JP6764379B2

JP6764379B2 - 気化装置

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Publication number: JP6764379B2
Application number: JP2017150403A
Authority: JP
Inventors: 布川　秀之; 秀之布川; 玲渡邉; 上田　昌史; 昌史上田
Original assignee: Dainichi Co Ltd
Current assignee: Dainichi Co Ltd
Priority date: 2017-08-03
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2037-08-03
Also published as: JP2019027747A

Description

本発明は、灯油等の液体燃料を加熱気化して気化ガスを生成する気化装置に関するものである。

従来、この種の気化装置は石油ファンヒータ等の石油燃焼機に広く使用されており、例えば特許文献１に示すようなものがある。特許文献１の気化装置は、液体燃料を加熱気化する気化室と、気化室で気化した気化ガスを燃焼部に向けて噴出するノズルとを備えており、気化室内を内管と外管とからなる二重管構造とすることで、気化ガスを内管から外管へと流路を折り返してノズルへと連通させる気化ガス流路が設けられている。このような構造とすることで、気化装置の小型化を図っている。

特開２０１２−７８０５５号公報

灯油等の液体燃料は、保管状態が悪く空気に長時間触れたり、紫外線の影響を受けたりすると酸化していわゆる変質灯油となり高沸点成分が増加する。この高沸点成分は、気化室内で気化しきれずにタールとして気化室内に堆積したり、また一部は気化ガスの中に混じってノズル内に流入することもある。このタールによって、気化室内の気化ガス流路やノズルが詰まる原因となってしまう。

特許文献１のような小型化を図った気化装置の場合には、気化ガス流路の断面積が狭くなってしまうため、タールの堆積によって気化ガス流路が詰まりやすくなる。さらに、特定の火力だけを使い続けるような場合には液体燃料の供給量がほとんど変わらないので、液体燃料の気化は気化室内の特定の部位で集中して発生する。そのため、その部位にはタールが集中して堆積してしまい、さらに詰まりやすくなる。したがって、気化装置の内部空間を効率よく使いきることができずに気化装置の寿命が短くなってしまっていた。

本発明は上記課題を解決するためのもので、タールによる詰まりが発生しにくい長寿命な気化装置を提供することを目的とする。

本発明は、液体燃料を加熱し気化ガスとする気化部と、気化ガスを噴出するノズル部を備え、前記気化部には、前記ノズル部に気化ガスを流す気化ガス流出口を備えた気化装置であって、前記気化部は、液体燃料を気化させる有底筒状の気化容器と、前記気化容器を収容する気化部本体を備え、前記気化容器は、液体燃料が供給される入口を有し、前記入口は気化ガスの出口であり、前記気化容器内で気化した気化ガスは前記入口を通過して前記気化容器外に流出し、前記気化容器の外周面と前記気化部本体の内周面との間の空間は、前記気化容器から出た気化ガスが前記気化ガス流出口へ向かって流れる気化ガス流路であり、前記気化容器には、前記気化容器の内部と前記気化ガス流路とを連通させる連通孔を有し、前記連通孔は、少なくとも前記気化容器の底部寄りに開孔されていることを特徴とする気化装置に係わるものである。

上述の構成にすることにより、タールによる詰まりが発生しにくい長寿命な気化装置を提供することができる。

本発明の気化装置の外観図である。本発明の気化装置を石油燃焼機に搭載したときの構成断面図である。（ａ）は図１に示す気化部本体のＡ−Ａ´断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ´断面図である。本発明の気化装置における気化ガスの流れについて説明する要部断面図である。本発明の他の実施例における気化装置の断面図である。本発明の他の実施例における気化装置にタールが堆積する様子を説明する図である。本発明のさらに他の実施例における気化装置の要部断面図である。

好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。

本発明の気化装置は、気化部本体に収容された有底筒状の気化容器に液体燃料を供給して気化させ、この気化ガスを気化容器の外周面と気化部本体の内周面との間の空間である気化ガス流路に通過させるものである。つまり、液体燃料を気化容器の内部で気化させて、気化ガスに含まれるタールを気化容器の内部に堆積させて溜めるので、下流にある気化ガス流路にタールが堆積して詰まるのを抑えることができる。

