JP4120801B2 - 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用いた燃焼装置に係り、更に詳しくは、燃焼開始時や燃焼中における消費電力を削減しつつ安定した燃焼を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器や暖房機等には、ランニングコスト低減のために、安価な灯油等の液体燃料を使用する燃焼装置が多用されている。中でも、比較的発熱量が小さい用途に使用される燃焼装置は、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多い。
【０００３】
【特許文献１】
特公平７−２１３３２号公報
【０００４】
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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した燃焼装置では、火炎による気化器へのヒートバックが充分ではなく、気化ヒータへの通電電力を低減したり通電を停止すると気化器における液体燃料の気化が不充分となり、安定した燃焼を行うことが困難であった。このため、燃焼状態に応じて気化ヒータへ大電力を供給する必要があり、ランニングコストの増加を招いていた。
【０００６】
また、前記した燃焼装置では、燃焼部に供給される混合ガスを燃焼させる際に、燃焼部に直接的に二次空気を供給して有害ガスの発生を抑えた安定した燃焼を行わせる方式を採用することが多い。このため、燃焼開始時に気化器で気化されて燃焼部に供給される燃料ガスが、低温の二次空気で冷却されて再液化する不具合が生じ易く、気化が不充分となって安定した燃焼を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて提案されるもので、火炎によって気化器や燃焼部を効率良く昇温させて安定した気化を行うことにより、燃焼開始時や燃焼中における消費電力を削減しつつ安定燃焼を行う燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される請求項１に記載の発明は、液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースに燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔を備えた炎孔部材が装着され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積は、気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置である。
【０００９】
本発明によれば、気化部から離れた部位に比べて、気化部に近接した部位から噴出する混合ガス量が増加するので、気化部に近接した部位から噴出する火炎を他の部位から噴出する火炎に比べて増大させることができる。従って、火炎によって気化部を煽って効率良く温度上昇させることができ、燃焼中における気化ヒータの通電電力を低減あるいは通電を遮断しても、充分に気化した燃料ガスを気化部で生成することが可能となる。これにより、ランニングコストを低減しつつ安定燃焼を行わせることができる。
炎孔部材に設ける炎孔は、適宜の形状を採ることが可能であり、例えば、丸形状、四角形状あるいはスリット形状の開口による炎孔を採用することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースには、前記ガス流路を介して気化部から供給される燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔を備えた長尺の炎孔部材が配列され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、各炎孔部材は、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置である。
【００１１】
本発明によれば、長尺の炎孔部材を炎孔ベースに複数配列した構成を採用し、各炎孔部材の炎孔の単位面積当たりの開口面積を調節することにより、前記請求項１と同様の効果を奏することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースには、前記ガス流路を介して気化部から供給される燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔部材が配列され、各炎孔部材は、畝状に延びる炎孔列を有した長尺形状で、当該畝の両側縁から幅方向へ延びるスリット状の開口で形成される炎孔と、当該畝の幅方向全長に渡って延びるスリット状の開口で形成される炎孔とを長手方向へ向けて組み合わせて配列して形成され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、各炎孔部材は、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が、前記気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置である。
【００１３】
