JPS602812A - 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 本発明は液体燃料吸上げ体と、この吸上げ体に熱を供給
する発熱体とを備えた液体燃料燃焼装置に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 従来から、この柚の液体燃料燃焼装置ハ液体燃料を吸上
げ体によって吸上げた後、その吸上げ体に備えた発熱体
によって燃料を気化させ、このガスをバーナーで燃焼さ
せるようＫｍ成さｎ、てｂるが、燃料が気化時において
、前記発熱体の近傍部にソフトカーボンやハードカーボ
ン、タール等の未燃焼生成物を形成し、これ等が燃焼状
態に大きな影響を及ぼしていた。例えば１代表的な液体
黙料である灯油の場合、正常灯油では上記従来の液体燃
料燃焼装置を用いても未燃焼生成物の生成速度は比較的
緩やかであΣが、高沸点留分の多い灯油や過酸化物、ガ
ム分を含む灯油等のように未燃焼生成物を生成し易い灯
油では、前記影響が著しく、甚だしい場合には数時間で
気化能力を失い。

失火してしまうという問題点を有してｌ／）た。

本発明の目的 本発明は上記した欠点を解消するためになさｊ。

たものであり、灯油、軽油等の液体燃料を長期間安定し
た状態で燃焼させることが可能な液体燃焼装置を提供す
るものである。

発明の構成 上記目的を達成するため１本発明の液体燃料燃焼装置け
、液体燃料流入口と気体流入口及び混合ガスの流出口を
有する容器内に液体燃料吸上げ体か配設し、この液体燃
料吸上げ体に熱を供給する発熱体を具備させると共に液
体燃料吸上げ体の表面に酸化セリウムと白金族に属する
金属とを順次担持させたことを特徴とするものである。

Ｆｉ、液体燃料入口より流入した液体燃料を液体燃料吸
上げ体ｔｉｃよって吸上げたのち１発熱体により気化さ
せると同時に気体流入口よりｂｔｒ、入する空気或いは
酸素と混合し、この混合ガスを容器に連設したバーナで
燃焼させるものである。この際１発熱体により液体燃料
が気化さｊる時にタールが生′成されるものであるが、
この生成を、−吸上げ体の表面に担持させた酸化セリウ
ムと白金族に属する金属との相采融媒効果により著しく
低減させるものである。

実施例の説明 本発明の一実施例を図面に基いて説明すると。

（１）は容器として用すた気化室（２）の上部に連設し
てなる燃焼室であり、気化室■には燃料タンクＧ）と送
風機は）とを連結、連通させである。

６）は気化室■内に設値した液体燃料吸上げ体で。

液体燃料■に浸漬される浸漬部α６）とその浸漬部α６
）の上方部Ｆ（連らなって液体燃料を気化させる気化部
Ｃｌ４）とから構成される。

液体燃料■は、常に一定の水準を保つレベラーを介して
燃料タンク（３）から気化室Ｇ内の下部に電磁弁（Ｉｌ
ｌを設けた配管＠）を通じて供給される。

同様に前記送風＠　（４）　Ｆｉ電磁弁αＯ及び空気調
節弁（１８）を有する配管−を介して気化室２）の上端
部に連通していると共に、前記燃焼室（１）は電磁弁明
を有する配管Ｑ勃を介して気化室０の上部内に連結、連
通しである。

Ｏｌは燃焼室（１）の点火ヒータであり、（７）（８）
（９）は気化室■に開口した前記各配管の燃料流入口、
空気流入口及び混合ガス流出口である◎ αＯは前記吸上げ体■において浸漬部（１６１と気化部
０４）との中間部で形成した吸上げ部である。

帥は吸上げ体６）の気化部ａ４内に配設した発熱体で、
気化部０４．）に液体燃料を気化させるに必要な熱を供
給するものである。

このように構成した液体燃料燃焼装置において。

作動スイッチ（図示せず）を入詐ると、液体燃料吸上げ
体５）に内蔵した発熱体α９）に通電してこの発熱体α
りの温度が１６０〜２２０℃にまで上昇する一方。

数秒後に気化室Ｑ）の内部には発熱体α９）により気化
された液体燃料の気化ガ・スが充満する。そして気化ガ
スが充満する間に遅延リレーが作動して電磁弁（１０Ｑ
ｌｌ　（１２１が開となり、送風機＠）側から空気が、
液体燃料タンク■から燃料が気化室■内に供給さｊ、る
。さらに送風機（４）と点火ヒーター０印とは電磁弁Ｑ
ＯＣＬＩＩ　ｆＬ２１と同期しているので、こｎ、等の
電磁弁αｌ〜（１２１が開になると、先ず、気化ガスは
気化室（２内で空気と混合さ１１１次に混合ガス流出口
（９より供給前位）を通って燃焼室（１）に送らｎ、た
のち、燃焼室（１）に配設したガスバーナに）を通過す
る際に点火ヒータ０８１により着火ζｊ、てガス燃焼を
開始する。

