気化式燃焼装置
【課題】 気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性を低減して、エネルギーロスを小さくすることが可能な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、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８を有しており、気化部８の気化室６０と、炎孔ベース３６とは、断熱部材１３０を挟むようにして固定されている。そして、断熱部材１３０は２枚のシート１３０ａ、１３０ｂが重ねられたものが用いられている
【解決手段】 本発明の気化式燃焼装置１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８を有しており、気化部８の気化室６０と、炎孔ベース３６とは、断熱部材１３０を挟むようにして固定されている。そして、断熱部材１３０は２枚のシート１３０ａ、１３０ｂが重ねられたものが用いられている
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は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、燃料を燃焼させてその熱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】
そして、このような気化式燃焼装置では、運転の初めには電気ヒータ等を用いて気化室を加熱し、燃焼が始まると燃焼による熱も気化室の加熱に利用して、気化室を高温状態として液体燃料を気化させて燃料ガスを発生させる。さらに、この燃料ガスは炎孔ベースに形成された流路を通過して、炎孔から噴出させることによって燃焼が行われる。
【０００４】
燃焼が行われている時の、気化室側への伝熱は、主に気化室と炎孔ベースとの間の密着面から供給される。通常、気化室の密着面側の端部は筒状であり、密着面は周状であって内側が気化室内につながっている。そして、この密着面には、耐熱性のパッキンが設けられており、燃料ガスが密着面から漏れることを防いでいる。
【０００５】
燃焼開始の際に気化室を高温状態とする際、放熱をできるだけ少なくして、エネルギーロスを小さくし、短時間で所定の温度に加熱することが望ましい。
そのため、特許文献１などに記載されているように、気化室の内面などに底熱伝導性材料をコーティングして放熱を少なくする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１０６８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、気化式燃焼装置の改良がなされており、例えば、炎孔ベースや気化室がより小型化されて全体の熱容量が小さくなっており、また、気化室で発生した燃料ガスが炎孔に至るまでの間の燃料ガスの温度低下が小さい構造にして、気化室の温度をより低い設定としている。
このような改良により、燃焼時に気化室へ伝熱される燃焼熱の熱量が小さくても、液体燃料を気化させて燃焼させることができる。そこで、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性をある程度低くすることにより、燃焼時の熱の供給を確保しつつ、燃焼開始の際の炎孔ベースへの放熱を低減することが可能である。
【０００７】
しかしながら、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性を適度な範囲で低くすることは難しいものであった。
例えば、単に、従来より用いられた断熱材よりも厚い断熱材を用いて伝熱性を低減させる方法では放熱低減の効果が小さく、また断熱材を厚くすることには限界がある。また、気化室の密着面側の端部の筒状部分の厚みを全体的に薄くして、気化室と炎孔ベースとの間の密着面の周方向の幅を短くし、密着面の面積を小さくして伝熱性を低減させる方法が考えられる。しかしながら、気化室の強度の低下が懸念され、また、気化室の熱容量が小さくなりすぎて気化室の温度変化が大きくなりすぎてしまうおそれもある。
【０００８】
このような気化式燃焼装置を給湯器に用いる場合には、このような放熱を低減させることが特に必要であった。すなわち、給湯器では、運転中、常に燃焼させるものではなく、給湯の必要な時にのみ燃焼させるので、燃焼が一旦停止した後、次の燃焼までの間に気化室の熱が放熱して温度が低下し、ヒータによって気化室を加熱することが必要である場合がある。また、給湯の要求があった場合にはできるだけ早く燃焼させる必要があるので、給湯器のスイッチが入って運転準備の状態になっている場合には、気化室の温度をある程度の温度以上に維持する必要があり、この間にも気化室の熱が放熱し、エネルギーのロスにつながる。
【０００９】
そこで、本発明は、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性を低減して、エネルギーロスを小さくすることが可能な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】
【００１０】
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、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００１１】
請求項１に記載の気化式燃焼装置によれば、炎孔ベースと気化室との間に断熱部材が設けられ、前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられているので、積層部分で伝熱性が低下し、加熱ヒータによって気化室を加熱する場合のエネルギーロスを小さくすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いら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。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いられているので、気化式燃焼装置を製作する場合、断熱部材の組み付けの際に、シートを重ねる数を間違えにくい。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであることを特徴とする請求項２に記載の気化式燃焼装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであるので、断熱部材の製作がしやすい。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいことを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材が挟まれており、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいものであるので、他の部分の形状を変更することなく、気化室と断熱部材の接触面積を小さくして、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項４に記載の気化式燃焼装置である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材が挟まれており、気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であるので、気化室の筒部の先端を加工がしやすく、また、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、前記縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、気化室の筒部の先端に位置する縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされているので、塗装皮膜に細かい凹凸が形成されて、密着が不十分となる部分ができ、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の気化式燃焼装置は、気化室と炎孔ベースとの間の放熱を低減することができ、エネルギーロスが小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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正面図である。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、炎孔ベース、断熱部材、気化室を下から見た状態で示した分解斜視図である。図６は、気化室を上から見た状態で示した斜視図である。図７は、（ａ）が断熱部材、気化室の断面図であり、（ｂ）が（ａ）の要部拡大図である。図８は、断熱部材を製作する途中を示したシートの正面図である。図９は、（ａ）が断熱部材の正面図であり、（ｂ）が断熱部材の平面図である。図１０は、気化室内部を示した断面図である。図１１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１２は、炎孔ベースを下側から見た図である。図１３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１４は、炎孔ベースを上から見た状態で示した斜視図である。図１５（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。
