JPS6137524B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は灯油等の液体燃料を気化させて燃焼さ
せる液体燃料燃焼装置に関し、その目的は、液体
燃料を瞬時に蒸発させ、その気化ガスを気化燃料
用バーナに供給することにより、簡便にして安定
な、かつ瞬時に着火可能な液体燃料燃焼装置を提
供することにある。

従来、公知の加熱式灯油ガス化装置の主なもの
は、静止型とロータリー型に大別されるが、いず
れも原理的には熱容量の比較的大きな液体燃料を
電熱ヒータ等で加熱することにより灯油の沸点に
比較して充分に高い温度に保持する。そして、熱
媒体の表面に灯油を注入して気化させるものであ
るが、熱媒体の熱容量が大きいので、始動後着火
に至るまでに数分乃至は十数分の予熱時間を必要
とする。

また、特公昭45―11755号公報および特公昭43
―24036号公報においては、灯芯と発熱体とを用
いて灯油を気化させる法が提案されているが、い
ずれも灯芯が発熱体を被覆するような構成でない
ため、発熱体のエネルギーを効果的に灯油の気化
に寄与させる上で問題である。

さらに、特公昭41―22127号公報に記載されて
いる方法は、灯芯に発熱体が内蔵された構成であ
るが、単に灯芯にヒータが付設されている構造で
あるため、この部分の熱容量が大きく、始動時よ
り気化するまでにやはり長い時間を要する。ま
た、気化された灯油は一度気化灯油として貯蔵さ
れた後に調節用ノズルを経て、燃焼空気と混合す
る構成であるため、気化室内で気化した灯油が充
満し、かなりの気化油が再凝縮して液体となり、
気化と凝縮を繰返すことになるため、貯蔵タンク
の油温が上昇したり、タンク内の灯油が酸化して
変色灯油となり、タール化が促進される。

そこで、本発明は毛細管現象を有する耐熱性繊
維をシート状として液体燃料の吸上体を構成する
とともに、この吸上体の一部で発熱体を覆つて中
空状で、かつ吸上部の厚みより大きい幅の蒸発部
を形成し、この蒸発部の油面より突出させるとと
もに中空の軸を液面と平行にし、この蒸発部に流
入空気を接触させる構成としたものである。

これにより上記従来の欠点を解消しようとする
ものである。

以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづい
て説明する。第１図に示すように、密閉容器１内
には液体燃料、たとえば灯油流入口２、空気流入
口３および混合ガス流出口４とが設けられてい
る。さらに、この密閉容器１の内部には毛細管現
象を有する耐熱性繊維材でシート状に構成された
灯油の吸上体５を設けている。この吸上体５は吸
上部５ｂとシートの一部で発熱体６の外周を覆
い、かつ中空状で、吸上部５ｂの厚み方向の幅よ
り大きい幅の蒸発部５ｂからなりたつている。ま
た、第２図および第３図に詳しく示したように発
熱体６は、耐熱性繊維からなるシート、すなわち
クロス状材で外周を覆われて密接しているので、
毛細管現象で吸い上げられた灯油は効果的に発熱
体６と接触するため、通電によるジユール熱は蒸
発部５ａまで吸に上げられた灯油を効率よく気化
させることが可能となる。

すなわち蒸発部５ａは灯油の油面より突出し、
吸上部５ｂの上部より横方向に膨出した形状、つ
まり蒸発部５ａの側面幅Ａ、吸上部５ｂの厚みＢ
としてＡ＞Ｂとしているため、蒸発部５ａの全周
部とシートの接触部で気化灯油はシートを通つて
略360゜の全周方向に蒸散することが可能とな
る。また、蒸発部５ａは中空となつており、この
中空内にも蒸発することが可能となる。この中空
部の端面は開放されており、混合ガス流出口４と
空気流入口３は、この中空部の軸方向に配列させ
ている。

また、この蒸発部５ａの表面および中空部内に
蒸発した灯油は空気流入口３より導入された空気
と直接に接触し、蒸発とともに瞬時にバーナ部へ
輸送されることになる。

ここで灯油の気化は主に発熱体６と吸上体５
（シート）の接触面でおこなわれているが、この
接触面で発生したガスはすみやかに蒸発部５ａよ
り放散しなければならない。もし、気化したガス
が蒸発部５ａの吸上体５（シート）の厚み方向を
通過するとき、この発生したガスが厚み方向を通
過しにくければ、内部に滞溜するガス量が増加
し、毛細管作用を阻害する。また、このような状
態では滞溜したガスが発熱体６を覆い、発熱体６
の熱が蒸発部５ａ部に吸い上げられている灯油へ
熱伝導しにくくなる。したがつて発熱体６が高温
化し、溜つたガスの熱分解によるタール化あるい
はカーボン化あるいは消火時間の増大を生じる。

