JP3820599B2 - 燃焼式ヒータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃焼式ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼式ヒータはエンジン燃料の一部を燃焼部で燃焼させ、車室内の空気、あるいは車室内の放熱器への供給水を加熱するもので、エンジン冷却水温が十分上昇するまでの間の補助ヒータとして使用される。
このような燃焼式ヒータの燃焼部では、加熱部材により加熱された気化部材に燃料を供給し、気化部材により燃料を気化させて、燃焼空気と混合し、この混合気をヒータやグロープラグで着火し、燃焼する。
【０００３】
かかる気化部材を使用した燃焼式ヒータは、例えば特開平１−２６２２１４号公報、特開平４−７３５０３号公報、特開平４−２１４１０５号公報、ＵＳＰ４，５３８，９８５号等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の燃焼式ヒータでは、予熱期間に加熱部材によって加熱された気化部材に、低温の燃焼空気と低温の燃料が供給されると、この気化部材は部分的に冷却される。そのため、燃焼空気あるいは燃料の供給開始時において気化部材上では燃料の気化が起こらない部分が存在し、この部分において着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれ、不完全燃焼を生じてＨＣの排出量が多くなる。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するためのもので、気化部材において着火時の燃料と燃焼空気のバランスのくずれた部分の発生を防止し、着火時に安定した燃焼を得るとともに、ＨＣの排出を防止して排気エミッションの改善を図った燃焼式ヒータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１は、自身に設けられた気化部材により気化した燃料と前記燃料を燃焼させるのに用いる燃焼空気との存在下で前記燃料を燃焼させる燃焼部と、前記気化部材に近接して設けられ、前記気化部材を加熱し、前記燃料の気化を促進させる加熱手段と、前記気化部材に燃料を供給する燃料供給手段であって、前記加熱手段により前記気化部材が加熱され、前記気化部材の温度が十分上昇すると、燃料の供給を開始する燃料供給手段と、前記燃焼空気を前記燃焼部に供給する燃焼空気供給手段と、前記燃料供給手段に備えられ、それにより供給される前記燃料を燃料供給開始以前と燃料供給開始後の着火時に予熱する予熱手段とから構成され、
前記加熱手段を前記予熱手段として用い、前記加熱手段により前記気化部材が高温になると同時に、前記燃料供給手段の燃料流路（４５）または燃料供給管（１２）も高温となり、前記燃料流路（４５）または前記燃料供給管（１２）を通過する際、燃料が予熱されることを特徴とする燃焼式ヒータという技術的手段を採用するものである。
【０００７】
また、請求項２は、請求項１において、前記予熱手段により予熱され、前記燃料供給手段により前記燃焼部に供給される媒体によって、前記燃焼空気供給手段により前記燃焼部に供給される媒体が予熱されるような位置関係となるように、前記燃料供給手段と前記燃焼空気供給手段とを配置するという技術的手段を採用するものである。
【０００８】
【作用及び発明の効果】
請求項１に示したように、燃料供給手段および／または燃焼空気供給手段が、燃料および／または燃焼空気を予熱する予熱手段を備えることにより、燃焼部に予熱された燃料および／または燃焼空気を供給することができ、燃料の気化に必要な温度に達しない部分が減少し、気化部材上の燃料の気化が起こらない部分の発生を防止することができる。したがって、着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれた部分の発生を防止できる。それに伴い、不完全燃焼の発生を防止し、ＨＣの排出量を減少させることができる。
【０００９】
請求項２では、請求項１と同様の作用と効果が得られるとともに、気化部材を加熱する加熱手段により、燃料および／または燃焼空気を予熱することができることから、予熱手段として新たに部材を設けなくてもよく、燃料および／または燃焼空気の予熱時の消費電力を小さくすることができる。また、部品点数を少なくできることから、製品のコストを抑えることができる。
【００１０】
請求項３では、請求項１と同様の作用と効果が得られる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本発明において、燃料供給手段とは、燃料ポンプなどの燃料を気化部材へと送り出すような装置のみならず、燃焼部と燃料ポンプとをつなぐ流路なども含むものとする。また、燃焼空気供給手段とは、エアポンプなどの燃焼空気を燃焼部へと送り出すような装置のみならず、燃焼部とエアポンプとをつなぐ流路なども含むものとする。
【００１２】
〔実施例１〕
図１は、本発明の実施例１における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
燃焼式ヒータ１は、燃焼部２を有するハウジング３と、燃料供給手段４と、燃焼空気供給手段５と、制御手段６とからなる。
【００１３】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、遮断弁１１、ハウジング３に設けられた燃料供給管１２とからなる。なお、燃料ポンプ９は燃料タンク８の内部に設けられている。燃料配管１０は、燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結している。また、遮断弁１１は、燃料供給管１２と燃料ポンプ９との間に配置される。一方、燃料加熱円管１６は、燃料配管１０の一部であり、後述する予熱手段である燃料・エア加熱装置７の内部に設けられている。
【００１４】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、燃料・エア加熱装置７と、ハウジング３に設けられた給気口１５とからなる。なお、エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５との間を連結しており、後述する燃料・エア加熱装置７の内側空所は、エア配管１４の一部となっている。
燃料・エア加熱装置７は、エアポンプ１３と給気口１５との間に、かつ、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置される。燃料・エア加熱装置７は概円筒形のハウジング１８と、燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。ハウジング１８は、両端面を円板で塞いだ形状であり、それぞれの端面板には、ハウジング１８の円筒中心とは異なる点を中心とする空気吸入孔１９および空気吐出孔２０が設けられている。一方、ハウジング１８の円筒中心には、ハウジング１８の両端面板を貫いて、端面板よりも小さな径をもつ燃料加熱円管１６が設けられている。
【００１５】
ハウジング３は、その内部に、気化部材である気化プレート２１を加熱することによって燃料を気化し、燃焼空気と混合させて燃料を燃焼させる燃焼部２と、燃焼空気を燃焼部２に供給する給気口１５と、燃料を燃焼部２の一部である気化プレート２１に供給する燃料供給管１２とを有している。
図２は、ハウジング３の断面図である。図２に示したように、ハウジング３は左右一対の半容器体２２、２３を互いの開口縁で仕切板２４を挟んで衝合したもので、ハウジング３の半容器体２２の上壁には、これを貫通して給気口１５が形成されおり、下壁には排気口２５が形成されている。一方、半容器体２３には、上壁と下壁にそれぞれ、熱伝達媒体としての水の流入口２６と流出口２７とが設けられており、壁内に形成された液流通路２８に通じている。
【００１６】
ハウジング３内には中心に燃焼部２が配設され、燃焼部２は仕切板２４の表裏にそれぞれ突設された筒部２９、３０と、筒部２９の内部に配置される気化プレート２１と、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４とから構成されている。なお、ヒータ部材３４としては、自動車エンジンに用いられる公知の、グロープラグなどが用いられる。
【００１７】
燃焼部２の両筒部２９、３０は、仕切板２４の中心に設けた開口３２により連通している。筒部３０はやや大径の円筒体で、仕切板２４の貫通孔３３により排気口２５と通じる半容器体２３の内空間に突出している。一方、筒部２９はやや小径の円筒体で、筒壁に多数のエア導入孔３１が設けられている。筒部２９は給気口１５と通じる半容器体２２の内空間に突出している。この突出端は閉口されており、この端壁に近接する筒内にはこれを横切って、気化部材である気化プレート２１が配置される。気化プレート２１は円板体で、焼結金属による多孔質から成る。
【００１８】
気化プレート２１には、半容器体２２の端壁を貫通し、さらに筒部２９を貫通した燃料供給管１２の先端開口が当接している。燃料供給管１２は燃料配管１０に連結しており、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て燃料供給管１２に燃料が供給される。そのため、気化プレート２１に至った燃料は毛細管現象により広く気化プレート２１全体に拡散する。
【００１９】
さらに、気化プレート２１の近接には、筒部２９の筒壁を貫通して燃料供給管１２の先端近くへ至るヒータ部材３４が設けてあり、気化プレート２１はヒータ部材３４により加熱される。燃料は、加熱された気化プレート２１から蒸発気化し、給気口１５により筒内に供給された燃焼空気と混合して、ヒータ部材３４により着火し燃焼する。
【００２０】
