JP2004037013A - 燃焼式ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼用エアによるグロープラグ及びウィックの冷却を低減し、着火性を向上した燃焼式ヒータを提供する。
【解決手段】燃焼式ヒータ１は、燃焼室１２の端面に接するように配置され、燃料を保持するウィック１０２と、ウィックに近接して配置され、燃焼室内に露出したグロープラグ１０３を有すると共に、グロープラグの少なくともウィックに面しない部分の一部が、耐熱性の防風部材１１０で覆われるようにして、燃焼エア穴１０４からの燃焼用エアが直接グロープラグに当たり、これを冷却しないようにしている。防風部材は、覆い部１１１、支持部１１３及びウィック押さえ部１１２等から構成されている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の車両の内部を暖房するのに好適な燃焼式ヒータに関し、特に燃料吸収体（以下、ウィックと称す）に保持された燃料をグロープラグにより加熱して着火する燃焼チャンバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両の内部を暖房するのに使用される車両用燃焼式ヒータは、モータ駆動のブロワによって燃焼室内に空気を導入すると共に、燃料ポンプによって燃焼室内に燃料を供給し、その燃焼室内で空気と燃料とを混合して混合気とし、その混合気をグロープラグで着火して燃焼させ、その燃焼した熱で流動する空気又は水を加熱し、その加熱された空気又は水によって車両の室内を暖めている。
【０００３】
このような車両用燃焼式ヒータとして、特開平２−２８７００６号公報に示された自動車用加熱装置が、従来より公知である。この自動車用加熱装置においては、図３（ｂ）に従来技術として示すように、燃焼室１２の端面に接して配置されたウィック１０２の気化面に平行してグロープラグ１０３が配設されていると共に、ウィック１０２の表面をふるい状に複数の開口部１２１を有する薄鋼板よりなるカバー１２０によって覆っており、これにより、ウィック１０２を火炎から保護している。
【０００４】
しかしながら、このようにグロープラグ１０３が燃焼室１２内に配置された燃焼チャンバにおいては、燃焼室１２の側壁に穿設された多数の燃焼エア穴１０４から燃焼室１２内に導入される燃焼用エアが、グロープラグ１０３に直接に到達し、このグロープラグ１０３を冷却するため、低温時においてはグロープラグ１０３の昇温が不足し着火しにくくなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、燃焼用エアによるグロープラグおよびウィックの冷却を低減し、着火性を向上した燃焼式ヒータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の燃焼式ヒータを提供する。
請求項１に記載の燃焼式ヒータは、燃焼室内に、その端面に接するように燃料を保持するウィックと、そのウィックに近接して配置されるグロープラグとを設けると共に、このグロープラグの少なくともウィックに面しない部分の一部を覆う耐熱性の防風部材を更に設けたものであり、これにより、燃焼式ヒータの始動の際に、燃焼室側壁に設けられた燃焼エア穴からの燃焼用エアが直接にグロープラグに当たることによるグロープラグの冷却が防止され、その着火性が向上する。
【０００７】
請求項２の燃焼式ヒータは、防風部材がグロープラグを覆うための覆い部と、防風部材を燃焼室内壁に対して支持するための支持部とで構成されていることを特定したものであり、これにより、防風部材が燃焼室内にしっかりと支持される。また、支持部により火炎がウィックに直接に当たるのを低減でき、ウィックの耐熱性が向上し、その焼損防止が図れる。
請求項３の燃焼式ヒータは、防風部材の覆い部に複数の通気孔を設けたものであり、これにより、気化した燃料と燃焼用エアとの混合が促進される。また、グロープラグ周辺が通気孔を通る少量の燃焼用エアにより掃気されるので、グロープラグ上のすすの堆積が低減できる。
【０００８】
請求項４の燃焼式ヒータは、防風部材の支持部に複数の開口部を設けたものであり、これにより、支持部によってウィックの火炎の熱を受ける面積の低下を最小限に抑えることができ、燃料の気化を向上させることが可能となり、定常燃焼時の燃料気化量を確保できる。
請求項５の燃焼式ヒータは、防風部の支持部外周部がウィック押えを兼用するようにしたものであり、これにより、別部材としてウィック押えを設ける必要がないので、低コストでかつ組付け性を向上できる。
【０００９】
請求項６の燃焼式ヒータは、防風部材として金属メッシュ状材料を使用したものであり、これにより、防風部材の通気性を向上でき、気化燃料と空気との混合を向上させることができる。
