(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気化ガスを燃焼させるバーナと、一端にノズル、他端に燃料供給口を備えた外管と、前記外管の外周側に配設され高周波交番電流発生部に接続された励磁コイルと、前記外管内に装着した多孔体と、前記多孔体の内側に前記外管より透磁率の高い材料よりなる軸体と、前記ノズル側の前記外管と前記軸体の間に設けた空間部とを備えた液体燃料気化装置。
【請求項２】
空間部に臨む軸体の外径を他部より大きくなるように構成した請求項１記載の液体燃料気化装置。
【請求項３】
空間部に臨む外管の径を他部より小さくなるように構成した請求項１または２記載の液体燃料気化装置。
【請求項４】
空間部に臨む軸体の表面に凹凸を設けた構成にした請求項１ないし３のいずれか１項記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項５】
空間部の外周部に位置する励磁コイルの巻数が他部より多くした請求項１ないし４のいずれか１項記載の液体燃料気化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料燃焼装置の特に燃料の気化部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の燃焼装置は、特開平８−６８５０９号公報に示されているようになものが提案されていた。これを図７を用いて説明する。
【０００３】
図中、１は気化部でその上部に円形のバ−ナ受け座２を設け、前記バ−ナ受け座２のほぼ中央にノズル部３を配置し、バ−ナ受け座２とノズル部３の間に燃焼用空気を供給する開口部を設けてある。そしてノズル部３に連通する連通口５を介して円筒状の気化室６を形成し、気化室６内には燃料の気化を促進するための気化素子７が、またノズル部３の反対側の端部には燃料を供給する給油口８が設けてある。そして気化部１の気化室６の反対側のバ−ナ受け座２の下側の約半周に沿うようにＵ字型のヒ−タ９が配設してある。１２は混合管で多数の炎孔１４を穿設した燃焼部１３とともにバ−ナ受け座２の上部に載置してある。
【０００４】
上記構成において、ヒ−タ９により所定温度まで気化部１が加熱されると給油口８を介して液体燃料は燃料供給手段１５により供給され、高温の気化素子７内で燃料が気化を開始する。気化室６で気化した気化ガスは連通口５を介してノズル部３より混合管１２内に噴出する。噴出した気化ガスはエゼクタ効果により燃焼用の１次空気を誘引し混合管１２内で混合されて混合気となり燃焼部１３に穿設した炎孔１４より噴出して燃焼する。そして燃焼により発生した燃焼排ガスは空気と混合して温風となり暖房などに使用される。燃焼を開始すると燃焼熱でバ−ナ受け座２に形成した受熱フランジ２ａを介して気化室を加熱するためにヒ−タ９による加熱が不要となり、自己の燃焼熱で燃料を気化しながら燃焼を継続する。
【０００５】
また、実開平６ー３０６２０号公報に記載されているように、気化部を高周波誘導加熱装置によって加熱する方法が提案されている。
【０００６】
また特開平７ー４８１２８号公報においては、高周波誘導加熱の発熱体として水素貯蔵合金の中心部に金属棒を設けた構成が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８ー６８５０９号公報に記載されている構成の燃焼装置は、燃焼開始時に気化部を加熱するためにシ−ズヒ−タを使用し、シ−ズヒータで発生した熱を気化部１の金属部を介して燃料を気化するための気化素子７を加熱する間接加熱方式になっている。したがってヒ−タに通電してから気化素子７が燃料の気化可能温度に到達するまでの時間が長くなるという課題があった。また、燃焼開始時にヒ−タから気化素子への伝熱速度を促進するためや、燃焼時に燃焼熱を燃料を気化させる熱として効率良く回収するために気化部１に熱伝導性の良い黄銅などを使用している。したがって、材料の耐熱性から気化部１の加熱温度に限界があり、長期間保管されて酸化した変質灯油や高沸点の異種油成分の混入した燃料を使用した際に燃料を完全に気化させることができず、気化素子７内にタ−ル成分が生成し、目詰まりによって燃焼不良を生ずる可能性を有していた。また気化素子７を外周方向から加熱するために気化素子の中心部の温度が低くなり、前記のタール生成の現象を促進する原因になっていた。これらの課題の中で燃料の気化可能までの到達時間を短縮する手段として高周波誘導加熱によって気化器を加熱する方法が実開平６ー３０６２０号公報に記載されているが、実用に供すべき具体的な構成等は開示されていない。