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発明の名称 液体燃料燃焼装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−263613(P2001−263613A)
公開日 平成13年9月26日(2001.9.26)
出願番号 特願2001−59694(P2001−59694)
出願日 平成11年5月20日(1999.5.20)
代理人
発明者 高橋 睦彦 / 斉藤 肇 / 渡辺 勲 / 荒井 達志
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 気化器(27)と、この気化器(27)内に形成された中空円筒状の気化室(28)と、熱伝導率の比較的良い薄板材で形成されたひだ折り体が、中心部に中空部を残し、かつ各ひだ部が放射状になるように棒状に形成され、しかもその外周部がこの気化室(28)の内壁に接触して設置された気化促進用ウィック(29)と、前記気化室(28)で気化した燃料ガスを噴出するためにこの気化室(28)の長手方向の一端側の前記気化器(27)に設けられたノズル(34)と、このノズルから噴出する燃料ガスを受け入れて燃焼させるバーナー部(36)と、そして平行部(54、54)とUターン部(55)とからなり、Uターン部(55)が前記ノズル(34)側に、平行部(54、54)が前記気化器(27)の両脇に各沿って取り付けられた気化器ヒーター(48)とで構成されていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気化した液体燃料をノズルから噴出させて燃焼させる気化ブンゼン式の燃焼装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の燃焼装置を、図7および図8を用いて説明する。その内の図7は、従来例のみならず本発明にも適用される液体燃料燃焼装置の一般構造を説明するためのものであり、図8はこの図7中の気化器の従来構造を説明するためのものである。
【0003】まず図7において、1は本体ケースで、2はそのケース1の底部に配置された油受けタンク、3はこの油受けタンク2へ燃料を供給するためのカートリッジタンクであり、油受けタンク2の上部に着脱自在に設置されるものである。
【0004】4は油受けタンク2から燃料を汲み出すポンプで、5はこのポンプ4から供給される燃料を加熱して気化させる気化器、6はこの気化器5とポンプ4を接続する燃料パイプである。
【0005】7は気化器5で気化した燃料ガスを燃焼させるバーナー部で、8はこのバーナー部7を覆う燃焼筒、9はこの燃焼筒8の燃焼ガス排出口、10は送風ファン、11は燃焼ガス排出口9から排出される高温の燃焼ガスと送風ファン10から送風される空気とが混合して生じる温風を吐き出すための吐出口である。
【0006】つぎに図8において、12は黄銅材の鍛造物を適宜切削加工して作られるとともに上部にバーナー部7を取り付けた気化器で、13はポンプ4から送り込まれてくる燃料を気化させる気化室、14はこの気化室13内に設置された気化促進用のウィックで、熱伝導率の良好な金属網状体、金属綿状体、多孔質金属体、多孔質セラミックス等で作られたものである。
【0007】15は気化器12の上部に円環状に形成されるとともにその円環の上面が平坦に形成されたバーナー座であり、16はそのバーナー座15の上面に載置されて取り付けられた円筒状でしかもその上下端が開放形の混合管、17はこの混合管16を覆うようにしてバーナー座15に取り付けられた上端閉鎖形円筒カップ状のバーナー筒である。これら混合管16とバーナー筒17の下端裾部にはフランジが形成されており、それらフランジは図示のごとく上下に重ねられ、バーナー座15へねじ等(詳細図示せず)により適宜取り付けられている。
【0008】18は気化室13で発生した気化ガスを上向きに噴射するノズルで、これについても詳細図示していないが、気化室13とこのノズル18とは連通路を介して連通している。
