JP2001182938A - 燃料気化装置 - Google Patents
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Abstract
供給手段の他に、高温ガス中に液体燃料を噴射する気化
専用の燃料噴射弁が別途必要となり、コストが高く、構
造が複雑で、さらに体格が大型化する不具合があった。 【解決手段】 燃料気化装置1は、液体燃料の火炎燃焼
を行う燃焼器4と、火炎を途中で消す消炎手段5とを備
える。消炎手段5として、火炎の形成途中に火炎吹消用
の吹消空気を吹き出す吹消空気供給手段9と、火炎中に
触れて火炎の熱を拡散する消炎部材10とを用いてい
る。燃焼筒3で形成された火炎を途中で消すことで、未
燃焼燃料(ガス化した気化燃料)を得ることができるた
め、火炎燃焼用のインジェクタ6のみで気化燃料を得る
ことができる。つまり、気化専用の燃料噴射手段を用い
ることなく燃料気化装置1が構成されため、コストを抑
えることができるとともに、構成が簡便となり、さらに
体格を小型化できる。
Description
(ガス化)させる燃料気化装置に関するものであり、車
両の暖房や車両部品の暖機などに用いられる燃焼装置等
に搭載されるものである。
177011号公報に開示された技術が知られている。
この公報に開示される技術は、a)高温の燃焼ガスを発
生させるための燃焼器と、b)この燃焼器で発生した高
温の燃焼ガス中に液体燃料を噴射する気化専用の燃料噴
射手段とを備えるものであり、高温の燃焼ガスと、気化
専用の燃料噴射手段から噴射された液体燃料と、混合気
作成用の空気とを、気化混合容器内で混合させて、気化
専用の燃料噴射手段から噴射された液体燃料が気化した
混合気を作るものである。
示された技術は、燃焼器に燃焼用の燃料を供給する燃料
供給手段の他に、気化専用の燃料噴射手段が別途必要と
なってしまう。このため、燃料気化装置のコストが高く
なってしまうとともに、燃料気化装置の構成が複雑とな
り、さらに体格が大型化する不具合が生じ、車両等への
搭載性が劣化してしまう。本発明は、上記の事情に鑑み
てなされたもので、その目的は、気化専用の燃料噴射手
段を廃止して低コスト化を図るとともに、構成の簡便化
を図って体格を小型化できる燃料気化装置の提供にあ
る。
明では、燃焼器の燃焼筒の内部に形成される火炎を途中
で消す構成を採用している。火炎が途中で消されること
により、未燃焼燃料(ガス化した気化燃料)を含む未燃
焼ガスが得られる。このように、請求項1〜9に記載の
発明では、火炎を途中で消すことにより未燃焼燃料(ガ
ス化した気化燃料)が得られるため、火炎燃焼用の燃料
供給手段のみで気化燃料を得ることができ、気化専用の
燃料噴射手段を廃止できる。これによって、燃料気化装
置のコストを抑えることができる。また、燃料気化装置
の構成が簡便となるとともに、燃料気化装置の体格を小
型化できる。
焼器を、燃焼筒内に液体燃料を噴射する燃料噴射手段
と、燃焼筒内に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給手
段とを用いて構成しても良い。
炎手段として、炎の形成途中へ、燃焼反応を停止させる
吹消空気を吹き出させる吹消空気供給手段を用いても良
い。このように設けることにより、未燃焼燃料に吹消空
気が混ざった混合気ができる。
消空気供給手段から吹き出される吹消空気を、燃焼筒の
下流に向ける吹消空気ガイドを設けても良い。このよう
に設けることにより、吹消空気ガイドで絞られた火炎を
吹消空気によって集中して消すことができ、消炎効果を
高めることができる。
炎手段として、火炎に触れて、その火炎の熱を拡散する
消炎部材を設けても良い。このように設けることによ
り、消炎部材に触れた火炎の熱が消炎部材に奪われるた
め、火炎を消炎させることができる、あるいは火炎の消
炎効果を高めることができる。
消空気の混入した燃焼ガスの温度を温度検出手段で検出
