JPH0648084B2 - 芯式液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明、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
とによって立炎量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
に点火すると、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、燃焼室下部に導入される空気
の量を制限するようにしている。したがって、上記のよ
うに燃焼が拡大化されると、燃焼領域は徐々に燃焼室の
上部へと移行する。このように燃焼領域が燃焼室の上部
へと移行すると、芯に入力される熱量が減少し、石油の
蒸発量が減少する。この結果、芯から放出される熱量と
芯に入力される熱量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、次のような
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筒側に下げると、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、円滑な火力調節を行なうことが困
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、燃焼室内
部での燃焼を完結できずに過大な立炎を起こし、安全上
好ましくない事態を引き起こすこともある。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、ＣＯ、ＴＨＣなどの有
害なガスの排出量が増加する。

そこで、この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
度を積極的に制御し、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
方式を採用した燃焼装置は、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量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、
特に、安定した弱燃焼下限レベルをさらに下げ、火力調
節範囲をさらに拡大化することが望まれており、この要
求をどのようにして実現するかと言う点が残されてい
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、芯ガイド筒の上端部表面に吸熱
部分を密接させ、芯ガイド筒を介して芯の上端部温度を
制御するヒートパイプ式の芯温度制御装置を備えたもの
において、構成の複雑化を招くことなく、安定した弱燃
焼下限レベルを大幅に下げることができ、もって火力調
節範囲を一層拡大できる芯式液体燃料燃焼装置を提供す
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と、この芯ガイド筒の上
端部表面に吸熱部分を密接させて設けられ、上記芯ガイ
ド筒を介して前記芯の上端部温度を制御するヒートパイ
プ式の芯温度制御装置とを備えたものにおいて、前記芯
ガイド筒が、ガイド筒本体と、このガイド筒本体の上端
部より上記芯から離れる方向に延びた第１部分と、この
第１部分の先端部から上方に向けて最小燃焼設定時の芯
高さ位置とほぼ同一高さ位置まで延びた第２部分と、こ
の第２部分の先端から延びた火皿部分とで構成されてな
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、芯温度制御装置による温度制御下にお
かれている芯ガイド筒を上記のように構成しているの
で、安定した燃焼状態を維持できる弱燃焼下限レベルを
下げることができ、火力調節幅を拡大できる。すなわ
ち、芯からの燃料蒸発量の大半は、芯の上端部温度によ
って決まり、上端部温度は芯に入力する熱量で決まる。
しかして、最大燃焼設定時には芯の露出高さも高く設定
されるので、芯の先端部は芯温度制御装置によって温度
制御されている芯ガイド筒から遠ざかる。このため、芯
の先端部は芯ガイド筒の影響を受けず、火炎から十分な
熱供給を受ける。したがって、十分な燃料蒸発量が得ら
れるので強燃焼状態が得られる。一方、芯を下げ、最小
燃焼状態に設定すると、芯の先端部が前述した芯ガイド
筒の第２部分に近付く。この第２部分は芯温度制御装置
の温度制御下におかれている。このため、芯の先端部は
第２部分の温度の影響を受け、この結果、燃料蒸発量が
減少する。また、芯の露出面積も減少しているので燃料
蒸発量は極端に減少することになる。したがって、上述
した第２部分の上端位置を芯をある程度露出させた条件
下、つまり十分に空気を供給できる条件に設定したとき
における上記芯の上端位置に合せることによって、安定
に燃焼する弱燃焼下限レベルを下げることができる。ま
た、中間燃焼状態は、芯露出面積を可変することによっ
て連続的に火力を調節することができる。

このように、芯ガイド筒に上述した第１部分および第２
部分を設けたことによって、特に、安定に燃焼する弱燃
焼下限レベルをさらに下げることができ、この結果、火
力調節範囲を一層拡大することができる。