【００２４】
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。
【００２５】
気化式燃焼装置１は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成させ、この燃焼ガスは、後述する燃焼ガス通過部を通過して、炎孔７２から噴出させて燃焼させるものである。そして、この液体燃料の気化は気化部８で行われる。
気化部８は、気化室６０と、ロータリーカップ６３及び１次空気供給筒８８によって構成されている。
【００２６】
気化室６０は、図３〜図６に示されるように底部９１と筒部９２を持つものであり、底部９１は閉塞し、上部は開口６０ａが設けられる。底部９１は円板状であり、筒部９２は円筒状である。そして、気化室６０の全体形状は、コップの様な形状であり、底部９１及び筒部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の材質はアルミ合金でありダイカスト成形によって成形される。
【００２７】
また、気化室６０の筒部９２の底部９１とは反対側に開口６０ａが設けられ、筒部９２の先端に縁部１４０を有している。縁部１４０は環状の平面部分であり、後述する炎孔ベース３６との固定の際に密着面となるものである。そして、炎孔ベース３６と気化室６０との固定は、筒部９２の開口６０ａが炎孔ベース３６の中央の開口８２となるように取り付けられ、また、炎孔ベース３６と縁部１４０との間に断熱部材１３０を挟んだ状態で行われる。なお、この断熱部材１３０は、後述するように炎孔ベース３６と気化室６０との伝熱性を低くする機能だけでなく、燃料ガスなどの気体の漏れを防ぐパッキンとしても機能する。
【００２８】
気化室６０の縁部１４０付近には、図６、図７に示されるように、テーパー部１４０ａが設けられている。テーパー部１４０ａは、筒部９２の先端付近に位置しており、筒部の先端側（縁部１４０側）の厚みが小さくなっている。
そのため、図７（ｂ）に示されるように、縁部１４０の幅Ｌ１は、テーパー部１４０ａが設けられていない筒部９２の厚みＬ２よりも短くなっており、縁部１４０の面積は、筒部９２の、筒部の軸方向に垂直な面における断面積よりも小さくなっている。そして、厚みＬ２に対する幅Ｌ１の値（言い換えると、筒部９２の断面積に対する縁部１４０の面積）の好ましい範囲は、３０％以上８０％以下である。そして、この値が３０％よりも小さいと、縁部１４０の幅Ｌ１が小さくなりすぎて鋭角状となり、断熱部材１３０を破損させるおそれがあり、また、８０％より大きいと、後述する伝熱性の低減の効果が小さい。
本実施形態の幅Ｌ１は、２．５ｍｍであり、筒部９２の厚みＬ２は３．５ｍｍであり、厚みＬ２に対する幅Ｌ１は７１％である。
【００２９】
気化室６０の筒部９２と底部９１とが接続する付近には、図３、図５、図６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、気化室６０を加熱することができる。また、筒部９２の外周にはフィン１４５が設けられ、筒部９２の開口６０ａ側には突出部１４１が設けられている。突出部１４１には、貫通孔１４１ａとセンサー用穴１４６が形成されている。
【００３０】
また、気化室６０の表面には塗装処理がされている。この塗装処理は塗料をスプレーなどで塗布した後に硬化させ、薄膜の塗装皮膜を形成するものである。そして、この塗装処理を行う場所は、気化室６０の内面及び縁部１４０であり、かかる部分に塗装皮膜が形成される。
この塗装処理に用いる塗料はガラスビーズを含むものであり、塗装皮膜は断熱性を有している。また塗装処理がされると、このガラスビーズによって表面には細かな凹凸が形成される。そのため、気化室６０の縁部１４０と炎孔ベース３６との間に、断熱部材１３０を挟んで固定した場合に、この塗装被膜と断熱部材１３０の表面が接触し、塗装被膜の細かな凹凸によって密着が不十分となる部分ができ、縁部１４０と断熱部材１３０との間の熱伝導性が低下する。なお、この凹凸は細かいので、塗装皮膜と断熱部材１３０との間のシール性を確保することができる。
【００３１】
また、図７に示されるように、断熱部材１３０は複数のシートを重ねて形成した積層構造であり、本実施形態では２枚のシートを用いた２層構造である。そして、断熱部材１３０は同じ形状・材質の２枚のシート１３０ａ、１３０ｂにより構成されている。断熱部材１３０は複数のシートを重ねて形成したものであるので、積層面で伝熱性が低下し、断熱部材１３０自体の熱伝導性が低下する。
【００３２】
断熱部材１３０の形状は、後述する炎孔ベース３６の中央領域１３６ａの形状に合わせて製作されている。すなわち、図５に示されるように、断熱部材１３０の外形は中央領域１３６ａの外形とほぼ同じで長方形状であり、また、炎孔ベース３６の中央領域１３６ａに設けられた開口８２の位置に合わせて断熱部材１３０に開口１３３が、炎孔ベース３６の開口１７０、１７１の位置に合わせて断熱部材１３０に開口１３４が設けられている。そして、炎孔ベース３６の下面側（炎孔側）に突出するように設けられた内側壁４３、５９に合わせて切り欠き部１３９が設けられている。
また、断熱部材１３０の角の部分にはネジ用開口１３５が設けられている。
【００３３】
断熱部材１３０を構成するシート１３０ａ、１３０ｂの材質は、ロックウールから製造されたロックウールペーパーと呼ばれるものである。そして、このロックウールペーパーを適当な型で抜いて切断し、上記のような形状にすることでシート１３０ａ、１３０ｂが製作される。
【００３４】
断熱部材１３０はシート１３０ａ、１３０ｂの２枚で構成され、これらを重ね合わせて使用される。そして、気化室６０と炎孔ベース３６との間に挟む際に、２枚がばらばらの状態のシート１３０ａ、１３０ｂを用いてもよいが、あらかじめシート１３０ａ、１３０ｂの間に部分的に接着剤を塗布し、互いに他方のシート１３０ｂ、１３０ａ側の面である積層面同士を接着した断熱部材１３０を用いることができる。
【００３５】
このように、シート１３０ａ、１３０ｂを接着した断熱部材１３０を用いる場合、以下に示すような方法によって断熱部材１３０を製作することができる。図８（ａ）に示されるように、所定の形状に切断する前のシート１３０ａ、１３０ｂに部分的に接着剤を塗布し、これらを接着する。具体的には、接着部分１４３と非接着部分１４４とが縞状となるように行われており、接着剤には有機成分が主成分の接着剤が用いられている。そして、所定の形状の型で打ち抜いて切断し、図９に示されるような断熱部材１３０が製作される。
また、図８（ａ）の他の例として、図８（ｂ）に示すように、接着部分１４３を小さな点状として、全体に接着部分１４３を配置しても良い。この場合には、接着部分１４３の面積が小さくなり、密着部分の面積を小さくすることができるので、伝熱性をより低下させることができる。
【００３６】
このように、あらかじめ、シート１３０ａ、１３０ｂ同士が固定された断熱部材１３０を用いた場合には、気化式燃焼装置１を製作する場合に、シート１３０ａ、１３０ｂの枚数を間違えることがなく、断熱部材１３０を間違いなく組み付けることができる。また１回の切断作業で、２枚のシート１３０ａ、１３０ｂを切断をすることができ、作業性がよい。
