JPS59107108A - 高加熱可能な燃料調製部材及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、燃焼室に燃焼空気を供給する導管系と共同す
るため、少なくとも１つの出ロ力＝燃焼室に開口した電
気的に加熱可能な燃料８周製室を有する、特に液状燃料
が供給される気化・、ｓ−す用の高加熱可能な燃料調製
部材並びに該燃料調製部材を製造する方法に関する。

この形式の気化バーナは公知であり（ゝゝＶＤＩ−Ｂｅ
ｒｉｃｈｔｅ　Ｎ［Ｌ　４２３．１９８１年、１７５〜
１８０頁）、該バーナは加熱可能な燃料調製室として並
列接続され、中央シリンダ内に収容されかつ外側が加熱
コイルによって包囲された多数の横断面の小さな通路を
有する。この場合、出口は中央円筒体の外周の、燃焼空
気が円筒状噴流として通過する位置に設けられている。

このような気化バーナの製造は極めてめんどうである。

本発明の課題は、廉価に製作することができかつそれに
もかかわらず有効に作動する、冒頭に述べた形式の燃料
調製部材を提供することであった。

この課題は、燃料調製室を有する構造ユニットが多数の
セラミック部材と、その内側にある直径の大きな管と、
肢管の端区分に嵌合された直径の小さな管と、他方の端
区分に設けられた少なくとも１つの閉鎖部材とから構成
されており、かつ該構造ユニットの一部分がほぼ同じ熱
膨張率を有する焼結プレスもしくは押出成形部材であり
、該部材がその接触面で熱安定性に相互に結合されてい
ることにより解決された。

この構成によれば、構造ユニットは主として比較的高い
温度負荷に耐えるセラミック部材から成る。従って、室
の壁を液状燃料の気化温度の下限よりも著しく高い温度
にすることができる。このことは液状燃料を急速に気化
させるためだけに有利であるのではない。むしろ、セラ
ミック管を部分的に点火させるだめの灼熱温度まで、或
は室壁への沈着物を燃焼させて灰にする浄化温度まで加
熱することができる。しかし、セラミック部材は加工が
極めて困難である。従って、極めて簡単なプレスもしく
は押出成形体を使用する。組立てをねじ山又はそれに類
似したものによつ７行−（うことは不可能であるので、
部材は面状で接触するように構成した。円筒状胴面では
その一！まで生じるように接触面が十分であれば、後で
詳細に説明するが、気密の耐熱性の耐久的接合が困難な
く可能である。更に、直径の異なった２つの管を使用す
ることにより、直径の極めて小さな燃料供給導管から直
径の大きな燃料調製室への簡単な移行が生じる。このよ
うな燃料調製部材を用いると、火炎に高温にしたガス状
もしくは気化燃料を供給することができる。燃料は引続
いての燃焼のために極めて有効に調製される。すすの無
い、しかも化学量論的作動並びに青色の炎での始動を達
成することができる。

セラミック部材は種々の材料、例えば珪酸マグネシウム
、窒化珪素、菫青石等から成っていてよい。気密にする
ためには、炭化珪素、特に炭化珪素部材に付加的に珪素
を含浸させたものが有利である・ この代りに又は付加的に、炭化珪素にオキシ窒化珪素か
ら成る被膜を施すこともできる。この材料は酸化性雰囲
気内でも壕だ還元性雰囲気内でも耐食性であり、従って
管の寿命が延長される。更に、これによっても、気密性
は保証される。最後に、電気的絶縁性も生じる。

有利な１実施態様では、直径の大きな管と小さな管との
間に少なくとも１つのリングもしくはスリーブ状挿入部
材が配置されている。この形式では、１番目に挙げた管
によって形成された燃料調製室は比較的大きな直径を有
することができ、一方２番目に挙げた管は燃料供給管に
合わせられた寸法を有する。

この場合、挿入体は導管系を燃料調製室と接続すること
ができる絞り通路を有する。こうすれば、燃焼空気の一
部を燃料調製室に導入することができる。この二次空気
は始動の際に常に酸素が気化室内に存在し、そうして確
実に・ξイロソト炎が生じることを保証する。二次空気
は最低出力でもなお申し分ない作動を保証するキャリア
ガスとしても働く。後で説明する浄化期においても、堆
積物の急速の焼却及び灰の好ましい吹出しが行なわれる
。

この場合、絞り流路は貫流する二次空気が燃焼空気の１
．ｇ％未満であるように設計すべきである。前記の利点
を達成するためには、このような少量の、しかも有利に
は全燃焼空気の０．２〜０．５％の量で十分である。逆
に気化工程は悪影響を受けない。