制御手段６は、燃料ポンプ９、遮断弁１１、エアポンプ１３の制御、気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４への通電および、燃料供給開始以前と燃料供給開始後数分間（以後、着火時と言う。）に燃料・エア加熱装置７に設けたヒータ部材１７へ通電する制御を行う。
次に、実施例１の作動について説明する。
【００２１】
燃焼式ヒータ１は、燃焼部２に燃料と燃焼空気とを供給し、燃焼部２において燃料を燃焼させ、半容器体２３内に設けられた液流通路２８内を流れる流体を加熱することにより暖房する。
燃料タンク８内に設けられた燃料ポンプ９により、燃料は燃料・エア加熱装置７の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１、および燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。燃料は、燃料加熱円管１６を通過を通過する際に、その外周に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て、気化プレート２１に供給される。
【００２２】
一方、燃焼空気はエアポンプ１３により、エア配管１４、燃料・エア加熱装置７および給気口１５を経て燃焼部２に供給される。燃焼空気は、燃料・エア加熱装置７を通過する際に、燃料加熱円管１６の外周部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、給気口１５を経て燃焼部２に供給される。
本実施例において、燃焼式ヒータ１の作動の状態を図３に示した。図３の（ａ）図は、燃焼部２内の気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４に印加した電圧の状態であり、（ｂ）図は燃料・エア加熱装置７の内部に設けられたヒータ部材１７の印加電圧の状態を示す。（ｃ）図は燃料供給手段４により燃焼部２に供給される燃料供給量を示す。また、（ｄ）図は燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される燃焼空気供給量である。
【００２３】
まず、ｔ1 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４に通電すると同時に燃料と燃焼空気を加熱する燃料・エア加熱装置７のヒータ部材１７に通電する。また、同時にエアポンプ１３より少量の燃焼空気を所定量供給して、加熱された燃焼空気によってハウジング３内を加熱しておく。次に、ヒータ部材３４により気化プレート２１が加熱され、気化プレート２１の温度が十分上昇すると、時間ｔ2 において、燃料ポンプ９により所定量の燃料を供給するとともに、燃焼空気供給量を所定量だけ増加させて燃焼部２に供給する。時間ｔ3 において燃焼部２の火炎の状態が安定となると、燃料ポンプ９を制御し、必要な暖房能力を得る燃料供給量まで増加して、気化プレート２１に燃料を供給する。同時に、燃焼空気供給量を必要な暖房能力を得る燃焼空気供給量まで増加して、燃焼部２に燃焼空気を供給する。続いて、燃料供給量および燃焼空気供給量が設定量となってから、所定の時間が経過した時間ｔ4 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４への通電および燃料・エア加熱装置７のヒータ部材１７への通電を中止する。
【００２４】
このように、あらかじめ燃料・エア加熱装置７によって予熱した燃料および燃焼空気を、気化プレート２１および燃焼部２に供給することにより、気化プレート２１において、燃料の気化に必要な温度に達しない部分が減少し、気化プレート２１上の燃料の気化が起こらない部分の発生を防止することができる。したがって、気化プレート２１上で着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれた部分の発生を防止できる。それに伴い、不完全燃焼の発生を防止し、ＨＣの排出量を減少させることができる。
【００２５】
〔実施例２〕
次に、燃焼空気のみを予熱し、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図４は、本発明の実施例２における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
【００２６】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。
一方、燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５からなる。エア配管１４はエアポンプ１３と給気口１５とを連結しており、燃焼空気加熱装置３５はエアポンプ１３と給気口１５との間に配置される。なお、燃焼空気加熱装置３５は、エア配管１４の一部となっている。燃焼空気加熱装置３５は、円筒形のハウジング３６と、その内部に設けられた螺旋状のヒータ部材１７とからなっている。燃焼空気加熱装置３５のハウジング３６の両端は、それぞれエア配管１４と接続しており、エア配管１４から送られた燃焼空気が通過し、再びエア配管１４に送ることができるようになっている。
【００２７】
なお、ハウジング３の構成および、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、ハウジング３の内部に配設された燃焼部２に供給される。
【００２８】
一方、燃焼空気はエアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気は燃焼空気加熱装置３５を通過する際に、燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、給気口１５を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２９】
〔実施例３〕
次に、燃料のみを予熱し、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図５は、本発明の実施例３における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
実施例１と同様に、内部に燃焼部２を配設したハウジング３には給気口１５と燃料供給管１２を設けている。
【００３０】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４からなる。エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５とを連結している。
一方、燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、予熱手段である燃料加熱円管１６、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。なお、燃料加熱円管１６は燃料配管１０の一部であり、燃料加熱装置３７の内部に設けられている。また、燃料加熱装置３７は燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置され、燃料配管１０から送られた燃料が燃料加熱装置３７を通過し、再び燃料配管１０へと送ることができるようになっている。
【００３１】
燃料加熱装置３７は、円筒形のハウジング３８と、ハウジング３８の軸中心に設けられた燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。
なお、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に本実施例の作動について述べる。
【００３２】
燃焼空気はエアポンプ１３からエア配管１４を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。
一方、燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱装置３７の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料は、燃料加熱円管１６を通過する際に、燃料加熱円管１６の外周部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果が得られる。
【００３３】
〔実施例４〕
次に、予熱された空気によって、燃料が予熱される実施例について述べる。
図６は、本発明の実施例４における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
【００３４】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５からなる。なお、エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５との間を連結しており、後述する燃焼空気加熱装置３５の内側空所は、エア配管１４の一部となっている。
燃焼空気加熱装置３５は、エアポンプ１３と給気口１５との間に配置される。燃焼空気加熱装置３５は円筒形のハウジング３６と螺旋状のヒータ部材１７と燃料加熱円管１６とからなる。ヒータ部材１７は、ハウジング３６の、エアポンプ１３に近い側、つまり燃焼空気の流れの上流側の、約半分（図４中燃焼空気加熱装置３５の左半分）に配置される。一方、燃料加熱円管１６は、ハウジング３６の、燃焼空気の流れの下流側の、約半分（図４中燃焼空気加熱装置３５の右半分）の部分に配置される。
