JP2004132656A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液体燃料供給手段55、57と気化部41、43とノズル部45、46とバーナを順次接続し、ノズル部46にノズル加熱手段66を設けた構成としノズル部46を高温に設定できる。着火するための予熱時は、加熱手段42、44で気化部を加熱し燃料を蒸発させるとともに、ノズル加熱手段66でノズル部46を加熱し燃料ガスの凝縮を防ぎガス状態を維持できるので、予熱立ち上げを短縮することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に家庭で暖房等に用いる燃焼装置に関するものである。液体燃料を気化させて得られた気体燃料をノズルから噴出し、エゼクタにて空気を吸引し混合することにより生成された混合気をバーナにて燃焼させる液体燃料燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の液体燃料燃焼装置は、図4に示されているように、気化器ボディ1内にシーズヒータ2とウィック3と温度検出素子4を有するメイン気化器5と、メイン気化器5に燃料を供給する送油管6と、全体的に小型の気化器ボディS7内にシーズヒータS8とウィックS9と温度検出素子S10を有するサブ気化器11と、サブ気化器11に燃料を供給する送油管S12と、送られてくる燃料を送油管6と送油管S12とに切り換える電磁弁13と、メイン気化器5とサブ気化器11とから送られた燃料を噴出するノズル14と、ノズル14に連接されたバーナ15とから構成されている。
【0003】
上記構成において、点火操作をするとシーズヒータ2及びシーズヒータS7で予熱開始するとともに、点火初期1〜2分間は熱容量が小さいサブ気化器9を使用し、燃料ポンプ(図示せず)より送られる油を電磁弁13でサブ気化器11側へ切り換え送油管S12、気化器ボディS7、ウィックS9を経て短時間に気化されノズル14より噴出してバーナ15にて点火され燃焼開始する。
【0004】
そして、1〜2分後には電磁弁16を切り換えてメイン気化器5を使用し、燃料ポンプより送られる油は送油管6、気化器ボディ1、ウィック3を経て加熱気化されノズル14より噴出してバーナ15にて燃焼を続ける。
【0005】
従って、バーナ15にメイン気化器5とメイン気化器5より小型で熱容量の小さいサブ気化器9を接続し、点火時はサブ気化器9を使用するので点火時の予熱時間を大幅に短縮できるようになる(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
また、別の燃焼装置は図5に示されているように、第一ヒータ21を内蔵し背面に第一フィン22、内面に第一気化面23を有したメイン気化器24と、メイン気化器24より小さく第二ヒータ25を内蔵し背面に第二フィン26、内面に第二気化面27を有した補助気化器28と、メインバーナヘッド29と補助バーナヘッド30とに分割されたバーナヘッド31と、第一ポンプ32に連通しメイン気化器24の第一気化面23に臨ませた第一ノズル33と、第二ポンプ34に連通し補助気化器28の第二気化面27に臨ませた第二ノズル35と、制御装置36とから構成されており、メイン気化器24と補助気化器28は仕切37を挟んでバーナヘッド30の補助バーナヘッド30側に並設されている。また、メイン気化器24とメインバーナヘッド29とで構成されるメインバーナ38と、補助気化器28と補助バーナヘッド30とで構成される補助バーナ39とは独立して設けられている。
【0007】
上記構成において、まず制御装置36が第二ヒータ25への通電を開始すると、補助気化器28の温度が上昇する。補助気化器28の温度が設定温度に達したら、制御装置36は第二ポンプ34を起動する。これにより、液体燃料が供給され第二ノズル35から補助気化器28の第二気化面27へ噴出される。噴出された液体燃料は第二気化面27で気化されて補助バーナヘッド30へ送られ、点火動作により燃焼が開始される。
【0008】
補助バーナヘッド30で燃焼することにより、燃焼熱の一部は第一フィン22からメイン気化器24に吸収され、メイン気化器24の温度が上昇する。メイン気化器24が設定温度に達したら、制御装置36は第一ポンプ32を起動する。これにより、液体燃料が供給され第一ノズル33からメイン気化器24の第一気化面23へ噴出され、液体燃料は第一気化面23で気化されてメインバーナヘッド29へ送られ、補助バーナヘッド30の火炎が引火しメインバーナヘッド29で燃焼が開始する。
【0009】
従って、補助気化器28の大きさを従来の気化器より小さくすることにより熱容量を小さくできるとともに断熱材からなる仕切37により補助気化器28からの熱の散逸を抑制できるので、補助気化器28の立ち上げを大幅に短縮できるようになる(例えば、特許文献2参照)。
