JP3024270B2 - 加熱装置および加熱装置に用いる液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば熱電発電装置の
サーモモジュールを燃料の燃焼熱で加熱するようにした
加熱装置、および該加熱装置に組み込んで使用する液体
燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】頭記した熱電発電装置として燃焼装置
（バーナ）と組合わせた横軸形の円筒状加熱炉の周面上
に、半導体熱電変換素子を筒形構造に組合わせて構成し
たサーモモジュール（被加熱体）を装着し、前記燃焼装
置から加熱炉内に吹き出す火炎，燃焼ガスでサーモモジ
ュールの内周面（熱電変換素子の片方の接合点）を加熱
して発電するようにした構成のものが知られている。

【０００３】また、前記の熱電発電装置の加熱装置とし
て加熱炉に組合わせた燃焼装置としては、取扱い性の面
から灯油，軽油などを燃料とする液体燃料燃焼装置が一
般に採用されている。また、この種の液体燃料燃焼装置
は燃焼方式で噴霧形，蒸発形などに区別されて、かつ灯
油などを対象としたものには噴霧形、特に回転噴霧形の
液体燃料燃焼装置が多用されている。かかる燃焼方式の
燃焼装置は、回転体の表面に液体燃料を供給し、回転体
の遠心力, および周囲から供給した燃焼空気により液体
燃料を微粒子状に噴霧化させて燃焼させるものであり、
その具体的な構成は例えば特開平１−３０６７２２号公
報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、加熱炉を横
軸配置としてこれに燃焼装置を組み合わせた加熱装置で
は、加熱炉の周面上に設置した被加熱体（例えばサーモ
モジュール）の全体を均一に加熱することが困難であ
る。すなわち、燃焼装置から加熱炉内に向けて水平方向
に吹き出した火炎帯の形状は、炉内での熱対流の影響に
より上向きに方向を転じて片寄るようになるので、加熱
炉が単純な筒体である場合には、加熱炉の下部域は上部
域に比べて加熱割合が低くなり、炉の全域を均一に加熱
することができない。このために、先記のように横軸形
加熱炉の周面上にサーモモジュールを配備した先記の熱
電発電装置では高い発電効率を得ることが困難である。

【０００５】一方、従来から実施されている先記の回転
噴霧形液体燃料燃焼装置については、構造，保守，およ
び性能面で次記のような問題点が残る。すなわち、液体
燃料を微粒子状に噴霧化するには回転体を毎分数千回転
程度の高速で回転駆動する必要があり、そのために燃焼
装置には高速回転の駆動モータが補機として組み込まれ
ている。しかして、回転体の駆動モータを装備すると燃
焼装置は大形化して重量も増す他、補機の消費電力量も
多くなりランニングコストが嵩む。また、回転体は燃焼
室内で高温加熱され、かつその熱は回転軸を伝わって駆
動モータにも伝熱されるために、モータには高い耐熱性
が要求されるほか、特に高速回転のモータでは軸受の健
全性を維持するために頻繁なメンテナンスを必要とする
し、さらに、液体燃料の供給量と回転体の回転速度との
整合が中々困難であり、燃焼中に液体燃料の供給量，回
転体の速度が一方でも変動すると噴霧化のバランスが崩
れ、燃焼室内で火炎帯が不連続になったり片寄りして不
安定となることが知られており、均一な燃焼加熱が得ら
れない。

【０００６】本発明は上記の点にかんがみなされたもの
であり、第一の目的は頭記した横軸形の加熱装置を対象
に、燃焼装置から加熱炉に向けて吹き出す火炎を軸方向
に伸長する長炎体に整形して加熱炉の周面上に配備した
サーモモジュールなどの被加熱体の全体を均一，かつ効
率よく加熱できるようにした加熱装置を提供することに
あり、また、第二の目的は前記加熱装置と組合わせて使
用する液体燃料燃焼装置について、液体燃料を噴霧化す
る回転体，駆動モータなどの補機を必要とせず、小形，
コンパクトな構成で液体燃料を高い燃焼効率で安定よく
燃焼できるようにした液体燃料燃焼装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の加熱装置，および液体燃料燃焼装置は、次
記のように構成する。すなわち、本発明の加熱装置にお
いては、燃焼装置から加熱炉内に向けて吹き出す火炎を
軸方向に伸長した長炎に整形する火炎整形手段として、
中央に円形穴を開口したリング状絞り板、あるいは、リ
ング状フランジ部から加熱炉の内方に向けて筒部が突出
した筒状絞り体を設けるものとする。

【０００８】また、加熱炉に対する火炎の伝熱効率をよ
り一層高めるために、火炎，燃焼ガスを加熱炉外筒の壁
面に沿って流動させるように導く火炎誘導手段として、
一端面が開放，先端面が閉塞した有底マントル、あるい
は前記マントルの周面上に多数の火炎吹出穴を分散開口
した穴明きマントルを加熱炉の外筒と同心配置する構成
がある。さらに、このマントルは前記した火炎整形手段
の筒状絞り体と適宜に組合わせて使用するのが効果的で
ある。