流路が周方向で相互にずらされている２つのリング状挿
入体を設けるのが有利である。このことは燃料粒子の逆
流を実質的に完全に阻止する一種のラビリンスパツキン
を生じる。

ガラスろうは確実な結合をもたらすだけでなく、セラミ
ック部材間の電気的絶縁をも生じる。

直径の小さな管はその他のセラミック部分よりも低い熱
伝導率、但しほぼ同じ熱膨張率を有するセラミック材料
から成る。従って、液状燃料の早すぎる気化が避けられ
る。管は有利に電気絶縁性材料から成っていてもよい。

更に、直径の小さな管は直径の大きな管又は挿入物とガ
ラスろうによって接合されていてもよい。同じ接合を直
径の小さな管と、はぼ同じ熱膨張率を有しかつ燃料を供
給する金属接続管との間で行なうこともできる。

閉鎖部材として、直径の大きな管内に出口を備えた端壁
が設けられていてもよい。該出口は流出する燃料の噴流
に一定の形状を与える。更に、端壁は燃料粒子が気化室
内に長く滞在し、それにより実質的に完全に気化するこ
とができるようにする。更に、該端壁は最初の点火炎の
だめの保護帯域を形成する。

閉鎖部材は、直径の大きな管から外側に延びており、突
出した鼻部分を有しかつ灼熱ヘッドとして構成された鼻
形リングであってもよい。

該灼熱ヘッドは初期に燃料調製室から出る燃料ガス／空
気混合物と共に点火炎を形成し、該点火炎は安定なフレ
イムフロント（ｆｌａｍｅ　ｆｒａｎｔ）を形成するま
で後続の気化燃料を点火するために十分である。鼻形リ
ングの突出部分は火炎によって加熱される、従ってそれ
により間接的に燃料調製部材体も加熱されかつ加熱装置
の電力を減少させることもできる。

閉鎖部材として、はぼ導管系捷で延びる外側リングが設
けられていてもよい。このリングは同様に燃焼室からの
輻射を吸収しかつ燃料調製室を付加的に加熱する。更に
、保護帯域を形成し、該帯域内で燃焼空気が現われる前
の初期の点火炎が保護される。更に、リングは熱の導出
を悪くすることができ、従って管内壁のこの位置に灼熱
帯域が生じる。

セラミック部材が導電性材料から成りかつ間隔を置いて
配置された個所に電流供給のために端子が設けられて因
る場合には、該セラミック部材自体は電気加熱抵抗を形
成することができる。その際には、加熱装置と管との間
の熱伝達は省略される、従って燃料調製部材を低電力で
構成することができる。

電気端子は炭化珪素に珪素でろう接することができかつ
ほぼ同じ熱膨張率を有する材料から成るのが有利である
。このような材料は例えばチタン、モリブデン、タング
ステン、炭化珪素等である。これにより技術上簡単なろ
う接を行なうことができ、該ろう接は場合によりその他
のセラミック部材の取付けと同時に実施することができ
る。

更に、電気端子が金属から成っている場合には、珪素で
処理することにより酸化安定性に加工されるのが好まし
い。このためにも同様に前記金属が該嶺する。

更に、燃料調製室を７００〜１４００℃の浄化温度に加
熱可能である加熱装置及びこの浄化温度で安定なセラミ
ック部材を使用するのが推奨される。このようにして、
堆積物を灰に焼却することができる。灰は次いで吹出す
ことができる。この場合にも、セラミック部材は電気加
熱抵抗を生じるのが好ましい、それというのもその際に
は堆積物自体に加熱電流を流すことができかつ灰への焼
却がなお一層速められる。このような自動的浄化は、完
成した構造ユニットの燃料調製室がもはや外部から接近
不可能である場合に特に有利である。

本発明による燃料調製部材の製法は、セラミック部材を
焼結前に組合わせかつ焼結によって一体化することを特
徴とする。部材はその接触面に泪って接合するので、こ
の焼結工程は既にセラミック部材を相互に固定結合する
ために十分である。

本発明のもう１つの方法は、炭化珪素部材を焼結後に組
合゛わせ、次いで液状珪素を添加しながら相互に一体化
することを特徴とする。接触面の間隙は、珪素が毛細管
作用によって珪素が充満し、それによって所望の耐熱性
結合が生じる程に小さい。

