JP2002106812A

JP2002106812A - 液体燃料用面状バーナ

Info

Publication number: JP2002106812A
Application number: JP2000301372A
Authority: JP
Inventors: Akira Goto; 後藤　　晃
Original assignee: Petroleum Energy Center PEC; Nippon Mitsubishi Oil Corp
Current assignee: Japan Petroleum Energy Center JPEC; Eneos Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】液体燃料の再液化を防止して逆火現象を回避
すると共に、予蒸発予混合気の生成エネルギーを低減す
る。【課題を解決するための手段】供給された液体燃料を通
過させ加熱気化する気化部１０と、供給された燃焼用空
気を予熱する空気予熱部２０と、前記気化部から導入さ
れた気化燃料及び前記空気予熱部から導入された予熱空
気を予混合する混合部３０と、該混合部から導かれる混
合気を拡散する混合気供給部４０と、気化混合された液
体燃料を通過させその下流側の燃焼面４ａの略全体に火
炎を形成して燃焼させるバーナマット４と、を備えた液
体燃料用面状バーナ１において、前記気化部は、前記バ
ーナマットの燃焼火炎形成空間方向を向きかつ燃焼面４
ａ近傍に位置する第１の受熱部１１を備えて構成され
る。バーナマットの燃焼熱等を有効利用することによっ
て、液体燃料の気化を速めることができ、再液化の防
止、逆火現象の防止及び省エネルギーが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型蒸気ボイラ、小型
貫流ボイラ、小型温水ボイラ等に使用される面状のバー
ナに関し、特に、バーナの燃焼によって生ずる熱量を有
効利用し、効率的に液体燃料と空気との混合気を生成す
る省エネルギー型の液体燃料用面状バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の面状バーナは、燃料供給口と空気
供給口とを有するケーシングの内部に、液体燃料と空気
との混合気(即ち、予蒸発予混合気或いは予気化予混合
気)を生成する為の装置を配設してなり、かかる装置に
よって生成された混合気を、ケーシングに装着されたバ
ーナマットに供給して燃焼させる。この場合、バーナマ
ットは、表裏連通した多孔質材料にて形成されており、
混合気を裏面側から供給し、細孔を介して表面のバーナ
マットへと到達させ、バーナマットの表面近傍に設けら
れた着火装置によって着火されて、該表面全体に火炎を
形成して燃焼させる。

【０００３】かかる面状バーナは、ＮＯx、ＣＯの排出
量が低く、バーナマットの燃焼面の略全面で均一燃焼す
るのでエネルギー効率が高い等の利点を有し、小型蒸気
ボイラ、小型貫流ボイラ、小型温水ボイラ等に多く利用
されている。かかる面状バーナにおける混合気生成用の
装置としては、例えば、特開平６−１９３８４０のよう
な液体燃料燃焼装置が提案されている。

【０００４】この従来装置には回転型の気化部が採用さ
れており、金属性の容器内部にヒーターと回転型の拡散
板とを配設している。そして、液体燃料を回転する拡散
板に供給し、遠心力によって液体燃料を微粒化しつつ拡
散させ、空気と混合する。容器内はヒーターによって加
熱されているので、微粒化された液体燃料は拡散過程で
気化されると共に、空気と混合され、燃焼可能な状態
（即ち、予蒸発予混合気の状態）になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来装
置は、内部に回転型の拡散板を配設する必要上、内部容
積が大きくならざるを得ない。一方、液体燃料を気化さ
せるためには、３００℃程度まで液体燃料を加熱する必
要があるので、かかる高温雰囲気場を容器内部に形成す
る為には、加熱装置の電力消費量が多大になる。

【０００６】また、液体燃料が気化された場合であって
も気化部内の低温部を流通している間に一部液化するこ
とがある。このようにして生じた燃料液滴、微粒子、あ
るいは一部液化した液体燃料を、バーナマットに供給す
ると、バーナマットの入口側面に燃料液滴等が付着して
しまうので、バーナの燃焼熱によって着火され逆火現象
を招く虞がある。電気ヒーター等によって容器内部を予
熱しておき、容器内部全体において均一温度の高温雰囲
気場を形成しておくことで、かかる事態は回避される
が、やはり電力消費量が多大になる。

