JP2006214616A - 気化式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】 図７

Description

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。

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。

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。
特公平７−２１３３２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の燃焼装置を内蔵する給湯器の断面図である。 本発明の実施形態の燃焼装置の正面図である。 本発明の実施形態の燃焼装置の断面図である。 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２の燃焼装置の流路形成部材周辺の分解斜視図である。 炎孔ベースを下側から見た図である。 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２の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。 （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。 炎孔板を下側から見た図である。 網状部材を下側から見た図である。 保炎部材を下側から見た図である。 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

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

Claims (8)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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