CN1950646A - 便携式热传递装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式热传递装置，备有制备气体与空气的混合气体的混合气体形成·供给装置(A)、和包含设置在集热容器(10)内的燃烧器(11)的加热部(B)，燃烧器构成具有平坦面(13)的燃烧室(12)，并且，在其上游侧设有多个孔(15)，这些孔(15)一直开设到平坦面，为了使混合气体在燃烧室内燃烧、将混合气体向燃烧室内喷出，另外，在应形成为平坦面的火焰面的接近处，至少在其相向面上，设有多孔性固体辐射变换体(17)，该多孔性固体辐射变换体(17)把燃烧产生的燃烧排气的一部分热能变换为辐射热能，另外，还包含有热驱动泵(P)，该热驱动泵通过集热容器接受由混合气体在燃烧器内燃烧而产生的热。

Description

便携式热传递装置

技术领域

本发明涉及自带能源、可向取暖器、取暖服等供给热的便携式热传递装置，所述取暖器、取暖服等即使在电力供给困难的室外也可使用。

背景技术

已往，作为室外用的可移动取暖器，煤气炉、怀炉等已广为普及。但是，这些取暖器只能温暖身体的一部分，而且其发热度也不能控制，所以很不方便。另外，还有使用电池的取暖服或垫等，在该取暖服或垫等的内部分布着利用电池的电能进行发热的电阻体。但是，目前，电池的质量能量密度还不太高，不能长时间地提供取暖所需的能量。

为了解决这些问题，本申请的发明者提出了在日本特许第3088127号公报中公开的发明。另外，也已知有日本特开平9-126423号公报，在其中公开的发明已经进行了实用化。这些发明通过以LPG作为能源，克服了电池的缺点，其用催化剂使LPG燃烧放出热。放出的热，在前者的情况下，使热驱动泵动作，借助水进行热传递；在后者的情况下，借助空气的对流，进行热传递。

催化剂燃烧，与火焰燃烧相比，其特点是，能保持一定程度的高温环境，只要供给燃料和空气，即使被风吹、或者燃料与空气的混合比稍有变化，也仍然能保持不间断的、持久的燃烧反应，并且，其燃烧温度比火焰燃烧的温度低。但是，在用理论混合比长时间反应后，燃烧温度将过度上升、会导致催化剂劣化。因此，必须要用薄的混合比(空气过剩)进行反应，这样，燃烧温度必然降低，为此，必须要增大使热驱动泵动作的传热面积，这样，燃烧室增大、不利于携带。另外，由于导入大量的过剩空气，所以大气压式的燃烧器是不行的。与此相对，火焰燃烧的特点是，用于保持高温的传热面积减小，有利于小型化，而且发热部的表面积减少，从表面散发到外部的热少、热效率高。

但是，在被周围壁包围的小空间内，进行完全预混合气体的燃烧是困难的。而且，在使LPG从喷嘴中喷出、用其运动量吸引空气的大气压式燃烧器中更加困难。在浓混合比的情况下，虽然能保持火焰，但是，若混合比渐渐变稀薄，则在接近理论混合比前火焰就被吹灭。通常，采用风扇以强制供气保持火焰。强制供气风扇必须使用马达驱动旋转、需要电池等的电源，不能用于要求小型化的便携装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种小型、轻量化的便携式热传递装置。该便携式热传递装置，用大气压式燃烧器在小燃烧室内进行完全预混合气体的火焰燃烧，不会被外部干扰而熄灭，可进行稳定的燃烧，并能减少传递到外部的热损失、能向热驱动泵供给足够的热，且适于搬运。

根据本发明，提供一种便携式热传递装置，其特征在于，备有制备气体与空气的混合气体的混合气体形成·供给装置、和包含设置在集热容器内的燃烧器的加热部；燃烧器构成具有平坦面的燃烧室，并且，在其上游侧设有多个孔，这些孔一直开设到平坦面、作为火焰孔进行工作，为了使混合气体在燃烧室内燃烧、将混合气体向燃烧室内喷出，在应形成为平坦面的火焰面的接近处，至少在其相向面上，设有多孔性固体辐射变换体，该多孔性固体辐射变换体把在燃烧室内燃烧产生的燃烧排气的一部分热能变换为辐射热能，另外，还包含有热驱动泵，该热驱动泵结合在集热容器上、通过集热容器接受由混合气体在燃烧器内燃烧而产生的热。