【０００９】一方、本発明の液体燃料燃焼装置は、前提
となる構成として、横軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体
の後端に結合した保炎板で燃焼室を形成した気化バーナ
と、保炎板の背後に設けた燃料と燃焼空気との予混合室
と、気化バーナ, 予混合室の外周を包囲して気化バーナ
との間に通風路を形成した外筒と、予混合室に液体燃料
を供給する燃料供給手段と、予混合燃焼室に設置した着
火手段と、外筒内に燃焼空気を送り込む送風手段とを備
え、かつ、前記保炎板の板面には混合気噴出口，および
二次空気噴出口を向きを揃えて周方向に開口し、該噴出
口を通じて混合気, および二次空気を燃焼室内に送り込
んでスワール燃焼させるよう構成するものとする。

【００１０】しかして、液体燃料燃焼装置の燃焼効率を
一層高め、かつ燃焼火炎の安定化を図るために、本発明
では、上記の前提となる構成に、次記のような構成を加
えるものとする。 （１）前記の保炎板には、同心円上に並べて予混合室に
通じる混合気噴出口，および二次空気噴出口を分散開口
し、かつ混合気噴出口を挟んで二次空気噴出口を板面の
中心部および外周部に振り分けて開口する。 （２）バーナ筒体の内部には、軸方向に間隔を隔てて筒
体の内壁面上にリング状の絞り板を設け、該絞り板を介
して燃焼室を前後複数段の燃焼室に区分けする。 （３）絞り板で区分けされた前記の各燃焼室ごとに、そ
の内周面上にウイックを敷設するとともに、各燃焼室の
間を連ねて前記絞り板の下部に燃料通流穴を開口する。 （４）予混合室をドーナツ形の室となし、かつその頂部
に液体燃料供給管路を接続し、周上の複数箇所に燃焼空
気供給口を開口する。尚、本発明の参考例としては、バ
ーナ筒の外周と外筒の内周との間の通風路には通風絞り
板を設ける、燃料供給手段の燃料供給管路に燃料予熱手
段を設ける、前記の着火手段，燃料予熱手段に通電加熱
式のグロープラグを採用する、といった構成がある。

【００１１】

【作用】上記構成の加熱装置において、リング状絞り
板，ないし筒状絞り体は、燃焼装置から加熱炉に向けて
吹き出す火炎を軸方向に細く絞り込み、前方への伝播速
度を高めて長炎に整形するように働く。これにより、炉
内の熱対流による影響をあまり受けずに火炎が長く真っ
直ぐに延びるようになって加熱炉の全周面域が均一加熱
される。

【００１２】また、加熱炉の外筒内に同心配置したマン
トルは次のように機能する。すなわち、燃焼装置から吹
き出した火炎に触れてマントル自身が赤熱状態に高温加
熱されるとともに、火炎，および燃焼ガスを加熱炉の外
筒壁面に沿ってマントルとの間の火炎通路を流動させた
後に排気口へ導くように働く。特に穴明きマントルでは
周面上に分散開口した穴より火炎が加熱炉の外筒壁面に
向けて吹出すようになる。これにより、前記したマント
ル自身の輻射熱、加熱炉外筒の壁面に沿った燃焼ガスの
流動、およびマントルの周面から吹き出す火炎の対流伝
熱とで、加熱炉の外筒の外周に設けた被加熱体の全体が
均温加熱される。また、このマントルを先記した火炎整
形手段の筒状絞り体と組合わせことにより、相乗効果が
働いて加熱の加熱効率がより一層高まる。

【００１３】一方、前記構成の液体燃料燃焼装置の燃焼
動作は次記のように行われる。まず、液体燃料燃焼装置
を始動するには、燃料ポンプなどの燃料供給手段により
液体燃料を予混合室に供給するとともに、空気ブロアな
どの送風手段により燃焼空気を外筒内に押し込み送風す
る。なお、周囲外気温が低い場合には燃料予熱手段とし
てのグロープラグに通電して液体燃料を予熱する。これ
により、予混合室内では一部が気化した液体燃料は周囲
の通風路から予混合室内に流入した燃焼空気と混合し、
混合気が空気圧により保炎板の混合気噴出口から予混合
燃焼室内に噴出する。この場合に、液状の燃料はそのま
ま保炎板の表面を伝わって下方に流下し、燃焼室内の底
部からウイック（不燃性の繊維で編んだ帯状体の灯心）
に滲み込む。一方、燃焼空気は保炎板の噴出口から吹出
して燃焼室内を旋回流する。この状態で、次に着火手段
としてウイックの表面に近接配備したグロープラグを通
電してプラグ先端を赤熱状態に加熱すると、ウイックを
灯心としてここに含浸されている燃料が点火する。な
お、グロープラグは、例えばディーゼルエンジンの点火
用プラグとして市販されているものがそのまま使用でき
る。

【００１４】また、ウイックの表面で燃料が一旦着火す
れば、火炎が燃焼室内を旋回している燃焼空気とともに
ウイックの全面域に広がり、さらに保炎板から燃焼室内
に噴出する混合気に火炎が伝播して混合気が燃焼反応す
る。なお、ウイック表面では燃焼が継続しているので安
定した保炎状態が保持される。これにより気化バーナを
構成しているバーナ筒体，保炎板が加熱されて次第に温
度が高まるとともに、保炎板の背後に設けた予混合室に
も伝熱する。したがって、予混合室内に供給された液体
燃料の気化が促進され、十分な濃度の混合気を形成する
ようになる。そして、この状態になると、保炎板から混
合気，および混合気を内外周から挟むかたちで二次空気
が予混合燃焼室内に向け噴出して燃焼する。この場合に
保炎板から周方向に噴出した混合気，二次空気は燃焼室
内で旋回流を形成するので、混合気に伝播した火炎も燃
焼室内で旋回しながら先方に進む，いわゆるスワール燃
焼となる。したがって気化バーナの軸長寸法に対して火
炎伝播の実効経路（螺旋経路）が長くなり、その分だけ
混合気の燃焼反応時間が長くとれるので完全燃焼して高
い燃焼効率が得られる。