本発明によれば、各炎孔の開口面積を調節することにより、気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積を気化部から離れた部位に比べて増大させることができる。これにより、請求項１，２に記載の発明と同様に、充分に気化した燃料ガスを気化部で生成することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項1乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置において前記炎孔ベースは、炎孔から噴出する火炎による燃焼熱の一部を吸収する熱回収壁を前記炎孔部材を取り囲むように外側縁に沿って備え、前記炎孔部材は、前記熱回収壁に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が、熱回収壁から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きい構成とされている。
【００１５】
本発明によれば、熱回収壁から離れた部位に比べて、熱回収壁に近接した部位から噴出する混合ガス量が増加するので、熱回収壁に近接した部位から噴出する火炎を他の部位から噴出する火炎に比べて増大する。従って、火炎によって発生する熱の一部を熱回収壁を介して炎孔ベースに効率良く伝達させることができ、炎孔ベースを短時間に昇温させることが可能となる。これにより、気化部によって気化された燃料ガスの再液化を防止しつつ安定燃焼を行わせることが可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、気化部の左右に配されており、畝状の炎孔部を持ち、炎孔部には形状の異なる３種類の炎孔が配列されており、一種の炎孔は炎孔部の幅方向全長に渡って延びるスリット状の開口であり、他の一種の炎孔は炎孔部の長手両側面から幅方向に対向して延びる一対のスリット状の開口であり、さらに他の炎孔は、前記炎孔よりも炎孔部の幅方向長さが短い一対のスリット状の開口であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置である。
【００１７】
本発明によれば、炎孔ベースを短時間に昇温させることが可能となる。これにより、気化部によって気化された燃料ガスの再液化を防止しつつ安定燃焼を行わせることが可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置において、形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、気化部の左右に配されており、隣接する炎孔の間隔が長手中央部に向かうに連れて増加していることを特徴とする構成とされている。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置において、形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、炎孔ベースと略同一の長さを有する長尺の部材であり、上下から気化部を挟むように配され、前記炎孔部材には炎孔が多数配列され、長手中央部に設けられた炎孔は、他の部位に比べて隣接する炎孔の間隔が狭いことを特徴とする構成とされている。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃焼装置において、炎孔部材は、熱回収壁に近接した部位における炎孔の開口面積を、熱回収壁から離れた部位における炎孔の開口面積よりも大きくする構成とされている。
【００２１】
炎孔の開口面積を大きくすることにより、気化部や熱回収壁に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積を増加させることができる。
また、炎孔同士の間隔を狭くすると共に炎孔の開口面積を大きくすることにより、気化部や熱回収壁に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積を一層増大させることができる。
【００２２】
炎孔同士の間隔を狭くする場合、気化部や熱回収壁に近接した所定範囲における炎孔同士の間隔を他の部位に比べて狭くする構成や、気化部や熱回収壁に近接するに連れて炎孔同士の間隔を次第に狭くする構成を採ることができる。
また、炎孔の開口面積を大きくする場合、気化部や熱回収壁に近接した所定範囲における炎孔の開口面積を他の部位に比べて大きくする構成や、気化部や熱回収壁に近接するに連れて炎孔の開口面積を次第に大きくする構成を採ることができる。
【００２３】
また、炎孔の開口面積を大きくする場合、炎孔部材の幅方向への炎孔の長さを増大する構成や、炎孔部材の長手方向への炎孔の幅を増大する構成、あるいは、これらの双方を増大する構成を採ることができる。
尚、炎孔部材において、単位面積当たりの炎孔の開口面積を増加させた部位を設ける場合は、他の部位において単位面積当たりの炎孔の開口面積を低減させて燃料ガスの排出量を調整することにより、燃焼量の全域に渡って安定燃焼を行わせることが可能である。
【００２４】
前記本発明の燃焼装置において、炎孔ベースは、隣接して配列される炎孔部材同士の間から火炎の噴射方向へ向けて二次空気を供給する二次空気流路を備え、炎孔部材は、当該炎孔部材を炎孔ベースへ固定する固定部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が、固定部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて小さい構成とすることができる。
【００２５】
ここで、燃料ガスを燃焼させる際に所定量の二次空気を供給することにより、ＣＯなどの有害ガスの発生を低減しつつ安定した燃焼を行わせることが可能である。このためには、燃料ガスの噴射量、則ち、火炎の大きさに応じた量の二次空気を供給する必要がある。ところが、炎孔部材を固定するための固定部材が取り付けられる部位の近傍では二次空気流路を設けることができず、火炎に供給可能な二次空気量が低減する。
