JP2002089834A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼筒内に旋回流を生じさせて燃料と空気の
攪拌を図った燃焼装置が知られているが、燃焼筒の壁面
側の燃料濃度が薄くなり、軸中心は燃料濃度が濃くなる
ため実際の混合性が悪く、燃焼筒内で燃焼を完結させる
ためには燃焼筒を大型化する必要があった。 【解決手段】 燃焼筒３の内部空間に、未燃焼燃料の流
れに沿うように複数の平行空気導入管１６を配置し、そ
の平行空気導入管１６に形成された多数の噴孔１７から
燃焼筒３内の全域へ燃焼空気を３次元的に供給するよう
に設けた。このような３次元的な燃焼空気の供給によっ
て、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上するため、
燃焼筒３内における燃焼性が向上し、燃焼ガス中に含ま
れる有害成分の低減を図ることができる。また、小容積
の燃焼筒３であっても燃焼を完結させることができるた
め、燃焼装置１を小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼する燃
焼装置に関するもので、車両室内の暖房や車両部品の暖
機等に用いて好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料の良好な燃焼を行う技術として、特
開平１０−２２０７１１号公報に開示された技術が知ら
れている。この技術は、燃焼筒内に燃焼空気による旋回
流を生じさせるものであり、燃焼筒内に供給された燃料
と燃焼空気の混合性を向上させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記で示したように、
単に燃焼筒内に旋回流を生じさせるものは、燃焼筒の壁
面側においては燃料濃度が薄くなり、逆に燃焼筒の軸中
心においては燃料濃度が濃くなる分布が生じてしまう。
このため、単に燃焼筒内に旋回流を生じさせても、燃料
と燃焼空気の混合性が不十分であり、燃焼筒内で燃焼を
完結させるためには燃焼筒を大型化する必要があった。
つまり、燃焼装置が大型化する不具合があった。本発明
の目的は、燃焼筒を小容積化して燃焼装置を小型化する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕請求
項１の手段を採用し、燃焼筒の空間内に燃焼空気導入部
を配置し、その燃焼空気導入部に設けられた複数の噴孔
から燃焼筒内に燃焼空気を吹き出すように設けたため、
燃焼筒内における未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向
上し、混合気の均一化を図ることができる。このため、
燃焼筒内における燃焼性が向上し、小容積の燃焼筒であ
っても燃焼を完結させることができる。このように、燃
焼筒を小容積化できるため、燃焼装置を小型化すること
ができる。

【０００５】〔請求項２の手段〕請求項２の手段を採用
し、未燃焼燃料の流れに沿う複数の平行空気導入管を燃
焼筒内に配置し、その平行空気導入管の複数の噴孔から
燃焼空気を吹き出させることにより、燃焼筒内に燃焼空
気を３次元的に供給することができる。このため、未燃
焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積
化できる。

【０００６】〔請求項３の手段〕請求項３の手段を採用
し、燃焼が開始された不完全燃焼の火炎を、平行空気導
入管の周りへ導くことにより、未燃焼燃料と燃焼空気と
の混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【０００７】〔請求項４の手段〕請求項４の手段を採用
し、噴孔から噴出される燃焼空気によって燃焼筒内に旋
回流を生じさせることにより、未燃焼燃料と燃焼空気と
の混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【０００８】〔請求項５の手段〕請求項５の手段を採用
し、平行空気導入管に設けられる噴孔の位置を、隣接す
る平行空気導入管の噴孔に対して軸方向へずらすことに
より、燃焼筒内に供給される燃焼空気の分布が均一化さ
れる。このため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向
上し、燃焼筒を小容積化できる。

【０００９】〔請求項６の手段〕請求項６の手段を採用
し、平行空気導入管に設けられる噴孔の孔径を、閉塞端
に向かうほど小さくすることにより、各噴孔から噴出さ
れる燃焼空気の噴出量を均一化できる。このため、未燃
焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積
化できる。

【００１０】〔請求項７の手段〕請求項７の手段を採用
し、平行空気導入管の管径を、閉塞端に向かうほど細く
することにより、平行空気導入管の内部における燃焼空
気の圧力分布が均一化されるため、各噴孔から噴出され
る燃焼空気の噴出量を均一化できる。このため、未燃焼
燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化
できる。

【００１１】〔請求項８の手段〕請求項８の手段を採用
し、平行空気導入管の内部にインナフィンを配置するこ
とにより、火炎によって加熱された平行空気導入管の熱
が、効率的に平行空気導入管の内部を流れる燃焼空気に
伝えられる。このため、平行空気導入管の温度上昇を防
ぎ、平行空気導入管の耐久性を向上させることができ
る。

【００１２】〔請求項９の手段〕請求項９の手段を採用
し、未燃焼燃料の流れを横切るように複数段の垂直空気
導入管を燃焼筒内に配置し、各平行空気導入管の複数の
噴孔から燃焼空気を吹き出させることにより、燃焼筒内
に燃焼空気を３次元的に供給することができる。このた
め、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒
を小容積化できる。

【００１３】〔請求項１０の手段〕請求項１０の手段を
採用し、噴孔から噴出される燃焼空気によって燃焼筒内
に旋回流を生じさせることにより、未燃焼燃料と燃焼空
気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００１４】〔請求項１１の手段〕請求項１１の手段を
採用し、燃焼筒の内部において垂直空気導入管の一段ご
とに旋回流が逆向きに発生するように設けられることに
より、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼
筒を小容積化できる。