し、その温度に基づいて吹消空気供給手段による吹消空
気の吹出量を制御手段で制御するように設けても良い。
このように設けることにより、未燃焼燃料に吹消空気が
混ざった混合気の温度を一定にできる。
消空気の混入した燃焼ガスの酸素濃度を酸素濃度検出手
段で検出し、その酸素濃度に基づいて吹消空気供給手段
による吹消空気の吹出量を制御手段で制御するように設
けても良い。このように設けることにより、未燃焼燃料
に吹消空気が混ざった混合気の酸素濃度を一定にでき
る。
消空気によって吹き消された未燃焼燃料(未燃焼燃料に
吹消空気が混ざった混合気)を触媒燃焼体に供給するよ
うに設けても良い。このように設けることにより、未燃
焼燃料に混入する吹消空気によって、触媒燃焼体に供給
される混合気の温度が下げられる。このため、触媒燃焼
体の加熱を防ぐことができ、触媒燃焼体の耐久性を高め
ることができる。
料噴射手段が、可燃液体と不燃流体(水等の不燃性液体
であっても良いし、不活性ガス等の不燃性気体であって
も良い)の混合物を噴射するように設けられても良い。
このように設けられることによって、火炎中の燃焼反応
が抑えられるため、消炎手段で消炎された未燃焼ガス中
に含まれる未燃焼燃料が残りやすくなり、多量の未燃焼
燃料を得ることができる。
気化装置1は、下流に配置された触媒燃焼体2にガス化
した未燃焼燃料(気化燃料)と空気とを混合して供給す
るものであり、この燃料気化装置1は、液体燃料の火炎
燃焼を行う燃焼筒3を備えた燃焼器4と、燃焼筒3の内
部に形成された火炎を途中で消す消炎手段5とを備える
ものである。
料を噴射する燃料噴射手段6(以下、インジェクタ)
と、燃焼筒3内に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給
手段7と、着火用のスパークプラグ8とを備える。ま
た、消炎手段5は、火炎中に含まれる燃料が完全燃焼し
きっていない部分(火炎の形成途中)に、燃焼反応を停
止させる吹消空気を吹き出させる吹消空気供給手段9
と、火炎中(この実施形態では、吹消空気が供給される
部分の直前)に触れて、火炎の熱を拡散する消炎部材1
0とを備える。燃料気化装置1の出口直後には、触媒が
担持された触媒燃焼体2が設けられており、この部分で
混合気を触媒燃焼し、得られた熱が車両の暖房あるいは
車両部品の暖機の熱源として用いられる。
度(0〜120度)を持って液体燃料を霧状に噴射でき
る複数の噴射孔を備えるものであり、図2に示すような
周知なものを用いたものである。燃料気化装置1のハウ
ジング11は、断面が矩形あるいは円形の筒状を呈する
ものであり、一方(上流側)の端面はプレート11aに
よって塞がれており、他方は混合気出口であり、触媒燃
焼体2が接続されている。プレート11aで塞がれた上
流面の中心部には、インジェクタ6が固定されている。
また、ハウジング11の上流端を塞ぐプレート11aに
は、インジェクタ6から噴射される噴射燃料の噴射角内
にスパーク部がくるようにスパークプラグ8が固定され
ている。
ート11aには、燃焼空気供給手段7によって燃焼筒3
内に燃焼空気を供給するための燃焼空気供給口7aが設
けられている。なお、燃焼空気供給手段7は、燃焼筒3
内へ空気を供給するための燃焼用エアポンプ7bを備え
るものである。さらに、ハウジング11の上流端を塞ぐ
プレート11aには、燃焼筒3の上流端が固定されてい
る。この燃焼筒3は、ハウジング11の径より小径のも
のであり、ハウジング11との間に、全周に亘る吹消空
気通路9aを形成するものである。
火炎の形成途中に、燃焼反応を停止させる吹消空気を吹
き出させて、火炎を途中で消炎させるものであり、ハウ
ジング11と燃焼筒3との間に形成される吹消空気通路
9aに吹消用の空気を供給するためのダクト9bと、こ
のダクト9b内に吹消空気通路9aへ向かう空気流を生
じさせる吹消用エアポンプ9cとを備える。なお、燃焼
