JPS6229818A - 燃料−空気−混合物を造るための液状燃料用蒸発器 - 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】 られていてかつ燃焼空気が流過する表面が燃料によって
湿潤される、燃料のための蒸発体を備えている、燃料一
空気一混合物を造るための液状燃料用蒸発器に関する。

この様式の蒸発器は公知である。即ち、例えばドイツ連
邦共和国特許公報筒８１　２２　７７０号には液状燃料
と燃焼空気とから点火可能な混合物を形成する装置が記
載されているが、この装置にあっては燃料によって湿潤
されている表面から予加熱されていてかつこの表面を擦
過して流れる燃焼空気に内に蒸発される。しかし、この
場合例えば液状燃料として燃料油を使用した際蒸発器を
長時間作動させている間にこの作動を阻害する沈積物が
蒸発面に生じる。また、重力促進により蒸発体上に形成
されかつ蒸発表面の形成が充分に大きくはなり得ない流
下膜を考慮して空気温度は燃料油内での分解生成物の生
成を回避するのに望ましいよりも高く調節される。

その上燃料蒸気と燃焼空気のみから合成された燃料一空
気一混合物を得るため、即ち燃料一空気一混合物の有害
物質含有量が僅かな燃焼を達するため、燃料一空気一混
合物によって帯行される燃料滴くの排出は困難である。

本発明９課題は、上記の欠点を回避し、小さい室に大き
な蒸発表面を形成する傍ら品質が均一な燃料一空気一混
合物の生成を可能にする液状燃料のための蒸発器を造る
ことである。

この課題は冒頭に記載した様式の蒸発器にあって本発明
により特許請求の範囲第１項に記載の特徴によって解決
される。

流過室内の蒸発体としては転動可能た球堆積体が働き、
この球堆積体の温度は流過室の壁から熱案内によって調
節される。この場合、球堆積体の転動とそれぞれ球堆積
体の縁部において流過室の調温された壁と熱伝導的に結
合している球への熱伝達とにより球堆積体の迅速かつ均
一な加熱が達せられる。その上球堆積体によって使用さ
れる大きな蒸発表面は比較的薄いかつ過温度回避の下に
加熱可能な燃料膜の形成を許容する。更に球の転動は蒸
発体の常時の運動と位置移動とを誘起し、従って燃料−
空気−混合物の不均一な形成をもたらす細い筋状の流れ
が回避される。

本発明の他の構成にあっては、流過室内に球堆積体の球
のための転動装置が回転可能に支承されている（特許請
求の範囲第２項）。この転動装置は半径方向に指向され
ているか、或いはまたらせん状に設けられている羽根を
備えており、この羽根は球が位置を変え、流過室の調温
された壁と交互に接触し、かつ球が燃料の蒸発にとって
望ましい温度に調節されるように働く。

球堆積体を燃料により湿潤するだめ、特許請求の範囲第
３項に記載の特徴により、液状燃料を微細に配分された
形で含有している燃焼空気が流過室内に導入される。燃
焼空気により燃料が球堆積体内に導入される。燃料はそ
こで少くなくとも部分的に先ず球の表面上に沈降し、次
いで燃料と燃焼空気が加熱されることにより燃料のその
際上昇する分圧に相応して燃焼空気内に蒸発される。こ
の際形成される燃料−空気−混合物は有利な様式で極め
て有害物質の少ない状態で燃焼する。

燃焼空気と燃料を蒸発器に有利な様式で周囲温度で供給
することが可能である。従って、燃焼空気とこの燃焼空
気によって細かく分散された形で帯行される燃料は蒸発
器の入口領域内に冷めたい状態で入る。このようにして
作動状態の間生じる蒸発器内の温度プロフィルが作動開
始から始動相に到るまでも継続するように、蒸発器は、
特許請求の範囲第４項に記載の特徴によシ、入口領域内
に燃焼空気のために冷却帯域を備えている。即ち、流過
室の壁は入口領域内において冷却剤によって冷却される
。その他おいて流過室の壁は加熱されている。

