JP2855544B2 - 燃料気化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、燃焼器における液体燃料の気化装置に関
し、特に、触媒燃焼に好適な燃料気化装置に関する。

〈従来の技術〉 液体燃料の燃焼には、ストーブ等のように暖房を目的
とした燃焼、被加熱物を加熱するための燃焼、内燃機関
等の動力発生機関としての燃焼等がある。

ここで、かかる燃焼方法としては、従来、液体燃料を
直接気化させて燃焼させる方法、或いは噴霧装置によっ
て一度細かい霧状に分裂させ、気化させる方法の何れか
が用いられている。

前者の直接気化方式は、一般家庭用の石油ストーブ等
で多用されており、ポット式や芯式等に代表される。

前記ポット式は燃料を蒸発皿等によって蒸発させる方
式であり、芯式は燃料タンクの中に挿入したアスベスト
等の芯に燃料を吸収して蒸発させる方式である。

後者の噴霧気化方式は、その多くは工業炉やボイラー
等で用いられており、液体燃料を細かい油滴に霧化させ
て燃料させる方式である。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上記の直接気化方式は、始動時には温度が低
いため気化効率が悪く、定常の作動が行われるまでに時
間が掛かるという欠点がある。

又、多量の熱が必要であり、気化部の容積も大きくな
らざるを得ない。更に、均一な燃料ガスと空気との混合
は困難である。

上記の噴霧気化方式では燃料の粒子径の分布が広く、
気化燃料と空気の混合が不十分で、不均一燃焼を生じる
欠点がある。

ところで、従来、触媒を用いた燃焼器が知られてい
る。

この触媒燃焼方式では、燃料が粒子状態のままで触媒
層に達すると、触媒上で不均一な燃焼が生じてしまう。
このため、触媒を用いた燃焼方式では、完全に気化され
た均一な燃料ガスとして触媒上に到達させる必要があ
る。

本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、容積率が
高く、気化効率が高いと共に、燃料ガスを均一に混合し
得る気化装置であって、触媒燃焼に好適な燃料気化を行
うことのできる燃料気化装置を提供することを目的とす
る。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明は、一端部に予熱空気供給口を、他
端部に燃料ガス供給口を夫々有する気化管を備え、該気
化管内には、該気化管内の上下流部に貫通する通気孔を
少なくとも一つ開設してなる少なくとも１枚の多孔質板
を気化管内の上下流部を仕切るように充填し、該多孔質
板に燃料供給通路の燃料供給口を接触させてなる構成と
する。

〈作用〉 上記の構成において、予熱空気は予熱空気供給口から
気化管内に流入する。

一方、燃料は燃料供給通路の先端供給口から多孔質板
外周面に向けて供給され、各多孔質板に順次滲み込んで
満たされる。

各多孔質板に満たされた燃料は該多孔質板の通気孔内
周面へと滲み出し、前記予熱空気が通気孔を通過する際
に気化される。

気化された燃料ガスは燃料ガス供給口から燃焼部に送
られ、燃焼される。

以上のように多孔質板に滲み込ませた燃料を予熱空気
によって気化させるようにした結果、燃料ガスを均一か
つ完全に気化させることができ、高い容積率と気化効率
が得られる。又、燃料ガスを均一に混合することができ
る。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図において、燃料気化装置は、一端部
に予熱空気供給口１を、他端部に燃料ガス供給口２を夫
々有する気化管３を備えている。

この気化管３は、両端部が開放された略円筒状部材か
ら構成され、両端部の周縁部にはフランジ部3aが形成さ
れる。

そして、前記予熱空気供給口１には、予熱空気供給管
４が連結される。この予熱空気供給管４と気化管３と
は、該予熱空気供給管４の端部の周縁部に形成されたフ
ランジ部4aと前記フランジ部3aを締結することにより、
連結される。

前記予熱空気供給管４は図示しない予熱空気供給源に
接続されており、該管４には予熱ヒータ５を備えた予熱
部６が介装される。

又、前記燃料ガス供給口２には、燃焼触媒７が配設さ
れた燃焼管８が連結される。この燃焼管８と気化管３と
は、該燃焼管８の端部の周縁部に形成されたフランジ部
8aと前記フランジ部3aを締結することにより、連結され
る。