請求項７の燃焼式ヒータは、防風部材として、グロープラグの真上をこれに沿って延在し、燃焼室側壁間を架橋する平板状の覆い部材を採用したものであり、これにより、構造が簡素で、なおかつグロープラグの冷却の防止が可能である防風部材を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態の燃焼式ヒータについて説明する。図１は、本発明の実施の形態の燃焼式ヒータの縦断面図を示している。この燃焼式ヒータ１のハウジングは、燃焼用エア入口３１と燃焼ガス出口３２とが設けられた有底筒状の燃焼エアハウジング３０と、被加熱流体入口２１と被加熱流体出口２２とが設けられた有底筒状の熱交換器ハウジング２０とを、開放側同志を突き合わせて結合することにより形成されている。燃焼式ヒータ１のハウジング内には、主に燃焼室１２、燃焼筒１３及びチャンバ支持材１４とよりなる燃焼チャンバ１０と、この燃焼チャンバ１０を間隔をあけて包囲するように設けられた熱交換器４０とが収容されている。
【００１１】
燃焼室１２は、有底筒状部材から形成されており、側壁には多数の燃焼エア穴１０４が形成され、燃料供給機構として図示しない燃料ポンプに接続している燃料パイプ１１が燃焼室１２の端面に接続している。この燃焼室１２内の構成については、後に詳述する。燃焼室１２の開放側は、燃焼筒１３に結合しており、この燃焼筒１３に形成されたオリフィス１５を介して燃焼室１２と燃焼筒１３とは連通している。この燃焼室１２と燃焼筒１３とは、フランジが形成された筒状のチャンバ支持材１４によって燃焼式ヒータ１のハウジングに保持されている。
【００１２】
燃焼室１２を囲むように燃焼エアハウジング３０によって空気室３３が形成され、空気供給機構として図示しないブロワ等により燃焼用エア入口３１より燃焼用エアが空気室３３に送り込まれるようになっている。この燃焼用エアは燃焼エア穴１０４より燃焼室１２内に導入される。なお、ブロワ等は、空気室３３内に設置してもよい。
【００１３】
有底筒状の熱交換器４０には、その筒部の内壁に燃焼ガス側伝熱フィン４１が、また筒部の外壁に被加熱流体側伝熱フィン４２が形成されている。燃焼筒１３と熱交換器４０との間隙には、燃焼ガスの流路が形成され、熱交換器４０と熱交換器ハウジング２０との間隙には、被加熱流体の流路が形成されている。従って、燃焼ガスと被加熱流体（冷却水等）とは熱交換器４０壁を介して熱交換される。
【００１４】
次に、本発明の特徴である燃焼室１２内の構成について説明する。燃焼室１２内には、その端面に接するようにウィック１０２が設けられており、このウィック１０２に近接して、燃焼室内に露出したグロープラグ１０３が設置されている。本発明においては、このグロープラグ１０３を覆うようにして防風部材１１０が設けられている。
【００１５】
図２は、本発明の防風部材１１０の第１実施例が示されている。この防風部材１１０は、燃焼エア穴１０４から燃焼室１２内に入り込む燃焼用エアが直接グロープラグ１０３に当たらないようにするために、グロープラグ１０３を覆うための覆い部１１１と、防風部材１１０を燃焼室１２内壁に支持させるための支持部１１３とから構成されている。図２のＡ−Ａ断面図から分かるように支持部１１３の外周部は、断面がＬ字状で環状に形成されていて燃焼室１２の内壁に当接すると共に、ウィック１０２を押えるウィック押え部１１２となっている。
【００１６】
図２のＡ−Ａ断面図に示されるように覆い部１１１の頂部からずれた、両側にスリット状の複数の第１通気孔１１４ａが形成され、また図２のＢ−Ｂ断面図から分かるように覆い部１１１両側面には矩形状の第２通気孔１１４ｂが形成されている。これによって、第１通気孔１１４ａから入り、第２通気孔１１４ｂから出る小流量の燃焼用エアの流れが形成される。
また、支持部１１３には開口部である多数の燃料気化穴１１５が形成されていて、ウィック１０２の火炎の熱を受ける面積の低下が最小限となり、燃料の気化が促進されるようになっている。
この防風部材１１０は、ＳＵＳ等の耐熱性材料で形成されることが好ましい。
【００１７】
更に、燃焼式ヒータ１は、図１に示すように燃焼室１２底面には、燃焼が継続しているかどうかを検知するフレームセンサ５２が設けられており、また被加熱流体出口２２の近辺には、被加熱流体の温度を検知する水温センサ５１が設けられており、これらのセンサ５１，５２で検知した情報が制御装置（図示略）に入力され、この制御装置によって必要な燃焼能力や燃焼式ヒータ１のＯＮ・ＯＦＦ等を制御する。
【００１８】