【００１５】しかも燃焼室内は絞り板を介して前後に並
ぶ複数段の燃焼室に仕切られており、これにより各段の
燃焼室では混合気と二次空気とが旋回しながら十分に混
合し合って燃焼反応するほか、火炎は各段の燃焼室から
前方へ移行する際に絞り板の中央穴で絞られるので、片
寄りのない安定した火炎に整えられて伝播するようにな
る。尚、本発明の参考例として、さらにバーナ筒体と外
筒との間の通風路に設けた通風絞り板は、空気ブロアに
より外筒内に導入された燃焼空気の風圧を保って気化バ
ーナの燃焼室内に背後から押し込み送風しつつ、一方で
は通風絞り板の絞り穴を透過した空気を気化バーナの前
方側へ供給して燃焼を助成し、燃料を完全燃焼させると
ともに煤の発生を防止するように有効に働く。

【００１６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は加熱炉と組合わせて熱電発電装置に組み込ん
だ本発明の液体燃料燃焼装置の構成図、図２は液体燃料
燃焼装置本体の構成断面図、図３は図２の正面図を示す
ものである。まず、図１において、１は多数の半導体熱
電変換素子を筒形構造に組立て構成した熱電発電用のサ
ーモモジュールであり、マントル２を組み込んだ加熱炉
の外筒３の周面上に装備されている。そして、前記加熱
炉に組合わせて外筒３の一端に液体燃料燃料装置４が取
付けてある。ここで、液体燃料燃焼装置４は、バーナ筒
５，保炎板６とで燃焼室７を形成した気化バーナ８と、
保炎板６の背後に設けた予混合室９と、これらを包囲し
た外筒１０とから成るバーナ本体と、バーナ本体に組合
わせた液体燃料の給油ポンプ１１, 液体燃料の予熱用グ
ロープラグ１２, 着火用グロープラグ１３, 空気ブロア
１４などを主要部品として構成されている。なお、１５
は液体燃料の燃料タンク、１６はグロープラグ１２，１
３の電源、１７は通電制御用スイッチである。

【００１７】次に液体燃料燃料装置４を構成している各
部の詳細構造を図２，図３で述べる。まず、バーナ筒５
は横軸形の筒であり、その後端に保炎板６が取付けてあ
る。ここで、保炎板６には図３で明示したように、板面
上には同心円上に並べて中心側から順に二次空気噴出口
６ａ, 混合気噴出口６ｂ, および二次空気噴出口６ｃが
それぞれ周上に分散して周方向 (接線方向) に向きを揃
えて開口している。これらの各噴出口は図示のように保
炎板６の板面に例えば幅５〜１０mm程度局部的に切り込
みを入れ、さらに前方斜めに１mm程度曲げて形成され
る。また、前記の混合気噴出口６ｂに連通して保炎板６
の背後に設けた予混合室９は断面コ字のドーナツ形の室
であり、その上端部に接続して後方に引き出した給油管
１８の中に予熱用グロープラグ１２が装備されている。
なお、１９は給油ポンプ11 (図１参照) との間に配管し
た給油パイプであり、さらに予混合室９の周上複数箇所
には燃焼空気入口９ａが開口している。

【００１８】一方、前記バーナ筒５の内部には軸方向に
沿った中間位置，開口端部にはそれぞれリング状の絞り
板２０Ｉ，２０IIが２０mm程度の間隔を隔てて設けてあ
り、この絞り板２０Ｉ, ２０IIを介して燃焼室７が後端
の保炎板６と絞り板２０Ｉとの間に画成した前段の燃焼
室７Ｉと、絞り板２０Ｉと２０IIとの間に画成した後段
の燃焼室７IIに区分けされている。また、絞り板２０Ｉ
の下端部には燃焼室７Ｉと７IIとの間を連通する燃料通
流穴２０ａが開口し、絞り板２０IIの端面周上に小径穴
２０ａが分散開口している。さらに、前記した各燃焼室
７Ｉ，７IIごとに、その内周面上には不燃性の繊維で編
んだ帯状のウイック２１が敷設されている。このウイッ
ク２１は液体燃料を含浸した灯心として機能するもので
あり、燃焼室７Ｉにおいては底部域を周面の約１／４程
度覆い、燃焼室７IIにおいては全周面を覆って敷設され
ている。そして、燃焼室７Ｉに敷設したウイック２１の
表面と殆ど接するようにして着火用グロープラグ１３が
背後から保炎板５を貫通して配備してある。

【００１９】また、前記外筒１０の後部側面には空気ブ
ロア１４に通じる送風ダクト２２が開口し、さらに先記
したバーナ筒５の外周との間の通風路にはバーナ筒５の
支持部材を兼ねたリング状の通風絞り板２３が介装設置
してあり、この絞り板２３の周上には通風路抵抗を与え
る絞り穴２３ａが分散開口している。

