JP3627798B2 - 気化燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料を気化させて燃焼させる気化燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、冬季の暖房機器としての石油ファンヒータに用いられる従来の気化燃焼装置の一例を示す側面図、図７は図６の要部拡大図である。この気化燃焼装置は、液体燃料（灯油）Ｌを貯える燃料タンク１と、この燃料タンク１の上面に着脱自在の給油タンク２と、燃料タンク１に送油パイプ３を介して連通接続され、燃料タンク１から供給された液体燃料を気化する気化器４と、燃料タンク１内の液体燃料を気化器４に送り込む電磁ポンプ５と、気化器４で気化した燃料を噴射するノズル６と、このノズル６から噴射した燃料を燃焼させるバーナ７と、気化器４内部の未燃焼燃料を燃料タンク１に戻すためのドレンパイプ８とを備えている。
【０００３】
燃料タンク１内の液体燃料が気化器４に向けて送り出されると、給油タンク２から燃料タンク１内に液体燃料が補給され、燃料タンク１内の液体燃料の液面の高さは常に一定に保たれる。送油パイプ３は、気化器４の一方の側に設けられた送油口に設けられた接続パイプ１３に接続されており、送油パイプ３を介して気化器４に送給された液体燃料は気化室４ａ内に流入する。気化室４ａには、多孔質材料より成る気化素子９が内装されており、気化室４ａは気化ヒータによって２５０〜４００℃の高温に加熱される。気化室４ａ内に送給された液体燃料は、気化素子９を通過する間に蒸発・気化し、気化した燃料は、気化器４の他方の側に設けられたノズル６からバーナ７に噴射され、点火装置１０により点火されて燃焼する。
【０００４】
気化器４には伝熱体（燃焼熱回収部）４ｂが設けられており、この伝熱体４ｂが高温のバーナ７から燃焼による熱を回収し、これによって気化器４が温められ、気化ヒータの消費電力を低減させている。気化器４の温度制御は、気化器４に取り付けられたサーミスタが検出した温度に基づいて制御装置が気化ヒータを制御することによってなされる。また、気化器４にはノズル６の開閉機構１１が設けられ、気化した燃料の燃焼を制御している。消火時にはこの開閉機構１１のソレノイド１２が閉方向に駆動され、ニードル１４がノズル６の孔６ａを塞ぎ、気化器４内の未燃焼燃料はドレンパイプ８を介して燃料タンク１内に戻る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の気化燃焼装置では、消火時に気化器４内の未燃焼燃料がスムーズにドレンパイプ８に流入しにくく、気化器４内に残った未燃焼ガスがニードル１４とノズル６の孔６ａの間に生じた僅かな隙間から漏れて臭気が生じるという問題点が有った。
【０００６】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、消火時に発生する臭気の低減を図った気化燃焼装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、液体燃料を貯える燃料タンクと、該燃料タンクに連通接続され、前記燃料タンクから供給された液体燃料を気化する気化器と、該気化器で気化した燃料を噴射口から噴射するノズルと、該ノズルの噴射口を開閉する開閉機構と、前記ノズルから噴射した燃料を燃焼させるバーナと、前記ノズルの噴射口の反対側に設けられ、前記燃料タンク及び前記気化器と連通するドレンパイプと、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入するのを促進する空気取入孔と、前記空気取入孔を開閉する弁機構とが備えられており、前記開閉機構により前記ノズルの噴射口が閉鎖されたとき、前記弁機構が前記空気取入孔を開放して、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入させて前記燃料タンクに戻すこと特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、消火時に気化器内部の未燃焼燃料をスムーズに燃料タンクに戻すことができるので、臭気の発生量が低減する。
また、空気取入孔を開閉する弁機構を設けているので、消火時にのみ空気取入孔を開き、消火時以外に空気取入孔から臭気が漏れるのを防ぐことができる。
【０００９】
