JP3616117B2 - 液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置 - Google Patents
液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、灯油や重油などの液体燃料を効率的に燃焼させることが可能な液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置に関するものである。このバーナ装置は窯業炉、加熱炉あるいは加熱ボイラー用として好適に使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
液体燃料は、それが気化して蒸気となり、この蒸気が発火点以上の熱と酸素の供給を受けて酸化反応を起こすことにより燃焼する。従って、液体燃料が良好に燃焼するための条件としては、燃焼を維持するに足りる熱があること、気化が適切かつ良好に行われること、および酸素の供給源である燃焼空気と液体燃料が気化して生成した蒸気との混合が良好に行われることが挙げられる。
【０００３】
通常液体燃料を燃焼させるためにはバーナ装置が用いられる。このバーナ装置においては、上記の液体燃料が良好に燃焼するための条件が勘案され、種々の工夫が凝らされている。従来の液体燃料用のバーナ装置としては、内部にベンチュリーなどの気化器が内蔵され、この気化器で予め液体燃料が霧状にされてからバーナノズルに送られ、このノズルの先端から噴霧されるように構成されたものや、バーナノズルそのものに工夫が施され、ノズル先端から直接液体燃料が霧状で噴霧されるように構成されたものなどが一般的である。
【０００４】
このように霧状で空気中に噴霧された液体燃料は、非常に微細な液体の粒子になっているため、トータル的には液体燃料の表面積が非常に大きくなる。そして表面積が大きくなった分だけ蒸発が活発に行われるとともに、空気との接触面積が大きくなるため、霧状の液体燃料は酸素の供給を受け易くなり、燃焼が良好に行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のバーナ装置にあっては、同装置のノズルの先端から噴霧される液体燃料は、無数の微細な粒子に分割されているとはいいながら、完全に蒸発してしまうまでは液体の状態を維持しているため、燃焼のメカニズムとしては前述の通り一旦気化が行われなければならない。すなわち、内部は液体のままで微細な燃料粒子の表面のみが気化して燃焼し、順次内部の液体の気化の進行に伴って燃焼が継続するということになる。
【０００６】
このように考えると、従来のバーナ装置は、燃料が噴霧されて空気との接触面積が大きくなった分だけ効率的に燃料を燃焼させることが可能であるが、結局は液体燃料固有の燃焼メカニズムの制約からは抜け出ることができず、燃焼効率の改善については限界が存在したのである。
【０００７】
そこで、このような従来のバーナ装置の限界を打ち破るものとして、発明者は先に内部に液体燃料を熱分解する機構を備えたバーナ装置（加熱用燃焼装置、特開平２−１１０２０４号公報）を発明した。この発明は、装置本体の内部に筒状の多孔質体を内設し、この多孔質体の内部に点火バーナを配設し、この点火バーナで予熱した多孔質体の内周面に向けて液体燃料を噴霧供給するようにしたものである。なお、燃焼空気は上記点火バーナの後方から筒状の多孔質体の内部に供給されるようになっている。
【０００８】
こうすることによって、噴霧供給された液体燃料は高温に予熱された多孔質体に吸着され、それから熱を得るとともに、多孔質体の成分であるシリカやアルミナなどの触媒作用を受けて瞬時に熱分解して気体燃料に改質され、ガス状で燃焼して燃焼ガス吹出し口から排出される。すなわち、この特開平２−１１０２０４号公報に開示されたバーナ装置は、液体燃料を気体燃料に改質してからこの気体燃料を燃焼させるようにしたものであり、燃焼のメカニズムがあくまで液体を気化させて燃焼させる従来のノズル噴射方式のバーナ装置とは根本的に異なるのである。
【０００９】
しかしこのバーナ装置は、多量に燃料を消費する大規模の加熱に適したものであり、窯業用の加熱炉等燃料の供給を押えて炉内を均一に加熱させるような用途には適したものとはいえない。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構造で製造は容易であるとともに、運転操作が簡単であり、かつ、供給された液体燃料は、その略全てが熱分解して気体燃料に改質され、液体燃料でありながら燃焼に際しては完全に気体燃料として作用し、その結果従来の液体燃料用のバーナ装置に比較して格段に燃焼効率が改善された液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置およびバーナ装置を用いた加熱炉を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の内周面との間に液体燃料の燃料供給室が形成されるように内筒の中に燃料分配筒が設けられ、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に上記燃料供給室、熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