JP2656654B2 - 加熱装置 - Google Patents

加熱装置

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、外燃機関などに用いられる加熱装置に関
し、詳しくは燃焼部に一端が臨む火炎検知電極,点火用
放電電極および燃料ノズルを電極導入管カバーに取り付
けた加熱装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図は例えば国際会議予稿集4th ICSE,1988年11
月,PP.7〜12に示された従来の外燃機関の加熱装置を示
す断面図であり、図において、1は燃料と空気とが取り
込まれて燃焼を起す燃焼部、2は燃焼部1の器室壁の一
部に取り付けられて燃焼を噴出する燃料ノズル、3は燃
焼部1内に設けられ、外燃機関の熱を得る熱交換器、4
は燃焼部1の器室周囲壁の一部を構成するバーナタイ
ル、5は空気に旋回を与えて火炎を保持するための空気
案内羽根、6は燃料ノズル2の近傍に設けられた点火用
放電電極、7は燃料ノズル2の近傍に設けられた火炎検
知電極、8a,8bは点火用放電電極6および火炎検知電極
7を周囲から電気的に絶縁する電気絶縁体、10は電極6,
7を燃焼部1へ導く電極導入管、11は燃焼部1に空気を
導入する空気供給部としての空気流路、12は燃焼部1で
燃焼した燃焼排物質である排ガスを排出する燃焼排ガス
流路、14は予熱部であり、燃焼部1の外側に位置し、空
気流路11と燃焼排ガス流路12とをフィン付き隔壁などの
熱移行を許す部材13により区分けし、これを介して燃焼
排ガスが保有している熱で空気を予熱する。15は予熱部
14と燃焼部1との間に設けられて熱遮断する内部断熱
材、16は予熱部14の外周囲に設けられて熱遮断する断熱
層としての外部断熱材である。
次に動作について説明する。
まず、燃料ノズル2の燃料噴出孔より燃焼部1に噴出
された燃料は、燃料ノズル2の周囲に設けられた空気案
内羽根5により旋回された空気と混合されて燃焼する。
なお、このとき、点火はアース極である燃料ノズル2と
その近傍に設けられた点火用放電電極6との間のアーク
放電によって行われる。また、着火の確認は、燃料ノズ
ル2および火炎検知電極7間に電圧を印加し、これらの
間に存在する火炎の電気抵抗(数MΩ)を検出すること
により行われる。なお、火炎が存在しなければ、両電極
間の電気抵抗は非常に大きく空気の絶縁抵抗と同じの10
0MΩ以上となる。加熱運転中は、常時、火炎検知回路9
によって火炎の有無を確認している。
さて、燃焼ガスは、図中、破線矢印で示すように、熱
交換器3に熱エネルギを与えたあと、燃焼排ガスとな
り、予熱部14へ流入する。この状態での燃焼排ガスは、
まだ燃焼熱の約30%の熱を保有している。この熱の大部
分は、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路12を通過していると
きに熱移行できる部材13を介して空気流路を通過してい
る空気(実線矢印)に回収される。なお、この図では、
予熱部14を熱回収効率のよい対向流形にしている。
このように、スターリングエンジンなどの外燃機関に
おいては、熱効率を向上させるために、熱交換器3に燃
焼熱を与えた後の燃焼排ガスから、燃焼用空気に熱回収
を行っており、熱回収(予熱)後の空気温度は750℃程
度まで上昇する。従って、空気案内羽根5の近傍の温度
や、燃料ノズルを取り付けている燃焼部1の器室壁温度
も同等温度まで上昇する。ゆえに、燃料ノズル2の燃焼
部1の器室壁への取り付けには、パッキンの焼損やネジ
の焼き付きが発生せず、気密性も高く、高温強度も大き
い溶接構造が取られていた。また、火炎検知電極7、点
火用放電電極6は、電極導入管10から個々に着脱可能で
あるが、アース極となる燃料ノズルとともには取り外し
ができなかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の加熱装置は以上のように構成されているので、