【００３５】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、遮断弁１１とからなる。なお、燃料ポンプ９は燃料タンク８の内部に設けられている。燃料配管１０は、燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結している。また、遮断弁１１は、ハウジング３の燃料供給管１２と燃料ポンプ９との間に配置される。燃料加熱円管１６を配置した燃焼空気加熱装置３５は、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置される。一方、燃料加熱円管１６はコの字型に成形され、その両端はハウジング３６を貫通しており、その中間部はハウジング３６内部に設けられている。なお、燃料加熱円管１６は、燃料配管１０の一部となっている。燃料加熱円管１６の両端は燃料配管１０に接続しており、燃料配管１０から送られた燃料は、燃料加熱円管１６を通過し、再び燃料配管１０に送られる。
【００３６】
次に、本実施例の作動について述べる。
燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される媒体である燃焼空気は、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５を通過する際にヒータ部材１７により予熱される。
【００３７】
一方、燃料供給手段４により燃焼部２に供給される媒体である燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃焼空気加熱装置３５の下流側の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料供給手段４の一部である燃料加熱円管１６は、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５の下流側の内部に設けられており、予熱された燃焼空気によって燃料が予熱されるように、燃料加熱円管１６と燃焼空気加熱装置３５とは配置されている。したがって、燃料は燃料加熱円管１６を通過する際に、燃焼空気加熱装置３５の上流側で予熱された燃焼空気により予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
〔実施例５〕
次に、燃料を予熱するとともに、さらに予熱された燃料によって燃焼空気を予熱する実施例について述べる。
図７は、本発明の実施例５における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【００３９】
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱円管３９、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。
【００４０】
燃料加熱円管１６は、燃料ポンプ９と燃焼空気加熱円管３９との間に配置された、予熱手段である燃料加熱装置３７の内部に設けられている。燃料加熱装置３７は、円筒形のハウジング３８と、ハウジング３８の軸中心に設けられた燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。
【００４１】
一方、燃焼空気加熱円管３９は燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられている。燃焼空気加熱装置３５は、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に、かつエアポンプ１３と給気口１５との間に配置されている。燃焼空気加熱装置３５は、円筒形のハウジング３６と燃焼空気加熱円管３９とをを有している。燃焼空気加熱円管３９の両端はハウジング３６の筒壁を貫通しており、その中間部はハウジング３６の内部に設けられ，螺旋状となっている。
【００４２】
なお、燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱円管３９は燃料配管１０の一部であり、燃料タンク８から燃料配管１０を経て送られて来た燃料は、燃料加熱円管１６を通過した後、いったん燃料配管１０を通過し、続いて燃焼空気加熱円管３９を通過し、再び燃料配管１０を通過するように配置されている。
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、燃焼空気加熱装置３５と、エア配管１４からなる。エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５とを連結している。燃焼空気加熱装置３５は円筒形のハウジング３６と燃焼空気加熱円管３９とを有している。燃焼空気加熱装置３５の内側空所はエア配管１４の一部であり、エア配管１４から送られた燃焼空気は、燃焼空気加熱装置３５のハウジング３６の内部を通過した後、再びエア配管１４に送ることができるようになっている。
【００４３】
次に、本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱装置３７の内部に設けられている燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられている燃焼空気加熱円管３９、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料供給手段４により燃焼部２に供給される媒体である燃料は、燃料加熱円管１６を通過する際に、ヒータ部材１７によって予熱される。
【００４４】
一方、燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される媒体である燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気供給手段５の一部である燃焼空気加熱装置３５の内部には，燃焼空気加熱円管３９が螺旋状に設けられており、予熱された燃料によって燃焼空気が予熱されるように、燃料加熱円管１６と燃焼空気加熱円管３９とは配置されている。したがって、燃焼空気は燃焼空気加熱装置３５を通過する際に、予熱された燃料が通過する燃焼空気加熱円管３９により予熱される。
【００４５】
以上のような作動により、実施例１と同様の効果を得ることができる。
〔実施例６〕
次に、燃焼部の周囲にエア流路を設け、気化プレートを加熱する加熱部材によりエア流路をも予熱し、エア流路を通過する際に予熱された燃焼空気を、燃焼部に供給する実施例について述べる。
【００４６】
図８は、本発明の実施例６における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
燃焼式ヒータ１は、主に、内部に燃焼部２を配設したハウジング３と、燃料供給手段４と、燃焼空気供給手段５と、制御手段６とからなる。
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、ハウジング３に設けられた給気口１５と、エアポンプ１３と給気口１５とを接続するエア配管１４と、半容器体２２の内部に設けられたエア流路４０、空間部４１、エア吸入口４２とからなる。
【００４７】
なお、燃料供給手段４は、実施例２と同様であるので説明を省略する。
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、半容器体２２は、以下に述べるように、エア流路４０を有している。半容器体２２は、その中心に燃焼部２の一部である筒部２９が配設される空間部４１と、その空間部４１の外周を取り巻く内壁４３と、さらに内壁４３の外周を取り巻くドーナツ状のエア流路４０と、エア流路４０の外周を取り巻く外壁４４とを有している。内壁４３の上部には給気口１５が形成されている。ただし、給気口１５は内壁４３を貫通し、エア流路４０と連通しているが、外壁４４を貫通しておらず、半容器体２２の外部とは連通していない。また、給気口１５の反対側の外壁４４には、エア配管１４と接続されたエア吸入口４２が設けられている。エア流路４０は、給気口１５を介して空間部４１と、エア吸入口４２を介してエア配管１４と連通している。
【００４８】
また、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、筒部２９の筒壁を貫通し、さらに半容器体２２の内壁４３を貫通して設けられており、ヒータ部材３４は内壁４３に保持されている。
なお、その他の構成については、実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に、本実施例の作動について説明する。
【００４９】
燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、エア吸入口４２を経てエア流路４０に供給される。さらに、エア流路４０から給気口１５を経て空間部４１に流入し、エア導入孔３１から燃焼部２に供給され、気化プレート２１の表面付近で気化した燃料と混合され、燃料の燃焼に用いられる。
燃料が気化プレート２１に供給される前に、ヒータ部材３４に通電し、気化プレート２１を加熱すると、気化プレート２１が高温となるとともに、このヒータ部材３４を保持している半容器体２２の内壁４３も加熱され、高温となる。したがって、燃焼空気はエア流路４０を通過する際に、高温となった内壁４３により予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃焼空気を予熱する予熱手段としても用いられる。
【００５０】
本実施例において、燃焼式ヒータ１の作動の状態を図９に示した。図９において、図９の（ａ）図は燃焼部２内の気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４に印加した電圧の状態であり、（ｂ）図は燃料供給手段４により気化プレート２１に供給される燃料供給量を示す。また、（ｃ）図は燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される燃焼空気供給量である。
【００５１】