筒3の下流側には、吹消空気通路9aに供給された空気
を、火炎途中に吹き付けるための吹消空気供給口9dが
複数設けられている。また、燃焼筒3の下流端部には、
ハウジング11と燃焼筒3との間の隙間を埋めて、吹消
空気通路9aの下流端を閉塞するドーナツ状のリング9
eが設けられている。
触媒燃焼体2で行うためには、火炎燃焼の3倍程度の空
気過剰率の空燃比が必要であり、この実施形態の吹消用
エアポンプ9cは火炎燃焼の3倍程度の空燃比の混合気
が触媒燃焼体2に供給されるように駆動されるものであ
る。
触れて、火炎の熱を拡散することで燃焼反応を抑制して
消炎効果を得るものであり、この実施形態では、多数の
開口を備えたプレートによって構成されている。
の特徴的作動を述べる。燃料気化装置1が起動される
と、インジェクタ6から燃焼筒3内に液体燃料が霧状に
噴射されるとともに、燃焼用エアポンプ7bが起動して
燃焼筒3内に燃焼用空気が供給され、さらにスパークプ
ラグ8が作動して燃焼筒3内に火炎が発生する。火炎燃
焼が安定すると、吹消用エアポンプ9cが起動して、吹
消空気供給口9dから火炎の形成途中に吹消空気が吹き
付けられ、火炎は途中で消炎される。
より、ハウジング11の内部において未燃焼燃料(ガス
化した気化燃料)を含む未燃焼ガスが得られる。この未
燃焼ガスには、吹消空気が混ざり合って濃度分布が均一
化するとともに、触媒燃焼に適した空燃比の混合気がで
きる。また、混合気には、大量の吹消空気が混入するた
め、触媒燃焼体2の耐熱性を確保できる温度以下に混合
気の温度が下がる。なお、混合気の温度は、触媒燃焼体
2に流入して触媒燃焼が発生する温度以上に保たれるも
のである。そして、触媒燃焼に適した混合気が、触媒燃
焼体2に供給されると、混合気中に含まれる未燃焼燃料
が触媒燃焼を起こして発熱する。
の特徴を述べる。本実施形態によれば、上述したよう
に、燃焼筒3で形成された火炎を途中で消すことで、未
燃焼燃料(ガス化した気化燃料)を得ることができるた
め、火炎燃焼用のインジェクタ6のみで気化燃料を得る
ことができる。つまり、気化専用の燃料噴射弁を用いる
ことなく燃料気化装置1が構成される。これによって、
燃料気化装置1のコストを抑えることができる。また、
燃料気化装置1の構成が簡便となるとともに、燃料気化
装置1の体格を小型化できる。
き消す吹消空気供給手段9を用いているため、未燃焼燃
料に吹消空気が混ざった混合気ができる。特にこの実施
形態のように、混合気を触媒燃焼体2に供給するような
場合では、未燃焼燃料に混入する吹消空気によって、触
媒燃焼体2に供給される混合気の温度が下げられるた
め、触媒燃焼体2の加熱を防ぐことができ、触媒燃焼体
2の耐久性を高めることができる。
散させて燃焼反応を抑制する消炎部材10を設けている
ため、消炎部材10によって火炎の消炎効果が高められ
ており、吹消空気供給手段9と併用されることにより、
火炎を途中で確実に消すことができる。
気化装置1は、図3に示すように、吹消空気供給手段9
から吹き出される吹消空気を、燃焼筒3の下流に向ける
吹消空気ガイド12を設けたものである。具体的に吹消
空気ガイド12は、吹消空気供給口9dの直前の燃焼筒
3の内壁に固定された下流側に窄まる円錐形状のリング
プレートであり、吹消空気供給口9dから吹き込まれた
吹消空気を燃焼筒3の下流に向けるように設けられてい
る。このような吹消空気ガイド12を設けることによ
り、吹消空気ガイド12で絞られた火炎を吹消空気で集
中して消すことができ、消炎効果を高めることができ
る。
は、図3に示すように、吹消空気供給口9dよりも下流
部分に、吹消空気の混入した燃焼ガスの温度を検出する
周知の温度検出手段13(例えば、耐熱性サーミスタ)
が配置されている。そして、吹消空気供給手段9による
吹消空気の吹出量は、温度検出手段13の検出する温度
に基づき、制御手段14によって制御されるように設け
られている。
トに従って吹消用エアポンプ9cを制御し、吹消空気の