次に図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図では、燃料調製室１特に気化室は主として直径の
大きな管２によって制限される。この管２内に入口側に
直径の小さな管３が嵌合されてｂる。また、該管内に液
状燃料用の供給導管４、例えばステンレス鋼から成る標
準毛細管が挿入されている。管２の開口５は円筒状燃焼
管７によって包囲された燃焼室６に開口している。管２
の出発側端部には、外側に閉鎖部材８として外側リング
が取付けられている。管２は断熱体９によって包囲され
ている。導管系１０は内側がケーシング１１によって制
限される。

該ケーシングは断熱セラミックから成る案内リング１２
を介して閉鎖部材８と結合されている。

導管系の外側はスリーブ１３、該スリーブとねじ山１４
を介して結合された・々−ナヘッｌ″１５によって制限
され、従って入口１６を介して接線方向で供給される燃
焼空気は円錐状リングスリット１７を介して旋回する円
錐噴流として燃焼室６に注入される。ケーシング１１の
ねじ山１９と係合したねじ１８ば、図示されていない別
の２つのねじと結び付き直径の小さな管３の位置を確保
する。

管２の後方端に取付けられた接続リング２゜は導線２１
と接続され、閉鎖部材８の外周近くに取付けられた接続
リング２２は導線２３と接続されている。両者の導線２
１及び２３ば、回路網電圧或は低電圧であれ、電圧源に
スイッチ装置を介して接続することができる。管２及び
閉鎖部材８は炭化珪素、すなわち導電性セラミック材料
から成る。従って、これらの部材自体が加熱装置を構成
する。管３も炭化珪素から成っていてもよい。読管の外
周は比較的大きな接触面２５を介して管２の内周面と接
触する。同じ形式で、管２の外周は比較的大きな接触面
２６を介して閉鎖部材８の内周面と接触している。

製造する際には、管２及び３を押出成形しかつ閉鎖部材
をプレス成形する。次いで、部材を嵌合させかつ一緒に
焼結する。このよう〜にして、部材２，３及び８を包含
する構造ユニットが生じ、該ユニットは一体として後処
理することができる。

作動時の加熱においては、管の壁全体又は少なくとも出
口側領域全体に亘って延びる灼熱帯域２７が生じる。燃
料調製部材のスイッチを入れると最初の油滴は燃料調製
室１に達しかっそこで気化され、管２内に存在する空気
と燃焼可能な混合物を形成し、該混合物は灼熱する管壁
又は灼熱帯域２７によって点火されかつ点火炎を形成し
、該点火炎は後続の燃焼ガスによって燃焼室６に押込ま
れる。油の気化に基づき、管２は入口側が冷却される。

しかしながら、供給電力の大きさは、灼熱帯域２７内で
壁が灼熱状態に保たれる程度である。後続の燃料ガスは
導管系１０を介して供給される燃焼ガスと混合される。

こうして形成された燃焼性混合物は点火炎によって点火
される。主炎も灼熱帯域２７によって助勢することがで
きる。従って、燃焼室６内に安定なフレイムフロントが
形成されるまで最初の燃料滴から温和な始動が行なわれ
る。

炎は始動の際にも透明な青色で燃焼する。実際Ｋｆすの
堆積は生じない。

燃料供給を行なわないで加熱することにょシ、管２は管
壁に付着した全ての堆積物が灰に焼却される、７００〜
１４００℃の浄化温度まで加熱することができる。これ
らの灰は次の投入期で発生する燃料ガス及び供給される
二次空気によって燃焼室６に吹込まれる。

第２図の実施例では、第１図に相当する部分には１００
を加えた数字を使用する。この場合、直径の大きな管１
０２と直径の／Ｊ・さな管１０３との間に２つのリング
状挿入体１２８及び１２９が嵌合されている。この場合
にも、内外に円筒状の接触面１３０及び１３１°が生じ
る。挿入体１２８及び１２９は、相互にずらされた夫々
絞り流路１３２及び１３３を有する。両挿入体の間には
、中間室１３４かのこる。この流路を介して、導管系１
１０から二次燃焼空気を燃料調製室ｌ○１に導入するこ
とができ、この場合量は極めて少量、例えば全燃焼空気
量の０．２〜０．５係であるべきである。

管１０２の他方端部には、挿入された端壁の形の第１の
閉鎖部材１３５及び被せ嵌められた鼻形リングの形の第
２の閉鎖部材１３６が設けられている。両者の場合にも
、円筒状案内面１３７及び１３８が生じる。閉鎖部材１
３５は流出口１４０を有し、該開口を経て流出する燃料
ガスの噴流は一定の形状を得ることができる。閉鎖部材
１３６は内側円錐体１４１を有し、該円錐体は一部分薄
い壁区分１４２によって制限され　・る、従ってこの位
置に、加熱が行なわれると灼熱帯域１２７が生じる。

