JP2004163090A - 液体燃料で運転される暖房装置用の蒸発式バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】すべての運転状態において煙の出ない均一で良好な燃焼を低コストで達成する。【解決手段】本発明は、吸収要素２２を配置した支持部材１２と、液体燃料を吸収要素２２に供給するための燃料供給管１８とを備えた、液体燃料で運転される暖房装置用の蒸発式バーナ１０に関する。吸収要素２２はセラミック材料からなる層２４と、金属材料からなる層２６、２８とによって形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸収要素を配置した支持部材と、液体燃料を吸収要素に供給するための燃料供給管とを備えた、特に車両暖房装置または車両補助暖房装置（車両パーキングヒータ）として設けられた、液体燃料で運転される暖房装置用の蒸発式バーナに関する。

車両暖房装置のこの種のバーナは例えば特許文献１によって知られている。このバーナの場合、吸収体が支持部材に配置されている。燃料供給管から液体燃料が吸収体に供給される。吸収体内または吸収体上に燃料が分配され、蒸発する。蒸気状の燃料は、支持部材と吸収体によって形成された燃焼室内で燃焼する。このようなバーナの場合、所定の運転状態で、燃料が吸収体内に不均一に分配されるという問題が発生する。その結果、燃料の不充分な燃焼が生じ、煙を発生することになる。

燃料拡散手段を備えた暖房装置が例えば特許文献２によって知られている。この燃料拡散手段には、燃料拡散溝と、多数の穴を有する燃料拡散板が形成されている。燃料拡散板の前には、大きな面積の芯の形をした層が形成されている。この芯において燃料が蒸発する。燃料拡散手段は燃料を芯の全面に迅速に供給することができる。しかし、このような燃料拡散手段は製作コストが比較的に高くつく。

暖房装置用の蒸発式バーナが例えば特許文献３によって知られている。この蒸発式バーナの場合、吸収体が金属焼結材料からなる焼結体と、金属繊維マットとして形成された金属体によって形成されている。このような蒸発式バーナの寿命は、セラミックフリースからなる吸収体の寿命よりもはるかに長い。

燃料の揮発しやすい成分のための大きな容積のアクティブの第１の蒸発部分と、揮発しにくい成分のための大きな面積の第２の蒸発部分とが設けられている蒸発式バーナが例えば特許文献４によって知られている。この両蒸発部分がセラミックスのような、燃料を透過しない材料によって互いに分離されているので、第２のパッシブの蒸発部分で場合によって生じるカーボンの形成が第１の蒸発部分に進行しない。それによって、このような蒸発式バーナの運転の信頼性と寿命が改善される。
独国特許出願公開第１９８４８１４９号公報 独国特許出願公開第１０１２００２７号公報 独国特許第４４０１７９９号公報 独国特許出願公開第３５３８２０１号公報

本発明の根底をなす課題は、すべての運転状態において均一で良好で煙の出ない燃焼が低コストで達成される、冒頭に述べた種類の暖房装置用蒸発式バーナと、この蒸発式バーナを備えた暖房装置を提供することである。

この課題は、冒頭に述べた蒸発式バーナにおいて、本発明に従い、吸収要素がセラミック材料からなる層と、金属材料からなる層とによって形成されている。課題は更に、このような本発明に係る蒸発式バーナを備えた暖房装置によって解決される。

本発明は、純金属材料からなる吸収要素を備えた蒸発式バーナの場合、燃料が金属材料内に貯蔵されにくいので、不均一な燃焼状態になるという認識に基づいている。燃料は金属材料内で下方に流れるかまたは燃焼式バーナの支持部材の壁に沿って流れ落ち、金属材料の下側範囲に蓄積され、そして激しく燃焼する。これにより、火炎が割れて煙が出る。

更に、金属製吸収要素の部品誤差が燃焼状態に大きな影響を与える。更に、金属材料からなる吸収要素の場合、異なる燃料特性（特に沸騰状態）がきわめて強い影響をもたらす。

本発明では、少なくとも、セラミック材料製の第１の層と、金属材料製の少なくとも１つの第２の層から構成された吸収要素が設けられる。それによって、本発明では、セラミック吸収材料またはセラミック蒸発フリースが比較的に均質で吸収性のその構造のために、燃料を分配するためにきわめて適しているという事情が利用される。燃料の蒸発の機能は本発明では、金属材料製の層に割り当てられる。

