JP4120810B2 - 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、液体燃料の不気化成分を容易に気化処理するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ガスやプロパンガスが普及した現在でも、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。またこの中でも、比較的発熱量が小さい用途に使用される場合は、気化部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用されている
【０００３】
図１４は、従来技術の燃焼装置の気化部の例を示す断面図である。この例では、気化部５００は燃焼部５０１の中央部に設けられる。気化部５００は、有底円筒形の気化室５０２の内部に回転部材５０４を回転自在に収容した構成である。気化室５０２の底部には電気ヒータ５０３が内蔵され、気化室５０２の内壁は昇温可能である。回転部材５０４は円板の周囲を切り起こして撹拌羽根を形成した部材であり、回転軸５０５に固定され、図示しないモータによって高速で回転されるものである。また回転部材５０４の上部には、燃料パイプ５０６が固定されている。
【０００４】
そして、電気ヒータ５０３に通電して気化室５０２を加熱し、図示しないモータによって回転部材５０４をを回転させ、さらに一次空気導入筒５０７から気化室５０２の内部に空気を供給しつつ、燃料パイプ５０６から回転部材５０４へ灯油を噴射する。すると、回転部材５０４へ噴射された灯油は遠心力によって気化室５０２の内壁に向かって飛散し、加熱された気化室５０２の内壁から熱を受けて気化し、気化した燃料は、一次空気導入筒５０７から気化室５０２内に供給される空気と混合される。そしてこの混合ガスは上部の開口５０８から燃焼部５０１に送られて燃焼に供される。則ち、この種の給湯器等では、液体燃料を飛散させつつ熱エネルギーを与えて気化させている。
【０００５】
ところが、図１４に示した気化部５００を備えた従来の燃焼装置では、電気ヒータ５０３によって気化室５０２が液体燃料の気化可能な温度に昇温するまでに時間を要するものであった。このため、気化室５０２が昇温するまでは燃料ガスが生成されず、それまでは燃焼が開始されないため、使い勝手が悪く改善が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は気化部５００を電気ヒータで加熱する構成に代えて、電磁誘導加熱方式を用いて気化部を短時間に昇温させる燃焼装置を試作した。電磁誘導加熱方式を用いた燃焼装置においては、気化部を短時間に効率良く加熱することができ、無駄水の排出を効率良く低減することが可能である。
【０００７】
このような、電磁誘導加熱方式を採用した燃焼装置は、電磁誘導によって加熱される第１の発熱部と、燃焼による火炎によって加熱される第２の発熱部とを備えた構成が採られている。則ち、燃焼運転の開始初期は、電磁誘導加熱によって短時間に第１の発熱部を加熱して液体燃料を気化し、その後、燃焼運転が継続して第２の発熱部が昇温すると、第１の発熱部の加熱を停止し、第２の発熱部によって液体燃料を気化させる構成が採られている。
【０００８】
ところで、燃焼装置では、燃焼の継続に伴って、気化部に液体燃料の不気化成分がタール状に付着滞留する。不気化成分が気化部の内面に付着すると、気化部の気化効率の低下を引き起こしたり、燃焼中に不気化成分が炭化するような不具合が生じる。このため、滞留した不気化成分を定期的に気化させるべく、第２の気化部を不気化成分を気化可能な温度まで昇温させる必要がある。
【０００９】
ところが、前記した電磁誘導方式を採用した燃焼装置では、第２の発熱部は主として燃焼中の火炎によって加熱されるため、燃焼制御に応じた温度以上には上昇させることができない。このため、第２の発熱部に不気化成分を気化させるためだけに電気ヒータなどの熱源を設けなければならず、部材点数が増加して省コスト化を図ることができなかった。また、不気化成分を気化可能な温度まで第２の発熱部を昇温させるために時間を要し、この間、電気ヒータに大電力が通電されるため改善が望まれていた。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みて提案されるもので、簡単な構成によって液体燃料の燃焼によって生じる不気化成分を確実に気化させて除去する燃焼装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部は、独立した熱源を有し当該熱源から熱を受けて昇温する予備発熱部と、予備発熱部とは別途に設けられ予備発熱部の下流側に位置して主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部とを備え、当該自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、前記予備発熱部の昇温制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、前記制御手段によって通常の燃焼制御と不気化成分除去モードによる燃焼制御が行われ、通常の燃焼制御においては自己発熱部が昇温後自己発熱部で燃料が気化されて燃焼され、不気化成分除去モードにおいては、自己発熱部の熱によって液体燃料を気化して燃焼させている燃焼運転中に、前記予備発熱部を強制的に昇温させて前記自己発熱部を前記気化部に残留する不気化成分の気化温度以上に昇温させ、当該気化部に残留する不気化成分を気化させる構成とされている。
【００１２】
本発明によれば、気化部は、燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部の上流側に、独立した熱源を有する予備発熱部を備える。ここで、予備発熱部は、燃焼運転の開始初期など気化部の温度が低い場合に、熱源によって短時間に気化部を昇温させ、燃焼運転を短時間に開始させる機能を有する。また、自己発熱部は、燃焼運転に伴う燃焼部の熱を受けて昇温し、予備発熱部による加熱を停止しても、自己発熱部によって液体燃料を気化させて燃焼運転を継続させる機能を有する。
【００１３】
従って、本発明の燃焼装置において通常の燃焼運転を行う場合、自己発熱部が気化可能な温度まで昇温すると、熱源による予備発熱部の加熱を低減または停止しても、自己発熱部によって液体燃料を充分気化可能であり、安定燃焼を継続可能である。しかし、液体燃料は気化部の自己発熱部の熱で気化されるため、燃焼運転の積算時間が増大するに連れて、気化部に不気化成分がタール状に付着滞留する。特に、液体燃料として灯油を用いる場合、灯油は種々の脂肪族炭化水素および芳香族炭化水素からなる成分の混合物であり、これらの成分のなかで炭素数が多く沸点の高い成分が液状のまま不気化成分として残留し易い。
【００１４】
しかし、本発明によれば、制御手段は、自己発熱部によって液体燃料を気化して燃焼運転中に、予備発熱部を強制的に昇温させる。則ち、自己発熱部が液体燃料を気化させ得る温度に昇温しているにも拘わらず、予備発熱部を強制的に昇温させる。これにより、気化部に印加される熱量が増大し、上流側の誘導発熱部において液体燃料を完全に気化させ、且つ、自己発熱部を液体燃料の不気化成分の気化温度以上に昇温させて、不気化成分の気化処理を行うことが可能となる。
【００１５】
則ち、本発明によれば、気化部の昇温機能を有する予備発熱部を利用して、燃焼運転中に気化部を液体燃料の不気化成分の気化温度以上に容易に昇温させることができる。これにより、気化部を不気化成分の気化温度以上に昇温させるための電気ヒータなどが不要となる。また、本発明によれば、燃焼運転中に不気化成分除去モードを実行させることができ、メンテナンスのための煩わしい操作が不要となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、予備発熱部は、電磁誘導加熱手段によって発熱するものであり、不気化成分除去モードにおいては、自己発熱部温度検知手段の検知温度が前記気化部に残留する不気化成分の気化温度以上となるように予備発熱部に昇温させる構成とされている。
【００１７】