【００２０】かかる構成で、まず空気ブロア１４を運転
すると、大気中から空気ブロアに取り込んだ燃焼用の空
気が、例えば１００mmAg以下の圧力に昇圧されて外筒１
０内に導入された後図１の点線矢印で表すように流れ
る。すなわち、燃焼空気の大半は気化バーナ８の背後側
から予混合室９，および保炎板６の二次空気噴出口６
ａ, ６ｃに分流して押し込み供給され、保炎板６より燃
焼室７の室内に向けて噴出する。一方、残りの空気は通
風絞り板２３の絞り穴２３ａを透過して気化バーナ８の
前方に放流される。

【００２１】また、送油ポンプ１１から給油管路を経て
液体燃料を予混合室９に供給すると、燃焼装置の始動当
初には、液体燃料の気化した分が燃焼空気とで混合気を
形成して燃焼室内に噴出するが、残りの液状の燃料はそ
のまま保炎板６の表面を伝わって流下した後に燃焼室７
Ｉ内に配したウイック２１に滲み渡り、さらにウイック
２１から溢れた液体燃料は絞り板２０Ｉの下部に開口し
た燃料通流穴２０ａを通じて後段の燃焼室７IIに配した
ウイック２１に含浸保持される。したがって、この状態
で着火用グロープラグ１３に通電してプラグ先端を赤熱
すると、ウイック２１の表面で液体燃料が点火する。な
お、着火後はグロープラグ１３への通電は停止される。

【００２２】一方、バーナ着火後に伝播する火炎でバー
ナ筒体５，保炎板６が加熱昇温した燃焼状態になれば、
その熱で保炎板６の裏面側に設けた予混合室９も加熱さ
れるので、液体燃料は予混合室９の内部で殆ど気化して
燃焼空気と予混合され、混合気が燃焼空気の空気圧によ
り保炎板６の混合気噴出口６ｂより燃焼室内に吹出して
燃焼される。なお、この場合にも各燃焼室７Ｉ，７IIに
配したウイック２１の表面で燃焼が継続しているので混
合気の燃焼も安定する。また、特に周囲温度が低い場合
には、点火に際してあらかじめ給油管路に配した予熱用
グロープラグ１２に通電して液体燃料を加熱すること
で、予混合室９内での液体燃料の気化が助長されるの
で、着火がより一層確実となる。

【００２３】一方、先記のように保炎板６に開口した混
合気，二次空気の噴出口は周方向に向いており、該噴出
口を通じて前方に吹出した混合気, 二次空気流は旋回流
となって燃焼室７の中を進む。したがって、着火後には
燃焼室７内を伝播する火炎が図１の実線矢印で表すよう
に旋回した所謂スワール燃焼となる。しかも、気化バー
ナ８の燃焼室７は絞り板２０Ｉ, ２０IIを介して前後に
並んだ複数段の燃焼室７Ｉ，７IIに仕切られており、こ
れにより各段の燃焼室では混合気と二次空気とが旋回し
ながら十分に混合し合って燃焼反応するほか、伝播火炎
は前段の燃焼室７Ｉから後段の燃焼室７IIに移行する際
に絞り板２０Ｉの中央穴で絞られ、さらに燃焼室７IIか
ら前方へ伝播する火炎は絞り板２０IIの中央穴で絞られ
る。これにより片寄りのない安定火炎に整えられて気化
バーナ８から前方に伝播するようになる。なお、火炎の
一部は絞り板２０IIに穿孔した穴２０ｂより前方へ吹出
す。また、先記の通風絞り板23を透過した空気は気化バ
ーナ８の前方に吹出して火炎に燃焼空気として補給され
るので、混合気は殆ど完全燃焼するとともに、煤の発生
も良好に抑えられる。

【００２４】次に前述した液体燃料燃焼装置４に加熱炉
３を組合わせて構成した加熱装置に対する本発明の異な
る実施例の構成を図４，図５，図６，図７，図８，図９
に示す。まず、図４の実施例は、図１に表した構成と同
様に、加熱炉の外筒３の内部にマントル２が収設されて
いる。このマントル２は一端が開放し、他端面が閉塞し
た筒状体で、かつその周面上に多数の火炎吹出穴２ａを
均等に分散開口した穴明きマントルであり、開放端面を
燃焼装置４に向けて加熱炉の外筒３と一体に結合して加
熱炉の外筒３と同心配置されている。

【００２５】かかる構成により、燃焼装置４から前方に
伝播する火炎はマントル２の中で広がってマントル自身
を赤熱状に加熱するとともに、マントル２の全周域で周
面上に開口した火炎吹出穴２ａを通じてその外周側に吹
出し、さらに高温の燃焼ガスは加熱炉の外筒３との間の
通路２４の中を軸方向に流れた後に、外筒の先端に開口
する排気口３ａを通じて外方に排気される。これによ
り、加熱炉の外筒３の周面全域に、赤熱状態のマントル
２から放出する輻射熱、およびマントル２と外筒３との
間の通路２４を流れる燃焼ガスの対流伝熱が加わりこと
になり、加熱炉の周面上に設置したサーモモジュール１
が効果的に均温加熱される。なお、マントル２の周面上
に開口した火炎吹出穴２ａの穴数，開口位置をサーモモ
ジュール１の熱電変換素子の配列に合わせ、さらに穴
径，燃焼ガス通路幅などを適正に選定することにより、
サーモモジュールに最適な温度分布を与えて熱電発電装
置として高い発電効率が得られる。