流過室内に形成された燃料−空気−混合物は流過室から
、出口において燃焼室方向に開閉可能な混合室内に導入
される。即ち、始動相にお１いても、また遮断状態にあ
っても燃焼可能な燃料−空気−混合物の燃焼室への流動
通路を完全に遮断することが可能である。場合によって
燃料−空気−混合物によって帯行される、蒸発しない燃
料粒子を燃焼室内に入る以前に分離するコトができるよ
うにするために、特許請求の範囲第６項に記載の特徴に
より、混合室内に燃料−空気−混合物を転向するだめの
装置が設けられている。この装置は特に、特許請求の範
囲第７項に記載の特徴により、燃焼室の閉鎖部によって
この閉鎖部の開き位置において形成される。

流過室の壁を加熱するために、特許請求の範囲第８項に
記載の特徴により、電気的な加熱部が設けられている。

この加熱部は特に、燃料で負荷された燃焼空気が流過室
内に流入する以前に、始動相における流過室の予加熱の
ために働く。作動の間流過室を、特許請求の範囲第９項
に記載の特徴により、混合室から取出され点火される燃
料−空気−混合物の分流で加熱するのが有利である。燃
焼ガスは流過室の壁との熱交換後燃焼室内に導出される
。この構成と二者択一的に、特許請求の範囲第１０項に
記載の特徴により、流過室を加熱するだめの温かい排気
ガスも使用可能である。この目的のためエンジン内で燃
料−空気−混合物を燃焼させる際内燃機関ガスを利用す
ることができる。

燃料を細かく分散された形で燃焼空気中に装填する際、
即ち燃料によって負荷された燃焼空気が未だ流過室内に
入らない以前に、混合物を配量するのが有利である。こ
う言った理由から、特許請求の範囲第１１項に記載の特
徴によシ、流過室の手前に制御可能な混合配量部が設け
られる。この混合配量部は、特許請求の範囲第１２項に
記載の特徴により、流過開口を備えだ互いに調節可能な
円板から成るのが有利であり、この流過開口は円板を調
節した際その燃焼空気と細かく分散されて装填される燃
料のための流過断面を変える。混合配量部は、特許請求
の範囲第１３項に記載の特徴により、燃焼空気の流動方
向で見て液状燃料のための噴射ノズルの後方に設けられ
ている。噴射ノズルの噴射方向は混合配量部の円板方向
に指向されており、過剰量の燃料を噴霧する。過剰量の
燃料を捕捉しかつ導出するだめに、特許請求の範囲第１
４項に記載の特徴により、混合配量部の領域内に燃料導
出導管が開口している。過剰量の燃料は燃料容器内に戻
される。混合配量を助勢しかつ必要な燃料−空気−混合
物を迅速に制御するだめに、特許請求の範囲第１５項に
記載の特徴により、流過室内に案内される燃焼空気量は
燃料添加以前に調節可能である。

以下に添付図面に図示した実施例に付き本発明の詳細な
説明する。

図面には、燃焼空気のための供給導管１、液状燃料のた
めの噴射ノズル２、燃焼空気内に蒸発する燃料膜が形成
される球堆積体４を有する燃焼空気が流過する流過室３
並びに流過室３から吸収され、最後に火炎安定装置６を
通って燃焼室７内に流入し、そこで点火される燃料−空
気−混合物のための混合室５を備えている、水平に設け
られている蒸発器が図示されている。

燃焼空気のための供給導管１は前室８に開口しており、
この前室内で噴射ノズル２と流過室３への入口との間に
混合配量部９が設けられている。この混合配量部９は流
過断面が調節装置１４によって変更可能な流過開口１２
．１３を備えた二つの円板１０．１１から成る。即ち、
燃焼空気によって細かく分散されて帯行される燃料の量
は燃料の一定な装填にあっても噴射ノズル２を介して燃
料−空気−混合物が燃焼するのに望ましい化学量論的な
条件に相応して調節される。

この実施例の場合、混合配量部９はその縁部領域内にス
リット１５を備えており、このスリットを経て燃焼空気
が流過開口１２．１８が閉じられている場合でも球堆積
体４内に流入可能である。

前室８内の燃焼空気の流動路は流線ａで示した。

前室８に流入する燃焼空気はここで噴射ノズル２によっ
て噴霧される燃料で負荷され、この燃料を細かく分散さ
れた形で流過室３内に導入する。燃料膜によυ球堆積体
４の球１６の表面　゛が湿潤される。これらの球上に極
めて薄い燃料膜が形成される。球堆積体４は流過室３内
において取外し可能な二つの前端板１７で保持される。