本発明は、請求項１に記載の燃焼装置において、予備発熱部の構成を電磁誘導加熱手段によって発熱する誘導発熱部に置き換えたものであり、請求項１に記載の燃焼装置と同様の作用・効果を奏する。ここで、前記したように、電磁誘導加熱は、高周波電流を誘導コイルに通電して生じる磁界を導電体に加えることにより、導電体に生じる渦電流によって発熱させるものである。従って、誘導コイルの近傍に誘導発熱部以外の導電体を近接させない構造を採れば、誘導発熱部のみを短時間に効率良く加熱昇温することが可能である。また、誘導コイルの通電電力を調整するだけで、誘導発熱部の加熱温度を容易に調節することができる。
【００１８】
誘導発熱部は鉄やステンレスなどの導電率の低い素材で製するのが良い。電磁誘導による加熱は導電体であれば可能であるが、アルミニウムや銅などの導電率の高い金属材は、渦電流の発生に伴う発熱が低く不向きである。導電率の低い鉄やステンレスを用いて誘導発熱部を構成することにより、加熱効率を向上させることができ、安価である。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の燃焼装置において、電磁誘導加熱手段によって発熱する誘導発熱部の有する熱量と、燃焼運転中における前記自己発熱部の有する熱量の和が、燃焼運転中に気化部を液体燃料の不気化成分の気化温度以上に昇温させるのに要する熱量よりも高い構成とされている。
【００２０】
燃焼運転に際して、気化部に、当該気化部を不気化成分の気化温度以上に昇温させるのに要する熱量を超える熱量を印加すると、気化部は当該気化温度を超える温度を安定して維持することができる。
本発明によれば、自己発熱部の有する熱量に加えて、誘導発熱部の有する熱量を気化部に印加するので、上記熱量を上回る熱量を受けて気化部は安定して不気化成分の気化温度以上に昇温される。これにより、不気化成分除去モードにおける不気化成分の気化処理を効率良く行うことが可能である。
【００２１】
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、制御手段は、燃焼運転中における燃焼量が所定範囲内のときに不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を行う構成とされている。
【００２２】
ここで、燃焼運転中における燃焼量が高い場合は、燃焼による発生熱量は増大するが、気化部への液体燃料の供給量も増大する。このため、燃焼量が低い場合に比べて自己発熱部の温度は上昇するが、反面、予備発熱部または誘導発熱部で気化を要する液体燃料の増加に伴い、かえって不気化成分が生じ易い。
【００２３】
本発明によれば、不気化成分除去モードに移行する燃焼量を、自己発熱部が燃焼部から受ける熱量が大きく、且つ、気化部への液体燃料の供給量が少ない所定範囲に設定することにより、予備発熱部または誘導発熱部で完全に液体燃料を気化させて下流側の自己発熱部へ供給することができ、不気化成分を安定して気化させることが可能となる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置において、燃焼運転時間を積算する運転時間積算手段を有し、制御手段は、予め定められた燃焼運転時間が積算される毎に自動的に不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を所定時間だけ継続する構成とされている。
【００２５】
燃焼装置では、燃焼運転を繰り返すと、液体燃料の不気化成分が気化部に滞留し、不気化成分の滞留量は、燃焼運転時間の積算値に応じて増大する。
本発明によれば、運転時間積算手段による運転時間の積算値が所定値に達する毎に不気化成分の気化処理が自動的に行われる。これにより、使用者は、通常の燃焼運転を行うだけで不気化成分を除去することができ、煩わしい操作が不要となる。
【００２６】
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、制御手段は、不気化成分除去モードにおいて液体燃料の不気化成分の気化処理が所定時間継続される前に燃焼運転が停止されたときは、当該不気化成分除去モードにおける処理を中止し、引き続く燃焼運転中に再度不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を再開する構成とされている。
【００２７】
液体燃料の不気化成分を気化するには、滞留した不気化成分の量にもよるが、所定時間継続して気化部を不気化成分の気化温度以上に維持する必要がある。ここで、前記した本発明の燃焼装置は、予備発熱部または誘導発熱部の熱量と自己発熱部の熱量とによって気化部を不気化成分の気化温度以上に維持して気化処理を行うものである。このため、燃焼運転が停止すると、自己発熱部の温度が低下し、気化部を不気化成分の気化温度以上に維持できず不気化成分の気化処理ができない。
【００２８】
本発明によれば、不気化成分除去モードに移行してから燃焼運転が所定時間継続されないときは、次の燃焼運転中に再度不気化成分除去モードに移行して気化処理を再実行する。これにより、不気化成分を完全に気化させて除去することが可能となる。
【００２９】
【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。
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼装置の気化部周辺および制御系の構成を示す説明図である。図２は、図１の燃焼装置で実施される制御を示すフローチャートである。図３は、図２に示す制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対比させて示す説明図である。図４は、図１の燃焼装置で実施される別の制御を示すフローチャートである。図５は、図４に示す制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対比させて示す説明図である。
【００３０】
本実施形態の燃焼装置１は、液体燃料（本実施形態では灯油を使用）を燃焼させて火炎を発生させるものであり、実施形態の説明に際しては、気化部周辺の構造を模式的に説明すると共に、制御の詳細を説明する。尚、燃焼装置１の詳細な構造については、後述する実施例で説明する。
【００３１】
本実施形態の燃焼装置１は、図１の様に、燃焼制御を統括する制御回路部（制御手段）２００と、リモートコントローラ２０１と、燃焼運転時間を積算する運転時間積算手段２０５を備えている。リモートコントローラ２０１には、燃焼運転の開始、停止を行う運転スイッチ２０２が設けられている。
また、燃焼装置１に採用される気化部８は、図１の様に、燃焼部７の中央に位置する。気化部８は、誘導コイル（電磁誘導加熱手段）７７によって加熱される誘導発熱部１０と、主として燃焼部７の熱を受けて昇温する自己発熱部１１を備えている。また、誘導発熱部１０の内部には第１回転部材２３が回転自在に配され、自己発熱部１１の内部には第２回転部材２５が回転自在に配されている。
【００３２】
誘導発熱部１０は上下方向に中心軸を有する中空円筒形であり、高さ方向の略中央から上部は一定内径の円筒形であり、高さ方向の略中央から下部は、下方へ向かうに連れて先細りになる円錐形状を有する。高さ方向の略中央から上部の外周壁には、誘導コイル７７が巻装されている。また、誘導発熱部１０の上部には、温度を検知する温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が設けられている。また、誘導発熱部１０の外側には、当該誘導発熱部１０よりもひとまわり大きい空気導入筒７１が誘導発熱部１０を包むように配置されている。空気導入筒７１は、上下方向に中心軸を有する中空円筒形であり、高さ方向の上部側は一定内径の円筒形であり、高さ方向の下部側は下方へ向かうに連れて先細りになる円錐形状を有する。
【００３３】
空気導入筒７１と誘導発熱部１０は中心軸を一致させて配され、各々の上部側の開口面の高さは略一致しており、下部側の開口面は、誘導発熱部１０の下部側の開口面よりも空気導入筒７１の下部側の開口面が低く位置する。
空気導入筒７１と誘導発熱部１０を同心軸上に配することにより、誘導発熱部１０と空気導入筒７１との間には環状の空間部１３１が形成される。
【００３４】
一方、自己発熱部１１は有底円筒形であり、その内径は、誘導発熱部１０の最大外径よりも大きく、空気導入筒７１の最大外径よりも小さい。また、誘導発熱部１０の内径は、空気導入筒７１の下端の最小外径よりも大きい。自己発熱部１１は、空気導入筒７１および誘導発熱部１０と中心軸を一致させ、上部開口面を空気導入筒７１の下部開口面に略一致させて固定されている。これにより、誘導発熱部１０の内部および空間部１３１は自己発熱部１１の内部に連通し、自己発熱部１１の上部側と空気導入筒７１の下部側との間は外部に開放され、当該開放部分を介して燃焼部７へ連通する燃料ガス流路５１が形成されている。