【００１５】〔請求項１２の手段〕請求項１２の手段を
採用し、垂直空気導入管が渦巻形状を呈することによ
り、燃焼空気を燃焼筒の全域に亘って均一的に供給でき
るため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃
焼筒を小容積化できる。

【００１６】〔請求項１３の手段〕請求項１３の手段を
採用し、垂直空気導入管が蛇行する波形形状を呈するこ
とにより、燃焼空気を燃焼筒の全域に亘って均一的に供
給できるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上
し、燃焼筒を小容積化できる。

【００１７】〔請求項１４の手段〕請求項１４の手段を
採用し、垂直空気導入管によって燃焼筒内に旋回流を生
じさせるとともに、平行空気導入管によって旋回流の中
心側から旋回流に向けて燃焼空気を放射することによ
り、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒
を小容積化できる。

【００１８】〔請求項１５の手段〕請求項１５の手段を
採用し、燃焼筒の空間内に螺旋状空気導入管を配置した
ことにより、燃焼筒内に燃焼空気を３次元的に供給する
ことができる。このため、未燃焼燃料と燃焼空気との混
合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。また、燃焼筒
内に配置される空気導入管の数を１本にできるため、コ
ストを抑えることができる。

【００１９】〔請求項１６の手段〕請求項１６の手段を
採用し、燃焼筒の内部に、未燃焼燃料を含む火炎が導か
れる複数の火炎通路を、内部に燃焼空気が供給される中
空隔壁によって形成し、中空隔壁に形成された複数の噴
孔から火炎通路内に燃焼空気を吹き出すように設けたこ
とにより、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、
燃焼筒を小容積化できる。

【００２０】〔請求項１７の手段〕請求項１７の手段を
採用し、火炎通路の内部に突起を設けて火炎通路内の流
れを乱すことにより、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性
が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２１】〔請求項１８の手段〕請求項１８の手段を
採用し、火炎通路の内部に波状のパイプを挿入して、火
炎通路内の流れを乱すことにより、未燃焼燃料と燃焼空
気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２２】〔請求項１９の手段〕請求項１９の手段を
採用し、火炎通路を蛇行して設けたことににより、火炎
通路内の流れを乱すことができるため、未燃焼燃料と燃
焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２３】〔請求項２０の手段〕請求項２０の手段を
採用し、燃焼筒の内部に配置された多孔質プレートの微
細な孔から燃焼空気を燃焼筒内に供給することにより、
燃焼空気を燃焼筒の広い範囲に拡散供給することができ
る。このため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上
し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２４】〔請求項２１の手段〕請求項２１の手段を
採用し、内部に燃焼空気が供給される中空隔壁によっ
て、燃焼筒の内部に複数の炎口を形成するように設け、
炎口に形成される未燃焼燃料を含む火炎に燃焼空気を供
給するように設けたことにより、未燃焼燃料と燃焼空気
との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２５】〔請求項２２の手段〕請求項２２の手段を
採用し、複数の噴孔から吹き出される燃焼空気によって
燃焼筒内に旋回流を生じさせることにより、未燃焼燃料
と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化でき
る。

【００２６】〔請求項２３の手段〕請求項２３の手段を
採用し、燃焼筒の中心側の旋回流と、外周側の旋回流と
が逆向きであることにより、未燃焼燃料と燃焼空気との
混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２７】〔請求項２４の手段〕請求項２４の手段を
採用し、炎口に形成される未燃焼燃料を含む火炎に向け
て燃焼空気を吹き込むように設けることにより、未燃焼
燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化
できる。

【００２８】〔請求項２５の手段〕請求項２５の手段を
採用し、未燃焼燃料を含む火炎に吹き込まれる空気流に
よって燃焼筒内に旋回流が生じるため、未燃焼燃料と燃
焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００２９】〔請求項２６の手段〕請求項２６の手段を
採用し、未燃焼燃料を含む火炎に吹き込まれる空気流に
よって生じる旋回流が、燃焼筒の中心側と外周側とで逆
向きであることにより、未燃焼燃料と燃焼空気との混合
性が向上し、燃焼筒を小容積化できる。

【００３０】〔請求項２７の手段〕請求項２７の手段を
採用し、燃焼空気が内部に供給される中空螺旋部材と中
空軸心部材が燃焼筒の内部に配置されることにより、燃
焼筒を流れる未燃焼燃料の流路が長くなるとともに、そ
の流路に均一に燃焼空気が供給されるため、未燃焼燃料
と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒を小容積化でき
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、温水加熱
装置に搭載される燃焼装置を用いて説明する。なお、第
２実施形態以降の実施形態中に示す符号は、他の実施形
態で示す符号と同一機能物を示すものである。 〔第１実施形態〕図１〜図３は第１実施形態を示すもの
であり、まず図１を参照して温水加熱装置を説明する。
なお、実施形態中に示す上側は図１における上側を示
し、下側は図１における下側を示すものとする。

【００３２】この実施形態に示す温水加熱装置は、暖房
に用いられる液体（暖房用熱媒体であり、以下温水）を
加熱する手段として燃焼装置１を搭載するものであり、
その燃焼装置１の外側に燃焼ガスと温水との熱交換を行
う熱交換ジャケット２が装着されたものである。この燃
焼装置１は、燃焼筒３内に液体燃料（軽油等）を噴射供
給するための燃料供給手段と、燃焼用の燃焼空気を燃焼
筒３内に供給するための燃焼空気供給手段と、燃焼筒３
内に供給された燃料の点火を行うスパーカー４（点火手
段に相当する）とを備える。