【００２６】
前記構成によれば、炎孔部材を固定するための固定部に近接した部位における炎孔の開口面積の占める割合が少ない。従って、火炎に供給を要する二次空気量も少ない。これにより、火炎と二次空気量とのバランスを維持することができ、安定燃焼を行わせることが可能となる。
【００２７】
また、前記本発明の燃焼装置において、炎孔部材は、幅方向へ延出する炎孔に対して逆方向へ傾斜して延出する保炎部を長手両側縁に沿って略全長に渡って備えた構成を採ることができる。保炎部を設けることにより、炎孔から噴出する火炎が二次空気で直接煽られることがなく、火飛びなどの発生を防止しつつ安定して二次空気を供給することができ、有害ガスの発生が抑制された安定燃焼を行うことが可能となる。
【００２８】
また、本発明の燃焼装置において、気化部で生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ供給して下方へ向けて火炎を噴出する下方燃焼型を採ることができる。ここで、燃焼装置は、上方へ向けて火炎を噴出する上方燃焼型、または、下方へ向けて火炎を噴出する下方燃焼型として給湯装置などへ組み込まれることが多い。しかし、上方燃焼型の燃焼装置では、熱交換部へ移動した燃焼ガスがそのまま排気されるため、貯湯式給湯器などに適用した場合に、熱交換率が低下する嫌いがある。
【００２９】
下方燃焼型を採用することにより、燃焼部で発生した熱が、上流側から供給される空気流によって下流の熱交換部側へ移動する。そして、熱交換部へ移動した燃焼ガスは空気流に押圧されつつ排気される。これにより、送風により火炎を下方へ向けて噴出するが、熱は下方から上方へ移動し易く、特に、燃焼開始初期には炎孔ベースが火炎で暖まり易い。これにより、炎孔ベースの温度を短時間に上昇することが可能となり、気化された燃料の再液化を防止しつつ、燃焼開始から短時間に安定した燃焼を実現可能となる。また、下方燃焼型の場合は、炎孔ベース自体についても、火炎による帰還熱による温度上昇や残熱による保温に適している。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本発明は、液体燃料を気化させて燃焼させる燃焼装置であり、燃焼部で発生する火炎の熱によって液体燃料を効率良く気化させることに特徴を有したものである。そこで、発明の要旨を説明するのに加えて、燃焼装置の全体構成を説明する。尚、以下の説明において上下の関係は、燃焼装置を給湯器等に設置した状態を基準とする。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼装置１の断面図である。図２は、燃焼部に用いられる炎孔ベースを示す斜視図である。図３は、図２の炎孔ベース周辺の平面図である。図４は、気化器（気化部）周辺を示す斜視図である。図５は、燃焼装置１に採用する第１炎孔部材の斜視図、平面図および側面図である。図６は、燃焼装置１に採用する第２炎孔部材の平面図および部分拡大図である。図７は、燃焼装置１に採用する第３炎孔部材の平面図である。図８は、燃焼装置１に採用する補炎部材の平面図である。図９は、炎孔ベースへの炎孔部材および補炎部材の取付構造を示す斜視図である。図１０は、炎孔ベースの火炎の発生状態を示す模式図である。図１１は、炎孔部材の変形実施形態を示す平面図である。
【００３２】
本実施例の燃焼装置１は、炎孔を下に向けて給湯器などに内蔵されるもので、下方へ向けて火炎を噴出する下方燃焼型（所謂、逆燃焼型）である。
燃焼装置１は、図１の様に、上から送風機２、駆動機械部３、空気量調節部４、混合部５及び燃焼部６が順次積み重ねられて構成される。混合部５及び燃焼部６の近傍には気化器（気化部）７が設けられ、空気量調節部４と気化器７の間には、流路形成部材１３が配されて空気流路が形成されている。
【００３３】
順次説明すると、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２０の内部にファン２１が回転可能に配されたもので、ハウジング２０の中央部には、開口２２が設けられている。
【００３４】
駆動機械部３は箱体１０を有し、その天板１２の中央にモータ３０が取り付けられている。モータ３０は、両端部から回転軸３０ａ，３０ｂが突出しており、回転軸３０ａ，３０ｂは、燃焼装置１の略全長を上下へ向けて貫通している。上方側の回転軸３０ａは、ファン２１に接続され、下方側の回転軸３０ｂは、気化器７の回転部材７４に接続されている。則ち、モータ３０の回転駆動により、ファン２１が回転駆動されて下方へ向けて送風（空気供給）を行うと共に、回転部材７４が同時に回転駆動される。
送風機２のモータ３０は、箱体１０の外壁に固定された制御回路部（制御手段）９で生成された制御信号によって回転数制御が行われ、燃焼部６側への供給空気量を制御している。
【００３５】
空気量調節部４は、円板状の移動側板状部材４１と方形状の固定側板状部材４２によって構成され、固定側板状部材４２に対して移動側板状部材４１が回転可能に取り付けられたものである。
移動側板状部材４１は円板形であり、中央部に設けられた軸挿通孔の周囲には、放射状に開口が設けられている。また、移動側板状部材４１の周縁部には、周縁部の一部を垂直に切り起こした係合部４１ａが設けられている。
【００３６】