まず、ｔ1 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４に通電すると同時に、エアポンプ１３より少量の燃焼空気を燃焼部２に所定量供給して、加熱された燃焼空気によって半容器体２２内を加熱しておく。次に、ヒータ部材３４により気化プレート２１が加熱され、気化プレート２１の温度が十分上昇すると、時間ｔ2 において、燃料ポンプ９により所定量の燃料を供給するとともに、燃焼空気供給量を所定量だけ増加させて燃焼部２に供給する。時間ｔ3 において燃焼部２の火炎の状態が安定となると、燃料ポンプ９を制御し、必要な暖房能力を得る燃料供給量まで増加して、気化プレート２１に燃料を供給する。同時に、燃焼空気供給量を必要な暖房能力を得る燃焼空気供給量まで増加して、燃焼部２に燃焼空気を供給する。続いて、燃料供給量および燃焼空気供給量が設定量となってから、所定の時間が経過した時間ｔ4 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４への通電を中止する。
【００５２】
このように、ヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時に、半容器体２２の内壁４３も高温になる。したがって、エア流路４０および空間部４１を通過する際に、燃焼空気は予熱される。以上のような作動により、実施例２と同様の効果を得ることができる。
また、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４により、燃焼空気を予熱することができることから、実施例１から６のように予熱手段として新たにヒータ部材を設けなくてもよく、燃焼空気を予熱するための消費電力を小さくすることができる。また、部品点数を少なくできることから、製品のコストを抑えることができる。
【００５３】
〔実施例７〕
次に、燃焼部を有するハウジングの内部に燃料流路を設け、気化プレートを加熱する加熱部材により燃料流路も予熱し、燃料流路を通過する際に予熱された燃料を、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図１０は、本発明の実施例７における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
【００５４】
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、燃料供給管１２は半容器体２２の端壁を貫通して設けられていない。半容器体２２の端面には、半容器体２２の軸中心を軸中心とするドーナツ型の燃料流路４５が形成されている。なお、燃料流路４５の最上部から軸中心にむけて、さらに燃料流路４５は伸びており、筒部２９の端面を挿通して設けられている燃料供給管１２に連結している。また、半容器体２２の底部の外側最下部には、燃料配管１０と連結した燃料吸入口４６が形成され、燃料吸入口４６は燃料流路４５と連結している。
【００５５】
また、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、筒部２９の筒壁を貫通し、さらに半容器体２２の筒壁を貫通して設けられており、ヒータ部材３４は半容器体２２に保持されている。
燃料供給手段４は、燃料タンク８内に設けられた燃料ポンプ９と、燃料配管１０と、遮断弁１１と、燃料吸入口４６と、燃料流路４５と、燃料供給管１２とからなる。燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１の配置は実施例２と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
なお、燃焼空気供給手段５は、実施例３と同様であるので、説明を省略する。また、その他の構成については、実施例６と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施例の作動について述べる。
燃料は、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て、燃料供給管１２に供給される。気化プレート２１に燃料を供給する前にヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時に、このヒータ部材３４が保持された半容器体２２も高温となり、燃料流路４５を通過する際、燃料は予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃料を予熱する予熱手段としても用いられる。以上のような作動により、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
〔実施例８〕
次に、燃料供給管に、気化プレートを加熱するヒータ部材を設け、燃焼部に供給する燃料を予熱する実施例について述べる。
図１１は、本発明の実施例８における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
【００５８】
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、半容器体２２の端壁にを貫通して設けられた燃料供給管１２は、半容器体２２の外部に突出した部分が直角に曲げられており、この直角に曲げられた部分から半容器体２２の内部に向かう部分において、燃料供給管１２の軸中心には、気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４が設けてあり、このヒータ部材３４は気化プレート２１を貫いている。なお、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
次に本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て、燃料供給管１２に供給される。気化プレート２１に燃料を供給する前にヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時にこのヒータ部材３４の外周に設けられた燃料供給管１２も高温となり、燃料供給管１２を通過する際、燃料は予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃料を予熱する予熱手段としても用いられる。以上のような作動により、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、以上の実施例では、燃焼部を内部に有するハウジングの内部または外部のどちらかにおいて、燃料または／および燃焼空気が予熱される構成としたが、燃焼部を内部に有するハウジングの内部および外部で燃料または／および燃焼空気が予熱される構成としてもよい。例えば、実施例１の燃焼部を内部に有するハウジングとして、実施例６のような内部に予熱手段を備えたハウジングを用いてもよく、このような構成とした場合、より確実に予熱された燃料または／および燃焼空気を燃焼部に供給することができる。
【００６１】
また、以上の実施例では、予熱手段を燃料配管やエア配管といった、燃料や燃焼空気を燃焼部へと供給する流路の一部に備えたが、燃料ポンプやエアポンプといった燃料や燃焼空気を燃焼部へと送り出すような装置に備えても、以上の実施例で述べたのと同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図２】実施例１における燃焼式ヒータ１のハウジング３の断面図である。
【図３】実施例１における燃焼式ヒータ１の作動の状態を示すタイムチャート図である。
【図４】実施例２における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図５】実施例３における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図６】実施例４における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図７】実施例５における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図８】実施例６における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図９】実施例６における燃焼式ヒータ１の作動の状態を示すタイムチャート図である。
【図１０】実施例７における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図１１】実施例８における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼式ヒータ
２ 燃焼部
４ 燃料供給手段
５ 燃焼空気供給手段
７ 予熱手段である燃料・エア加熱装置
２１ 気化部材である気化プレート
【産業上の利用分野】
本発明は、燃焼式ヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃焼式ヒータはエンジン燃料の一部を燃焼部で燃焼させ、車室内の空気、あるいは車室内の放熱器への供給水を加熱するもので、エンジン冷却水温が十分上昇するまでの間の補助ヒータとして使用される。
このような燃焼式ヒータの燃焼部では、加熱部材により加熱された気化部材に燃料を供給し、気化部材により燃料を気化させて、燃焼空気と混合し、この混合気をヒータやグロープラグで着火し、燃焼する。
【０００３】
かかる気化部材を使用した燃焼式ヒータは、例えば特開平１−２６２２１４号公報、特開平４−７３５０３号公報、特開平４−２１４１０５号公報、ＵＳＰ４，５３８，９８５号等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の燃焼式ヒータでは、予熱期間に加熱部材によって加熱された気化部材に、低温の燃焼空気と低温の燃料が供給されると、この気化部材は部分的に冷却される。そのため、燃焼空気あるいは燃料の供給開始時において気化部材上では燃料の気化が起こらない部分が存在し、この部分において着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれ、不完全燃焼を生じてＨＣの排出量が多くなる。