【０００７】また、電気ヒーターの容量を考慮するとバ
ーナの大型化にも限界があるので、設備全体の電気容量
を変えることなくバーナの発熱量を増大させることは困
難であった。そこで、本発明は、液体燃料の再液化を防
止して逆火現象を回避すると共に、予蒸発予混合気の生
成エネルギーを低減し得る熱効率の高い液体燃料用面状
バーナの提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る液体燃料
用面状バーナは、供給された液体燃料を通過させ加熱
気化する気化部と、供給された燃焼用空気を予熱する空
気予熱部と、前記気化部から導入された気化燃料及び前
記空気予熱部から導入された予熱空気を予混合する混合
部と、該混合部から導かれる混合気を拡散する混合気供
給部と、気化混合された液体燃料を通過させその下流側
の燃焼面略全体に火炎を形成して燃焼させるバーナマッ
トと、を備えた液体燃料用面状バーナにおいて、前記気
化部は、前記バーナマットの燃焼火炎形成空間方向を向
きかつ燃焼面近傍に位置する第１の受熱部を備えて構成
されたことを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る液体燃料用面状バーナは、
前記気化部の第１の受熱部は、燃焼火炎形成空間に延び
る受熱用のフィンを備えたことを特徴とする。請求項３
に係る液体燃料用面状バーナは、前記気化部は、内部に
ヒーターを備えると共に、液体燃料が接触して流通する
不活性粒子を充填して構成したことを特徴とする。

【００１０】請求項４に係る液体燃料用面状バーナは、
前記空気予熱部は、前記バーナマットの燃焼火炎形成空
間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置する第２の受熱部を
備え、内部を流通する前記燃焼用空気を前記第２の受熱
部と熱交換させる構成としたことを特徴とする。請求項
５に係る液体燃料用面状バーナは、前記第２の受熱部
は、前記燃焼火炎形成空間の一部を規制する壁部であ
り、該壁部の内面に向け燃焼用空気の全部若しくは一部
を吹き付ける構成であることを特徴とする。

【００１１】請求項６に係る液体燃料用面状バーナは、
混合部から混合機供給部に向かう予蒸発予混合気の導入
口に、混合部内に突出して延びる整流筒が設けられ、該
整流筒は、気化液体燃料及び予熱燃焼用空気の空気予熱
部から混合部への導入口の軸線と交差する軸線と軸方向
長さを有することを特徴とする。請求項７に係る液体燃
料用面状バーナは、気化部から排出された気化液体燃料
を、空気予熱部から混合部に向かう予熱燃焼用空気流に
吐出することを特徴とする。

【００１２】請求項８に係る液体燃料用面状バーナは、
供給された液体燃料を予蒸発させかつ燃焼用空気を予熱
して、予熱された燃焼用空気と前記予蒸発した液体燃料
とを予混合する予蒸発予混合気生成部と、該予蒸発予混
合気生成部から導入された予蒸発予混合気を拡散する混
合気供給部と、拡散された予蒸発予混合気を通過させそ
の下流側の燃焼面略全体に火炎を形成して燃焼させるバ
ーナマットと、を備えた液体燃料用面状バーナにおい
て、前記予蒸発予混合気生成部は、液体燃料と燃焼用空
気とを加熱する電気ヒータを備え、かつ前記バーナマッ
トの燃焼火炎形成空間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置
する受熱部を備えて構成されたことを特徴とする。

【００１３】

【発明の作用及び効果】請求項１に係る発明は、液体燃
料を気化する為の気化部を、バーナマットの燃焼火炎形
成空間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置する第１の受熱
部を備えて構成した為、バーナマットの燃焼熱および燃
焼火炎の輻射熱を第１の受熱部が受熱することができ
る。

【００１４】液体燃料を気化させるためには、何らかの
加熱手段によって大量の熱量を供給しなければならない
が、請求項１に係る発明によれば、バーナマットから発
生される燃焼熱や輻射熱を還元利用することができるの
で、他の加熱手段からの熱量供給は少なくて済み、電力
消費量を低減できる。場合によっては、バーナ始動時に
のみ液体燃料に他の加熱手段から熱量を供給すれば済む
ということも可能である。

【００１５】又、燃料が気化された状態で空気と混合さ
れるので、予蒸発予混合気の生成速度が速い。従って、
燃料及び空気を容器内に長く滞留させておく必要がない
分、容器容量を大きくする必要もないので、容器内冷温
部による気化燃料の再液化という事態を防止することが
でき、バーナマットの入口側面に液体燃料が付着するこ
とがなく、逆火現象が回避される。

【００１６】更に、再液化を防止するために容器全体を
加熱すべき熱量も少なくて済み、加熱器の電力消費量を
低減できる。従って、面状バーナの効率が向上する分、
バーナマットを大型化することも可能となる。請求項２
に係る発明では、気化部の第１の受熱部は、燃焼火炎形
成空間に延びる受熱用のフィンを備えたることで受熱面
積を大きくした。従って受熱量が増加するので、エネル
ギー効率が一層高くなる。