一方、固定側板状部材４２は方形状であり、移動側板状部材４１よりも大きい。固定側板状部材４２の中央部に設けられた軸挿通孔の周囲にも、放射状に開口が設けられている。また、固定側板状部材４２には、駆動片４３を揺動自在に支持する支持部材４２ａが固定されている。この駆動片４３の一端は、箱体１０の外壁に固定されたステップモータ４０の駆動軸４０ａに接続され、他端は移動側板状部材４１の係合部４１ａへ係合している。
【００３７】
移動側板状部材４１は、固定側板状部材４２の上にあり、中央の軸挿通孔を中心として相対的に回転可能である。そして、ステップモータ４０を駆動すると、駆動軸４０ａに係合した駆動片４３が揺動し、移動側板状部材４１の係合部４１ａを接線方向へ向けて押圧する。その結果、移動側板状部材４１が、固定側板状部材４２の上で軸挿通孔を中心として相対的に回転する。
【００３８】
則ち、空気量調節部４は、ステップモータ４０を駆動して移動側板状部材４１を回転させて、移動側板状部材４１と固定側板状部材４２の開口同士の重なり具合を変化させている。これにより、開口同士の重なり具合を変化させ開口面積を変動させて、開口を介して上下に移動する空気量を調節する機能を有する。
【００３９】
この空気量調節部４により、送風機２から燃焼部６側に至る空気流路の開口面積を調節して、送風機２で発生した空気流の燃焼部６側への供給量を制御している。本実施形態では、空気量調節部４において移動側板状部材４１を制御することにより、一次空気（気化器７へ直接供給する空気）および二次空気（後述する炎孔ベース周辺へ供給する空気）の双方の供給量を最適に調節する構成としている。
尚、ステップモータ４０は制御回路部９で生成された制御信号によって駆動され、燃焼状態に応じた最適な開口面積が得られるように調整制御される。
【００４０】
流路形成部材１３は、図１の様に、薄板を円錐形に曲げて作られており、内部は空洞で上下に連通している。則ち、流路形成部材１３は、上部と下部に開口を有し、両者は連通しており、上部の開口は、前記した固定側板状部材４２の中心部へ当接し、下部の開口は、後述する一次空気導入筒１５へ連通している。
【００４１】
流路形成部材１３の内側には、燃料パイプ（燃料供給管）１４が固定されている。燃料パイプ１４は、流路形成部材１３の上部の開口から内部に入り、流路形成部材１３および一次空気導入筒１５を貫通して気化器７の回転部材７４の内部に至るように取り付けられる。
【００４２】
混合部５、燃焼部６及び気化器７は、図１、図２の様に、炎孔ベース６０を中心として構成され、炎孔ベース６０の中央部に気化器７が設けられている。そしてこれらの構成部品がハウジング１１内に収納されている。
炎孔ベース６０は、図２に示すように、アルミダイカストによって作られたもので、複雑な枠組と開口及び溝が設けられている。尚、図２では、炎孔ベース６０の上部に上面板６５を取り付けた状態で示している。
【００４３】
炎孔ベース６０の上面側は、図４の様に、主として燃料ガス及び二次空気の流路形成面として機能し、下面側は図２、図３、図９の様に、炎孔取付け面として機能する。
則ち、炎孔ベース６０の上面側には、図４の様に、多数のループ状の垂直壁６２で仕切られた溝６３が設けられており、隣接する垂直壁６２同士の間には、溝６４が設けられている。そして、後述する気化器７で生成された燃料ガスは、上面壁６１と垂直壁６２との間を通り溝６４から下方の炎孔へ向けて噴出して火炎を発生させる。
【００４４】
炎孔ベース６０の下面側には、図９の様に、上面側の溝６３（図４参照）と連通して二次空気の供給路を形成するスリット状の二次空気開口６７が配列されている。この二次空気開口６７の配列された列同士の間には、燃料ガスの流路である溝６４が配されている。後述するように、炎孔部材８（８０）は、隣接する二次空気開口６７同士の間に、溝６４を覆うようにして炎孔ベース６０の下面側に当接させて固定される。
【００４５】
また、炎孔ベース６０には、図２，図３に示すように、熱回収壁６０ａが設けられている。熱回収壁６０ａは、炎孔ベース６０の外側縁に沿って下方へ向けて壁状に設けられている。この熱回収壁６０ａは、後述する炎孔部材８の炎孔から下方へ向けて噴出する火炎の熱を回収し炎孔ベース６０へ伝達して昇温させる機能を有する。熱回収壁６０ａは金型を用いて炎孔ベース６０と一体化してダイキャスト製法により製される。
【００４６】
ここで、本実施形態では、形状の異なる第１炎孔部材８０、第２炎孔部材９０および第３炎孔部材９１の３種類の長尺の炎孔部材８を炎孔ベース６０に固定して燃焼部６を形成している。
則ち、燃焼部６を形成する炎孔ベース６０は、図３の様に長方形であり、その中央に気化器７が設けられている。第１炎孔部材８０は、図３において、気化器７の左右に７本ずつ配されるもので、炎孔ベース６０の略（１／３．５）倍の長さを有する細長い部材である。
【００４７】
第２炎孔部材９０は、炎孔ベース６０と略同一の長さを有する長尺の部材であり、図３において、上下から気化器７を挟むように炎孔ベース６０の長手方向へ向けて１本ずつ配される。また、第３炎孔部材９１は、第２炎孔部材９０と略同一長を有する長尺の部材であり、図３において第２炎孔部材９０の上下に隣接して炎孔ベース６０の長手方向へ向けて１本ずつ配されている。
【００４８】
第１炎孔部材８０は、図５の様に、断面がコ字形を有する畝状の長尺の炎孔部８１の周囲にフランジ部８２を形成した上下左右対称の細長い部材であり、金属板をプレス成形して製される。フランジ部８２の長手両端部および中央部の長手両側縁には、各々、半円状に切り欠いた６個の固定部８２ａが設けられている。また、図５（ａ）の様に、固定部８２ａ同士の間の長手両側縁は幅方向へ切り欠かれて切り欠き部８２ｂが形成されている。この切り欠き部８２ｂを介して二次空気開口６７から流出する二次空気が火炎に供給される。
【００４９】