かかる気化管３内には、該気化管３内に上下流部に貫
通する通気孔９を少なくとも一つ開設してなる複数枚の
多孔質板10が気化管３内の上下流部を仕切るように積層
されて充填される。

この多孔質板10としては、セラミックフォームや発泡
金属等が適用され、第３図に示すような形態のものが用
意される。

第３図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）多孔質板A,B,Cは、
夫々円形の通気孔11を一つ開設してなるもので、夫々通
気孔11の径が大・小に変化して構成されている。

同図（ｄ）の多孔質板Ｈは、中心部に大径の円形通気
孔12を開設すると共に、この通気孔12を取り巻く位置に
中径の円形通気孔13を開設し、更に、この通気孔13を取
り巻く位置に小径の円形通気孔14を開設したものであ
る。

同図（ｅ）の多孔質板Ｓは、互いに45゜の角度間隔で
交差する複数の方形の溝15aからなる通気孔15を開設す
ると共に、隣接する溝15aの端部間に小径の円形通気孔1
6を開設したものである。

そして、以上の多孔質板10（A,B,C,H,S）には燃料供
給通路の燃料供給口が接触される。

本実施例においては、多孔質板10の外周面に燃料供給
通路の燃料供給口を接触させるべく、該燃料供給通路を
構成する燃料供給管17の先端供給口17aを気化管３の周
壁に貫通取付し、該先端供給口17aが該気化管３の周壁
内周面に開口させるようにしている。

尚、本実施例においては、各燃料供給管17を気化管３
の周壁の45゜の角度間隔で離間する４位置に貫通取付
し、各燃料供給管17の先端供給口17aを該気化管３の周
壁内周面に開口させるようにする。そして、各燃料供給
管17に、燃料タンク18から導かれ、ポンプ19を介装され
た燃料供給ホース20の下流側を４つに分岐させて構成し
た分岐ホース20aが接続される。

尚、第１図中未説明符号21は、気化管３内周面の90゜
の角度間隔で離間する４位置に固定取付された多孔質板
保持部、22は気化管３内周面の一位置に形成された多孔
質板位置決め用の切込部で、多孔質板10外周面に形成さ
れた凸部10aと嵌合する。

次にかかる構成の気化装置の作用について説明する。

予熱空気供給源から予熱空気供給管４に供給された予
熱空気は予熱部６を経て加熱され、予熱空気供給口１か
ら気化管３内に流入する。

一方、燃料タンク18内の燃料はポンプ19の作動によっ
て燃料供給ホース20を介して燃料供給管17に導入され、
該供給管17の先端供給口17aから多孔質板10外周面に向
けて供給され、各多孔質板10に順次滲み込んで満たされ
る。

各多孔質板10に満たされた燃料は該多孔質板10の通気
孔９内周面へと滲み出し、前記予熱空気が通気孔９を通
過する際に気化される。

気化された燃料ガスは燃料ガス供給口２から燃焼管８
内に送られ、燃焼触媒７上において燃焼される。

以上のように多孔質板10に滲み込ませた燃料を予熱空
気によって気化させるようにした結果、燃料ガスを均一
かつ完全に気化させることができ、高い容積率と気化効
率が得られる。又、燃料ガスを均一に混合することがで
きる。

この結果、触媒の劣化を抑制することができ、NO_Xも
発生も抑制可能な触媒燃焼を行わせることができる。

又、気化部の容積を小さくできる結果、装置のコンパ
クト化を図ることもできる。

尚、燃焼ガスはクリーンなガスであり、種々の用途に
使用することができる。

かかる気化装置は、前記多孔質板10の形態、使用枚
数、配列等によって燃料の気化効率が種々変化すること
が、本発明者らの実験によって明らかにされている。

例えば、多孔質板10の積層枚数が等しくてもその形状
が異なると燃料の気化効率も異なる。

又、多孔質板10の積層枚数を増加すると気化効率が向
上する。

更に、多孔質板10の積層枚数が等しくても異なった形
状の種々の多孔質板10を組み合わせると気化効率が著し
く向上する。

本発明者らの実験データを第４図（ａ）〜（ｃ）に示
す。

かかるデータは、入口空気流速と限界燃料流量（気化
させる燃料流量の限界値）との関係を実験してグラフに
したものであり、全て入口空気温度350℃の条件下で実
験した。