また、液体燃料を貯える燃料タンクと、該燃料タンクに連通接続され、前記燃料タンクから供給された液体燃料を気化する気化器と、該気化器で気化した燃料を噴射口から噴射するノズルと、該ノズルの噴射口を開閉する開閉機構と、前記ノズルから噴射した燃料を燃焼させるバーナと、前記ノズルの噴射口の反対側に設けられ、前記燃料タンク及び前記気化器と連通するドレンパイプと、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入するのを促進する空気取入孔と、一端を該空気取入孔に連通接続し、他端を前記燃料タンクに連通接続するパイプとが備えられており、前記開閉機構により前記ノズルの噴射口が閉鎖されたとき、前記パイプから前記空気取入孔を介して空気が流入し、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入させて前記燃料タンクに戻すことを特徴とする。
【００１０】
空気取入孔と燃料タンクを連通接続するパイプを設けているので、消火時に気化器内部の未燃焼燃料を燃料タンクへ戻すことを促進させながら空気取入孔から臭気が漏れるのを防ぐことができる。
【００１２】
上記構成により、伝熱体によってバーナに近いノズルの噴射口側が高温となるため、未燃焼燃料がドレンパイプを介して燃料タンクに戻り易い。また、送給された液体燃料を広範囲で気化させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態である石油ファンヒータ用の気化燃焼装置の気化器及びその周辺の概略構成図、図２は図１の要部拡大図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、本実施形態において、上記従来技術と対応する部分には同一の符号を付してあり、説明を省略した部分については従来技術と同一である。
【００１４】
図１、２に示すように、気化器４は石油ファンヒータの気化燃焼装置内に、液体燃料（灯油）の通過方向が略水平方向となるように水平に配置されており、気化器４の一方の側に設けられた送油口４ｃに設けられた接続パイプ１３（図７参照）には送油パイプ３（図７参照）が接続され、この送油パイプ３を介して燃料タンク１（図１参照）から気化器４内に液体燃料が送給される。
【００１５】
気化器４内には、多孔質材料を円筒状に成型した気化素子９が内装されており、これを気化器４の表面に配置された気化ヒータにより２００〜３００℃に加熱して、送給された液体燃料を蒸発・気化させる。気化器４の温度は、気化器４に取り付けられたサーミスタにより検出され、これに基づいて制御装置が気化ヒータへの通電量を調節することで、気化器４の温度が制御される。
【００１６】
気化器４内を通過する間に気化した液体燃料は、気化器４の他方の側に設けられたノズル６からバーナ７（図７参照）内に噴射されて燃焼する。気化器４の上部には、上方に突出するとともにバーナ７の方向に屈曲した伝熱体４ｂ（図７参照）が設けられており、この伝熱体４ｂがバーナ７の燃焼熱を回収し、これによって気化器４が加熱される。伝熱体４ｂの回収熱による気化器４の加熱が十分であるときには、制御装置は、気化ヒータをオフにして気化ヒータの消費電力を低減する。
【００１７】
伝熱体４ｂは気化器４のノズル６側に設けられているので、気化器４の温度分布は、送油口４ｃ側からノズル６側に向けて高くなる温度勾配となっており、気化器４に送給された液体燃料は、気化素子９を通過する間に気化速度が上がり、ノズル６付近では完全にガスとなって噴出する。
【００１８】
このように、気化器４は、気化ヒータによって全体が加熱されるとともに、伝熱体４ｂによってノズル６側が高温となる温度勾配になっているので、送給された液体燃料は広範囲の気化面積で気化されることになり、仮に変質した液体燃料が送給された場合でも、気化素子９の詰まりを防いで安定した燃焼気化を行うことができる。
【００１９】
送油口４ｃに固着される接続パイプ１３は、外筒と内筒とで構成される二重構造となっており、気化器４との接触面積が小さく且つ断熱空間をもって気化器４と接しているので、気化器４の熱が送油パイプ３に伝わりにくく、送油パイプ３内で液体燃料が気化するのを防止することができる。
【００２０】
気化器４におけるノズル６が設けられた側と背反する側にノズル６の開閉機構１１が配設されており、この開閉機構１１は、ノズル６の軸線の延長線上に位置するニードル１４を有しており、このニードル１４はソレノイド１２により軸方向に往復移動してノズル６の孔６ａを開閉する。
【００２１】
ニードル１４の外側には、一端が気化器４に固着された中空状のパイプ１５が同軸状に設けられており、このパイプ１５のソレノイド１２側には、外周部の一部を六角形状に成したナット１６が取り付けられていて、このナット１６によりソレノイド１２が着脱自在に螺着されている。ナット１６の下側には、気化器４内の未燃焼燃料を燃料タンク１に戻すためのドレンパイプ８が接続されており、ナット１６の内部には、気化器４内部とドレンパイプ８を連通させる流路を開閉する弁が設けられている。また、図３に示すように、ナット１６には、ドレンパイプ８の燃料流入口８ａに対向するように空気取入孔１７が設けられている。