第１炎孔部材８０の炎孔部８１には、図５（ａ）の様に、形状の異なる３種類の炎孔８３，８４，８５が配列されている。炎孔８３は、炎孔部８１の長手両側面から幅方向全長に渡って延びるスリット状の開口であり、炎孔部８１の長手両端部に狭い間隔をおいて各々２本ずつ設けられている。炎孔８４は、炎孔部８１の長手両側面から幅方向に渡って対向して延びる一対のスリット状の開口であり、炎孔８３の内側に炎孔部８１の長手中央の方向へ間隔をおいて４対ずつ設けられている。また、炎孔８５は、炎孔８３よりも炎孔部８１の幅方向へ短い一対のスリット状の開口であり、炎孔８４の内側に炎孔部８１の長手中央の方向へ間隔をおいて２対ずつ設けられている。
【００５０】
これらの炎孔８３〜８５は、隣接する炎孔の間隔を少しずつ異ならせて配置されている。則ち、炎孔部８１の長手両端部に２本ずつ配される炎孔８３から内側に隣接して配される４対の炎孔８４および２対の炎孔８５にかけて、隣接する炎孔の間隔を炎孔部８１の長手中央部に向かうに連れて増加させている。
本実施形態では、第１炎孔部材８０を、長さ６０ｍｍ、幅１２．５ｍｍの大きさとし、炎孔部８１の長さ５５ｍｍ、幅６ｍｍ、高さ２ｍｍの形状に製している。また、炎孔８３，８４，８５は各々幅が１ｍｍであり、炎孔８４の長さは略２ｍｍ、炎孔８５の長さは略１．５ｍｍである。尚、第１炎孔部材８０および後述する第２、第３炎孔部材の外形および炎孔形状は、炎孔ベース６０の大きさや燃焼量に応じて適宜に設定することが可能である。
【００５１】
則ち、第１炎孔部材８０は、長手両端部に近接するほど、炎孔８３，８４が狭い間隔で配置されて炎孔８３，８４の開口面積の占める割合（単位面積当たりの炎孔の開口面積）が増加し、長手中央部に近接するほど、炎孔８４，８５が広い間隔で配置されて炎孔８４，８５の開口面積の占める割合が減少する形状を有している。従って、第１炎孔部材８０を図３の様に炎孔ベース６０に固定すると、溝６４を通じて供給される燃料ガスは第１炎孔部材８０の長手両端部近傍から多く噴出し、長手中央部は長手両端部に比べて燃料ガスの噴出量が低減する構造とされている。
【００５２】
また、後述するように、第１炎孔部材８０の長手中央部の固定部８２ａには固定ねじ６９が位置するので、二次空気の供給量が低減する。しかし、第１炎孔部材８０では、長手中央部の固定部８２ａに近接する部位に、開口面積の少ない炎孔８５を間隔をあけて配置して、噴出する燃料ガス量を低減させている。これにより、供給量の少ない二次空気とのバランスを保つ構造としている。
【００５３】
第２炎孔部材９０は、図６（ａ）の様に、第１炎孔部材８０と基本的な構成は同一であるが、第１炎孔部材８０の略３．５倍の長さを有する長尺の左右対称形状の部材である。尚、第１炎孔部材８０と同一構成部分には同一の符号を付して重複した説明を省略する。第２炎孔部材９０は、炎孔部８１の長手両端部に炎孔８３を各々１本ずつ配置し、更に、この炎孔８３の内側に、対向する炎孔８４を長手方向へ向けて多数配列した構造である。
【００５４】
第２炎孔部材９０ののフランジ部８２の長手両側縁には、所定の間隔で固定部８２ａが設けられている。但し、気化器７に近接する長手中央部の一方の側縁には、フランジ部８２を延出させて開口を設けた固定部８２ｃが３カ所設けられている。また、図６（ｂ）の様に、３カ所の固定部８２ｃに近接する領域Ｈに位置する炎孔８４は、他の部位に比べて隣接する炎孔８４の間隔が狭くされている。
従って、第２炎孔部材９０を、図３の様に炎孔ベース６０に固定すると、燃料ガスは第２炎孔部材９０の長手中央部、則ち、気化器７に近接した部位から多く噴出し、また、長手両端部においても、炎孔８３によって噴出量が増大する構造とされている。
【００５５】
第３炎孔部材９１は、図７の様に、第２炎孔部材８０と基本的な構成は同一の部材である。この第３炎孔部材９１は、図３の様に、炎孔ベース６０の幅方向の両端に長手方向に向けて固定される部材であり、長手両端部のフランジ部８２を炎孔ベース６０の形状に沿わせて湾曲させている。尚、第２炎孔部材９０と同一構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
第３炎孔部材９１は、炎孔部８１の長手両端部に炎孔８３を各々１本ずつ配置し、この炎孔８３の内側に、炎孔８４を全長に渡って同一間隔で多数配列した構造である。
【００５６】
第３炎孔部材９１のフランジ部８２の一方の長手側縁には、所定の間隔で固定部８２ａが設けられている。また、フランジ部８２の他方の長手側縁には、所定の間隔で固定部８２ｃが設けられており、長手両端部のフランジ部８２の湾曲部位には、固定部８２ｄが設けられている。第３炎孔部材９１を、図３の様に炎孔ベース６０に固定すると、長手方向全長に渡って略均一量の燃料ガスが噴射され、長手両端部では、炎孔８３によって燃料ガスの噴出量が増大する構造とされている。
【００５７】
また、本実施形態では、図８に示す保炎部材８６を採用している。尚、図８に示す保炎部材８６のＦ部分を図９では斜視図で示している。保炎部材８６は、炎孔ベース６０に配列された炎孔部材８に被せて固定される部材であり、炎孔部材８から噴出する火炎へ供給される二次空気によって火炎が煽られることを防止して、安定した二次空気の供給を確保する機能を有する。
保炎部材８６の外形は炎孔ベース６０の熱回収壁６０ａに沿った形状であり、気化器７に相当する部位が切り欠かれている。この保炎部材８６は、図３における炎孔ベース６０の上下方向中央部から２分割された左右対称形状であり、気化器７を上下から挟むようにして炎孔ベース６０に固定される。
【００５８】