自己発熱部１１の上部には、温度を検知する温度センサー（自己発熱部温度検知手段）１１５が設けられている。
【００３５】
気化部８の内部には、上下方向に回転軸２１が配されている。回転軸２１は、空気導入筒７１、誘導発熱部１０および自己発熱部１１の中心軸上に位置し、空気導入筒７１および誘導発熱部１０を貫通して自己発熱部１１の底面近傍に至る。回転軸２１には、第１回転部材２３および第２回転部材２５が固定されている。第１回転部材２３は誘導発熱部１０の最大内径よりも小さく、誘導発熱部１０の上下方向中央部に固定されている。また、第２回転部材２５は自己発熱部１１の内径よりも小さく、自己発熱部１１の上下方向中央部に固定されている。
則ち、回転軸２１を回転すると、第１回転部材２３が誘導発熱部１０の内部で回転すると共に、第２回転部材２５が自己発熱部１１の内部で同時に回転する構造である。
【００３６】
気化部８の上部には、燃料パイプ１１６が開口端を第１回転部材２３の上面に対向するようにして固定されている。第１回転部材２３および第２回転部材２５は、燃料パイプ１１６から噴射される液体燃料を回転に伴う遠心力によって微粒状に飛散させつつ撹拌する機能を有する。
【００３７】
このような構成の気化部８では、誘導コイル７７に高周波電流を通電すると、発生する磁界が導電体である誘導発熱部１０に渦電流を生じて発熱する。従って、燃料パイプ１１６から第１回転部材２３に噴射された液体燃料は、誘導発熱部１０の内壁に向けて飛散し、加熱された内壁に衝突して気化される。ここで、気化部８の上流側から空気供給を行うと、誘導発熱部１０の内部を流動する空気は一次空気として気化された液体燃料と混合撹拌され、混合された燃料ガスは下流側の自己発熱部１１へ流入する。同時に、空間部１３１を流動する空気も一次空気として自己発熱部１１へ流入する。自己発熱部１１に流入した燃料ガスおよび空気は、第２回転部材２５で更に混合され、燃料ガス流路５１へ向けて流出し、燃焼部７に至って燃焼に供する。
【００３８】
また、燃焼部７において火炎が発生すると、火炎に煽られて自己発熱部１１が昇温する。自己発熱部１１が液体燃料の気化温度を超えると、誘導コイル７７の通電を停止しても、液体燃料を気化可能となる。則ち、自己発熱部１１が気化温度以上に上昇し、誘導コイル７７の通電を停止すると、燃料パイプ１１６から噴射された液体燃料は第１回転部材２３で飛散され、誘導発熱部１０の内壁を伝って第２回転部材２５の上部に垂下する。そして、第２回転部材２５の遠心力を受けて自己発熱部１１の内壁に向けて飛散し、加熱された内壁に衝突して気化される。そして、誘導発熱部１０の内部および空間部１３１を介して自己発熱部１１に流入する一次空気と混合撹拌され、周部から燃料ガス流路５１へ向けて流出し、燃焼部７に至って燃焼に供する。
【００３９】
次に、本実施形態の燃焼装置１において実施される制御の詳細を図１〜図５を参照して説明する。尚、説明に際しては、燃焼装置１の基本制御を先立って説明し、その後に本発明に関する制御を説明する。また、以下の説明において、初期フラグとは、誘導発熱部１０の初期加熱処理の実行中を示すフラグであり、昇温フラグとは、誘導発熱部１０が初期加熱処理を既に行ったことを示すフラグである。
【００４０】
運転スイッチ２０２をオンにした状態で、燃焼指令信号が到来すると、燃焼が開始されていないので火炎は検知されず、初期フラグおよび昇温フラグはオフである。従って、制御回路部２００はステップ３０５へ進んで、温度センサー１００の検知温度を参照して誘導発熱部１０の温度が気化温度Ｔ２（本実施形態では灯油の気化温度である略２５０℃に設定）以上か否かを判別する。更に、制御回路部２００は、温度センサー１１５の検知温度を参照して自己発熱部１１の温度が気化温度Ｔ２以上か否かを判別する（以上、図３ステップ３００〜３０６参照）。
【００４１】
判別の結果、誘導発熱部１０または自己発熱部１１の少なくともいずれか一方の温度が気化温度Ｔ２以上の場合は、ステップ３１０以降の処理に進んで燃焼制御が開始される（以上、図３ステップ３０５，３０６，３１０参照）。
【００４２】
一方、判別の結果、誘導発熱部１０または自己発熱部１１のいずれの温度も気化温度Ｔ２未満の場合、制御回路部２００は、初期フラグをオンにし、誘導コイル７７へ通電を開始する（以上、図３ステップ３０５〜３０８、図４参照）。そして、ステップ３００〜３０３，３０８，３０９の制御を繰り返しつつ、誘導発熱部１０の温度が初期加熱温度Ｔ１（本実施形態では３００℃に設定）まで上昇するのを待機する。
【００４３】
ここで、誘導発熱部１０の温度上昇の待機中に燃焼指令信号の到来が停止すると、この状態では、燃焼が行われておらず、初期フラグがオンであるので、ステップ３１８へ進んで、制御回路部２００は誘導コイル７７の通電を停止し、初期フラグをオフにして次の燃焼指令信号の到来を監視する（以上、図３ステップ３００，３０１，３１５，３１８〜３２０参照）。則ち、誘導発熱部１０を初期加熱温度Ｔ１まで昇温する途中で燃焼指令信号の到来が停止すると、初期加熱処理は一旦中止される。
【００４４】
一方、燃焼指令信号の到来が継続したまま、誘導発熱部１０の温度が初期加熱温度Ｔ１まで上昇すると、ステップ３０９から３１０へ進んで、初期フラグをオフすると共に昇温フラグをオンにし、着火処理に移行する。この際、制御回路部２００は、誘導発熱部１０の温度が気化温度となるように誘導コイル７７を通電制御する（図４参照）。着火処理は、所定のプリパージを行った後に行われる。着火が完了すると、以降は、燃焼制御が開始される。燃焼制御中は、制御回路部２００は、自己発熱部１１の温度を監視しつつ誘導コイル７７の通電制御を行う。本実施形態では、自己発熱部１１の温度が気化温度（略２５０℃）を超えると、以降は、誘導コイル７７の通電を停止し、ランニングコストの低減を図っている（以上、図３ステップ３０９〜３１４、図４参照）。
【００４５】
着火が行われて燃焼制御が開始すると、制御回路部２００は、ステップ３００〜３０２，３１３，３１４の制御を繰り返して燃焼運転を継続する。この後、燃焼指令信号の到来が停止すると、ポストパージなどの必要な燃焼停止処理を行い、誘導コイル７７の通電電力を低減して誘導発熱部１０の温度を待機温度Ｔ３（本実施形態では略１００℃に設定）に維持する（以上、図３ステップ３００，３０１，３１５〜３１７、図４参照）。
【００４６】
誘導発熱部１０が待機温度Ｔ３に加熱されている状態で再度燃焼指令信号が到来すると、既に昇温フラグがオンであるので、誘導発熱部１０を初期加熱温度Ｔ１まで昇温する処理は行わず、ステップ３０４からステップ３１１へ進み、誘導コイル７７へ通電制御して誘導発熱部１０を待機温度Ｔ３から気化温度Ｔ２まで昇温させ、その後着火処理を経て燃焼制御に移行する（以上、図３ステップ３０１〜３０４，３１１〜３１４、図４参照）。
【００４７】
また、リモートコントローラ２０１の運転スイッチ２０２をオフにすると、制御回路部２００は、初期フラグや昇温フラグをオフにすると共に、必要な運転停止処理を行う。この後、運転スイッチのオン操作の監視を継続する。
尚、図３のステップ３１７において、誘導発熱部１０を待機温度Ｔ３に維持する制御を所定時間だけ行わせ、以降は、誘導コイル７７の通電を遮断する構成としても良く、通電電力が削減されランニングコストの低減を図ることができる。
【００４８】
本実施形態の燃焼装置１は、前記した燃焼制御を行うが、運転時間積算手段２０５による運転時間の積算値が所定値ｔ（本実施形態では５０時間）に達すると、燃焼運転中において、次に示す不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を行う。
【００４９】
燃焼装置１が燃焼中は、運転時間積算手段２０５によって燃焼時間が積算され、制御回路部２００は、燃焼中には、運転時間積算手段２０５による積算時間を常時参照する。燃焼運転の積算時間が所定値ｔ（本実施形態では５０時間に設定）以上になると、制御回路部２００は、そのときの燃焼運転における燃焼量（燃焼号数）を参照する。そして、燃焼量が所定値α以下であれば、不気化成分除去モードに移行して燃焼運転を継続しつつ不気化成分の気化処理を開始する（以上、図５ステップ３３０〜３３３参照）。
【００５０】