この前端板は流過室をその燃料および燃焼空気のための
流入領域１８においてかつ混合室５に対して仕切ってい
る。前端板１７は網状に形成されており、球１６の直径
よりも小さい寸法に設定されている開口寸法を有してい
る切欠きを備えている。

球堆積体４０球１６はこの球堆積体４内に突出している
羽根２０を備えている転動装置１９により転動させられ
る。この実施例では円筒形の流過室３内に同軸状態で設
けられていてかつ回転可能に支承されているこの転動装
置１９ば、この転動装置１９のシャフトバット２２に流
過室３の外側で取付けられている伝動機構２１を介して
回転運動させられる。転動装置１９は蒸発器ケーシング
２３から離して外部に設けられている電動モータ２４に
よって駆動される。

転動装置１９の羽根２０はこの実施例の場合は半径方向
に指向されており、平坦に形成されている。これらの羽
根は、球が転動装置の運動の際にこれらの羽根間で転位
するように互いに位置ずれして設けられている。この目
的のため羽根の軸方向での長さは流過室の延長よりも短
く設定されている。半径方向の平坦な羽根の代わりに例
えばらせん状に設けられてぃてかつショーベルの形状に
湾曲されている羽根を設けることも可能である。

転動される球１６は流過室３内で運動する際この流過室
の壁２５と接触し、この際壁温度に加熱される。これら
の壁２５は加熱されており、かつ流過室の入口領域１８
内でのみ冷却剤で冷却可能である。この目的のためこの
入口領域１８を冷却剤導管２６が取囲んでいる。この冷
却剤導管内に遮断コック２７を開いた後冷却剤の導入が
可能である。入口領域１８は特に蒸発器の始動相におい
て壁２５が加熱された際冷却される。入口領域１８内の
温度はその際周囲温度に、即ち作動の際燃料で負荷され
た燃焼空気が流過室内に流入する温度に維持される。

流過室３の壁２５を加熱するために一方の側に、これら
の壁２５を蒸発器が始動れる以前に作動温度に予加熱す
る電気加熱装置２８が設けられている。作動の間の加熱
を達するためにはこの実施例では蒸発器内で生成する燃
料−空気−混合物の一部分の燃焼が利用される。燃料−
空気−混合物はバイパス管２９を介して混合室５から吸
取られ、壁２５と蒸発器ケーシング２３間の流過室３を
囲繞しているジャケット室３０内で点火される。バイパ
ス管２９内には、燃料−空気−混合物のジャケット室３
０内への流入を調節する、この実施例ではスライダ３１
として形成されている制御部が設けられている。

燃焼の際生成する燃焼ガスは熱推移をより一層良好にす
るためにフィン２５′を備えている流過室の壁２５に熱
を放出した後導出導管３２を経て燃焼室７内に導出され
る。

壁２５の温度は、球堆積体４内において燃料が完全に燃
焼するのに充分な温度が達せられるように調節される。

流過室３内ですべての球１６を均一に加熱するためには
、特に各々の球１６が球堆積体４内で絶えず位置を変え
ることが寄与するが、この場合特に球１６ａが壁２５に
接触する流過室の縁部においで球堆積体４内への対流状
の熱推移に寄与する。

０　流過室３の後方に接続された混合室５内に混合流動
のための転向装置３３が板体として固定されている。混
合室５内での混合流動は流れ方向矢印すで示した。混合
流は混合室５をこの混合室の遮断可能な出口３４におい
て去る。出口３４は閉鎖部材３５−第１図にはその開き
位置において示めされている−で開閉可能である。

この閉鎖部材３５の開閉は案内部３６に枢着されていて
かつ不動の軸受３８を中心にして揺動可能なレバーアー
ム３７で行われる。蒸発器ケーシング２３を貫通して案
内されているこのレバーアーム３７は周辺外部に対して
弾性的なジャバラ部材３９によって封隙されている。こ
の実施例において別個に設けられる転向装置３３は、燃
料−空気−混合物を転向させるために混合室５の閉鎖部
材３５を開き位置で使用する際は、設けなくともよい。