図８、図９から分かるように、保炎部材８６は、炎孔部材８の炎孔部８１の外形に合わせた溝状の複数の開口８６ａと、当該開口８６ａから離れる方向へ傾斜させて長手両側縁を切り起こして形成される保炎部８６ｂと、隣接する保炎部８６ｂの間に開口８６ａに沿って配列された複数の二次空気開口８６ｃとを備えた部材である。
【００５９】
炎孔部材８および保炎部材８６は、図９のようにして炎孔ベース６０に取付固定される。まず、炎孔部材８を炎孔ベース６０の溝６４を覆うようにして炎孔ベース６０上に配列する。そして、配列した炎孔部材８の上から、保炎部材８６の開口８６ａと炎孔部材８の炎孔部８１を一致させるように保炎部材８６を被せる。そして、固定ねじ６９を保炎部材８６の固定孔８６ｄと炎孔部材８の固定部８２ａを介して炎孔ベース６０の固定孔６８へねじ込んで固定する。則ち、保炎部材８６と炎孔部材８はねじ６９によって炎孔ベース６０へ共締め固定される。尚、図には示していないが、本実施形態では、炎孔ベース６０の炎孔部材８が固定される部位全面に渡って予め網部材（不図示）を配し、その上から炎孔部材８および保炎部材８６を配して固定している。この網部材により、燃料ガスや二次空気に含まれる塵埃が火炎側に流動することを防止している。
【００６０】
炎孔部材８と保炎部材８６は上記構造で炎孔ベース６０へ固定されているので、溝６４を介して供給される燃料ガスは炎孔部材８の炎孔８３〜８５から噴出して火炎が生じ、二次空気開口６７を介して供給される二次空気は、保炎部材８６の開口８６ａを介して火炎の両側に供給される。このとき、保炎部８６ｂにより、二次空気が直接火炎を煽ることを防止しつつ火炎に均一に二次空気が供給され、完全燃焼を促進して有害ガスの排出を抑える。
【００６１】
次に、気化器７は、図１、図４に示すように、気化室７０と回転部材７４によって構成される。気化室７０は、底面部７１と周部７２を持つ円筒体であり、底面部７１は閉塞し、上部は開口している。則ち、気化室７０は窪んだ形状であり、底面部７１及び周部７２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７０は、前記した様に底面部７１及び周部７２を持ち、あたかもコップの様な形状であり、炎孔ベース６０の中央部分に取り付けられている。従って気化器７の一部たる気化室７０の外壁部分は燃焼部に露出する。
【００６２】
気化室７０の底面部７１内には、気化器ヒータ７３が内蔵されている。この気化器ヒータ７３に通電することにより底面部７１が発熱し、さらにこの熱が気化室７０の壁を伝導し、気化室７０の内壁が全体的に加熱される機能を有する。これにより、回転部材７４によって気化室７０の内部へ飛散された液体燃料を気化し易くする機能を有している。
【００６３】
また、図１，図３に示すように、気化器７と炎孔ベース６０との間にはセラミック材で形成された断熱パッキンを挟んで取付固定されている。これにより、気化器ヒータ７３による気化器７の温度上昇を短時間に行うことを可能にしている。更に、気化器７と炎孔ベース６０との取り付け部分には、炎孔ベース６０を補助的に予熱するための補助ヒータ７５が取り付け固定されている。これにより、炎孔ベース６０側の温度上昇の促進を図っている。
【００６４】
回転部材７４は、前記したモータ３０の回転軸３０ｂに取り付けられて一体的に回転するもので、円板の周縁を切り起こして多数の撹拌羽根７４ａを設けた形状である。
この回転部材７４は、燃料パイプ１４を介して供給（滴下）される液体燃料を回転による遠心力によって飛散させるもので、飛散した燃料は気化室７０の内部で熱によって気化させて燃料ガスとなる。また、回転部材７４は、気化された燃料ガスと送風機２から供給される一次空気とを撹拌して均一な混合ガスを生成する機能を併せ持っている。
則ち、回転部材７４は、気化室７０の内部で液体燃料を効率良く気化させるために、燃料パイプ１４から滴下された液体燃料（本実施形態では石油を使用）を微粒子状にして飛散させると共に、気化した燃料ガスと一次空気とを撹拌させて均一に混合する働きを行うものである。
【００６５】
制御回路部９は、燃焼装置１の燃焼に伴う制御を統括するもので、ＣＰＵを用いたデジタル回路で構成される。本実施形態の制御回路部９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏポート、および、アナログのセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、あるいは、生成されたデジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路などを備え、各部に設けられたセンサの検知信号やスイッチの切換信号を参照しつつ、燃焼量に応じた制御信号をプログラム処理によって生成するものである。
【００６６】
次に、前記構成を有する本実施形態の燃焼装置１の燃焼動作の概略を、図１〜図９を参照して説明する。
燃焼運転指令が制御回路部９に伝送されると、制御回路部９は気化器ヒータ７３および補助ヒータ７５へ通電を行って気化器７および炎孔ベース６０の予熱を行う。予熱が完了すると、制御回路部９は、ステップモータ４０を駆動して空気量調節部４の開度を所定値に制御し、モータ３０を所定回転数で駆動する。そして、電磁ポンプ（不図示）を駆動して液体燃料（本実施形態では石油を使用）を燃料パイプ１４を介して気化室７０の内部に噴射する。
【００６７】
気化室７０の内部に噴射された液体燃料は、回転部材７４で回転力を受けて気化室７０の加熱された周部７２へ飛散して気化され、送風機２から供給される空気と撹拌羽根７４ａで撹拌されて予混合された燃料ガス（混合ガス）が生成される。