【００１７】請求項３に係る発明は、気化部の内部にヒ
ーターを備えると共に、液体燃料が接触して流通するア
ルミナビーズや石英ビーズなどの不活性粒子を充填する
こととした。不活性粒子は燃焼熱や輻射熱により加熱さ
れており、また不活性粒子を充填することで液体燃料と
接触する表面積が増加することにより、液体燃料の気化
が促進される。さらに不活性粒子の充填は、均一な加熱
を可能とし、液体燃料の突沸や、気化燃料の脈動を防止
することも可能となる。

【００１８】請求項４に係る発明は、バーナマットの燃
焼火炎形成空間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置する第
２の受熱部を備えた空気予熱部を設置し、内部を流通す
る前記燃焼用空気を前記第２の受熱部と熱交換させる構
成としたことで、液体燃料が前記第２の受熱部により気
化されたことと相まって、燃料と空気との予混合時間が
短縮され、また、燃焼用空気の予熱による装置全体が加
熱されて、気化燃料が冷却され液化されるにくくなるこ
とから、バーナマット入口面に再液化燃料が付着される
といった事態が未然に回避される。

【００１９】請求項５に係る発明は、前記第２の受熱部
が、例えば燃焼筒等の燃焼火炎形成空間の一部を規制す
る壁部として構成され、バーナマットにおける燃焼熱を
受けた該壁部の内面に向け燃焼用空気の全部若しくは一
部を吹き付けるので、空気の予熱が促進される。請求項
６に係る発明は、混合部から混合気供給部に向かう予蒸
発予混合気が混合部に導入される際、混合部内部で充分
混合されずに直ちに整流筒に流れ込み、気化液体燃料と
予熱空気とが未混合のまま混合気供給部に導入されるこ
となく、整流筒に衝突して混合部内部に乱流として導か
れ、ここで充分に混合される。また、整流筒を予蒸発予
混合気が流通することにより予蒸発予混合気はバーナマ
ットに対して垂直の流れに整流される。従って、混合気
供給部内の拡散効果も均一となり、バーナマットにおけ
る面状燃焼の火炎分布も向上する。

【００２０】請求項７に係る発明は、気化部から排出さ
れた気化液体燃料を、空気予熱部内ではなく、空気予熱
部から前記混合部に向かう予熱燃焼用空気流に吐出する
から、燃料と空気との混合性状が向上する。請求項８に
係る発明は、供給された液体燃料を予蒸発させかつ燃焼
用空気を予熱して、予熱された燃焼用空気と前記予蒸発
した液体燃料とを予混合するのに、電気ヒータとバーナ
マットの燃焼熱を回収する受熱部によって行うので、予
蒸発予混合気を生成する為に使用される電気ヒータの電
力消費量が低減される。又、燃焼熱の回収が困難なバー
ナ始動時には、逆に電気ヒータを使用して、予蒸発予混
合気を容易に生成可能となる。勿論両者を使用すれば、
加熱エネルギーが増大し、かつ加熱温度上昇速度が早め
られるので、燃料の再液化防止の運転が容易となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に示す本発明の第１実施形態に
係る液体燃料用面状バーナ１は、ケーシングの側面又は
裏面に、空気供給口２と燃料供給口３とを有する。燃焼
用空気は、空気供給装置２ａから空気供給口２を介して
空気予熱部２０に供給される。該空気供給装置２ａはブ
ロアを有する。等の液体燃料は、燃料供給装置３ａから
燃料供給口３を介して気化部１０内に供給される。燃焼
用空気は空気予熱部２０内で予熱され、混合部３０内に
導入口２３を介して導かれる。気化された液体燃料は、
前記導入口２３に開口する燃料排出口１４から予熱空気
流に向け排出される。混合部３０内に導入された液体燃
料と予熱空気とは、混合部３０内で混合され、予蒸発予
混合気とされて、導入口３２を介し、混合気供給部４０
に導かれ、ここで拡散されて、バーナマット４の上流側
面に均一に分配される。予蒸発予混合気は、バーナマッ
ト４の内部細孔を通過してその下流側燃焼面４ａの略全
体に到達し、近接して配設された着火装置６により気化
燃料が着火燃焼される。着火した燃焼火炎は、バーナマ
ット４の燃焼面４ａに略均一に広がる。バーナマット４
の燃焼面４ａは、その周囲を囲む筒状壁部５ａと共に燃
焼筒５を規制する。