混合气体形成·供给装置，由具有吸气管并且与燃烧器连接的文丘里管构成。集热容器，在一个实施例中，是完全包围燃烧器的形态，并且，具有构成上游侧热交换部及下游侧热交换部的多个孔。排气管与下游侧热交换部连通地与集热容器连接，为了防止风等的干扰、天气等的影响，与吸气管的吸气孔和排气管的排气孔邻接地设置有防风板。

从混合气体形成·供给装置通过火焰孔被供给到燃烧室的气体与空气的混合气体，被面临燃烧室的点火塞的火花点燃，在燃烧室的平坦面上形成火焰，在燃烧排气通过多孔性固体辐射变换体内部时，燃烧排气的热能的一部分被多孔性固体辐射变换体变换为辐射热能，返回火焰方向，这样，可促进混合气体的燃烧反应，不会发生火焰被吹散等，可形成稳定的火焰面。

附图说明

图1是本发明的便携式热传递装置的剖面图。

图2是表示本发明的便携式热传递装置的另一实施方式的剖面图。

图3是表示本发明的便携式热传递装置的又一实施方式的剖面图。

图4是本发明的便携式热传递装置的另一防风装置的局部剖面立体图。

图5是图4所示的防风装置的局部剖面侧视图。

图6是本发明的便携式热传递装置的燃烧器的另一实施方式的剖面图。

图7是表示燃烧器的又一实施方式的剖面图。

图8是图7所示的燃烧器的剖面立体图。

图9是图2所示的实施方式的变形形态。

图10是在图9所示的实施方式中，将燃烧器局部剖切表示的立体图。

具体实施方式

图1表示本发明的便携式热传递装置的一个实施方式。热传递装置基本上包含有混合气体形成·供给装置A、加热部B、和热驱动泵P。混合气体形成·供给装置，由具有供给管1和气体喷出嘴2的文丘里管3构成。在吸气管1中设有节流阀4，用杆5从外部调节节流阀4的开度，可任意改变吸入空气量。来自高压储气瓶6的气体(LPG)，被压力调节器7调节为一定的压力后，供给到气体喷出嘴2。气体喷出嘴2的肉径为φ40μm～60μm左右，作用在喷出嘴2上的压力为2.9×10⁴～19.6×10⁴Pa的计示压力(グ一ジ压位)最为适当，转动压力调节钮8进行调压。气体借助文丘里管3的喷射器从吸气管1吸引空气，在扩散室9中一边减低速度一边与空气混合。这样形成的混合气体，通过操作杆5调节节流阀4的开度，可以改变混合比。虽然在点火时需要比较浓的混合比，但在正常运转时，即使用比理论混合比稍稀薄的混合比，也不会产生不完全燃烧。

加热部B含有由铝等的热的良导体制成的集热容器10，该集热容器10包围着构成燃烧室12的燃烧器11。在燃烧器11中，在燃烧室12的上游侧，设有多个隔开间隔的孔15，这些孔15一直开设到平坦面13、作为火焰孔14进行工作。燃烧室12的内容积很小，小于等于10cc。在加热部B，设有伸到燃烧室12内的点火塞16。