また、気化容器の内部と気化ガス流路とを連通させる連通孔を、少なくとも気化容器の底部寄りに開孔したので、気化ガスが、液体燃料の気化によって内圧が高くなった気化容器内部から内圧の低い外部へとこの連通孔を通じて流出しようとすることを利用して、気化容器の内部深くまで気化ガスを流入させてタールを堆積させることができる。これにより、気化容器の容量全体を使ってタールを溜めることができるので、気化ガス流路が詰まるのを効果的に抑えることができる。

また、気化ガス流路の内部に流路部材を設けて流路を複数に分けたので、気化容器内部がタールで一杯になった場合にはタールを含んだ気化ガスが気化ガス流路に流れるが、この気化ガスを複数の気化ガス流路に分散させることで、複数の気化ガス流路全体を使ってタールを堆積させてノズル部が詰まるのを抑えることができる。

また、流路部材は、気化容器の外周面から気化部本体の内周面に延設することで、気化部本体の熱を気化容器に伝えて速やかに気化容器を加熱できることから、液体燃料を安定して気化させることができる。

また、流路部材は、複数の凸部を気化容器の外周面に形成したり、伝熱管を気化容器の外周面に嵌合して設けたので、簡単な構造で気化部本体からの熱を気化容器に伝熱させることができる。

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

図１は気化装置の外観図、図２は気化装置を石油燃焼機に搭載したときの構成断面図である。気化装置１は、液体燃料を気化して気化ガスとする気化部１０と、気化部１０で生成された気化ガスを噴出するノズル部２０と、ノズル部２０を開閉させるプランジャー部３０とから構成されている。

気化部１０は、通電することで発熱するヒータ１１と、液体燃料が供給される気化部本体１２を備えている。気化部本体１２には、ヒータ１１と密着するヒータ設置面１２１を有している。ヒータ１１は、アルミナや窒化ケイ素などの材料からなり、本実施形態では平板状のセラミックヒータを用いて、ヒータ押さえ金具１１１によりヒータ設置面１２１に密着固定されている。セラミックヒータは、ワット密度が高く熱容量が小さいため熱効率がよく、また、本実施形態のように形状を平板状とすることでヒータ設置面１２１との接触面積が増えるので、気化部本体１２を素早く昇温させることができる。

また、気化部本体１２は略箱型形状の容器であり、気化部本体１２のヒータ設置面１２１に沿った両端部には、それぞれ液体燃料流入口１３と気化ガス流出口１４とを備えている。液体燃料流入口１３には送油パイプ２が接続されていて、この送油パイプ２は電磁ポンプ３を介して油受皿４に繋がっており、電磁ポンプ３を駆動することで送油パイプ２を通して油受皿４に貯められた液体燃料が気化部本体１２に供給される。

ノズル部２０は、後端がプランジャー部３０に接続されるとともに、先端に噴出口２１が形成された筒状のノズルパイプ２２から構成されており、気化部本体１２の端部に設けられた気化ガス流出口１４を介して気化部本体１２と連通されている。

プランジャー部３０は、筒体３１を備え、図２に示すように、この筒体３１の内部には、内部を摺動自在な可動片３２と、スプリング３３が設けられている。プランジャー部３０は筒体３１をソレノイドコイル５の内部に貫通させて配設されている。ソレノイドコイル５は通電されることで磁気力を発生し、この磁気力により可動片３２を吸引する。

可動片３２は、ノズルパイプ２２側に向けてバルブロッド３４が取り付けられており、このバルブロッド３４は先細り形状をなしていてその先端にはノズルパイプ２２の噴出口２１を開閉する弁針３４１が形成されている。また、可動片３２はスプリング３３の付勢力により常時ノズルパイプ２２側に押圧されていて、これにより弁針３４１が噴出口２１を閉塞した状態となっている。