また加熱部の内部の加熱方法については特開平７ー４８１２８号公報で加熱体として金属棒を設けた構成が記載されているがこれは水素貯蔵合金から水素を放出するための手段であり、液体燃料の気化に関するものは開示されていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、気化ガスを燃焼させるバーナと、一端にノズル、他端に燃料供給口を備えた外管と、前記外管の外周側に配設し、高周波交番電流発生部に接続した励磁コイルと、前記外管内に装着した多孔体と、前記多孔体の略中心部に前記外管より透磁率の高い材料よりなる軸体、前記ノズル側の外管と前記軸体の間に設けた空間部とを備えた構成にしたものである。
【０００９】
上記発明によれば、高周波交番電流発生部に通電すると接続された励磁コイルに交流が印加され磁界が発生し、励磁コイルの内部に配設してある外管、多孔体、軸体は発生する磁界によって誘起された誘導電流によって発熱するが、外管、多孔体、軸体がそれぞれ自己発熱するために従来のシーズヒーター等による間接加熱に比べ燃料の気化可能温度までの到達時間は大幅に短縮することができる。また軸体の透磁率を外管より高くしてあるために軸体の方が外管より多く発熱する。そのために軸体と外管の間にある多孔体は主に軸体側の方から高温に加熱され、シーズヒータ等による間接加熱方式で見られるような中心部近傍の低温領域がなく、中心部の外管方向に向かって温度は若干低下するような温度分布となる。また、ノズル側の設けた空間部は励磁コイルから軸体の間に多孔体がないために励磁コイルから発生する磁界が外管を経て直接軸体に至り、軸体はその誘導電流により発熱する。従って軸体の空間部に臨む位置に流れる磁界は多孔体が臨む位置に比べ多孔体による吸収がないため多くなり空間部に臨む軸体の温度は多孔体の存在する場所に比べ高くなる。燃料供給口から供給した燃料は多孔体内を拡散移動しながら加熱されて気化するが、万一、多孔体内で気化できないような高沸点成分が含む燃料を使用した場合、多孔体内で気化できない高沸点成分はノズル側の軸体によって高温に加熱された空間部において加熱されてほぼ完全に気化され、気化不良によるタール化を抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる液体燃料燃焼装置は、気化ガスを燃焼させるバーナと、一端にノズル、他端に燃料供給口を備えた外管と、前記外管の外周側に配設し、高周波交番電流発生部に接続した励磁コイルと、前記外管内に装着した多孔体と、前記多孔体の略中心部に前記外管より透磁率の高い材料よりなる軸体と、前記外管と前記軸体との間に設けた空間部と備えた構成にしたもので、高周波交番電流発生部に通電すると接続された励磁コイルに交流が印加され磁界が発生し、励磁コイルの内部に配設してある外管、多孔体、軸体は発生する磁界によって誘起された誘導電流によって発熱するが、外管、多孔体、軸体がそれぞれ自己発熱するために従来のシーズヒーター等による間接加熱に比べ燃料の気化可能温度までの到達時間は大幅に短縮することができる。また軸体の透磁率を外管より高くしてあるために軸体の方が外管より多く発熱する。そのために軸体と外管の間にある多孔体は主に軸体側の方から高温に加熱され、シーズヒータ等による間接加熱方式で見られるような中心部近傍の低温領域がなく、中心部の外管方向に向かって温度は若干低下するような温度分布となる。また、ノズル側の設けた空間部は励磁コイルから軸体の間に多孔体がないために励磁コイルから発生する磁界が外管を経て直接軸体に至り、軸体はその誘導電流により発熱する。従って軸体の空間部に臨む位置に流れる磁界は多孔体が臨む位置に比べ多孔体による吸収がないため多くなり空間部に臨む軸体の温度は多孔体の存在する場所に比べ高くなる。燃料供給口から供給した燃料は多孔体内を拡散移動しながら加熱されて気化するが、万一、多孔体内で気化できないような高沸点成分が含む燃料を使用した場合、多孔体内で気化できない高沸点成分はノズル側の軸体によって高温に加熱された空間部において加熱されてほぼ完全に気化され、気化不良によるタール化を抑制することができる。
【００１１】
本発明の請求項２にかかる液体燃料燃焼装置は、ノズル側の空間部に臨む軸体の径を他部より大きくした構成にしたもので、空間部に臨む軸体の径を大きくすることにより同部の軸体と励磁コイルとの距離を接近させて誘導電流の増加を図り空間部の温度を高温化させるとともに、空間部の厚みを薄くすることによって空間部内の温度の均一化を図り高沸点成分の気化を促進するものである。