一方、液体燃料はタンクＧ）より配管＠）を通して気化
室■に入り、液体燃料吸上げ体６）の浸漬部αＧ）から
吸上げ部６句を介して気化部α１１で上昇し。

発熱体（ロ））によって気化さｎ、る。なお、窒気蓋は
空気調節弁（１８１により調節さｎｌ、燃料供給量は発
熱体（至）の発熱量により調節される。

次に、消火を行う場合には、まず１発熱体（２）への通
ｔを断つとこの発熱体（２）の温度が液体燃料０の温度
にまで瞬時に低下して液体燃料の気化が中断し、この中
断と共に［８弁α０ａｌｌ（１２１が閉となってその後
の全ての電気回路は閉じられるものである。

こ＼で、本発明の最も重要な部分である気化室■内に設
置した液体燃料吸上げ体■について詳述する。

１）混合ガスの供給量は発熱体α呻の供給熱量に比例し
１首た。液体燃料の吸上げ量は任意に応答できること。

２）液体燃料に対して充分な毛細管現象を示すこと。

３）気化部（１４Ｊで熱源と液体燃料との熱交換が効率
的に行わｊること。

４）気化部Ｃ１４）の温度は液体燃料の気化に必女な温
度で充分であり、この気化部α→では着火や燃焼が進行
してはならないこと。

５）液体燃料吸上げ部（ハ）、気化部（１４３１発熱体
（２）の周辺部でタール化が促進すると液体燃料の輸送
シよび気化が防げられるので、液体燃料の夕〜ノに正方
法を考廉しなげｎ、ばならないこと。

６）液体燃料吸上げ体（５１に、タールを低温で触媒的
に分解および酸化が可能なように、触媒を相持させるこ
と。

７）液体燃料吸上げ体（５）は液体燃料を毛細管現象に
より吸上げて輸送し得る機能を有する以外に。

液体燃料をできるだけ低温で気化を行す、さらに、ター
ル生成物を分解および酸化しなけｎばならないので、こ
のような物理的、化学的な反応が円滑に進行するために
多孔質又は繊維句で構成する必要がある。さらに、この
ような多孔質や繊維質内では、液体燃料の気化したガス
の逸散も円滑に進行させなけｊ、ばならな込。従って、
多孔仙、繊Ｍ質の表面では液体燃料、空気。

気化ガス、混合ガス化燃料が常に共存するので、液体燃
料と空気との流通を円滑に行わせる必要がある。

次に１本弁明の目的および機能を果たすための液体燃料
吸上げ体（５）の材料とその表面に相持させる触媒体に
、つｂて詳述する。

本発明の装置に適する液体燃料吸い上げ体は、前述した
ように１毛細管現象を有する耐熱性多孔質体又は耐熱性
繊維体であり、耐熱性多孔質体の基本構造は第２図に示
すようなものが好ましく。

その上部に発熱体０９）を装着するための貫通孔（財）
）が設けらｆている。

この耐熱性多孔質体（２１１の材料としては、アルミナ
質、マグネシア質、粘土質、ケイ石質、ジルコニア質の
いす力でも使用できる。

なお、耐熱性多孔質体の多孔度には強度の低下という問
題から限度があり且つ液体燃料吸上げ力にも限界が生じ
るので、比較的小型で発熱量が相対的に大きな燃焼装［
Ｋ用いる楊仕には耐熱性繊維体を用いることが望ましい
。

次に、耐熱性繊維体（転））の場合には、その基本構造
は第４図に示すように、発熱体σ９）の外周部を覆い包
むように構成するものである。

この耐熱性繊維体は、車繊維の収束糸によシ網目状に編
組してなる構造とした場合には、最も効率的な液体燃料
吸上げ能率が得らｊ、るが、不織布やマット状物質で構
成しても前記耐熱性多孔質体よりもｇ−ｉ″１．た結果
が得られる。