【００２２】液体燃料用面状バーナ１のケーシング内部
には、気化部１０、空気予熱部２０、混合部３０、混合
気供給部４０等が、仕切り壁によって複数の空間部に分
割構成されており、その仕切り壁が空間壁面を構成す
る。ケーシング内の気化部１０は、図２に示すように、
金属製の筒状容器であって、バーナマット４の上方位置
で、燃焼面４ａ近傍に配置される。そして、気化部１０
の下壁は、バーナマット４の燃焼火炎形成空間（即ち本
例の場合、燃焼筒５の内部空間）を囲む筒状壁部５ａの
一部を兼ねた受熱部１１を構成する。該受熱部１１に
は、図３に示すように、燃焼火炎形成空間に向けて延び
る受熱用のフィン１２を設けても良い。気化部１０の内
部には、金属製あるいはセラミック製の電気ヒーター１
３が１つ以上設置されると共に、不活性粒子１５が充填
されている。この不活性粒子１５は、例えば、コージェ
ライト、チタニア、ムライト、アルミナ、シリカ、アル
ミナ−シリカなどのセラミック製のものや、石英製、ガ
ラス製のものなどを用いることができる。不活性粒子の
粒子径は０．５〜１０mmのものを用いることができ、１
〜５mmのものが好ましい。１mm以下であると、灯油等液
体燃料の流通圧力損失が大きくなるため、ポンプ等の燃
料供給装置に高い排出圧力を有するものを選定する必要
があり、又、５mm以上であると表面積が小さくなるため
に、伝熱面積が小さくなり、液体燃料（灯油）の受熱効
果が低くなる。

【００２３】気化部１０内部は、燃料排出口１４付近の
温度が２５０〜４５０℃になるよう温度調節されること
が望ましい。２５０℃以下であると液体燃料（灯油）が
充分に気化しない一方、４５０℃以上であると液体燃料
がコーキングする虞がある。空気予熱部２０は、燃焼筒
５の上方位置にあり、気化部１０を包囲して、その外壁
面が前記燃焼筒５に面するように配設される。即ち、バ
ーナマット４上方の燃焼筒５の一部壁部を構成し、燃焼
筒５に面する壁部を受熱部２１として、気化部１０の受
熱部１１と空気予熱部２０の受熱部２１が構成されてい
る。空気供給装置２ａは、燃焼用空気をケーシングの燃
焼筒５に近接する壁部内面２２に向けて吹き付ける。

【００２４】この場合、空気予熱部を調節することによ
って、燃焼用の常温空気の略全量が空気予熱部２０の前
記壁部内面２２に吹き付けられるようにする。或いは、
常温空気の一部のみを壁部内面２２に吹き付け、残余の
常温空気を空気供給口２下方に配置される後述の混合部
３０に供給するようにしても良い。空気予熱部２０は、
その外壁部がバーナマット４の燃焼面近傍に配置され、
また外壁部の一部が燃焼筒５の外壁の一部を構成するな
どして、燃焼筒５に面する構成としているので、バーナ
マット４の燃焼熱および燃焼面４ａからの輻射熱の受熱
部２１を構成し、高温雰囲気場が形成される。かかる状
態の空気予熱部２０に空気供給口２より、燃焼用の常温
空気の全量もしくは一部が供給されて熱交換し、供給さ
れた常温空気を空間内部にて対流させつつ加熱し、温度
を上昇させて導入口２３から混合部３０に向け排出す
る。

【００２５】この場合、導入口２３での空気の温度が７
５〜４５０℃の範囲になるように空気予熱部２０内の温
度を調節しておく。７５℃以下では液体燃料が再液化す
る虞があるし、４５０℃以上ではバーナマット４表面上
の孔の入口付近にて逆火現象が起こる虞があるからであ
る。尚、該空気予熱部２０の受熱部２１は、受熱面積を
大きくする為のフィン２４を燃焼筒５に向けて延設する
ことも可能である。