この場合にも、管ｌ○２及び閉鎖部材１３６は炭化珪素
から成る、従って加熱電流は直接これらの部分を流れる
と七ができる。

構造ユニットは部材１０２．１０３．１２８゜１２９．
１３５及び１３６を包含する。管１０２及び１０３は押
出成形体であり、その他の部材はプレス成形体である。

これらをまず焼結し、次いで組合わせる。次いで、構造
ユニットに液状珪素を浸透させるか又は含浸させる。こ
の操作は例えば１８００℃の極めて高い温度で行なう。

その後、構造ユニットの部材は相互に固定結合される。

第２図の構造にお込でも、温和な始動並びに実質的にす
すを形成しない青色に燃焼する火炎が生じる。この場合
には、自動的浄化が特に重要である、それというのも管
１０２の室内にはもはや接近不能であるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の燃料調製部材の第１実施例の縦断面図
及び第２図は第２実施例の構造ユニットの縦断面である
。 １．１０１・・・燃料調製室、２，３，８，１０２゜１
０３．１２８，１２９，１３５，１３６・・セラミック
部材、２，１０２・・・直径の大きな管、３．１０３・
・・直径の小さな管、４．１０４・・・金属接続管、８
，１３５，１３６・・・閉鎖部材、１ｏ。 １１０・・導管系、２０，２２，１２０，１２２・・・
端子、２４．１２４・・・加熱装置、２５，２６゜１３
０．１３１．１’３７．１３８・・・接触面、］；２ａ
　。 １２９・・・挿入体、１３２，１３３・・・絞シ流路、
工４０・・・流出口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　燃焼室に燃焼空気を供給する導管系と共同するため
   、少なくとも１つの出口が燃焼室に開口した電気的に加
   熱可能な燃料調製室を有する高加熱可能な燃料調製部材
   において、燃料調製室（１；１０１）を有する構造ユニ
   ットが多数のセラミック部材と、その内側にある直径の
   大きな管（２；１０２）と、導管の端区分に嵌合された
   直径の小さな管（３；１０３）と、他方の端区分に設け
   られた少なくとも１つの閉鎖部材（８；１３５；１３６
   ）とから構成されており、かつ該構造ユニットの一部分
   がほぼ同じ熱膨張率を有する焼結プレスもしくは押出成
   形部材であり、該部材がその接触面（２５；２６；１３
   ０．１３１，１３７゜１３８）で熱安定性に相互に結合
   されていることを特徴とする、高加熱可能な燃料調製部
   材。 ２　セラミック部材（２，３，８；１０２，１０３゜１
   ２８．１２９，１３５，１３６）が炭化珪素から成る、
   特許請求の範囲第１項記載の燃料調製部材。 ３、炭化珪素部材（２，３，６；１０２，１０３゜１２
   ８．１２９．１３５．１３６　）に伺加的に珪素を含浸
   させである、特許請求の範囲第２項記載の燃料調製部材
   。 牛、炭化珪素部材（２，３，８；１０２，１０３゜１２
   ８．１２９，１３５．１３６　）Ｉｃ付加的にオキシ窒
   化珪素から成る被膜が施されている、特許請求の範囲第
   ２項記載の燃料調製部材。 ５、　直径の大きな管と小さな管との間に少なくとも１
   つのリングもしくはスリーブ状挿入部材（１２８，１２
   ９）が配置されている、特許請求の範囲第１項〜第４項
   のいずれか１項に記載の燃料調製部材。 ６、挿入部材（１２８，１２９）が絞シ通路（１３２．
   １３３　）を有し、該通路が導管系（１１ｏ）を燃料調
   製室（１０１）と接続することができる、特許請求の範
   囲第５項記載の燃料調製部材。 ７　貫流する二次空気が燃焼空気の１．９％未満である
   ように絞り通路（１３２，１３３）が設計されている、
   特許請求の範囲第６項記載の燃料調製部材。 ８．２つのリング状挿入体（１２８，１２９）が設けら
   れており、該通路（１３２，１３３）が周方向で相互に
   ずらされている、特許請求の範囲第５項〜第７項のいず
   れが１項に記載の燃料調製部材。 ９、°直径の小さい管（３；１０３）がその他のセラミ
   ック部材よりも悪い熱伝導率、但しほぼ同じ熱膨張率を
   有するセラミック材料から成る、特許請求の範囲第１項