吹出量を制御している。図4のフローチャートを次に説
明する。まず、温度検出手段13によって、吹消空気の
混入した燃焼ガスの温度を検出する(ステップS1 )。
次に、検出温度Tが低温側所定温度T1 (例えば、20
0℃)より低いか否かの判断を行う(ステップS2 )。
この判断結果がYES の場合は、混合気の温度が低いと判
断して、吹消用エアポンプ9cによる吹消空気量を所定
量(例えば、10%)を減らし(ステップS3 )、その
後ステップS1 へ戻る。
出温度Tが高温側所定温度T2 (例えば、220℃)よ
り高いか否かの判断を行う(ステップS4 )。この判断
結果がNOの場合は、混合気の温度が適温範囲内であると
判断して、ステップS1 へ戻る。また、ステップS4 の
判断結果がYES の場合は、混合気の温度が高いと判断し
て、吹消用エアポンプ9cによる吹消空気量を所定量
(例えば、10%)を増加させ(ステップS5 )、その
後ステップS1 へ戻る。
上記の制御を行うことにより、外気温度(吹消空気の温
度)が変化しても、触媒燃焼体2に供給される混合気の
温度を一定にできる。
部材10は、図6に示すような、ハニカム状に配置され
た格子板10aと、その外周部を覆う円筒体10bとか
らなる円柱状の熱拡散部材であり、この消炎部材10は
図5に示すように、吹消空気ガイド12の下流端部の開
口内に配置されている。
形態で示した消炎部材10(多数の開口付のプレート)
に比較して火炎の熱の拡散性に優れるため、燃焼反応を
抑制する効果が高く、消炎部材10による消炎効果を高
めることができる。なお、消炎部材10として、図7に
示すような、プレートを隙間を隔てて複数層積層したプ
レート積層体10cと、その外周部を覆う円筒体10b
とからなる熱拡散部材を用いても良い。
は、図5に示すように、吹消空気供給口9dよりも下流
部分に、吹消空気の混入した燃焼ガスの酸素濃度を検出
する周知の酸素濃度検出手段15(例えば、O2 セン
サ)が配置されている。そして、吹消空気供給手段9に
よる吹消空気の吹出量は、酸素濃度検出手段15の検出
する酸素濃度に基づき、制御手段14によって制御され
るように設けられている。
トに従って吹消用エアポンプ9cを制御し、吹消空気の
吹出量を制御している。図8のフローチャートを次に説
明する。まず、酸素濃度検出手段15によって、吹消空
気の混入した燃焼ガスの酸素濃度を検出する(ステップ
S11)。次に、検出酸素濃度Cが低濃度側所定酸素濃度
C1 (例えば、酸素濃度10%)より低いか否かの判断
を行う(ステップS12)。この判断結果がYES の場合
は、混合気の酸素濃度が低いと判断して、吹消用エアポ
ンプ9cによる吹消空気量を所定量(例えば、10%)
を増やし(ステップS13)、その後ステップS11へ戻
る。
出酸素濃度Cが高濃度側所定酸素濃度C2 (例えば、酸
素濃度12%)より高いか否かの判断を行う(ステップ
S14)。この判断結果がNOの場合は、混合気の酸素濃度
が最適範囲内であると判断して、ステップS11へ戻る。
また、ステップS14の判断結果がYES の場合は、混合気
の酸素濃度が高いと判断して、吹消用エアポンプ9cに
よる吹消空気量を所定量(例えば、10%)を減らし
(ステップS15)、その後ステップS11へ戻る。
いて上記の制御を行うことにより、例えば高地等のよう
に外気の酸素濃度(吹消空気の酸素濃度)が低い場合で
あっても、触媒燃焼体2に供給される混合気の酸素濃度
を一定にできる。
気化装置1は、図9に示すように、第1実施形態におけ
る触媒燃焼体2を取り除き、インジェクタ6から噴射さ
れる燃料を、可燃液体(例えば、ガソリン、軽油、灯
油、メタノール等のアルコール燃料など)と不燃液体
(不燃流体の一例であって、例えば水など)の混合液と
したものである。上記で示した可燃液体と不燃液体との
体積比率は、例えば1:1であって、この体積比率は、
可燃液体及び不燃液体の種類等に応じて適宜設定される