【０００５】
本発明はかかる課題を解決するためのもので、気化部材において着火時の燃料と燃焼空気のバランスのくずれた部分の発生を防止し、着火時に安定した燃焼を得るとともに、ＨＣの排出を防止して排気エミッションの改善を図った燃焼式ヒータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１は、自身に設けられた気化部材により気化した燃料と前記燃料を燃焼させるのに用いる燃焼空気との存在下で前記燃料を燃焼させる燃焼部と、前記気化部材に近接して設けられ、前記気化部材を加熱し、前記燃料の気化を促進させる加熱手段と、前記気化部材に燃料を供給する燃料供給手段であって、前記加熱手段により前記気化部材が加熱され、前記気化部材の温度が十分上昇すると、燃料の供給を開始する燃料供給手段と、前記燃焼空気を前記燃焼部に供給する燃焼空気供給手段と、前記燃料供給手段に備えられ、それにより供給される前記燃料を燃料供給開始以前と燃料供給開始後の着火時に予熱する予熱手段とから構成され、
前記加熱手段を前記予熱手段として用い、前記加熱手段により前記気化部材が高温になると同時に、前記燃料供給手段の燃料流路（４５）または燃料供給管（１２）も高温となり、前記燃料流路（４５）または前記燃料供給管（１２）を通過する際、燃料が予熱されることを特徴とする燃焼式ヒータという技術的手段を採用するものである。
【０００７】
また、請求項２は、請求項１において、前記予熱手段により予熱され、前記燃料供給手段により前記燃焼部に供給される媒体によって、前記燃焼空気供給手段により前記燃焼部に供給される媒体が予熱されるような位置関係となるように、前記燃料供給手段と前記燃焼空気供給手段とを配置するという技術的手段を採用するものである。
【０００８】
【作用及び発明の効果】
請求項１に示したように、燃料供給手段および／または燃焼空気供給手段が、燃料および／または燃焼空気を予熱する予熱手段を備えることにより、燃焼部に予熱された燃料および／または燃焼空気を供給することができ、燃料の気化に必要な温度に達しない部分が減少し、気化部材上の燃料の気化が起こらない部分の発生を防止することができる。したがって、着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれた部分の発生を防止できる。それに伴い、不完全燃焼の発生を防止し、ＨＣの排出量を減少させることができる。
【０００９】
請求項２では、請求項１と同様の作用と効果が得られるとともに、気化部材を加熱する加熱手段により、燃料および／または燃焼空気を予熱することができることから、予熱手段として新たに部材を設けなくてもよく、燃料および／または燃焼空気の予熱時の消費電力を小さくすることができる。また、部品点数を少なくできることから、製品のコストを抑えることができる。
【００１０】
請求項３では、請求項１と同様の作用と効果が得られる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本発明において、燃料供給手段とは、燃料ポンプなどの燃料を気化部材へと送り出すような装置のみならず、燃焼部と燃料ポンプとをつなぐ流路なども含むものとする。また、燃焼空気供給手段とは、エアポンプなどの燃焼空気を燃焼部へと送り出すような装置のみならず、燃焼部とエアポンプとをつなぐ流路なども含むものとする。
【００１２】
〔実施例１〕
図１は、本発明の実施例１における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
燃焼式ヒータ１は、燃焼部２を有するハウジング３と、燃料供給手段４と、燃焼空気供給手段５と、制御手段６とからなる。
【００１３】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、遮断弁１１、ハウジング３に設けられた燃料供給管１２とからなる。なお、燃料ポンプ９は燃料タンク８の内部に設けられている。燃料配管１０は、燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結している。また、遮断弁１１は、燃料供給管１２と燃料ポンプ９との間に配置される。一方、燃料加熱円管１６は、燃料配管１０の一部であり、後述する予熱手段である燃料・エア加熱装置７の内部に設けられている。
【００１４】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、燃料・エア加熱装置７と、ハウジング３に設けられた給気口１５とからなる。なお、エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５との間を連結しており、後述する燃料・エア加熱装置７の内側空所は、エア配管１４の一部となっている。
燃料・エア加熱装置７は、エアポンプ１３と給気口１５との間に、かつ、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置される。燃料・エア加熱装置７は概円筒形のハウジング１８と、燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。ハウジング１８は、両端面を円板で塞いだ形状であり、それぞれの端面板には、ハウジング１８の円筒中心とは異なる点を中心とする空気吸入孔１９および空気吐出孔２０が設けられている。一方、ハウジング１８の円筒中心には、ハウジング１８の両端面板を貫いて、端面板よりも小さな径をもつ燃料加熱円管１６が設けられている。
【００１５】
ハウジング３は、その内部に、気化部材である気化プレート２１を加熱することによって燃料を気化し、燃焼空気と混合させて燃料を燃焼させる燃焼部２と、燃焼空気を燃焼部２に供給する給気口１５と、燃料を燃焼部２の一部である気化プレート２１に供給する燃料供給管１２とを有している。
図２は、ハウジング３の断面図である。図２に示したように、ハウジング３は左右一対の半容器体２２、２３を互いの開口縁で仕切板２４を挟んで衝合したもので、ハウジング３の半容器体２２の上壁には、これを貫通して給気口１５が形成されおり、下壁には排気口２５が形成されている。一方、半容器体２３には、上壁と下壁にそれぞれ、熱伝達媒体としての水の流入口２６と流出口２７とが設けられており、壁内に形成された液流通路２８に通じている。
【００１６】
ハウジング３内には中心に燃焼部２が配設され、燃焼部２は仕切板２４の表裏にそれぞれ突設された筒部２９、３０と、筒部２９の内部に配置される気化プレート２１と、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４とから構成されている。なお、ヒータ部材３４としては、自動車エンジンに用いられる公知の、グロープラグなどが用いられる。
【００１７】
燃焼部２の両筒部２９、３０は、仕切板２４の中心に設けた開口３２により連通している。筒部３０はやや大径の円筒体で、仕切板２４の貫通孔３３により排気口２５と通じる半容器体２３の内空間に突出している。一方、筒部２９はやや小径の円筒体で、筒壁に多数のエア導入孔３１が設けられている。筒部２９は給気口１５と通じる半容器体２２の内空間に突出している。この突出端は閉口されており、この端壁に近接する筒内にはこれを横切って、気化部材である気化プレート２１が配置される。気化プレート２１は円板体で、焼結金属による多孔質から成る。
【００１８】
気化プレート２１には、半容器体２２の端壁を貫通し、さらに筒部２９を貫通した燃料供給管１２の先端開口が当接している。燃料供給管１２は燃料配管１０に連結しており、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て燃料供給管１２に燃料が供給される。そのため、気化プレート２１に至った燃料は毛細管現象により広く気化プレート２１全体に拡散する。
【００１９】
さらに、気化プレート２１の近接には、筒部２９の筒壁を貫通して燃料供給管１２の先端近くへ至るヒータ部材３４が設けてあり、気化プレート２１はヒータ部材３４により加熱される。燃料は、加熱された気化プレート２１から蒸発気化し、給気口１５により筒内に供給された燃焼空気と混合して、ヒータ部材３４により着火し燃焼する。
【００２０】
制御手段６は、燃料ポンプ９、遮断弁１１、エアポンプ１３の制御、気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４への通電および、燃料供給開始以前と燃料供給開始後数分間（以後、着火時と言う。）に燃料・エア加熱装置７に設けたヒータ部材１７へ通電する制御を行う。
次に、実施例１の作動について説明する。
【００２１】
燃焼式ヒータ１は、燃焼部２に燃料と燃焼空気とを供給し、燃焼部２において燃料を燃焼させ、半容器体２３内に設けられた液流通路２８内を流れる流体を加熱することにより暖房する。
燃料タンク８内に設けられた燃料ポンプ９により、燃料は燃料・エア加熱装置７の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１、および燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。燃料は、燃料加熱円管１６を通過を通過する際に、その外周に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て、気化プレート２１に供給される。
【００２２】
一方、燃焼空気はエアポンプ１３により、エア配管１４、燃料・エア加熱装置７および給気口１５を経て燃焼部２に供給される。燃焼空気は、燃料・エア加熱装置７を通過する際に、燃料加熱円管１６の外周部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、給気口１５を経て燃焼部２に供給される。