以上のように構成された燃焼式ヒータ１においては、燃焼用エア及び被加熱流体は、次のようなルートを通って流れる。即ち、ブロワ等の空気供給機構により供給される燃焼用エアは、燃焼用エア入口３１より空気室３３に入り、ここから燃焼エア穴１０４を通って燃焼室１２に導入される。燃焼室１２では、燃料ポンプ等の燃料供給機構から燃料パイプ１１を通って燃焼室１２に送り込まれた燃料が気化し、燃焼用エアと混合し、グロープラグ１０３によって着火される。燃焼室１２で燃焼された燃焼ガスは、オリフィス１５を通って燃焼筒１３に入り、熱交換器４０により反転させられ、熱交換器４０の内側表面を通って燃焼ガス出口３２より排出する。一方、被加熱流体は、被加熱流体入口２１より入り熱交換器４０の外側表面をほぼよどみなく流れ、この間に燃焼ガスと熱交換して加熱され、被加熱流体出口２２より排出され、暖房用の熱源として利用される。
【００１９】
燃焼式ヒータ１の着火時の作動においては、燃料パイプ１１を経由してウィック１０２に入った燃料は、グロープラグ１０３で加熱されて気化し、燃焼用エア穴１０４から入ってくる燃焼用エアと混合して着火し、燃焼を開始する。
燃焼式ヒータ１の定常燃焼時の作動においては、火炎の輻射熱等によりウィック１０２内の燃料が気化し、燃焼用エアと混合することにより燃焼が継続する。燃焼ガスは、燃焼筒１３の開口端をとおって熱交換器４０の底面で反転し、燃焼ガス出口３２に達する。この間、熱交換器４０の表面、伝熱フィン４１，４２を介して燃焼ガスと被加熱流体の間で熱交換し、被加熱流体が加熱される。
【００２０】
図３は、（ａ）本発明と（ｂ）従来技術との作用の比較を説明する図である。図３（ｂ）の従来技術では、グロープラグ１０３を覆う防風部材１１０が設けられていないので、燃焼エア穴１０４から燃焼室１２に入った燃焼用エアが、燃焼室中心部で衝突し、方向を変えてグロープラグ１０３に直接当たる。これにより、グロープラグ１０３および近接するウィック１０２表面が冷却され、着火性が悪くなる。
これに対し、図３（ａ）の本発明では、グロープラグ１０３を覆う防風部材１１０を設けているので、グロープラグ１０３に向かう燃焼用エアが防風部材１１０の覆い部１１１により遮断されるので、グロープラグ１０３及びこれに近接するウィック１０２の冷却が防止でき、着火性が向上する。
また、一部の小流量の燃焼用エアは、覆い部１１１の第１通気孔１１４ａより入り、グロープラグ１０３の表面を通り第２通気孔１１４ｂより出て行くという流れが形成される。これにより、気化した燃料と燃焼用エアとの混合が適切になされる。また、グロープラグ１０３の表面が掃気され、すすの堆積が防止できる。なお、上述の流れの燃焼用エアは、小流量であるのでグロープラグ１０３の冷却に影響を及ぼすことはない。
【００２１】
図４は、本発明の防風部材を使用した場合と使用しない場合における燃焼室内温度の変移を比較した結果を示すグラフであり、（ａ）外気温度０℃と（ｂ）外気温度−２５℃との場合で比較している。この場合、横軸は着火開始からの時間（秒）を、縦軸は燃焼室内温度（℃）を示している。
図４（ａ），（ｂ）から分かるように、防風部材１１０を採用しない場合においては、外気温度が０℃では着火はするもののグロープラグをＯＦＦすると、着火後１００秒程で一時的に燃焼室内温度が大きく下がる等温度が不安定である。また、外気温度が−２５℃では、着火後にグロープラグをＯＦＦすると、着火後１００秒ぐらいから急激に温度が下がり、途中で失火してしまう。
これに対して、本発明の防風部材１１０を採用した場合においては、外気温度が０℃と−２５℃のいずれの場合でも、着火後にグロープラグをＯＦＦしても燃焼室内温度は高温状態を維持し、共に問題なく着火を維持できる。
【００２２】
図５は、本発明の防風部材の第２実施例を、縦断面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図で示している。この第２実施例では、防風部材として細長い、直線状の平板部材を使用して覆い部材１１０′としている。燃焼室１２の側面対称位置には、覆い部材１１０′を架橋するための貫通孔１０５が形成されていて、覆い部材１１０′を貫通して、その両端を折り曲げることによって固定する。または溶接によって固定してもよい。これによって、直線状のグロープラグ１０３を覆うように覆い部材１１０′が燃焼室側壁間に架け渡される。この覆い部材１１０′の幅は、グロープラグ１０３の外径よりやや大きくすることが好ましい。この覆い部材１１０′は、形状が単純であり、その製造が容易である。なお、この覆い部材１１０′を使用する場合は、燃焼室内のウィック１０２を押さえるために、燃焼室１２の内径とほぼ等しい外径の断面Ｌ字状で、環状の押さえ部材１１２′を別部材として用意する必要がある。
【００２３】
図６は、本発明の防風部材の第３実施例を示す平面図である。第１実施例では、燃料気化穴１１５が形成された支持部１１３が、ウィック１０２の表面を部分的に覆う形で設けられていたが、この第２実施例では、開口部である複数の燃料気化穴１１５が形成された支持部１１３が、ウィック１０２の全表面を覆う形で設けられている。この複数の燃料気化穴１１５は、格子状に形成されている。その他の構成は、第１実施例と同様であるので説明を省略する。
