JPH1183194A

JPH1183194A - 燃焼式ヒータ

Info

Publication number: JPH1183194A
Application number: JP25160897A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyuki Sugiura; 立往杉浦; Mikitoshi Kako; 幹敏加古
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】熱交換率を向上するとともに背圧を低減し
て、燃料消費量と電力消費量の低減を図る。【解決手段】燃焼筒１６の外周部に熱交換壁１８を、
これらの間に燃焼ガス室が形成されるように配置する。
着火された燃焼ガスに旋回流を付与して該燃焼ガスを燃
焼筒１６から燃焼ガス室２０を通過させる。熱交換壁１
８の内面に、受熱用リブ２１を、上記燃焼ガスに付与さ
れた旋回流と同方向の螺旋状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用暖房装置等に
使用される燃焼式ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、大型車両や建設車両等のように機
関熱による暖房が不可能な車両においては、燃焼式ヒー
タが使用される。

【０００３】このような燃焼式ヒータとして従来、図６
及び図７に示すような構造のものが実開昭６０−２７２
１５号公報に開示されている。この図６及び図７に示す
従来の技術は、モータ１００により送風ファン１０１を
回転することにより、室１０２内の空気を、仕切板１０
３に斜めに切り起こした片１０４で形成されたスリット
１０５を通過させるとともに、円錐形の整流板１０６を
通過させてその空気流に旋回流Ａを付与し、また、燃焼
室１０７部には燃料供給パイプ１０８と燃料を気化させ
る部材１０９と点火栓１１０を設け、着火された燃料を
上記旋回空気流とともに熱交換器１１１部に送り、該熱
交換器１１１部で熱交換により加熱された温水を暖房に
使用するようになっている。

【０００４】これを第１の従来の技術とする。また、他
の従来の技術として、図８に示すものが知られている。
この図８に示す従来構造は、送風ファン２００によって
圧送された空気を旋回流室２０１内に、偏心的に開口し
た空気導入口２０２より吐出させて、その吐出された空
気に旋回流Ｂを付与し、この旋回流Ｂが付与された空気
を、開口部２０３、燃焼室２０４、流通口２０５を通じ
て燃焼筒２０６内に旋回状態で吐出させ、その後、燃焼
筒２０６の外部と筒状の熱交換壁２０７で形成された燃
焼ガス室２０８内を流通させて排気路２０９より排出す
るようにし、また、燃料を上記燃焼室２０４に開口した
燃料供給部２１０から吐出するようになっている。

【０００５】そして、上記燃料供給部２１０から吐出さ
れた燃料を、図示しないセラミック繊維等で成形された
燈芯で気化させてグロープラグ２１１により着火させる
ことにより、着火した燃料（火炎）が上記旋回空気流と
ともに燃焼ガス室２０８を流通し、熱交換壁２０７が加
熱されて水室２１２内の水に熱交換され、この加熱され
た温水を暖房に使用するようになっている。

【０００６】また、上記筒状の熱交換壁２０７の内周面
には、受熱面積を増大して熱交換率を高めるために、そ
の熱交換壁２０７の軸芯に並行した直線状の受熱用リブ
２１３が多数条突設されている。

【０００７】これを第２の従来の技術とする。更に他の
従来の技術として、上記第２の従来の技術における旋回
流発生手段を設けることなく、火炎を、上記燃焼筒２０
６内を直線的に流通させた後、上記直線状の受熱用リブ
２１３を有する燃焼ガス室２０８を直線的に流通させる
ようにしたものが特開平５−１０６８３５号公報に開示
されている。

【０００８】これを第３の従来の技術とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来の技術
においては、仕切板１０３に形成した傾斜状のスリット
１０５と整流板１０６により旋回流が付与されるが、こ
の整流板１０６を通過した後は、その旋回流は徐々に消
失し、熱交換器１１１部内での旋回流の維持ができな
い。そのため、燃焼ガスは熱交換器１１１内を短時間に
流れて排出されることになり、熱交換率が不十分で燃料
消費量が多くなる問題がある。

【００１０】また、上記第２の従来の技術においては、
旋回する燃焼ガスが直線状の受熱用リブ２１３の側面に
衝突してその流れが妨げられ、その流速が抑制されるた
め、燃焼ガスの通過時間が上記第１の従来の技術よりは
長くなるが、逆に、その流れの妨げが強いことから背圧
が大きくなる。そのため、送風ファン２００を駆動する
ための消費電力を多く必要とする問題がある。

