JP2586660B2 - 液体燃料蒸発装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は液体燃料を蒸発させ、バーナでの燃焼に供す
るための液体燃料蒸発装置に関する。

＜従来の技術＞ 液体燃料、例えば灯油を予め蒸発させ、空気と混合さ
せた形でバーナ側へ送るための液体燃料蒸発装置とし
て、従来第６図に示す如き装置が提供されている。この
装置は蒸発容器１をヒータ２で加熱しておき、ノズル３
から液体燃料を高温に加熱された蒸発容器１の内壁に液
滴で衝突させて蒸発させ、空気導入口４から導入した空
気と混合して燃焼部５側へ供給する構成である。

また特開昭61−99013号公報には、燃料ノズルからの
液滴を、加熱したヒータチューブの壁面に衝突させて、
燃料を気化領域にもってゆき、燃焼に供する液体燃料燃
焼装置が提供されている。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、液滴を高温壁面に衝突させて蒸発を行う上
記従来技術では、高温壁面に接触し、蒸発した燃料蒸気
が新たな液滴の高温壁面との接触を妨げたり、また合体
して大きくなった液滴が蒸発の活発な部分への空気供給
を妨げたりするため、蒸発の脈動や熱分解によるタール
状物質の発生が起こりやすいという欠点があった。

またヒータで壁面を加熱するものでは、壁面温度を一
定に保つため、通常、壁の熱容量を多めに設計してお
り、その結果、立ち上がり時や燃料供給量の急激な変化
時等における蒸発特性が悪くなるなど、過渡特性が悪い
という欠点があった。

そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、タール
状物質の発生を皆無状態にし得ると共に、過渡特性にも
すぐれた液体燃料蒸発装置の提供を目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ 上記目的を達成するため、本発明の液体燃料蒸発装置
は、供給されてきた液体燃料を蒸発室20内で蒸発させ、
バーナ50側へ送るようにした液体燃料蒸発装置であっ
て、前記蒸発室20内に対して液体燃料を微粒化状態で直
接噴出させる噴出ノズル30と、前記蒸発室20内に対して
200〜400℃の新鮮空気を直接送り込む高温空気送り込み
手段40とを設け、且つ前記噴出ノズル30を円筒状とした
蒸発室20の一端壁13の中心軸上から蒸発室20内に向けて
臨ませると共に前記高温空気送り込み手段40による送り
込み口42aを前記蒸発室20の一端壁13と対向する他端壁1
2の中心軸上から蒸発室20内に向けて臨ませ、さらに蒸
発室20からバーナ50側への送り出しパイプ51を蒸発室20
の外筒11に対して接線方向に接続し、これによって前記
蒸発室20内で噴霧液体燃料をこれに対して真っ向から吹
き込まれる前記200〜400℃の新鮮空気で直接的に接触蒸
発させ、これを蒸発室20から外筒11の接線方向に導出し
てバーナ50側へ送り出す構成としたことを第１の特徴と
している。

また本発明の液体燃料蒸発装置は、供給されてきた液
体燃料を蒸発室20内で蒸発させ、バーナ50側へ送るよう
にした液体燃料蒸発装置であって、前記蒸発室20内に対
して液体燃料を微粒化状態で直接噴出させる噴出ノズル
30と、前記蒸発室20内に対して200〜400℃の新鮮空気を
直接送り込む高温空気送り込み手段40とを設け、且つ前
記噴出ノズル30を円筒状とした蒸発室20の一端壁13の中
心軸上から蒸発室20内に向けて臨ませると共に前記高温
空気送り込み手段40による送り込み口42aを前記蒸発室2
0の一端壁13と対向する他端壁12に近い位置で外筒11に
対して接線方向に接続し、さらに蒸発室20からバーナ50
側への送り出しパイプ51を蒸発室20の外筒11に対して接
線方向に接続し、これによって前記蒸発室20内で噴霧液
体燃料をこれに対向して螺旋状に吹き込まれてくる前記
200〜400℃の新鮮空気で直接的に接触蒸発させ、これを
蒸発室20から外筒11の接線方向に導出してバーナ50側へ
送り出す構成としたことを第２の特徴としている。

＜作用＞ 上記本発明の第１の特徴によれば、蒸発室20内に噴霧
された液体燃料が同じく送り込まれた高温空気と接触
し、壁面等に衝突する以前に蒸発を完了する。すなわ
ち、高温空気中に直接微粒化して燃料が供給されるの
で、低い温度で短時間で蒸発が完了し、そのためタール
状物質が発生しない。また熱容量の大きい高温壁面を必
要としないことから、立ち上がり時間等の過渡特性が非
常によくなる。