【００１２】
本発明の請求項３にかかる液体燃料燃焼装置は、ノズル側の空間部に臨む外管の径を他部より小さくした構成したもので、空間部に臨む外管の径を小さくすることにより、多孔体内で気化しなかった燃料を高温の軸体が側に縮流し高沸点成分の気化を促進するものである。
【００１３】
本発明の請求項４にかかる液体燃料燃焼装置は、空間部に臨む軸体の表面に凹凸を設けた構成にしたもので、空間部に臨む軸体の表面に凹凸を設けることにより表面積を拡大し、多孔体内で気化しなかった高沸点成分を広い気化面積で気化させ、気化を促進するものである。
【００１４】
本発明の請求項５にかかる液体燃料燃焼装置は、空間部の外周に位置する励磁コイルの巻数を他部より多くした構成にしたもので、軸体の空間部に臨む軸体にかかる磁界密度を増加することにより誘導電流が増加し温度が高くなり、空間部の温度が高温化することにより高沸点成分の気化の促進を図るものである。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の液体燃料燃焼装置の要部断面を示す。
【００１７】
図１において２１は燃料を気化する気化部、２２は気化部２１の外殻をなす外管、２３は外管２２内に装着された多孔体、２３ａは外管２２と軸体２４の間に設けた空間部、２４は多孔体２３の略中心に配置され透磁率が外管２２より高い材料で構成された軸体、２５は外管２２の外周を覆うように設けた絶縁ボビン、２６は絶縁ボビン２５の外周に巻かれ磁界を発生する励磁コイル、２７は外管２２の一端に設けられ燃料ガスを噴出するたノズル、２８は外管２２の他端に設けた燃料供給口であり、外管２２とノズル２７、燃料供給口２８は内部に多孔体２３と軸体２４を挿入した後、必要な開口部を除いて溶接等でシールしてある。２９は燃料が通る送油管、３０は気化部２１に燃料を供給する燃料ポンプ、３１は励磁コイルに接続した高周波交番電流発生部である。３４は燃料ガスを燃焼するためにバーナで、燃料ガスと空気を混合する混合部３３と燃焼火炎を形成する炎口部３４が設けてある。
【００１８】
次に動作、作用について説明すると、高周波交番電流発生部３１に通電すると、交流電力が発生し、接続された励磁コイル２６に送られ、励磁コイル２６の周囲に交流磁界が発生する。供給された交流のサイクルにしたがって磁界の磁力線の方向が変化すると外管２２、多孔体２３、軸体２４の中にその磁界変化を阻止しようとする電気的力が作用し励磁コイル２６内に流れる電流と逆方向の電流が誘起される。この誘起された誘導電流は外管２２、多孔体２３、軸体２４内を流れその抵抗によって発熱する。この際外管２２、多孔体２３、軸体２４は誘導電流によってそれぞれが自己発熱するために従来のシーズヒーター等による間接加熱に比べ昇温時間は大幅に短縮される。気化部２１の温度が温度検知手段（図示せず）によって所定の温度に到達したことを検知すると、燃料ポンプ３０が作動を開始し燃料タンク（図示せず）内の燃料を送油管２９を介して燃料供給口２８より気化部１内に供給する。気化部１内に供給された燃料は加熱された多孔体３の細孔を浸透拡散しながら加熱され気化し、気化した燃料ガスはノズル２７からバーナ３２の混合部３３内に噴出する。混合部３３内に燃料ガスが噴出する際に噴出によって生じるエゼクタ効果により周辺より空気を吸引し、混合部３３内で燃料ガスと空気が混合し予混合気となって炎口部３４より放出する。炎口部３４より放出した予混合気に点火手段（図示せず）で点火すると燃焼を開始する。本発明の構成によれば、励磁コイル２６に近い外管２２も発熱するが、軸体２４も透磁率が外管２２の透磁率より高くしてあるために誘導電流に対する表皮抵抗が大きくなり、発熱量は軸体２４の方が外管２２より多く温度は高くなる。従って燃料を気化する多孔体２３は外周側からは外管２２で、内周側からは軸体２４で加熱されるが内周側にある軸体４の発熱量が多く温度が高いために多孔体２３の径方向断面の温度分布は外周側より内周側が高くなる。したがって多孔体２３の径方向断面の温度分布は従来の外周方向からのみの加熱方法に比べ低温部がないために大幅に良くなりほぼ全面で燃料を気化することが可能となった。また、ノズル２７側において、外管２２と軸体２４の間のに空間部２３ａを設けることにより、励磁コイル２６で発生した磁界が空間部２３ａに臨む軸体２４に到達する際に中間に多孔体２３が存在しないために中間での吸収が少なく、多孔体２３が存在する場所より強いの磁界を受け、それによって発生する誘導電流も多く温度が高くなる。