在燃烧器11上，在燃烧室12的出口处，设有多孔性固体辐射变换体17。多孔性固体辐射变换体17，是将φ0.1～0.3左右的耐热金属丝编成网状的金属网。

首先，为了点火，用杆5调节节流阀、减少空气量，这样，设定为浓的混合气体从燃烧室11的多个孔15喷到燃烧室12内。从孔15喷出的混合气体，由于急剧地扩大的平坦面13，而在出口附近形成旋涡。接着，混合气体被点火塞16的火花引爆，在旋涡中也点火，与从多个火焰孔14出来的火焰合体、形成一个火焰面，然后，在平坦面附近稳定。燃烧使燃烧室12的壁面温度上升，该热也使火焰孔14的上部升温，这样，混合气体被预热。因此，混合气体的燃烧速度上升。另一方面，燃烧产生的高温排气通过多孔性固体辐射变换体17。由于构成多孔性固体辐射变换体17的金属网的金属丝直径很细，热容量小，所以，在排气通过时金属网立即升温、达到数百度，将辐射能量作为电磁波辐射到四面八方。辐射能量的一部分，将上游侧、即火焰面加热，大幅度地促进燃烧。另外，多孔性固体辐射变换体的位置也很重要，如果离火焰面过远，则热辐射效果变小，反之，如果离火焰面过近，则不能形成点火时的火焰。因此，最好将多孔性固体辐射变换体17设置在距燃烧室的平坦面向下游方向约5～15mm左右的距离。这样，可以使排气的热能以辐射能的形式热回流到火焰中。由于混合气体被强烈地加热，所以燃烧速度渐渐加快。必须将该状态保持短暂的时间，该时间是多孔性固体辐射变换体17、燃烧器11的温度上升、直到发挥燃烧功能为止的加热时间。然后，调节杆5、加大节流阀4的开度，导入比较多的空气。混合气体的流量增加，燃烧室12内的流速也加快，在通常的燃烧室中，在此火焰面会被吹到下游侧。但是，在本发明的燃烧室中，由于被预热和热回流加热了的混合气体，具有与该流速相对应的燃烧速度，所以不会被吹散、可以以稳定的状态保持在燃烧室内。由于混合气体与理论混合比相比空气稍微过剩，所以燃烧是完全燃烧，可产生较多的热能并返回到回流、预热，所以火焰的稳定度很快升高。这样，由于提高了火焰的燃烧速度，用小的燃烧室就可以燃烧大量的气体，所以与相同输出的催化剂燃烧器相比可以实现小型化，特别适合于作为便携式热传递装置用的燃烧器。

在燃烧室12中产生的热，被包围燃烧器11的集热容器10收集，传递到结合在其上的热驱动泵P，并向外部的热负荷传递输送。

作为多孔性固体辐射变换体17使用的金属网，即使一层也具有效果，如果若干层重叠则效果更好。但是，在重叠若干层时，由于流路阻力增大，所以在力量不足的大气压式燃烧器中，必须兼顾吸入的空气量而决定。另外，金属网的网眼粗度也同样地使用#80～#40左右。另外，通过对金属网进行陶瓷涂敷，可以防止热损伤，同时，由于陶瓷具有良好的辐射性能，所以对于金属网比较有效。另外，也可以使用发泡陶瓷代替金属网。

图2表示本发明的热传递装置的另一个实施方式。在该实施方式中，加热部B的集热容器10，与图1所示的实施方式同样地，是用铝等的热的良导体制成的，完全包围住燃烧器11，并且形成可在与燃烧器11之间形成空间的尺寸。两者的结合仅依靠绝热材料密封件21进行，该绝热材料密封件21以包围着混合气体进入的燃烧器11的上部的方式配置。在集热容器10上，分别穿设着构成上游侧热交换部18和下游侧热交换部19的多个孔20。上游侧热交换部的周围，通过绝热材料密封件22与文丘里管3结合。在燃烧器11上，与实施方式1同样地，在燃烧室12的出口部分设置有多孔性固体辐射变换体17。由于燃烧器11与集热容器10之间形成为空气绝热层，所以在燃烧状态下，燃烧室12产生的热不通过燃烧器11的壁传热而传递到集热容器10。这样，燃烧器11本身的温度比实施方式1中的高，可进一步促进燃烧。而且，上游侧热交换部18也参与了对混合气体的预热，这样对混合气体的预热有两级，燃烧室12内的火焰更难被吹灭、更加稳定。另外，高温的排气在下游侧热交换部19被回收热，热量被热驱动泵P吸收，所以排气的热比实施方式1更低，结果，更多的热不浪费地供给到热驱动泵P，使火焰更加稳定。