料供給室に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記熱分解室に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の中に燃料分配筒が嵌め込まれ、この燃料分配筒の外周面には軸方向に延びる多数の燃料分配溝が設けられ、これらの燃料分配溝を横断するように円周方向に複数の環状溝が設けられ、上記それぞれの燃料分配溝には複数の燃料供給孔が穿設され、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は開口または閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料分配溝に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記燃料分配溝に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項３記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項１または２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、上記多孔質体がセラミック製であることを特徴とする特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、耐火物で囲まれ、耐火物が敷き詰められた炉室の床面より下方に燃焼炎が通過するための炎道が形成され、この炎道から炉室内に向かう開口部が設けられ、上記燃焼炎が上記炎道を通って上記開口部から炉室内に供給されるように構成されてなる加熱炉に適用されるものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、上記加熱炉には、上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体が配設されていることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
上記請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、燃焼空気取入れ口から外筒内に供給された燃焼空気はそのほとんどが内筒と外筒との間隙を通って燃焼空気排出口から排出され、内筒の内部には少量しか供給されない。この状態で燃料供給管から内筒内に液体燃料を供給し、着火手段を発熱させると、上記燃料は多孔質体に一旦吸着されて拡散状態になり、内筒内で均一に気化して着火し、他の多孔質体を加熱する。
【００１７】
しかし、内筒への燃焼空気の量は規制されているため、多孔質体に吸着された液体燃料は完全燃焼せずに主に熱分解が起こり気体燃料になる。この気体燃料は、内筒の気体燃料排出口から排出され、燃焼空気排出口から排出される大量の燃焼空気を得て気体燃料として燃焼する。
【００１８】
そして、一旦気体燃料排出孔から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって内筒内の多孔質体は加熱されるため、上記着火手段の発熱を停止しても、多孔質体に供給される液体燃料は順次熱分解され、液体燃料でありながら気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼を継続する。従って、非常に燃焼効率は良好なものになる。
【００１９】
そして、燃料供給管が燃料供給室に燃料を供給するように配設され、その先端開孔部は内筒の内部に形成された燃料供給室に位置しているため、燃料供給管から供給された液体燃料は、燃料供給室において、燃料分配筒に穿設された分配筒燃料供給孔から棒状体の外周面を伝わって熱分解室に少量が滴下状態で供給され、さらに着火筒に穿設された着火筒燃料供給孔から残部が棒状体の外周面を伝わって着火室に供給される。
【００２０】
上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されているため、熱分解室に供給された液体燃料は多孔質体の細孔内に吸着され、その内部に浸透した状態になる。この場合、液体燃料は棒状体の外周面と上記両燃料供給孔の内周面との僅かな間隙から滴下されるため、滴下量は少なくかつ燃焼による消費と常に見合った量に調節することが可能であり、従って、上記多孔質体が液体燃料の中に浸されるような状態にならないようにすることができる。
【００２１】
また、燃料供給室の基端壁部には第一空気導入孔が穿設されているため、この小孔からの風圧によって液体燃料の熱分解室および着火室への滴下が促進される。
【００２２】
上記多孔質体の内部に適切に液体燃料が浸透された頃合いを見計らって着火室内の通電発熱体を発熱させるととともに、外筒の燃焼空気取り入れ口から燃焼空気を外筒内に供給すると、上記通電発熱体の熱およびその着火室の基端壁部に穿設された第三空気導入孔から導入される空気とを得て着火室内の液体燃料の蒸気が着火し、まず着火室内が加熱される。
【００２３】