そのために多孔体２３内で気化できなかった燃料中の高沸点成分が高温に加熱された軸体２４のノズル側の表面および、その熱で加熱された空間部２３ａの中でほぼ全量を気化することが可能となりタール分の生成を抑制することができた。この時に多孔体２４の温度が燃料供給口２８側からノズル２７側まで均一または燃料供給口２８側が高いと、供給された燃料が多孔体２４の入口近傍で集中して気化するためにタールが入口近傍にのみ蓄積し、燃料の供給を阻害し、流量の低下等異常を発生する。なお、軸体２４の透磁率を外管２２の透磁率より高くするためには、外管２２を構成する材料は透磁率の低い非磁性材料、軸体２４を構成する材料として透磁率の高い磁性材料を使用することが好ましく、非磁性材料としてはＳＵＳ３０４等の非磁性ステンレスを、磁性材料としてはＳＵＳ４３０等の磁性ステンレスを使用すると、耐熱性に優れていることから気化部２１の高温化が可能になり燃料中の高沸点成分の気化が確実にできタール抑制にさらに効果が得られるとともに、耐蝕性に優れていることから耐久寿命が長いこと等の効果が得られる。
【００１９】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の液体燃料燃焼装置の要部断面図である。
【００２０】
実施例２において、実施例１と異なる点は軸体２４の空間部２３ａに臨む部分の径を他部より大きくした構成にしたことである。
【００２１】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
次に動作、作用を説明すると、次に動作、作用を説明すると、高周波交番電流発生部（図示せず）に通電すると接続された励磁コイル２６の周囲に交流磁界が発生する。供給された交流のサイクルにしたがって磁界の磁力線の方向が変化すると外管２２、多孔体２３、軸体２４の中に誘導電流が発生し発熱するが、軸体２４の径をノズル２７側の空間部２３ａに臨む部分を燃料供給口２８側の多孔体２３に臨む部分より大きくしてあるために、空間部２３ａに臨む部分の軸体２４は励磁コイル２６に接近し誘導電流が増加し温度が高くなるとともに、その放熱によって空間部２３ａの温度も高くなる。燃料供給口２８側より燃料を供給すると、燃料供給口２８側より低沸点成分が気化を開始しノズル２７側に移動するに従い順次高沸点成分が気化する。そして多孔体２３内で気化できなかった燃料中の高沸点成分が高温に加熱された軸体２４のノズル側の表面および、その熱で加熱された空間部２３ａの中でほぼ全量を気化することが可能となりタール分の生成を抑制することができる。
【００２２】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の液体燃料燃焼装置の気化部の断面図である。
【００２３】
実施例３において、実施例１および２と異なる点は外管２２の空間部２３ａに臨む部分の径を他部より小さくした構成にしたことである。
【００２４】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
次に動作、作用を説明すると、高周波交番電流発生部（図示せず）に通電すると接続された励磁コイル２６の周囲に交流磁界が発生する。供給された交流のサイクルにしたがって磁界の磁力線の方向が変化すると外管２２、多孔体２３、軸体２４の中に誘導電流が発生し発熱するが、外管２２の空間部２３ａに臨む部分の径が他部より小さくしてあるため、多孔体２３内で気化できなかった燃料中の高沸点成分が空間部２３ａ内に流出した際に軸体２４の方向に縮流し、高温の加熱された軸体２４に接触し気化しやすくなる。
【００２５】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の液体燃料燃焼装置の気化部の断面図、図５は同気化部の軸体の断面図である。
【００２６】
実施例４において、実施例１（または２）と異なる点は軸体２４の空間部２３ａに臨む部分２４ａに凹凸を設け表面積を拡大した構成にしたことである。
【００２７】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
次に動作、作用を説明すると、高周波交番電流発生部（図示せず）に通電すると接続された励磁コイル２６の周囲に交流磁界が発生する。供給された交流のサイクルにしたがって磁界の磁力線の方向が変化すると外管２２、多孔体２３、軸体２４の中に誘導電流が発生し発熱するが、軸体２４の空間部２３ａに臨む部分２４ａに凹凸を設けてあるために、多孔体２３内で気化できなかった燃料中の高沸点成分が空間部２３ａ内に流出した際に軸体２３ａの凹凸によって広い面積に接触し気化するために、気化が促進される。