不気化成分除去モードに移行すると、制御回路部２００は、タイマー（不気化成分の気化処理を継続する時間を規定するタイマー）を起動し、タイマーがタイムアップするまでの期間は、自己発熱部１１の温度が不気化成分の気化温度Ｔ２よりも高い所定温度Ｔｏとなるように、誘導コイル７７の通電制御を行う。
則ち、所定温度Ｔｏに維持するべく、自己発熱部１１の温度が所定温度Ｔｏよりも低い設定温度Ｔ５未満のときは誘導コイル７７を通電制御し、自己発熱部１１の温度が所定温度Ｔｏよりも高い設定温度Ｔ４を超えるときは誘導コイル７７の通電を停止する制御を行う。また、自己発熱部１１の温度が設定温度Ｔ５以上であり設定温度Ｔ４以下のときは、その時点の誘導コイル７７の通電または通電停止状態を維持する制御を行う（以上、図５ステップ３３４〜３３７，３４１，３４２、図６参照）。
【００５１】
この状態では、燃焼中における火炎の熱と、誘導コイル７７への通電による誘導発熱部１０の熱により、自己発熱部１１が所定温度Ｔｏに維持され、燃焼運転を継続しつつ不気化成分の気化処理が行われる。言い換えると、この状態では、誘導発熱部１０の熱により、液体燃料を完全に気化した状態で自己発熱部１１へ供給されるので、自己発熱部１１は高温に維持されつつ乾燥状態に至り、空焼き状態となって不気化成分を効果的に気化（蒸発）させる。
【００５２】
不気化成分の気化処理が継続されている状態でタイマーがタイムアップ（本実施形態では、タイムアップ時間を２分に設定）すると、制御回路部２００は、運転時間積算手段２０５の積算時間を０にリセットすると共にタイマーをリセットして不気化成分の気化処理を終了し、不気化成分除去モードから通常の燃焼運転に戻る（以上、図５ステップ３３８〜３４０、図６参照）。
【００５３】
一方、不気化成分の気化処理が継続されている状態で、タイマーがタイムアップするまでに、燃焼指令信号の到来が停止すると、制御回路部２００は、運転時間積算手段２０５の積算時間を０にリセットせず、タイマーのみをリセットする（以上、図５ステップ３３８，３３０，３４３参照）。則ち、不気化成分の気化処理が中断したときは、誘導コイル７７の通電を、通常の燃焼制御の状態に戻す。この後、再び燃焼指令信号が到来すると、運転時間積算手段２０５の積算時間は、既に所定値ｔを超えているので、再び前記した不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理が再開される（以上、図５ステップ３３０〜３４２参照）。
【００５４】
このように、本実施形態の燃焼装置１によれば、燃焼運転の積算時間が所定値ｔに達すると、自動的に不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を行う。これにより、使用者は不気化成分を除去するための煩わしい操作を行う必要がなく使い勝手が向上する上に、不気化成分が除去されて安定した燃焼を継続することが可能となる。
【００５５】
【実施例】
次に、本発明の燃焼装置の具体的実施例について説明する。なお以下の説明において上下の関係は、燃焼装置を給湯装置等に設置した状態を基準とする。
図６は、本発明の実施例の燃焼装置の断面図である。図７は、本発明の実施例の燃焼装置の全体的な部品構成を表す分解斜視図である。
【００５６】
図６において、１は、本発明の実施例の燃焼装置を示す。本実施例の燃焼装置１は、図１３の様に炎孔を下に向けて給湯装置２に内蔵されるものであり、上から送風機３、駆動機械部５、空気量調整部６が積層され、その下部に燃焼部７及び気化部８が設けられたものである。気化部８は、後記する様に誘導発熱部１０と自己発熱部１１を持つ。そして誘導発熱部１０は、前記した空気量調整部６と燃焼部７の間にあり、自己発熱部１１は、燃焼部７に位置している。
【００５７】
上部側から順次説明すると、送風機３は、鋼板を曲げ加工して作られた凹状のハウジング１２の中にファン１３が回転可能に配されたものである。ハウジング１２の中央部には、開口１５が設けられている。
【００５８】
駆動機械部５は、箱体１６を有し、その天板１７の中央にモータ１８が取り付けられている。モータ１８は、両端部から回転軸２０，２１が突出しており、回転軸２０，２１は、燃焼装置１の略全長を貫通している。そして後記する様に、モータ１８の上方側の回転軸２０は、ファン１３に接続され、下方側の回転軸２１は、気化部８の第一回転部材２３及び第二回転部材２５に接続されている。
【００５９】
空気量調整部６は、図７に示すように、固定側板状部材２７の上に円盤状の移動側板状部材２６が重ねられている。移動側板状部材２６は、中央の軸挿通孔２８の周りに略三角形の開口３０を放射状に複数個設けたものである。また、固定側板状部材２７には、移動側板状部材２６の軸挿通孔２８および開口３０に相当する位置に軸挿通孔３５および開口３３が設けられている。また、固定側板状部材２７には、移動側板状部材２６を重ね合わせた時に両者が重複しない位置に多数の小孔３６が設けられている。
【００６０】
空気量調整部６は、箱体１６に外付けされたステップモータ３８の回転軸４０が回転すると、回転軸４０および移動側板状部材２６に係合した駆動片３７が揺動する。その結果、移動側板状部材２６が、固定側板状部材２７の上で中央の軸挿通孔２８を中心として相対的に回転する。
移動側板状部材２６の回転により、移動側板状部材２６と固定側板状部材２７を連通する開口の面積が変化し、これによって空気量が調節される。
【００６１】
燃焼部７は、図６，図８に示すように分流部材４１と炎孔ベース４３及び炎孔部材４５によって形成され、これらの構成部品が燃焼部ハウジング１４（図６）内に収納されたものである。
【００６２】
分流部材４１、炎孔ベース４３および炎孔部材４５は、いずれも長方形をした板状の部材であり、各々、中央部に大きな開口４６，５２，５８が設けられている。
【００６３】
分流部材４１は、平板状の部材であり、開口４６の周囲に多数の開口４７，４８，５０が設けられたものである。炎孔ベース４３は、アルミダイカストによって作られたものであり、複雑な枠組みと開口及び溝が設けられている。炎孔ベース４３の上面側は、主として燃料ガス及び二次空気の流路構成面として機能し、下面側は炎孔取付け面として機能する。則ち、炎孔ベース４３は、図６に示す様に外周を囲む外側燃焼壁４９を有し、その内部に実際に火炎が発生する燃焼部７が形成される。炎孔ベース４３には、気化部８において気化された燃料ガスと空気との混合ガスが流れる流路と、分流部材４１の開口４７，４８，５０から流入する二次空気が流れる流路とが形成されている。炎孔ベース４３には、図６に示すように温度センサー５９（炎孔ベース温度検知手段）が取付けられている。
【００６４】
炎孔部材４５は、図８に示すように炎孔ベース４３と重ね合わせられる板状の部材であり、中央に設けられた自己発熱部１１用の開口５８を取り巻いて多数の丸孔６０と小孔６１とが規則正しく配列されている。
【００６５】
燃焼部７は、炎孔ベース４３、分流部材４１および炎孔部材４５を上記した状態に組み合わせた状態で燃焼部ハウジング１４内に配置されている。そして、燃焼部７には、分流部材４１側から炎孔ベース４３を通過し炎孔部材４５側に抜ける二次空気流路と、炎孔ベース４３内の流路および炎孔部材４５の小孔６１を介して外部に連通した燃料ガス流路が形成されている。
【００６６】
次に気化部８について説明する。図８は、本実施形態の燃焼装置の気化部周辺の分解斜視図である。図９は、気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の斜視図である。図１０は、気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の正面図、平面図、左右側面図及び底面図である。図１１は、気化部の誘導熱源部の一部断面斜視図である。図１２は、図６の燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【００６７】
本実施例の燃焼装置１で採用する気化部８は、二種類の熱源を持つ。則ち、本実施例で採用する気化部８は、図６〜図８の様に誘導熱源部９と、自己発熱部１１を有する。そして両発熱部の近傍にそれぞれ第一回転部材２３と第二回転部材２５が設けられている。また誘導熱源部９と自己発熱部１１に適切な一次空気を供給するための空気導入筒７１が設けられている。
【００６８】
則ち、気化部８は、図８の様に、第一回転部材２３、ドーナツ状断熱材７３、燃料通過筒（誘導発熱部 予備発熱部）７５、円筒状断熱材７６、コイル部材（誘導コイル）７７、第一空気導入筒７８、第二空気導入筒８０、第二回転部材２５、及び自己発熱部１１によって形成されている。