【００３３】燃焼筒３は、耐熱性金属（ステンレス等）
よりなる円筒体であり、その内部で燃料の燃焼を行うも
のである。燃料供給手段は、図示しない燃料供給手段か
ら供給される高圧燃料を燃焼筒３の内部に噴霧する燃料
噴射弁（以下、インジェクタ）５を備える。このインジ
ェクタ５は、燃焼筒３の上端に取り付けられた１次空気
吹込用の筒体６の内部に、支持用ステー７を介して取り
付けられている。スパーカー４は、インジェクタ５から
噴射された噴霧燃料が到達する部分に、着火部４ａが配
置されるように燃焼筒３に固定されたものである。

【００３４】燃焼空気供給手段は、燃焼空気を燃焼筒３
内に圧送するエアポンプ８を備える。このエアポンプ８
で圧送された燃焼空気は、上述の筒体６の内部に形成さ
れた１次空気供給口９から燃焼筒３の内部に供給される
とともに、燃焼筒３の側面に形成された２次空気供給口
１０から、燃焼筒３の空間内に配置された燃焼空気導入
部１１に供給されるものである。エアポンプ８から２次
空気供給口１０に燃焼空気を導く手段は、熱交換ジャケ
ット２の上端を塞ぐリング状フランジ１２に形成された
開口１３と、燃焼筒３の上側外周に装着された燃焼空気
案内用カバー１４とから構成されるものであり、この燃
焼空気案内用カバー１４内に供給された燃焼空気が２次
空気供給口１０に案内されるものである。なお、１次空
気供給口９から燃焼筒３内に供給される燃焼空気の量
は、噴霧燃料を完全燃焼させるのには不十分な空気量に
設定されるものであり、逆に２次空気供給口１０から燃
焼筒３内に供給される燃焼空気の量は、１次燃焼におけ
る未燃焼燃料を完全燃焼させるのに充分な空気量に設定
されるものである。

【００３５】燃焼空気導入部１１は、上述のように燃焼
筒３の空間内に配置されたものであり、その内部には燃
焼空気が供給されるもので、耐熱性金属（ステンレス
等）によって形成されている。この実施形態における燃
焼空気導入部１１は、燃焼筒３のやや上流側において燃
焼筒３の全域に亘って形成された中空プレート部１５
と、この中空プレート部１５の下流側の２次燃焼室３ｂ
内に延びる複数の平行空気導入管１６とから構成される
ものである。各平行空気導入管１６は、燃焼筒３の軸方
向と平行に配置されるものであり、各平行空気導入管１
６には、上流側から下流側に亘って複数の噴孔１７が設
けられている。この噴孔１７は、図３に示すように、平
行空気導入管１６の周りに偏りなく吹き出すように設け
られている。

【００３６】中空プレート部１５には、その上流で着火
して燃焼が開始された不完全燃焼の火炎（未燃焼燃料）
を、中空プレート部１５の下流側へ導く貫通孔１８が複
数形成されている。この貫通孔１８は、平行空気導入管
１６の周りへ導くための火炎案内手段であり、図２に示
すように、平行空気導入管１６の周りに配置され、中空
プレート部１５の上流の１次燃焼室３ａ内で着火した不
完全燃焼の火炎（以下、１次火炎）を、平行空気導入管
１６の周りへ導くように設けられている。

【００３７】つまり、貫通孔１８を通過した１次火炎
は、複数の平行空気導入管１６に沿って流れるものであ
り、その複数の平行空気導入管１６に沿って流れる未燃
焼燃料を含む火炎には、燃焼空気が上流側、中流側、下
流側から同時に吹き付けられるものである。

【００３８】熱交換ジャケット２は、下側が閉塞した有
底筒状形状を呈するものであり、その上端がリング状フ
ランジ１２によって閉塞されている。熱交換ジャケット
２は、燃焼筒３を外部から覆うものであり、燃焼筒３の
下部から排出された燃焼ガスは、燃焼筒３と熱交換ジャ
ケット２の間の燃焼ガス通路１９ａを通り、熱交換ジャ
ケット２の上部に設けられた排気口１９から外部に排出
される。

【００３９】熱交換ジャケット２の内部には、図１に示
すように、温水が流れる循環水路２０が形成されてい
る。また、熱交換ジャケット２の下部には、温水を循環
水路２０に導く温水入口２１が形成され、熱交換ジャケ
ット２の上部には、循環水路２０を通過した温水を外部
へ導く温水出口２２が形成されている。なお、温水出口
２２は、例えば図示しない車両用暖房装置であるヒータ
コアに接続されるものである。

【００４０】次に、第１実施形態の作動および特徴を述
べる。図示しない運転スイッチがONされると、インジェ
クタ５、エアポンプ８およびスパーカー４が作動し、燃
焼筒３内に噴霧された燃料と、１次空気供給口９から噴
霧燃料の周囲に供給された燃焼空気によって、１次燃焼
が開始され、中空プレート部１５の上流の１次燃焼室３
ａでは完全燃焼しない１次火炎が形成される。この未燃
焼燃料を含む１次火炎は、中空プレート部１５に形成さ
れた複数の貫通孔１８から中空プレート部１５の下流の
２次燃焼室３ｂへ導かれる。