また、この接着剤は有機成分が主成分の接着剤が用いられているので、気化式燃焼装置１を使用すると接着剤が分解されるなどしてなくなり、シート１３０ａ、１３０ｂ同士の密着の部分が減少し、伝熱性を低下させることができる。
【００３７】
なお、断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂは、他の材質のシート、例えば、セラミック製のシートやガラス製のシートを採用することができる。また、断熱部材１３０は３枚以上のシートを重ねて、３層以上の層構造であってもよい。例えば、上記した断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂの一方を、ステンレス板や金網とした２層構造のものや、上記した断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂとの間に、ステンレス板や金網を間に挟んで３層構造としたものを採用することができる。
【００３８】
気化室６０は断熱部材１３０を挟んだ状態で炎孔ベース３６に固定されるが、この固定は、気化室６０に設けられる突出部１４１に有する貫通孔１４１ａと、断熱部材１３０のネジ用開口１３５とに図示しないボルトを挿入して、このボルトを炎孔ベース３６の中央領域１３６ａの角付近に設けられたネジ穴１４２に締結して行われる。
【００３９】
そして、気化室６０は、図５、図１２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の中央領域３６ａに位置することになる。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、筒部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。
【００４０】
ロータリーカップ６３は、図４、図１０に示されるように、気化室６０内に配置される回転体であり、後述するように、モータ１６に接続する回転軸１８と接続して、モータ１６の回転によってロータリーカップ６３が回転する。
【００４１】
また、炎孔ベース３６の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はロータリーカップ６３付近に至っている。
【００４２】
そして、燃料パイプ７９によって液体燃料が気化室６０内へ供給され、液体燃料が気化して燃料ガスが生成し、この燃料ガスが１次空気と混合して炎孔７２から噴出して燃焼が行われる。
この燃焼のための詳細な構造についてさらに説明する。
【００４３】
上記したように、気化式燃焼装置１には、気化部８以外に、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が設けられている。
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。
【００４４】
駆動機械部３は、図２、図３に示されるように、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、気化式燃焼装置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。
【００４５】
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。
【００４６】
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１１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。
【００４７】
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を変化させて、燃焼量に応じた空気の供給を行う。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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１５（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。
【００５３】
補助加熱ヒータ１０９は、図４ 図１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
炎孔ベース３６は、図１２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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
内側壁４３は、図１３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（炎孔部材取付け面側）に突出する平板状の壁である。
【００５９】
内側壁５９は、炎孔ベース３６の下面側（炎孔部材取付け面側）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１２、図１３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。
【００６０】
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次空気通過部及び燃料ガス通過部を形成する。
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１４に示されるように上面側に開口５８が形成され、図１３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。そして、貫通孔１６０は２次空気が通過するものであり、２次空気通過部となる。
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。
【００６１】
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。
【００６２】
そして、図１２、図１４の矢印に示されるように、気化室６０から、１次空気供給筒８８の外側のリブ６６同士の間を通過し、さらに、開放部５０から溝部１６１に至る流路が形成されて燃料ガス通過部となり、気化室６０で生成する燃料ガスは燃料ガス通過部を通過することにより溝部１６１へ流れることが可能となっている。
【００６３】
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（燃料ガス通過部）と、貫通孔１６０によって形成される流路（２次空気通過部）とは、合流せず別の流路となる。
【００６４】
次に炎孔部材５１について説明する。図１３のように、炎孔部材５１は板状の部材であり、十字状に４分割されて４枚の構成板５１ａを有している。
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。
【００６５】
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。そして、炎孔７２は燃料ガスが通過する孔である。
【００６６】
図１３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。また、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
網状部材７７は、図１３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。
【００７１】
保炎部材７８は枠状の部材であり、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。
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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を基準として炎孔部材５１側に突出するように折り曲げられた壁である。
【００７４】
また、保炎部材７８の２枚の構成板７８ａ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１３２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。
【００７５】
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１４に示す貫通孔１６０の上面側の開口５８から入った空気が、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。