【００２８】
（実施例５）
図６は本発明の実施例５の液体燃料燃焼装置の気化部の断面図である。
【００２９】
実施例５において、実施例１（または２）と異なる点は空間部２３ａの外周に位置する励磁コイルの巻数を他部より多くした構成にしたことである。
【００３０】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
次に動作、作用を説明すると、高周波交番電流発生部（図示せず）に通電すると接続された励磁コイル２６の周囲に交流磁界が発生する。供給された交流のサイクルにしたがって磁界の磁力線の方向が変化すると外管２２、多孔体２３、軸体２４の中に誘導電流が発生し発熱するが、空間部２３ａの外周に位置する励磁コイル２６に巻数を他部より多くしてあるために空間部２３ａに臨む軸体２４に流れる磁界が他部より強くなり誘導電流が増える。そのために軸体２４の空間部２３ａに臨む部分が他部より高温に加熱するとともに近接する空間部２３ａも高温雰囲気に加熱され、多孔体２３内で気化できなかった燃料中の高沸点成分が空間部２３ａ内に流出した際に高温の軸体２４に接触、または高温の空間部２３ａの雰囲気内で気化が促進される。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１にかかる液体燃料燃焼装置によれば、一端にノズル、他端に燃料供給口を備えた外管と、前記外管の外周側に巻かれた励磁コイルと、前記外管内に装着した多孔体と、前記多孔体の略中心部に前記外管より透磁率の高い材料よりなる軸体と、前記ノズル側の前記外管と前記軸体の間の設けた空間部とを備えた構成にしているので、外管内のノズル側の空間部には磁界を吸収する多孔体がないために軸体の温度が他部より高くなり、多孔体内で気化できないような燃料中の高沸点成分を下流の空間部で気化することが、気化不良によるタ−ル化を抑制できるという。
【００３２】
また、請求項２にかかる液体燃料燃焼装置は、空間部に臨む軸体の径を他部より大きくした構成しているので、空間部に臨む軸体が励磁コイルと接近し誘導電流の増加により温度を他部より高くすることができ、多孔体内で気化できないような燃料中の高沸点成分を下流の空間部で気化することが、気化不良によるタ−ル化を抑制できる。
【００３３】
また、請求項３にかかる液体燃料燃焼装置は、空間部に臨む外管の径を他部より小さくした構成にしているので、空間部に臨む外管の径を小さくすることにより、多孔体内で気化しなかった燃料を高温の軸体が側に縮流し高沸点成分の気化を促進させることができる。
【００３４】
また、請求項４にかかる液体燃料燃焼装置は空間部に臨む軸体の表面に凹凸を設けた構成にしているので、高温に加熱された軸体の表面に凹凸を設けることにより表面積を拡大し、多孔体内で気化しなかった高沸点成分を広い気化面積で気化させ、気化を促進させることができる。
【００３５】
また、請求項５にかかる液体燃料燃焼装置は、空間部の外周側に位置する励磁コイルの巻数を他部より多くした構成にしているので、軸体の空間部に臨む軸体にかかる磁界密度を増加することにより誘導電流が増加し温度が高くなり、空間部の温度が高温化することにより高沸点成分の気化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図２】本発明の実施例２の液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図３】本発明の実施例３の液体燃料燃焼装置の気化部断面図
【図４】本発明の実施例４の液体燃料燃焼装置の気化部断面図
【図５】同液体燃料燃焼装置の気化部の軸体の断面図
【図６】本発明の実施例５の液体燃料燃焼装置の気化部の断面図
【図７】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図
【符号の説明】
２１  気化部
２２  外管
２３  多孔体
２３ａ  空間部
２４  軸体
２６  励磁コイル
２７  ノズル
２８  燃料供給口
３１  高周波交番電流発生部
３４  バ−ナ
【図１】
0003624637.tif 000002
【図２】
0003624637.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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