そして前記した燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者によって誘導熱源部９が構成され、第一空気導入筒７８及び第二空気導入筒８０によって空気導入筒７１が構成されている。
【００６９】
順次説明すると、燃料通過筒７５は、誘導発熱部（予備発熱部）１０として機能するものであり、電気伝導性があり、かつある程度の電気抵抗を有する素材で作られた筒である。より具体的には、燃料通過筒７５は、誘導加熱し易いように薄い磁性体のステンレス鋼材で作られている。
燃料通過筒（誘導発熱部１０）７５は、両端が開口するものではあるが、図８〜図１０の様な特殊な形状をしており、上部側と下部側で形状が大きく異なる。則ち、燃料通過筒７５の上部側約半分の領域８１は、直径が略一定の円筒形状である。燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）は、燃料通過筒７５の軸線Ｘ−Ｘ（図１０ａ）方向に開口している。また燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）には、フランジ部８３が形成されている。
【００７０】
これに対して燃料通過筒７５の下部側約半分の領域８２は、円錐形をしている。そして燃料通過筒７５の下部側の開口８５は、図１０の様に燃料通過筒７５の軸線Ｘ−Ｘ（図１０）に対して傾斜方向に開口している。
則ち、燃料通過筒７５は、使用時の姿勢を基準として、下部側の開口８５が傾斜しており、下部側の開口端に高低差がある。
また下部側の開口８５は、その内側部分が折り返されており、開口端内部の樋状の溝８７が形成されている。則ち、燃料通過筒７５の内面は、予備発熱周壁６４として機能するものであり、本実施例では、予備発熱周壁６４たる燃料通過筒７５の内面の下部に樋状の溝８７が形成された構造である。
そして開口８５の最も下部に位置する部位の溝８７には開口８８が形成されている。開口８８は、具体的には小孔であり、気化しなかった燃料を集めて下部の自己発熱部１１側に滴下するために設けられている。
【００７１】
円筒状断熱材７６は、耐熱性と断熱性を兼ね備えた素材で作られ円筒である。円筒状断熱材７６の内径は、前記した燃料通過筒７５の上部側の領域８１の外径と等しい。また円筒状断熱材７６の高さは、燃料通過筒７５の上部側の領域８１の長さに等しい。
円筒状断熱材７６は、前記した様に耐熱性と断熱性を兼ね備えた素材で作られ、具体的にはグラスウールやセラミック等が採用されている。
【００７２】
ドーナツ状断熱材７３は、円盤状であり、中央に大きな開口が設けられている。ドーナツ状断熱材７３もグラスウールやセラミックのように耐熱性と断熱性を兼ね備えた材質で作られている。
【００７３】
コイル部材７７は、図１１の様にボビン９０とコイル線９１によって構成されたものである。ボビン９０は、これ自体が断熱部材としての機能を兼ね備えるものであり、断熱性と耐熱性を兼ね備えた不飽和ポリエステルを素材としている。ボビン９０の形状は、図１１の様に筒体部９２の両端にフランジ部９３，９４が設けられたものである
【００７４】
コイル線９１は、通常の銅線であり、螺旋状に巻き付けられている。なおコイル線の形状は、螺旋形に限定されるものではなく、例えば鞍形であってもよい。 コイル線９１は、リッツ線であり、ボビン９０の筒体部９２の外周に螺旋状に巻き付けられ、さらにコイル線９１が解けないようにシリコンワニス等で固められている。また、コイル線９１の外周部には、通電により発生する磁界を加熱すべき燃料通過筒７５に集中させるために、数個（本実施形態では８個）のフェライトガイド９５が固定されている。
【００７５】
誘導熱源部９は、前記した燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者によって構成されており、燃料通過筒７５の外周に円筒状断熱材７６が設けられ、さらにその外周にコイル部材７７が設けられている（図１１では、作図の関係上、円筒状断熱材７６を略している）。従ってコイル線９１と燃料通過筒７５の間には、円筒状断熱材７６と断熱材としての機能を備えたボビン９０が介在されており、コイル線９１と燃料通過筒７５の間は両者によって二重に断熱されている。
また燃料通過筒７５の開口端（上部側の開口）のフランジ部８３と、ボビン９０のフランジ部９３の間にはドーナツ状断熱材７３が介在されている（図１１では、作図の関係上、ドーナツ状断熱材７３を略している）。
【００７６】
また誘導熱源部９には、発熱部材たる燃料通過筒７５の温度を検知する温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が設けられている。温度センサー１００は、具体的にはサーミスタであり、平板状の温度検知部１０１を持つ。
本実施例では、図１１の様に、ボビン９０のフランジ部９３に貫通孔１０２を設け、温度センサー１００の一部を保持すると共に信号線等を当該貫通孔１０２から外部に導出している。また温度検知部１０１とボビン９０のフランジ部９３の間にはクッション材１０３が設けられ、温度検知部１０１を燃料通過筒７５のフランジ部８３に押圧している。クッション材１０３は具体的にはシリコンゴムやステンレススチール等の皿バネや板バネ等である。またこれらに代わって小径のオーリングの様なものをクッション材として使用することもできる。
【００７７】
則ち、本実施例では、断熱材としての機能を備えたボビン９０によって温度センサー（誘導発熱部温度検知手段）１００が保持されている。そしてさらに温度検知部１０１は、断熱材としての機能を備えたボビン９０から反力を受けて燃料通過筒７５の外側表面に押し当てられている。また温度検知部１０１の表面にはシリコン等の熱伝導性に優れたぺーストを塗布しておくことが望ましい。
【００７８】
自己発熱部１１は、図６，図７の様に底部９６と周部９７を持つ円筒体であり、底部９６は閉塞し、上部は開口している。則ち、自己発熱部１１は窪んだ形状をしており、底部９６及び周部９７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。
【００７９】
自己発熱部１１は、前記した様に底部９６及び周部９７を持ち、あたかもコップの様な形状をしていて、図６，図７の様に、炎孔ベース４３の中央の開口５２部分に取り付けられている。自己発熱部１１の位置は、炎孔ベース４３の中央にあり、炎孔（小孔６１）に囲まれていて燃焼部７に近接して位置する。また自己発熱部１１の大部分は、燃焼部７側に露出する。より具体的には、自己発熱部１１の底部９６の全部と、周部９７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（小孔６１）から発生する火炎により、自己発熱部１１が外側から加熱される。その結果、自己発熱部１１の内周面（自己発熱周壁）６６及び底面部６７が加熱され、昇温する。
また自己発熱部１１には、温度センサー（自己発熱部温度検知手段）１１５が埋め込まれている（図６）。
【００８０】
第一回転部材２３は、燃料通過筒７５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１１６から噴射された液体燃料（本実施例では灯油を使用）を微粒子状にし、燃料通過筒（誘導発熱部、予備発熱部）７５の予備発熱周壁６４に向かっ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。
【００８１】
一方、第二回転部材２５は、上方から滴下される液体燃料を自己発熱部１１の自己発熱周壁６６へ向けて飛散させると共に、燃料ガスと一次空気との撹拌混合を行うためのものである。
【００８２】
図８に示すように、第一空気導入筒７８及び第二空気導入筒８０によって空気導入筒７１が構成される。
第一空気導入筒７８は、薄板を曲げて作られたものであり、図８の様に外フランジ部１２７と円筒部１２８及び内フランジ部１２９によって構成されている。則ち、外フランジ部１２７は、円筒部１２８の一方の開口端にある。外フランジ部１２７は、使用時には上部側に位置する。
円筒部１２８は、内径が前記した誘導発熱部１０の外径よりも大きく、空気の流れ方向の先端側は、やや内径が絞られている。
【００８３】
そして円筒部１２８の空気流の先端側には内フランジ部１２９が設けられている。