【００４１】中空プレート部１５の下流には、１次火炎
の流れに沿う複数の平行空気導入管１６が配置されてお
り、その平行空気導入管１６に形成された多数の噴孔１
７から燃焼筒３内の全域に燃焼空気が３次元的に供給さ
れる。このため、貫通孔１８を通過した１次火炎は、３
次元的に供給されている燃焼空気と効率良く均一的に混
合される。この結果、燃焼筒３内における燃焼性が向上
し、燃焼ガス中に含まれる有害成分の低減を図ることが
できるとともに、小容積の燃焼筒３であっても燃焼を完
結させることができ、燃焼装置１を小型化することがで
きる。また、平行空気導入管１６は、燃焼熱によって平
行空気導入管１６内を流れる燃焼空気が予熱される。こ
のため、中空プレート部１５の下流における２次燃焼の
燃焼速度を速めることができ、この結果からも燃焼筒３
を小容積化することができる。

【００４２】〔第２実施形態〕図４〜図６に第２実施形
態を示す。この実施形態では、各平行空気導入管１６に
設けられるそれぞれの噴孔１７は、各噴孔１７から噴出
される燃焼空気によって燃焼筒３内に旋回流を生じさせ
るように設けられている。つまり、図５に示すように、
各噴孔１７は同一の回転方向を向くように形成されたも
のである。このように、噴孔１７から噴出される燃焼空
気によって燃焼筒３内に旋回流を生じさせることによ
り、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上するため、
燃焼筒３を小容積化できる。

【００４３】〔第３実施形態〕図７に第３実施形態を示
す。この実施形態は、平行空気導入管１６に設けられる
噴孔１７の位置を、隣接する平行空気導入管１６の噴孔
１７に対し、軸方向にずらして設けたものである。この
ように噴孔１７の位置を、隣接する平行空気導入管１６
の噴孔１７に対して軸方向へずらすことにより、未燃焼
燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒３を小容積
化できる。

【００４４】〔第４実施形態〕図８、図９に第４実施形
態を示す。この実施形態は、各平行空気導入管１６に設
けられる噴孔１７を、平行空気導入管１６の閉塞端に向
かうほど、つまり下流に向かうほど、孔径を小さく設け
たものである。このように設けることにより、各噴孔１
７から噴出される燃焼空気の噴出量を均一化できる。つ
まり、上流側の噴孔１７からも、下流側の噴孔１７から
も、ほぼ同じ量の燃焼空気を噴出できる。このため、燃
焼空気の供給ムラがなくなり、未燃焼燃料と燃焼空気と
の混合性が向上し、燃焼筒３を小容積化できる。

【００４５】〔第５実施形態〕図１０に第５実施形態を
示す。この実施形態は、平行空気導入管１６を閉塞端に
向かうほど、つまり下流に向かうほど、管径を細く設け
たものである。このように設けることにより、平行空気
導入管１６の内部における燃焼空気の圧力分布が均一化
されるため、各噴孔１７から噴出される燃焼空気の噴出
量を均一化できる。このため、未燃焼燃料と燃焼空気と
の混合性が向上し、燃焼筒３を小容積化できる。

【００４６】〔第６実施形態〕図１１、図１２に第６実
施形態を示す。この実施形態は、平行空気導入管１６の
内部にインナフィン２３を設け、平行空気導入管１６の
熱を積極的に燃焼空気に与えているものである。このよ
うに設けることにより、火炎によって加熱された平行空
気導入管１６の熱が、効率的に平行空気導入管１６の内
部を流れる燃焼空気に伝えられ、平行空気導入管１６の
温度上昇を防ぐことができる。このため、平行空気導入
管１６が熱によって変形するなど不具合を防ぐことがで
きる。また、燃焼空気が予熱されて高温になるため、燃
焼速度を速めることができ、燃焼筒３を小容積化でき
る。

【００４７】〔第７実施形態〕図１３、図１４に第７実
施形態を示す。この実施形態は、燃焼筒３の内部に配置
される燃焼空気導入部１１として、燃焼筒３の軸方向に
対して垂直方向に配置された垂直空気導入管２４を備え
る。この垂直空気導入管２４は、図１４に示すように、
燃焼筒３を横切るものであり、燃焼筒３の上流から下流
にかけて複数段（この実施形態では３段）に亘って配置
されている。具体的に、この実施形態の垂直空気導入管
２４は、燃焼筒３の上流段に３本、中流段に３本、下流
段に３本配置されたものである。このように設けること
により、この実施形態でも燃焼筒３内の全域に燃焼空気
を３次元的に供給することができる。このため、未燃焼
燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒３を小容積
化できる。

【００４８】〔第８実施形態〕図１５、図１６に第８実
施形態を示す。この実施形態の垂直空気導入管２４は、
図１６に示すように、燃焼筒３の内部でクロスする形状
に設けられている。また、垂直空気導入管２４に設けら
れる噴孔１７は、この噴孔１７から噴出される燃焼空気
によって、燃焼筒３内に旋回流を生じさせるように設け
られている。このように、噴孔１７から噴出される燃焼
空気によって燃焼筒３内に旋回流を生じさせることによ
り、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上するため、
燃焼筒３を小容積化できる。

【００４９】〔第９実施形態〕図１７に第９実施形態を
示す。この実施形態は、上記第８実施形態の変形例であ
り、上流から下流に向かう各段ごとに旋回流が逆向きと
なるように噴孔１７を形成したものである。このように
設けることにより、燃焼筒３の内部における燃焼空気の
流れが乱れるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が
向上し、燃焼筒３を小容積化できる。

【００５０】〔第１０実施形態〕図１８、図１９に第１
０実施形態を示す。この実施形態の垂直空気導入管２４
は、図１９に示すように、燃焼筒３の内部において渦巻
形状に設けられたものである。このように設けることに
よって、燃焼空気を燃焼筒３の全域に亘って均一的に供
給できるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上
し、燃焼筒３を小容積化できる。また、各段ごとの垂直
空気導入管２４は、ぞれぞれ１本のパイプを加工したも
のであるため、垂直空気導入管２４の製造コストを抑え
ることができる。

