JPS61159018A - 芯式液体燃料燃焼装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、液体燃料を毛細管現象で吸い上げる芯の温度
を制御することによって火力調節幅を拡大できるように
した芯式液体燃料燃焼装置の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

芯式液体燃料燃焼装置、たとえば、そめ代表的な芯式石
油燃焼器は、多数の通気孔を有する内、外炎筒を同心的
に配置して両筒間に燃焼室を形成するとともに上記燃焼
室の下部に燃料タンクから毛細管現象で石油を吸い上げ
る芯を配置し、この芯から蒸発する石油蒸気を上記燃焼
室内で燃焼させるように構成されている。そして、この
種の芯式石油燃焼器にあっては、通常、芯を取り囲むよ
うに芯ガイド筒を設け、この芯ガイド筒からの芯の露出
量を調節することによって立炎量を調節する方式を採用
している。

このような石油燃焼器にあって、たとえば点火装置で芯
に点火すると、内、外炎筒に設けられた多数の通気孔か
ら燃焼に必要な空気が燃焼器に導入され、燃焼が促進さ
れる。この燃焼によって生じた燃焼熱は、芯を加熱して
石油の蒸発量を増大させる。このため、燃焼は徐々に拡
大化する。通常、このような芯式石油燃焼器においては
、燃焼効率の向上化や設計上の問題から、燃焼室の上部
に燃焼領域を設定す□るとともに燃焼室の下部に空気と
燃料との予混合領域を設定している。このため、内、外
炎筒の上部に形成される通気孔を下部に形成される通気
孔に比べて大径に形成し、燃焼室下部に導入される空気
の量を制限するようにしている。したがって、上記のよ
うに燃焼が拡大化すると、燃焼領域は徐々に燃焼室の上
部へと移行する。このように燃焼領域が燃焼室の上部へ
と移行すると、芯に入力される熱量が減少し、石油の蒸
発量が減少する。この結果、芯から放出される熱量と芯
に入力される熱量とがバランスした状態で定常燃焼状態
となる。

しかし、このような石油燃焼器にあっては、次のような
不具合のあることが判明している。すなわち、特に火力
を小さくするために芯を芯ガイド部側に下げると、一時
的には石油の蒸発口が減少して火力が小さくなるものの
暫くすると、燃焼領域が燃焼室の下方に移動し、芯の温
度を再び上昇させて石油の蒸発量を増大させる。このた
め、極端に芯を下げない限り火力を小さくすることはで
きない。したがって、円滑な火力調節を行なうことが困
難で、しかも火力調節範囲も狭い。また、火力を大きく
するために芯ガイド筒から芯を急に露出させると、高温
雰囲気中に多量の燃料を含んだ芯が導入されることにな
り、この結果、急激に石油の蒸発が促進され、燃焼室内
部での燃焼を完結できずに過大な立炎を起こし、安全上
好ましくない事態を引起こすこともある。さらに、弱燃
焼時においては、所定の燃料蒸発量を確保するために燃
焼室の下部に火炎が形成される。このため、空気と燃料
との予混合領域が少なくなり、Ｃ０１ＴＨＣなどの有害
なガスの排出量が増加する。

そこで、このような問題を解消するために、最近、発明
者等は、芯ガイド筒を介して芯の露出している部分の温
度を積極的に制御し、芯への過剰熱入力を制限すること
によって燃焼性を改善し、火力調節幅を拡大できるよう
にした新しい方式の液体燃料燃焼装置を提案した。この
方式を採用した燃焼装置は、芯ガイド筒にヒートパイプ
式の吸熱要素を配置した芯温度制御装置を備えており、
２つの制御方式のいずれかで火力調節を行なうようにし
ている。すなわち、その１つは芯の露出量を一定に保っ
た状態で芯温度制御装置の制御Ｋ１ｍを変えることによ
って火力調節を行なう方式であり、また他の１つは芯温
度制御装置の設定状態を不変にして芯の露出量を変える
ことによって火力を調節する方式である。