【００２６】一方、図５の実施例は、加熱炉外筒３の入
口と燃焼装置４との境に、火炎整形手段としてリング状
絞り板２５を介在させたものである。かかる構成によ
り、燃焼装置４から加熱炉に向けて前方に吹出した火炎
は、絞り板２５により軸中心部分に集束するように絞ら
れるので、前方への火炎の伝播速度が高まる。これによ
り、火炎は加熱炉内の熱対流の影響で上方に片寄ること
なく長く伸長して外筒内の全域に広がるようになる。し
たがって外筒３の周面上に設置した被加熱体としてのサ
ーモモジュール（図４参照）が均温加熱される。

【００２７】また、図６の実施例は、火炎整形手段とし
て図５におけるリング状絞り板２５の代わりに筒状絞り
体２５を加熱炉の外筒３に組合わせたものである。この
筒状絞り体２６は、リング状のフランジ部２６ａと、該
フランジ部の中央から外筒２の内方に向けて突出した筒
部２６ｂからなるもので、図５の絞り板２５と同様に燃
焼装置４と加熱炉の外筒３との間に挟持して組み込まれ
ている。そして、この筒状絞り体２６は、燃焼装置４か
ら吹出す火炎を筒部２６ｂによって絞り、伝播速度を高
めた上で先端開口部から前方へ噴出させる。これによ
り、図５に示したリング状絞り板２５と比べてより高い
火炎の絞り，整形効果が得られるし、また筒部２６ｂの
長さ寸法を加熱炉外筒３の周面上に設置した被加熱体と
してのサーモモジュール（図４参照）の位置に対応させ
て適正に設定することにより、被加熱体を集中的に効率
よく均温加熱できる。

【００２８】さらに、図７の実施例は、図４に示した穴
明きマントル２と図６の筒状絞り体２６とを組合わせて
加熱炉の外筒３に組み込んだものであり、マントル２の
もつ火炎誘導機能と筒状絞り体２６のもつ火炎整形機能
との相乗効果により、外筒３の周面上に設置した被加熱
体としてのサーモモジュール（図４参照）を効果的に均
温加熱することができる。なお、穴明きマントル２を図
５のリング状絞り板２５と組合わせてもほぼ同等な効果
が得られる。

【００２９】図８は図７に示した実施例の応用実施例で
あり、先記した火炎整形手段としての筒状絞り体２６の
外周側に符号２７で示す有底円筒形のマントルを組合わ
せて加熱炉の外筒３に組み込んだものである。すなわ
ち、マントル２７は筒状絞り体２６の筒部２６ｂと外筒
３との間で筒部２６ｂの外周を包囲するようにして同心
配置してあり、軸方向に沿って周上に並ぶ複数枚のリブ
状支持部材２８を介して加熱炉の外筒３に固定支持され
ている。

【００３０】かかる構成で、燃焼装置４から加熱炉内に
伝播する火炎は筒状絞り体２６により軸方向に伸長して
筒部２６ｂの先端開口部から吹出した後にマントル２７
に誘導されて伝播方向が反転し、筒部２６ｂとマントル
２７の周壁との間の通路を矢印方向に流動してマントル
２７を赤熱させる。さらに、火炎，燃焼ガスはマントル
２７の開放端に達したところで再び方向を反転し、加熱
炉外筒３の壁面に沿ってマントル２７との間の燃焼ガス
通路２４を流動した後に排気口から流出する。このよう
な経路で火炎，燃焼ガスを流動させることにより、マン
トル２７の輻射熱と燃焼ガス通路２４における対流伝熱
とで加熱炉外筒３の全周面域を均一に加熱し、加熱炉の
周面に設置した被加熱体（サーモモジュール）を均温加
熱することができる。

【００３１】図９の実施例は、図８の実施例におけるマ
ントル２７を、符号３０で示す穴明きマントルに置き換
えたものである。ここで、穴明きマントル３０は先に図
４で示したマントル２と同様に周面上に多数の火炎吹出
穴３０ａが分散開口しており、かつ軸方向に沿って周上
に並ぶ複数枚のリブ状支持部材３１を介して筒状絞り体
２６の筒部２６ｂの外周側に組立て支持されている。こ
の構成により、筒状絞り体２６の中を伝播して穴明きマ
ントル３０との間の通路に伸長した火炎は前記の火炎吹
出穴３０ａから加熱炉の外筒３に向けて吹出し、外筒３
の壁面を直接火炎で加熱する。したがって、図８の実施
例で述べた均温加熱効果と併せて、マントル３０の火炎
吹出穴３０ａからの吹出し火炎による直接加熱が加わる
ので、加熱炉の外筒３，および被加熱体をより一層効率
よく加熱することができる。

【００３２】なお、図８，図９の実施例に示したリブ状
支持部材２８，３１は、加熱炉内でのマントル２６，３
０の位置決めをするとともに、筒状絞り体２６，外筒３
との間に画成した通路２４，２９を周方向で複数に区分
けするので、この通路内に流動する火炎，燃焼ガスの偏
在を防いで加熱炉の均温加熱効果を向上させる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の加熱装置および該加熱装置に用
いる液体燃料燃焼装置は、以上説明したように構成され
ているので次記の効果を奏する。 （１）請求項１の構成においては、請求項２のリング状
絞り板，あるいは請求項３の筒状絞り体などで構成され
た火炎整形手段を設けたので、燃焼装置から吹出した火
炎は軸方向伸長，集束した長炎に整形されるとともに、
その伝播速度が高まるので加熱炉内での火炎の片寄りが
なくなり、この結果として加熱炉の周面上に設置した被
加熱体を効果的に均温加熱できる。また、特に火炎整形
手段として筒状絞り体を採用することで、より安定した
火炎の整形効果が得られる。

