、保炎部材78の2枚の構成板51aの短辺36bが合わさって、全体の短辺36bが形成されるが、外側壁41aは保炎部材78の合わせ部分が欠落しており、欠落部127が形成される。そして、この欠落部127から点火プラグ132が挿入され、点火プラグ130の点火線131の先端から電気火花を飛ばして、着火が行われる。
点火プラグ132は短辺36b側から挿入されており、中央領域136aを挟んで対向する位置付近に2ヵ所に設けられている。そのため、着火に要する時間をより短縮し、低温下でも点火性能を向上させることができる。
この点火プラグ132が取り付けられる位置は、気化式燃焼装置1が建物などの壁を取り付け状態で、左右横方向となる位置である。そして、前面パネルを取り外して、点火プラグ132の取り付け状態が正常かどうかや、点火プラグ132に接続されるコードが抜けていないかどうかの確認を行う場合に確認しやすい。
【0064】
また、外側壁41aの欠落部127側は外側に向くように折り曲げられた折り曲げ部165が形成されている。そして、後述する外側壁41aの外側に形成される空気流路103に流れる3次空気が欠落部127から内側に流入することを、この折り曲げ部165により阻止することができる。
【0065】
炎孔列端部壁41bは、図7などに示されており、外側壁41aと同様、平板状であり、短辺36b方向に沿って下向きに折り曲げられた壁である。そして、炎孔列端部壁41bの配置は、それぞれの炎孔列aの両端部に位置し、両側に設けられた炎孔列端部壁41bの間に炎孔列aが配置する。そして、炎孔列端部壁41bにより炎孔72から発生する火炎が安定する。
また、炎孔列端部壁41bは各炎孔列aごとに分離して設けられており、炎孔列端部壁41b同士の間には、切り欠き部41cが形成されている。そのため、使用時に炎孔ベース36や炎孔板51が熱膨張した場合の保炎部材78の変形が不均一となることを防止することができる。
【0066】
図13に示されるように、炎孔部材51の空気孔列bは、炎孔ベース36の貫通孔160の下側に位置している。そして、図8に示す貫通孔160の上面側の開口58から入った空気が、図7に示す下面側の開口160bを経て、炎孔部材51の丸孔71aや保炎部材78の丸孔67から出る。なお、炎孔ベース36と炎孔部材51との間に、網状部材77が設けられているので、上記の空気は網状部材77を通過する。
【0067】
また、炎孔部材51の炎孔列aは、炎孔ベース36の溝部161の下側に位置している。そして、後述するように、気化部8で気化した燃料ガス及び1次空気が溝部161を通過して、炎孔72から出る。
【0068】
図9(a)のように、炎孔ベース36、炎孔部材51、網状部材77、保炎部材78は四角形の箱であるハウジング122内に配置されている。また、ハウジング122は内部材122a及び外部材122bを有する2重構造となっており、内部材122aと外部材122bとの間には、3次空気が流れる空気流路103が形成されている。
【0069】
また、内部材122aには、点火プラグ挿入口124aと貫通孔169とが設けられている。外部材122bには点火プラグ挿入口124bが設けられている。そして、点火プラグ132は、外部材122bの点火プラグ挿入口124b、内部材122abの点火プラグ挿入口124a及び欠落部127に挿入される。
そして、貫通孔169の位置は、図9(b)に示されるように、外側壁41a付近に設けられ、開口89から入って、貫通孔169から出る3次空気は、外側壁41aによって向きを変え、その流れを下向きに誘導する。
【0070】
また、折り曲げ部165が設けられているので、貫通孔169から出た3次空気は、欠落部127に向かって流れず、3次空気が欠落部127から内側に流入することを阻止することができる。
【0071】
次に気化部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63及び前記した1次空気供給筒88によって構成されている。また気化室60は、図3、図4、図8の様に底部91と周部92を持つ円筒体であり、底部91は閉塞し、上部は開口している。即ち気化室60は窪んだ形状をしており、底部91及び周部92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。気化室60は、前記した様に底部91及び周部92を持ち、あたかもコップの様な形状をしていて、炎孔ベース36の中央の開口82部分に取り付けられている。
【0072】
ここで本実施形態の燃焼装置では、気化室60は、図4に示されるように、断熱パッキン130を介して炎孔ベース36に取り付けられている。
【0073】
気化室60の位置は、図6に示すように、炎孔ベース36の内側壁43、59に囲まれた部位であって炎孔ベース36の中央にあり、炎孔72に囲まれていて燃焼部7に近接して位置する。また気化室60の大部分は、燃焼部7側に露出する。より具体的には、気化室60の底部91の全部と、周部92の大部分が燃焼部7側に露出する。従って後記する様に燃焼時には炎孔72から発生する火炎により、気化室60が外側から加熱される。また気化室60の開口端面125は、断熱パッキン130を介して炎孔ベース36の平面部分と接している。