【００７６】
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。
【００７７】
図１５（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。
【００７８】
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１２２ａ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１５（ｂ）に示されるように、外側壁４１ａ付近に設けられ、貫通孔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。
【００７９】
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。
【００８０】
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の筒部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、本実施形態の気化式燃焼装置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。
【００８１】
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気化式燃焼装置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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。そして、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。
【００８４】
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。
図４に示すように、燃料パイプ７９から灯油をロータリーカップ６３内に滴下し、滴下された灯油は、ロータリーカップ６３から遠心力を受けて飛散し、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。また灯油の一部は気化室６０の底部９１に落下し、気化室６０の底部９１に接触し、気化室６０の電気ヒータ６４の熱によって気化する。
【００８５】
本実施形態の気化式燃焼装置１では、断熱部材１３０が複数のシート１３０ａ、１３０ｂを重ねて製作されたものであるので、積層面で伝熱性が低下して断熱部材１３０自体の熱伝導率が低くなっている。また、気化室６０の縁部１４０にテーパー部１４０ａが設けられているので縁部１４０の面積が小さく、縁部１４０に塗装がなされているので、断熱部材１３０と気化室６０との間の伝熱性が低い。したがって、気化室６０から炎孔ベース３６へ放熱される熱量を小さくなり、エネルギーロスが小さく温度上昇が早い。
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。
【００８６】
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１４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。
【００８７】
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。
【００８８】
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６０ａから出る。そして気化室６０を出た燃料ガスと１次空気の混合気体は、１次空気供給筒８８の外側を流れ、一旦炎孔ベース３６の上部側の通路に流れ込む。
【００８９】
続いてこの混合気体は、図１４の様に開放部５０から溝部１６１に流れ込み、下部に設けられた炎孔７２から出る。開放部５０は、中央領域１３６ａと周辺領域１３６ｂとの境界付近に設けられており、中央領域１３６ａの外形は長方形状であるので、開放部５０の配置は長方形の４辺上に点在して、中央領域１３６ａを取り囲むような配置となっている。
【００９０】
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。
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。
【００９１】
そして、点火プラグ１３２を用いて着火し、燃焼を開始する。
点火プラグ１３２は、中央領域１３６ａを挟んで２ヵ所に設けられているので、両側から火が回って全面で火炎が発生する。
【００９２】
燃焼ガスの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、給湯を行なわれる。またこの熱の一部は、気化室６０へ伝熱し、液体燃料の気化のために用いられる。なお、気化室６０と炎孔ベース３６との間の伝熱性は低くなっているが、必要な熱量の伝熱は確保されているので、液体燃料を気化させて燃料ガスを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の正面図である。
【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】炎孔ベース、断熱部材、気化室を下から見た状態で示した分解斜視図である。
【図６】気化室を上から見た状態で示した斜視図である。
【図７】（ａ）は断熱部材、気化室の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図８】（ａ）は断熱部材を製作する途中を示したシートの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示したシートの正面図である。
【図９】（ａ）は断熱部材の正面図であり、（ｂ）は断熱部材の平面図である。
【図１０】気化室内部を示した断面図である。
【図１１】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１２】炎孔ベースを下側から見た図である。
【図１３】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１４】炎孔ベースを上から見た状態で示した斜視図である。
【図１５】（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。
【符号の説明】
【００９４】
１ 気化式燃焼装置
８ 気化部
３６ 炎孔ベース
５１ 炎孔部材
６０ 気化室
６４ 電気ヒータ
９２ 筒部
１３０ 断熱部材
１３０ａ、１３０ｂ シート
１４０ 縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は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、燃料を燃焼させてその熱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】
そして、このような気化式燃焼装置では、運転の初めには電気ヒータ等を用いて気化室を加熱し、燃焼が始まると燃焼による熱も気化室の加熱に利用して、気化室を高温状態として液体燃料を気化させて燃料ガスを発生させる。さらに、この燃料ガスは炎孔ベースに形成された流路を通過して、炎孔から噴出させることによって燃焼が行われる。
【０００４】
燃焼が行われている時の、気化室側への伝熱は、主に気化室と炎孔ベースとの間の密着面から供給される。通常、気化室の密着面側の端部は筒状であり、密着面は周状であって内側が気化室内につながっている。そして、この密着面には、耐熱性のパッキンが設けられており、燃料ガスが密着面から漏れることを防いでいる。
【０００５】
燃焼開始の際に気化室を高温状態とする際、放熱をできるだけ少なくして、エネルギーロスを小さくし、短時間で所定の温度に加熱することが望ましい。