【００２６】混合部３０は、空気予熱部２０の下方位置
であってバーナマット４の裏方位置に形成される。空気
予熱部２０から導入口２３を介して、予熱された燃焼用
空気が混合部３０に導入されるが、その導入口２３は、
本実施形態ではすぼまり管を形成していて、予熱された
燃焼用空気が集中して流れ、この空気流に向けて、気化部
１０からの燃料排出口１４が開口する。このため気化部
から排出された気化液体燃料は、空気予熱部内ではな
く、空気予熱部から前記混合部に向かう予熱燃焼用空気
流に吐出することになり、燃料と空気との混合性状が向
上する。混合部３０から混合気供給部４０に向かう予蒸
発予混合気の導入口３２には、混合部３０内に突出して
延びる整流筒４３が設けられる。該整流筒４３は、気化
液体燃料及び予熱燃焼用空気を空気予熱部２０から混合
部３０へ導く導入口２３の軸線と交差する軸線と軸方向
長さを有する。これにより、混合部３０から混合気供給
部４０に向かう予蒸発予混合気が混合部３０に導入され
る際、混合部３０の内部で充分混合されずに直ちに整流
筒４３に流れ込み、気化液体燃料と予熱空気とが未混合
のまま混合気供給部４０に導入されることなく、整流筒
４２に衝突して混合部３０内部に乱流として導かれ、こ
こで充分に混合される。従って、混合気供給部部内の拡
散効果も均一となり、バーナマット４における混合気分
布が一様となり、面状燃焼の火炎分布も均一化する。

【００２７】尚、導入口２３から供給される予熱空気及
び気化液体燃料は液体燃料が予蒸発の状態なので、燃料
と空気の混合性が良好で混合の為の距離はさほど必要で
はないが、空気予熱部２０内の空間を仕切り板等で一部
仕切ることにより、曲折した流路を形成し、混合効果を
高めることも可能である。但し、仕切り板の低温部位に
て液体燃料が再液化されることがあれば、仕切り板の配
設は可及的に少なくする。

【００２８】なお、混合部３０の下壁部に再液化した液
体燃料を排出する為のドレン３１を形成しておく。混合
気供給部４０は、導入口３２からバーナマット４の周縁
部に向けてすり鉢状に広がる周側面４１を有して構成さ
れると共に、導入口３２の近傍であって該導入口３２に
対面する位置には、拡散板４２が配設される。拡散板４
２は、導入口３２から導入された予蒸発予混合気をバー
ナマット４面全体に均一に行き渡らせる為のものであ
る。

【００２９】尚、上記導入口２３、３２は、ベンチュリ
ー構造やオリフィス構造を採用してもよく、これによっ
て、双方の気体の混合性が一層向上される。ケーシング
の表面には、多孔質板からなるバーナマット４が装着さ
れている。バーナマット４の下流側には、着火装置６
と、熱電対からなる火炎検知部７と、が配設されてい
る。

【００３０】ケーシングの周縁部には、液体燃料用面状
バーナ１をボイラ等の各種装置に取付ける為のバーナ枠
８が形成されている。バーナマット４は、金属繊維の不
織布もしくは織布を焼結したものを主材とする。また、
コージェライト、チタニア、ムライト、アルミナ、シリ
カ、アルミナ−シリカなどのセラミックからなる繊維の
不織布または織布や、複数の孔の開設されたセラミック
板などを使用して製造することができる。

【００３１】金属繊維の製造には、引抜き法、溶融紡糸
法、ワイヤ切削法、コイル材切削法、びびり振動切削
法、コーティング法、ウイスカー法などの加工法を使用
する。金属繊維の平均直径は、5〜200μｍとし、10〜10
0μｍが好ましい。5μｍ以下では金属繊維の製造が困難
であり、200μｍ以上では燃焼させた際にバーナ表面に
温度分布が生ずるためである。

【００３２】金属繊維の主成分をFe-Cr-Si、又はFe-Cr-
Alとした場合には、焼結処理後に酸化雰囲気で熱処理す
ることによって、表面にアルミナ層もしくシリカ層を形
成することが可能となり、高温耐熱性を向上することが
できる。また、他の材質であっても、アルミナなどでバ
ーナマットの表面をコーティングすることによって、耐
酸化性を向上させることができる。

【００３３】そして、金属繊維をマット状に成型する
が、この際、金属繊維を焼結させておいても良く、その
場合は、真空もしくは非酸化性雰囲気中で800〜1200℃
の範囲で１０分〜１０時間加熱する。又、焼結時に荷重
をかけることも好適である。バーナマットの平均空隙率
は、２．５×板圧＋８１の数式で算出される数値以上に
なることが好ましい。平均空隙率がこれ以下の場合は、
バーナマットに予蒸発予混合気を供給した際に、逆火す
る確率が増加するからである。

【００３４】又、金属板に厚さ方向に直径０．５〜２ｍ
ｍの範囲の貫通孔を、１平方センチメートルあたり平均
して２個以上開設することによってバーナマットを形成
してもよい。貫通孔は、焼結後ニードルパンチなどを用
いて開設しても、或いはレーザー加工によって開設して
もよい。更に、バーナマットの形状は、円筒形、平板等
の任意の形状が可能である。