これに対して第二空気導入筒８０は円錐形をしている。第二空気導入筒８０の上部の開口１３０は、前記した第一空気導入筒７８の先端部の開口径に等しい。また第二空気導入筒８０の下部の開口径は、前記した自己発熱部１１の開口径よりも小さい。
第一空気導入筒７８と第二空気導入筒８０は重ねられて一連の空気流路を構成する。第一空気導入筒７８の接合部分には図示しないパッキンが介在されている。
【００８４】
気化部８は、前記した様に誘導熱源部９と自己発熱部１１を持つ。そして誘導発熱部１０は、前記した空気量調整部６と燃焼部７の間にあり、自己発熱部１１は、燃焼部７に位置している。
気化部８は、前記した様に、第一回転部材２３、ドーナツ状断熱材７３、燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、コイル部材７７、第一空気導入筒７８、第二空気導入筒８０、第二回転部材２５、及び自己発熱部１１によって構成されているが、これらはいずれも同一軸線状に並べて配されている。則ち、第一空気導入筒７８と第二空気導入筒８０によって構成される空気導入筒７１の内部に燃料通過筒７５、円筒状断熱材７６、ドーナツ状断熱材７３及びコイル部材７７の四者から成る誘導発熱部１０が配されており、空気導入筒７１の中心軸と、誘導発熱部１０の中心軸は一致する。
【００８５】
空気導入筒７１と誘導熱源部９の下部に自己発熱部１１があり、空気導入筒７１の先端部は、自己発熱部１１の開口（奥側）に向かって開いている。また誘導発熱部１０を構成する燃料通過筒（誘導発熱部 予備発熱部）７５についても自己発熱部１１の奥側に向かって開いている。
また第一回転部材２３は誘導発熱部１０の内部に位置し、第二回転部材２５は自己発熱部１１の内部に位置する。より詳細には、第一回転部材２３は誘導発熱部１０を構成する燃料通過筒（予備発熱部）７５内にあり、予備発熱周壁６４に囲まれた空間に位置する。また第二回転部材２５は自己発熱部１１の自己発熱周壁６６に囲まれた空間に位置する。
【００８６】
また燃料通過筒７５（誘導発熱部１０）の内部には燃料パイプ１１６が挿入され、燃料パイプ１１６は図７の様に第一回転部材２３の上部に至っている。
より具体的に説明すると、燃料パイプ１１６は誘導発熱部１０の上部の開口から真っ直ぐに垂下され、上から第一回転部材２３の上部に至る。そして燃料パイプ１１６から第一回転部材２３に灯油等の液体燃料が滴下される。
【００８７】
また誘導発熱部１０には前記した様に開口８５に傾斜した溝８７があり、当該溝８７には開口８８が形成されているが、この開口８８は、第二回転部材２５の上部に位置する。則ち、開口８８は、第二回転部材２５の中心近傍の上部にある。
【００８８】
次に、本実施例の燃焼装置１の各部の組み立て構造について説明する。
本実施例の燃焼装置１は、送風機３、駆動機械部５、空気量調整部６及び気化部８が中心軸を一致させて順次積み重ねられたものであり、駆動機械部５の天板１７に送風機３が直接的にネジ止めされている。則ち、本実施例では、送風機３の回転中心と空気量調整部６の軸挿通孔２８，３５と気化部８の中心軸が同一軸線上に直線的に並べられている。なお気化部８自体の構成部品についても同一軸線状に並べて配されているので、前記した送風機３の回転中心と空気量調整部６の軸挿通孔２８，３５と気化部８の中心軸に対して気化部８の二つの回転部材２３，２５の回転中心軸も一致する。
【００８９】
そして駆動機械部５の上部に空気量調整部６がネジ止めされている。また空気量調整部６の下部には、気化部８が位置する。則ち、空気量調整部６の中心部に、パッキンを介して空気導入筒７１の大きいほうの開口が取り付けられている。
【００９０】
空気導入筒７１の中心軸は、空気量調整部６の移動側板状部材２６および固定側板状部材２７の軸挿通孔２８，３５と一致し、空気導入筒７１は固定側板状部材２７の中心側のエリアを覆う様に位置することとなる。従って空気量調整部６の中心側のエリアから排出された空気は、空気導入筒７１によって捕捉される。
なお空気導入筒７１内には前記した様に誘導発熱部１０があり、誘導発熱部１０は、中心に燃料通過筒７５があって上下に連通するため、空気量調整部６の中心側のエリアから排出された空気は、空気導入筒７１によって捕捉され、中心部の燃料通過筒７５を流れる空気と、誘導発熱部１０の周辺部を流れる空気に分流される。
【００９１】
則ち、空気導入筒７１内には燃料通過筒７５があるため、空気の一部は燃料通過筒７５を通過して自己発熱部１１に至る。
また空気導入筒７１の内面と誘導発熱部１０の外周との間には環状の空間部１３１が有るため、空気の残部は当該空間部１３１を通過して直接的に自己発熱部１１に入る。
空気導入筒７１に入った空気は、いずれの経路を通る場合でも、一次空気として燃焼に寄与する。
【００９２】
また駆動機械部５のモータ１８の回転軸２１は、空気量調整部６の中央の軸挿通孔２８，３５を連通して空気導入筒７１及び誘導発熱部１０を通過し、自己発熱部１１の内部に至る。
そしてモータ１８の回転軸２１は、誘導発熱部１０の内部、より詳細には燃料通過筒７５の内部において第一回転部材２３と係合している。またモータ１８の回転軸２１は、自己発熱部１１の内部において第二回転部材２５と係合している。
則ち、駆動機械部５のモータ１８の回転軸２１は、その先端部分が第二回転部材２５と係合し、中間部分が第一回転部材２３と係合している。そして第一回転部材２３は誘導発熱部１０の燃料通過筒７５内に位置し、第二回転部材２５は自己発熱部１１内に位置し、いずれもモータ１８によって回転される。
【００９３】
またモータ１８の後端側の回転軸２０は、ファン１３にも接続されているから、本実施例では、単一のモータ１８によって気化部８の二つの回転部材２３，２５とファン１３の三者が駆動される。
なお軸挿通孔２８，３５は、移動側板状部材２６の回転中心でもあるから、移動側板状部材２６が回転する際に移動することはない。そのため軸挿通孔２８，３５にモータ１８の回転軸２１があっても、移動側板状部材２６の回転の妨げとならない。
【００９４】
本実施例の燃焼装置１は、炎孔を下に向けて使用される。以下、燃焼装置１の取付方向について説明する。図１３は、図６の燃焼装置を採用した給湯装置２の配管系統図である。本実施例の燃焼装置１は、図１３の様な給湯装置２に使用される。そして燃焼装置１は、熱交換器１３５が内蔵された缶体１３６の上部に設置され、下部の熱交換器１３５に向かって火炎を発生させる。
【００９５】
給湯装置２は、図１３に示すように、本実施例の燃焼装置１と、燃焼装置１において発生した燃焼ガスと湯水などの熱媒体とが熱交換を行う熱交換器１３５と流水回路１４１及び燃料供給部１４２によって構成されている。また流水回路１４１は、外部から湯水を供給する流入側流路１４３と、熱交換器１３５において加熱された湯水を外部に流出させる流出側流路１４５とを備えている。流入側流路１４３は熱交換器１３５の入水口１４６に接続されており、流出側流路１４５は熱交換器１３５の出水口１４７に接続されている。
【００９６】
流入側流路１４３の中途には、流量センサー１５０（最小作動水量検知手段）と入水温度センサー１５１（入水温度検知手段）とが設けられている。流量センサー１５０は、流入側流路１４３を介して供給される湯水の量を検知するものであり、当該流量センサー１５０が所定の水量を検知すると、燃焼装置１が点火動作を開始する。また、入水温度センサー１５１は、外部から供給される湯水の水温を検知するものである。
【００９７】
流出側流路１４５は、熱交換器１３５において燃焼ガスとの熱交換により加熱された高温の湯水を給湯栓１５２に供給するものである。流出側流路１４５の中途には、温度センサー１５３と、攪拌部１５４と、水量調整弁１５５（出湯量制限手段）と、出湯温度センサー１５６（出湯温度検知手段）とが設けられている。水量調整弁１５５は、流出側流路１４５の流路を開閉することにより、給湯栓１５２から出湯される湯の総量を規制するものである。
また、温度センサー１５３は、熱交換器１３５において加熱された高温の湯水の温度を検知するものである。
【００９８】
攪拌部１５４は、流出側流路１４５と、後述するバイパス流路１５８との接続部に設けられている。攪拌部１５４では、熱交換器１３５において加熱された高温の湯水と、バイパス流路１５８を介して流入する比較的低温の湯水とが混合される。攪拌部１５４の下流側には、出湯温度センサー１５６が設けられている。出湯温度センサー１５６は、攪拌部１５４において攪拌された湯水の温度を検知するものである。
【００９９】