【００１１】更に、上記第３の従来の技術においては、
上記第２の従来の技術のような流れの妨げはないが、旋
回流ではなく直線流であるため、上記第１の従来の技術
と同様の問題がある。

【００１２】そこで本発明は、上記各問題を解消し、熱
交換器における熱交換効率の向上と背圧の低減を図り、
燃料消費量と消費電力の低減を図る燃焼式ヒータを提供
することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、燃焼筒の外周部に
熱交換壁を、これらの間に燃焼ガス室が形成されるよう
に配置し、着火された燃焼ガスに旋回流を付与して該燃
焼ガスを燃焼筒から燃焼ガス室を通過させるものにおい
て、上記熱交換壁の内面に、受熱用リブを、上記燃焼ガ
スに付与された旋回流と同方向の螺旋状に形成したこと
を特徴とするものである。

【００１４】本発明においては、着火され、かつ旋回流
が付与された状態の燃焼ガスは、燃焼筒から流出して燃
焼ガス室内に入り、受熱用リブの螺旋に沿って流通す
る。したがって、燃焼ガスの旋回流が受熱用リブに妨げ
られることなく維持されて燃焼ガス室内を螺旋状に旋回
しながら通過する。

【００１５】請求項２記載の第２の発明は、上記第１の
発明において、受熱用リブの高さを、その上流側から下
流側に至るにつれて低くしたものである。本発明におい
ては、更に、上記熱交換壁部と燃焼筒の環状隙間が、燃
焼ガス室の軸方向に対して同じになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１乃至図５に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図
３は第１実施例を示す。

【００１７】図１において、燃焼式ヒータ１の駆動部を
構成するケース２ａ，２ｂ内には空気供給室３が形成さ
れ、該室３は空気入口部４とポンプ室５に連通されてい
る。ポンプ室５内には送風ファン６が設けられ、これが
駆動モータ７によって回転されることにより、ポンプ室
５内の空気を、連通路８を通じて空気吐出口８ａから吐
出させるようになっている。

【００１８】上記空気吐出口８ａは、上記ケース２ｂの
側部に形成した旋回流室９に開口している。該旋回流室
９は外側方が開口する凹状に形成されているとともに図
２に示すように、その周壁面９ａが真円状に形成され、
また、上記空気吐出口８ａは旋回流室９の軸心に対して
偏心して指向しており、空気吐出口８ａから吐出した空
気が旋回流室９内で図２の矢印Ｂのように旋回流を起こ
すようになっている。

【００１９】上記ケース２ｂの外面にはヒートインシュ
レータ１０を介して燃焼室形成用の内筒１１が固設され
ている。該内筒１１は真円筒状に形成されて上記旋回流
室９と同心に配置され、かつその基部側開口部が旋回流
室９に連通している。また、該内筒１１の先部は先細状
に形成されているとともにその先端壁には第１開口部１
１ａが形成され、先部周壁には第２開口部１１ｂが形成
されている。

【００２０】上記内筒１１の外部には、その側周部と先
部に所定の空隙を有して燃焼室形成用の外筒１２が配置
されている。該外筒１２は、真円状に形成され、かつ上
記内筒１１と同心的に配置され、その基部が上記内筒１
１の基板側に固着されている。そして、上記空隙で燃焼
室１３を形成している。

【００２１】上記燃焼室１３には燃料供給口１４が開口
され、該燃料供給口１４部には、図示しないがセラミッ
クス繊維等で成形された燈芯が配設され、該燈芯により
液体燃料を気化させるようになっている。更に燃焼室１
３内にはグロープラグ１５が設けられており、これによ
り燃料を着火するようになっている。

【００２２】上記外筒１２の先部には燃焼筒１６が固設
されており、該燃焼筒１６内と外筒１２内とが連通穴１
７で連通されている。該燃焼筒１６は真円状に形成され
て上記外筒１２と同心的に配置され、その燃焼筒１６の
先部は開口されて燃焼ガスの噴出口１６ａとなってい
る。