耐熱性繊維体としては、ガラス繊維、脱アルカリガラス
＃＆維、シリカ繊維、アルミナ繊維、炭素繊維、石綿な
どが適しており、特に、ガラス繊維。

脱アルカリガラス繊維で上記吸上げ体（５）を構成する
と最も経済的で且つ燃焼効率の優ｆｌｆＣものが得らｎ
、る。

次に触媒物質について述べる。

本発明における触媒体は、前記耐熱性多孔質体又は耐熱
性繊維体などからなる吸上げ体（５）の表面に酸化セリ
ウムを担持したのち、白金族元素、即ち１周期表第■族
に属する金属を担持させた構造にするものである。

績する。特にこの現象は吸上げ体に配設した発熱体近傍
部で著しく生じるものであり、このタールの累積は、吸
上げ体から発熱体への液体燃料の供給を妨げて気化量を
低下させることになる。

本発明はこのよう庁問題点を改善したものであって、ま
ず、前記耐熱性吸上げ体に酸化セリウムを相持させる。

この酸化セリウムは大きく分けて２つの働きがあり、そ
の第１の役割は吸上げ体の表面積を広くすることによっ
て液体燃料の濡ｊ０面′Ｍ、を十分に広（シ、液体燃料
の気化が核沸騰では々〈膜沸騰で行わｒするようｔｉｃ
することである。一般に、液体燃料が膜沸騰を行って気
化した場合、核沸騰で気化するよりもタールの失敬が少
ないことが知らｊ、ている。

第２の役割は、これが主たる役割であるが、生成するタ
ールの分解触媒として作用することである。

酸化セリウムＫｕ、３価の酸化第一セリウム（Ｃｅ２０
３）と４価の酸化第二七−ＩＪ　ｒ）　Ａ　（ＣｅＯｚ
）カ存在し、４価の酸化第二セリウムが通常安定してい
る。

この酸化第二セリウムは、高温で酸素を放出して酸化第
一セリウムとなるが、酸素の存在下では再び酸化され、
て酸化第二セリウムにもどるものであり１本発明はこの
酸化セリウムの酸化触媒としての性質を利用して生成す
るタールを分解するものである。

しかしながら、酸化セリウムを単独で用いても、本発明
のような液体燃料を気化する温度では触媒活性が低いた
め、白金族に机する金属触媒を同時に用論る必要がある
。

白金族触媒は、酸化セリウムの酸化触媒としての働きを
十分に行わせるための触媒であり、こｎｒを酸化セリウ
ムに広く分散させることによって大きな触媒活性が得ら
れるものである。

この場合、酸化セリウムと白金族元素に属する金属とを
同時に吸上げ体上に担持しても触媒活性は得らη、るが
、最大の効果を得るためには、酸化セリウムを耐熱性吸
上げ体上に担持させ几のち。

白金族の金属を担持させるのが良い。吸上げ体に白金族
の金属を担持させたのち、酸化セリウムを担持させる場
合は、白金族金属の分散が悪くなって触媒活性が小さく
なるものである。

本発明において、吸上げ体上に酸化セリウムを担持させ
る方法としては種々の方法を採用し得るものであって１
つの方法に限定さｊ、るものではない。例えば、酸化セ
リウムの微粉末を、無機バインダーを用すて吸上げ体に
ウォッシュコートする方法、或いは、吸上げ体を硝酸セ
リウム水溶液に浸漬後、熱分解させて担持させる方法等
がある。

一方、白金族元素に属する金属としては、白金。

ロジウム、パラジウム、ルテニウムなどがあり。

このうちから選んで触媒とする。

この白金族に？″属する金属を酸化セリウム上に広く分
散させるには１種々の方法を用めることが可能であり、
一つの方法に限定さ１．るものではない。

例えば、この金力砧の硝酸塩溶液を、酸化セリウムと相
持した吸上げ体に塗布し、しかるのち熱分解して担持さ
せる方法、或りは、この全極を蒸潰させる方法等がある
。さらに、酸化セリウムの微粉末上に日蛍族の金属を担
持させ、得らｎ、る微粉末を吸上は体上にウォッシュコ
ートする方法も行うことができるものである。

次に本発明の具体的な実施例を述べる。

本実施例では液体燃料（ａとして市販の灯油およびター
ル化し易い３Ｑｖｏ１％重油を含んだ灯油を用い。

又１発熱体０．９）として０．４−のニクロム線を内径
４φのコイル状に形成すると共に全体の抵抗値が１５Ω
になるようにしたものを使用し、さらに、この発熱体の
消費電力を４０Ｗおよび６０Ｗとした。