【００３４】（２）請求項４の構成においては、加熱炉
の外筒内に火炎誘導手段として請求項５，あるいは請求
項６に記した構成のマントルを収設したので、マントル
自身からの輻射熱、およびマントルと加熱炉外筒との間
の通路を流動する火炎，燃焼ガスの対流伝熱とが加わっ
て被加熱体を効率よく加熱でき、特に請求項６の穴明き
マントルを採用することにより、マントルの周面上に開
口した火炎吹出穴より吹出した火炎が直接加熱炉の壁面
を加熱するので、より効果的に加熱できる。

【００３５】さらに請求項７，８の構成では火炎誘導手
段としてのマントルと火炎整形手段としての筒状絞り体
とを組合わせて加熱炉内に組み込んだので、マントルお
よび火炎整形手段の機能の相乗効果で加熱効率，均温効
果がより一層向上する。

【００３６】また、請求項９，１０の構成においては、
リブ状支持部材を介して前記マントルを加熱炉の外筒，
あるいは筒状絞り体に固定支持したので、マントルの位
置決めが容易となるほか、周方向に区分した流路を確保
して火炎，燃焼ガスを加熱炉外筒に対し偏在なく流動さ
せることができる。

【００３７】一方、液体燃料燃焼装置について、「加熱
炉に組み合わせて用いる液体燃料燃焼装置であって、横
軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体の後端に結合した保炎
板で燃焼室を形成した気化バーナと、保炎板の背後に設
けた燃料と燃焼空気との予混合室と、気化バーナ, 予混
合室の外周を包囲して気化バーナとの間に通風路を形成
した外筒と、予混合室に液体燃料を供給する燃料供給手
段と、燃焼室に設置した着火手段と、外筒内に燃焼空気
を送り込む送風手段とを備え、かつ、前記保炎板には混
合気噴出口, および二次空気噴出口を向きを揃えて周方
向に開口し、該噴出口を通じて混合気, および二次空気
を燃焼室内に送り込んでスワール燃焼させる液体燃料燃
焼装置」とする構成によって、予混合室内で混合した燃
料と燃焼空気との混合気，および二次空気を空気圧を利
用して保炎板の噴出口より燃焼室内へ向け周方向に噴出
してスワール燃焼させるようにしたので、従来の回転噴
霧形燃焼装置のように回転体，高速モータを使用するこ
となく液体燃料を予混合燃焼できるほか、さらに、燃焼
室内での実効的な火炎帯の燃焼経路長が気化バーナの実
寸法よりも長く取れるので、小形なバーナ本体で液体燃
料を効率よく燃焼できる。

【００３８】しかして、本発明の液体燃料燃焼装置は、
上記の「加熱炉に組み合わせて用いる液体燃料燃焼装置
であって、横軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体の後端に
結合した保炎板で燃焼室を形成した気化バーナと、保炎
板の背後に設けた燃料と燃焼空気との予混合室と、気化
バーナ, 予混合室の外周を包囲して気化バーナとの間に
通風路を形成した外筒と、予混合室に液体燃料を供給す
る燃料供給手段と、燃焼室に設置した着火手段と、外筒
内に燃焼空気を送り込む送風手段とを備え、かつ、前記
保炎板には混合気噴出口, および二次空気噴出口を向き
を揃えて周方向に開口し、該噴出口を通じて混合気, お
よび二次空気を燃焼室内に送り込んでスワール燃焼させ
る液体燃料燃焼装置」の構成において、各部の構造につ
いて、次記の構造を採用することで以下に述べるような
効果を奏することができる。すなわち、 （１）請求項１１の構成においては、保炎板に対し同心
円上に並べて予混合室に通じる混合気噴出口，および二
次空気噴出口を分散開口し、さらに混合気噴出口を挟ん
で二次空気噴出口が板面の中心部および外周部に振り分
けて開口するよう構成したので、燃焼室内では混合気に
対しその内外周側から二次空気を補給でき、燃焼反応が
効果的に進行する。

【００３９】（２）請求項１２の構成においては、バー
ナ筒体の内部に、軸方向に間隔を隔てて絞り板を設け、
該絞り板を介して燃焼室を前後複数段の燃焼室に区分け
したので、各燃焼室間を伝播してバーナ本体の前方に吹
き出す火炎を片寄りのない安定した火炎に整形できる。

【００４０】（３）請求項１３の構成においては、絞り
板で区分けされた各燃焼室ごとに、その内周面上にウイ
ックを敷設するとともに、各燃焼室の間を連ねて前記絞
り板の下部に燃料通流穴を開口したので、燃焼装置の始
動時の着火が確実に行えるほか、定常燃焼中でもウイッ
クの保炎作用により安定した燃焼が維持できる。

【００４１】（４）請求項１４の構成においては、予混
合室がドーナツ形を成し、かつその頂部に液体燃料供給
管路を接続し、周上の複数箇所に燃焼空気供給口が開口
しているので、燃焼時には液体燃料を燃焼室内へ噴出す
る以前に予混合室の内部で十分に気化させた上で、燃焼
空気と予混合して燃焼性のよい混合気を形成することか
できる。