流入側流路１４３と流出側流路１４５とは、バイパス流路１５８によってバイパスされている。バイパス流路１５８の流出側流路１４５側の端部は、上記した攪拌部１５４に接続されている。バイパス流路１５８の中途には、バイパス流量調整弁１５９が設けられている。バイパス流量調整弁１５９は、攪拌部１５４に流れ込む水量を調整するものである。
【０１００】
次に本実施例の燃焼装置１の機能について説明する。
本実施例の燃焼装置１では、モータ１８を起動してファン１３と第一回転部材２３及び第二回転部材２５を回転させる。
ファン１３の回転により、図６の矢印の様に送風機３のハウジング１２の中央部に設けられた開口１５から空気が吸い込まれ、空気は駆動機械部５に入る。そして空気は、駆動機械部５から上部の空気量調整部６を経て気化部８及び燃焼部７に流れるが、本実施例では空気量調整部６によって流量調整される。則ち、気化部８および燃焼部７側に流れる空気量は、ステップモータ３８を動作させ、移動側板状部材２６を固定側板状部材２７に対して回転させて開口面積を変化させることにより調整される。
【０１０１】
空気量調整部６を通過した空気は、一次空気として燃焼に寄与するものと、二次空気として燃焼に寄与するものに別れる。則ち、空気量調整部６の中心部のエリアを通過した空気は、直接的に空気導入筒７１に捕捉され、その一部は燃料通過筒７５に入って燃料ガスと混合され、残部は直接的に自己発熱部１１の中に入って燃料ガスと混合される。
また送風の残部は、図１２に示すように分流部材４１に列状に設けられた長孔状の開口４８から、炎孔ベース４３を横切って流れ、炎孔部材４５の丸孔６０へ経て燃焼部７に至る。
【０１０２】
そして送風機３の送風により、上記した様に気化部８内に大量に一次空気が導入され、誘導発熱部１０の燃料通過筒７５内及び自己発熱部１１を通風雰囲気とする。
また誘導発熱部１０のコイル線９１に図示しない高周波インバータから高周波電流を流し、高周波誘導加熱の原理によって誘導発熱部１０たる燃料通過筒７５を発熱させる。
【０１０３】
則ち、コイル線９１に高周波電流を流すことにより、コイルの内部に変動磁場が生成し、当該変動磁場中に置かれた燃料通過筒７５を変動する磁力線が貫く。ここで燃料通過筒７５はステンレス鋼で作られており、導電性を有するから、燃料通過筒７５の内部に渦電流が生じる。そして前記した様に燃料通過筒７５はステンレス鋼で作られており、相当の電気抵抗を有するから、渦電流に起因するジュール熱によって燃料通過筒７５が発熱する。
また高周波誘導加熱による発熱は、熱効率が高く、且つ早期に昇温する。そのため燃料通過筒７５は、従来の電気ヒータを使用した場合に比べて極めて短時間の間に昇温し、液体燃料を気化し得る温度に達する。
【０１０４】
なお本実施例では、高周波誘導加熱によって燃料通過筒７５を加熱する際に、コイル線９１が昇温しない様に工夫がなされている。
則ち、本実施例の様に燃焼装置１の内部に誘導加熱用のコイル線９１を設けると、内部の熱によってコイル線９１が加熱され、断線等のおそれが生じる。そこで本実施例では、コイル線９１が過度に加熱されない様に工夫がなされている。
則ち、本実施例では、コイル線９１は、ボビン９０に巻かれているが、ボビン９０は、樹脂で作られており、導電性がないので発熱しない。またボビン９０は断熱性と耐熱性を具備した不飽和ポリエステルを素材としている。そのためボビン９０が断熱材として機能し、燃料通過筒７５の熱をコイル線９１に伝えない。
【０１０５】
またボビン９０と燃料通過筒７５の間にも発熱せず、且つ断熱性に優れた断熱材（円筒状断熱材７６）が介在されている。
また燃料通過筒７５は、フランジ部８３を有するが、当該フランジ部８３とコイル線９１との間にも、ドーナツ状断熱材７３とボビン９０のフランジ部９３が存在し、コイル線９１の昇温を防いでいる。
さらに本実施例では、後記する様に誘導発熱部１０の外側に一次空気が流れる構造となっているので、当該一次空気によってもコイル線９１が冷却される。
【０１０６】
上記した様に、コイル線９１に通電し、高周波誘導加熱によって燃料通過筒７５を発熱させ、燃料通過筒７５の内壁全体を昇温させる。この状態において、燃料パイプ１１６から灯油を第一回転部材２３に対して滴下する。
滴下された灯油は、第一回転部材２３から遠心力を受け、燃料通過筒（誘導発熱部）７５の予備発熱周壁６４に向かって飛散する。なお本実施例で採用した第一回転部材２３は、上下方向へ延びる回転軸と一体的に回転する板体の外縁から放射状に撹拌羽根を延出させて形成され、当該撹拌羽根は、板体の外縁に沿って全周に渡って複数設けられると共に、板体に対して所定角度だけ傾斜させた構成とされている。
【０１０７】
そのため第一回転部材２３の板体の表面に噴射された液体燃料は、遠心力によって板体の表面を流動し、一部は傾斜した撹拌羽根の表面に沿って流動して撹拌羽根の先端から燃料通過筒７５の予備発熱周壁６４へ向けて飛散する。
従って、撹拌羽根の先端が板体に対して回転軸方向（上下方向）に位置する構成とすれば、板体に対して上方や下方に位置する部位から液体燃料を分散させて飛散させることができ、飛散した液体燃料に気化部内周壁の熱エネルギーを効率良く加えて気化を促進させることが可能となる。
【０１０８】
そして飛散した灯油は、第一回転部材２３の周囲に配された燃料通過筒７５の内面に接触し、熱を受けて気化する。このとき、燃料通過筒７５に接触した液体燃料はほぼ完全に気化され、気化されずに液体燃料が残留することはない。
また前記した様に空気導入筒７１に捕捉された空気の一部が燃料通過筒７５の内部を通過するので、燃料通過筒７５の内面から熱を受けて気化した燃料は、燃料通過筒７５を通過する空気と混合される。
【０１０９】
ここで本実施例では、第一回転部材２３に撹拌羽根が設けられているから、第一回転部材２３の内面に設けられた撹拌羽根によって燃料通過筒７５内の空気が攪拌され、燃料ガスと空気との混合が促進される。
また本実施例では、燃料通過筒７５が筒状であるから、飛散された燃料及び気化した燃料は、筒状の部分を通過する間、加熱され続ける。則ち、本実施例では、誘導発熱部分が筒状であるから、燃料が当該筒状の部分を通過する際に加熱昇温される。そのため本実施例の燃焼装置は、燃料と発熱体との接触距離及び接触時間が長く、燃料の気化が確実であるばかりでなく、気化した燃料ガスの温度が高い。
【０１１０】
こうして発生した混合ガスは、燃料通過筒７５を通過して自己発熱部１１内に入る。
一方、前記した様に、空気導入筒７１に捕捉された空気の残部は、空気導入筒７１の内面と誘導発熱部１０の外周との間に形成された空間部１３１を通過して自己発熱部１１に入る。
また本実施例では、自己発熱部１１内にも回転部材が設けられている。則ち、本実施例では、二段に回転部材が設けられ、その一つたる第二回転部材２５は、自己発熱部１１の中で回転する。
そのため自己発熱部１１内に入った燃料ガスと空気との混合ガスは、再度第二回転部材２５によって攪拌混合される。
【０１１１】
特に本実施例では、燃料通過筒７５の先端側が絞られており、前記した第一回転部材２３によって混合攪拌された燃料ガスは、狭い燃料通過筒７５の先端を通過する際に互いに激しく衝突し、混合が進む。そして当該燃料ガスは、狭い部分から第二回転部材に対して吹き込まれ、再度第二回転部材２５によってかき混ぜられる。また燃料ガスは、自己発熱部１１内において、新たに空間部１３１を通過して自己発熱部１１に導入された空気とも混合される。
こうして発生し、さらに一次空気と混合された燃料ガスは、図６の矢印の様に、第二回転部材２５の外壁と自己発熱部１１の内周面６６によって形成される空隙１３８を流れて下流に向かう。則ち、混合ガスは、自己発熱部１１の円筒状の内周面６６に沿って一旦上方に流れる。ここで自己発熱部１１の開口部近傍には空気導入筒７１の吹き出し口側があるので、混合ガスの流路は極めて狭い。そのため混合ガスの攪拌は、当該部位においてさらに進行する。
【０１１２】
こうして空気導入筒７１から自己発熱部１１の内部に供給された空気は、飛散した燃料と混合され、高温状態となって自己発熱部１１の上部の開口部１４０から排出される。そして自己発熱部１１を出た混合ガスは、炎孔ベース４３に流れ込む。
【０１１３】
そして混合ガスは、炎孔ベース４３の下部に設けられた炎孔（小孔６１）から放出される。
前記した様に、本実施例の燃焼装置１では、気化部８で液体燃料が気化されて炎孔ベース４３を流れ、炎孔（小孔６１）から放出されるが、気化部８を出る際における燃料ガスの温度が高いので、炎孔（小孔６１）に至るまでの間で再液化することはない。
【０１１４】