点火用放電が正常でない場合の電極間距離等の点検、火
炎検知が正常に行われない場合の電極間距離等の点検,
燃焼が正常に行われない時の燃料ノズル2の点検等を行
う場合、予熱部14も含めた加熱装置全体をエンジンから
取り外して行う必要があり、非常に手間がかかるなどの
課題があった。また、外燃機関の特徴である燃料種の変
更に対しても、気体燃料,液体燃料を問わず、燃料ノズ
ルの交換を自由かつ容易に実施できず、電極導入管10の
断面積が大であると、そこからの外部への放熱量が大き
くなって、加熱効率が低下したり、両電極の電気絶縁体
の温度が上昇し、絶縁抵抗の低下による火炎検知不良、
例えば火炎検知電極から電気絶縁体を介し、アースにリ
ーク電流が流れ、失火しているにもかかわらず燃焼中と
誤判定したり、点火不良例えば点火動作中に放電電極か
ら電気絶縁体を通してアース側に電流が流れ、アーク放
電が行われない状況が発生しやすいなどの課題があっ
た。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、バーナ部の保守点検、部品交換を容易に行う
ことができ、また、他種燃料ノズルとの交換により、外
燃機関の特徴である燃料の多様化も容易に行うことがで
き、更に、必要に応じてその取り付け部から外部への放
熱量を小さくし、加熱効率低下の少ない、暖機後の再点
火、火炎検知を高信頼性で実現できる加熱装置を得るこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る加熱装置は、燃料を噴出する燃料ノズ
ルと、この燃料ノズル近傍に空気を供給する空気供給部
と、上記燃料を上記空気とともに燃焼させる燃焼部と、
この燃焼部を被うように設けられた断熱層と、上記燃焼
部内の火炎に接触するように設けられた火炎検知電極
と、上記燃料ノズルに隣接して設けられた点火用放電電
極と、上記断熱層の内外部に通じ、内部に上記燃料ノズ
ル,点火用放電電極および火炎検知電極を配置している
電極導入管とを備え、上記燃料ノズル,火炎検知電極お
よび点火用放電電極を有する電極導入管カバーを、上記
電極導入管の断熱層外部への開口端を被うように、該電
極導入管に対し断熱層外部から着脱可能に取り付けたも
のである。
〔作用〕
この発明における燃料ノズル,火炎検知電極,点火用
放電電極は、電極導入管カバーに取り付けられ、これを
電極導入管を被うように外部断熱材の外側から取り付け
られるようにすることで、燃料ノズル,火炎検知電極,
点火用放電電極の部品交換や電極間距離等の点検を容易
に行えるようにし、また、他種燃料ノズルとの交換によ
り、燃料の多様化にも対応できるようにし、さらに、そ
の取り付け部から外部への放熱量を小さく抑えて加熱効
率の低下を防止するとともに、両電極の電気絶縁体の温
度上昇を防止して火炎検知,暖機後の再点火を信頼性高
く行えるようにする。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図において、2は燃料ノズル、6A,7Aは各一端が燃焼
部1に臨むL字状の点火用放電電極および火炎検知電
極、10Aは断熱層16の開口部であって、一端は断熱層外
部へ、他端は燃焼部1へ開かれている第2図の点線で示
す楕円形の電極導入管であり、これが燃料ノズル2,火炎
検知電極7Aおよび点火用放電電極6Aの導入に共用され
る。また、18は電極導入管10Aの断熱層外部側の開口端
を閉塞する電極導入管カバーで、この電極導入管カバー
18に、燃料ノズル2,火炎検知電極7Aおよび点火用放電電
極6Aが取り付けられ、この電極導入管カバー18が電極導
入管10Aに断熱層外部から着脱自在に取り付けられるよ
うになっている。なお、その他の構成は、従来例と同じ
であるので、その重複する説明は省略する。
次に動作について説明する。燃焼の基本動作は従来例
と同様である。燃料ノズル2の先端部の燃料噴出孔の点
検、点火用放電電極6Aの燃料ノズル2との間の距離の点
検,放電の確認、火炎検知電極7Aと燃料ノズル2との間