【0009】19はバーナー座15の下面側および気化器12の側面側に沿うように設けられたヒーター溝であり、20、21はそれぞれこのヒーター溝19の内外側のかしめ代、22は上述ヒーター溝19に嵌め込まれるとともにかしめ代20、21によってかしめられて取り付けられたシーズヒーターの気化器ヒーターである。
【0010】23はバーナー筒17の下部裾部に穿設された炎孔で、24はそれら炎孔23に生成される炎から燃焼熱を回収して気化器12側へ伝えるために気化器12に一体に立設された円弧状の受熱フィン、25は炎孔23に生成される燃焼炎がリフト等を起こすことなく安定するように設けられた保炎カバーである。
【0011】そして26はバーナー座15の内側のノズル18より外側の領域に開設された一次空気流入口で、ノズル18から燃料ガスが噴出する際に生じるエゼクター作用によって吸引される一次空気の通過する通路となるものである。
【0012】このように構成された従来の液体燃料燃焼装置において、気化器ヒーター22によって気化器12が灯油の気化温度に達したあと、気化した燃料ガスがノズル18から噴出すると、噴出ガスのエゼクター作用により一次空気流入口26から一次空気が吸引されるとともに、燃料ガスと一次空気は混合管16内で混合されたあと混合管16とバーナー筒17に挟まれた通路空間を進み、可燃混合気となって炎孔23からバーナー筒17外へ吐き出される。そして、適宜点火されることにより燃焼炎となる。
【0013】燃焼炎が形成されたあとは、受熱フィン24が燃焼炎にさらされるため、気化器ヒーター22の助けを借りることなく気化器12の温度を灯油の気化温度に保つことが可能となるので、気化器ヒーター22への給電は遮断される。なお、燃焼炎の向きを矯正してリフトを防止するための保炎カバー25も燃焼炎にさらされるようになっていて、受け取った熱を気化器12へ伝えるので、気化器12はより一層十分に加熱されることとなり、燃焼開始後は全燃焼領域で気化器ヒーター22の助けを必要とすることなく自力で灯油の気化を持続させることができるようになっている。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述従来の装置にあっては、気化室13内の灯油を気化温度に加熱するための熱源部すなわち気化器ヒーター22と受熱フィン24のいずれもが、気化器12の外側に設けられているため、その熱源部から供給される熱がウィック14の中心部まで十分に伝わりにくいという性質がみられた。
【0015】つまり、ウィックが金属網状体、金属綿状体、多孔質金属体、多孔質セラミックス等で形成されているとは言うものの、ウィック外周部からその中心部に至る熱流経路が直線的とは限らず、複雑なため、ウィック中心部を効率良く加熱することができないのであった。
【0016】そのために、ウィック中心部に気化されない灯油が液体のまま滞留し続けてしまう場合も起こりがちであった。そしてそれ故に、ウィック14の外周部で気化した灯油がノズル18へ向かう途中、ウィック中心部を通過する際に、再び冷却されてしまって液化し、タール化してウィック14ないしノズル18を詰まらせてしまうという問題があった。
【0017】本発明は、上述の問題を解決して、気化器の外側に取り付けられた熱源の熱がウィックの中心部へ能率良く伝わるようにし、それによって安定した燃焼運転が長期にわたって行えるようにしたものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明はそのために、気化器と、この気化器内に形成された中空円筒状の気化室と、熱伝導率の比較的良い薄板材で形成されたひだ折り体が、中心部に中空部を残しかつ各ひだ部が放射状になるように棒状に形成され、しかもその外周部がこの気化室の内壁に接触して設置された気化促進用ウィックと、気化室で気化した燃料ガスを噴出するためにこの気化室の長手方向の一端側の気化器に設けられたノズルと、このノズルから噴出する燃料ガスを受け入れて燃焼させるバーナー部と、そして平行部とUターン部とからなり、Uターン部がノズル側に、平行部が気化器の両脇に各沿って取り付けられた気化器ヒーターとで液体燃料燃焼装置を構成した。