しかしながら、この新しい方式の燃焼装置、特に芯の露
出量を一定にして芯温度制御装置の制御量を変える方式
を採用したものにあっては、火力調節幅を十分広くしよ
うとすると芯温度制御装置が大形化する問題があり、こ
の問題をどのようにして解決するかと言う点が残されて
いた。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、芯の露出量を一定に保ち芯温度
制御装置の制御Ｉｍを変えることによって火力を調節す
るものにおいて、芯温度制御装置の大形化および複雑化
を招くことなく芯温度制御装置の撮能を良好に発揮させ
ることができ、火力調節幅の拡大化を図れる芯式液体燃
焼装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明によれば、燃料タンク内に収容されている液体燃
料を毛細管現象で吸い上げる芯と、この芯を支持する芯
ガイド筒と、この芯ガイド筒の温度を制御することによ
って前記芯の温度を制御する芯温度制御装置とを備えた
ものにおいて、前記芯温度制御装置が、前記芯ガイド筒
に一体的または密接して設けられた流体通路と、この流
体通路の一端側を流量調節バルブおよびポンプを介して
前記燃料タンクに接続する燃料汲み上げ系統と、前記流
体通路の他端側を放熱器を介して前記燃料タンクに接続
する燃料戻し系統とで構成されてなる芯式液体燃料燃焼
装置が提供される。

〔発明の効果〕

本発明に係る燃焼装置は、液体燃料の含浸された芯への
熱入力を積極的に制御することによって、火力を調節す
る方式を採用している。この場合、火力調節の幅は、芯
への熱入力の可変幅に依存する。本発明では、燃料タン
クに収容されている液体郷料をポンプおよび流量調節バ
ルブを介して汲み上げ、これを前述した流体通路に強制
的に流すようにしている。すなわち、液体燃料そのもの
を用いて芯ガイド筒を冷却し、これによって芯を冷却す
るようにしている。したがって、流体通路に流れる液体
燃料の８ｉ■を流量調節バルブで調節することによって
芯への熱入力を簡単に、かつ大幅に可変することができ
、結局、火力調節範囲を拡大化することができる。そし
て、この場合には、燃料タンク内に多量に存在している
液体燃料を冷媒として使用しているので、格別な冷媒液
を貯蔵する必要は全くない。したがって、芯温度制御装
置の小形化を図った状態で、なおかつ火力調節範囲の拡
大化を図ることができる。

また、本発明装置では、火力の調節に際して芯の上下動
を必要としないので、火炎位置の極端な変動を伴わずに
火力の増加または減少を図ることができる。このため、
極めて円滑な火力調節を行なうことができるうえ、過大
立炎の発生を防−止することができる。

また、本発明装置では燃料の蒸発量を直接制御する方式
を採用しているので、弱燃焼時には、燃焼領域を芯の近
傍に移動させることなしに燃料の蒸発量を制御すること
ができる。したがって、弱燃焼時の場合でも予混合領域
を十分確保することができ、有害ガスの発生を防止する
ことができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明を適用した芯式石油燃焼器の概略構成を
示すもので、１は燃焼器筐体を示している。この燃焼器
筺体１は、その前面に開口部２を有し、また、上記開口
部２に対向するように熱反射板３を備え、さらに横部に
石油を貯蔵する貯蔵タンク４を有したものとなっている
。そして、熱反射板３の前面には後述するところの燃焼
器本体５が設置されており、また、開口部２の下方には
上記燃焼器本体５の後述する芯を上下に移動させるため
のつまみ６が配置されている。さらに、つまみ６の横に
は火力を調節するためのつまみ７が配置されている。

しかして、燃焼器本体５は、具体的には第２図乃至第４
図に示すように構成されている。すなわち、この燃焼器
本体５は、第２図に示すように大きく別けて、燃料供給
部１．０と１、燃焼部１１と、芯温度制御装置１２とで
構成されている。