本実施例において、燃焼式ヒータ１の作動の状態を図３に示した。図３の（ａ）図は、燃焼部２内の気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４に印加した電圧の状態であり、（ｂ）図は燃料・エア加熱装置７の内部に設けられたヒータ部材１７の印加電圧の状態を示す。（ｃ）図は燃料供給手段４により燃焼部２に供給される燃料供給量を示す。また、（ｄ）図は燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される燃焼空気供給量である。
【００２３】
まず、ｔ1 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４に通電すると同時に燃料と燃焼空気を加熱する燃料・エア加熱装置７のヒータ部材１７に通電する。また、同時にエアポンプ１３より少量の燃焼空気を所定量供給して、加熱された燃焼空気によってハウジング３内を加熱しておく。次に、ヒータ部材３４により気化プレート２１が加熱され、気化プレート２１の温度が十分上昇すると、時間ｔ2 において、燃料ポンプ９により所定量の燃料を供給するとともに、燃焼空気供給量を所定量だけ増加させて燃焼部２に供給する。時間ｔ3 において燃焼部２の火炎の状態が安定となると、燃料ポンプ９を制御し、必要な暖房能力を得る燃料供給量まで増加して、気化プレート２１に燃料を供給する。同時に、燃焼空気供給量を必要な暖房能力を得る燃焼空気供給量まで増加して、燃焼部２に燃焼空気を供給する。続いて、燃料供給量および燃焼空気供給量が設定量となってから、所定の時間が経過した時間ｔ4 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４への通電および燃料・エア加熱装置７のヒータ部材１７への通電を中止する。
【００２４】
このように、あらかじめ燃料・エア加熱装置７によって予熱した燃料および燃焼空気を、気化プレート２１および燃焼部２に供給することにより、気化プレート２１において、燃料の気化に必要な温度に達しない部分が減少し、気化プレート２１上の燃料の気化が起こらない部分の発生を防止することができる。したがって、気化プレート２１上で着火時の燃料と燃焼空気のバランスがくずれた部分の発生を防止できる。それに伴い、不完全燃焼の発生を防止し、ＨＣの排出量を減少させることができる。
【００２５】
〔実施例２〕
次に、燃焼空気のみを予熱し、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図４は、本発明の実施例２における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
【００２６】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。
一方、燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５からなる。エア配管１４はエアポンプ１３と給気口１５とを連結しており、燃焼空気加熱装置３５はエアポンプ１３と給気口１５との間に配置される。なお、燃焼空気加熱装置３５は、エア配管１４の一部となっている。燃焼空気加熱装置３５は、円筒形のハウジング３６と、その内部に設けられた螺旋状のヒータ部材１７とからなっている。燃焼空気加熱装置３５のハウジング３６の両端は、それぞれエア配管１４と接続しており、エア配管１４から送られた燃焼空気が通過し、再びエア配管１４に送ることができるようになっている。
【００２７】
なお、ハウジング３の構成および、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、ハウジング３の内部に配設された燃焼部２に供給される。
【００２８】
一方、燃焼空気はエアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気は燃焼空気加熱装置３５を通過する際に、燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、給気口１５を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２９】
〔実施例３〕
次に、燃料のみを予熱し、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図５は、本発明の実施例３における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
実施例１と同様に、内部に燃焼部２を配設したハウジング３には給気口１５と燃料供給管１２を設けている。
【００３０】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４からなる。エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５とを連結している。
一方、燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、予熱手段である燃料加熱円管１６、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。なお、燃料加熱円管１６は燃料配管１０の一部であり、燃料加熱装置３７の内部に設けられている。また、燃料加熱装置３７は燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置され、燃料配管１０から送られた燃料が燃料加熱装置３７を通過し、再び燃料配管１０へと送ることができるようになっている。
【００３１】
燃料加熱装置３７は、円筒形のハウジング３８と、ハウジング３８の軸中心に設けられた燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。
なお、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に本実施例の作動について述べる。
【００３２】
燃焼空気はエアポンプ１３からエア配管１４を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。
一方、燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱装置３７の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料は、燃料加熱円管１６を通過する際に、燃料加熱円管１６の外周部に設けられたヒータ部材１７によって予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果が得られる。
【００３３】
〔実施例４〕
次に、予熱された空気によって、燃料が予熱される実施例について述べる。
図６は、本発明の実施例４における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
【００３４】
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、エア配管１４、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５からなる。なお、エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５との間を連結しており、後述する燃焼空気加熱装置３５の内側空所は、エア配管１４の一部となっている。
燃焼空気加熱装置３５は、エアポンプ１３と給気口１５との間に配置される。燃焼空気加熱装置３５は円筒形のハウジング３６と螺旋状のヒータ部材１７と燃料加熱円管１６とからなる。ヒータ部材１７は、ハウジング３６の、エアポンプ１３に近い側、つまり燃焼空気の流れの上流側の、約半分（図４中燃焼空気加熱装置３５の左半分）に配置される。一方、燃料加熱円管１６は、ハウジング３６の、燃焼空気の流れの下流側の、約半分（図４中燃焼空気加熱装置３５の右半分）の部分に配置される。
【００３５】
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、遮断弁１１とからなる。なお、燃料ポンプ９は燃料タンク８の内部に設けられている。燃料配管１０は、燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結している。また、遮断弁１１は、ハウジング３の燃料供給管１２と燃料ポンプ９との間に配置される。燃料加熱円管１６を配置した燃焼空気加熱装置３５は、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に配置される。一方、燃料加熱円管１６はコの字型に成形され、その両端はハウジング３６を貫通しており、その中間部はハウジング３６内部に設けられている。なお、燃料加熱円管１６は、燃料配管１０の一部となっている。燃料加熱円管１６の両端は燃料配管１０に接続しており、燃料配管１０から送られた燃料は、燃料加熱円管１６を通過し、再び燃料配管１０に送られる。
【００３６】
次に、本実施例の作動について述べる。
燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される媒体である燃焼空気は、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５を通過する際にヒータ部材１７により予熱される。
【００３７】