球堆積体４内の球１６の表面を湿潤するために燃料を細
かく分散した形で燃焼空気内に充分に供給するために、
燃料は噴射ノズル２により前室８内で過剰に噴霧される
。過剰の燃料は混合配量部９で捕捉され、この実施例に
あっては混合配量部の円板１０．１１から蒸発器ケーシ
ング２３の底部へと流出する。蒸発器ケーシング２３の
最も深い底部にはこの実施例では燃料導出導管４０が接
続されており、この燃料導出導管は過剰の燃料を燃料容
器４１内に戻す。燃料はこの燃料容器４１から燃料ポン
プ４２で吸取られ、噴射ノズル２内に送られる。この実
施例にあっては、燃料容器４１は新しい燃料のための供
給部４３を備えており、この供給部は燃料を燃料容器４
１内の燃料水準の高さに依存して自動的に供給して補填
する。

２〜２０ｋｗの出力を有する燃料油バーナには、流過室
３内において約２ｍｍの直径を有する約２７，０００個
の金属の球が球堆積体として使用される。充填されだ流
過室の長さは６０皿であり、外径は７０ｍｍであり、こ
の場合球堆積体内に達する羽根２０が固定される転動装
置のジャケット径の寸法は３０ｍｍよシ小さくは取らな
かった。

流過室には球が可能な限り、しかし球が自身の運動可能
性を互いに阻止し合わない程度に充填される。燃焼空気
が流過する球堆積体の環断面を転動装置１９のジャケッ
ト間において毎分１００回転で回転させるのが有利であ
ることが判った。

特に流過室の壁２５の領域内における球の不都合な過温
度を回避する際には、流過室を充分に長く形成しなけれ
ばならない。この実施例にあっては、加熱された壁の温
度は、約１９０℃の混合室内の燃料−空気−混合物の出
口温度を調節するために約２３０℃よυ高しなかった。

転動装置１９の寸法も、特にそのジャケット径は、この
転動装置の表面において流過室の加熱された壁の表面に
おけるよりもほんの僅かに低い温度が生じる程度に調整
する必要がある。

加温された球堆積体４内は加熱された壁２５の温度以下
の温度が発生する。この温度は、混合配量部を介して球
堆積体内に最大装填可能な燃料量が完全に燃焼空気内で
蒸発するように設定されている。球１６が連続して転動
することにより燃料のコークス化および球表面上でのお
よび流過室３の壁２５上での沈降物の形成が回避される
。

転向装置３３により燃料−空気−混合物が混合室５内で
転向されることにより燃料−空気−混合物によって帯行
される蒸発されない燃料部分が抑留される。本発明にあ
っ−Ｃは、蒸発されない燃料部分のこの割合は蒸発した
燃料の全量に対して１１０−３以下である。

蒸発器を冷間時に始動させる際は、球堆積体４を混合室
５の出口３４を閉じた状態で転動させ、電気的な加熱装
置２８によシ壁２５を介して加温する。この際部分的に
開かれた混合配量部９の加減によって前もって燃料を球
堆積体内に装填することが可能である。流過室３内にお
いて所望の燃料−空気−混合物を形成するのに充分な温
度が達せられた後、混合室５内において流過室３を開閉
する前縁板１７の前方に設けられていてかつ流過室内の
温度に関して参照温・度を測定する温度感知器４４を介
して信号が制御装置４５に与えられ、この制御装置は制
御機器４５．′４５“を介して燃焼空気のための供給導
管１内の送風器４６を順次接続し、混合室５の閉鎖部材
３５を開く。冷間始動の間流過室を加熱する際に、燃料
で９荷された冷たい燃焼空気が流入する際の蒸発器の後
時期の作動状態に相当する温度が既にこの始動相におい
て生じるように流過室の入口領域１８を冷却するのが有
利であることが判った。

蒸発器の作動の間電気的な加熱装置２８は遮断されてお
シ、この実施例にあっては燃料−空気−混合物の一部分
の燃焼によって代替される。

しかしまた、流過室のジャケットを内燃機関を作動して
いる際エンジン出力部から取出される熱い排気ガスで加
温することも可能である。この実施例にあっては、ジャ
ケット室３０内での混合物の点火は燃焼室７内での混合
物の点火によって可能である。何故なら、燃焼室から到
来する炎が排気ガス導管３２　　を経てジャケット室３
０内に跳ね返されるからである。

蒸発器を停止させる際は、混合室５の閉鎖部材３５を閉
じる。この場合さしあたり前室８内への燃料の供給は中
断してはならない。流過室３を冷却するには、付加的に
流過室の入口領域１８を冷却するだめの冷却剤が使用さ
れる。

調節可能な混合配量部により異なった出力での気化器の
作動が可能である。また、付加的に燃焼空気のための供
給導管１内の絞シフラップ４７により空気流を変えるこ
とも可能である。