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明は上述のように構成したものであり、熱伝導率の比較的良好な薄板材で形成されたひだ折り体を、中心部に中空部を残し、かつ各ひだ部が放射状になるように棒状に形成してウィックとなし、しかもそのウィックの外周部を気化室の内壁面に十分良好に接触させて設置することにより、気化器外部の熱源つまり気化器ヒーターと受熱フィンから供給される熱が、ウィックつまり放射状のひだ部の直線部を通して最短経路で中心部へ良好に伝わるようにし、気化室中心部においても灯油が活発に気化するようにした。
【0020】そして気化器ヒーターについては、Uターン部をノズル側に、平行部を気化器の両脇に各沿って取り付け、安価なU字形のヒーターが格別の形状変更を加えることなく利用できるようにした。
【0021】
【実施例】以下本発明の一実施例を図1から図6を用いて説明する。
【0022】これらの図において、27は気化器であり、28は気化室、29はこの気化室27内に取り付けられた気化促進材のウィックである。
【0023】そのウィック29の形状を詳しく示したものが図5と図6である。
【0024】図5において、30は熱伝導率の比較的良好な例えば銅金網等の薄板材をコルゲート加工つまりひだ折り加工したひだ折り体であり、それを図6のように、中心部に中空部を残し、かつ各ひだ部が放射状になるよう、棒状に丸められて形成されている。図6において、31はその中心部に形成された中空部である。
【0025】32は、気化器27の一端側のウィック29の挿入口側を塞ぐキャップで、熱伝導率の比較的悪いステンレス材で作られたものであり、図のように二段に絞り加工されていて、小径の絞り部への伝導熱量ができるだけ抑制されるように工夫されている。
【0026】33は気化室28内に液体の灯油を供給するための灯油供給管で、上述したキャップ32の小径絞り部に接続したものである。
【0027】34は気化室28で気化した灯油の気化ガスを上向きに噴出させるノズルである。
【0028】35は金属平板材のバーナーベースで、裏面(下面)に上述の気化器27を取り付け、上面にこれから説明するバーナー部を取り付けたものである。
【0029】36がそのバーナー部であり、その構造は従来例と同様混合管37とその外側を覆うバーナー筒38とで構成され、両者は下部の裾部が全周圧入により気密が保たれる状態で取り付けられ、その圧入部からガス漏れが生じないようにしてある。また、各裾部のフランジが上下に重ね合わされてバーナーベース35に取り付けられるようになっている。
【0030】39は気化器のノズル34を中心にして上向き円形台状に突き出して形成されたバーナー取付部で、前述したバーナー部36の下端部が同軸的に滑らかに嵌まり込む寸法で形成されたものであり、バーナー部36を取り付ける際の位置決めガイドとなるものである。
【0031】40はこのバーナー取付部39の中心部に開設されたノズル貫通孔で、気化器27のノズル34をここに臨ませて気化ガスのバーナー部36内への噴射を受け入れるととともに、気化器27をバーナーベース35の裏面に取り付ける際のガイドの役目を果たすものである。
【0032】41はバーナー取付部39の外周側の一段低い基部の円環状部位において混合管37とバーナー筒38のフランジの重なり部を着座させるバーナー座である。
【0033】42はバーナー筒38の下部フランジ側において下縁が上述混合管37とバーナー筒38の圧入部に臨むように開設された炎孔で、図示してはいないが、炎孔42の外側には適宜耐熱性の金属網を適宜設置してあり、燃焼炎の安定形成を図るとともにバーナー部36内への異物の侵入を阻止している。
【0034】43はバーナー取付部39のノズル貫通孔40より外側に開設された一次空気流入口で、図示のごとくノズル34からみた同一半径上に等間隔で複数個設けられたものであり、ノズル34から気化ガスが噴出してエゼクター作用が生じている間に一次空気を流入させる部分である。