【００４２】尚、参考例である、バーナ筒の外周と外筒
の内周との間の通風路に通風絞り板を設けた構成では、
空気ブロアなどの燃焼空気供給手段により、外筒内に導
入された燃焼空気の風圧を保って気化バーナの燃焼室内
に背後から押し込み送風しつつ、一方では通風絞り板の
絞り穴を透過した空気を気化バーナの前方側へ供給して
燃焼を助成し、燃料を完全燃焼させるとともに煤の発生
を防止することができる。

【００４３】また、同じく参考例である、燃料供給手段
の燃料供給管路に燃料予熱手段を設けた構成では、周囲
外気温の低い状態で燃焼装置を始動する場合でも、液体
燃料を確実に着火できる。さらに、同じく参考例であ
る、着火手段，燃料予熱手段にディーゼルエンジンなど
に使用されて実績のある通電加熱式のグロープラグを採
用した構成では、信頼性が高く、かつ点検時の着脱，故
障時のプラグ交換が簡単に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱電発電装置と組合わせた本発明実施例の液体
燃料燃焼装置の全体構成図

【図２】図１における液体燃料燃焼装置の主要部の詳細
構造を示す断面図

【図３】図２の正面図

【図４】穴明きマントルを設けた本発明実施例の加熱装
置の構成断面図

【図５】リング状絞り板を設けた本発明実施例の加熱装
置の構成断面図

【図６】筒状絞り体を設けた本発明実施例の加熱装置の
構成断面図

【図７】図４の穴明きマントルと図６の筒状絞り体を組
合わせた実施例の構成断面図

【図８】筒状絞り体とマントルを組合わせた本発明実施
例の加熱装置の構成断面図

【図９】筒状絞り体と穴明きマントルを組合わせた本発
明実施例の加熱装置の構成断面図

【符号の説明】

１ サーモモジュール（被加熱体） ２ マントル ２ａ 火炎吹出穴 ３ 加熱炉の外筒 ４ 液体燃料燃焼装置 ５ バーナ筒 ６ 保炎板 ６ａ 二次空気噴出口 ６ｂ 混合気噴出口 ６ｃ 二次空気噴出口 ７ 燃焼室 ７Ｉ 燃焼室 ７II 燃焼室 ８ 気化バーナ ９ 予混合室 ９ａ 燃焼空気入口 １０ 外筒 １１ 給油ポンプ １２ 予熱用グロープラグ １３ 着火用グロープラグ １４ 空気ブロア １５ 燃料タンク １８ 給油管 ２０Ｉ 絞り板 ２０II 絞り板 ２０ａ 燃料流通穴 ２１ ウイック ２３ 通風絞り板 ２４ 燃焼ガス通路 ２５ リング状絞り板 ２６ 筒状絞り体 ２６ａ フランジ部 ２６ｂ 筒部 ２７ マントル ２８ リブ状支持部材 ３０ 穴明きマントル ３０ａ 火炎吹出穴 ３１ リブ状支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 11/40 F23C 5/14 F23D 11/02