又、液体燃料吸上げ体（１９）は、下記の実施例１〜１
１で示した構造のものを使甲し、その実施例中における
試別番号１〜３までは粘土質多孔体を用いる一方、他の
試料番＠４〜２２のものｌ−１耐熱性繊維体を用いた。

タール生成時間は発熱体への連Ｕ通電により発熱体の周
辺部に燃料Ｍ会生成物であるタールが生成するまでの時
間とし、この時間をもって気化累子の性能を評価するこ
とにした。

液体燃料吸上げ体ａω及び試料番号に゛つぃての実施例
を次に示す。

実施例１ 粘土に活性表面積増加を目的として活性アルミすと黒鉛
微粉末を添加したのち板状に成形し、こｊを乾燥後５１
２００〜１３００℃で焼成して粘土質多孔体ｆｃ得に０ 次に、この粘土質多孔体を第２図に示すような形状に加
工したのち、塩化白金酸アルコール溶液に浸漬して所定
状付着させ、熱分解して吸い上げ体（試料番号１）を調
製した。

ワ、−施例２ 実施例１と同様の方法により粘土質多孔体を得。

第２図に示すよう外形状に成形したのち、硝酸セリウム
３条水溶液に浸漬し、Ｎ燥後、熱分解して酸化セリウム
′ｔｒ拓持し几吸上は体（試料番号２）と調製した。

実施例３ 実施例２によって得だ吸上げ体を塩化白金酸アルコール
溶液に浸漬したのち、乾燥、熱分解して所定掃の白金を
担持した吸上げ体（試料番号３）を調製した。

実施例４ 径が０．１〜１０μｍのガラス単繊維を集束糸とじて編
目状に編組してなる厚地のガラス繊維布を第３図に示す
ような形状に形成したのち、こｊ、を塩化白金酸アルコ
ール溶液に浸漬し、実施例１と同様の処理を行って吸上
げ体（試料番号４）’ｆ−調製した― 実施例５ 実施例４で使用したガラス繊維ｔｒ第３図に示す形状に
加工したのち、実施例２と同様の処理を行って吸上げ体
（試料番号５）を調製した。

実施例６ 実施例５で得た吸上げ体に実施例３と同様の処理を行い
、吸上げ体（試料番号６）を調製した。

実施例７ 実施例６と同様の方法により白金童が実施例６の吸上げ
体の２倍量、担持した吸上げ体（試料番号７）を調製し
た。

実施例８ 担持している総置金属量が実施例７と同量で白金族の白
金とパラジウムが１：１の比率で担持されてｂる吸上げ
体（試料番号８）を調製した。

実施例９ 実施例８と同様の方法により、白金とパラジウムが１：
１の比率で担持さｎ、た吸上げ体（試料番号９）および
白金とルテニウムが１：１の比率で担持された吸上げ体
（試料番号１０）を調製した。

実施例１０ 実施例７と同様の方法で塩化白金酸の代りに塩化ロジウ
ム、塩化パラジウム、塩化ルテニウムを用いて、夫々、
ロジウム、パラジウム、ルテニウムが担持された吸上げ
体（試料番号１１．１２．１３）を調製した 実施例１１ ガラス繊維に代えて、脱アルカリガラス繊維。

石綿マット、黒鉛繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維を夫
々使用し、実施例７と同様の方法により吸上げ体（試料
番号１４．３５．１６．１７．１８　）を夫々調製した
。

なお、比較例として触媒を担持していない吸上げ体（試
料番号１９．２０）とガラス繊維に白金を担持させたの
ち酸化セリウムを相持させた吸上げ体（試料番号２１）
および、ガラス繊維に白金と酸化セリウムを同時に熱分
解法により担持した吸上げ体（試料番号２２）を調製し
た。

このように調製すした吸上げ体（試料番号１〜２２）に
発熱体を装着し、その性能をタール生成時間により評価
した・ この結果を、市販の灯油については第１表に、又、　３
０ＶＯ１％重油を含む灯油については第２表に示す。

なお劇熱性多孔質体の多孔度と機緘的強度とは相反する
性質を持つため、多孔質体の多孔度にも限界があり、従
って１毛細管現象による液体燃料の吸上げ力が繊維体に
比べて劣ると考えらカーる。

第　２　表　液体燃料吸込上げ体の柚類と性能表（３０
ＶＯ１％重油を含む灯油） 以上の衣から明らかなように、試料番号１〜６において
、タール発生までの時間を比較すると。