该实施方式中使用的燃烧器11，可以用辐射能优良的耐热性陶瓷形成，但也可以用不锈钢等耐热性金属形成。

图3表示本发明的热传递装置的另一实施方式。在该实施方式中，设有排气管23和设在其排气孔23′外方附近的避风用防风板24。排气管23用于把从图2的实施方式的下游侧热交换部19出来的排气排出到装置外。另外，在吸气管1的吸气孔1′的外方附近，也设置了防风板25。吸·排气孔在装置的某同一平面上位于相互离开的位置，这是为了在受到风吹时，使相同的风压作用在吸·排气孔上，不使火焰被吹灭，这是在大气压燃烧器式的浴室锅炉(風呂ガマ)等中实用的技术。在浴室锅炉的情况下，吸·排气孔制成为一体，相互进行热交换，以此减少排气损失。在本实施例中，也采取这样的技术，可减少损失。但是，本发明的燃烧室，其内容积只有浴室锅炉等的数百分之一左右，燃烧室负荷(燃烧室发热量/燃烧室内容积cm³)高。这样，燃烧室温度高、火焰稳定，但是燃烧噪音大。该噪音分为流向扩散室、文丘里管、吸气孔和流向排气管两部分。在向大气开放后就衰减、熄灭。如果吸·排气孔相互接近，则吸·排气孔在音响学方面结合，容易产生特定频率的强共振。噪音随着压力变动而变化，火焰将被吹灭。为了防止这一点，必须将吸气孔与燃烧室、排气孔与燃烧室的气体通道的距离尽量缩短，并且相互间要离开一定的距离。在不得不使它们接近的情况下，则要在两者之间设置壁、阻断音响学方面的结合。防风板必须具有能完全覆盖吸·排气孔的大小，这样才能使风压不直接作用在吸·排气孔上。防风板与吸·排气孔的面离开间隔地设置，从该间隔进行吸气·排气。

图4和图5表示更有效的防风系统。吸气孔1′在突出面27上开孔，该突出面27比开孔的面26突出距离D。这样，可以排除风与面26碰撞，将风的朝向改变为平行于面26，可消除风的影响。另外，设置有相当于防风板25的第1防风板28、和在其外侧隔开间隔地设置着的第2防风板29。这是为了用两个阶段阻止由阵风等在防风板端部产生的空气旋涡而引起的压力变动。另外，也可排除来自斜横方向的风对吸气孔1′的影响。

这种双重的防风板和突出面，在排气孔上也进行了实施。其效果很好，即使在风速为20m/秒左右的风况下火焰也不会被吹灭、可以稳定地在室外使用，这对便携式热传递装置用的燃烧装置是非常必需的。

图6表示本发明的便携式热传递装置中使用的加热部的燃烧器的一个实施方式。燃烧器11整体由陶瓷那样的耐高温、绝热性优良的材料制成，如图所示，具有多个火焰孔14，这些火焰孔14一直开设到与燃烧室12相接的平坦面13。火焰孔14具有一定的长度，能将热传递给混合气体，同时也能阻止回火(逆火)。火焰孔14的直径是φ0.8～1.2左右。在平坦面13的下游，具有将燃烧室截面扩大的台阶30，再隔开间隔地在下游侧设置有两层作为多孔性固体辐射变换体17的金属网。在正常的状态下，为了燃烧、增加输出，通过提高作用在喷出嘴上的气体压力而喷出更多的气体。于是，从吸气孔导入与之相当量的空气，将更多的混合气体导入燃烧室。如果混合气体流的速度增加，则火焰面将流向下游侧。这时，由于在台阶30处流速变慢，并且借助在周边部产生的旋涡，火焰面将固定在这里。该台阶30的内侧是一个大的火焰孔。因此，可燃烧大量的混合气体。输出可以进行增减。

图7表示加热部的另一燃烧器的实施方式。在两层金属网中，其中的第一级金属网形成为山峰形。这样，增加了金属网的表面积，减少了流路阻力。这时，也可以将第二级与第一级吻合地形成为山峰形，但从减少流路阻力的观点出发，最好如图所示地平面地加粗网眼。

图8是图7所示的燃烧器的截面立体图，更加清楚地表示成形为山峰形的金属网。

图9表示图2的实施方式的变形例。在本实施方式中，在燃烧器11的燃料室12中包含与火焰面相对的面的大部分由多孔性固体辐射变换体17构成，其余的构造与图2的实施方式相同。该多孔性固体辐射变换体17，如图10明确地示出，形成为笼状，并嵌入形成在燃烧器11周围的缺口部内而安装在燃烧器11上。在该构造中，多孔性固体辐射变换体的表面积大幅度增加，所以游路阻力整体上减小。因此，作为多孔性固体辐射变换体，在采用金属网时，可以使用比前述实施方式中更细的网眼的金属网，并可使用更多层的金属网。多孔性固体辐射变换体，其材料除了多层的金属网外，也可以采用发泡陶瓷、栅网状的陶瓷丝或不锈钢等的烧结栅网状耐热合金丝。