燃料供給部１０は、第２図および第３図に示すように、
開口部を上方に向けて配置され、連絡路Ｑを介して前記
貯蔵タンク４から常に一層レベルまで石油Ｓの補給を受
ける環状の燃料タンク２１を備えている。この燃料タン
ク２１は、外側壁２２より内側壁２３の方が軸心線方向
に十分長く形成されている。そして、外側壁２２の上端
部には外側に折れ曲がった鍔部２４が、また内側壁２３
の上端部には内側に折れ曲がった鍔状の火皿２５がそれ
ぞれ形成されている。鍔部２４の上面には、下部が燃料
タンク２１の外側壁２２より大径に形成され、上部が上
記外側壁２２より小径に形成された段付き筒体２６が外
側壁２２と同軸的に固定され、この段付き同体２６の上
部と前記内側壁２３の上部とで後述する芯３４をガイド
する芯ガイド筒２７．２８を構成している。芯ガイド筒
２７の上端部には、第３図に示すように上記上端部を、
火皿２５の高さと同じ高さで水平に若干外方に延ばした
部分２９と、この部分２９の先端を上方に向けて所定高
さ延ばした部分３０と、この部分３０の先端を水平に外
方へ向けて所定長ざ延ばした部分３１と、この部分３１
の先端を上方に向けて延ばした部分３２とが形成されて
いる。そして、上記部分３１．３２で後述する外炎筒５
２を支持する火皿３３を構成している。芯ガイド筒２７
．２８の間に形成された環状空間内には毛細管現象で石
油を吸い上げる、たとえばガラス繊維等で筒状に形成さ
れた芯３４が、その下端部を燃料タンク２１内に位置さ
せた状態に挿設されており、この芯３４は支持筒３５に
よって支持されている。

この支持筒３５は、上下方向のみ移動自在に、かつ回転
不能に設けられている。支持筒３５の外面複数箇所には
、ピン３６が突設してあり、これらピン３６は前記鍔部
２４上に回転自在に載置されている筒体３７に形成され
た斜孔３８に嵌入している。筒体３７の外面には、第３
図に示すようにラック３９が固定してあり、このラック
３９はビニオン４０と歯合している。そして、ビニオン
４０は段付き筒体２６を軸受を介して貫通して設けられ
た軸４１に連結されており、この軸４１は前記つまみ６
に連結されている。なお、前記部分３０には通気孔４２
が複数形成されている。

しかして、前記燃焼部１１は次のように構成されている
。すなわち、燃焼部１１は、第４図に示すように大きく
別けて、前記芯ガイド筒２８の上端部に形成された火皿
２５上に載１される内炎筒５１と、前記火皿３３の部分
３１上に載置され上記内炎１１５１との間に燃焼室Ｐを
形成する外炎筒５２と、この外炎筒５２より外側に配置
される外筒５３とで構成されている。

内炎筒５１は、開口部を下に向けて配置され、その周壁
および上壁に複数の通気孔５４を有した有底筒状体５５
と、この有底筒状体５５のいわゆる底壁に設けらｈ上記
有底筒状体５５内を上昇してきた空気流を最終燃焼に寄
与させる如（偏向させるラッパ状の空気流偏向板５６と
、有底筒状体５５の内部に嵌合固定され多数の通気孔５
７を有した円板状の空気流制限板５８とで構成されてい
る。外炎筒５２は、上下端を開放しその周壁に複数の通
気孔５９を有した筒状体６０と、この筒状体６０の上端
部に一体的に設けられ、外側に張り出した鍔部６１と、
この鍔部６１の周縁部から下方に向けて僅かに突出した
突周壁６２とで構成されている。内炎筒５１および外炎
筒５２に設けられた通気孔５４．５９は、各炎筒５１．
５２の上部側に設けられたものの孔径が下部に設けられ
るものの孔径に比べて大径に形成されており、これによ
って燃焼室Ｐ内の上側空間に流入する空気の量が下側空
間に流入する空気の量に比べて大となるように設定され
ている。一方、外筒５３は、透明なガラス筒６３と、筒
状体６４とを上下に同軸結合して構成されており、ガラ
ス筒６３の上端部が外炎筒５２の突周壁６２に固定され
ている。そして、内炎筒５１と外炎筒５２とは図示しな
い連結棒によって連結されている。