   〜第８項のいずれか１項に記載の燃料調製部材。 １０　　直径の小さな管（３；１０３）が直径の大きな
   管（２）又は挿入体（１２８，１＜！Ｑ）とガラスろう
   によって接合されている、特許請求の範囲第１項〜第９
   項のいずれか１項に記載の燃料調製部材。 １１　　直径の小さな管（３；１０３）がほぼ同じ熱膨
   張率を有する金属接続管（４；１０４）とガラスろうに
   よって接合されている、特許請求の範囲第１項〜第１０
   項のいずれか１項に記載の燃料調製部材。 １２、閉鎖部材（１３５）として出口（１４０）を備え
   た端壁が直径の大きな管（１０２’）内に設けられてい
   る、特許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれか１項に
   記載の燃料調製部材０ １３、閉鎖部材（１３６）が鼻形突出リングであり、該
   リングが直径の大きな管（１０２）から外側に延び、突
   出鼻形部分を有しかつ灼熱ヘラＰとして構成されている
   、特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか１項に記
   載の燃料調製部材。 １４、閉鎖部材（８）として外リングが設けられており
   、該外リングがほぼ導管系（１０）まで達している、特
   許請求の範囲第１項〜第１３項のいずれか１項に記載の
   燃料調製部材。 １５　　セラミック部材（２，８；１０２，１３６）が
   導電性材料から成り、間隔を置いて配置された位置に電
   流供給のだめの端子（２０，２２；１２０．１２２）が
   設けられておシかつ自体で電気加熱装置（２４；１２４
   ）を特徴する特許請求の範囲第１項〜第１４項のいずれ
   か１項に記載の燃料調製部材。 １６　　電気端子（２０，２２；１２０，１２２）が、
   炭化珪素に珪素でろう接することができかつほぼ同じ熱
   膨張率を有する材料から成る、特許請求の範囲第１項〜
   第１５項のいずれか１項に記載の燃料調製部材。 １７、電気端子（２０，２２；１２０．１２２）が、珪
   素で処理することにより耐酸化性にされた金属から成る
   、特許請求の範囲第１６項記載の燃料調製部材。 １δ、燃料調製室（１；１０１）が７００〜１４００℃
   の浄化温度に加熱可能である熱気加熱装置及び該浄化温
   度で安定なセラミック部材（２゜３．８；１０２，１０
   ３，１２８，１２９゜１３５．１３６）を有する、特許
   請求の範囲第１項〜第１７項のいずれか１項に記載の燃
   料調製部材。 １９、燃焼室に燃焼空気を供給する導管系と共同するた
   め、少なくとも１つの出口が燃焼室に開口した電気的に
   加熱可能な燃料調製室を有する高加熱可能な燃料調製部
   材でおって、燃料調製室を有する構造ユニットが多数の
   セラミック部材と、その内側にある直径の大きな管と、
   導管の端区分に嵌合された直径の小さな管と、他方の端
   区分に設けられた少なくとも１つの閉鎖部材とから構成
   されており、かつ該構造ユニットの一部分がほぼ同じ熱
   膨張率を有する焼結プレスもしくは押出成形部材であシ
   、該部材がその接触面で熱安定性に相互に結合されてい
   る高加熱可能な燃料調製部材を製造する方法において、
   セラミック部材を焼結前に組合わせかつ焼結によって一
   体化することを特徴とする、高加熱可能な燃料調製装置
   の製法。 ２０　　燃焼室に燃焼空気を供給する導管系と共同する
   ため、少なくとも１つの出口が燃焼室に開口した電気的
   に加熱可能な燃料調製室を有する高加熱可能な燃料調製
   部材であって、燃料調製室を有する構造ユニットが多数
   のセラミック部材と、その内側にある直径の大きな管と
   、肢管の端区分に嵌合された直径の小さな管と、他方の
   端区分に設けられた少なくとも１つの閉鎖部材とから構
   成されており、かつ該構造ユニットの一部分がほぼ同じ
   熱膨張率を有する焼結プレスもしくは押出成形部材であ
   り、該部材がその接触面で熱安定性に相互に結合されて
   いる、高加熱可能な燃料調製部材を製造する方法におい
   て、炭化珪素部材を焼結後に組合わせかつ次いで液状珪
   素を添加して相互に一体化することを特徴とする、高加
   熱可能な燃料調製部材の製法。