【００３５】かかる液体燃料用面状バーナ１の使用状態
を説明する。先ず、ケーシングの上流に形成された液体
燃料供給装置３ａ及び空気供給装置２ａによって液体燃
料及び常温空気をケーシング内に供給する。この際、液
体燃料は、燃料供給口３を介して気化部１０内に供給さ
れ、常温空気は、空気供給口２を介して空気予熱部２０
内に供給される。

【００３６】気化部１０内に導入された液体燃料は、そ
の内部を通過中に電熱ヒーター１３からの熱、及びバー
ナマットや燃焼筒から受熱部１１への伝達熱或いは輻射
熱を受けて、気化した状態で燃料排出口１４から混合部
３０の導入口２３へと排出される。一方、空気予熱部２
０に導入された常温空気も、燃焼筒５から受熱部２１へ
の熱の伝導及び輻射並びに空気予熱部内の空気対流によ
り、その温度を上昇させる。

【００３７】そして、予蒸発及び予熱された気体同士
（即ち、加熱された空気と気化された液体燃料）が混合
部３０へと搬送されつつ混合される。そして、混合部３
０で生成された予蒸発予混合気は混合気供給部４０へと
排出される。予蒸発予混合気は混合気供給部４０を経由
して、バーナマット４へと供給され、バーナマット４上
で燃焼される。

【００３８】本実施形態によれば、常温空気と液体燃料
を燃焼可能な状態にする為に（即ち、予蒸発予混合気を
生成するために）必要な熱量の全量もしくは一部をバー
ナマット４の燃焼熱、および輻射熱で得る構造となって
いるため、電気ヒーター１３等の加熱器の所要熱量を大
幅に低減することができる。従って、電気ヒーター１３
の電気容量が少なくて済むので、大燃焼量のバーナの製
造が可能となる。

【００３９】特に、液体燃料として灯油を用いた場合
は、バーナの火炎の長さを短くすることができ、被加熱
物との距離を短く（即ち、燃焼筒を小型化）することが
できる。よって、燃焼装置全体をコンパクトに設計で
き、特に、ボイラなど水管を加熱する場合に使用される
バーナにあっては、水管の近傍に設置可能となるので、
輻射エネルギーと排気ガスの熱エネルギーの双方を効率
よく利用できる。また、放射エネルギーが通常の火炎燃
焼よりも多く発生されるため、輻射型暖房機としても使
用することもできる。

【００４０】尚、本発明の液体燃料用面状バーナは、バ
ーナマットを垂直に配設し、空気予熱部と気化部をバー
ナマットの上方に位置するように配置することが好まし
い。気化部と空気予熱部を、バーナマットや燃焼筒から
の熱気の対流先に配置させることによって、気化部及び
空気予熱部の受熱量が増大し、以て予蒸発予混合気が効
率よく生成される為である。勿論、バーナマットを水平
に配置しても良く、この場合であっても、ケーシング内
部であってバーナマットの周縁部近傍位置に気化部と空
気予熱部とが配設されるので、燃焼火炎形成空間に面す
る壁面から伝導される熱によって受熱可能となる。

【００４１】尚、図４に示す実施の形態は、空気予熱部２
０を、混合気供給部４０の周囲に設けたもので、バーナ
マット４から発生する熱量をより吸収可能として、空気
の予熱を熱効率良く行えるようにしたものである。以
下、本実施形態に係る液体燃料用面状バーナにおいて、
気化部の構造が相違する３つの実施例について、その電
気ヒーターの消費電力及びバーナマットの燃焼具合を実
験した。下記の表１に、その実験結果を示す。実施例１
の気化部は、内部にヒーターを取付けたものであり、実
施例２の気化部は、実施例１の気化部の外壁面（燃焼筒
に面する側外壁面）にフィンを取り付けたものであり、
実施例３は、実施例２の気化部の内部に粒子径２mmのア
ルミナビーズを充填したものである。

【００４２】比較例として、図５に示すように、気化部
６１をバーナマット６２から離れた位置に配設した液体
燃料用の面状バーナを採用した。この場合、空気比を
１．３とし、バーナマットの表面積１平方メートルあた
りの発熱量を７００ｋＷに設定して燃焼試験を実施して
いる。図中、６３は送風機、６４は液体燃料供給装置、６
５は燃料ノズル、６６は拡散板である。