図３は気化部本体の断面図であり、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ´断面、（ｂ）はＢ−Ｂ´断面である。気化部本体１２内には、液体燃料流入口１３より供給された液体燃料を内部に溜めて気化させる有底筒状の気化容器１５を収容する。この気化容器１５は、液体燃料流入口１３に向かって開口しており、この開口が液体燃料の入口と気化ガスの出口とを兼ねる入口１５１となる。また、気化容器１５の気化ガス流出口１４側が底部１５２となる。

この気化容器１５は、外周面と気化部本体１２の内周面との間に空間を設けて配設されている。この空間は気化ガスが通過する気化ガス流路１６であり、気化容器１５内で発生した気化ガスは、気化ガス流路１６内を液体燃料流入口１３から気化ガス流出口１４に向かって流れる。

また、気化容器１５の外周面には、複数の凸部１５３が放射状に形成されており、凸部１５３の先端は気化部本体１２の内周面に当接している。この複数の凸部１５３は、気化ガス流路１６内部において液体燃料流入口１３側から気化ガス流出口１４側に向かって延びており、凸部１５３の延びる方向に沿って気化ガス流路１６を複数の小流路に区画する流路部材となる。また、この凸部１５３は、ヒータ１１によって加熱された気化部本体１２の熱を気化容器１５に伝える。

次に、上述の構成における気化装置の動作について図１〜図３を用いて説明する。

石油燃焼機の燃焼開始が指示されると、ヒータ１１への通電が行われ、ヒータ１１の発する熱はヒータ設置面１２１を介して気化部本体１２へ伝熱し、気化部本体１２の温度を上昇させる。さらに、気化部本体１２の持つ熱が複数の凸部１５３により気化容器１５に速やかに伝熱されるので、気化容器１５の加熱が促進されて温度が上昇する。

気化部本体１２の温度は図示しないサーミスタにより検知されており、気化容器１５が液体燃料を気化することのできる温度まで上昇すると電磁ポンプ３が始動して油受皿４内の液体燃料を汲み上げ、液体燃料は送油パイプ２を通過して液体燃料流入口１３から気化部本体１２内の気化容器１５に供給される。液体燃料は、気化容器１５内部で気化ガスとなり、入口１５１から気化容器１５の外に出る。この気化ガスは気化容器１５外周の気化ガス流路１６を通過した後、気化ガス流出口１４からノズルパイプ２２へと流出する。

そして、電磁ポンプ３の始動に相前後してソレノイドコイル５に通電が行われ、ソレノイドコイル５の磁気力により可動片３２が摺動することでバルブロッド３４がプランジャー部３０側に移動し、バルブロッド３４の先端に設けられた弁針３４１が噴出口２１から離脱するため、ノズルパイプ２２内に流入した気化ガスは噴出口２１より図示しない燃焼部に向けて噴出され、燃焼に供される。

次に、気化部本体の内部における気化ガスの流れについて図４を用いて詳しく説明する。

液体燃料は、図４の黒矢印で示すように、気化容器１５に形成された液体燃料の入口１５１から気化容器１５内に供給され、気化容器１５の内面に接触することで気化し、気化ガスとなる。このとき、液体燃料および気化ガス中に含まれる気化しきれない高沸点成分がタールとなって析出し、このタールは液体燃料が供給される気化容器１５の内部に堆積する。

気化ガスは気化容器１５内部を滞留した後、図４の白矢印で示すように、液体燃料の入口１５１を通過して気化容器１５の外に出る。このように、液体燃料の入口１５１は気化ガスの出口も兼ねている。気化容器１５から出た気化ガスは、気化容器１５の外周面と気化部本体１２の内周面との間の気化ガス流路１６を流れ、複数の凸部１５３で区画された小流路を通過する。その後、気化ガスは気化ガス流出口１４に集まり、ノズル部２０へ流出する。