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼装置と組合わせた横軸形の円筒状加熱
   炉の周面上に被加熱体を装備し、燃焼装置から加熱炉内
   に吹き出す火炎，燃焼ガスで被加熱体を加熱するように
   した加熱装置において、前記加熱炉の炉内に向けて燃焼
   装置より吹き出す火炎を軸方向に伸長した長炎に整形す
   る火炎整形手段を備えたことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の加熱装置において、火炎整
   形手段が中央に円形穴を開口したリング状絞り板である
   ことを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の加熱装置において、火炎整
   形手段がリング状フランジ部から加熱炉の内方に向けて
   筒部が突出した筒状絞り体であることを特徴とする加熱
   装置。
4. 【請求項４】燃焼装置と組合わせた横軸形の円筒状加熱
   炉の周面上に被加熱体を装備し、燃焼装置から加熱炉内
   に吹き出す火炎，燃焼ガスで被加熱体を加熱するように
   した加熱装置において、火炎，燃焼ガスを加熱炉外筒の
   壁面に沿って流動させるように導く火炎誘導手段を備え
   たことを特徴とする加熱装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の加熱装置において、火炎誘
   導手段が一端面を開放し、先端面を閉塞して加熱炉外筒
   の内部に同心配置したマントルであることを特徴とする
   加熱装置。
6. 【請求項６】請求項４記載の加熱装置において、火炎誘
   導手段が周面上に分散した多数の火炎吹出穴を有し、か
   つ先端面を閉塞して加熱炉外筒の内部に同心配置した穴
   明きマントルであることを特徴とする加熱装置。
7. 【請求項７】燃焼装置と組合わせた横軸形の円筒状加熱
   炉の周面上に被加熱体を装備し、燃焼装置から加熱炉内
   に吹き出す火炎，燃焼ガスで被加熱体を加熱するように
   した加熱装置において、前記加熱炉の炉内に向けて燃焼
   装置より吹き出す火炎を軸方向に伸長した長炎に整形す
   る火炎整形手段と、火炎，燃焼ガスを加熱炉外筒の壁面
   に沿って流動させるように導く火炎誘導手段とを備えた
   加熱装置であって、 火炎整形手段がリング状フランジ部から加熱炉の内方に
   向けて筒部が突出した筒状絞り体であり、火炎誘導手段
   が一端面を開放し、先端面を閉塞して加熱炉外筒の内部
   に同心配置したマントルであり、前記筒状絞り体の筒部
   の外周側に、前記マントルを組合わせて加熱炉の外筒内
   部に同心配置したことを特徴とする加熱装置。
8. 【請求項８】燃焼装置と組合わせた横軸形の円筒状加熱
   炉の周面上に被加熱体を装備し、燃焼装置から加熱炉内
   に吹き出す火炎，燃焼ガスで被加熱体を加熱するように
   した加熱装置において、前記加熱炉の炉内に向けて燃焼
   装置より吹き出す火炎を軸方向に伸長した長炎に整形す
   る火炎整形手段と、火炎，燃焼ガスを加熱炉外筒の壁面
   に沿って流動させるように導く火炎誘導手段とを備えた
   加熱装置であって、 火炎整形手段がリング状フランジ部から加熱炉の内方に
   向けて筒部が突出した筒状絞り体であり、火炎誘導手段
   が周面上に分散した多数の火炎吹出穴を有し、かつ先端
   面を閉塞して加熱炉外筒の内部に同心配置した穴明きマ
   ントルであり、前記筒状絞り体の筒部の外周側に、前記
   穴明きマントルを組合わせて加熱炉の外筒内部に同心配
   置したことを特徴とする加熱装置。
9. 【請求項９】請求項７または８記載の加熱装置におい
   て、マントルがリブ状支持部材を介して加熱炉の外筒に
   固定されていることを特徴とする加熱装置。
10. 【請求項１０】請求項７または８記載の加熱装置におい
    て、マントルがリブ状支持部材を介して筒状絞り体に固
    定されていることを特徴とする加熱装置。
11. 【請求項１１】加熱炉に組み合わせて用いる液体燃料燃
    焼装置であって、横軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体の
    後端に結合した保炎板で燃焼室を形成した気化バーナ
    と、保炎板の背後に設けた燃料と燃焼空気との予混合室
    と、気化バーナ, 予混合室の外周を包囲して気化バーナ
    との間に通風路を形成した外筒と、予混合室に液体燃料
    を供給する燃料供給手段と、燃焼室に設置した着火手段
    と、外筒内に燃焼空気を送り込む送風手段とを備え、か
    つ、前記保炎板には混合気噴出口, および二次空気噴出
    口を向きを揃えて周方向に開口し、該噴出口を通じて混
    合気, および二次空気を燃焼室内に送り込んでスワール
    燃焼させる液体燃料燃焼装置において、 保炎板には、同心円上に並べて予混合室に通じる混合気
    噴出口，および二次空気噴出口が分散開口し、かつ混合
    気噴出口を挟んで二次空気噴出口が板面の中心部および
    外周部に振り分けて開口していることを特徴とする液体
    燃料燃焼装置。
12. 【請求項１２】加熱炉に組み合わせて用いる液体燃料燃
    焼装置であって、横軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体の
    後端に結合した保炎板で燃焼室を形成した気化バーナ
    と、保炎板の背後に設けた燃料と燃焼空気との予混合室
    と、気化バーナ, 予混合室の外周を包囲して気化バーナ
    との間に通風路を形成した外筒と、予混合室に液体燃料
    を供給する燃料供給手段と、燃焼室に設置した着火手段
    と、外筒内に燃焼空気を送り込む送風手段とを備え、か
    つ、前記保炎板には混合気噴出口, および二次空気噴出
    口を向きを揃えて周方向に開口し、該噴出口を通じて混
    合気, および二次空気を燃焼室内に送り込んでスワール
    燃焼させる液体燃料燃焼装置において、 バーナ筒体の内部には、軸方向に間隔を隔てて筒体の内
    壁面上にリング状の絞り板を設け、該絞り板を介して燃
    焼室を前後複数段の燃焼室に区分けしたことを特徴とす
    る液体燃料燃焼装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の液体燃料燃焼装置にお
    いて、絞り板で区分けされた各燃焼室ごとに、その内周
    面上にウイックを敷設するとともに、各燃焼室の間を連
    ねて前記絞り板の下部に燃料通流穴を開口したことを特
    徴とする液体燃料燃焼装置。
14. 【請求項１４】加熱炉に組み合わせて用いる液体燃料燃
    焼装置であって、横軸形のバーナ筒体と該バーナ筒体の
    後端に結合した保炎板で燃焼室を形成した気化バーナ
    と、保炎板の背後に設けた燃料と燃焼空気との予混合室
    と、気化バーナ, 予混合室の外周を包囲して気化バーナ
    との間に通風路を形成した外筒と、予混合室に液体燃料
    を供給する燃料供給手段と、燃焼室に設置した着火手段
    と、外筒内に燃焼空気を送り込む送風手段とを備え、か
    つ、前記保炎板には混合気噴出口, および二次空気噴出
    口を向きを揃えて周方向に開口し、該噴出口を通じて混
    合気, および二次空気を燃焼室内に送り込んでスワール
    燃焼させる液体燃料燃焼装置において、 予混合室がドーナツ形を成し、かつその頂部に液体燃料
    供給管路を接続し、周上の複数箇所に燃焼空気供給口が
    開口していることを特徴とする液体燃料燃焼装置。