２つの異なる材料による、燃料分配と燃料蒸発の両範囲のこのような機能的な分離は更に、必要な特性に関して両材料を個別的に選定および適応させることができるという利点がある。

本発明の有利な他の実施形の場合、セラミック材料からなる層が金属材料からなる層に接触している。両層の直接的な接触によって、燃料の移動が容易であり、燃料が金属材料内に局部的に蓄積することが防止される。

更に、セラミック材料からなる層が燃料供給管寄りの吸収要素の側に配置され、金属材料からなる層が燃料供給管とは反対の吸収要素の側に配置されていると有利である。セラミックス製の吸収材料またはセラミック製蒸発フリースは、火炎に直接接触すると、きわめて強く分解される。その場合、蒸発式バーナは寿命が比較的に短い。これに対して、金属材料製の層を、燃料供給管とは反対側に、すなわち火炎寄りの側に設けることにより、セラミック製吸収材料からなる本発明による層が熱的および機械的に効果的に保護される。

その代わりにまたはそれに付加して、セラミック材料からなる層が円板状に形成され、この円板の一方の側面が支持部材の壁に接触していると有利である。このように接触するセラミック材料製の円板は、慣用の蒸発式バーナの場合にはバーナの壁に沿って流れ落ち、蓄積される液体燃料の部分を収容する。本発明では、吸収要素における液体燃料の蓄積が防止され、それに伴い不均一な燃焼の危険が低下する。

本発明では基本的には、蒸発式バーナ内での燃料の均一で良好な分布を達成するために、セラミック製吸収材料の微細孔を利用することができる。しかし、微細孔は同時に、液体燃料によって吸収要素に搬送される燃料残渣が微細孔内に容易に沈積するという欠点がある。この欠点は本発明の有利な実施形において、セラミック材料からなる層が燃料供給管の開口の周囲の範囲に切欠きを備えていることにより、持続的に排除される。燃料供給管の開口に燃料残渣が集積し、この残渣がセラミック材料製の層を閉塞することになるであろう。これに対して、本発明による切欠きによって、燃料はセラミック材料に入る前に、大きな面積に分配される。この切欠きは比較的に小さく形成してもよい。切欠きの面積が平面図で見て、セラミック材料製層の全面積の約１／１０〜１／２であると有利である。

セラミック材料からなる層がリング状に形成され、特に燃料供給管の開口がリングの中央部およびそれによって形成された切欠内に達していると有利である。セラミック材料製のリングは開口の周りにおいて、所属の暖房装置の姿勢に応じて蒸発式バーナ内に局部的に液体燃料が集積することを防止する。液体燃料は微細孔のセラミック材料によって開口の全周の周りに分配され、吸収体の蒸発面全体にわたって均一に燃焼室に放出される。

本発明に係る蒸発式バーナの他の有利な実施形の場合、金属材料からなる層が少なくとも２つの層によって形成され、燃料供給管寄りの第１の層が、燃料供給管とは反対側の第２の層よりも大きな孔を有するように形成されている。このように形成された蒸発式バーナの場合、大きな孔の層は燃料を搬送し同時に、蒸発式バーナの燃焼室の方向において燃料を分配する。微細孔の層は特に燃料を蒸発させる働きをする。大きな孔の層は特に、横断面がほぼ円形の金属フィラメント製フリースによって形成されている。微細な孔の層は、金属帯状体のプレスおよび焼結によって作られるフリースから形成されていると有利である。この帯状体は横断面が長方形であると有利である。それによって、全体として微細孔状のフリース内にきわめて大きな表面が形成され、この表面から、燃料の蒸発のために熱を放出することができる。