そのため、特許文献１などに記載されているように、気化室の内面などに底熱伝導性材料をコーティングして放熱を少なくする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１０６８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、気化式燃焼装置の改良がなされており、例えば、炎孔ベースや気化室がより小型化されて全体の熱容量が小さくなっており、また、気化室で発生した燃料ガスが炎孔に至るまでの間の燃料ガスの温度低下が小さい構造にして、気化室の温度をより低い設定としている。
このような改良により、燃焼時に気化室へ伝熱される燃焼熱の熱量が小さくても、液体燃料を気化させて燃焼させることができる。そこで、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性をある程度低くすることにより、燃焼時の熱の供給を確保しつつ、燃焼開始の際の炎孔ベースへの放熱を低減することが可能である。
【０００７】
しかしながら、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性を適度な範囲で低くすることは難しいものであった。
例えば、単に、従来より用いられた断熱材よりも厚い断熱材を用いて伝熱性を低減させる方法では放熱低減の効果が小さく、また断熱材を厚くすることには限界がある。また、気化室の密着面側の端部の筒状部分の厚みを全体的に薄くして、気化室と炎孔ベースとの間の密着面の周方向の幅を短くし、密着面の面積を小さくして伝熱性を低減させる方法が考えられる。しかしながら、気化室の強度の低下が懸念され、また、気化室の熱容量が小さくなりすぎて気化室の温度変化が大きくなりすぎてしまうおそれもある。
【０００８】
このような気化式燃焼装置を給湯器に用いる場合には、このような放熱を低減させることが特に必要であった。すなわち、給湯器では、運転中、常に燃焼させるものではなく、給湯の必要な時にのみ燃焼させるので、燃焼が一旦停止した後、次の燃焼までの間に気化室の熱が放熱して温度が低下し、ヒータによって気化室を加熱することが必要である場合がある。また、給湯の要求があった場合にはできるだけ早く燃焼させる必要があるので、給湯器のスイッチが入って運転準備の状態になっている場合には、気化室の温度をある程度の温度以上に維持する必要があり、この間にも気化室の熱が放熱し、エネルギーのロスにつながる。
【０００９】
そこで、本発明は、気化室と炎孔ベースとの間の伝熱性を低減して、エネルギーロスを小さくすることが可能な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】
【００１０】
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、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００１１】
請求項１に記載の気化式燃焼装置によれば、炎孔ベースと気化室との間に断熱部材が設けられ、前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられているので、積層部分で伝熱性が低下し、加熱ヒータによって気化室を加熱する場合のエネルギーロスを小さくすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いら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。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いられているので、気化式燃焼装置を製作する場合、断熱部材の組み付けの際に、シートを重ねる数を間違えにくい。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであることを特徴とする請求項２に記載の気化式燃焼装置である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであるので、断熱部材の製作がしやすい。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいことを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材が挟まれており、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいものであるので、他の部分の形状を変更することなく、気化室と断熱部材の接触面積を小さくして、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項４に記載の気化式燃焼装置である。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材が挟まれており、気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であるので、気化室の筒部の先端を加工がしやすく、また、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、前記縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされていることを特徴とする気化式燃焼装置である。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、気化室の筒部の先端に位置する縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされているので、塗装皮膜に細かい凹凸が形成されて、密着が不十分となる部分ができ、気化室と断熱部材との間の伝熱性を効率的に低減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の気化式燃焼装置は、気化室と炎孔ベースとの間の放熱を低減することができ、エネルギーロスが小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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正面図である。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、炎孔ベース、断熱部材、気化室を下から見た状態で示した分解斜視図である。図６は、気化室を上から見た状態で示した斜視図である。図７は、（ａ）が断熱部材、気化室の断面図であり、（ｂ）が（ａ）の要部拡大図である。図８は、断熱部材を製作する途中を示したシートの正面図である。図９は、（ａ）が断熱部材の正面図であり、（ｂ）が断熱部材の平面図である。図１０は、気化室内部を示した断面図である。図１１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１２は、炎孔ベースを下側から見た図である。図１３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１４は、炎孔ベースを上から見た状態で示した斜視図である。図１５（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。
【００２４】
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。
【００２５】
気化式燃焼装置１は、液体燃料を気化させて燃料ガスを生成させ、この燃焼ガスは、後述する燃焼ガス通過部を通過して、炎孔７２から噴出させて燃焼させるものである。そして、この液体燃料の気化は気化部８で行われる。
気化部８は、気化室６０と、ロータリーカップ６３及び１次空気供給筒８８によって構成されている。
【００２６】
気化室６０は、図３〜図６に示されるように底部９１と筒部９２を持つものであり、底部９１は閉塞し、上部は開口６０ａが設けられる。底部９１は円板状であり、筒部９２は円筒状である。そして、気化室６０の全体形状は、コップの様な形状であり、底部９１及び筒部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の材質はアルミ合金でありダイカスト成形によって成形される。
【００２７】
また、気化室６０の筒部９２の底部９１とは反対側に開口６０ａが設けられ、筒部９２の先端に縁部１４０を有している。縁部１４０は環状の平面部分であり、後述する炎孔ベース３６との固定の際に密着面となるものである。そして、炎孔ベース３６と気化室６０との固定は、筒部９２の開口６０ａが炎孔ベース３６の中央の開口８２となるように取り付けられ、また、炎孔ベース３６と縁部１４０との間に断熱部材１３０を挟んだ状態で行われる。なお、この断熱部材１３０は、後述するように炎孔ベース３６と気化室６０との伝熱性を低くする機能だけでなく、燃料ガスなどの気体の漏れを防ぐパッキンとしても機能する。