そして、上記着火室内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒を介して熱分解室内に充填されている多孔質体に伝えられ、この多孔質体に吸着されている液体燃料を熱分解する。この場合、熱分解室の基端壁部に穿設されている第二空気導入孔は、燃焼用の空気としては量的に極めて少なく、風圧のみを得る程度に小さく設定可能であり、そのようにすることによって上記液体燃料は、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、気体燃料が得られる。このようにして得られた気体燃料は、上記第二空気導入孔からの風圧を得て熱分解室の先端の気体燃料排出口から外部に排出される。
【００２４】
なお、着火室の先端部に開口された着火炎排出孔からは、着火炎が外部に向かって排出された状態になっている。
【００２５】
一方、燃焼空気取入れ口から外筒の内部に供給された燃焼空気は、内筒の基端部に形成された基端壁部に衝突し、ほんの僅かな量だけは上記のように基端壁部に穿設された第一〜第三空気導入孔から内筒の中の各室に供給されるが、そのほとんどは内筒の外周面と外筒の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路を通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口から外部に排出される。
【００２６】
従って、熱分解室の気体燃料排出口から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００２７】
そして、一旦熱分解室から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室内の多孔質体は加熱され、この加熱によって多孔質体に吸着された液体燃料は順次ガス化するため、着火室内の通電発熱体への通電を停止しても熱分解室から排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００２８】
以上のように、請求項１記載の本発明においては、多孔質体に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期においては通電発熱体から熱を受け、熱分解室から排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼し、燃焼効率は大幅に改善される。
【００２９】
上記請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、内筒の内部に嵌挿される燃料分配筒の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝が設けられ、またこの燃料分配溝を横断するように複数の環状溝が設けられているため、結局燃料分配筒の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になり、燃料供給管から供給された液体燃料は燃料供給孔を介して熱分解室に均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【００３０】
上記請求項３記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、熱分解室や着火室に充填される多孔質体がセラミック製であるため、セラミックの主成分であるシリカやアルミナには本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒としての機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができる。
【００３１】
上記請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、バーナ装置から炉室内に供給される燃焼炎は、炉室の床下に形成された炎道を通って開口部から炉室内に導かれるため、その間に炎道上部の耐火物を介して炉室内に熱放射が行われ、炉室内の均一に寄与することができる。
【００３２】
上記請求項５記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体が配設されているため、この多孔質体に衝突した燃焼炎中の未燃燃料はこの多孔質体に一旦吸着され、ここで熱を得て気体燃料に熱分解され、再度気体燃料として多孔質体から導出され、完全に燃焼する。
【００３３】
【実施例】
図１は本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の一例を示す一部切欠き斜視図であり、図２はその側面視の断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示すように、バーナ装置１は、最も外側の外筒２と、この外筒２に嵌め込まれた内筒３と、この内筒３の内部に同心円的に内設された燃料分配筒４および着火筒５とを要部として有し、全体的に複数の円筒体が嵌め合わされて基本構成されている。これらは全て耐火性能に優れたステンレス鋼等からなる金属製であり、高温酸化腐食によく耐えるようにしてある。そして、燃料分配筒４および着火筒５の内部には耐火性を有する多孔質体が充填されている。
【００３４】
外筒２と内筒３との間には、適宜個数の内筒支持部材２１が等間隔で挟み込まれており、この内筒支持部材２１によって内筒３は外筒２内に一体に固定された状態になっている。