本発明に係る蒸発式バーナの支持部材がほぼ円板状の背壁を備え、この背壁のエッジから環状壁が突出していると有利である。セラミック材料からなる層と金属材料からなる層が同時に、環状壁内に挿入された円板として形成されていると有利である。このような配置構造は低コストで製作および組み立て可能である。同時に、供給される燃料が均一に分配され、大きな蒸発面に達する。

セラミック材料と金属材料からなる本発明による層は、層の前で環状壁の内面に保持リングを挿入することにより、蒸発式バーナ内にきわめて低コストで保持される。

次に、添付の概略図に基づいて、本発明に係る蒸発式バーナの実施の形態を詳しく説明する。

図１，２には、乗用車の補助空調装置のための暖房装置の蒸発式バーナ１０が概略的に示してある。蒸発式バーナ１０以外の暖房装置の部分は図示していない。

蒸発式バーナ１０は支持部材１２を備えている。この支持部材１２は、ほぼ円板状の背壁１４と、この背壁１４から突出する環状壁１６とによって形成されている。

環状壁１６とは反対の背壁１４の側に液体燃料用燃料供給管１８が接続されている。

環状壁１６は、背壁１４の外周部からほぼ垂直に突出している。環状壁１６には、図示していない火炎ガードまたはグローピンを取付けるためのホルダー２０が形成されている。環状壁１６の内部には、吸収要素２２が配置されている。

蒸発式バーナ１０の運転中、液体燃料は燃料供給管１８から背壁１４を通って吸収要素２２に供給される。燃料は吸収要素２２内または吸収要素上で蒸発し、燃焼する。その際形成される火炎は燃料供給管１８とは反対の支持部材１２の側で、蒸発式バーナの図示していない燃焼室内で燃焼する。

吸収要素２２は、ほぼ円板状に形成され、全部で３つの層から構成されている。第１の層は背壁１４に接触し、吸収性のセラミック材料またはセラミック蒸発フリース、いわゆるセラミック繊維ペーパまたはセラペーパ２４によって形成されている。第２の層は第１の層に接触し、大きな孔（マクロ孔）状の金属繊維フリース２６の形をした吸収性の金属材料または金属製蒸発フリースによって形成されている。第３の層は大きな孔状の金属繊維フリース２６に接触し、同様に吸収性金属材料によって比較的に微細な孔状の金属繊維フリース２８として形成されている。

背壁１６の内面には、周方向に延びる環状溝３０が形成され、この環状溝３０には保持リング３２が挿入されている。この保持リング３２はその挿入後拡げられ、その際塑性変形される。保持リング３２は支持部材１２の環状壁１６内に、吸収要素２２の個々の層２４、２６、２８を保持する。

燃料供給管１８の開口３４は支持部材１２に達している。この開口３４は、吸収要素２２寄りの側において背壁１４の中央に設けられている。この側においてセラミック繊維ペーパ２４が背壁１４に接触している。

セラミック繊維ペーパ２４は、開口３４の周りにほぼ円形の切欠き３６を備えている。従って、開口３４のすぐ前および傍らにセラミック材料は存在しない。

このように形成された蒸発式バーナ１０の場合、燃料供給管１８を経て開口３４に搬送される液体燃料の一部は、大きな孔状の金属繊維フリース２６内に直接放出される。液体燃料の他の部分は背壁１４に沿ってリング状セラミック繊維ペーパ２４に達する。

セラミック繊維ペーパ２４は微細孔を備えている。この微細孔内で液体燃料が毛管作用に基づいてきわめて迅速に搬送される。これにより、液体燃料はセラミック繊維ペーパ２４にわたって迅速にかつ均一に分配される。このようにして分配された燃料の部分は、大きな孔状の金属繊維フリース２６の特に外側エッジ範囲からこの金属繊維フリース内に入る。

大きな孔状の金属繊維フリース２６内で燃料は更に分配され、微細孔状の金属繊維フリース２８内に更に搬送される。微細孔状の金属繊維フリース２８において燃料が蒸発する。その際、燃料の搬送と蒸発の過程は流れるように移行する。