【0010】
【特許文献1】
実開平01−74418号公報
【特許文献2】
特開平10−300025号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の特許文献1の燃焼装置では、着火時は小型の熱容量の小さいサブ気化器を使用することで予熱立ち上げを短縮することができるが、メイン気化器での燃焼中はバーナヘッドの火炎からの燃焼熱を受熱する受熱部がないため、燃焼中はメイン気化器のシーズヒータへ常時通電する必要があり燃焼中の消費電力が大きくなるという課題を有していた。
【0012】
また、上記従来の特許文献2の燃焼装置では、従来の気化器より熱容量が小さく、熱の散逸を抑制する仕切を設けた補助気化器により予熱立ち上げを短縮することができるが、バーナヘッドを補助バーナヘッドとメインバーナヘッドに分割する必要があり、メインバーナと補助バーナを独立して設けるためバーナ全体の構成が複雑になるとともに、補助バーナヘッドでの燃焼熱をメイン気化器と補助気化器で受熱するため、必要燃焼量の変化に対して両方の気化器の温度を適正に維持するためにメインヒータの通電制御や燃焼用空気量制御が複雑になるという課題を有していた。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するため本発明は、液体燃料供給手段と、加熱手段を有する気化部と、気化ガス用のノズル部と、バーナ部を順次接続してなり、前記ノズル部にノズル加熱手段を設けた構成としてある。
【0014】
これによって、着火するための予熱時は、加熱手段で気化部を加熱し燃料を蒸発させるとともに、ノズル加熱手段でノズル部を加熱し燃料ガスの凝縮を防ぎガス状態を維持できるので、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0015】
また、燃焼中は燃焼熱によって複数の気化器の少なくとも一部を加熱することにより、気化器を加温し、燃料を気化し燃焼させるので燃焼中の加熱手段の消費電力が低減できる。
【0016】
また、燃焼装置は、複数の気化器とノズルにより構成されるので、構成が簡単になる。
【0017】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するため本発明の請求項1記載の発明は、液体燃料供給手段と、加熱手段を有する気化部と、気化ガス用のノズル部と、バーナ部を順次接続してなり、前記ノズル部にノズル加熱手段を設けた構成とし、ノズル部を高温に設定できる。これによって、着火するための予熱時は、加熱手段で気化部を加熱し燃料を蒸発させるとともに、ノズル加熱手段でノズル部を加熱し燃料ガスの凝縮を防ぎガス状態を維持できるので、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0018】
また、本発明の請求項2記載の発明は、液体燃料供給手段と気化器とノズルを複数とし、おのおのを制御できるため、着火するための予熱時は、複数の気化器の一部を利用して、加熱量を集中して加熱手段で気化部を加熱するので、予熱立ち上げを短縮することができる。また、燃焼中は燃焼熱によって複数の気化器の少なくとも一部を加熱することにより、気化器を加温し、燃料を気化し燃焼させるので燃焼中の加熱手段の消費電力が低減できる。また、燃焼量の増減コントロールを液体燃料供給手段、気化器、ノズルまでの複数を個別に動作させることにより、気化部の気化状態とノズルからの噴出特性に最適な流量に確保が可能となる。
【0019】
また、本発明の請求項3記載の発明は、少なくとも1個の気化器はバーナ近傍に設けて構成したことにより、燃焼中は燃焼熱で加熱するバーナ部の熱により気化部を加温し、気化させ燃焼させる燃焼中の加熱手段の消費電力が大幅に低減できる。
【0020】
また、本発明の請求項4記載の発明は、加熱手段をノズル部に内包して構成したことにより、加熱手段で発熱した熱量は放熱が無く、その全てがノズル部に伝導しノズル部の昇温に費やせる。このため、予熱立ち上げをさらに短縮することができる。
【0021】
また、本発明の請求項5記載の発明は、ノズル部にノズル加熱手段と温度検知手段を設け、温度検知手段の出力で加熱手段を制御して構成したことにより、ノズル部の温度を見ながらノズル加熱手段を温度検知手段で制御でき、気化ガス状態を常に最適に保ち良好な燃焼を維持できる。また、ノズル加熱手段の加熱能力を増大して急速に昇温させノズル温度が上昇したとき温度検知手段で加熱手段を停止出来るため、さらに、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0022】