特に、蒸発室20に直接送り込まれる空気を200〜400℃
の新鮮空気とし、これを蒸発室20内に向けて噴霧される
液体燃料に対して真っ向から対向して吹き込むようにし
ているので、200〜400℃という比較的低い温度の空気で
あっても、非常に強力で且つ激しい直接接触を達成する
ことができ、これによって200〜400℃の比較的低温に抑
えられた新鮮空気を用いて噴霧液体燃料を蒸発室内で燃
焼に至らせることなく且つ効率良く蒸発気化させること
ができ、十分なる空気を含んだ状態の気化液体燃料とし
て別の適切な位置にあるバーナ50へ搬送することができ
るのである。

またさらに、気化液体燃料を蒸発室20からバーナ50へ
送り出す送り出しパイプ51は、蒸発室20の外筒11に対し
て接線方向に接続するようにしたので、蒸発室20に対す
る噴出ノズル30及び高温空気送り込み手段40に続く第３
の付属物である送り出しパイプ51を蒸発室20の回りの何
れの位置にも自由に取り付け配置することができ、よっ
て装置全体のレイアウトが考え易く、十分にコンパクト
で扱い易い装置とすることができる。

燃焼部に運ばれた気化液体燃料は既に十分な空気を含
んでいるので、さらに空気を供給する大した手段を必要
とすることなく、良好に燃焼することができる。

また、上記本発明の第２の特徴によれば、上記第１の
特徴と同様な作用効果を奏することができる。この場
合、蒸発室20に吹き込まれる200〜400℃の新鮮空気は、
第１の特徴の場合における空気の場合ほど真っ向から吹
き込まれるわけではないが、やはり噴霧された液体燃料
に対向して螺旋状に吹き込まれるので、直接接触の効果
が大きく、200〜400℃の新鮮空気を用いて噴霧液体燃料
を燃焼に至らせることなく、且つ効率良く蒸発気させる
ことができる。

加えて、第２の特徴によれば、噴出ノズル30以外の高
温空気送り込み手段40の送り込み口42aと蒸発室20から
バーナ50側への送り出しパイプ51とを蒸発室20の外筒11
に対して接線方向に接続するようにしているので、それ
ぞれ円周方向の何れの位置にも接続することができ、装
置設計上の自由度が大きく、レイアウト上の効果が大き
い。

＜実施例＞ 第１図は本発明装置の第１の実施例を示し、第１図
（Ａ）は縦断面図、第１図（Ｂ）は左側面図である。

蒸発容器10内に蒸発室20が構成され、該蒸発室20内に
対して液体燃料、例えば灯油を微粒化状態で噴出させる
ための噴出ノズル30が臨んでいる。また蒸発室20に対し
て高温空気を送り込む手段40が設けられている。該高温
空気送り込み手段40は図示しない送風器から送られてき
た空気を加熱するためのヒータ41、例えば電気ヒータ
と、加熱された高温空気の送り込みパイプ42を有する。
前記蒸発室10で蒸発せられた液体燃料は送り出しパイプ
51を通ってバーナ50に送られ、燃焼に供される。

前記噴出ノズル30から噴霧される液体燃料はその粒径
を例えば数ミクロンから数十ミクロンとする。また前記
蒸発室20に送り込まれる高温空気はその温度を例えば20
0℃〜400℃とする。

蒸発室20内に噴霧された液体燃料の微粒は、同じく蒸
発室20内に送り込まれた高温空気と接触し、それによっ
て直接的に蒸発され、そして高温空気と混合された形で
送り出しパイプ51を通ってバーナ50へ送られる。

第１の実施例では、噴出ノズル30と送り込パイプ42の
送り込み口42aとが対向するよう配置されている。

前記蒸発容器10は円筒状の外筒11と、円板状の両端壁
12、13からなり、その内に蒸発室20が構成される。送り
込みパイプ42及び噴出ノズル30は外筒11の中心軸上の前
記各端壁12、13に設けられる。また送り出しパイプ51は
外筒11の天部に接続されている。

第１の実施例の場合、噴霧燃料と高温空気の供給が直
線上の対向した位置から行われるので、両者の接触が効
果的に行われ、燃料を効果的に蒸発することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示し、第２図（Ａ）
は縦断面図、第２図（Ｂ）は一部断面左側面図である。
第１図に示す部材と同一部材には同一の符号を付して示
す。

円筒状の外筒11と円板状の両端壁12、13から蒸発容器
10を形成し、内部に蒸発室20を構成する。また噴出ノズ
ル30は端壁13から外筒11の中心軸線上に臨むように取り
付けている。以上は第１の実施例の場合と同様である。
本実施例では高温空気送り込み手段40の送り込みパイプ
42及び送り出しパイプ51の両者を外筒11に対して接線方
向に接続している。しかも送り込みパイプ42を噴出ノズ
ル30から遠い位置に、送り出しパイプ51を噴出ノズル30
に近い位置に設けている。送り込みパイプ42から蒸発容
器10内に入った高温空気は外筒11内を円周方向に流れつ
つ、且つ噴出ノズル30側へ進んでゆく、すなわち噴出ノ
ズル30側とは対向する側から噴出ノズル30側へ螺旋状に
進み、その間に噴出ノズル30からの噴霧液体燃料と接触
し、蒸発させ、さらに混合気体となって送り出しパイプ
51へ接線方向に出て行く。