一方、芯温度制御装！！１２は次のように構成されてい
る。すなわち、第４図に示すように、芯ガイド筒２７の
上端部に形成された火皿３３の上端部外面によって一部
が包み込まれるように部分３２に密着巻回状態にかしめ
止めされた良熱伝導性のバイブ７１と、一端部が上記バ
イブ７１の一端部に接続され、その他端部が前記燃料タ
ンク２１と貯蔵タンク４とを連絡する連絡路Ｑの壁を液
密に貫通して石油Ｓ内に差し込まれた汲み上げバイブ７
２と、このバイブ７２の途中に介挿された流量調節バル
ブ７３およ′びポンプ７４と、一端部が前記バイブ７１
の他端部に接続され、その他端部が前記連絡路Ｑの壁を
液密に貫通して石油Ｓ中に差し込まれた戻りバイブ７５
と、この戻りバイブ７５の途中に介挿された放熱器７６
とで構成されている。放熱器７６は、容器７７によって
構成さ−れている。そして、容器７７は良熱伝導体７８
を介して熱反射板３の裏側に位置している燃焼器筺体１
の壁面に固定されている。また、前記流量調節バルブ７
３の駆動軸は前記つまみ７に連結されている。

次に上記のように構成された芯式石油燃焼器の動作を説
明する。

まず、つまみ６を操作して芯３゛４の先端部を火皿３３
より上方の所定の位置まで上昇させる。なお、つまみ６
を回転させると、ビニオン４０が回転し、□ラック３９
が周方向に移動する。この結果、筒体３７が回転する゛
。この筒体３７に形成された斜孔３８にピン３６を介し
て連結された支持筒３５は、回転は不能で、かつ上下方
向のみ移動自在に設けられている。このため、筒体３７
が回転すると、ピン３６を介して支持筒３５に上下方向
に向かう力が作用する。したがって、っまみ６を回転操
作することによって芯３４の燃焼空Ｐ内への露出漫を調
整することができる。

このような状態で図示しない点火装置で芯３４の先端部
に点火する。点火がなされると、第１図中太矢印で示す
ように、内炎筒５１の下端開口部と外１！ｆｆ５３の下
端開口部とから燃焼に必要な空気が通気孔５４．５９を
介して燃焼室Ｐ内に流れ込む。このとき、外筒５３と空
気量制限板５８とは、燃焼に必要な空気を外乱から保護
する機能を発揮する。燃焼が進むと、燃焼領域は徐々に
上方に移動する。これに伴って、ガラス筒６３を介して
燃焼部１１の周囲に放出される輻射熱量も増加する。

そして、芯３４に入力される熱量と芯３４からの放熱量
とがバランスしｈ時点で定常燃焼、つまり強撚焼状態に
移行する。

このように定常燃焼状態に移行した後、火力を弱めると
きには次のようにする。すなわち、まずポンプ７４を駆
動する。次に、つまみ７を操作して流量調節バルブ７３
の開度を調節する。ポンプ７４が動作すると、燃料タン
ク２１内に存在している石油Ｓの一部が汲み上げられ、
パイプ７１内を通流する。燃料タンク２１内に存在して
いる石油Ｓは低温である。このため、この石油Ｓがパイ
プ７１内を通流すると、火皿３３３、つまり芯ガイド筒
２７は冷却される。このため、芯ガイド筒２７に熱的に
接続されている芯３４も冷却されて温度低下する。芯ガ
イド筒２７が冷却される度合は、パイプ７１内を流れる
石油の流量によって決り、流量が多い程低温に冷却され
る。そして、芯３４も芯ガイド筒２７の温度に比例して
変化する。