一方、他の部位から下流側に流れた空気は、燃料と混合されることなく、直接燃焼部７側に流れ込み、二次空気として燃焼に寄与する。
そして図示しない点火装置によって燃料ガスに点火されると、炎孔（小孔６１）から下向きの火炎が発生する。
【０１１５】
ここで本実施例の燃焼装置１では、気化部８が、燃焼部７の中央に直接的に露出しているので、燃焼が開始されると、自己発熱部１１が火炎によって加熱される。そのため自己発熱部１１内の温度が上昇し、燃料の気化がさらに促進される。
【０１１６】
所定時間の間、燃焼が行われ、自己発熱部１１の温度が十分に昇温すると、
誘導発熱部１０のコイル線９１への通電を停止し、誘導加熱を終了する。そして以後は、自己発熱部１１の発熱だけに頼って燃料を気化させる。
【０１１７】
則ち、誘導加熱を停止すると、燃料通過筒７５の温度が低下し、誘導発熱部１０での気化は殆ど行われなくなり、実質的に自己発熱部１１のみで燃料は気化される。
誘導発熱部１０で気化されない液体燃料は、燃料通過筒７５の内面を伝い、重力によって下方に至る。ここで本実施例では、燃料通過筒７５の下端部に樋状の溝８７が形成されている。そのため燃料通過筒７５の内面を伝い落ちた燃料は、下部の溝８７に集められる。さらに本実施例では、下部側の開口８５が傾斜しているから、端部の溝８７にも傾斜があり、集められた燃料は、溝８７内を流れてさらに下方に集まる。そして本実施例では、溝８７の最下部に開口８８が設けられているから、溝８７を流れた燃料は、最終的に溝８７の最下部に形成された開口８８から滴下する。
【０１１８】
ここで燃料通過筒７５に設けられた開口８８は、第二回転部材２５の上部であってさらに第二回転部材２５の中心近傍に開いているから、開口８８から滴下した燃料は、常に一定の位置に落下し、第二回転部材２５と接触する。より具体的には、気化されなかった燃料は、すべて第二回転部材２５の中央部分に集中的に滴下され、第二回転部材２５に巻き込まれて飛散する。
【０１１９】
そして飛散した燃料は、自己発熱部１１の内周面６６に衝突し、自己発熱部１１から熱を受けて気化する。
また前記した空気導入筒７１の内外を流れて自己発熱部１１に入った空気とも混合される。
また燃料の一部は、遠心力によって飛散する前に第二回転部材２５から零れ落ちるが、このように落下した燃料は、自己発熱部１１の底面部６７に接触し、熱を受けて気化する。
そして第一回転部材２３の内面に設けられた羽根部によって自己発熱部１１内の空気が攪拌され、燃料ガスと空気との混合が促進される。
その後の燃料ガスの流れは、前述した通りであり、高温状態となって自己発熱部１１の上部の開口部１４０から排出される。そして自己発熱部１１を出た混合ガスは、一旦炎孔ベース４３の上部側の通路に流れ込み、炎孔ベース４３の炎孔（小孔６１）から放出され、燃焼する。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、気化部を加熱する予備発熱部を利用して、燃焼運転中に気化部の不気化成分の除去を行うことが可能となる。これにより、不気化成分を除去するための別の加熱ヒータなどが不要となり、安定燃焼が維持され、省コスト化が図れると共に、不気化成分を除去するための煩わしい操作が不要となる。
請求項２に記載の発明によれば、電磁誘導作用によって気化部を短時間に効率良く昇温させて不気化成分を除去することができ、安定燃焼を維持可能な燃焼装置を提供できる。
請求項３〜６に記載の発明によれば、気化部を加熱する誘導発熱部を利用して、燃焼運転中に気化部の不気化成分の除去を行うことが可能となる。これにより、不気化成分を除去するための別の加熱ヒータなどが不要となり、省コスト化が図れると共に、不気化成分を除去するための煩わしい操作が不要となる。
【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気化部周辺の構造および制御系を示す説明図である。
【図２】 図１の給湯装置で実施される制御を示すフローチャートである。
【図３】 図２に示す制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対比させて示す説明図である。
【図４】 図１の燃焼装置で実施される不気化成分の気化処理制御を示すフローチャートである。
【図５】 図４に示す制御における気化部の温度を、各部の動作状態を示すタイムチャートと対比させて示す説明図である。
【図６】 本発明に係る燃焼装置の具体的な実施例を示す断面図である。
【図７】 図６に示す燃焼装置の全体的な部品構成を表す分解斜視図である。
【図８】 図６に示す燃焼装置の気化部周辺の分解斜視図である。
【図９】 図６に示す燃焼装置の気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の斜視図である。
【図１０】 図６に示す燃焼装置の気化部の誘導発熱部を構成する燃料通過筒の正面図、平面図、左右側面図及び底面図である。
【図１１】 図６に示す燃焼装置の気化部の誘導熱源部の一部断面斜視図である。
【図１２】 図６に示す燃焼装置の燃焼部近傍を上から見た斜視図である。
【図１３】 図６に示す燃焼装置を用いて構成した給湯装置の流路系統図である。
【図１４】 従来技術の燃焼装置で採用される気化部の断面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼装置
７ 燃焼部
８ 気化部
１０ 予備発熱部
１０ 誘導発熱部
１１ 自己発熱部
７７ 電磁誘導加熱手段
１１５ 自己発熱部温度検知手段
２００ 制御手段（制御回路部）
２６５ 運転時間積算手段

Claims (6)

1. 液体燃料を加熱して気化させる気化部を有し、当該気化部で液体燃料を気化し燃焼部に供給して燃焼させる燃焼装置において、前記気化部は、独立した熱源を有し当該熱源から熱を受けて昇温する予備発熱部と、予備発熱部とは別途に設けられ予備発熱部の下流側に位置して主として燃焼部の熱を受けて昇温する自己発熱部とを備え、当該自己発熱部の温度を検知する自己発熱部温度検知手段と、前記予備発熱部の昇温制御を含む各部の制御を行う制御手段を備え、前記制御手段によって通常の燃焼制御と不気化成分除去モードによる燃焼制御が行われ、通常の燃焼制御においては自己発熱部が昇温後自己発熱部で燃料が気化されて燃焼され、不気化成分除去モードにおいては、自己発熱部の熱によって液体燃料を気化して燃焼させている燃焼運転中に、前記予備発熱部を強制的に昇温させて前記自己発熱部を前記気化部に残留する不気化成分の気化温度以上に昇温させ、当該気化部に残留する不気化成分を気化させることを特徴とする燃焼装置。
2. 予備発熱部は、電磁誘導加熱手段によって発熱するものであり、不気化成分除去モードにおいては、自己発熱部温度検知手段の検知温度が前記気化部に残留する不気化成分の気化温度以上となるように予備発熱部に昇温させることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記電磁誘導加熱手段によって発熱する誘導発熱部の有する熱量と、燃焼運転中における前記自己発熱部の有する熱量の和が、燃焼運転中に気化部を液体燃料の不気化成分の気化温度以上に昇温させるのに要する熱量よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
4. 前記制御手段は、燃焼運転中における燃焼量が所定範囲内のときに前記不気化成分除去モードに移行して前記不気化成分の気化処理を行う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. 燃焼運転時間を積算する運転時間積算手段を有し、前記制御手段は、予め定められた燃焼運転時間が積算される毎に自動的に前記不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を所定時間だけ継続す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. 前記制御手段は、不気化成分除去モードにおいて液体燃料の不気化成分の気化処理が所定時間継続される前に燃焼運転が停止されたときは、当該不気化成分除去モードにおける処理を中止し、引き続く燃焼運転中に再度不気化成分除去モードに移行して不気化成分の気化処理を再開す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。

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