このように、支持部１１３をウィック１０２の全表面に渡って設けることにより、火炎がウィック１０２に直接触れる部分が少なくなり、ウィック１０２の焼損が防止され、ウィック１０２の寿命が向上する。なお、この第３実施例では、メッシュ状の金属材料を使用してもよい。
【００２４】
図７は、本発明の防風部材の第４実施例を示す平面図と縦断面図である。この第４実施例では、防風部材１１０は、ウィック１０２の表面大部分をグロープラグ１０３ごと覆う形状をしている。グロープラグ１０３の略直上の部分は、開口部が形成されていない覆い部１１１であり、この覆い部１１１を囲むように複数の略円弧状の開口部が形成され、燃料気化穴１１５となっている。防風部材１１０の外周部は、断面Ｌ字状でかつ環状であるウィック押え部１１２となっている。覆い部１１１と押え部１１２とをつなぐ隣接した燃料気化穴１１５間の部分が、実質的に支持部１１３となっており、この支持部１１３は折曲されている。
【００２５】
この第４実施例の防風部材１１０においても、着火時におけるグロープラグ１０３及びこの周辺のウィック１０２への燃焼用エアの直進が低減されており、その着火性が向上する。また、定常燃焼時にウィック１０２が火炎の輻射熱等の熱を受けて燃料気化が促進され、燃焼用エアとの混合が改善されると共に、火炎がウィック１０２に直接接触することが低減され、ウィック焼損が防止され、ウィック寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の燃焼式ヒータの縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施例の防風部材を装着した燃焼室の部分拡大図を、縦断面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図で示している。
【図３】本発明の防風部材を使用した場合（ａ）と、従来技術の防風部材を使用していない場合（ｂ）とを作用的に比較して説明する図である。
【図４】本発明の防風部材を使用した場合と使用しない場合とを燃焼室内温度の変移で比較したグラフであり、（ａ）外気温度０℃と（ｂ）外気温度−２５℃との場合で行っている。
【図５】本発明の第２実施例の防風部材を装着した燃焼室の部分拡大図を、縦断面図、Ａ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図で示している。
【図６】本発明の第３実施例の防風部材の平面図である。
【図７】本発明の第４実施例の防風部材の平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１２…燃焼室
１０２…ウィック
１０３…グロープラグ
１０４…燃焼エア穴
１１０，１１０′…防風部材
１１１…覆い部
１１２，１１２′…ウィック押え部
１１３…支持部
１１４ａ…第１通気孔
１１４ｂ…第２通気孔
１１５…燃料気化穴（開口部）

Claims (7)

1. 燃焼室と、該燃焼室へ燃焼用エアを供給する空気供給機構と、該燃焼室へ燃料を供給する燃料供給機構と、燃焼排ガスと被加熱流体とが熱交換する熱交換器とを備える燃焼式ヒータにおいて、この燃焼式ヒータが、
   前記燃焼室の端面に接するように配置され、燃料を保持するウィックと、
   前記ウィックに近接して配置され、前記燃焼室内に露出したグロープラグと、を有していて、
   前記グロープラグの少なくとも前記ウィックに面しない部分の一部が、耐熱性の防風部材で覆われていることを特徴とする燃焼式ヒータ。
2. 前記防風部材が、前記グロープラグを覆うための覆い部と、前記防風部材を前記燃焼室内壁に対して支持するための支持部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼式ヒータ。
3. 前記覆い部に複数の通気孔を設けることを特徴とする請求項２に記載の燃焼式ヒータ。
4. 前記支持部に複数の開口部を設けることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃焼式ヒータ。
5. 前記支持部の外周部がウィック押えを兼用していることを特徴とする請求項２，３又は４に記載の燃焼式ヒータ。
6. 前記防風部材が金属メッシュ状の材料により構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼式ヒータ。
7. 前記防風部材が、前記グロープラグの真上を、前記グロープラグに沿って延在し、前記燃焼室側壁間に架橋される平板状の覆い部材であることを特徴とする請求項１に記載の燃焼式ヒータ。

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