【００２８】
気化室６０の縁部１４０付近には、図６、図７に示されるように、テーパー部１４０ａが設けられている。テーパー部１４０ａは、筒部９２の先端付近に位置しており、筒部の先端側（縁部１４０側）の厚みが小さくなっている。
そのため、図７（ｂ）に示されるように、縁部１４０の幅Ｌ１は、テーパー部１４０ａが設けられていない筒部９２の厚みＬ２よりも短くなっており、縁部１４０の面積は、筒部９２の、筒部の軸方向に垂直な面における断面積よりも小さくなっている。そして、厚みＬ２に対する幅Ｌ１の値（言い換えると、筒部９２の断面積に対する縁部１４０の面積）の好ましい範囲は、３０％以上８０％以下である。そして、この値が３０％よりも小さいと、縁部１４０の幅Ｌ１が小さくなりすぎて鋭角状となり、断熱部材１３０を破損させるおそれがあり、また、８０％より大きいと、後述する伝熱性の低減の効果が小さい。
本実施形態の幅Ｌ１は、２．５ｍｍであり、筒部９２の厚みＬ２は３．５ｍｍであり、厚みＬ２に対する幅Ｌ１は７１％である。
【００２９】
気化室６０の筒部９２と底部９１とが接続する付近には、図３、図５、図６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、気化室６０を加熱することができる。また、筒部９２の外周にはフィン１４５が設けられ、筒部９２の開口６０ａ側には突出部１４１が設けられている。突出部１４１には、貫通孔１４１ａとセンサー用穴１４６が形成されている。
【００３０】
また、気化室６０の表面には塗装処理がされている。この塗装処理は塗料をスプレーなどで塗布した後に硬化させ、薄膜の塗装皮膜を形成するものである。そして、この塗装処理を行う場所は、気化室６０の内面及び縁部１４０であり、かかる部分に塗装皮膜が形成される。
この塗装処理に用いる塗料はガラスビーズを含むものであり、塗装皮膜は断熱性を有している。また塗装処理がされると、このガラスビーズによって表面には細かな凹凸が形成される。そのため、気化室６０の縁部１４０と炎孔ベース３６との間に、断熱部材１３０を挟んで固定した場合に、この塗装被膜と断熱部材１３０の表面が接触し、塗装被膜の細かな凹凸によって密着が不十分となる部分ができ、縁部１４０と断熱部材１３０との間の熱伝導性が低下する。なお、この凹凸は細かいので、塗装皮膜と断熱部材１３０との間のシール性を確保することができる。
【００３１】
また、図７に示されるように、断熱部材１３０は複数のシートを重ねて形成した積層構造であり、本実施形態では２枚のシートを用いた２層構造である。そして、断熱部材１３０は同じ形状・材質の２枚のシート１３０ａ、１３０ｂにより構成されている。断熱部材１３０は複数のシートを重ねて形成したものであるので、積層面で伝熱性が低下し、断熱部材１３０自体の熱伝導性が低下する。
【００３２】
断熱部材１３０の形状は、後述する炎孔ベース３６の中央領域１３６ａの形状に合わせて製作されている。すなわち、図５に示されるように、断熱部材１３０の外形は中央領域１３６ａの外形とほぼ同じで長方形状であり、また、炎孔ベース３６の中央領域１３６ａに設けられた開口８２の位置に合わせて断熱部材１３０に開口１３３が、炎孔ベース３６の開口１７０、１７１の位置に合わせて断熱部材１３０に開口１３４が設けられている。そして、炎孔ベース３６の下面側（炎孔側）に突出するように設けられた内側壁４３、５９に合わせて切り欠き部１３９が設けられている。
また、断熱部材１３０の角の部分にはネジ用開口１３５が設けられている。
【００３３】
断熱部材１３０を構成するシート１３０ａ、１３０ｂの材質は、ロックウールから製造されたロックウールペーパーと呼ばれるものである。そして、このロックウールペーパーを適当な型で抜いて切断し、上記のような形状にすることでシート１３０ａ、１３０ｂが製作される。
【００３４】
断熱部材１３０はシート１３０ａ、１３０ｂの２枚で構成され、これらを重ね合わせて使用される。そして、気化室６０と炎孔ベース３６との間に挟む際に、２枚がばらばらの状態のシート１３０ａ、１３０ｂを用いてもよいが、あらかじめシート１３０ａ、１３０ｂの間に部分的に接着剤を塗布し、互いに他方のシート１３０ｂ、１３０ａ側の面である積層面同士を接着した断熱部材１３０を用いることができる。
【００３５】
このように、シート１３０ａ、１３０ｂを接着した断熱部材１３０を用いる場合、以下に示すような方法によって断熱部材１３０を製作することができる。図８（ａ）に示されるように、所定の形状に切断する前のシート１３０ａ、１３０ｂに部分的に接着剤を塗布し、これらを接着する。具体的には、接着部分１４３と非接着部分１４４とが縞状となるように行われており、接着剤には有機成分が主成分の接着剤が用いられている。そして、所定の形状の型で打ち抜いて切断し、図９に示されるような断熱部材１３０が製作される。
また、図８（ａ）の他の例として、図８（ｂ）に示すように、接着部分１４３を小さな点状として、全体に接着部分１４３を配置しても良い。この場合には、接着部分１４３の面積が小さくなり、密着部分の面積を小さくすることができるので、伝熱性をより低下させることができる。
【００３６】
このように、あらかじめ、シート１３０ａ、１３０ｂ同士が固定された断熱部材１３０を用いた場合には、気化式燃焼装置１を製作する場合に、シート１３０ａ、１３０ｂの枚数を間違えることがなく、断熱部材１３０を間違いなく組み付けることができる。また１回の切断作業で、２枚のシート１３０ａ、１３０ｂを切断をすることができ、作業性がよい。
また、この接着剤は有機成分が主成分の接着剤が用いられているので、気化式燃焼装置１を使用すると接着剤が分解されるなどしてなくなり、シート１３０ａ、１３０ｂ同士の密着の部分が減少し、伝熱性を低下させることができる。
【００３７】
なお、断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂは、他の材質のシート、例えば、セラミック製のシートやガラス製のシートを採用することができる。また、断熱部材１３０は３枚以上のシートを重ねて、３層以上の層構造であってもよい。例えば、上記した断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂの一方を、ステンレス板や金網とした２層構造のものや、上記した断熱部材１３０のシート１３０ａ、１３０ｂとの間に、ステンレス板や金網を間に挟んで３層構造としたものを採用することができる。
【００３８】
気化室６０は断熱部材１３０を挟んだ状態で炎孔ベース３６に固定されるが、この固定は、気化室６０に設けられる突出部１４１に有する貫通孔１４１ａと、断熱部材１３０のネジ用開口１３５とに図示しないボルトを挿入して、このボルトを炎孔ベース３６の中央領域１３６ａの角付近に設けられたネジ穴１４２に締結して行われる。
【００３９】
そして、気化室６０は、図５、図１２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の中央領域３６ａに位置することになる。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、筒部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。
【００４０】
ロータリーカップ６３は、図４、図１０に示されるように、気化室６０内に配置される回転体であり、後述するように、モータ１６に接続する回転軸１８と接続して、モータ１６の回転によってロータリーカップ６３が回転する。
【００４１】
また、炎孔ベース３６の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はロータリーカップ６３付近に至っている。
【００４２】
そして、燃料パイプ７９によって液体燃料が気化室６０内へ供給され、液体燃料が気化して燃料ガスが生成し、この燃料ガスが１次空気と混合して炎孔７２から噴出して燃焼が行われる。
この燃焼のための詳細な構造についてさらに説明する。
【００４３】
上記したように、気化式燃焼装置１には、気化部８以外に、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が設けられている。