第４図（ａ）は第３図に示した多孔質板A,B,C,H,Sを
夫々６枚（合計厚み30mm）づつセットし、多孔質板の種
類毎に実験を行ったものである。

同図（ｂ）は第３図（ａ），（ｃ）に示した多孔質板
A,Cを種々組み合わせて夫々６枚（合計厚み30mm）づつ
セットして実験を行ったものである。

同図（ｃ）は第３図（ｄ），（ｅ）に示した多孔質板
H,Sを種々組み合わせ夫々６枚（合計厚み30mm）づつセ
ットして実験を行ったものである。

かかる実験データから明らかなように、第３図
（ｄ），（ｅ）に示した多孔質板H,Sを使用したものの
効果が高い。

これは、多孔質板H,Sにおいて、特に、空気の流速が
早くなる点と、空気が通る面積が大きい点と、空気の接
触面積が大きい点と、が要因であると考えられる。

以上のように、本発明の気化装置は触媒燃焼を行う燃
焼器に極めて有効であるが、その他、完全に気化された
燃料ガスを燃焼させる燃焼器、液体燃料の気化が完全に
行われていないと良好な燃焼が行えない燃焼器に有効に
利用することができる。

第５図は本発明の他の実施例を示している。

この実施例は、気化管３内に、種類の異なる２枚の多
孔質板23,24を上流部と下流部に所定の空間部25を介し
て離間して充填したものである。

そして、多孔質板23,24毎に、気化管３の周壁の45゜
の角度間隔で離間する４位置に貫通して取り付けた燃料
供給管26を設け、該燃料供給管26の先端供給口26aを該
気化管３の周壁内周面に開口させて、各多孔質板23,24
外周面に向けて燃料を供給し得るようにしている。

かかる実施例によると、種類の異なる２枚の多孔質板
23,24を上流部と下流部に所定の空間部25を介して離間
して充填した結果、各多孔質板23,24に形成された通気
孔９同士が重なり合って該通気孔９がつぶれることがな
く、各多孔質板23,24に形成された通気孔９の形態を有
効に活用することができるという利点がある。

尚、上記実施例は本発明の構造的制約を示すものでは
なく、本発明は、特許請求の範囲に記載された範囲内で
自由に変形が可能である。

例えば、気化管内の上下流部に貫通する通気孔を少な
くとも一つ開設してなる少なくとも１枚の多孔質板を気
化管内の上下流部を仕切るように充填すれば良い。又、
多孔質板に燃料供給通路の燃料供給口を接触させれば、
どのような位置に燃料供給通路が設けられていても良
い。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明の燃料気化装置によれ
ば、予熱空気供給口と燃料ガス供給口とを有する気化管
内に、該気化管内の上下流部に貫通する通気孔を少なく
とも一つ開設してなる少なくとも１枚の多孔質板を充填
して構成し、多孔質板に滲み込んで通気孔から滲み出し
た燃料を通気孔を空気が流通する際に気化させるように
したから、燃料を均一かつ完全に気化させることがで
き、高い容積率と気化効率が得られる。又、燃料ガスを
均一に混合することができる等の利点を奏する。

従って、特に、触媒燃焼に適した燃料の気化が可能と
なり、触媒燃焼器において、触媒の劣化を抑制すること
ができ、NO_Xの発生も抑制可能な触媒燃焼を行わせるこ
とができる有用性大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る燃料気化装置の一実施例を示す図
で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ′断面
図、第２図は同上実施例の空気系及び燃料系を示す概略
図、第３図（ａ）〜（ｅ）は夫々多孔質板の形態を示す
平面断面図、第４図（ａ）〜（ｃ）は同上の燃料気化装
置を使用した気化効率の実験データを示す図、第５図は
他の実施例を示す図で、（ａ）は縦断面図、 （ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ′断面図である。 １……予熱空気供給口、２……燃料ガス供給口 ３……気化管、9,11〜16……通気孔 10,23,24,A,B,C,H,S……多孔質板、17,26……燃料供給
管、17a,26a……先端供給口

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部に予熱空気供給口を、他端部に燃料
   ガス供給口を夫々有する気化管を備え、該気化管内に
   は、該気化管内の上下流部に貫通する通気孔を少なくと
   も一つ開設してなる少なくとも１枚の多孔質板を気化管
   内の上下流部を仕切るように充填し、該多孔質板に燃料
   供給通路の燃料供給口を接触させてなることを特徴とす
   る燃料気化装置。