【００５１】〔第１１実施形態〕図２０、図２１に第１
１実施形態を示す。この実施形態の垂直空気導入管２４
は、図２１に示すように、燃焼筒３の内部において蛇行
する波形形状に設けられたものである。このように設け
ることによって、燃焼空気を燃焼筒３の全域に亘って均
一的に供給できるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合
性が向上し、燃焼筒３を小容積化できる。また、上記第
１０実施形態と同様、各段ごとの垂直空気導入管２４
は、ぞれぞれ１本のパイプを加工したものであるため、
垂直空気導入管２４の製造コストを抑えることができ
る。

【００５２】〔第１２実施形態〕図２２、図２３に第１
２実施形態を示す。この実施形態の燃焼空気導入部１１
は、略Ｔ字形を呈するものであり、燃焼筒３を横断する
垂直空気導入管２４と、燃焼筒３の中心部において垂直
空気導入管２４から下流に伸びた平行空気導入管１６と
からなる。そして、垂直空気導入管２４に設けられる噴
孔１７は、燃焼筒３内に旋回流を生じさせるように設け
られており、水平空気導入管に設けられる噴孔１７は、
旋回流の中心側から旋回流に向けて燃焼空気を放射する
ように設けられている。このように設けることによっ
て、旋回流の中心からも燃焼空気を放射することができ
るため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、燃
焼筒３を小容積化できる。

【００５３】〔第１３実施形態〕図２４、図２５に第１
３実施形態を示す。この実施形態は、燃焼筒３内に配置
される燃焼空気導入部１１として、燃焼筒３の中心軸の
周囲に螺旋状に配置された螺旋状空気導入管２５を備え
るもので、この螺旋状空気導入管２５に設けられた多数
の噴孔１７から燃焼筒３内に燃焼空気を供給するもので
ある。このように設けることによって、燃焼空気を燃焼
筒３の全域に亘って均一的に供給できるため、未燃焼燃
料と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒３を小容積化
できる。また、螺旋状空気導入管２５は、１本のパイプ
を加工したものであるため、製造コストを抑えることが
できる。

【００５４】〔第１４実施形態〕図２６、図２７に第１
４実施形態を示す。この実施形態は、燃焼筒３内に配置
される燃焼空気導入部１１として、その内部に燃焼空気
が供給される中空隔壁２６によって、燃焼筒３の内部に
複数の火炎通路２７を形成するものである。この火炎通
路２７には、１次燃焼室３ａで燃焼が開始された１次火
炎が導かれるものであり、中空隔壁２６には、火炎通路
２７を流れる１次火炎に向けて燃焼空気を吹き出すため
の噴孔１７が、上流側から下流側に亘って複数設けられ
ている。このように設けることによっても、未燃焼燃料
と燃焼空気との混合性が向上し、燃焼筒３を小容積化で
きる。

【００５５】〔第１５実施形態〕図２８に第１５実施形
態を示す。この実施形態は、上記第１４実施形態の変形
例であり、火炎通路２７の内部に、この火炎通路２７内
の流れを乱すための突起２８を設けたものである。この
ように設けることによって、未燃焼燃料と燃焼空気との
混合性がさらに向上するため、燃焼筒３を小容積化でき
る。

【００５６】〔第１６実施形態〕図２９に第１６実施形
態を示す。この実施形態は、上記第１５実施形態の変形
例であり、火炎通路２７の内部に、この火炎通路２７内
の流れを乱すための波状のパイプ２９を挿入したもので
ある。このように設けることによっても、火炎通路２７
内の流れを乱すことができる。つまり、未燃焼燃料と燃
焼空気との混合性が向上するため、燃焼筒３を小容積化
できる。また、火炎通路２７内に波状のパイプ２９を挿
入するのみで火炎通路２７内の流れを乱すことができ、
製造コストを抑えることができる。

【００５７】〔第１７実施形態〕図３０に第１７実施形
態を示す。この実施形態は、上記第１４実施形態の変形
例であり、各火炎通路２７を蛇行して設けたものであ
る。このように設けることによっても、火炎通路２７内
の流れを乱すことができる。つまり、未燃焼燃料と燃焼
空気との混合性が向上するため、燃焼筒３を小容積化で
きる。

【００５８】〔第１８実施形態〕図３１、図３２に第１
８実施形態を示す。この実施形態の燃焼空気導入部１１
は、燃焼空気が通過可能な多孔質プレート３０よりなる
もので、その内部に燃焼用の空気が供給されるものであ
る。この多孔質プレート３０は、例えば発泡金属や多孔
質セラミックより形成されたもので、その内部には２次
空気供給口１０に連通する貫通穴３０ａが設けられてい
る。この貫通穴３０ａに供給された燃焼空気は、多孔質
の微細な穴を通って燃焼筒３内に供給されるものであ
る。

【００５９】この多孔質プレート３０は、図３２に示す
ように燃焼筒３の全域に配置されるものであり、且つ図
３１に示すように上流側から下流側に複数段（この実施
形態では３段）設けられたものである。各段の多孔質プ
レート３０には、複数の炎口３１が複数設けられてお
り、保炎効果と、燃焼筒３を流れる流体の圧力損失を調
節するように設けられている。この第１８実施形態のよ
うに設けることにより、複数段配置された多孔質プレー
ト３０の全域から、燃焼空気を燃焼筒３内に拡散供給す
ることができるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性
が向上し、燃焼筒３を小容積化できる。