このように形成された蒸発式バーナ１０によって、供給される燃料は微細孔状の金属繊維フリース２８の蒸発面全体にわたって分配される。吸収要素２２内に燃料が局部的にたまることがない。特に、蒸発式バーナの姿勢に応じて環状壁１４の下側範囲において燃料の部分が蓄積されることが防止される。この蓄積した燃料部分は背壁１４に沿って下方に流れる
燃料を分配するセラミック繊維ペーパ２４は金属繊維フリース２６、２８によって、火炎の直接的な作用および事情によっては火炎の損傷作用に対して熱的に保護され、かつ他の影響に対して機械的に保護される。同時に、吸収要素２２のすべての層は保持リング３２によってきわめて簡単にかつ永続的に環状壁１６内に保持される。

セラミック繊維ペーパ２４の切欠き３６は、燃料によって運ばれる燃料残渣がセラミック繊維ペーパ２４内に蓄積されないようにする。燃料残渣は切欠き３６を通過し、大きな孔状の金属繊維フリース２６内に直接流入し、そしてこの金属繊維フリース内で更に搬送されて部分的に蒸発する。

したがって、蒸発式バーナ１０は全体として燃料を均一に分配する。これは燃焼ガス内の一酸化炭素含有量が少なくて変動のない連続的な燃焼状態をもたらす。例えば部品誤差または燃料組成の変化のような他の影響要因の、燃焼状態に対する作用は同様に、慣用の蒸発式バーナの場合よりもはるかに小さい。この蒸発式バーナ１０は少なくとも、金属製蒸発フリースだけを備えた公知の蒸発式バーナと同じ寿命を有する。

本発明に係る蒸発式バーナを部分的に切断して示した斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

符号の説明

１０…蒸発式バーナ、１２…支持部材、１４…背壁、１６…環状壁、１８…燃料供給管、２０…ホルダー、２２…吸収要素、２４…セラミック繊維ペーパ、２６…大きな孔状の金属繊維フリース、２８…微細孔状の金属フリース、３０…環状溝、３２…保持リング、３４…開口、３６…切欠き

Claims (10)

1. 吸収要素（２２）を配置した支持部材（１２）と、液体燃料を吸収要素（２２）に供給するための燃料供給管（１８）とを備えた、液体燃料で運転される暖房装置用の蒸発式バーナ（１０）において、吸収要素（２２）がセラミック材料からなる層（２４）と、金属材料からなる層（２６，２８）とによって形成されていることを特徴とする蒸発式バーナ。
2. セラミック材料からなる層（２４）が金属材料からなる層（２６）に接触していることを特徴とする、請求項１記載の蒸発式バーナ。
3. セラミック材料からなる層（２４）が燃料供給管（１８）寄りの吸収要素（２２）の側に配置され、金属材料からなる層（２６，２８）が燃料供給管（１８）とは反対の吸収要素（２２）の側に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の蒸発式バーナ。
4. セラミック材料からなる層（２４）が円板状に形成され、この円板の一方の側面が支持部材（１２）の壁（１４）に接触していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ。
5. 燃料供給管（１８）の開口（３４）が支持部材（１２）内に達し、セラミック材料からなる層（２４）が開口（３４）の周囲の範囲に切欠き（３６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ。
6. セラミック材料からなる層（２４）がリング状に形成され、燃料供給管（１８）の開口（３４）がリングの切欠き（３６）内に達していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ。
7. 金属材料からなる層（２６，２８）が少なくとも２つの層によって形成され、燃料供給管（１８）寄りの第１の層（２６）が、燃料供給管（１８）とは反対側の第２の層（２８）よりも大きな孔を有するように形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ。
8. 支持部材（１２）がほぼ円板状の背壁（１４）を備え、この背壁のエッジから環状壁（１６）が突出していることと、セラミック材料からなる層（２４）と金属材料からなる層（２６，２８）が、環状壁（１６）内に挿入された円板として形成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ。
9. セラミック材料からなる層（２４）と金属材料からなる層（２６，２８）が、環状壁（１６）の内面に挿入された保持リング（３２）によって保持されていることを特徴とする、請求項８記載の蒸発式バーナ。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の蒸発式バーナ（１０）を備えた暖房装置。

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