生成された燃料ガスは、図４、図９の様に、気化室７０から炎孔ベース６０の上面に沿って上面壁６１との間を流動し、溝６４を通じて炎孔部材８（８０，９０，９１）の炎孔８３，８４，８５から噴出する。
【００６８】
また、送風機２から空気量調節部４を介して上面板６５に向けて空気が供給され、上面板６５の開口から流入した空気は炎孔ベース６０の溝６３を介して二次空気開口６７から二次空気として炎孔部材８の間へ噴出する。
そして、制御回路部９は、点火装置（不図示）によって燃料ガスへ点火して燃焼が開始される。
【００６９】
ここで、本実施形態の燃焼装置１では、前記したように、第１炎孔部材８０は長手両端部ほど噴出する燃料ガス量が多い。また、第２炎孔部材９０は、長手中央部および長手両端部から噴出する燃料ガス量が多い。更に、第３炎孔部材９１は、長手両端部から噴出する燃料ガス量が多い。
【００７０】
従って、図１０の様に、気化器７の左右に近接するＡ領域では、第１炎孔部材８０による燃料ガスの噴射量が他の部位に比べて増加して火炎が増大する。同様に、図９において、気化器７の上下に隣接するＣ領域では、第２炎孔部材９０による燃料ガスの噴射量が他の部位に比べて増加して火炎が増大する。また、炎孔ベース６０の熱回収壁６０ａに近接するＢ，Ｄ，Ｅ領域では、第１炎孔部材８０、第２炎孔部材９０および第３炎孔部材９１による燃料ガスの噴射量が他の部位に比べて増加して火炎が増大する。
【００７１】
従って、燃焼が開始されると、Ａ，Ｃ領域の火炎によって気化器７が効率良く加熱されると共に、Ｂ，Ｄ，Ｅ領域の火炎による熱を熱回収壁６０ａで回収して炎孔ベース６０を短時間に昇温させることができる。
これにより、気化器７における液体燃料の気化を促進して充分気化させた燃料ガスを炎孔部材８へ供給することが可能となる。また、燃焼開始から短時間に炎孔ベース６０を昇温することができ、気化器７から炎孔部材へ至る間に温度の低下によって燃料ガスが再液化するような不具合を除去することが可能となる。
【００７２】
このように、本実施形態の燃焼装置１によれば、炎孔部材８に設ける炎孔の配列間隔や形状を調節することにより、燃料ガスの噴射量を部分的に増加させて気化器７や炎孔ベース６０を効率良く昇温させることが可能となる。これにより、気化器７における気化を促進し、燃焼開始時における燃料ガスの再液化を防止して安定した燃焼を行うことができる。従って、燃焼中における気化器ヒータ７３や補助ヒータ７５への通電電力を削減あるいは停止することができ、安定燃焼を行いつつランニングコストを低減した燃焼装置を提供することが可能となる。
【００７３】
ここで、前記実施形態で述べた第１炎孔部材８０は、図５の様に、３種類の炎孔８３〜８５を設けた構成としたが、これ以外の構成を採ることも可能である。
例えば、第１炎孔部材８０の長手中央部に開口面積の小さい炎孔８５を設ける代わりに、図１１（ａ）の様に、開口面積の大きい炎孔８４を設けた第１炎孔部材８７を用いることも可能である。
また、図１１（ｂ）の様に、炎孔８４を全て等間隔で配置した第１炎孔部材８８を用いることも可能である。
これらの第１炎孔部材８７，８８においても、長手両端部に位置する２本の炎孔８３による燃料ガスの噴出量を増加させることができ、前記した第１炎孔部材８０と同様の効果を奏することが可能である。
【００７４】
また、前記実施形態では、第２炎孔部材９０を、中央部の炎孔８４を他の部位に比べて間隔を詰めて配列した構成としたが、この様な構成の他にも、中央部に向かうに連れて炎孔８４の間隔を狭くする構成や、中央部の炎孔８４の開口面積を増加させる様な構成を採ることも可能である。また、長手両端部に炎孔８３を１本ずつ設けた構成としたが、複数本の炎孔８３を設けても良い。
【００７５】
また、前記実施形態では、第３炎孔部材９１の長手両端部に炎孔８３を１本ずつ設けた構成としたが、複数本の炎孔８３を設けても良い。また、炎孔ベース６０の熱回収壁６０ａに隣接する側の炎孔８４を、対向する炎孔８４に比べて開口面積を大きくする構成を採ることも可能である。
また本実施形態では、長尺状の炎孔部材を採用したが、平板状の炎孔部材を使用することもできる。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１から３に記載の発明によれば、火炎によって気化部を効率良く加熱して液体燃料を気化させることができ、気化器ヒータなどの通電電力を削減してランニングコストを低減しつつ安定した燃焼を行うことのできる燃焼装置を提供できる。
請求項４に記載の発明によれば、火炎によって炎孔ベースを短時間に昇温させることができ、燃料ガスの再液化などを防止し安定した燃焼を行うことのできる燃焼装置を提供できる。
請求項５から８の発明によれば、簡単な構造によって、気化部あるいは熱回収壁近傍の火炎を増大させることができ、請求項１から３に記載の燃焼装置を効果的に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る燃焼装置の断面図である。
【図２】 図１に示す燃焼装置に採用する炎孔ベース周辺を示す斜視図である。
【図３】 図２に示す炎孔ベースを下方から見た平面図である。
【図４】 図２、図３に示す炎孔ベースに固定される気化器の周辺を示す斜視図である。
【図５】 （ａ）は図１の燃焼装置に採用する第１炎孔部材を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は（ａ）の側面図である。
【図６】 （ａ）は図１の燃焼装置に採用する第２炎孔部材を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【図７】 図１に示す燃焼装置に採用する第３炎孔部材を示す平面図である。