【００６０】〔第１９実施形態〕図３３、図３４に第１
９実施形態を示す。この実施形態の燃焼空気導入部１１
は、内部に燃焼空気が供給される中空隔壁２６によっ
て、燃焼筒３の内部に、複数の炎口３１を形成するもの
である。そして、炎口３１を通過した未燃焼燃料を含む
１次火炎に燃焼空気を供給するように噴孔１７を形成し
たものである。このように設けることにより、１次火炎
に含まれる未燃焼燃料と燃焼空気との混合性が向上し、
燃焼筒３を小容積化できる。

【００６１】〔第２０実施形態〕図３５に第２０実施形
態を示す。この実施形態は、上記第１９実施形態の変形
例を示すものであり、複数の噴孔１７から噴出される燃
焼空気の流れによって、燃焼筒３内に旋回流を生じさせ
るものである。このように設けることにより、未燃焼燃
料と燃焼空気との混合性がさらに向上し、燃焼筒３を小
容積化できる。

【００６２】〔第２１実施形態〕図３６に第２１実施形
態を示す。この実施形態は、上記第２０実施形態の変形
例を示すものであり、燃焼筒３の中心側の噴孔１７と、
燃焼筒３の外周側の噴孔１７との燃焼空気の吐出方向を
逆に設け、燃焼筒３の中心側と外周側に互いに異なった
旋回流を生じさせるものである。このように設けること
により、燃焼空気の流れが乱れ、未燃焼燃料と燃焼空気
との混合性がさらに向上し、燃焼筒３を小容積化でき
る。

【００６３】〔第２２実施形態〕図３７、図３８に第２
２実施形態を示す。この実施形態は、上記第１９実施形
態の変形例を示すものであり、炎口３１に形成される１
次火炎に向けて燃焼空気を吹き込むように噴孔１７が設
けられたものである。このように設けることにより、未
燃焼燃料を含む１次火炎の内部に強制的に燃焼空気が吹
き込まれるため、未燃焼燃料の燃焼速度が増し、燃焼筒
３を小容積化できる。

【００６４】〔第２３実施形態〕図３９に第２３実施形
態を示す。この実施形態は、上記第２２実施形態の変形
例を示すものであり、複数の噴孔１７から噴出される燃
焼空気の流れによって、燃焼筒３内に旋回流を生じさせ
るものである。このように設けることにより、未燃焼燃
料と燃焼空気との混合性がさらに向上し、燃焼筒３を小
容積化できる。

【００６５】〔第２４実施形態〕図４０に第２４実施形
態を示す。この実施形態は、上記第２３実施形態の変形
例を示すものであり、燃焼筒３の中心側の噴孔１７と、
燃焼筒３の外周側の噴孔１７との燃焼空気の吐出方向を
逆に設け、燃焼筒３の中心側と外周側に互いに異なった
旋回流を生じさせるものである。このように設けること
により、燃焼空気の流れが乱れ、未燃焼燃料と燃焼空気
との混合性がさらに向上し、燃焼筒３を小容積化でき
る。

【００６６】〔第２５実施形態〕図４１、図４２に第２
５実施形態を示す。この実施形態の燃焼空気導入部１１
は、燃焼筒３の内部を螺旋状に区画する中空螺旋部材３
２と、その中心に配置される中空軸心部材３３とから構
成されるものであり、中空螺旋部材３２と中空軸心部材
３３の内部には、燃焼空気が供給されるものである。中
空螺旋部材３２および中空軸心部材３３には、図４１、
図４２に示すように多数の噴孔１７が全体的に設けられ
ており、中空螺旋部材３２に沿って流れる未燃焼燃料に
燃焼空気を均一的に吹き付けるように設けられている。
このように設けることにより、燃焼筒３内のスペースを
有効利用して燃焼筒３を流れる未燃焼燃料の流路を長く
することができるとともに、その流路に均一的に燃焼空
気を供給できるため、未燃焼燃料と燃焼空気との混合性
が向上し、燃焼筒３を小容積化できる。

【００６７】〔変形例〕上記の実施形態では、燃料供給
手段の一例として液体燃料を燃焼筒３の内部に噴霧供給
する例を示したが、液体燃料を気化させ、その気化燃料
を燃焼筒３の内部に供給するように設けても良いし、ガ
ス燃料を燃焼筒３の内部に供給するように設けても良
い。

【００６８】上記の実施形態では、点火手段の一例とし
てスパーカー４を例に示したが、通電によって発熱して
燃料を着火させるグロープラグなど、他の点火手段を用
いても良い。上記の実施形態では、燃焼装置１の発生し
た熱によって暖房を行う例を示したが、車両部品の暖機
など、他の用途の燃焼装置１として用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】温水加熱装置の概略断面図である（第１実施形
態）。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１実施
形態）。

【図３】平行空気導入管の断面図である（第１実施形
態）。

【図４】温水加熱装置の概略断面図である（第２実施形
態）。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第２実施
形態）。