ものである。なお、この実施形態では、不燃流体の一例
として不燃液体を例に示したが、不活性ガス(例えば、
アルゴンガス)などの不燃気体を用いても良い。
ら噴射される燃料を、可燃液体と不燃液体の混合液とす
ることにより、火炎中の燃焼反応が抑えられるため、消
炎手段5(消炎部材10および吹消空気供給手段9)に
よって消炎された未燃焼ガス中に含まれる未燃焼燃料
が、上記の第1〜第3実施形態に比較して残りやすくな
り、燃料気化装置1によって多量の未燃焼燃料を得るこ
とができる。
用される場合では、その燃焼装置に供給する混合気とし
て、かなり高濃度の混合気が要求される場合がある。こ
のような場合では、吹消空気による混合気の冷却効果が
あまり期待できないため、混合気が高温になり、燃焼気
化装置1内で発火する懸念がある。このように、吹消空
気による冷却効果が期待できない場合などでは、この実
施形態が有用であり、混合気が燃焼装置に到達する以前
に燃焼する不具合を無くすことができる。
態の改良例を用いて説明したが、当然第2、第3実施形
態についても適用可能なものであり、噴射燃料を可燃液
体と不燃液体の混合液にすることにより、この第4実施
形態と同様の効果が得られる。
料気化装置1の運転制御の一例を、図10のタイムチャ
ートを用いて説明する。図示しない運転スイッチがONさ
れると同時に、インジェクタ6、スパークプラグ8、燃
焼用エアポンプ7bを作動させ、燃焼器4において最大
燃焼能力時よりも小さい火炎燃料を開始させる。具体的
に、インジェクタ6は例えば50cc/minの燃料を
噴射するものであり、燃焼用エアポンプ7bは例えば2
50リットル/minの空気を供給するものである。
定する所定時間t1 が経過した後に、吹消用エアポンプ
9cを最大燃焼能力時の設定値よりも小さい値で作動さ
せる。具体的に、吹消用エアポンプ9cは例えば750
リットル/minの空気を供給するものである。さらに
その後、燃焼器4による火炎燃料が定常運転に移行する
所定時間t2 が経過すると、インジェクタ6、燃焼用エ
アポンプ7b、吹消用エアポンプ9cを、最大燃焼能力
時の設定値まで瞬時に上げる、あるいは徐々に上げるよ
うに設けられている。
ェクタ6を停止させる。その後、ポストパージが完了す
る所定時間t3 が経過すると、燃焼用エアポンプ7b、
吹消用エアポンプ9cが停止するものである。なお、ス
パークプラグ8は、運転スイッチのON後、着火に適した
所定時間t4 (例えば8秒間)だけONするものである。
を行う手段としてスパークプラグ8を例に示したが、グ
ロープラグなど、他の着火手段を用いても良い。
図である。
図である。
である。
図である。
である。
図である。
である。
Claims (9)
- 【請求項1】液体燃料の火炎燃焼を行う燃焼筒を備えた
燃焼器と、 前記燃焼筒の内部に形成される火炎を途中で消す消炎手
段と、を備える燃料気化装置。 - 【請求項2】請求項1の燃料気化装置において、 前記燃焼器は、 前記燃焼筒内に液体燃料を噴射する燃料噴射手段と、 前記燃焼筒内に燃焼用の空気を供給する燃焼空気供給手
段と、を備えることを特徴とする燃料気化装置。 - 【請求項3】請求項1または請求項2の燃料気化装置に
おいて、 前記消炎手段は、前記火炎の形成途中に燃焼反応を停止
させる吹消空気を吹き出す吹消空気供給手段を備えるこ
とを特徴とする燃料気化装置。 - 【請求項4】請求項3の燃料気化装置は、 前記吹消空気供給手段から吹き出される吹消空気を、前
記燃焼筒の下流に向ける吹消空気ガイドを備えることを
特徴とする燃料気化装置。 - 【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれかの燃料
気化装置において、 前記消炎手段は、前記火炎に触れて、その火炎の熱を拡
散する消炎部材を備えることを特徴とする燃料気化装
置。 - 【請求項6】請求項3ないし請求項5のいずれかの燃料
