JPS62297611A - 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】 産業上の利用分野 本発明は暖房、加熱、乾燥等に利用される予混合型の液
体燃料燃焼装置に関する。

従来の技術 燃料と空気の予混合ガスを炎口部へ送って燃焼させるい
わゆる予混合型の燃焼装置は、ガスまたは石油燃焼器と
して広く用いられているが、ガス燃焼装置においては炎
口部にセラミックプレートを用いているものもあるが（
例えば、述正−「燃焼機器工学」、（昭和６２年１２月
２０日）９日刊工業新聞社、Ｐ１９４）、液体燃料を用
いた燃焼装置においては、たとえば実公昭４８−１０４
９３号公報に示されるように、金網等の金属体が用いら
れていた。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の方式においては、ガス燃焼の場合には炎口部
にセラミックプレート（一般にはその素材が３０〜８０
％の気孔率を有する多孔体で、これに適宜径の小孔を多
数穿設している）を用いて３ベー／゛ も、このプレート内の多孔に燃料ガスが蓄積されて、消
火時に燃料を遮断してもなお燃料が浸出するようなこと
はない。しかし、液体燃料を加熱気化させ、これに空気
を混合して炎口部に送る場合には、セラミックプレート
の表面および多孔内に燃料が結露して含浸保持され、消
火時に燃料を遮断してもプレート内に保持されていた燃
料が徐々に気化して流出し、臭気や一酸化炭素を多量に
発生することになり、実際には使用不可能であった。

またセラミックプレートの裏面側（気化室側）では充分
温度が上昇せず、結露して含浸された液体燃料が部分酸
化反応あるいは重合反応を受けてタール状物質が生成付
着し、気孔を閉塞したり混合気の流れに偏りを生ぜしめ
る等の欠点があった。

上記の欠点の改善策としてセラミックプレートを薄板に
設計し、裏面の温度を上昇し易くすることが考えられる
が、セラミックプレートの強度不足のため不可能であっ
た。さらに、炎口部に金網等の金属体を使用した従来例
も提案されているが、この場合には金属体の良熱伝導性
のために全体の温度が上昇し、炎口部の上流側において
結露を防止し、タール状物質の生成も防止できるが、金
属体にステンレス等の耐熱材料を用いたとしても常用温
度はＳＯＯ℃前後であり、短期使用には耐えるが長期間
赤熱させて使用した場合には劣化し、著しくは一部が破
損して落下することにもなり、正常な燃焼を維持できな
くなるという欠点があった。また金属の炎口部の場合、
炎口部裏面側の温度が過度に上昇し、上流側（気化室側
）の混合気に逆火する恐れがあり、特に外部の風の影響
を受けた時あるいは低燃焼量で燃焼せしめ時に生ずる逆
火を防止し得なかった。

本発明は上記従来の欠点を解消し、液体燃料を用いた場
合においても燃料の含浸およびタールの付着がなく、し
かも逆火防止性と耐熱性に優れた長寿命の炎口部を有す
る予混合型の燃焼装置を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記従来の問題点を解決するために本発明で用いる技術
的手段は、液体燃料と空気の予混合ガス６ベーノ を噴出して火炎を形成する炎口部を、小径の開孔を密設
して構成すると共に、この炎口郡部材表面を耐熱性セラ
ミック膜で包蔵するものである。

作　　用 上記手段により耐熱性セラミック膜で包まれた炎口部の
部材は、素材が粉体を焼結した多孔質セラミックなどの
割れ易い材料であっても、セラミック膜で包むことによ
り薄板として使用可能となり、燃料流における上流部を
高温に維持できるので液体燃料が結露して含浸すること
なく、燃料供給の停止と同時に速やかに燃焼が停止し、
かつ臭気や一酸化炭素等の放出も回避でき、また炎口部
がタールにより閉塞される恐れもない。さらに素材がス
テンレス等の耐熱性不十分な材料による場合も、セラミ
ック膜の耐熱性、化学的安定性により、炎口部の寿命劣
化が防止できる。またセラミック膜は金属に比較して熱
伝導性が極めて小さいので、炎口部上流側表面温度を逆
火を充分防止し得る温度に低減し得るため、風あるいは
低燃焼量等の影響下でも逆火を生ずることなく長時間に
わ６　／、　ま たって安定した燃焼性能を維持できるものである。