一方、燃料供給手段４により燃焼部２に供給される媒体である燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃焼空気加熱装置３５の下流側の内部に設けられた燃料加熱円管１６、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料供給手段４の一部である燃料加熱円管１６は、予熱手段である燃焼空気加熱装置３５の下流側の内部に設けられており、予熱された燃焼空気によって燃料が予熱されるように、燃料加熱円管１６と燃焼空気加熱装置３５とは配置されている。したがって、燃料は燃料加熱円管１６を通過する際に、燃焼空気加熱装置３５の上流側で予熱された燃焼空気により予熱され、遮断弁１１、燃料供給管１２を経て燃焼部２に供給される。以上のような作動により、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
〔実施例５〕
次に、燃料を予熱するとともに、さらに予熱された燃料によって燃焼空気を予熱する実施例について述べる。
図７は、本発明の実施例５における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【００３９】
ハウジング３は、実施例１と同様の構成をもち、給気口１５と燃料供給管１２とを有している。
燃料供給手段４は、燃料タンク８と、燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱円管３９、遮断弁１１とからなる。燃料配管１０は燃料ポンプ９と燃料供給管１２とを連結しており、遮断弁１１は燃料ポンプ９と燃料供給管１２との間に配置される。
【００４０】
燃料加熱円管１６は、燃料ポンプ９と燃焼空気加熱円管３９との間に配置された、予熱手段である燃料加熱装置３７の内部に設けられている。燃料加熱装置３７は、円筒形のハウジング３８と、ハウジング３８の軸中心に設けられた燃料加熱円管１６と、燃料加熱円管１６の外周に螺旋状に設けられたヒータ部材１７とからなる。
【００４１】
一方、燃焼空気加熱円管３９は燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられている。燃焼空気加熱装置３５は、燃料ポンプ９と遮断弁１１との間に、かつエアポンプ１３と給気口１５との間に配置されている。燃焼空気加熱装置３５は、円筒形のハウジング３６と燃焼空気加熱円管３９とをを有している。燃焼空気加熱円管３９の両端はハウジング３６の筒壁を貫通しており、その中間部はハウジング３６の内部に設けられ，螺旋状となっている。
【００４２】
なお、燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱円管３９は燃料配管１０の一部であり、燃料タンク８から燃料配管１０を経て送られて来た燃料は、燃料加熱円管１６を通過した後、いったん燃料配管１０を通過し、続いて燃焼空気加熱円管３９を通過し、再び燃料配管１０を通過するように配置されている。
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、燃焼空気加熱装置３５と、エア配管１４からなる。エア配管１４は、エアポンプ１３と給気口１５とを連結している。燃焼空気加熱装置３５は円筒形のハウジング３６と燃焼空気加熱円管３９とを有している。燃焼空気加熱装置３５の内側空所はエア配管１４の一部であり、エア配管１４から送られた燃焼空気は、燃焼空気加熱装置３５のハウジング３６の内部を通過した後、再びエア配管１４に送ることができるようになっている。
【００４３】
次に、本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８から燃料ポンプ９、燃料配管１０、燃料加熱装置３７の内部に設けられている燃料加熱円管１６、燃焼空気加熱装置３５の内部に設けられている燃焼空気加熱円管３９、遮断弁１１を経て燃料供給管１２に送られ、燃焼部２に供給される。燃料供給手段４により燃焼部２に供給される媒体である燃料は、燃料加熱円管１６を通過する際に、ヒータ部材１７によって予熱される。
【００４４】
一方、燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される媒体である燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、燃焼空気加熱装置３５を経て、給気口１５に送られ、燃焼部２に供給される。燃焼空気供給手段５の一部である燃焼空気加熱装置３５の内部には，燃焼空気加熱円管３９が螺旋状に設けられており、予熱された燃料によって燃焼空気が予熱されるように、燃料加熱円管１６と燃焼空気加熱円管３９とは配置されている。したがって、燃焼空気は燃焼空気加熱装置３５を通過する際に、予熱された燃料が通過する燃焼空気加熱円管３９により予熱される。
【００４５】
以上のような作動により、実施例１と同様の効果を得ることができる。
〔実施例６〕
次に、燃焼部の周囲にエア流路を設け、気化プレートを加熱する加熱部材によりエア流路をも予熱し、エア流路を通過する際に予熱された燃焼空気を、燃焼部に供給する実施例について述べる。
【００４６】
図８は、本発明の実施例６における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
燃焼式ヒータ１は、主に、内部に燃焼部２を配設したハウジング３と、燃料供給手段４と、燃焼空気供給手段５と、制御手段６とからなる。
燃焼空気供給手段５は、エアポンプ１３と、ハウジング３に設けられた給気口１５と、エアポンプ１３と給気口１５とを接続するエア配管１４と、半容器体２２の内部に設けられたエア流路４０、空間部４１、エア吸入口４２とからなる。
【００４７】
なお、燃料供給手段４は、実施例２と同様であるので説明を省略する。
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、半容器体２２は、以下に述べるように、エア流路４０を有している。半容器体２２は、その中心に燃焼部２の一部である筒部２９が配設される空間部４１と、その空間部４１の外周を取り巻く内壁４３と、さらに内壁４３の外周を取り巻くドーナツ状のエア流路４０と、エア流路４０の外周を取り巻く外壁４４とを有している。内壁４３の上部には給気口１５が形成されている。ただし、給気口１５は内壁４３を貫通し、エア流路４０と連通しているが、外壁４４を貫通しておらず、半容器体２２の外部とは連通していない。また、給気口１５の反対側の外壁４４には、エア配管１４と接続されたエア吸入口４２が設けられている。エア流路４０は、給気口１５を介して空間部４１と、エア吸入口４２を介してエア配管１４と連通している。
【００４８】
また、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、筒部２９の筒壁を貫通し、さらに半容器体２２の内壁４３を貫通して設けられており、ヒータ部材３４は内壁４３に保持されている。
なお、その他の構成については、実施例１と同様であるので説明を省略する。
次に、本実施例の作動について説明する。
【００４９】
燃焼空気は、エアポンプ１３からエア配管１４、エア吸入口４２を経てエア流路４０に供給される。さらに、エア流路４０から給気口１５を経て空間部４１に流入し、エア導入孔３１から燃焼部２に供給され、気化プレート２１の表面付近で気化した燃料と混合され、燃料の燃焼に用いられる。
燃料が気化プレート２１に供給される前に、ヒータ部材３４に通電し、気化プレート２１を加熱すると、気化プレート２１が高温となるとともに、このヒータ部材３４を保持している半容器体２２の内壁４３も加熱され、高温となる。したがって、燃焼空気はエア流路４０を通過する際に、高温となった内壁４３により予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃焼空気を予熱する予熱手段としても用いられる。
【００５０】
本実施例において、燃焼式ヒータ１の作動の状態を図９に示した。図９において、図９の（ａ）図は燃焼部２内の気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４に印加した電圧の状態であり、（ｂ）図は燃料供給手段４により気化プレート２１に供給される燃料供給量を示す。また、（ｃ）図は燃焼空気供給手段５により燃焼部２に供給される燃焼空気供給量である。
【００５１】
まず、ｔ1 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４に通電すると同時に、エアポンプ１３より少量の燃焼空気を燃焼部２に所定量供給して、加熱された燃焼空気によって半容器体２２内を加熱しておく。次に、ヒータ部材３４により気化プレート２１が加熱され、気化プレート２１の温度が十分上昇すると、時間ｔ2 において、燃料ポンプ９により所定量の燃料を供給するとともに、燃焼空気供給量を所定量だけ増加させて燃焼部２に供給する。時間ｔ3 において燃焼部２の火炎の状態が安定となると、燃料ポンプ９を制御し、必要な暖房能力を得る燃料供給量まで増加して、気化プレート２１に燃料を供給する。同時に、燃焼空気供給量を必要な暖房能力を得る燃焼空気供給量まで増加して、燃焼部２に燃焼空気を供給する。続いて、燃料供給量および燃焼空気供給量が設定量となってから、所定の時間が経過した時間ｔ4 において、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４への通電を中止する。
【００５２】
このように、ヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時に、半容器体２２の内壁４３も高温になる。したがって、エア流路４０および空間部４１を通過する際に、燃焼空気は予熱される。以上のような作動により、実施例２と同様の効果を得ることができる。
