JPS61159019A - 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、その代表的な芯式石
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
とによって立炎口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
←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室に導入され、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
拡大化される。

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ｉ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
大の蒸発量が減少する。この結果、芯から放出される熱
最と芯に入力される熱壷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ρような
不具合が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量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５１ｍ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、
燃焼空内部での燃焼を完結できずに過大な立炎を起こし
、安全上好まコク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、Ｃ０
１ＴＨＣなどの有害なガスの排出量が増加する。

−そこも、こめ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ＩＩＩＩ）Ｉａシ、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＠：１！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、この芯温度制御装置で芯の露出最に
応じた温度に芯の先端部温度を自動制御するようにして
いる。

しかしながら、この新しい方式の燃焼装置にあっても、
次のような点の改良が残されていた。すなわち、燃焼初
期においては、芯および芯の周辺はまだ低温である。芯
への点火によって芯温度が上昇しよもとするが、この新
しい方式を採用したものにあっては、芯ガイド筒が常に
、芯温度制御装置に接続されているため、芯の熱が芯ガ
イド筒門介して芯温度制御装置で放熱される。このため
、芯温度が所定値以上に達するのに長時間を要し、点火
直後の、いわゆる立ち上がりが悪いと言う問題があった
。また、このように点火直後に低温燃焼が比較的長時間
に屋うて続くため芯にタール分が付着し、点火特性を劣
化させるなどの問題もあった。

〔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、芯温度制御装置を備え□たもの
において、火力調節範囲を拡大できることは勿論のこと
点火直後の立ち上がりを大幅に向上させるこεができる
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、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、前記芯ガイド簡に熱的に接続された吸熱用パイ
プと、一端が上記吸熱用パイプの一端に接続され、他端
側か上記吸熱用パイプの設置位置レベルより上方に向け
て立ち上げられた気泡上昇用パイプと、この気泡上昇用
パイプの他端と上記吸熱用パイプの他端との間に介挿さ
れた放熱器と、この放熱器および上記吸熱用パイプおよ
び上記気泡上昇用パイプからなる閉ループに封入された
作動流体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〕

本発明によれば、吸熱用パイプと放熱器との間に、吸熱
用のパイプの設置されている位置レベルから上方に向け
て立ち上がる関係に気泡上昇用パイプを介在させている
ので、芯温度制御装置の機能を良好に発揮させて火力調
節範囲を拡大できるとともに点火直後の立ち上がりを大
幅に改善することができる。すなわち、芯に点火した時
点においては、芯および芯の周辺は温度が低い。点火に
よって芯の温度が上昇しようとすると、この熱は吸熱用
パイプに奪われる。しかし、この時点では気泡上昇用パ
イプも低温である。このため、吸熱用パイプ内で発生し
た作動流体の蒸気は、気泡上昇用パイプ内に移動した時
点で凝縮されて液化する。したがって、吸熱用パイプか
ら気泡上昇用パイプま・で熱が移動するが、気泡上昇用
パイプの径を予め小さくしておいたり、作動流体の量を
少なくしておきざえすれば吸熱用パイプから気−泡上昇
用パイブに移動する熱量を十分少なくすることができ、
点火時に芯温度１９１ｍｌ装置によって芯、が冷却され
るのを防止することができる。このような理由で、点火
直後における立ち上がりを速くすることができ、また、
芯へのタール分の付着も防止することができる。一方、
弱燃焼域では、吸熱用パイプに入力する熱量が増加する
ので、この吸熱用パイプ内で発生する蒸気量も増加する
。このため、この蒸気は気泡上昇用パイプを通って放熱
器で凝縮される。したがって、芯ガイド筒、つまり芯は
この芯の露出ｌに対応した温度に保持されることになる
。また強撚焼滅においては、専ら火炎に゛よつ゛て芯が
□加熱され、露出量に応じた芯温度に保持され、結局、
芯の露出量を調整することによって火力を大幅に可変す
ることができる。

このように、本発明によれば、点火直後の立ち上がりを
速くできるとともに火力調節範囲を拡大できる。

〔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ｍ器筐体を示している。この燃焼器
筐体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制御するための
ノブ６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Ｊ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１０と、燃焼部１１と、芯温度制御装＠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、前記貯蔵タンク４から
常に一層レベルまで石油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２
２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、着た内ｌｌｌ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、この段付き筒体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
長さ延ばした部分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５２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ｌＩＩｔＭ等で筒状に形成された芯３
４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、ビン３６が突設してあり、これらビン
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因に示すようにラック３９が固定してあ
り、このラック３９はピニオン４０と歯合している。そ
して、ピニオン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
は前記ノブ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上に載置される内炎筒５１と、前記火皿３３の部分
３１上に！１Ｆされ上記内炎筒５１との間に燃焼器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
および土壁に複数の通気孔５４を有した有底筒状体５５
と、この有底筒状体５５のいわゆる低壁上面に設けられ
上記有底筒状体５５内を上昇してきた空気流を最終燃焼
に寄与させる如く偏向させるラッパ状の空気流偏向板５
６と、有底筒状体５５の内部に嵌合固定され多数の通気
孔５７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５
１．５２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！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れ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、芯温度制御装置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に密着状態にかしめ止めさ
れた吸熱用のパイプ７１と、一端部が上記パイプ７１の
一端に接続され、他端側か熱反射板３の内面に沿りて上
記パイプ７１の設置されている位置レベルから上方に向
けて立ち上がるように配置された気泡上昇用のパイプ７
２と、このパイプ７２の他端部とパイプ７１の他端部と
の間に介在した放熱器７３と、この。