【００２２】
開閉機構１１が閉方向に駆動されたときには、ソレノイド１２と連結されているニードル１４がノズル６の孔６ａを塞ぐとともにナット１６内の弁が開き、気化器４内の未燃焼燃料がドレンパイプ８に流入して燃料タンク１に戻る。このとき、空気取入孔１７からナット１６内に空気が吸い込まれ、未燃焼燃料のドレンパイプ８への流入を促進する。
【００２３】
ニードル１４がノズル６の孔６ａを塞いだときの気化器４からの未燃焼燃料の排出量と、気化器４から漏洩する臭気の量を、▲１▼空気取入孔１７を設けない場合、▲２▼直径１．０ｍｍの空気取入孔１７を設けた場合、▲３▼直径２．０ｍｍの空気取入孔１７を設けた場合、のそれぞれについて測定したところ、▲１▼については、燃料の排出量が０．５ｃｃ、臭気の漏洩量が２０〜５０ｐｐｍ、▲２▼については、燃料の排出量が１．８ｃｃ、臭気の漏洩量が１５ｐｐｍ、▲３▼については、燃料の排出量が１．５ｃｃ、臭気の漏洩量が７０〜８０ｐｐｍであった。
【００２４】
上述したように、ニードル１４がノズル６の孔６ａを塞いだときに、ニードル１４と孔６ａの間に生じる隙間から未燃焼ガスが漏れて臭気の発生源となるが、直径１．０ｍｍの空気取入孔１７を設けた場合には、空気取入孔１７より取り入れた空気により気化器４からの未燃焼燃料の排出量が増加し、気化器４内に残留する未燃焼燃料が少なくなり、臭気の発生量が大幅に低減する。また、直径２．０ｍｍの空気取入孔１７を設けた場合には、空気取入孔１７から漏れる臭気の量が多く、空気取入孔１７を設けない場合よりも臭気の量が多くなってしまう。空気取入孔１７の直径は１．５ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下であるとより好ましい。
【００２５】
次に、上記気化燃焼装置を備えた石油ファンヒータの動作を説明する。
石油ファンヒータの運転スイッチを操作して電源をＯＮにすると、気化器４に取り付けられた気化器ヒータにより気化器４が加熱される。このとき、気化器サーミスタが気化器４の温度を検出しており、気化器４が所定温度まで加熱されると、電磁ポンプ５が駆動されて燃料タンク１内の液体燃料が吸い上げられ、送油パイプ３を介して気化器４に送り込まれる。
【００２６】
気化器４に送り込まれた液体燃料は加熱されて気化し、バーナ７の炎口から噴出し、点火装置１０により点火されて燃焼室内で燃焼する。このとき、制御装置が、室温サーミスタにより検知した室温と、操作入力部で設定した設定温度との差に基づいて電磁ポンプ５を制御して気化器４へ送り込む液体燃料の量を変化させることにより、燃焼による発熱量を適切に調節する。
【００２７】
燃焼が開始してフレームセンサが予め設定された値以上の炎電流を検出すると、ファンモータに通電されて送風ファンが回転し、室内の空気が石油ファンヒータの本体内に吸い込まれる。なお、その回転速度は制御装置によって制御される。吸い込まれた室内の空気は、燃焼室内で輻射熱を奪い、燃焼ガスとともに温風として本体の吹き出し口より本体外部（室内）に吹き出し、これによって室内温度が上昇し、設定温度に制御される。
【００２８】
運転を停止すると、電磁ポンプ５が停止され、気化ヒータへの通電が停止される。このとき、開閉機構１１のソレノイド１２への通電も停止し、ニードル１４が移動してノズル６の孔６ａを塞ぐ。そして、空気取入孔１７より気化器４内に空気が流入し、気化器４内に残留している未燃焼ガスが開閉機構１１の本体とニードル１４との閉止面の隙間を通過してドレンパイプ８に流入し、燃料タンク１に戻る。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は本発明の第２の実施形態の気化燃焼装置の要部拡大図である。なお、以下の各実施形態において、上述した実施形態と対応する部分には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略してある。
【００３０】
本実施形態では、空気取入孔１７を開閉する弁１８が設けられている。この弁１８は、消火時には空気取入孔１７を開放して空気を取り入れさせ、気化器４内の未燃焼ガスのドレンパイプ８への流入を促進させる。このように、消火時にのみ空気取入孔１７を開放することで、燃焼時の臭気が空気取入孔１７から外部に漏れるのを防ぐことができる。
【００３１】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は本発明の第３の実施形態の気化燃焼装置の要部拡大図である。