また、本発明の請求項6記載の発明は、ノズル加熱手段をPTCヒータで構成したことにより、ノズル部の温度上昇とともに加熱手段の入力が低下し、ノズル部の温度が一定の温度で平衡する。このため、加熱手段を連続通電状態でもノズル部の温度は一定の高温に保つことが出来るため、予熱立ち上げの短縮しながら、機器として簡単な構成が可能と出来る。
【0023】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0024】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1における液体燃料燃焼装置の断面図である。
【0025】
図1において、41は内部に加熱手段42を有した第1気化部、43は内部に加熱手段44を有した第2気化部、45は第1気化部と連通し気化した燃料ガスを噴出する第1ノズル部、46は第2気化部と連通し気化した燃料ガスを噴出する第2ノズル部、47は第1ノズル部45及び第2ノズル部46の下流側にノズルから噴出された燃料ガスのエジェクター効果で一次空気を吸引する吸引口、48は第1ノズル部45及び第2ノズル部46から噴出された燃料ガスと吸引口47から吸引された一次空気を混合する無底筒状の混合管、49は混合管48の上開口部から覆着し、下部周壁に多数の炎孔50を形成し、混合管48で混合された混合ガスを燃焼させる有天筒状のバーナ部、51は混合管48とバーナ部49を載置し、外周に受熱部52と底部に吸引口47を有するとともに第1気化部41と一体成形した気化ボディ、53は第1気化部41の温度を検知する第1温度検知器、54は第2気化部の温度を検知する第2温度検知器、55は第1気化部41に燃料を供給する第1燃料供給手段、56は第1燃料供給手段55からの燃料を第1気化部41に給油する第1給油管、57は第2気化部43に燃料を供給する第2燃料供給手段、58は第2燃料供給手段57からの燃料を第2気化部43に供給する第2給油管、59は第1気化部41からの燃料ガスを第1ノズル部45に送る第1連通口、60は第2気化部43からの燃料ガスを第2ノズル部46に送る第2連通口、61は第1気化部41内に設けられた無機多孔体の第1気化素子、62は第2気化部43内に設けられた無機多孔体の第2気化素子、63は第1ノズル部を開閉する第1電磁弁、64は第2ノズル部46を開閉する第2電磁弁であり、65は制御部であり、第2ノズル部46には、ノズル加熱手段66と温度検知器67を設けた構成としている。
【0026】
以上のように構成された液体燃料燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0027】
まず、運転スイッチ(図示せず)をONにすると制御部65からの信号を受けて第2気化部43の加熱手段44と、第2ノズル部46のノズル加熱手段66に通電し第2気化部43と第2ノズル部46は加熱され温度上昇する。その後、第2気化部43が所定の温度に達したことを第2温度検知器54により検知すると、その信号が制御部65に伝えられ、第2燃料供給手段57が駆動する。第2燃料供給手段57が駆動すると燃料は油タンク(図示せず)から吸引吐出し、第2給油管58を介して第2気化部43に供給されて燃料は気化ガスとなる。この燃料ガスは第2連通口60を介し第2ノズル部46より噴出される。このとき、噴出された燃料ガスのエジェクター効果で吸引口47より一次空気が吸引され、混合管48内で燃料ガスと一次空気が混合されて混合ガスを形成しバーナ部49に送られ、炎口50より混合ガスが噴出される。炎口50より噴出された混合ガスは点火手段(図示せず)により点火され燃焼を開始する。燃焼を開始すると、火炎からの燃焼熱を気化ボディ51の受熱部52で受熱し、熱伝導で第1気化部41が昇温する。すなわち、着火するための予熱時は、第2加熱手段で第2気化部を加熱し燃料を蒸発させるとともに、ノズル加熱手段66で第2ノズル部46を加熱し燃料ガスの凝縮を防ぎガス状態を維持できるので、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0028】
その後、第1気化部41が所定の温度に達したことを第1温度検知器53が検知すると、その信号が第1燃料供給手段55と第2燃料供給手段57に伝えられ、第1燃料供給手段55を駆動し、第2燃料供給手段57は停止する。第1燃料供給手段55が駆動すると燃料は油タンク(図示せず)から吸引吐出し、第1給油管56を介して第1気化部41に供給されて燃料ガスになる。燃料ガスは第1連通口59を介し第1ノズル部45より噴出される。このとき、噴出された燃料ガスのエジェクター効果で吸引口47より一次空気が吸引され、混合管48内で燃料ガスと一次空気が混合されて混合ガスを形成しバーナ部49に送られ、炎口50より混合ガスが噴出され燃焼を継続する。