放熱器７３および吸熱用のパイプ７１および気泡上昇用
のパイプ７２からなる閉ループ内に封入された作動液体
７４とで構成されている。放熱器７３は、下端部を前記
パイプ７１のレベル以上の高さに位置させて配置された
縦長の容器７５と、この容器７５の上端部に形成され前
記パイプ７２に接続される接続部７６と、容器７５の下
端部に形成され前記パイプ７１に接続される接続部７７
とで構成されている。そして、容器７５の外面で上半分
部分が良熱伝導体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。

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、ノブ６を操作して芯３４の先端部を火皿２５の位
置まで上昇させる。なお、ノブ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にビン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（すら
れている。

このため、筒体３７が回転すると、ビン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、ノブ６を回転操作することによって芯３４
の燃焼至Ｐ内への露出量を自在に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
に点火しする。この点火によって、火皿３３が熱供給を
受け、この結果、パイプ７１内の作動液体７４の一部が
蒸発する。この蒸気は気泡となって気泡上昇用のパイプ
７２へと移動する。

このとき、パイプ７２はまだ低温に保たれている。

このため、パイプ７２内に移行した気泡、つまり作動液
体７４の蒸気はパイプ７２内で凝縮する。

このように凝縮が起こると、気泡上昇用パイプ７２の実
効内径が小さくなり蒸気の通流が阻害されることになる
。このため、吸熱用のパイプ７１から気泡上昇用のパイ
プ７２に移動する熱量が抑制され、この結果、芯ガイド
筒２７、つまり芯３４の温度が急速に立ち上がり、安定
したー焼状態へと速やかに移行する。そして、ノブ６を
操作して芯３４の露出量を調節すれば露出量に応じた火
力に設定することができる。すなわち、芯の露出量を層
側させると、芯３４の先端部に入力される熱量は火炎か
ら供給される分が主流になり、この結果、芯３４の先端
部は高温に加熱される。したがって、燃料蒸発量が十分
多くなり強燃焼状態となる。このとき、気泡上昇のパイ
プ７２は燃焼熱によって加熱され熱移送し易い状態とな
る。しかし、このような状態では火皿３３の温度が気泡
上昇のパイプ７２より低いので火皿３３からの熱移送は
行われない。一方、芯３４の露出量を少なくする　　　
　まために芯３４を下げると、火炎が下がり、火皿３３
と放熱器７３との間に大きな温度差が生じ、この温度差
に応じてパイプ７１内を通流する作動液体７４の通流量
が変化する。すなわち、作動液体７４は火皿３３の位置
を通過するとき火皿３３から熱を奪って蒸発し、この蒸
気が速度を速めて気泡上昇用パイプ７２を経由して放熱
！１７３に流れ込む。流れ込んだ蒸気は、容器７４の内
壁面で、かつ燃焼器筺体１の壁に゛熱的に接続されてい
る部分で凝縮して液となる。そして、この液が再びパイ
プ７１内へと流れる。この場合、上述した温度差が大き
い程、パイプ７１内を流れる作動液の流量が増加する。

この結果、火皿３３はほぼ一定の温度に冷Ｗされる。火
皿３３は芯３４の露出部を囲繞しており、しかも火皿３
３はガイド筒２７を介して芯３４に熱的に接続されてい
る。このため、火皿３３が温度降下すると、芯３４の先
端部も温度降下すること“になり、これによって芯３４
の先端部からの過剰な燃料蒸発が抑制される。したがっ
て、芯３４の露出量に応じた燃料蒸発量、つまり火力に
保たれることになる。

このように、芯３４の露出量に応じた燃料蒸発量に設定
でき、これに応じた火力を得ることができる。したがっ
て、ノブ６の操作によって広範囲の火力調節を実現する
ことができる。また、芯温度制御装置１２の閉ループに
前述した気泡上昇用のパイプ７２を介在させているので
、点火直後の立ち上がり特性を改善することができ、結
局、前述した効果を発揮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
る容器の上部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
熱器の容器で上部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、気泡上昇用のパイプ７２を熱反射板３の裏面に配
置するよ゛うにしてもよい。また、作動液体としては、
水、アルコール、アンモニア、フレオ　。

ン等を用いることができる。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・・・燃焼器筐体、３・・・熱反射板、４・・・貯蔵
タンク、５・・・燃焼器本体、６・・・ノブ、１０・・
・燃料供給部、１１・・・燃焼部、１２・・・芯温度制
御装置、２１・・・燃料タンク、２７．２８・・・芯ガ
イド筒、２５．３３・・・火皿、５１・・・内炎筒、５
２・・・外炎筒、７１・・・吸熱用のパイプ、７２・・
・気泡上昇用のパイプ、７３・・・放熱器、７４・・・
作動液体。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 冨　１　　図 竿　２　図 第　３　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、前記芯ガイド筒に熱的に接続された吸熱
   用パイプと、一端が上記吸熱用パイプの一端に接続され
   、他端側が上記吸熱用パイプの設置位置レベルより上方
   に向けて立ち上げられた気泡上昇用パイプと、この気泡
   上昇用パイプの他端と上記吸熱用パイプの他端との間に
   介挿された放熱器と、この放熱器および上記吸熱用パイ
   プおよび上記気泡上昇用パイプからなる閉ループに封入
   された作動流体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。
2. （２）前記気泡上昇用パイプは、燃焼熱によって加熱さ
   れる位置に配置されてなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の芯式液体燃料燃焼装置。