実施例 以下本発明の一実施例について、添付図面に基づいて説
明する。

第２図において、１は気化室で底部に電気ヒータ２が添
装され、また燃料ポンプ３から連設する送油管４と送風
ファン６から連接する送風管６が開口している。７は気
化室１に連続する燃焼室で、中央部には多数の気孔８を
穿設した平板状の炎口部９を直立させて備え、この炎口
部９と対向する前面には耐熱ガラスよりなる熱線透過体
１ｏを配設している。１１は排ガス口である。ここで炎
口部９は第１図に示すように、シリカ−アルミナ（組成
は重量比で約６０：５０）の短繊維にシリカゾルを結合
剤として加え、板状に成型して焼結させた多孔質の薄板
９ａに、直径約１．６閣の多数の気孔８を穿設し、さら
にその表面を厚さ約１０ミクロンの高純度（９０チ以上
）のシリカ膜９ｂで包蔵している。

上記構成において、次にその作用を説明する。

ポンプ３により圧送されて送油管４から気化室１に滴下
されだ液体燃料は、電気ヒータ２により所定温度に昇温
された気化室１の内壁に触れて気化し、送風７１ン６か
ら送風管６を介して供給された空気と予混合され、燃焼
室７へと送られる。燃焼室７においては、炎口部９に穿
設された多数の気孔らより予混合ガスが噴出され、炎口
部９の後流側に火炎が形成される。この火炎によって赤
熱された炎口部９の後流側表面からは熱線が放射され、
前面の熱線透過体１ｏを経て燃焼室７の前方へと放射熱
が供給される。燃焼排ガスは排ガス口１１から上部へと
排出される。また燃焼量の調節は送風ファン６からの供
給空気量および燃料ポンプ３からの送油量を同時に、か
つ略同率変化させることによって行なわれる。

ここで炎口部９は耐熱性に優れるシリカ−アルミナ系の
セラミック素材で構成されており、しかも第１図のよう
に薄板９ａの両面は勿論、気孔８の周囲までも全てシリ
カ膜９ｂで覆われ、さらに多孔部に入り込んでいるため
、剛性と強度が改善されて薄板化が可能である。従って
、炎口部９の裏面温度は液体燃料の結露と逆火を効果的
に防止しうる温度（約２００℃〜４ｏｏ℃）に維持せし
めることが可能である。これによって従来のような燃料
ポンプ４の停止後にもなおセラミック薄板９ａに含浸さ
れていた燃料が気化し、不完全燃焼を生じて臭気や一酸
化炭素等の不快・有害な物質を排出する現象は回避でき
、燃料ポンプ３の停止と同時に瞬時に完全消火させるこ
とができる。また高純度のシリカ膜９ｂは石英ガラスに
相当する耐熱性をも有し、しかも基材であるシリカ−ア
ルミナ系繊維との密着性にも富み、かつ熱膨張率も近似
しているから剥離の心配もない、極めて安定。

長寿命の材料となし得るものである。

また炎口部９は、セラミック薄板９ａを成型。

加工後に、テトラエトキシシランとエタノールと水と少
量の塩酸の混合溶液に浸漬し、テトラエトキシシランの
加水分解反応を生せしめてシリカの薄い層を形成させる
という操作を数回繰り返し、これを加熱して形成させて
おり、第１図に示すより　へ−ン うにシリカ膜９ｂはセラミック薄板９ａの表面を覆うと
ともに、セラミック薄板９ａの多孔部に含浸されて極め
て強固な結合状態を示す。

なお炎口部９は本実施例のような縦型平板状でも、第３
図のような円筒状でも、あるいは第４図のような開放式
の横型でも良く、同様に上記効果を発揮できる。またセ
ラミック薄板９ａは、本実施例ではシリカ−アルミナの
短繊維を結着させたものを用いているが、シリカあるい
はアルミナ単独、もしくはその１つを主成分とした他の
無機材料との混合物でも良く、さらに繊維以外に微粒子
状の材料を混練して抑圧成型したものであっても良い。