【0029】
また、本発明の実施例1によれば、液体燃料供給手段55、57、気化器41、43、ノズル45、46までを複数設置しておのおのを制御できるため、着火するための予熱時は、複数の気化器の一部の気化器43のみを利用して、加熱量を集中して加熱手段44で気化部43を加熱するので、予熱立ち上げを短縮することができる。また、燃焼中は燃焼熱によって複数の気化器41、43の少なくとも一部の気化器41を加熱することにより、気化器41を加温し、燃料を気化し燃焼させるので燃焼中の加熱手段42の消費電力が低減できる。また、燃焼量の増減コントロールを液体燃料供給手段55、57、気化器41、43、ノズル45、46までの複数を個別に動作させることにより、気化部の気化状態とノズルからの噴出特性に最適な流量に確保が可能となる。
【0030】
また、少なくとも1個の気化器はバーナ近傍に設けて構成したことにより、燃焼中は燃焼熱で加熱するバーナ部の熱により気化部を加温し、気化させ燃焼させる燃焼中の加熱手段の消費電力が大幅に低減できる。
【0031】
すなわち、着火時は第2気化部43に内蔵された加熱手段44により第2気化部43のみを加熱するので第2気化部43が燃料をガス化する所定の温度に達するまでの予熱期間が短縮できる。また、第2気化部43により燃焼を開始すると受熱部52により火炎の燃焼熱を受熱し、第1気化部41が燃料をガス化する所定の温度に昇温されるので、第1気化部41での燃焼中は加熱手段42が不要となるので消費電力が低減できる。
【0032】
また、燃焼停止時に、ノズル加熱手段を動作させてノズル温度を高くすると、気化した燃料ガスがこの細い通路であるノズルで再液化してタール化しノズルの閉塞等燃焼の不具合が生ずる事が無くなり、信頼性が向上する。
【0033】
(実施例2)
図2は、本発明の第2の実施例における液体燃料燃焼装置の断面図である。図2において、実施例1の構成と異なるところは、第2ノズル部46には、第2ノズル部46に内包したノズル加熱手段66と温度検知器67を設けた構成としている点である。実施例2では、ノズル加熱手段66をセラミックヒータ、カートリッヂヒータを用いて第2ノズル部46に加工した孔に埋設してある。
【0034】
以上のように構成された液体燃料燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0035】
まず、運転スイッチ(図示せず)をONにすると制御部65からの信号を受けて第2気化部43の加熱手段44と、第2ノズル部46のノズル加熱手段66に通電し第2気化部43と第2ノズル部46は加熱され温度上昇する。その後、第2気化部43が所定の温度に達したことを第2温度検知器54により検知すると、その信号が制御部65に伝えられ、第2燃料供給手段57が駆動する。第2燃料供給手段57が駆動すると燃料は油タンク(図示せず)から吸引吐出し、第2給油管58を介して第2気化部43に供給されて燃料は気化ガスとなる。この燃料ガスは第2連通口60を介し第2ノズル部46より噴出される。このとき、噴出された燃料ガスのエジェクター効果で吸引口47より一次空気が吸引され、混合管48内で燃料ガスと一次空気が混合されて混合ガスを形成しバーナ部49に送られ、炎口50より混合ガスが噴出される。炎口50より噴出された混合ガスは点火手段(図示せず)により点火され燃焼を開始する。
【0036】
この時、ノズル加熱手段66は第2ノズル部46に内包して構成しているため、ノズル加熱手段66で発熱した熱量は放熱が無く全て第2ノズル部46の加熱に費やされる。
【0037】
ことにより、ノズル加熱手段66で発熱した熱量は放熱が無く、その全てが第2ノズル部46に伝導し第2ノズル部46の昇温に費やせる。このため、予熱立ち上げをさらに短縮することができる。
【0038】
そして、第2ノズル部46にノズル加熱手段66と温度検知手段67を設け、温度検知手段67の出力でノズル加熱手段66の加熱を制御して構成したことにより、第2ノズル部46の温度を見ながらノズル加熱手段66を温度検知手段67で制御でき、気化ガス状態を常に最適に保ち良好な燃焼を維持できる。また、ノズル加熱手段66の加熱能力を増大して急速に昇温させ第2ノズル部46の温度が上昇したとき温度検知手段67でノズル加熱手段66を停止出来るため、さらに、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0039】
(実施例3)
本発明の第3の実施例を図1を用いて説明する。図1において、実施例1の構成と異なるところはノズル加熱手段をPTCヒータで構成した点である。
【0040】
以上のように構成された液体燃料燃焼装置について、以下その動作、作用を説明する。