実施例のように、発熱体６の表面で発生したガ
スが吸上体５を通過し略３６０゜方向へ放散し、
また中空内にも放散するものでは上記の現象は生
じにくい。しかし、前述の従来例では蒸発部の下
部は同じ厚みの吸上部で塞がれており、それだけ
下部の表出部が小さくなり、また、蒸発部の表面
積が小さいこと、内部に中空がなくて発生したガ
スが放散しにくい構成であり、吸上部の毛細管に
カーボンやタールがつまりやすい。

また、蒸発部５ａで、蒸散した灯油は、吸上部
５ｂから間断なく自動的に毛細管現象で供給され
ることになり定常状態を維持する。すなわち、吸
上体５の灯油吸上げ能力、発熱体６の発熱量，蒸
発部の表面積等の関係を適当に選定することによ
り、発熱体６の供給熱量に対して極めて効率的に
灯油気化を行わせることができる。また特に、蒸
発部においては中空であるが故に熱容量が小さ
く、所要の強度になるまでの立上りが短かく、し
たがつて始動より着火に至るまで数秒〜数十秒の
予熱時間で可能となるのである。さらに蒸発部５
ａはその中空の軸を液体燃料の液面に平行にして
いるため、各部が液面に対し一定間隔をもち、各
部の蒸発にむらが生じない。

さらに、上記空気供給口３は、これより流入す
る空気を灯油の蒸発部５ａに効果的に衝突させる
もので、空気と灯油気化ガスを効果的に接触させ
て混合ガスとし、この混合ガスが混合ガス流出口
４より流出しやすくなるように蒸発部５ａに対し
て対向配置する。そして、このようにして得られ
る混合ガスを使用目的に応じて各種のバーナーに
導くことにより簡便で経済的な液体燃料燃焼装置
を構成することができる。

なお、発熱体６はこの実施例のごとくシート状
の吸上体５で発熱体をつつみこみ、かつ膨出する
ようにすることが、ジユール熱の熱効率の上から
最も効果的であつた。また、必要に応じて発熱体
６としてPTCセラミスターを用いることによつ
て加熱温度を一定に維持するように自己制御性を
持たせることもできる。さらに、本発明をより効
果的に実施するために、発熱体の形状は、第２図
および第３図に詳述のように、細線状電熱線をコ
イル状に巻回し、発熱体の中心部は第３図のよう
に、中空状で、両端部が開放状態にすると中空部
にもガスを発生しガスの放散をしやすく、かつ発
熱体のジユール熱の熱交換効率を向上させる。

次に吸上体５の特徴を詳述する。上記実施例か
ら明らかなように吸上体５の必要条件は耐熱性
でかつシート状で、毛細管現象を有すること熱
源の供給エネルギーの変化に応じて灯油吸上量が
変化できること、さらに望ましく触媒を設けた場
合灯油の気化にあたり灯油の一部がその触媒作
用によりクラツキングされガス化されること発
熱体６の周辺部に生成されるタール状未燃焼生成
物を上記項の触媒で触媒的に酸化浄化する機能
を有すること等である。

そこで、本発明者らは上記必要条件を満足させ
るため耐熱性繊維材を種々検討したところ、ガラ
ス繊維、脱アルカリガラス繊維、シリカ繊維、ア
ルミナ繊維、炭素繊維、石綿が吸上体５として好
ましく、特にガラス繊維、脱アルカリシリカ繊維
で編組したものが最も好ましいものであつた。

なお、上記ガラス繊維だけでは長時間灯油吸上
体５として使用していると発熱体６の周辺部の灯
油の気化する場所で次第にタールが生成する。そ
して、このタール状未燃焼生成物は灯油の吸上能
率を著しく低下させるため、上記タール生成物の
生成防止対策が必要である。そこで本実施例では
上記タール生全物の生成防止対策として耐熱性繊
維シートよりなる吸上体５の表面に触媒を担持さ
せた。その結果、発熱体６の周辺部の灯油気化部
にはほぼ完全にタール状生成物がみられなくなつ
た。なお、このタールの生成が解消される理由は
定かではなが、恐らく繊維質表面に担持される触
媒の作用により高分子量の灯油成分は気化熱を受
け気化するに際し、一部はより低分子量のガス状
炭化水素ガスが分解され、また発熱体６の周辺部
に生成されるタール状未燃焼物は触媒作用により
低温で酸化燃焼するものと推察できる。

なお、この際の触媒として種々検討したが白
金、ロジユウム、パラジユウム、パナジユウム、
ルテニウムが極めて微量の担持量で著しい効果を
示すことがみとめられた。また、少なくとも、高
温になる蒸発部に触媒を担持させればよい。