〔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は燃焼器筺体を示している。この燃焼器
筺体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
図に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、芯温度制御装置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
常に一定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、また内側壁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２
３の上部とで後述する芯３４をガイドする芯ガイド筒２
７、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第１部分２９
と、この第１部分２９の先端を上方に向けて後述する高
さに延ばした第２部分３０と、この第２部分３０の先端
を水平に外方へ向けて所定長さ延ばした第３部分３１
と、この第３部分３１の先端を上方に向けて延ばした第
４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
ス繊維等で筒状に形成された芯３４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、ピン
３６が突設してあり、これらピン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図に示
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４
１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。また、前記芯ガイド筒２７の上端部に形成さ
れた第２部分３０の上端は、芯３４を最小燃焼状態に設
定したときの芯３４の上端高さ位置とほぼ等しくなる位
置に設定されている。なお、前記第２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上に載置され上記内炎筒５１との間に燃焼室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
および上壁に複数の通気孔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
によって燃焼室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
された良熱伝導性のパイプ７１と、このパイプ７１の内
部に封入された作動液７２と、このパイプ７１の一部に
介在した放熱器７３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７４と、この容器７４の上
下端部に形成された接続部７５、７６とで構成されてい
る。そして、容器７４の外面で上半部分が良熱伝導体７
７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の先端部円火皿２５の位
置まで上昇させる。なお、ノブ６を回転させると、ピニ
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にピン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けら
れている。このため、筒体３７が回転すると、ピン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
の燃焼室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
に点火した後、ノブ６を操作して芯３４の芯ガイド２
７、２８からの露出量を増減させることによって一時的
に燃料蒸発量を制御し、火皿３３の温度を変化させる
と、パイプ７１およびパイプ７１内に存在している作動
液７２とからなる吸熱要素と、放熱器７３との間に温度
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７２の通流量が変化する。すなわち、作動液７２
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、速度を速めて放熱器７３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は燃焼器
筺体１の壁面温度に近付く方向に冷却される。火皿３３
は芯３４の露出部を囲繞しており、しかも火皿３３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、以
後、芯３４の露出量に応じた燃料蒸発量に保たれること
になる。すなわち、強燃焼状態に設定するときには第５
図（ａ）に示すように芯３４の露出量を増加させる。こ
のように設定すると燃料蒸発部分の大半を占める芯３４
の先端部は必然的に芯ガイド筒２７から遠ざかる。この
ため、芯３４の先端部温度は、芯ガイド筒２７の影響を
ほとんど受けず、むしろ火炎から供給される熱量によっ
て決り、高温に保たれる。したがって、十分な燃料蒸発
量となり、結局、強燃焼状態が形成される。火力を小さ
くするために芯３４を下降させ、芯３４の露出面積を小
さくすると、燃料蒸発量が減少するため燃焼領域が芯３
４の近い部分に移動して芯３４の周囲の温度を上昇させ
ようとする。しかし、芯ガイド筒２７が芯温度制御装置
１２によって冷却されているため、芯３４の温度は上昇
しない。したがって、連続的な火力調節を行なうことが
できる。また、第５図（ｂ）に示すように芯３４を下げ
最小燃焼状態に設定すると、芯３４の先端部は芯ガイド
筒２７の上端部に形成された第２部分３０に十分に接近
する。このため、芯３４の先端部は第２部分３０の温度
の影響を受けて低い温度に保たれる。したがって、芯３
４の先端部からの燃料蒸発量は、露出量そのものが少な
いことも原因して十分少ない量に抑えられ、非常に弱い
燃焼状態を維持する。この場合、もし第２の部分３０が
存在していないと仮定して、同一燃焼量を得ようとする
ならば、芯３４を第５（ｂ）の位置よりさらに下げる必
要がある。しかし、このように下げると空気の供給が不
足するので火炎が不安定となり、安定した連続燃焼状態
を維持することは困難となる。しかし、本発明のように
芯ガイド筒２７の上端部に前記条件に第２部分３０を設
けておくと、この第２部分３０による冷却効果が有効に
作用するので、芯３４をある程度露出させた状態、つま
り空気の供給を十分受け安定燃焼を維持し得る状態で燃
焼させることができる。その結果として最小燃焼下限レ
ベルを下げることができ、結局、前述した効果を発揮さ
せることができる。なお、第５図（ｃ）はは消火時の状
態を示している。

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
の上部を燃焼器筺体の壁に熱的に接続するようにしてい
るが、燃焼器筺体の壁に接続する代わりに放熱器の容器
で上部壁面にフインを設けるようにしてもよいし、放熱
器を燃焼器筺体と一体的に形成するようにしてもよい。
また、作動液としては、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。また、内側に位置す
る芯ガイド筒２８も外側に位置する芯ガイド筒２７と同
様に形成してもよい。さらに、パイプ７１を第６図に示
すように、芯ガイド筒２７の、いわゆる本体の上端部分
に密接させて設けるようにしてもよい。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、第５図は燃焼運転
しているときの芯位置を説明するための図、第６図は変
形例を説明するための図である。 １……燃焼器筺体、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、２９……第１部分、３０……第２部分、５１
……内炎筒、５２……外炎筒、７１……パイプ、７３…
…放熱器、７２……作動液。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 康弘 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝家電機器技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−166417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−156106（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−181116（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、この芯ガイド筒の上端
   部表面に吸熱部分を密接させて設けられ、上記芯ガイド
   筒を介して前記芯の上端部温度を制御するヒートパイプ
   式の芯温度制御装置とを具備し、前記芯ガイド筒は、ガ
   イド筒本体と、このガイド筒本体の上端部より上記芯か
   ら離れる方向に延びた第１部分と、この第１部分の先端
   から上方に向けて最小燃焼設定時の芯高さ位置とほぼ同
   じ高さ位置まで延びた第２部分と、この第２部分の先端
   から延びた火皿部分とを備えてなることを特徴とする芯
   式液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】前記芯は、筒状に形成されたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の芯式液体燃
   料燃焼装置。
3. 【請求項３】前記芯ガイド筒は、前記筒状に形成された
   芯の内面および外面に沿って配置された内、外ガイド筒
   で構成され、かつ少なくとも一方のガイド筒に前記第１
   部分、第２部分および火皿部分が設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の芯式液体燃料燃
   焼装置。
4. 【請求項４】前記芯ガイド筒の前記第２部分には、通気
   孔が設けられてい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。