【００３５】
外筒２の基端側（図１および図２の右側）は、外筒２よりも小径の空気供給管１１に接続されており、図外の送風機から供給される燃焼空気は、この空気供給管１１を介して空気取入れ口１２から外筒２内に供給されるようになっている。そして、上記外筒２の内周面と内筒３の外周面との間には筒状の燃焼空気の流通経路２ａが形成されており、この空気流通経路２ａの先端側（図１および図２の左側）に空気排出口１３が形成されている。
【００３６】
また、内筒３の内周面と燃料分配筒４外周面との間には、液体燃料の燃料供給室３ａが形成され、燃料分配筒４の内周面と着火筒５の外周面との間には液体燃料の熱分解室４ａが形成されているとともに、着火筒５の内部には着火室５ａが形成されている。このような多重構造の内筒３の基端側には、上記燃料供給室３ａ、熱分解室４ａおよび着火室５ａを封鎖するための陣笠状に先窄みの基端壁部６が設けられ、基本的に燃料供給室３ａ、熱分解室４ａおよび着火室５ａの基端側を閉止した状態になっている。
【００３７】
そして、このような基端壁部６の上部には燃料供給室３ａに通じる第一空気導入孔６１が穿設され、同壁部６の中心寄りの部分には同一円周上にスリット状の熱分解室４ａに通じる複数の第二空気導入孔６２が放射状に設けられ、さらにこれより上記壁部６の中心寄りの部分には上下一対の着火筒５に通じる第三空気導入孔６３が設けられている。
【００３８】
従って、空気供給管１１および空気取入れ口１２を介して外筒２の内部に供給された燃焼空気は、その大部分が外筒２と内筒３との間に形成された空気流通経路２ａを通って空気排出口１３から外部に排出されるが、第一空気導入孔６１を通った少量の燃焼空気は燃料供給室３ａに供給され、第二空気導入孔６２を通った少量の燃焼空気は熱分解室４ａに供給され、第三空気導入孔６３を通った少量の燃焼空気は着火室５ａに供給されることになる。
【００３９】
また、上記燃料供給室３ａの先端側は閉止されて袋状になっているが、熱分解室４ａの先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口４１が形成され、さらに着火室５ａの先端側には着火炎排出孔５１が形成されている。この着火炎排出孔５１のさらに先の方には、着火炎排出孔５１の大きさに合致した衝突板５４が設けられており、燃料供給孔５２を出た着火炎は、この衝突板５４に衝突して放射状に炎が延びるようになっている。
【００４０】
上記燃料分配筒４の上部には同分配筒４の長手方向に向かって複数の分配筒燃料供給孔４２が一列状態で穿設されており、これら複数の分配筒燃料供給孔４２を連絡するように連絡溝４３が設けられている。一方、着火筒５の上部には複数の着火筒燃料供給孔５２が上記分配筒燃料供給孔４２に対応するように穿設されている。なお、本実施例においては、着火筒燃料供給孔５２は基端壁部６側から先端に向かって二孔のみが穿孔されている。
【００４１】
そして、上記分配筒燃料供給孔４２と二つの着火筒燃料供給孔５２とを貫通した状態で頭部４４ａと胴部４４ｂとからなる釘状の棒状体４４が装着されており、その先端部は着火筒５の内部上方に位置するように寸法設定されている。上記頭部４４ａの径は上記分配筒燃料供給孔４２の径よりも若干大きめにしてあるため、この頭部４４ａが棒状体４４の分配筒燃料供給孔４２からの下方への抜け落ちを係止している。残りの棒状体４４の胴部４４ｂは短めに寸法設定されており、その先端部は着火筒５の外周面に当止している。
【００４２】
なお、本実施例においては、上記燃料分配筒４の外周面に亘って、分配筒燃料供給孔４２とは別に多数の燃料供給孔４５が穿設されている。また、本実施例においては各燃料供給孔４２、５２に単品の棒状体４４を貫通させているが、複数の棒状体４４の頭部を連設して櫛状にし、この櫛状体を使用するようにしてもよい。また、棒状体４４としてパイプ状の中空品を適用してもよい。こうすることによって、中空部分からも液体燃料を着火室５ａに供給することが可能になる。
【００４３】
さらに、本実施例においては、各燃料供給孔４２、５２に棒状体４４を貫通させて液体燃料を熱分解室４ａおよび着火室５ａに供給するようにしているが、このような棒状体４４を設けることなく単に燃料供給配管を熱分解室４ａおよび着火室５ａに配設するようにしてもよい。
【００４４】
上記着火室５ａの基端側には、着火手段としての通電発熱体５３が着火室５ａ内に向かって突出するように取り付けられている。本実施例においては、この通電発熱体５３としてセラミックヒータが適用されているが、セラミックヒータの他にニクロム線等の金属製の発熱体も適用可能である。なお、本実施例においては、着火手段として上記のような通電発熱体５３が用いられているが、通電発熱体５３に限定されるものではなく、例えばガスバーナ等を適用することもできる。
【００４５】
そして、上記外筒２と内筒３とを上部から貫通するようにして先端の開孔が燃料供給室３ａ内の上部に位置するように燃料供給管７が設けられている。具体的には燃料供給管７の先端に螺設された雄ネジを外筒２と内筒３の上部のネジ孔に螺着し、外筒２の外部からナットで締結することにより、燃料供給管７は外筒２と内筒３とに確実に取り付けられた状態になっている。
【００４６】