第１の実施例では第１図（Ａ）の符号Ｄで示す角の部
分に気流の淀みが生じる虞れがあるが、本実施例の場
合、高温空気が蒸発容器10に接線方向に入り、螺旋状に
進み、再び接線方向に出て行くので、流れが非常にスム
ーズとなり、蒸発容器10内（蒸発室）に淀みが生じな
い。淀みが生じないということは、蒸発容器10内に温度
ムラが生じないということで、蒸発せられた燃料の再凝
縮を確実に防止することができる。また本実施例では螺
旋状の気流によって蒸発容器10の外筒11内壁も均一に加
熱され、外筒11に温度ムラの原因を発生させない。

なお第２図（Ａ）、（Ｂ）に示す実施例では送り込み
パイプ42と送り出しパイプ51との配管関係が90度になさ
れているが、90度に限定されるものではなく、第３図
（Ａ）、（Ｂ）に示す如くの送り込みパイプ42と送り出
しパイプ51との配管角度やその他の角度関係にしてもよ
い。すなわち送り込みパイプ42と送り出しパイプ51の配
管設計には蒸発容器10周囲の空間状況に応じてかなりの
自由度を持たすことができる。

第４図は本発明装置の第３の実施例を示し、第４図
（Ａ）は縦断面図、第４図（Ｂ）は一部断面左側面図で
ある。第１図に示す部材と同一部材には同一の符号を付
して示している。この実施例は、送り込みパイプ42及び
送り出しパイプ51を外筒11に対して接線方向に接続する
点は上記第２の実施例と同様であるが、送り込みパイプ
42を噴出ノズル30に近い位置に、送り出しパイプ51を噴
出ノズル30から遠い位置に設ける点で第２の実施例とは
逆になっている。この実施例の場合には、送り込みパイ
プ42から蒸発容器10内に入った高温空気は、噴出ノズル
30から噴霧される液体燃料と同方向に螺旋状になって進
む。そしてその間、噴霧燃料と接触し、蒸発させ、混合
気体となって送り出しパイプ51へ接線方向に送り出され
る。燃料と高温空気とが同方向に進む点で前記第２の実
施例と異なるが、第２の実施例と同様な効果を奏する。
勿論送り込みパイプ42と送り出しパイプ51の配管関係
は、第４図（Ｂ）の如き直角関係に限定されるものでは
なく、他の角度関係をもって相互に配管されてもよい。

第５図は本発明の第２の実施例（第２図参照）による
装置を用いた灯油を蒸発させた場合の蒸発温度（℃）と
蒸発量（％）との関係をASTM蒸発曲線と比較した図であ
る。図から明らかなように、実施例では150℃以下で100
％の蒸発が達成されている。他の実施例の場合も同様な
傾向を示し、本発明では200℃以下悪くとも250℃以下で
100％の蒸発を達成することが明らかとなった。

その他、上記第１、第２、第３の実施例において、空
気はヒータ41ににより直接加熱されるので、熱容量の大
きい金属製蒸発容器を間接的に加熱する場合に比較し
て、立ち上がり時間等が短く、過渡特性に優れる。その
結果、燃焼初期における臭いや消火時の白煙などの発生
を抑制することができる。

＜効果＞ 本発明は以上の構成よりなり、請求項１に記載の液体
燃料蒸発装置によれば、微粒化された液体燃料が壁面等
に当たることなく、高温空気により直接的に蒸発される
ので、低温での蒸発が達成され、タール状物質の発生を
ほぼ完全に抑制することができる。

また、高温空気と噴霧液体燃料とを蒸発室20に直接導
入して直接的に接触蒸発させるので、高温空気の導入と
同時に噴霧液体燃料の蒸発が可能となり、また高温空気
の導入停止と同時に蒸発が不能状態とし得る。よって本
装置を用いて燃焼を行う場合には、その点火、消火時等
における過渡特性が非常によくなる。

特に、蒸発室20内に噴霧される噴霧液体燃料に対して
真っ向の位置から対向して200〜400℃の新鮮空気を吹き
込んで直接接触を図るようにしているので、非常に強力
で且つ激しい直接接触を達成することができ、これによ
って200〜400℃の比較的低温に抑えられた新鮮空気を用
いて噴霧液体燃料を燃焼に至らせることなく且つ十分に
効率良く蒸発気化させることができる。