【0074】
また前記した気化室60の底部91内には、図8に示すように、電気ヒータ64が内蔵されている。即ち気化室60の底部91は加熱機能を持つ。電気ヒータ64に通電することにより、底部91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には、温度センサー61が埋め込まれている。
そして、ロータリーカップ63は、気化室60に位置する回転体である。
【0075】
1次空気供給筒88の最先端(下側)の開口部の位置は、気化室60の内部に位置する。また、1次空気供給筒88の内部には、流路形成部材70から垂下された燃料パイプ79が挿入され、燃料パイプ79は図3、4の様にロータリーカップ63内に至っている。
【0076】
本実施形態の気化式燃焼装置1を使用する場合、気化室60の周部92に内蔵された電気ヒータ64に通電して発熱させ、また、モータ16を起動する。そうすると、気化室60の内壁全体が昇温し、また、ファン11とロータリーカップ63が回転する。
さらに補助加熱ヒータ109に通電し、1次空気供給筒88及び第2分流部材39の一部を加熱する。ファン11の回転により、図3の矢印の様に送風機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から下部の空気量調節部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の開口26、26’27、27’の重なりを調節して流量調整される。
【0077】
空気量調節部5を通過した空気は、二つの方向に別れて下流側に流れる。即ち中心部のエリアを通過した空気は、直接的に円盤状の流路形成部材70に捕捉され、これと連通する1次空気供給筒88から気化室60の中に1次空気として送風される。ここで本実施形態の燃焼装置1では、流路形成部材70は、空気量調節部5側の開口54が気化部8側の開口83に比べて大きいから、大量の空気が流路形成部材70に取り込まれ、気化部8側に送られることとなる。また本実施形態では、1次空気供給筒88の下端部に補助加熱ヒータ109が設けられているので、気化部8に送られる空気が昇温される。
【0078】
また送風の他の一部は、貫通孔40から炎孔ベース36の貫通孔160を通過して、空気孔列bから出て、燃焼部7に2次空気が供給される。
【0079】
さらに第1分流部材35の外側のエリアに設けられた貫通孔89を通過した送風は、炎孔ベース36の外周部を流れて3次空気として供給される。
【0080】
第1分流部材35の外側の貫通孔89を通過した3次空気は、ハウジング122の外部材122bの内側に形成される空気流路103を流れる。
【0081】
そして送風機2の送風により、上記した様に気化部8内に大量に1次空気が供給され、気化室60を通風雰囲気とする。
この状態において、燃料パイプ79から灯油をロータリーカップ63内に滴下する。滴下された灯油は、ロータリーカップ63から遠心力を受け、ロータリーカップのスリット98及び角の部分の開口97から飛散する。そして飛散した灯油は、ロータリーカップ63の周囲に配された気化室60の内面に接触し、熱を受けて気化する。また灯油の一部は、遠心力によってスリット98及び角の部分の開口97に至る前にロータリーカップ63の底の孔87から気化室60の底部91に落下し、気化室60の底部91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の内面に設けられた羽根部99によって気化室60内の空気が攪拌され、気化室60で気化した燃料ガスと1次空気との混合が促進される。
【0082】
こうして気化部8で生成した燃料ガスと1次空気とが混合した混合気体は、図8の矢印の様に、ロータリーカップ63の外壁と気化室60の周壁92によって形成される空隙94を流れて下流に向かう。
【0083】
即ち燃料ガスと1次空気の混合気体は、気化室60の円筒状の周壁92に沿って一旦上方に流れ、さらに1次空気供給筒88に沿って流れる。ここで本実施形態の気化式燃焼装置1では、補助加熱ヒータ109が設けられ、1次空気供給筒88が加熱・保温されている。そのため燃料ガスは、1次空気供給筒88と接しても熱を奪われることはない。
【0084】
こうして流路形成部材70から1次空気供給筒88を介して気化室60の内部に供給された1次空気は、気化した燃料と混合され、高温状態となって気化室60の上部の開口部84から出る。そして気化室60を出た燃料ガスは、一旦炎孔ベース36の上部側の通路に流れ込む。
【0085】
続いて燃料ガスは、図8の様に溝部161に流れ込む。そして、前記した様に燃料ガスは、下部に設けられた炎孔72から出る。本実施形態では、炎孔部材51に網状部材77が積層されているので、燃料ガスは、炎孔部材51から出る直前に網状部材77によって攪拌される。
【0086】
一方、他の部位から下流側に流れた空気は、燃料ガスと混合されることなく、直接燃焼部7側に流れ込み、2次空気として燃焼に寄与する。即ち2次空気は、貫通孔160を通過して、丸孔71a、67から炎孔72の周囲に供給される。