の距離等の点検は、電極導入管カバー18を電極導入管10
Aより取り外すのみで行える。また、燃料ノズル2,火炎
検知電極7Aおよび点火用放電電極6Aの交換は、電極導入
管カバー18により各々を取り外して行うことができる。
特に、他種燃料ノズルとの交換により、異種気体燃料は
無論のこと、各種液体燃料にも対応可能で、外燃機関の
特徴を十分に発揮することが可能になる。
また、第2図に示すように、電極導入管10Aの断面は
略楕円形で、断面積は燃焼ノズル2の断面積と電極6A,7
Aの断面積の和に略同等で全体として小さくなってお
り、これにより、高温の燃焼部1からの熱が、外部に逃
げ難くなっている。ちなみに、この様な構造にすること
により、電極導入管カバー18部分の温度を約300℃から1
50℃まで低下させることができる。
なお、上記実施例では電極導入管10Aの断面形状が略
楕円形のものを示したが、電極導入管10Aの断面積が燃
料ノズル2の断面積と電極6A,7Aの断面積の和に略同等
となるように、第3図(a)に示すように長方形とした
り第3図(b)に示すように略菱形としたり、第3図
(c)に示すように両端に耳部を持った円形としたりし
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば燃料ノズル,火炎検
知電極,点火用放電電極を電極導入管カバーに装着し、
この電極導入管カバーを電極導入管に断熱層外部より取
り付けおよび取り外し可能となるように構成したので、
バーナ部の保守点検や部分交換を容易に行うことがで
き、さらに、燃料ノズルの他種燃料ノズルとの交換を任
意に行えるようにすることで、燃料の多様化も容易に行
えるものが得られる効果がある。また、電極導入管の断
面積を必要に応じて燃料ノズル断面積と電極断面積の和
に略同等であるように構成することにより、高温の燃焼
部からの熱が、外部に逃げ難くなり、効率のよい加熱を
行えるほか、両電極の電気絶縁体の温度が上昇しにくく
なり、信頼性高く火炎検知と点火用放電が行えるものが
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による加熱装置を示す横断
面図、第2図は第1図を一部破断して示す平面図、第3
図は電極導入管の平面形状を示す説明図、第4図は従来
の加熱装置を示す横断面図である。 1は燃焼部、2は燃料ノズル、6Aは点火用放電電極、7A
は火炎検知電極、10Aは電極導入管、11は空気供給部
(空気流路)、16は断熱層(外部断熱材)、18は電極導
入管カバー。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−75404(JP,A) 特開 昭61−210253(JP,A) 特開 昭61−79851(JP,A) 実開 平2−74556(JP,U) 実開 昭59−8021(JP,U) 実開 昭52−24231(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料を噴出する燃料ノズルと、この燃料ノ
    ズル近傍に空気を供給する空気供給部と、上記燃料を上
    記空気とともに燃焼させる燃焼部と、この燃焼部を被う
    ように設けられた断熱層と、上記燃焼部内の火炎に接触
    するように設けられた火炎検知電極と、上記燃料ノズル
    に隣接して設けられた点火用放電電極と、上記断熱層の
    内外部に通じ、内部に上記燃料ノズル,点火用放電電極
    および火炎検知電極を配置している電極導入管とを備え
    た加熱装置において、上記燃料ノズル,火炎検知電極お
    よび点火用放電電極を有し、かつ上記電極導入管の断熱
    層外部への開口端を被うように、該電極導入管に対し断
    熱層外部から着脱可能に取り付けられた電極導入管カバ
    ーを設けたことを特徴とする加熱装置。
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