このように、気化ガス流路１６とは別に、液体燃料を気化させる有底筒状の気化容器１５を設けたことにより、気化ガスに含まれるタールを気化容器１５の内部に堆積させて溜めるので、下流の気化ガス流路１６にはタールを含んだ気化ガスは流れず、タールが堆積して詰まるのを抑えることができ、気化装置１の寿命を長くすることができる。

なお、気化容器１５内部でタールの堆積が進み、気化容器１５がタールで一杯になって内部に堆積しきれなくなると、液体燃料は気化容器１５内部に入り込めないので入口１５１付近で気化することとなり、気化ガス流路１６を通過する際にタールが堆積する。これにより、気化容器１５、気化ガス流路１６の順にタールを堆積させて気化装置１の内部を効率よく使うことができる。

また、複数の凸部１５３を流路部材として気化ガス流路１６を複数の小流路に分けたので、気化容器１５内部がタールで一杯になった場合にはタールを含んだ気化ガスが気化ガス流路に流れるが、この気化ガスを複数の気化ガス流路１６に分散させる。これにより、複数の気化ガス流路１６全体を使ってタールを堆積させるので、ノズル部２０にタールが詰まるのを抑えることができる。

また、他の実施例として、図５に示した気化部本体の断面図に基づき説明する。なお、ここでは実施例１と異なる点についてのみ説明する。

図５に示すように、気化容器１５には、隣り合う凸部１５３の間に形成され、気化容器１５の内部と、気化容器１５の外周にある気化ガス流路１６とを連通させる連通孔１５４を有している。なお、凸部１５３によって複数の小流路に区画された気化ガス流路１６において、この連通孔１５４と連通する気化ガス流路を１６ａ、それ以外の流路を１６ｂとする。また、この連通孔１５４は、少なくとも気化容器１５の底部１５２寄りに開孔されている。ここで気化容器１５の底部１５２寄りとは、有底筒状である気化容器１５の底部１５２以外の外周面において、気化容器１５の軸方向の半分よりも底部１５２寄りにあることをいう。本実施例では、連通孔１５４は気化容器１５の上方にあり、気化容器１５の軸方向に沿ってスリット状に開孔されているが、これに限らず、気化容器１５の軸方向に沿って小さい穴が複数連なっているものでもよい。

次に、気化装置にタールが堆積する様子について図６を用いて説明する。なお、図６中に示す矢印は気化ガスおよびタールの堆積の流れを示し、黒塗り部分はタールの堆積を示す。

まず、図６（ａ）に示すように、気化容器１５の内面に接触して発生した気化ガスは、気化による体積膨張で内圧が高くなった気化容器１５の内部から内圧の低い気化容器１５外部へと流出しようとして、気化容器１５の底部１５２寄りに開孔した連通孔１５４に向かって流れ、その後は連通孔１５４から気化容器１５外部に流出する。このため、気化容器１５の内部深くまで気化ガスが流入することになり、気化容器１５の底部１５２付近にはタールの堆積が進む。また、タールを含んだ気化ガスは連通孔１５４から流出して、連通孔１５４と連通する気化ガス流路１６ａにも流れるため、気化ガス流路１６ａの内部にもタールが堆積する。

タールの堆積によって連通孔１５４あるいは気化ガス流路１６ａが狭くなり、あるいは気化容器１５の内部深くでタールの堆積量が増えることで、気化容器１５内部深くまで気化ガスが流入しにくくなると、タールの堆積は、図６（ｂ）に示すように、これまで底部１５２付近に集中して発生していたのが徐々に入口１５１側にも発生するようになり、その後は気化容器１５内部がタールで一杯になる。

気化容器１５内部にタールが堆積しきれなくなると、液体燃料は気化容器１５内部に入り込めないので入口１５１付近で気化することとなり、図６（ｃ）に示すように、タールを含んだ気化ガスは入口１５１から気化容器１５の外周方向へと回り、連通孔１５４と連通しない気化ガス流路１６ｂを通過するようになる。タールの堆積も、入口１５１から外周方向に溢れ、気化ガス流路１６ｂへと広がっていき、その後は気化ガス流路１６ｂの入口１５１周辺から底部１５２の方向に堆積範囲が広がっていく。