空気流の調節に応じて流過断面を、混合配量部の円板を
調節することにより、空気量と帯行される燃料の量の比
率が一定に維持されるように、調節される。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の切断線Ｉ−Ｉに沿った縦断面図、 第２図は第１図の切断線■−■に沿った横断面図。 図中符号は、 ３・・・流過室 ４・・・球堆積体 １６ａ１１１＋φ球 ２５・・・壁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼空気のための流過室内部に設けられていてかつ
   その燃焼空気が周囲を流れる表面が燃料によって湿潤さ
   れている蒸発体を備えている燃料−空気−混合物を造る
   ための液状燃料用の蒸発器において、蒸発体として転動
   可能な球堆積体（４）が設けられており、この球堆積体
   のそれぞれ縁部に存在している球（１６ａ）が燃焼空気
   （３）の調温可能な壁（２５）と熱伝導的に結合してい
   ることを特徴とする、蒸発器。 ２、燃焼空気（３）内に球堆積体（４）球（１６）を運
   動させる転動装置（１９）が回転可能に支承されている
   、特許請求の範囲第１項に記載の蒸発器。 ３、燃料により球堆積体（４）を湿潤するために流過室
   内に導入される燃焼空気によって液状燃料が細かく分散
   された形で帯行されるように構成されている、特許請求
   の範囲第１項或いは第２項に記載の蒸発器。 ４、流過室（３）の壁（２５）が燃焼空気の流過室（３
   ）内への入口領域（１８）内において冷却帯域（冷却導
   管２６）を備えており、残り領域内で加熱可能である、
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか一つに
   記載の蒸発器。 ５、流過室（３）の後方に混合室（５）が接続されてお
   り、この混合室の出口（３４）が燃焼室（７）方向に開
   閉可能である、特許請求の範囲第１項から第４項までの
   いずれか一つに記載の蒸発器。 ６、混合室（５）内に燃料−空気−混合物を転向させる
   ための装置（３３）が設けられている、特許請求の範囲
   第５項に記載の蒸発器。 ７、燃料−空気−混合物のための転向装置 （３３）が混合室（５）の閉鎖部材（３５）によってこ
   の閉鎖部材の開き位置において形成されるように構成さ
   れている、特許請求の範囲第６項に記載の蒸発器。 ８、流過室が加熱のため電気的に加熱可能であるように
   構成されている、特許請求の範囲第１項から第７項まで
   のいずれか一つに記載の蒸発器。 ９、作動の間流過室（３）を加熱するために燃料−空気
   −混合物の一部が混合室（５）から取出され、点火され
   かつ燃焼ガスが流過室（３）の壁（２５、２５′）との
   熱交換後蒸発器の後方に接続された燃焼室（７）内に導
   入されるように構成されている、特許請求の範囲第１項
   から第８項までのいずれか一つに記載の蒸発器。 １０、作動時に流過室（３）を加熱するために温かい排
   気ガスが働くように構成されている、特許請求の範囲第
   １項から第８項までのいずれか一つに記載の蒸発器。 １１、燃焼空気の流動方向で見て流過室（３）の手前に
   制御可能な混合配量部（９）が設けられている、特許請
   求の範囲第１項から第１０項までのいずれか一つに記載
   の蒸発器。 １２、混合配量部（９）が燃焼空気と燃料のための流過
   開口（１２、１３）を備えた互いに調節可能な円板（１
   ０、１１）が設けられており、かつ流過開口（１２、１
   ３）が円板（１０、１１）を調節した際その流過断面を
   変更可能であるように構成されている、特許請求の範囲
   第１１項に記載の蒸発器。 １３、混合配量部（９）が流過室への燃焼空気の流動方
   向に見て液状燃料のための噴射ノズル （２）の後方に設けられている、特許請求の範囲第１１
   項或いは第１２項に記載の蒸発器。 １４、混合配量部（９）の領域内に過剰の燃料を捕捉し
   かつ導出するための燃料導管（４０）が開口している、
   特許請求の範囲第１１項から第１３項までのいずれか一
   つに記載の蒸発器。 １５、流過室（３）に供給される燃焼空気量が燃料が添
   加される以前に調節可能であるように構成されている、
   特許請求の範囲第１項から第１４項までのいずれか一つ
   に記載の蒸発器。