【００２３】上記外筒１２と燃焼筒１６の外部には、円
筒状の熱交換壁１８が、燃焼筒１６の先部と外筒１２及
び燃焼筒１６の外周部に空隙を有するように燃焼筒１６
と同心的に配設されており、その基部がガスケット１９
を介して外筒１２側に固着されている。そして、上記空
隙が燃焼ガス室２０になっている。

【００２４】上記熱交換壁１８の内周面には複数の受熱
用リブ２１が、熱交換壁１８の軸方向の全長に渡って螺
旋状に形成されている。この螺旋形状は、上記旋回流室
９内で発生させた旋回流Ｂと同じ方向の旋回流Ｂで燃焼
ガスを螺旋状に誘導するように形成されている。

【００２５】上記燃焼ガス室２０の後流側に形成された
排気口２０ａは、上記ガスケット１９、外筒１２の基
部、内筒１１の基部及びヒートインシュレータ１０に夫
々形成した連通口２２を通じて排気路２３に連通してい
る。

【００２６】熱交換壁１８の外部には、所定の空隙を有
してカバー２５が配置されており、その基部は上記ケー
ス２ｂに固着されている。そして、上記空隙が熱交換さ
れる加熱媒体、例えば水又は空気の流通室２６になって
いる。

【００２７】上記熱交換壁１８の外周面には、上記流通
室２６内に均一な温度になるように加熱媒体を循環させ
るための螺旋状のリブ２４が一体形成されている。上記
流通室２６には加熱媒体の流入口２７と流出口２８が連
通されている。

【００２８】本第１実施例に基づいて作用を説明する。
駆動モータ７を起動して送風ファン６を回転し、空気吐
出口８ａから空気を吐出するとともに燃料供給口１４部
から液体燃料を吐出し、グロープラグ１５に通電する。

【００２９】空気吐出口８ａから吐出された空気は旋回
流室９内で旋回流Ｂを付与され、その一部の空気は内筒
１１の第１開口部１１ａから連通穴１７を通じて燃焼筒
１６内へ旋回流を維持して直接吐出され、また他の空気
は第２開口部１１ｂから燃焼室１３内に吐出した後、連
通穴１７を通じて燃焼筒１６内に旋回流を維持して流出
する。

【００３０】一方、燃料供給口１４部から吐出した液体
燃料は図示しない燈芯で気化されてグロープラグ１５に
より着火され、その着火した燃料は、上記旋回流の空気
とともに燃焼筒１６内に火炎となって噴出する。

【００３１】上記のように旋回流をもって噴出した燃焼
ガスは、燃焼筒１６の先部の噴出口１６ａから噴出して
燃焼筒１６の外周に形成された燃焼ガス室２０内にＵタ
ーンして入る。この燃焼ガス室２０内では、受熱用リブ
２１が上記旋回流Ｂと同方向の螺旋状に形成されている
ため、燃焼ガスは、受熱用リブ２１に沿って流れ、その
旋回流が妨げられることなく維持されて流通する。この
流通時において、燃焼ガスの熱は熱交換壁１８の内周面
及び受熱用リブ２１に伝熱する。そして、排気ガスは、
排気口２０ａ、連通口２２を通じて排気路２３より排気
される。

【００３２】上記のように、燃焼ガス室２０内におい
て、燃焼ガスが旋回して流通することにより、前記従来
のように燃焼ガスが直線状に流通して排気されるものに
比べて、同一長の燃焼ガス室では、燃焼ガスの通過時間
が長くなる。更に、受熱用リブ２１が螺旋状に形成され
ていることにより、その受熱総面積も多くなる。したが
って、前記従来のものに比べて熱交換効率が向上する。

【００３３】更に、燃焼ガスに付与された旋回流が受熱
用リブ２１に妨げられることなく維持されて受熱用リブ
２１の螺旋形状に沿って流通するため、前記従来の直線
状の受熱用リブを有する第２の従来技術（図８のもの）
に比べて燃焼ガスの流通抵抗が少なくなり、背圧が小さ
くなる。したがって、駆動モータ７の消費電力が低減さ
れる。

【００３４】そして、熱交換壁１８の熱は、その外周面
及びリブ２４から流通室２６内の水又は空気などの加熱
媒体に伝達されて熱交換が行われ、その加熱媒体を流出
口２８より取り出して暖房に使用する。