このような燃料供給管７には、図外の燃料ポンプから液体燃料が供給されるようになっており、上記燃料ポンプの駆動によって燃料供給管７からバーナ装置１内に向かって送出された液体燃料は、まず燃料供給室３ａ内に供給され、一部は燃料分配筒４の外周上部に設けられた連絡溝４３内を流れ、各分配筒燃料供給孔４２の内周面と棒状体４４胴部４４ｂの外周面との隙間から胴部４４ｂを伝わって垂れ流れて燃料分配筒４内および着火室５ａ内に供給されることになる。
【００４７】
このように液体燃料が供給される熱分解室４ａおよび着火室５ａの内部には図４に例示するような多孔質体８が装填されている。本実施例の場合、この多孔質体８はセラミック製のものが用いられている。具体的には、酸化珪素（ＳｉＯ2）が主成分である珪藻土を主原料とし、これに所定量のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や粘結剤等の副原料を添加して混合し、球形に成形して製造したものが適用されている。通常ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3は、本来的に液体燃料を熱分解して気体燃料に改質するときの触媒機能を有しているが、さらに上記改質性能を上昇させるために少量の希土類元素を担持させる場合もある。
【００４８】
そして上記球形に成形された多孔質体８には、表面積を大きくするために、適宜の数の貫通孔８１が穿孔されている。なお、本発明においては、上記のように珪藻土を主原料として製造した多孔質体８を適用しているが、本発明はこのような多孔質体８に限定されるものではなく、坏土を成形して乾燥後に焼き固めた素焼きの球体や、いわゆるセラミック製品として市販されている多孔質の材料も適用可能である。
【００４９】
本発明の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置１は、以上のように構成されているので、このバーナ装置１を用いて液体燃料を燃焼させるには、まず、図外の燃料ポンプから燃料供給管７を介して灯油等の液体燃料をバーナ装置１内に送り込む。そうすると、燃料供給管７から供給された液体燃料は、燃料供給室３ａにおいて、液体燃料の一部は、燃料分配筒４に設けられた連絡溝４３を流れて全ての分配筒燃料供給孔４２に行き渡り、これら分配筒燃料供給孔４２から棒状体４４の胴部４４ｂの外周面を伝わって熱分解室４ａに滴下状態で供給されるとともに、着火筒５に穿設された着火筒燃料供給孔５２から棒状体４４の胴部４４ｂの外周面を伝わって着火室に供給される。
【００５０】
なお、分配筒燃料供給孔４２および着火筒燃料供給孔５２に棒状体４４を差し通すようにしたのは、熱分解室４ａおよび着火室５ａへの液体燃料の供給量を少量の範囲で適切に設定可能にするためと、供給される液体燃料を棒状体４４の胴部４４ｂ外周面に沿って垂れ落とすことにより多孔質体８と供給される液体燃料との接触面積を大きくし、より均一に多孔質体８内に液体燃料を吸着させるためである。
【００５１】
また、本実施例の場合は、燃料分配筒４の外周面に亘って複数の燃料供給孔４５が穿設されているため、燃料供給室３ａに供給され、燃料分配筒の外周面に沿って下方に垂れ流れた液体燃料は、上記複数の燃料供給孔４５から熱分解室４ａに供給され、特に着火筒５の下方の部分の熱分解室４ａにも過不足なく液体燃料が行き渡り好都合である。
【００５２】
そして、上記熱分解室４ａおよび着火室５ａ内には耐火性を有しかつポーラスな多孔質体８が充填されているため、両室４ａ、４ｂに供給された液体燃料は多孔質体８の細孔内に吸着され、その内部に浸透した状態になる。この場合、液体燃料は棒状体４４の外周面と上記両燃料供給孔４２、５２の内周面との僅かな間隙から滴下されるため、滴下量を燃焼による消費と常に見合った量に調節することが可能であり、上記多孔質体８が液体燃料の中に浸漬されたような状態にならない。
【００５３】
逆に燃料供給室３ａの基端壁部６には第一空気導入孔６１が穿設されているため、この第一空気導入孔６１からの風圧によって液体燃料の熱分解室４ａおよび着火室５ａへの滴下が促進される。
【００５４】
従って、予め燃料供給管７から供給される液体燃料の圧力と、第一空気導入孔６１から導入される風圧と、第一空気導入孔６１の開口面積と、棒状体４４を伝わって熱分解室４ａおよび着火室５ａに垂れ落ちる液体燃料の量との関係を各種の性能試験を実施して確認しておき、この試験結果に基づいて各所（第一空気導入孔６１の開口面積、燃料供給孔４２の径寸法、棒状体４４の胴部４４ｂの径等）の寸法設定を行う必要がある。
【００５５】
上記多孔質体の内部に適切に液体燃料が浸透された頃合いを見計らって着火室５ａ内の通電発熱体５３に通電して発熱状態にする。そして外筒２の燃焼空気取り入れ口１２から燃焼空気を外筒２内に供給すると、上記通電発熱体５３の熱および着火室５ａの基端壁部６に穿設された第三空気導入孔６３から導入される燃焼空気とを得て着火室５ａ内の多孔質体８から蒸発した液体燃料の蒸気が着火し、まず着火室５ａ内が加熱される。このときに必要な燃焼空気は基端壁部６に穿孔された第三空気導入孔６３から着火室５ａ内に供給される。
【００５６】