繊維体の方が多孔質体よりも長萌開要し、優れているこ
とが分かる。

次に、前述した酸化セリウムと白金族の金属との相乗効
果について前記表に基き説明する。

第１表および第２表において、吸上げ体のみの場＠（試
料番号１’ｌ、　２０　）　Ｋ比べて酸化セリウムのみ
を担持した試料番号２および５は、余り大きな効果が得
らｊ、ず、酸化セリウム単独ではタール抑制効果が余り
得ら１．ない。又、酸化セリウムなしに白金族としての
白金のみを担持したものも同様であった。

一方、吸上げ体に酸化セリウムおよび白金と合わせて相
持させた試料番号３および６は、こｊ５等を全く用いな
い一合に比べて約２００倍以上の触媒効果が得らｊｌ、
さらに、酸化セリウムのみを担持させたものと白金のみ
を担持させたものとのタール発生時間の和よりもタール
発生１での時間が数倍以上長く、タール抑制効果が高い
ものである。

このことは、本発明の触媒が、酸化セリウムの酸化触媒
効果と白金族の金へ触媒効果を単純に和七走ものではな
く、前述したように、その組会せによって新たな触媒作
用を生じることを実証するものである。

又、耐熱性繊維体として、ガラス繊維、脱アルカリ繊維
、シリカ繊維、アルミナ繊維が１ｆｆｌており１石綿マ
ットおよび黒蜜繊維は前記繊維のものに比べて多少劣る
が、そ　、け十分であり１本発明の目的を達成し得る：
・〕である。

触媒の構成について試料番号６．２１．２２のものを比
較すると、吸上げ体上に酸化セリウムを担持させ１次に
白金を担持させたものが最４ｉｆｌでおり、吸上げ体に
白♀に担持させたのち酸化セリウムを担持させた場合は
、前者の約半分の触媒性能しか得らｊ、なかった。この
ことは、白金などの貴金属が教化セリウム上に広く分散
することにより。

最も大きな触媒効果が得らｎ２ることを示すものである
。

第１表および第２表に記したタール発生までの時間は、
連続燃焼における結果であるが、こｊ−らの燃焼を間欠
的に行えば、タール発生１での時間は更に延長される。

又１発生したタールも、液体燃料の液面以上に数体燃料
吸上げ体（５）を持上げると共に液体燃料の供給を断ち
、この状態で発熱体（埒の温度を２００〜２５０℃に１
０〜３０秒間保つことにより、容易に触媒酸化を行わせ
て除去が可能であり、気化素子の気化効率を略々使用初
期の状態にまで再生できる。

一方、触媒を担持していない試料番号１９および２０は
、同様の゛処理を行ってもタールは浄化されないＯ なお、本発明は基本的には上記実施例のような栴成を有
するが、燃焼装置の規模に応じて任意に設計可能である
。

発明の効果 以上のように本発明の液体燃料燃焼装置によｊ。

は、液体燃料吸上げ体に酸化セリウムを担持させたのち
、白金族に属する金属を担持させているので、著しいタ
ール抑制効果が得らｊ２．液体燃料をガス燃料のように
独断的にして安全且つ簡便に燃焼でき、又、長期間の使
用に供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はその簡略
正面図、第２図は吸上げ体の一実施し０の正面図、第３
図はその側面図、第４図に吸上げ体の他の例を示す正面
図、第５図はその側面図である。 ■は気化室（容器）、（５１は液体燃料吸上げ体。 Ｖ）は燃料流入口、（８）は空気流入口、（９は混会ガ
ス流出口、（１窃は発熱体＋１　＋２１！は耐熱性多孔
質体、μ〕は耐熱性繊維体、） 特許出願人代理人 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体燃料と気体との流入口及び混合ガスの流出口
   を有する容器内に液体燃料吸上げ体を配設し、この液体
   燃料吸上げ体に熱を供給する発熱体を具備させると共に
   液体燃料吸上げ体に酸化セリウムと白金族に属する金属
   とを順次担持させたことを特徴とする液体燃料燃焼装置
   。 ■　液体燃料吸上げ体は毛細管現象を有する耐熱多孔質
   体又は耐熱性繊維体で形成さｊ２ていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。 ■　液体燃料吸上げ体を形成する耐熱性繊維体は、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１石綿、炭素質繊維のうち、少なくとも一種以上よ
   り形成さｎていることを特徴とする特許請求の範囲値１
   項ルテニウムのうち、少なくとも一種以上よりなること
   を特徴とする特許請求の範囲Ｗ１項記載の液体燃料燃焼
   装置。