【００３２】
本実施形態では、空気取入孔１７にパイプ１９の一端が連通接続され、このパイプ１９の他端が燃料タンク１に連通接続されている。開閉機構１１が閉方向に駆動されてニードル１４がノズル６の孔６ａを閉じたときには気化器４内の未燃焼燃料がドレンパイプ８を介して燃料タンク１に戻され、その際、パイプ１９から空気取入孔１７を介してナット１６内に空気が流入し、未燃焼燃料のドレンパイプ８への流入を促進する。
【００３３】
ニードル１４がノズル６の孔６ａを塞いだときの気化器４からの未燃焼燃料の排出量は、直径１．０ｍｍの空気取入孔１７を設け、パイプ１９を設けない場合に１．８ｃｃであったのに対し、直径１．０ｍｍの空気取入孔１７を設け、この空気取入孔１７にパイプ１９を取り付けた場合には１．６ｃｃであった。パイプ１９を設けない場合の方が気化器４からの未燃焼燃料の排出量がパイプ１９を設けた場合と比べ、わずかに多いが、万一空気取入孔１７より臭気が漏れてもパイプ１９を介して燃料タンク１に送られるので、気化器４よりの臭気発生がほとんどなくなる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、気化器内部の未燃焼燃料のドレンパイプへの流入を促進する空気を取り入れるための空気取入手段を設けたことにより、消火時に気化器内部の未燃焼燃料をスムーズに燃料タンクに戻すことができるので、臭気の発生量が低減する。
【００３５】
また、空気取入孔を開閉する弁機構を設けると、消火時にのみ空気取入孔を開くことで、消火時以外に空気取入孔から臭気が漏れるのを防ぐことができる。
【００３６】
また、空気取入孔と燃料タンクを連通接続するパイプを設けると、万一空気取入孔から臭気が漏れても、パイプを経由して燃料タンクに送られるので、気化器からの臭気の発生がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である石油ファンヒータ用の気化燃焼装置の気化器及びその周辺の概略構成図。
【図２】図１の要部拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の気化燃焼装置の要部拡大図。
【図５】本発明の第３の実施形態の気化燃焼装置の要部拡大図。
【図６】従来の気化燃焼装置の側面図。
【図７】図６の要部拡大図。
【符号の説明】
１ 燃料タンク
４ 気化器
６ ノズル
７ バーナ
８ ドレンパイプ
１７ 空気取入孔

Claims (2)

1. 液体燃料を貯える燃料タンクと、
   該燃料タンクに連通接続され、前記燃料タンクから供給された液体燃料を気化する気化器と、
   該気化器で気化した燃料を噴射口から噴射するノズルと、
   該ノズルの噴射口を開閉する開閉機構と、
   前記ノズルから噴射した燃料を燃焼させるバーナと、
   前記ノズルの噴射口の反対側に設けられ、前記燃料タンク及び前記気化器と連通するドレンパイプと、
   前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入するのを促進する空気取入孔と、
   前記空気取入孔を開閉する弁機構とが備えられており、
   前記開閉機構により前記ノズルの噴射口が閉鎖されたとき、前記弁機構が前記空気取入孔を開放して、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入させて前記燃料タンクに戻すこと特徴とする気化燃焼装置。
2. 液体燃料を貯える燃料タンクと、
   該燃料タンクに連通接続され、前記燃料タンクから供給された液体燃料を気化する気化器と、
   該気化器で気化した燃料を噴射口から噴射するノズルと、
   該ノズルの噴射口を開閉する開閉機構と、
   前記ノズルから噴射した燃料を燃焼させるバーナと、
   前記ノズルの噴射口の反対側に設けられ、前記燃料タンク及び前記気化器と連通するドレンパイプと、
   前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入するのを促進する空気取入孔と、
   一端を該空気取入孔に連通接続し、他端を前記燃料タンクに連通接続するパイプとが備えられており、
   前記開閉機構により前記ノズルの噴射口が閉鎖されたとき、前記パイプから前記空気取入孔を介して空気が流入し、前記気化器内の未燃焼燃料を前記ドレンパイプへ流入させて前記燃料タンクに戻すことを特徴とする気化燃焼装置。

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