【0041】
PTCヒータは、温度により加熱入力が大きく変化する特性がある。すなわち、低温では大電流が流れ加熱量が大きいが、温度が上昇するに従って電流が低下し所定の温度では殆ど流れなくなる。
【0042】
このため、実施例1及び2に示した様に動作させると、第2ノズル部46の温度上昇とともにノズル加熱手段66の入力が低下し、第2ノズル部46の温度が一定の温度で平衡する。このため、ノズル加熱手段66を連続通電状態でも第2ノズル部46の温度はオーバシュート等が発生せず最適に制御でき、一定の高温に保つことが出来る。このため、予熱立ち上げの短縮しながら、機器として簡単な構成で信頼性の高い物となり、最も低ランニングコストが実現できる。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1にかかる液体燃料燃焼装置によれば、液体燃料供給手段と、加熱手段を有する気化部と、気化ガス用のノズル部と、バーナを順次接続してなり、前記ノズル部にノズル加熱手段を設けた構成とし、ノズル部を高温に設定できる。これによって、着火するための予熱時は、加熱手段で気化部を加熱し燃料を蒸発させるとともに、ノズル加熱手段でノズル部を加熱し燃料ガスの凝縮を防ぎガス状態を維持できるので、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0044】
そして、液体燃料供給手段と気化器とノズルを複数とし、おのおのを制御できるため、加熱量を集中して加熱手段で気化部を加熱するので、予熱立ち上げを短縮することができ、燃焼中は燃焼熱によって複数の気化器の少なくとも一部を加熱することにより、気化器を加温し、燃料を気化し燃焼させるので燃焼中の加熱手段の消費電力が低減でき、また、気化部の気化状態とノズルからの噴出特性に最適な流量に確保が可能となる。
【0045】
また、少なくとも1個の気化器はバーナ近傍に設けて構成したことにより、燃焼中は燃焼熱で加熱するバーナ部の熱により気化部を加温し、気化させ燃焼させる燃焼中の加熱手段の消費電力が大幅に低減できる。
【0046】
また、加熱手段をノズル部に内包して構成したことにより、加熱手段で発熱した熱量は放熱が無く、その全てがノズル部に伝導しノズル部の昇温に費やせる。このため、予熱立ち上げをさらに短縮することができる。
【0047】
また、ノズル部にノズル加熱手段と温度検知手段を設け、温度検知手段の出力で加熱手段を制御して構成したことにより、気化ガス状態を常に最適に保ち良好な燃焼を維持できる。また、ノズル加熱手段の加熱能力を増大して急速に昇温させノズル温度が上昇したとき温度検知手段で加熱手段を停止出来るため、さらに、予熱立ち上げを短縮することができる。
【0048】
また、加熱手段をPTCヒータで構成したことにより、ノズル部の温度上昇とともに加熱手段の入力が低下し、ノズル部の温度が一定の温度で平衡する。このため、加熱手段を連続通電状態でもノズル部の温度は一定の高温に保つことが出来るため、予熱立ち上げの短縮しながら、機器として簡単な構成が可能と出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1、3における液体燃料燃焼装置の断面図
【図2】本発明の実施例2における液体燃料燃焼装置の断面図
【図3】従来例1の液体燃料燃焼装置の断面図
【図4】従来例2の液体燃料燃焼装置の断面図
【符号の説明】
41 第1気化部(気化部)
42 第1加熱手段(加熱手段)
43 第2気化部(気化部)
44 第2加熱手段(加熱手段)
45 第1ノズル部(ノズル部)
46 第2ノズル部(ノズル部)
49 バーナ部
55 第1燃料供給手段(液体燃料供給手段)
57 第2燃料供給手段(液体燃料供給手段)
66 ノズル加熱手段
67 ノズル温度検知手段
Claims (6)
- 液体燃料供給手段と、加熱手段を有する気化部と、気化ガス用のノズル部と、バーナ部を順次接続してなり、前記ノズル部にノズル加熱手段を設けた液体燃料燃焼装置。
- 液体燃料供給手段と気化器とノズルを複数とした請求項1記載の液体燃料燃焼装置。
- 少なくとも1個の気化器はバーナ近傍に設けて構成した請求項2記載の液体燃料燃焼装置。
- ノズル加熱手段をノズル部に内包して構成した請求項1〜3のいずれか1項に記載の液体燃料燃焼装置。
- ノズル部にノズル加熱手段と温度検知手段を設け、温度検知手段の出力でノズル加熱手段を制御して構成した請求項1〜4のいずれか1項に記載の液体燃料燃焼装置。
- ノズル加熱手段をPTCヒータで構成した請求項1〜5のいずれか1項に記載の液体燃料燃焼装置。
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