またさらに、気化液体燃料を蒸発室20からバーナ50へ
送り出す送り出しパイプ51は、蒸発室20の外筒11に対し
て接線方向に接続するようにしたので、蒸発室20に対す
る噴出ノズル30及び高温空気送り込み手段40に続く第３
の付属物である送り出しパイプ51を蒸発室20の円周方向
の何れの位置にも自由に取り付け配置することができ、
よって装置全体のレイアウトが考え易く、十分にコンパ
クトで扱い易い装置とすることができる。

また請求項２に記載の液体燃料蒸発装置によれば、上
記請求項１に記載の構成による効果と同様な作用効果を
奏することができる。この場合、蒸発室20に吹き込まれ
る200〜400℃の新鮮空気は、請求項１に記載の構成の場
合における空気の場合ほど真っ向から吹き込まれるわけ
ではないが、やはり噴霧された液体燃料に対向して螺旋
状に吹き込まれるので、直接接触の効果が大きく、200
〜400℃の新鮮空気を用いて噴霧液体燃料を燃焼に至ら
せることなく、且つ効率良く蒸発気させることができ
る。

加えて、請求項２に記載の構成によれば、噴出ノズル
30以外の高温空気送り込み手段40の送り込み口42aと蒸
発室20からバーナ50側へ送り出しパイプ51とを蒸発室20
の外筒11に対して接線方向に接続するようにしているの
で、それぞれ円周方向の何れの位置にも接続することが
でき、装置設計上の自由度が大きく、レイアウト上の効
果が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１の実施例を示す縦
断面図と左側面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第
２の実施例を示す縦断面図と左側面図、第３図（Ａ）、
（Ｂ）はそれぞれ第２の実施例における送り込みパイプ
と送り出しパイプの配管関係の他の例を示す図、第４図
（Ａ）、（Ｂ）は本発明第３の実施例を示す縦断面図と
左側面図、第５図は本発明の場合と比較例の場合とにお
ける温度と蒸発量の関係を示す図、第６図は従来装置の
断面構成図である。 10:蒸発容器 11:外筒 12、13:端壁 20:蒸発室 30:噴出ノズル 40:高温空気送り込み手段 41:ヒータ 42:送り込みパイプ 50:バーナ 51:送り出しパイプ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給されてきた液体燃料を蒸発室20内で蒸
   発させ、バーナ50側へ送るようにした液体燃料蒸発装置
   であって、前記蒸発室20内に対して液体燃料を微粒化状
   態で直接噴出させる噴出ノズル30と、前記蒸発室20内に
   対して200〜400℃の新鮮空気を直接送り込む高温空気送
   り込み手段40とを設け、且つ前記噴出ノズル30を円筒状
   とした蒸発室20の一端壁13の中心軸上から蒸発室20内に
   向けて臨ませると共に前記高温空気送り込み手段40によ
   る送り込み口42aを前記蒸発室20の一端壁13と対向する
   他端壁12の中心軸上から蒸発室20内に向けて臨ませ、さ
   らに蒸発室20からバーナ50側への送り出しパイプ51を蒸
   発室20の外筒11に対して接線方向に接続し、これによっ
   て前記蒸発室20内で噴霧液体燃料をこれに対して真っ向
   から吹き込まれる前記200〜400℃の新鮮空気で直接的に
   接触蒸発させ、これを蒸発室20から外筒11の接線方向に
   導出してバーナ50側へ送り出す構成としたことを特徴と
   する液体燃料蒸発装置。
2. 【請求項２】供給されてきた液体燃料を蒸発室20内で蒸
   発させ、バーナ50側へ送るようにした液体燃料蒸発装置
   であって、前記蒸発室20内に対して液体燃料を微粒化状
   態で直接噴出させる噴出ノズル30と、前記蒸発室20内に
   対して200〜400℃の新鮮空気を直接送り込む高温空気送
   り込み手段40とを設け、且つ前記噴出ノズル30を円筒状
   とした蒸発室20の一端壁13の中心軸上から蒸発室20内に
   向けて臨ませると共に前記高温空気送り込み手段40によ
   る送り込み口42aを前記蒸発室20の一端壁13と対向する
   他端壁12に近い位置で外筒11に対して接線方向に接続
   し、さらに蒸発室20からバーナ50側への送り出しパイプ
   51を蒸発室20の外筒11に対して接線方向に接続し、これ
   によって前記蒸発室20内で噴霧液体燃料をこれに対向し
   て螺旋状に吹き込まれてくる前記200〜400℃の新鮮空気
   で直接的に接触蒸発させ、これを蒸発室20から外筒11の
   接線方向に導出してバーナ50側へ送り出す構成としたこ
   とを特徴とする液体燃料蒸発装置。