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。
【００４４】
駆動機械部３は、図２、図３に示されるように、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、気化式燃焼装置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。
【００４５】
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。
【００４６】
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１１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。
【００４７】
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を変化させて、燃焼量に応じた空気の供給を行う。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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１５（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。
【００５３】
補助加熱ヒータ１０９は、図４ 図１１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。
【００５４】
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。
【００５５】
炎孔ベース３６は、図１２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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
内側壁４３は、図１３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（炎孔部材取付け面側）に突出する平板状の壁である。
【００５９】
内側壁５９は、炎孔ベース３６の下面側（炎孔部材取付け面側）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１２、図１３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。
【００６０】
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次空気通過部及び燃料ガス通過部を形成する。
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１４に示されるように上面側に開口５８が形成され、図１３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。そして、貫通孔１６０は２次空気が通過するものであり、２次空気通過部となる。
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。
【００６１】
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。
【００６２】
そして、図１２、図１４の矢印に示されるように、気化室６０から、１次空気供給筒８８の外側のリブ６６同士の間を通過し、さらに、開放部５０から溝部１６１に至る流路が形成されて燃料ガス通過部となり、気化室６０で生成する燃料ガスは燃料ガス通過部を通過することにより溝部１６１へ流れることが可能となっている。
【００６３】
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（燃料ガス通過部）と、貫通孔１６０によって形成される流路（２次空気通過部）とは、合流せず別の流路となる。
【００６４】
次に炎孔部材５１について説明する。図１３のように、炎孔部材５１は板状の部材であり、十字状に４分割されて４枚の構成板５１ａを有している。
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。
【００６５】
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。そして、炎孔７２は燃料ガスが通過する孔である。
【００６６】
図１３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。また、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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
網状部材７７は、図１３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。
【００７１】
保炎部材７８は枠状の部材であり、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。
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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を基準として炎孔部材５１側に突出するように折り曲げられた壁である。
【００７４】
また、保炎部材７８の２枚の構成板７８ａ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１３２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。
【００７５】
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１４に示す貫通孔１６０の上面側の開口５８から入った空気が、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。
【００７６】
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。
【００７７】
図１５（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。
【００７８】
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１２２ａ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１５（ｂ）に示されるように、外側壁４１ａ付近に設けられ、貫通孔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。
【００７９】
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。
【００８０】
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の筒部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、本実施形態の気化式燃焼装置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。
【００８１】
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気化式燃焼装置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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。そして、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。
【００８４】
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。
図４に示すように、燃料パイプ７９から灯油をロータリーカップ６３内に滴下し、滴下された灯油は、ロータリーカップ６３から遠心力を受けて飛散し、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。また灯油の一部は気化室６０の底部９１に落下し、気化室６０の底部９１に接触し、気化室６０の電気ヒータ６４の熱によって気化する。