燃焼火力は芯３４からの燃料蒸発量によって決り、この
燃料蒸発量は芯３４の温度が低い程少ない。

したがって、つまみ７の操作で流量調節バルブ７３の開
度を調節すれば、弱燃焼状態から強撚焼状態に至るまで
連続的に火力を変えることができる。

また、火力を増加させるためにパイプ７１に流れる石油
の流量を急激に減少させても、芯３４が芯ガイド筒２７
を介して冷却されているので、芯３４の露出部分が急激
に温度上昇するようなことはない。したがって、このよ
うな時に起り易い過大立炎の発生も生じない。ざらに、
燃焼期間中、芯３４は空気の供給を十分受は得る一定の
露出量に保持されているので、たとえ弱燃焼状態に設定
した場合であっても、完全な燃焼を行なわせることがで
き、このような時に起り易い有害ガスの発生も抑制する
ことができる。なお、パイプ７１内を通過した石油は温
度上昇している。しかし、放熱器７６内を通過する間に
冷却される。そして、冷却された石油は再び燃料タンク
２１内へと戻される。

このように、芯温度制御装置１ｆ１２の冷媒液として燃
料タンク２１内に存在している液体燃料の一部を使用す
るようにしている。したがって、格別な冷媒液を貯蔵す
るタンク等を必要としないので、芯温度制御装置の小形
化を図れるばかりか、多量の冷媒液（燃料）を使用でき
るので、火力調節範囲を一層拡大することができ、結局
、前述した効果を元厚させることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではない
。すなわち、上述した実施例では、放熱器を構成してい
る容器を燃焼器筐体の壁に熱的に接続するようにしてい
るが、燃焼器筐体の壁に接続する代わりに放熱器の壁面
にフィンを設けるようにしてもよいし、放熱器を燃焼器
筐体と一体的に形成するようにしてもよい。また、芯ガ
イド簡に燃料通流用のパイプ７１を密接して設ける代わ
りに芯ガイド筒内に、これと一体内に燃料通流用の流路
を設けるようにしてもよい。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した芯式石油燃焼器を一部切欠し
て示す斜視図、第２図は同燃焼器に組込まれた燃焼器本
体を取り出して右半分だけ切欠して示す側面図、第３図
は同燃焼器本体の燃料供給部だけを取り出して一部切欠
して示す斜視図、第４図は同燃焼器本体の′燃焼部だけ
を取り出して一部切欠して示す斜視図である。 １・・・燃焼器筺体、３・・・熱反射板、４・・・貯蔵
タンク、５・・・燃焼器本体、６．７・・・つまみ、１
０・・・燃料供給部、１１・・・燃焼部、１２・・・芯
温度制ｍ装置、２１・・・燃料タンク、２７．２８・・
・芯ガイド筒、２５．３３・・・火皿、５１・・・内′
炎筒、５２・・・外炎筒、７１．７２．７５・・・パイ
プ、７３・・・流量調節バルブ、７４・・・ポンプ、７
６・・・放熱器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料タンク内に収容されている液体燃料を毛細管現象で
   吸い上げる芯と、この芯を支持する芯ガイド筒と、この
   芯ガイド筒の温度を制御することによって前記芯の温度
   を制御する芯温度制御装置とを備えた芯式液体燃料燃焼
   装置において、前記芯温度制御装置は、前記芯ガイド筒
   に一体的または密接して設けられた流体通路と、この流
   体通路の一端側を流量調節バルブおよびポンプを介して
   前記燃料タンクに接続する燃料汲み上げ系統と、前記流
   体通路の他端側を放熱器を介して前記燃料タンクに接続
   する燃料戻し系統とで構成されてなることを特徴とする
   芯式液体燃料燃焼装置。