【0035】44は、バーナー筒38と混合管37の間において、円錐状に陥没した上端の天井部がバーナー筒38の同様の天井部に同心に重ね合わせにされてスポット溶接されるとともに、下方に向かって徐々に広がりながら下端の裾部が炎孔42の位置より上部のバーナー筒38の内壁に接触して嵌まり込んで取り付けられた整流均分筒である。
【0036】45は、ノズル34側から見てバーナー座41の外側位置の気化器27の上部に、バーナーベース35を貫通して背びれ状に突き出して形成された受熱フィンで、炎孔42に生成される燃焼炎にさらされることによって燃焼熱の一部を気化器27側に回収するためのものであり、46はこの受熱フィン45の貫通するバーナーベース35の貫通孔である。
【0037】47はバーナー座41の外側の受熱フィン45よりさらに外側の全周にわたって設けられて燃焼炎の安定形成を促すための保炎カバーで、バーナーベース35上への設置に当たっては上述の受熱フィン45を貫通させるとともに、下端部がバーナー部36の裾部のフランジに挟まれて取り付けられたものである。なおここでは、受熱フィン45の貫通する貫通孔を詳しく説明していないが、バーナーベース35に開設されているものと同寸のものである。
【0038】48は気化器27を加熱するシーズヒーター形の気化器ヒーターで、図示のごとくUターン形に折り曲げられてその平行部分が気化器27の両脇に沿って取り付けられたものであり、ノズル34側のUターン部分については、気化器27の加熱にそれ程寄与しないことが明らかであることから、その部分の発熱量が控えめとなるように作られたものである。
【0039】49、50は気化器27の両脇において気化器ヒーター48の平行部分を嵌め込むための上閉じ形のヒーター溝であり、51、52はそれらヒーター溝49、50の下部開口縁部のかしめ代である。気化器ヒーター48はヒーター溝49、50に嵌め込まれたあとこれらかしめ代51、52のかしめ加工を経て気化器27に強固に固定されるものである。
【0040】53、53、・・・はバーナーベース35の下面(裏面)に気化器27を、上面(表面)にバーナー部36と保炎カバー47を取り付けるための取付ねじである。この実施例にあっては、これら取付ねじ53、53、・・・が締め付けられたときに、気化器27とバーナー部36とはバーナーベース35に強固に取り付けられるようになっているが、保炎カバー47についてはバーナー部36の下端フランジとの間に遊びを残して取り付けられていて、保炎カバー47のある程度の熱変形が許されるようにしてある。
【0041】図4は気化器27と気化器ヒーター48を断面にして示したもので、54は気化器ヒーター48の平行部、55はUターン部であり、57は気化器ヒーター48内に埋設された抵抗発熱線で、図示されているように、平行部54の発熱密度が比較的大となるように密に設置され、逆にUターン部55のそれが比較的小となるように疎に設置されている。それにより、消費される電力が気化器の加熱に可能な限り有効に利用されるようにしてある。
【0042】本発明の実施例は、このように構成されたものであり、次にその作用を説明する。
【0043】運転開始操作がなされると、制御回路(図示せず)が気化器ヒーター48への通電を開始する。
【0044】すると、気化器ヒーター48の平行部54、54の発熱量がUターン部55のそれより多いため、消費される電力が効率良く気化器27の両脇を加熱し、気化器27を灯油の気化温度に素早く上昇させてゆく。
【0045】本発明にあっては、気化室28内に設置されているウィック29が、熱伝導率の優れた銅金網等の薄板材よりなるひだ折り体30を中心部に中空部31を残し、かつ各ひだ部が放射状になるように棒状に形成され、しかもその棒状体の外周部が気化室の内壁に接触するように一種の圧入状態で設置されているので、気化器ヒーター48から供給される熱がウィック29のひだ部を通してウィック29の中心部へ直線的に伝わり、ウィック外周部のみならず中心部の灯油をも極めて効率良く加熱する。それ故に、中心部においても気化が旺盛に行われることとなり、ウィック外周部で気化したものがノズル34へ向かう間にウィック中心部を通過しても、冷却されることがなく、正常な燃焼を行なわせるのに十分なガス温度でノズル34から噴射させることが可能となった。