気化装置は、 前記吹消空気の混入した燃焼ガスの温度を検出する温度
検出手段と、 この温度検出手段の検出する温度に基づいて、前記吹消
空気供給手段による吹消空気の吹出量を制御する制御手
段と、を備えることを特徴とする燃料気化装置。 - 【請求項7】請求項3ないし請求項5のいずれかの燃料
気化装置は、 前記吹消空気の混入した燃焼ガスの酸素濃度を検出する
酸素濃度検出手段と、この酸素濃度検出手段の検出する
酸素濃度に基づいて、前記吹消空気供給手段による吹消
空気の吹出量を制御する制御手段と、を備えることを特
徴とする燃料気化装置。 - 【請求項8】請求項3ないし請求項7のいずれかの燃料
気化装置は、 前記吹消空気によって吹き消された未燃焼燃料は、前記
燃料気化装置から触媒が担持された触媒燃焼体に供給さ
れるものであり、 前記未燃焼燃料に混入する前記吹消空気によって、前記
触媒燃焼体に供給される未燃焼燃料の温度を低下させる
ことを特徴とする燃料気化装置。 - 【請求項9】請求項2ないし請求項7のいずれかの燃料
気化装置において、 前記燃料噴射手段は、可燃液体と不燃流体の混合物を噴
射することを特徴とする燃料気化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37030699A JP4174813B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 燃料気化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP37030699A JP4174813B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 燃料気化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001182938A true JP2001182938A (ja) | 2001-07-06 |
JP4174813B2 JP4174813B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=18496578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP37030699A Expired - Fee Related JP4174813B2 (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 燃料気化装置 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP4174813B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190058267A (ko) * | 2017-11-21 | 2019-05-29 | 셴-치아 우 | 고효능 연소 제어 시스템 및 방법 |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37030699A patent/JP4174813B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190058267A (ko) * | 2017-11-21 | 2019-05-29 | 셴-치아 우 | 고효능 연소 제어 시스템 및 방법 |
KR102091929B1 (ko) * | 2017-11-21 | 2020-03-20 | 셴-치아 우 | 고효능 연소 제어 시스템 및 방법 |
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JP4174813B2 (ja) | 2008-11-05 |
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