【図６】平行空気導入管の断面図である（第２実施形
態）。

【図７】温水加熱装置の概略断面図である（第３実施形
態）。

【図８】温水加熱装置の概略断面図である（第４実施形
態）。

【図９】平行空気導入管の断面図である（第４実施形
態）。

【図１０】温水加熱装置の概略断面図である（第５実施
形態）。

【図１１】温水加熱装置の概略断面図である（第６実施
形態）。

【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第６
実施形態）。

【図１３】温水加熱装置の概略断面図である（第７実施
形態）。

【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第７
実施形態）。

【図１５】温水加熱装置の概略断面図である（第８実施
形態）。

【図１６】図１５のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第８
実施形態）。

【図１７】温水加熱装置の概略断面図である（第９実施
形態）。

【図１８】温水加熱装置の概略断面図である（第１０実
施形態）。

【図１９】垂直空気導入管の平面図である（第１０実施
形態）。

【図２０】温水加熱装置の概略断面図である（第１１実
施形態）。

【図２１】垂直空気導入管の平面図である（第１１実施
形態）。

【図２２】温水加熱装置の概略断面図である（第１２実
施形態）。

【図２３】図２２のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１
２実施形態）。

【図２４】温水加熱装置の概略断面図である（第１３実
施形態）。

【図２５】螺旋状空気導入管の斜視図である（第１３実
施形態）。

【図２６】温水加熱装置の概略断面図である（第１４実
施形態）。

【図２７】図２６のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１
４実施形態）。

【図２８】温水加熱装置の概略断面図である（第１５実
施形態）。

【図２９】温水加熱装置の概略断面図である（第１６実
施形態）。

【図３０】温水加熱装置の概略断面図である（第１７実
施形態）。

【図３１】温水加熱装置の概略断面図である（第１８実
施形態）。

【図３２】図３１のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１
８実施形態）。

【図３３】温水加熱装置の概略断面図である（第１９実
施形態）。

【図３４】図３３のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第１
９実施形態）。

【図３５】燃焼空気の吹出方向を示す燃焼筒の断面図で
ある（第２０実施形態）。

【図３６】燃焼空気の吹出方向を示す燃焼筒の断面図で
ある（第２１実施形態）。

【図３７】温水加熱装置の概略断面図である（第２２実
施形態）。

【図３８】図３７のＡ−Ａ線に沿う断面図である（第２
２実施形態）。

【図３９】燃焼空気の吹出方向を示す燃焼筒の断面図で
ある（第２３実施形態）。

【図４０】燃焼空気の吹出方向を示す燃焼筒の断面図で
ある（第２４実施形態）。

【図４１】温水加熱装置の概略断面図である（第２５実
施形態）。

【図４２】中空螺旋部材および中空軸心部材の斜視図で
ある（第２５実施形態）。

【符号の説明】

１ 燃焼装置 ３ 燃焼筒 ４ スパーカー（点火手段） ５ インジェクタ（燃料供給手段） ８ エアポンプ（燃焼空気供給手段） １１ 燃焼空気導入部 １６ 平行空気導入管 １７ 噴孔 １８ 貫通孔（火炎案内手段） ２３ インナフィン ２４ 垂直空気導入管 ２５ 螺旋状空気導入管 ２６ 中空隔壁 ２７ 火炎通路 ２８ 突起 ２９ 波状のパイプ ３０ 多孔質プレート ３１ 炎口 ３２ 中空螺旋部材 ３３ 中空軸心部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 康弘 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 上原 昌徳 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 川口 清司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3K023 BA01 BA04 BA15 KA06 KB04 KB07 KC01 KC07 KD05 3K052 AA10 BA31