【0087】
そして、点火プラグ132を用いて着火し、燃焼を開始する。燃焼によって発生した熱は、熱交換器19内の水を加熱して、給湯を行うことができる。
また、この燃焼によって発生する熱は、気化部8へと伝熱し、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成させるための熱として用いられる。また、燃焼量が小さい場合には火炎が小さくなって近づくので、炎孔ベース36側の温度が高くなり、気化部8への伝熱量が大きくなるが、本実施形態の気化式燃焼装置1では、上記したように炎孔不形成部138を設けているので、かかる場合にも気化部8が加熱されすぎず、適当な温度にすることができる。
【0088】
また、気化式燃焼装置1を使用した場合に、燃焼によって発生する熱によって、炎孔ベース36や炎孔部材51の温度が上昇して、熱膨張率の大きな炎孔ベース36が外側となるように反るように変形するが、本実施形態の炎孔部材51は、複数の構成板51aに分割されているので、分割部分で炎孔ベース36と炎孔部材51との間の熱膨張の差を吸収して変形を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の断面図である。
【図2】本発明の実施形態の燃焼装置の正面図である。
【図3】本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。
【図4】本発明の実施形態の燃焼装置の全体の分解斜視図である。
【図5】図2の燃焼装置の流路形成部材周辺の分解斜視図である。
【図6】炎孔ベースを下側から見た図である。
【図7】炎孔ベース、炎孔部材、網状部材、保炎部材を示した分解斜視図である。
【図8】図2の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【図9】(a)は、ハウジング内部を図示した分解斜視図であり、(b)はハウジング周辺を示した一部断面図である。
【図10】炎孔板を下側から見た図である。
【図11】網状部材を下側から見た図である。
【図12】保炎部材を下側から見た図である。
【図13】炎孔板、網状部材、保炎部材を重ねた状態で下側から見た図である。
【符号の説明】
【0090】
1 気化式燃焼装置
8 気化部
36 炎孔ベース
41 外側壁
51 炎孔部材
51a 構成板
71 2次空気孔
72 炎孔
127 欠落部
132 点火プラグ
136a 中央領域
136b 周辺領域
138 炎孔不形成部
165 折り曲げ部
a 炎孔列
b 空気孔列
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部を有する炎孔ベースと、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して、炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、
前記炎孔板は複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項2】
炎孔板は十字状に4分割されて4枚の構成板からなるものであって、2枚の同形の構成板と、この同形の構成板とは対称形の2枚の構成板を有し、2本の対称軸が直交するように構成板が配置されてい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】
液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部と2次空気通過部を有する炎孔ベースと、炎孔及び2次空気孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、また、外部から供給される2次空気は、2次空気通過部を通過して2次空気孔から出るものであり、
炎孔板の炎孔は列状に配列して炎孔列を形成しており、2次空気孔は炎孔列に沿って形成されており、前記炎孔板は複数の構成板に分割されていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項4】
炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の気化式燃焼装置。
【請求項5】
炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔列は同じ方向に向くように複数有しており、中央領域側に最も近い炎孔列には炎孔を設けない炎孔不形成部を有し、前記炎孔不形成部の位置は気化部付近であることを特徴とする請求項3又は4に記載の気化式燃焼装置。
【請求項6】
炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【請求項7】
炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、
炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【請求項8】
炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁が設けられ、前記外側壁には部分的に欠落している欠落部を有し、前記欠落部に燃料ガスを引火させるための点火プラグが挿入されるものであり、さらに、前記外側壁の欠落部には、炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有し、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【請求項1】
液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部を有する炎孔ベースと、炎孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して、炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、
前記炎孔板は複数の構成板に分割されており、各構成板は、残りの構成板のいずれかと、外形が同形又は対称形であって、配置が対称となっていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項2】
炎孔板は十字状に4分割されて4枚の構成板からなるものであって、2枚の同形の構成板と、この同形の構成板とは対称形の2枚の構成板を有し、2本の対称軸が直交するように構成板が配置されてい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】
液体燃料を気化させて燃料ガスを生成することができる気化部と、燃料ガス通過部と2次空気通過部を有する炎孔ベースと、炎孔及び2次空気孔を有して前記炎孔ベースに取り付けられる炎孔板とを有し、気化部で生成した燃料ガス及び外部から供給される1次空気は、炎孔ベースの燃料ガス通過部を通過して炎孔板の炎孔から出て燃料ガスが燃焼するものであり、また、外部から供給される2次空気は、2次空気通過部を通過して2次空気孔から出るものであり、
炎孔板の炎孔は列状に配列して炎孔列を形成しており、2次空気孔は炎孔列に沿って形成されており、前記炎孔板は複数の構成板に分割されていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項4】
炎孔列は千鳥状に並んだ炎孔が2列に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の気化式燃焼装置。
【請求項5】
炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、炎孔列は同じ方向に向くように複数有しており、中央領域側に最も近い炎孔列には炎孔を設けない炎孔不形成部を有し、前記炎孔不形成部の位置は気化部付近であることを特徴とする請求項3又は4に記載の気化式燃焼装置。
【請求項6】
炎孔板の分割部分となる位置に、2次空気孔が配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【請求項7】
炎孔ベースには、中央領域と、前記中央領域の周囲である周辺領域とを有し、気化部は中央領域に配置し、炎孔板は周辺領域に配置しており、
炎孔板の近傍には燃料ガスを引火させるための点火プラグが2カ所設けられ、前記2カ所の点火プラグは、中央領域を挟んで対向する位置関係となっていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【請求項8】
炎孔ベースの縁付近に位置する外側壁が設けられ、前記外側壁には部分的に欠落している欠落部を有し、前記欠落部に燃料ガスを引火させるための点火プラグが挿入されるものであり、さらに、前記外側壁の欠落部には、炎孔ベースの外側に向かうように折り曲げられた折り曲げ部を有し、外部から供給されて外側壁の外側を流れる空気が、折り曲げ部により欠落部から内側に進入することを阻止するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の気化式燃焼装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【公開番号】特開2006−214616(P2006−214616A)
【公開日】平成18年8月17日(2006.8.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−25934(P2005−25934)
【出願日】平成17年2月2日(2005.2.2)
【出願人】(000004709)株式会社ノーリツ (1,293)
【公開日】平成18年8月17日(2006.8.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年2月2日(2005.2.2)
【出願人】(000004709)株式会社ノーリツ (1,293)
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