【0046】また、気化器ヒーター48の平行部54の負荷つまり加熱の対象が、気化器27のうちの灯油の気化部のみであって、図8の従来例の場合のようにバーナー座を含んでいないので、ヒーター48の発生熱が気化部の温度を灯油の気化温度に到達させるのに極めて有効に消費されることとなり、気化部の温度が灯油の気化温度に素早く到達する。
【0047】そして気化器27の温度が所定値になると、制御回路はポンプ4およびノズル34開閉用のソレノイド(図示せず)を作動させ、ノズル34から気化ガスをバーナー部36の混合管37内に向けて噴射させる。また、同時に点火装置(図示せず)を作動させる。
【0048】ノズル34から気化ガスが混合管37に向けて噴出されると、エゼクター作用が生じて一次空気吸引口43を通して一次空気の吸引が始まり、混合管37内でその一次空気との混合が開始される。また混合管37を通過した後も混合管37壁と整流均分筒44によって次第に面積が増加するように形成された流路空間を流下しながらなお一層の混合が促進され、炎孔42に向かう。そして、均一な混合ガスとなって炎孔42からバーナー筒38外へ吐き出される。この吐き出された混合ガスが上述の点火装置によって点火されることにより、燃焼運転が開始されることになる。
【0049】なお、バーナー筒38と混合管37との間には、円錐状に陥没した上端の天井部がバーナー筒38の同様の天井部に同心に重ね合わせにされるとともに、下方に向かって徐々に広がりながら下端の裾部がこの炎孔位置より上部のバーナー筒38内壁に嵌まり込んだ整流均分筒が設けられていて、混合管37から噴出したあと流れの向きが大きく変えられた混合気が、流路の途中でよどむことなくスムーズに炎孔42に向かうので、炎孔42には大きさや形状にかたよりのない安定した炎が形成されるとともに、消火時には速やかに燃焼が完結して、臭気の発生が極力少なくなる。ついでながら、バーナー筒38への整流均分筒44の取り付けは、両者の上端天井部の円錐状の陥没部を単に重ね合わせるだけでよく、極めて簡単に行なえる。
【0050】また、混合管37とバーナー筒38とは、下端部が圧入によって密着結合しているので、炎孔42から噴出すべき混合気が炎孔42以外の隙間から漏洩することはない。
【0051】また、バーナー筒38と混合管37とが圧入によって接続されている上に、その圧入接続部の下端がバーナー取付部39に嵌め込まれるように取り付けられ、しかも裾部のフランジ部が重ね合わされてバーナー取付部39の周囲のバーナー座41にねじ止めされているので、混合管37とバーナー筒38との高精度の同軸性が容易に実現され、なおかつ長期間にわたって狂いを生じることなく維持されるため、いずれの炎孔42へも常に均一量の混合気が配給されることになり、安定した優秀な燃焼が行なわれる。
【0052】そして時間が経過して、受熱フィン45から得られる熱量だけで気化器27の加熱が可能になると、制御回路は気化器ヒーター48への通電を遮断し、ヒーター駆動電力が消費されることなく燃焼運転が継続される。
【0053】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、気化室内に設置されるウィックが、熱伝導率の良い薄板材のひだ折り体を、中心部に中空部を残し、かつひだ部が放射状になるように棒状に形成され、しかもその棒状体の外周部が気化室内壁に十分良好に接触するようになっているので、気化器外部の熱源つまり気化器ヒーターと受熱フィンから供給される熱が、ウィックの放射状のひだ部の直線部を通して最短経路で中心部に伝わるので、気化室中心部においても灯油を活発に気化させることができるようになった。
【0054】そして、気化器ヒーターについては、Uターン部をノズル側に、平行部を気化器の両脇に各配置したので、廉価なU字状の電熱ヒーターが格別の形状変更を加えることもなく利用できるようになった。
【0055】それと同時に、気化器を灯油の気化温度に到達させるのに要する時間を大幅に短縮させることができた。




 

 


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