Claims (16)

1.一种便携式热传递装置，其特征在于，备有制备气体与空气的混合气体的混合气体形成·供给装置、和包含设置在集热容器内的燃烧器的加热部；燃烧器构成具有平坦面的燃烧室，并且，在其上游侧设有多个孔，这些孔一直开设到平坦面、作为火焰孔进行工作，为了使混合气体在燃烧室内燃烧、将混合气体向燃烧室内喷出，在应形成为平坦面的火焰面的接近处，至少在其相向面上，设有多孔性固体辐射变换体，该多孔性固体辐射变换体把在燃烧室内燃烧产生的燃烧排气的一部分热能变换为辐射热能，另外，还包含有热驱动泵，该热驱动泵结合在集热容器上、通过集热容器接受由混合气体在燃烧器内燃烧而产生的热。

2.如权利要求1所述的便携式热传递装置，其特征在于，混合气体形成·供给装置，由具有吸气管并且与燃烧器连接的文丘里管构成，文丘里管包含气体喷出嘴、喷射器和扩散室。

3.如权利要求1所述的便携式热传递装置，其特征在于，集热容器与燃烧器相接并包围着燃烧器。

4.如权利要求1所述的便携式热传递装置，其特征在于，集热容器形成为以在与燃烧器之间形成空间的方式隔开间隔地完全包围着燃烧器的状态，并且，具有构成上游侧热交换部和下游侧热交换部的多个孔，在来自燃烧室的排气通过下游侧热交换部时，进行热交换，该热在集热容器中传递，用于在上游侧热交换部中将混合气体进行预热，并且，将热驱动泵进行加热。

5.如权利要求4所述的便携式热传递装置，其特征在于，燃烧器的燃烧室的、包含与火焰面相向面的大部分，由多孔性固体辐射变换体构成。

6.如权利要求4所述的便携式热传递装置，其特征在于，排气管与集热容器的下游热交换部连通设置。

7.如权利要求1至4中任一项所述的便携式热传递装置，其特征在于，多孔性固体辐射变换体由发泡陶瓷构成。

8.如权利要求1至4中任一项所述的便携式热传递装置，其特征在于，多孔性固体辐射变换体由一层或多层耐热金属网构成。

9.如权利要求8所述的便携式热传递装置，其特征在于，金属网中的一个或多个形成山峰形状。

10.如权利要求5所述的便携式热传递装置，其特征在于，多孔性固体辐射变换体，由若干层金属网、发泡陶瓷、栅网状陶瓷丝、烧结栅网状耐热合金丝中的任一种构成。

11.如权利要求1、3及4中任一项所述的便携式热传递装置，其特征在于，集热容器由铝等的热的良导体制成，燃烧器由辐射性能优良的耐热性陶瓷等制成。

12.如权利要求1、3及4中任一项所述的便携式热传递装置，其特征在于，燃烧室具有在火焰孔面的下游保持火焰的台阶，这样，火焰流的截面积呈急剧扩大的形状。

13.如权利要求1、3、4、5及12中任一项所述的便携式热传递装置，其特征在于，燃烧室的内容积小于等于10cc。

14.如权利要求1或2所述的便携式热传递装置，其特征在于，在文丘里管的吸气管中设有节流阀，在气体喷出嘴的上游设有压力调节器。

15.如权利要求5所述的便携式热传递装置，其特征在于，吸气管的吸气孔和排气管的排气孔，位于相互不接近的位置的同一面上，在吸气孔和排气孔的外方附近，设有能完全覆盖孔的大小的防风板。

16.如权利要求6所述的便携式热传递装置，其特征在于，将吸气孔和排气孔设在相互不接近的位置的同一面上，并且，设有分别独立的突出面，使吸气孔、排气孔分别位于该突出面上，在各孔的外方附近留有间隔地设置两层完全覆盖孔的大小的防风板。

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