次に具体的な数値について説明を行なう。先ず
吸上体５としてガラス繊維の収束糸で編んだガラ
スクロスを用い、その表面に触媒として白金を
0.8重量パーセント担持させた。そして実験する
と室温20℃において3500kcal／Ｈの発熱量に混合
ガスを発生するに要する加熱体６の電力量は55W
であり、また通電開始後30秒以内で混合ガスを発
生させることができた。つまり、本実施例品によ
ればこのような簡単な構造で、しかも効率の高い
省エネルギー型の液体燃料燃焼装置を得ることが
できる。また、この実施例で（吸上体５として上
記白金を担持させたガラスクロスを用たもの）で
連続運転したところ800時間でなお順調に安定し
た燃焼を継続した。なお、比較のため吸上体５に
白金触媒を担持させない吸上体５は85〜130時間
の時点で発熱体６周辺部で一部タールの発生がみ
とめられた。しかし、たとえばガラス繊維は極め
て安価なもので、吸上体５を定期的に定換を行な
えばガラスクロスのみでも充分実用化は可能であ
り、またガラス繊維に白金触媒を担持させたもの
は、800時間の時点でもタールの発生が全くみと
められないため、長時間にわたり吸上体５の交換
なしに燃焼器の運転が可能と考えられる。

第４図は本発明をコンロに応用した実施例を示
すものである。つまり混合ガス流出口４の上部に
逆火防止金網７を介してコンロ用バーナー８を接
属し、その炎口９および１０において上記混合ガ
スの燃焼炎を形成させるように構成したものであ
る。なお、図中の１１は五徳、１２は密閉容器１
の保温材、１３および１４は電熱入力端子を示
す。この際、空気の供給は送風機１５によつて行
い、灯油はレベラー１６により液位を一定に保持
して供給される。さらに、燃焼量の調節は発熱体
６の電気入力および空気の供給量を制御すること
により広範囲に変化させることができる。

なお、本発明の応用例として従来の大部分の燃
焼装置、調理器、石油ストーブ、石油温風機等に
も応用展開することが可能である。

以上のように本発明は耐熱繊維よりなるシート
状の吸上体を形成するとともに、この吸上体で発
熱体の外周を覆つて中空状の蒸発部を形成したた
め、中空部にも気化燃料が発生し、この気化燃料
も燃焼に利用でき、またこの蒸発部の熱容量がき
わめて小さく、液体燃料の気化は短時間でスムー
ズに行える。もちろん、この場合に要する電力は
少なく、省資源化に大きく貢献する。さらに、蒸
発部の熱容量が小さいので発熱体への通電停止に
ともないきわめて短時間で液体燃料の気化が停止
され、従つて消火後に悪臭が生じることが少なく
なる。しかも前記蒸発部はすなわち、蒸発部の側
端面において、蒸発部の幅を吸上部の厚みより大
きくしているので、全周方向にガスを発散できき
わめて高い効率で気化が行えるとともに、吸上体
中に滞溜する高温ガスによるカーボンやタールの
発生を少なくする。このために毛細管がつまりに
くく、吸上体の寿命が改善される。また蒸発部は
その中空の軸を液体燃料の液面と平行にしている
ため、蒸発部の各部と液面とが一定間隔となつて
各部への吸上による液体燃料の供給量がほぼ等し
くなつて前記蒸発むらがなくなり、また、端面開
放で、かつその軸方向を空気流入口と混合ガス流
出口と同列に配しているので中空部端面から中空
部へ空気が流れ易く中空部の気化燃料を速かに取
り出すことができさらに燃料気化面は蒸発部の内
外表面とすることができるので燃料気化が極めて
良好であり燃焼制御が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる液体燃料燃
焼装置の要部断面図、第２図、第３図は同装置の
吸上体の正面図と側面図、第４図は本発明の他の
実施例にかかる液体燃料燃焼装置の断面図であ
る。 １……密閉容器、２……灯油流入口、３……空
気流入口、４……混合ガス流出口、５……吸上
体、５ａ……蒸発部、５ｂ……吸上部、６……発
熱体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気の流入口と混合ガスの流出口とを備えた
   容器と、耐熱繊維でシート状に構成され前記容器
   内に配した液体燃料の吸上体を具備し、前記吸上
   体は液体燃料に接する吸上部と液体燃料の上部に
   位置する蒸発部よりなり、前記蒸発部は前記吸上
   体を構成する耐熱性繊維の一部で発熱体の外周を
   覆つて中空状とするとともにその側端部を開放
   し、さらに前記中空部の側端面からみた前記蒸発
   部の幅を前記吸上部の厚みより大きくし、前記中
   空部の軸を液体燃料の液面と平行に配置するとと
   もに、前記中空部の軸方向に、前記空気の流入口
   と混合ガスの流出口を配列させたことを特徴とす
   る液体燃料燃焼装置。 ２ 液体燃料吸上体の少なくとも蒸発部に貴金属
   触媒を担持させたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。 ３ 蒸発部はコイル状に巻回した発熱体を、吸上
   体を構成する耐熱性繊維の一部で覆つたものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   液体燃料燃焼装置。