そして、上記着火室５ａ内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒５ａを介して熱分解室４ａ内に充填されている多孔質体８に伝えられ、この多孔質体８に吸着されている液体燃料を熱分解する。多孔質体８を利用したのは、液体燃料が加熱された多孔質体８の細孔内に均一に吸着されるため、その熱分解が均一かつ迅速に行われるからである。
【００５７】
この場合、熱分解室４ａの基端壁部６に穿設されている第二空気導入孔６２は、燃焼用の空気としては量的に極めて少なく、風圧のみを得る程度に小さく設定されており、その結果多孔質体８に吸着されている液体燃料は、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、この熱分解によって気体燃料が得られる。
【００５８】
なお、第二空気導入孔６２から熱分解室４ａ内に供給される空気の量をどの程度に設定すればよいかについては、予め熱分解室４ａ内に供給される液体燃料の量からそれが燃焼するのに必要な空気量を算出し、この量の１０〜２０％増しの空気量が燃焼空気流通経路２に供給されるように風量が設定されるが、熱分解室４ａには上記必要空気量よりも相当に少ない空気が供給されるように第二空気導入孔６２の開口面積を設定しなければならない。通常第二空気導入孔６２から熱分解室４ａ内に供給される燃焼空気の空気比は０．０１〜０．５程度の範囲内に設定されることが多い。
【００５９】
また、熱分解室４ａや着火室５ａに充填される多孔質体８がセラミック製であるため、セラミックの主成分であるシリカ（ＳｉＯ2）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）には本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができる。
【００６０】
このようにして得られた気体燃料は、上記第二空気導入孔６２からの風圧を得て熱分解室４ａの先端の気体燃料排出口４１から外部に排出される。また、着火室５ａの先端部に開口された着火炎排出孔５１からは、着火炎が外部に向かって排出され、衝突板５４に衝突して放射状に炎が広がった状態になっている。
【００６１】
一方、燃焼空気取入れ口１２から外筒２の内部に供給された燃焼空気は、内筒の基端部に形成された基端壁部６に衝突し、ほんの僅かな量だけは上記のように基端壁部６に穿設された第一〜第三空気導入孔６１、６２、６３から内筒３の中の各室に３ａ、４ａ、５ａに供給されるが、そのほとんどは内筒３の外周面と外筒２の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路２ａを通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口１３から外部に排出される。
【００６２】
従って、熱分解室４ａの気体燃料排出口４１から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口１３から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から放射状に立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００６３】
そして、一旦熱分解室４ａから排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室４ａ内の多孔質体８は加熱されるため、この加熱によって多孔質体８に吸着された液体燃料は順次ガス化し、着火室５ａ内の通電発熱体８への通電を停止しても熱分解室４ａから排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００６４】
以上のように、本発明の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置においては、多孔質体８に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期においては通電発熱体５２から熱を受け、熱分解室４ａから排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置１に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼が継続され、燃焼効率は大幅に改善されることになる。
【００６５】
以上詳述した実施例においては、バーナ装置１は上記外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５から構成されているが、本発明に係るバーナ装置は、その全てについて必ずしも燃料分配筒４および着火筒５を必須とするものではなく、内筒３の中に直接多孔質体８を充填するようにしてもよい。
【００６６】
また本実施例に係るバーナ装置１おいては、外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５はいずれも円筒状にしているが、本願発明に係る外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５は必ずしも円筒状（すなわち断面形状が円形）に限定されるものではなく、これら各々の断面形状が三角形、四角形、多角形、星形、楕円形、あるいはそれらを組み合わせた異形であってもよい。また各々の筒２、３、４、５の断面形状は必ずしも同じ形状にする必要はなく、上記各形状を組み合わせたものにしてもよい。