このように、気化ガスが、気化容器１５の底部１５２寄りに開孔した連通孔１５４に向かって流れるため、気化容器１５の内部深くまで気化ガスを流入させてタールを堆積させることができる。これにより、気化容器１５の容量全体にタールを溜めることができるので、気化ガス流路１６ｂにタールを含んだ気化ガスが流れるのを遅らせて気化ガス流路１６全体が詰まるのを抑えることができる。さらには、気化ガス流路１６ａ、気化容器１５、気化ガス流路１６ｂの順にタールを堆積させて気化装置１の内部を効率よく使うことができ、気化装置１の寿命を長くすることができる。

また、他の実施例として、図７に示した気化装置の要部断面図に基づき説明する。なお、ここでは実施例２と異なる点についてのみ説明する。

気化容器１５の外周面には、山折り部１７１と谷折り部１７２が繰り返し形成された筒状の伝熱管１７が嵌合されている。伝熱管１７の谷折り部１７２の先端は気化容器１５の外周面に当接しており、一方、山折り部１７１の先端は気化部本体１２の内周面に当接している。この複数の山折り部１７１および谷折り部１７２の折り目は、液体燃料流入口１３側から気化ガス流出口１４側に向かって延びており、それぞれの折り目の延びる方向に沿って気化ガス流路１６を複数の小流路に区画する流路部材となる。つまり、伝熱管１７の内周面と気化容器１５の外周面との間、伝熱管１７の外周面と気化部本体１２の内周面との間にそれぞれ複数の小流路が形成されることとなる。

この複数の小流路を形成したことによって、気化容器１５内部がタールで一杯になった場合にはタールを含んだ気化ガスが気化ガス流路に流れるが、この気化ガスを複数の気化ガス流路１６に分散させる。これにより、複数の気化ガス流路１６全体を使ってタールを堆積させるので、ノズル部２０にタールが詰まるのを抑えることができる。

また、この伝熱管１７は、ヒータ１１によって加熱された気化部本体１２の熱を気化容器１５に伝える。この伝熱管１７を設けたことで、簡単な構造で速やかに気化容器１５を加熱させることが可能となり、気化容器１５内に供給された液体燃料を安定して気化させることができる。

１気化装置
１０気化部
１２気化部本体
１４気化ガス流出口
１５気化容器
１５１入口
１５２底部
１５３凸部（流路部材）
１５４連通孔
１６気化ガス流路
１７伝熱管（流路部材）
２０ノズル部

Claims

液体燃料を加熱し気化ガスとする気化部と、気化ガスを噴出するノズル部を備え、前記気化部には、前記ノズル部に気化ガスを流す気化ガス流出口を備えた気化装置であって、前記気化部は、液体燃料を気化させる有底筒状の気化容器と、前記気化容器を収容する気化部本体を備え、前記気化容器は、液体燃料が供給される入口を有し、前記入口は気化ガスの出口であり、前記気化容器内で気化した気化ガスは前記入口を通過して前記気化容器外に流出し、前記気化容器の外周面と前記気化部本体の内周面との間の空間は、前記気化容器から出た気化ガスが前記気化ガス流出口へ向かって流れる気化ガス流路であり、前記気化容器には、前記気化容器の内部と前記気化ガス流路とを連通させる連通孔を有し、前記連通孔は、少なくとも前記気化容器の底部寄りに開孔されていることを特徴とする気化装置。
前記気化ガス流路の内部には、前記気化ガス流路を複数の流路に区画する流路部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の気化装置。
前記流路部材は、前記気化容器の外周面から前記気化部本体の内周面に延設していることを特徴とする請求項２に記載の気化装置。
前記流路部材は、前記気化容器の前記外周面に形成される複数の凸部であることを特徴とする請求項３に記載の気化装置。
前記流路部材は、前記気化容器の前記外周面に嵌合される伝熱管であることを特徴とする請求項３に記載の気化装置。