また、気化プレート２１を加熱するヒータ部材３４により、燃焼空気を予熱することができることから、実施例１から６のように予熱手段として新たにヒータ部材を設けなくてもよく、燃焼空気を予熱するための消費電力を小さくすることができる。また、部品点数を少なくできることから、製品のコストを抑えることができる。
【００５３】
〔実施例７〕
次に、燃焼部を有するハウジングの内部に燃料流路を設け、気化プレートを加熱する加熱部材により燃料流路も予熱し、燃料流路を通過する際に予熱された燃料を、燃焼部に供給する実施例について述べる。
図１０は、本発明の実施例７における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
【００５４】
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、燃料供給管１２は半容器体２２の端壁を貫通して設けられていない。半容器体２２の端面には、半容器体２２の軸中心を軸中心とするドーナツ型の燃料流路４５が形成されている。なお、燃料流路４５の最上部から軸中心にむけて、さらに燃料流路４５は伸びており、筒部２９の端面を挿通して設けられている燃料供給管１２に連結している。また、半容器体２２の底部の外側最下部には、燃料配管１０と連結した燃料吸入口４６が形成され、燃料吸入口４６は燃料流路４５と連結している。
【００５５】
また、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、筒部２９の筒壁を貫通し、さらに半容器体２２の筒壁を貫通して設けられており、ヒータ部材３４は半容器体２２に保持されている。
燃料供給手段４は、燃料タンク８内に設けられた燃料ポンプ９と、燃料配管１０と、遮断弁１１と、燃料吸入口４６と、燃料流路４５と、燃料供給管１２とからなる。燃料ポンプ９、燃料配管１０、遮断弁１１の配置は実施例２と同様であるので、説明を省略する。
【００５６】
なお、燃焼空気供給手段５は、実施例３と同様であるので、説明を省略する。また、その他の構成については、実施例６と同様であるので、説明を省略する。
次に、本実施例の作動について述べる。
燃料は、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て、燃料供給管１２に供給される。気化プレート２１に燃料を供給する前にヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時に、このヒータ部材３４が保持された半容器体２２も高温となり、燃料流路４５を通過する際、燃料は予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃料を予熱する予熱手段としても用いられる。以上のような作動により、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
〔実施例８〕
次に、燃料供給管に、気化プレートを加熱するヒータ部材を設け、燃焼部に供給する燃料を予熱する実施例について述べる。
図１１は、本発明の実施例８における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、ハウジング３の断面図である。
【００５８】
ハウジング３は、実施例１とほぼ同様の構成であるが、半容器体２２の端壁にを貫通して設けられた燃料供給管１２は、半容器体２２の外部に突出した部分が直角に曲げられており、この直角に曲げられた部分から半容器体２２の内部に向かう部分において、燃料供給管１２の軸中心には、気化プレート２１を加熱するためのヒータ部材３４が設けてあり、このヒータ部材３４は気化プレート２１を貫いている。なお、その他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
次に本実施例の作動について説明する。
燃料は、燃料タンク８内の燃料ポンプ９より遮断弁１１を経て、燃料供給管１２に供給される。気化プレート２１に燃料を供給する前にヒータ部材３４に通電すると、気化プレート２１が高温になると同時にこのヒータ部材３４の外周に設けられた燃料供給管１２も高温となり、燃料供給管１２を通過する際、燃料は予熱される。つまり、気化プレート２１を加熱するための加熱部材であるヒータ部材３４は、燃料を予熱する予熱手段としても用いられる。以上のような作動により、実施例３と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
なお、以上の実施例では、燃焼部を内部に有するハウジングの内部または外部のどちらかにおいて、燃料または／および燃焼空気が予熱される構成としたが、燃焼部を内部に有するハウジングの内部および外部で燃料または／および燃焼空気が予熱される構成としてもよい。例えば、実施例１の燃焼部を内部に有するハウジングとして、実施例６のような内部に予熱手段を備えたハウジングを用いてもよく、このような構成とした場合、より確実に予熱された燃料または／および燃焼空気を燃焼部に供給することができる。
【００６１】
また、以上の実施例では、予熱手段を燃料配管やエア配管といった、燃料や燃焼空気を燃焼部へと供給する流路の一部に備えたが、燃料ポンプやエアポンプといった燃料や燃焼空気を燃焼部へと送り出すような装置に備えても、以上の実施例で述べたのと同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図２】実施例１における燃焼式ヒータ１のハウジング３の断面図である。
【図３】実施例１における燃焼式ヒータ１の作動の状態を示すタイムチャート図である。
【図４】実施例２における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図５】実施例３における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図６】実施例４における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図７】実施例５における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図８】実施例６における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図９】実施例６における燃焼式ヒータ１の作動の状態を示すタイムチャート図である。
【図１０】実施例７における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【図１１】実施例８における燃焼式ヒータ１の全体を示すブロック図であり、模式的一部断面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼式ヒータ
２ 燃焼部
４ 燃料供給手段
５ 燃焼空気供給手段
７ 予熱手段である燃料・エア加熱装置
２１ 気化部材である気化プレート
Claims (2)
- 自身に設けられた気化部材により気化した燃料と前記燃料を燃焼させるのに用いる燃焼空気との存在下で前記燃料を燃焼させる燃焼部と、
前記気化部材に近接して設けられ、前記気化部材を加熱し、前記燃料の気化を促進させる加熱手段と、
前記気化部材に燃料を供給する燃料供給手段であって、前記加熱手段により前記気化部材が加熱され、前記気化部材の温度が十分上昇すると、燃料の供給を開始する燃料供給手段と、
前記燃焼空気を前記燃焼部に供給する燃焼空気供給手段と、
前記燃料供給手段に備えられ、それにより供給される前記燃料を燃料供給開始以前と燃料供給開始後の着火時に予熱する予熱手段とから構成され、
前記加熱手段を前記予熱手段として用い、前記加熱手段により前記気化部材が高温になると同時に、前記燃料供給手段の燃料流路（４５）または燃料供給管（１２）も高温となり、前記燃料流路（４５）または前記燃料供給管（１２）を通過する際、燃料が予熱されることを特徴とする燃焼式ヒータ。 - 前記予熱手段により予熱され、前記燃料供給手段により前記燃焼部に供給される媒体によって、前記燃焼空気供給手段により前記燃焼部に供給される媒体が予熱されるような位置関係となるように、前記燃料供給手段と前記燃焼空気供給手段とを配置することを特徴とする請求項１記載の燃焼式ヒータ。
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| JP32210194A JP3820599B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 燃焼式ヒータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32210194A JP3820599B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 燃焼式ヒータ |
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Family Applications (1)
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| JP32210194A Expired - Fee Related JP3820599B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 燃焼式ヒータ |
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1994
- 1994-12-26 JP JP32210194A patent/JP3820599B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08178213A (ja) | 1996-07-12 |
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