【００８５】
本実施形態の気化式燃焼装置１では、断熱部材１３０が複数のシート１３０ａ、１３０ｂを重ねて製作されたものであるので、積層面で伝熱性が低下して断熱部材１３０自体の熱伝導率が低くなっている。また、気化室６０の縁部１４０にテーパー部１４０ａが設けられているので縁部１４０の面積が小さく、縁部１４０に塗装がなされているので、断熱部材１３０と気化室６０との間の伝熱性が低い。したがって、気化室６０から炎孔ベース３６へ放熱される熱量を小さくなり、エネルギーロスが小さく温度上昇が早い。
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。
【００８６】
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１４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。
【００８７】
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。
【００８８】
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６０ａから出る。そして気化室６０を出た燃料ガスと１次空気の混合気体は、１次空気供給筒８８の外側を流れ、一旦炎孔ベース３６の上部側の通路に流れ込む。
【００８９】
続いてこの混合気体は、図１４の様に開放部５０から溝部１６１に流れ込み、下部に設けられた炎孔７２から出る。開放部５０は、中央領域１３６ａと周辺領域１３６ｂとの境界付近に設けられており、中央領域１３６ａの外形は長方形状であるので、開放部５０の配置は長方形の４辺上に点在して、中央領域１３６ａを取り囲むような配置となっている。
【００９０】
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。
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。
【００９１】
そして、点火プラグ１３２を用いて着火し、燃焼を開始する。
点火プラグ１３２は、中央領域１３６ａを挟んで２ヵ所に設けられているので、両側から火が回って全面で火炎が発生する。
【００９２】
燃焼ガスの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、給湯を行なわれる。またこの熱の一部は、気化室６０へ伝熱し、液体燃料の気化のために用いられる。なお、気化室６０と炎孔ベース３６との間の伝熱性は低くなっているが、必要な熱量の伝熱は確保されているので、液体燃料を気化させて燃料ガスを発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の正面図である。
【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】炎孔ベース、断熱部材、気化室を下から見た状態で示した分解斜視図である。
【図６】気化室を上から見た状態で示した斜視図である。
【図７】（ａ）は断熱部材、気化室の断面図であり、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図８】（ａ）は断熱部材を製作する途中を示したシートの正面図であり、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示したシートの正面図である。
【図９】（ａ）は断熱部材の正面図であり、（ｂ）は断熱部材の平面図である。
【図１０】気化室内部を示した断面図である。
【図１１】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１２】炎孔ベースを下側から見た図である。
【図１３】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１４】炎孔ベースを上から見た状態で示した斜視図である。
【図１５】（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。
【符号の説明】
【００９４】
１ 気化式燃焼装置
８ 気化部
３６ 炎孔ベース
５１ 炎孔部材
６０ 気化室
６４ 電気ヒータ
９２ 筒部
１３０ 断熱部材
１３０ａ、１３０ｂ シート
１４０ 縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項２】
シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いら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】
断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであることを特徴とする請求項２に記載の気化式燃焼装置。
【請求項４】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいことを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項５】
気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項４に記載の気化式燃焼装置。
【請求項６】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、前記縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項１】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
前記断熱部材は２枚以上のシートが重ねられたものが用いられていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項２】
シート同士の積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した断熱部材が用いら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】
断熱部材は、シートの積層面に部分的に接着剤を塗布してシート同士を固定した後に、所定の形状に切断して製造されるものであることを特徴とする請求項２に記載の気化式燃焼装置。
【請求項４】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、気化室の筒部の縁部の面積は、筒部の軸方向に垂直な面での断面積よりも小さいことを特徴とする気化式燃焼装置。
【請求項５】
気化室の筒部の先端付近の形状は先端に向かって断面積が小さくなる形状であることを特徴とする請求項４に記載の気化式燃焼装置。
【請求項６】
液体燃料を気化室内で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、前記気化室と炎孔ベースとの間に配置される断熱部材とを有し、前記気化室には加熱ヒータが設けられ、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、
気化室には筒部が設けられ、炎孔ベースと、気化室の筒部の先端に位置する縁部との間に断熱部材を挟んだ状態で、炎孔ベースと気化室とを固定するものであり、前記縁部にはガラスビーズを含む塗料で塗装処理がされていることを特徴とする気化式燃焼装置。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２２６５５１（Ｐ２００６−２２６５５１Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３８０４６（Ｐ２００５−３８０４６）
【出願日】平成１７年２月１５日（２００５．２．１５）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１５日（２００５．２．１５）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
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