【図８】 図１の燃焼装置に採用する保炎部材を示す平面図である。
【図９】 図３の炎孔ベースに炎孔部材および保炎部材を取り付ける構造を示す斜視図である。
【図１０】 図３の炎孔ベースにおいて、火炎の増大する部位を示す平面図である。
【図１１】 （ａ），（ｂ）は第１炎孔部材の変形実施例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼装置
６ 燃焼部
７ 気化部（気化器）
８ 炎孔部材
６０ 炎孔ベース
６０ａ 熱回収壁
６３ 二次空気流路（溝）
６９ 固定部材（固定ねじ）
８０ 炎孔部材（第１炎孔部材）
８３，８４，８５ 炎孔
８６ 保炎部材（保炎板）
９０ 炎孔部材（第２炎孔部材）
９１ 炎孔部材（第３炎孔部材）

Claims (8)

1. 液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースに燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔を備えた炎孔部材が装着され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積は、気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置。
2. 液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースには、前記ガス流路を介して気化部から供給される燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔を備えた長尺の炎孔部材が配列され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、各炎孔部材は、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置。
3. 液体燃料を気化して燃料ガスを生成する気化部を有し、生成された燃料ガスまたは燃料ガスと空気の混合ガスを燃焼部へ送出して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部の少なくとも一部は燃焼部に露出し、当該燃焼部は、気化部に連通するガス流路を備えた平面状の炎孔ベースを有し、当該炎孔ベースには、前記ガス流路を介して気化部から供給される燃料ガスまたは混合ガスを噴出する複数の炎孔部材が配列され、各炎孔部材は、畝状に延びる炎孔列を有した長尺形状で、当該畝の両側縁から幅方向へ延びるスリット状の開口で形成される炎孔と、当該畝の幅方向全長に渡って延びるスリット状の開口で形成される炎孔とを長手方向へ向けて組み合わせて配列して形成され、平面図で見たときに前記気化部の左右に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔の個々の開口面積が大きく、また気化部の上下に近接する領域では、前記炎孔部材は炎孔同士の間隔が狭く、各炎孔部材は、前記気化部に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が、前記気化部から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする燃焼装置。
4. 前記炎孔ベースは、炎孔から噴出する火炎による燃焼熱の一部を吸収する熱回収壁を前記炎孔部材を取り囲むように外側縁に沿って備え、前記炎孔部材は、前記熱回収壁に近接した部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積が、熱回収壁から離れた部位における単位面積当たりの炎孔の開口面積に比べて大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置。
5. 形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、気化部の左右に配されており、畝状の炎孔部を持ち、炎孔部には形状の異なる３種類の炎孔が配列されており、一種の炎孔は炎孔部の幅方向全長に渡って延びるスリット状の開口であり、他の一種の炎孔は炎孔部の長手両側面から幅方向に対向して延びる一対のスリット状の開口であり、さらに他の炎孔は、前記炎孔よりも炎孔部の幅方向長さが短い一対のスリット状の開口であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、気化部の左右に配されており、隣接する炎孔の間隔が長手中央部に向かうに連れて増加していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の燃焼装置。
7. 形状の異なる長尺の炎孔部材を有し、そのなかの一種の炎孔部材は、炎孔ベースと略同一の長さを有する長尺の部材であり、上下から気化部を挟むように配され、前記炎孔部材には炎孔が多数配列され、長手中央部に設けられた炎孔は、他の部位に比べて隣接する炎孔の間隔が狭いことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置。
8. 前記炎孔部材は、前記熱回収壁に近接した部位における炎孔の開口面積を、熱回収壁から離れた部位における炎孔の開口面積よりも大きくすることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃焼装置。

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