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を燃焼筒内に供給する燃料供給手段
   と、 燃焼用の燃焼空気を前記燃焼筒内に供給する燃焼空気供
   給手段と、 前記燃焼筒内において燃料の点火を行う点火手段と、を
   備える燃焼装置において、 前記燃焼空気供給手段は、前記燃焼筒の空間内に配置さ
   れた燃焼空気導入部を備えるものであり、 この燃焼空気導入部には、前記燃焼筒の空間内から燃焼
   空気を吹き出すための複数の噴孔が設けられたことを特
   徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼筒の空間内に配置された前記燃焼空気導入部
   は、前記燃焼筒の軸方向に沿う複数の平行空気導入管を
   備えるものであり、 この平行空気導入管には、前記軸方向に前記複数の噴孔
   が設けられていることを特徴とする燃焼装置。
3. 【請求項３】請求項２の燃焼装置は、 前記点火手段で着火して燃焼が開始された不完全燃焼の
   火炎を、前記平行空気導入管の周りへ導くための火炎案
   内手段を備えることを特徴とする燃焼装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの燃焼
   装置において、 前記噴孔は、この噴孔から噴出される燃焼空気によっ
   て、前記燃焼筒内に旋回流を生じさせるように設けられ
   ていることを特徴とする燃焼装置。
5. 【請求項５】請求項２ないし請求項４のいずれかの燃焼
   装置において、 前記平行空気導入管に設けられる前記噴孔は、隣接する
   前記平行空気導入管の前記噴孔に対し、前記軸方向にず
   らして設けられたことを特徴とする燃焼装置。
6. 【請求項６】請求項２ないし請求項５のいずれかの燃焼
   装置において、 前記平行空気導入管に設けられる前記噴孔は、前記平行
   空気導入管の閉塞端に向かうほど、孔径が小さく設けら
   れていることを特徴とする燃焼装置。
7. 【請求項７】請求項２ないし請求項６のいずれかの燃焼
   装置において、 前記平行空気導入管は、前記平行空気導入管の閉塞端に
   向かうほど、管径が細く設けられていることを特徴とす
   る燃焼装置。
8. 【請求項８】請求項２ないし請求項７のいずれかの燃焼
   装置において、 前記平行空気導入管の内部には、この平行空気導入管の
   管壁の熱が伝わるインナフィンが設けられていることを
   特徴とする燃焼装置。
9. 【請求項９】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼筒の空間内に配置された前記燃焼空気導入部
   は、前記燃焼筒の軸方向に対して垂直方向に配置された
   垂直空気導入管を備えるものであり、 この垂直空気導入管には、前記複数の噴孔が設けられて
   おり、 前記複数の噴孔が設けられた前記垂直空気導入管は、前
   記燃焼筒の内部において前記軸方向に複数段配置された
   ことを特徴とする燃焼装置。
10. 【請求項１０】請求項９の燃焼装置において、 前記垂直空気導入管は、前記燃焼筒の内部でクロスする
    形状に設けられ、 前記噴孔は、この噴孔から噴出される燃焼空気によっ
    て、前記燃焼筒内に旋回流を生じさせるように設けられ
    ていることを特徴とする燃焼装置。
11. 【請求項１１】請求項１０の燃焼装置において、 前記燃焼筒の内部において前記軸方向に複数段配置され
    たクロス形状の前記垂直空気導入管の前記噴孔は、一段
    ごとに旋回流が逆向きとなるように設けられたことを特
    徴とする燃焼装置。
12. 【請求項１２】請求項９の燃焼装置において、 前記垂直空気導入管は、前記燃焼筒の内部において渦巻
    形状を呈することを特徴とする燃焼装置。
13. 【請求項１３】請求項９の燃焼装置において、 前記垂直空気導入管は、前記燃焼筒の内部において蛇行
    する波形形状に設けられたことを特徴とする燃焼装置。
14. 【請求項１４】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼筒の空間内に配置された前記燃焼空気導入部
    は、前記燃焼筒の軸方向に対して垂直方向に配置された
    垂直空気導入管と、前記燃焼筒の中心部において前記燃
    焼筒の軸方向に沿って伸びた平行空気導入管とからな
    り、 前記垂直空気導入管および前記水平空気導入管には、そ
    れぞれ前記複数の噴孔が設けられており、 前記垂直空気導入管に設けられる前記噴孔は、この噴孔
    から噴出される燃焼空気によって、前記燃焼筒内に旋回
    流を生じさせるように設けられており、 前記平行空気導入管に設けられる前記噴孔は、旋回流の
    中心側から旋回流に向けて燃焼空気を放射するように設
    けられたことを特徴とする燃焼装置。
15. 【請求項１５】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼筒の空間内に配置された前記燃焼空気導入部
    は、前記燃焼筒の中心軸の周囲に螺旋状に配置された螺
    旋状空気導入管であることを特徴とする燃焼装置。
16. 【請求項１６】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼空気導入部は、前記燃焼筒の内部において未燃
    焼燃料を含む火炎が導かれる火炎通路を複数形成するた
    めの中空隔壁を備え、 前記複数の噴孔は、前記火炎通路内に燃焼空気を吹き出
    すように設けられていることを特徴とする燃焼装置。
17. 【請求項１７】請求項１６の燃焼装置において、 前記火炎通路の内部には、この火炎通路内の流れを乱す
    ための突起が設けられていることを特徴とする燃焼装
    置。
18. 【請求項１８】請求項１６の燃焼装置において、 前記火炎通路の内部には、この火炎通路内の流れを乱す
    ための波状のパイプが挿入されていることを特徴とする
    燃焼装置。
19. 【請求項１９】請求項１６ないし請求項１８のいずれか
    の燃焼装置において、 前記火炎通路は、蛇行して設けられたことを特徴とする
    燃焼装置。
20. 【請求項２０】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼空気導入部は、燃焼空気が通過可能な多孔質プ
    レートよりなるもので、前記燃焼筒の内部に配置された
    前記多孔質プレートの内部に燃焼空気が供給されるよう
    に設けられていることを特徴とする燃焼装置。
21. 【請求項２１】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼空気導入部は、前記燃焼筒の内部に複数の炎口
    を形成するための中空隔壁を備え、 前記複数の噴孔は、前記炎口に形成される未燃焼燃料を
    含む火炎に燃焼空気を供給するように設けられているこ
    とを特徴とする燃焼装置。
22. 【請求項２２】請求項２１の燃焼装置において、 前記複数の噴孔は、前記燃焼筒内に旋回流を生じさせる
    ように設けられていることを特徴とする燃焼装置。
23. 【請求項２３】請求項２２の燃焼装置において、 前記燃焼筒の中心側の噴孔と、燃焼筒の外周側の噴孔と
    は、互いに異なった側に旋回流を生じさせるように設け
    られていることを特徴とする燃焼装置。
24. 【請求項２４】請求項２１の燃焼装置において、 前記複数の噴孔は、前記炎口に形成される未燃焼燃料を
    含む火炎に向けて燃焼空気を吹き込むように設けられて
    いることを特徴とする燃焼装置。
25. 【請求項２５】請求項２４の燃焼装置において、 前記複数の噴孔は、前記燃焼筒内に旋回流を生じさせる
    ように設けられていることを特徴とする燃焼装置。
26. 【請求項２６】請求項２５の燃焼装置において、 前記燃焼筒の中心側の噴孔と、燃焼筒の外周側の噴孔と
    は、互いに異なった側に旋回流を生じさせるように設け
    られていることを特徴とする燃焼装置。
27. 【請求項２７】請求項１の燃焼装置において、 前記燃焼空気導入部は、前記燃焼筒の内部を螺旋状に区
    画する中空螺旋部材と、前記燃焼筒の軸心に沿って配置
    された中空軸心部材とからなり、 前記中空螺旋部材および前記中空軸心部材に設けられた
    前記複数の噴孔から燃焼空気を前記燃焼筒内に供給する
    ように設けられたことを特徴とする燃焼装置。