【００４３】

【表１】

【００４４】実施例と比較例のヒーターの消費電力を対
比すれば、本発明にかかる液体燃料用面状バーナでは、
気化部をバーナマットの近傍に配設したことによって、
電気ヒーターの電力消費を大幅に低減できるということ
が実証された。又、比較例１では着火後１０分で輝炎が
発生している。この輝炎は、灯油が管壁で冷却されて再
液化した状態でバーナマットまで流れたことによって、
逆火現象が生じたものである。それに対して、実施例１
〜３では安定燃焼が持続されていることから、本発明に
よれば灯油の再液化という事態が発生しにくく、逆火現
象が生じにくいという点も実証された。

【００４５】又、実施例１と実施例２のヒーター消費電
力を対比すれば、フィンを付けたことによって、電力消
費量を大幅に低減することができ、定常燃焼時にあって
は電力消費量を略零に迄低減することができるというこ
とが実証された。更に、実施例２と実施例３のヒーター
消費電力を対比すれば、アルミナビーズの充填によっ
て、燃焼脈動が防止できるということが実証された。即
ち、気化部内部に不活性粒子を充填することによって、
予蒸発予混合気が一層円滑に生成され、安定した燃焼状
態が長時間維持されることが実証された。

【００４６】図６に示す本発明の第２実施形態に係る液
体燃料用面状バーナ１’は、第１実施形態に係る液体燃
料用面状バーナにおける気化部、空気予熱部、及び混合
部を一体化し、予蒸発予混合気を生成する為の予蒸発予
混合気生成部５０を構成した。バーナマット４’、燃焼
筒５’、及び混合気供給部４０’の構成に関しては、第
１実施形態に係る液体燃料用面状バーナと略同一であ
る。

【００４７】即ち、ケーシングの内部は、仕切り板によ
って２つの空間部に分割されており、バーナマット４’
の裏面側の空間部をもって混合気供給部４０’を構成
し、混合気供給部を包囲する範囲（即ち、バーナマット
４’から上のケーシング上部からケーシング裏面にかけ
ての空間部）をもって予蒸発予混合気生成部５０とし
た。

【００４８】ケーシング上部には、空気供給口２’と燃
料供給口３’とが開設されている。燃焼用の常温空気
は、空気供給装置２ａ’によって空気供給口２’を介し
て予蒸発予混合気生成部内に供給される。一方、液体燃
料は、液体燃料供給装置３ａ’によって燃料供給口３’
を介して予蒸発予混合気生成部内に供給される。燃料供
給口３’に接続する燃料供給口５７の先端は、ノズル状
に形成されており、液体燃料を霧状にしてケーシングの
表面側の内壁面５１に向けて吹き付ける構成である。

【００４９】空気供給口２’の下方には、仕切り板５２
が設けられ、その先端部が燃焼筒側に向くように配設さ
れている。空気供給口２’から供給された空気と、燃料
供給口２’から供給された液体燃料は、仕切り板５２に
沿ってケーシングのバーナマット及び燃焼筒の近傍部分
へと搬送され、予蒸発予混合気生成部５０の内部を対流
する。

【００５０】予蒸発予混合気生成部５０のケーシング表
面側の内壁５１には電気ヒーター５３が埋設されてい
る。その内壁５１の下方には、バーナマット４’及び燃
焼筒５’も位置するので、バーナマット４’の燃焼熱及
び燃焼筒５’の輻射熱を充分に受けることができる。更
に、外壁面５４に受熱用のフィン５５を配設することに
よって、受熱面積を増加させてもよい。

【００５１】この為、予蒸発予混合気生成部５０のう
ち、ケーシング上部の特に燃焼筒側の空間部分５０ａに
おいては、高温雰囲気場が形成されている。空気及び液
体燃料がこの空間５０ａに搬送されることによって、液
体燃料の気化及び空気の温度上昇が促進される。そし
て、空気と液体燃料とは加熱されつつ、仕切り板５２の
端部にて下側に廻り込み、ケーシング裏面側の下部の空
間部分５０ｂへと搬送される。そして、整流筒３２’を
介して混合気供給部４０’に直接供給されたり、混合気
供給部４０’の下方の空間部分５０ｃへと廻り込んだ後
に混合気供給部４０’へと供給されたりする。尚、混合
気供給部４０’の下方の空間部分５０ｃにおいても、外
壁面５４が燃焼筒５’に面している為、バーナマット
４’の燃焼熱及び燃焼筒５’の輻射熱によて高温雰囲気
場が形成されている。