【００３５】図４及び図５は上記第１実施例における熱
交換壁１８の第２実施例を示す。本実施例は、熱交換壁
１８の室内直径Ｄ₁が約７０ｍｍで、室内軸方向長Ｌ₁
が約８０ｍｍの場合の例である。

【００３６】この例では、受熱用リブ２１の条数を８条
として等間隔に設定し、各受熱用リブ２１の厚みＬ₂を
２．４ｍｍとし、かつそのリード長を１０３．８ｍｍに
設定した。また、各受熱用リブ２１の高さは、燃焼ガス
の長れ方向Ｂの下流に至るにつれて低く形成され、熱交
換壁１８の軸心Ｘと平行する方向において、上流側の受
熱用リブ２１の頂点と下流側の受熱用リブ２１の頂点を
結ぶ線Ｙを、軸心Ｘに対して下流側に拡開するようにθ
＝７．６°に設定した。このような値に設定することに
より、各受熱用リブ２１間を流通する燃焼ガスは、燃焼
ガス室２０内を約０．８周することになる。

【００３７】上記の値で実験した結果、熱交換効率が８
２％になり、従来の直線的に流出するものが７８％であ
ったものに比べて向上した。この向上により、燃料消費
量が５％減少した。

【００３８】また、当然ながら、背圧も従来の直線状の
受熱用リブに比べて低下した。その結果、送風ファン６
を所定量回転するに要する駆動モータ７の電流が、従来
では５．３Ａであったものが、本発明では５．１Ａで足
りた。

【００３９】また、上記のように、各受熱用リブ２１の
高さを下流側に至るにつれて低く設定したのは、燃焼筒
１６及び外筒１２の外周面と受熱用リブ２１の内端部で
形成される環状隙間ｄを、上流側が狭く下流側に至る程
広くするためである。このように環状隙間ｄの上流側を
狭くしたことにより、噴出口１６ａからＵターンした燃
焼ガスの旋回流Ｂを燃焼ガス室２０の入口部で確実に旋
回流を維持して流入し、また、環状隙間ｄの下流側を広
くしたことにより、受熱用リブ２１による排気抵抗が小
さくなり燃焼ガスの流通量の低下を抑制し、燃焼効率が
高められ、かつ背圧も低下する。

【００４０】なお、上記図１乃至図５の実施例は車両用
の燃焼式ヒータとして設計した場合であるが、本発明
は、その他、車両以外の暖房用の燃焼式ヒータや給湯器
などにも適用することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、受熱用リブを螺旋状に形成して燃焼ガス
が燃焼ガス室内を、付与された旋回流を維持して螺旋状
に通過するようにしたので、従来の直線状の受熱用リブ
を形成したものに比べてその燃焼ガスの燃焼ガス室内で
の通過時間が長くなり、かつ、受熱用リブの受熱総面積
も多くなり、熱交換効率が向上する。そのため、燃料消
費量を低減できる。

【００４２】更に、燃焼ガスの旋回流が受熱用リブで妨
げられないので、その排気抵抗が小さくなり、背圧を低
くすることができる。したがって、送風用の駆動モータ
の消費電力を低減できる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、更に一層熱
交換率の向上と背圧低減に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す燃焼式ヒータの側断
面図。

【図２】図１におけるＣ−Ｃ線断面図。

【図３】本発明の第１実施例における熱交換壁の側面
図。

【図４】本発明における熱交換壁の第２実施例を示す側
断面図。

【図５】図４における右側から見た図。

【図６】第１の従来の技術を示す燃焼式ヒータの側断面
図。

【図７】図６のＥ−Ｅ線断面図。

【図８】第２の従来の技術を示す燃焼式ヒータの側断面
図。

【符号の説明】

１６…燃焼筒１８…熱交換壁２０…燃焼ガス室２１…受熱用リ
ブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼筒の外周部に熱交換壁を、これらの
間に燃焼ガス室が形成されるように配置し、着火された
燃焼ガスに旋回流を付与して該燃焼ガスを燃焼筒から燃
焼ガス室を通過させるものにおいて、上記熱交換壁の内面に、受熱用リブを、上記燃焼ガスに
付与された旋回流と同方向の螺旋状に形成したことを特
徴とする燃焼式ヒータ。
【請求項２】受熱用リブの高さを、その上流側から下
流側に至るにつれて低くした請求項１記載の燃料式ヒー
タ。