【００６７】
例えば、バーナ装置１を設置する燃焼炉の形状的な制約から、外筒２は長方形にするが、内筒３と燃料分配筒４とは楕円形とし、着火筒５は円形にする等、種々の条件を勘案して、各筒の断面形状について上記の形状の中から適切なものを適宜洗濯することができる。
【００６８】
図５は、本発明に係る他の例のバーナ装置を例示する一部切欠き斜視図である。この例の場合は、同図に示すように、内筒３に内装された燃料分配筒４の外周面に、軸に平行に延びる燃料分配溝４３ａが放射状に多数設けられ、燃料分配筒４自体がスプライン軸状を呈している。
【００６９】
また、この燃料分配溝４３ａ両側壁には所定間隔で複数の切欠き溝４３ｂが切り込まれており、この切欠き溝４３ｂが燃料分配筒４’の外周面を円周方向に一周して環状の環状溝４０を形成している。
【００７０】
各燃料分配溝４３ａの底部には、それぞれ一列に複数の燃料供給孔４２が設けられている。この燃料供給孔４２は燃料分配筒４’の内周面と着火筒５の外周面との間に形成された熱分解室４ａに連通している。なお本実施例においては、一の切欠き溝４３ｂと他の切欠き溝４３ｂとの間に燃料供給孔４２が穿設されているが、この燃料供給孔４２の穿設位置については特に限定はない。
【００７１】
上記スプライン軸状を呈した燃料分配筒４’の外周に内筒３が嵌め込まれた状態になっているため、上記それぞれの燃料分配溝４３ａによって先の例でいう燃料供給室３ａが形成されていることになる。
【００７２】
そして、特に最上部の燃料分配溝４３ａに穿設された燃料供給孔４２には、前記の棒状体４４が差し通されている。この棒状体４４の頭部４４ａの径は燃料分配溝４３ａの径より大きく設定されているため、棒状体４４が燃料分配溝４３ａに挿通された状態で上記頭部４４ａが燃料分配溝４３ａ上に残留し、棒状体４４が下方に抜け落ちるのを阻止している。
【００７３】
なお、図５には図示はしていないが、上記棒状体４４のうち基端壁部６側の一本または二本については、その先端部が着火筒５に穿孔された燃料供給孔を貫通して着火室５ａにまで到達している。
【００７４】
このような内筒３の基端壁部６には、上記燃料分配溝４３ａに連通した第一小孔６１が設けられており、同先端部には上記各々の燃料分配溝４３ａに連通した多数の先端部開孔４３ｃが同心円上に設けられている。なお、この先端部開孔４３ｃは本発明のバーナ装置１ａの必須要件ではなく、場合によってはこの先端部開孔４３ｃはすべて閉止されることもあるし、特定のものだけが開孔状態にされることもある。
【００７５】
このように構成された内筒３の基端壁部６寄りの上部には燃料供給管７が連結されており、この燃料供給管７は棒状体４４が嵌挿されている最上部の燃料分配溝４３ａに向かって開口されている。内筒３について以上の他は、先の例の内筒３と略同様に構成されている。外筒２等の内筒３以外の構成については先の例と同じである。
【００７６】
この実施例の内筒３は以上のように構成されているので、上記燃料供給管７から内筒３に導入された液体燃料は、まず最上部の燃料分配溝４３ａに供給され、基端壁部６に設けられた第一小孔６１から流入される燃焼空気に押圧されて先端方向に流下しつつその一部は切欠き溝４３ｂから燃料分配筒４’の円周方向に汪溢し、順次たの燃料分配溝４３ａに分配される。そしてそれら燃料分配溝４３ａに穿設された燃料供給孔４２から熱分解室４ａに導入され、熱分解に供される。
【００７７】
なお、最上部の燃料分配溝４３ａに供給された燃料の残部は、燃料供給孔４２に嵌挿された棒状体４４を伝わって垂下し、熱分解室４ａに導入されるとともに、その一部は着火室５ａにも導入され、先の例と同様に着火用の燃料として利用される。熱分解室４ａに導入された液体燃料の熱分解およびその結果同室４ａ内で生成した気体燃料が熱分解室４ａの先端に開口した燃料排出口４１から噴出して燃焼する燃焼のメカニズムについては、先の例の場合と同じである。
【００７８】
そして、燃料分配溝４３ａに供給された液体燃料のさらに残部は、基端壁部６に設けられた第一小孔６１から導入される燃焼空気に押圧されて内筒３の先端部に設けられた先端部開孔４３ｃからバーナ装置１ａ外に噴出される。この先端部開孔４３ｃ空噴出された液体燃料は、外筒２の内周面と内筒３の外周面を通過し、燃焼空気排出口１３から排出される空気と混合して燃焼する。この場合の燃焼機構は液体燃料の燃焼機構である。
【００７９】
なお、この例のバーナ装置１ａに液体燃焼を行わせないときは、上記先端部開孔４３ｃをすべて閉鎖すればよい。そうすれば、内筒３内に供給された液体燃料はすべて多孔質体８が充填された熱分解室４ａに到達し、すべて気体燃料に改質され、供給された液体燃料はすべて気体燃料として燃焼する。
【００８０】
この例のバーナ装置１ａは以上説明したように、内筒３の内部に嵌挿される燃料分配筒４’の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝４３ａが設けられ、またこの燃料分配溝４３ａを横断するように複数の環状溝４０が設けられ、結局燃料分配筒４’の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になっているため、燃料供給管７から供給された液体燃料は燃料供給孔４２を介して熱分解室４ａに均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【００８１】