【００５２】このように、空気と液体燃料とは、予蒸発
予混合気生成部５０の内部を対流するうちに予蒸発予混
合の状態にされるが、この為には、予蒸発予混合気生成
部５０の内部温度を、３００〜６００℃の範囲に調節し
ておくことが好ましい。３００℃以下では、液体燃料が
完全に気化されない虞があり、６００℃以上では、液体
燃料が容器表面でコーキングする虞があるからである。

【００５３】予蒸発予混合気生成部においても、気体の
流路が１〜３回折り返されように、内部に仕切り板を配
設しても良いし、又、ベンチュリー構造、オリフィス構
造を有する導入口５６を配設してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る液体燃料用面状
バーナを示し、（ａ）は正面図で、（ｂ）は左側面図。

【図２】上記第１実施形態に使用される気化部の平面
図。

【図３】気化部の変形態様を示し、(a)底面図、(b)は
側面図。

【図４】上記液体燃料面状バーナの空気予熱部の変形
態様を示す側面図。

【図５】比較例を示す概略説明図。

【図６】本発明の第２実施形態に係る面状バーナを示
す側面図。

【符号の説明】

１、１’…液体燃料用面状バーナ２、２’…空気供給口３、３’…燃料供給口４、４’…バーナマット５、５’…燃焼筒１０…気化部１１…受熱部１２…フィン１３…電気ヒーター２０…空気予熱部３０…混合部４０、４０’…混合気供給部５０…予蒸発予混合気生成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給された液体燃料を通過させ加熱気化す
る気化部と、供給された燃焼用空気を予熱する空気予熱
部と、前記気化部から導入された気化燃料及び前記空気
予熱部から導入された予熱空気を予混合する混合部と、
該混合部から導かれる混合気を拡散する混合気供給部
と、気化混合された液体燃料を通過させその下流側の燃
焼面略全体に火炎を形成して燃焼させるバーナマット
と、を備えた液体燃料用面状バーナにおいて、前記気化部は、前記バーナマットの燃焼火炎形成空間方
向を向きかつ燃焼面近傍に位置する第１の受熱部を備え
て構成されたことを特徴とする液体燃料用面状バーナ。
【請求項２】前記気化部の第１の受熱部は、燃焼火炎形
成空間に延びる受熱用のフィンを備えたことを特徴とす
る請求項１に記載の液体燃料用面状バーナ。
【請求項３】前記気化部は、内部にヒーターを備えると
共に、液体燃料が接触して流通する不活性粒子を充填し
て構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載の液体燃料用面状バーナ。
【請求項４】前記空気予熱部は、前記バーナマットの燃
焼火炎形成空間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置する第
２の受熱部を備え、内部を流通する前記燃焼用空気を前
記第２の受熱部と熱交換させる構成としたことを特徴と
する請求項１〜３の何れか１つに記載の液体燃料用面状
バーナ。
【請求項５】前記第２の受熱部は、前記燃焼火炎形成空
間の一部を規制する壁部であり、該壁部の内面に向け燃
焼用空気の全部若しくは一部を吹き付ける構成であるこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の液体
燃料用面状バーナ。
【請求項６】前記混合部から前記混合気供給部に向かう
予蒸発予混合気の導入口に、前記混合部内に突出して延
びる整流筒が設けられ、該整流筒は、気化液体燃料及び
予熱燃焼用空気の前記空気予熱部から前記混合部への導
入口の軸線と交差する軸線と軸方向長さを有することを
特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の液
体燃料用面状バーナ。
【請求項７】気化部から排出された気化液体燃料を、前
記空気予熱部から前記混合部に向かう予熱燃焼用空気流
に排出することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れ
か１つに記載の液体燃料用面状バーナ。
【請求項８】供給された液体燃料を予蒸発させかつ燃焼
用空気を予熱して、予熱された燃焼用空気と前記予蒸発
した液体燃料とを予混合する予蒸発予混合気生成部と、
該予蒸発予混合気生成部から導入された予蒸発予混合気
を拡散する混合気供給部と、拡散された予蒸発予混合気
を通過させその下流側の燃焼面略全体に火炎を形成して
燃焼させるバーナマットと、を備えた液体燃料用面状バ
ーナにおいて、前記予蒸発予混合気生成部は、液体燃料と燃焼用空気と
を加熱する電気ヒータを備え、かつ前記バーナマットの
燃焼火炎形成空間方向を向きかつ燃焼面近傍に位置する
受熱部を備えて構成されたことを特徴とする液体燃料用
面状バーナ。