ただ繊維状のものは気孔率が大きくでき、軽くして断熱
性能に優れると共に、機械的強度も大きく、衝撃に強い
炎口部９を構成することができる。

さらに炎口部９に穿設された気孔８の開口率は、流路抵
抗を小さくするために大きくする方が好ましいが、第１
図のような平板状のセラミック薄板９ａに気孔８を後加
工により穿設する方法以外に、１ｏへ− 第６図に示すように、波型に成型した薄板を重ねて接着
した構造としても大きな開口率が確保でき、素材の種類
や形態に応じて選択することができる。

本発明においては、炎口部９の素材にステンレスなどの
耐熱性金属の金網、パンチング板を使用することも可能
である。この場合は素材金属に予めショツトブラストな
どの表面処理を施し、上記のテトラエトキシシランを主
成分とする混合溶液に、素材の熱膨張率を考慮した粉体
あるいは他の有機金属化合物を加えるほうが良い。金属
表面に形成されたセラミック膜は、素材金属を酸素と炭
素を含む雰囲気から隔離するので耐熱性が飛躍的に向上
し、例えば、１ｏｏｏ℃においても長期使用に耐える。

また、金属表面に形成されたセラミック膜は、金属に比
較して熱伝導率が極めて小さく、裏面の表面温度は金属
単独使用の場合に比較し大幅に低温を維持することが可
能であり、余裕のある逆火防止機能を発揮するものであ
る。

また炎口部９表面のシリカ薄膜９ｂは、上記のように有
機ケイ素化合物の混合溶液を用いる方法１１　ベーン が、耐熱性を上昇させる要因である純度の確保と固体素
材の表面あるいは多孔部内部表面へのなじみの性質上極
めて有用である。また、ケイ素以外にアルミニウム、ジ
ルコニウム、チタンなどの極めて豊富な金属アルコキシ
ドが供給されており、選択使用することができる。

発明の効果 以上のように本発明は、液体燃料と空気の予混合ガスを
噴出して火炎を形成する炎口部を、小径の開孔を密設し
て構成すると共に、この炎口郡部材表面を耐熱性セラミ
ック膜で包蔵することにより、炎口部に液体燃料が結露
して含浸することなく、燃料供給の停止と同時に速やか
に燃焼が停止し、かつ臭気や一酸化炭素等の放出も回避
できると共に、素材がステンレス等の耐熱性不十分な材
料による場合も、セラミック膜の耐熱性、化学的安定性
により、炎口部の寿命劣化が防止でき、さらにセラミッ
ク膜の長所熱性により、低燃焼量（低流速域）において
も逆火が生じ難く、広い範囲の燃焼量変化が可能となる
もので、長期間にわたって安定した燃焼性能を維持でき
る液体燃料燃焼装置を提供し得るものである。また、炎
口部表面に形成せしめたセラミック膜は、０．９程度の
高輻射効率を備え、良好な放熱性を発揮して火炎温度を
低下せしめるので、燃焼によって生成するＮＯｘを低減
する効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液体燃料燃焼装置の炎
口部の要部断面図、第２図は同装置の側断面図、第３図
、第４図および第６図は本発明の液体燃料燃焼装置の他
の実施例の要部断面図または要部斜視図である。 １・・・・・・気化室、７・・・・・・燃焼室、８・川
・・気孔、９・・・・・・炎口部、９ａ・・・・・・セ
ラミック薄板。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名８−
−一気活し ９−炎口部 た−ｍ−でラミラグ薄板 ９ｂ−シワカ膜 第１図 第２図 第３図 第４図 ｑ 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）供給された液体燃料を加熱気化させる気化室と、
   前記気化室に燃焼用空気の一部または全部を供給する空
   気流路と、前記気化室から流出する燃料と空気の混合ガ
   スを噴出して火災を形成する炎口部とを有し、前記炎口
   部は小径の開孔を密設して構成すると共に、前記炎口部
   の部材を耐熱性セラミック膜で包蔵した液体燃料燃焼装
   置。
2. （２）炎口部部材を、耐熱性金属部材あるいはシリカま
   たはアルミナもしくはシリカ−アルミナ等のセラミック
   材料で構成すると共に、前記セラミック膜で包蔵した特
   許請求の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。
3. （３）セラミック膜を、少なくとも一部に金属アルコキ
   シドを含有する流動性処理剤から形成させた特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の液体燃料燃焼装置。