以上説明したバーナ装置１、１ａは、いずれも内筒３の中にさらに燃料分配筒４、着火筒５が内装され、内筒３の内周面と燃料分配筒４、４’の外周面との間に燃料供給室３ａが形成され、燃料分配筒４、４’の内周面と着火筒５との間に熱分解室４ａが形成されているが、本発明のバーナ装置は、内筒３の中に燃料分配筒４および着火筒５が内装されることに限定されるものではなく、内筒３の中に着火筒５のみを内装し、内筒３と着火筒５との間に多孔質体８を充填するようにしてもよいし、内筒３の内部に燃料分配筒４および着火筒５の双方を内装せず、直接内筒３内に多孔質体８を充填するようにしてもよい。
【００８２】
図６は、本発明に係るバーナ装置を適用した第一の例の窯業用の加熱炉を例示する平面視の断面図であり、図７は同側面視の断面図である。適用されるバーナ装置としては先の例のバーナ装置１でもよいし後の例のバーナ装置１ａでもよいが、この系では後のバーナ装置１ａを使用している。また、この加熱炉は窯業用であるが、窯業用以外にも適用可能であり、また、加熱炉ではなく例えばサウナ風呂の室内加熱用としても応用することができる。
【００８３】
これらの図に示すように、加熱炉９は、断熱煉瓦製の内周壁９１の外周面が鉄皮９１ａで被覆されて基本構成されている。内周壁９１で囲まれた空間に炉室９ａが形成されている。
【００８４】
この加熱炉９の前方（図面の左方）には、加熱処理物を出し入れするための炉口９２が設けられ、この炉口９２に炉蓋９３が付設されている。また、加熱炉９の前方の天井部には排気口９４が設けられている。特に煙突は設けられていない。また、炉室９ａの底部には断熱煉瓦を平に敷き詰めた床部９ｂが形成されている。床部９ｂの後方と内周壁９１との間には溝が形成されており、この溝の上に耐火煉瓦９６が架橋状態で載置されてその下に煙道９５が形成されている。この煙道９５の両側部は上方に向かって開口された左右一対の開口部９７が形成されている。
【００８５】
このような加熱炉９の後方（図面の右方）底部の中央部、つまり煙道９５の中央部に本実施例に係るバーナ装置１ａが取り付けられている。すなわち、このバーナ装置１ａの先端部が加熱炉９の鉄皮９１ａおよび内周壁９１を貫通して炎道９５内に差し入れられている。従って、このバーナ装置１ａによっ燃料を燃焼させると、このバーナ装置１ａの先端から噴出された燃焼炎は一旦この炎道９５の中に導入され、矢印で示すように、炎道９５内を左右に分かれて左右の開口部９７から炉室９ａ内に導入される。
【００８６】
そして、上記燃焼炎は燃焼排ガスとなって炉室９ａ内を均等に加熱し、排気口９４から炉外に排出される。なお、炎道９５の上部を閉止した耐火煉瓦９６からも炉室９ａ内に向けて熱放射が行われ、炉室９ａ内を加熱する。そして、その理由は詳らかではないが、上記熱放射の一部は波長が２５μｍ以上の遠赤外線によるものであり、この遠赤外線による作用で炉室９ａ内に装填されている被加熱物はより効果的に加熱される。
【００８７】
そして、本実施例においては、バーナ装置１ａから噴出される燃焼炎が一旦衝突する床部９ｂの側壁部に耐火性の多孔質体からなる受炎ブロック９８を装着してある。そしてこの受炎ブロック９８の中央部の燃焼炎が衝突する部分には凹部９８ａが設けられている。従って、バーナ装置１ａの先端の先端部開孔４３ｃから噴出された液体燃料は、上記多孔質体からなる受炎ブロック９８の凹部９８ａに入り込み、この部分で一旦多孔質体に吸着され、ここで液体燃料が熱分解してガス化し、気体燃料となって炎道９５に戻されて燃焼するため、より効率的な燃焼が実現する。
【００８８】
図８は、本発明に係るバーナ装置を適用した第二の例の窯業用の加熱炉を例示する平面視の断面図であり、図９は同側面視の断面図である。この例の加熱炉９’の基本的構成は上記第一の例の加熱炉９と同じであるが、炎道９５を炉室９ａの中央部に配設した点、排気筒９４’を加熱炉９’の背面部に設けた点、炉室９ａの天井部をドーム状にした点、および上記排気筒９４’に対向した壁面に炉蓋９３を付設した点が第一の例の加熱炉９と相違している。そして、炎道９５の両側部の開口部９７から立ち昇った燃焼排ガスは、上部の丸天井で折り返し、排気筒９４’の下部に設けられた炉室９ａとの間の連通孔を介して排気筒９４’に導入され、その頂部の排気口９４から排出されるようになっている。
【００８９】
このように、第二の例の加熱炉９’においては、炎道９５を炉室９ａのフロアの中央部に配設されているので、炉室９ａ内の温度分布はより均一になり炉室９ａ内に多数装填された被加熱物を炉室９ａ内の配置場所に拘らず均等に加熱する上で好都合である。
【００９０】
なお、第６図〜第９図に例示した加熱炉９、９’には、本発明に係るバーナ装置１、１ａが適用されているが、上記加熱炉９、９’への適用は上記バーナ装置１、１ａに限定されるものではなく、従来公知の通常のバーナ装置であってもよい。
【００９１】
【発明の効果】
【００９２】
本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の中に内筒が嵌め合わされ、内筒の中に燃料分配筒と着火筒とが内設され、外筒と内筒との間に燃焼空気流通経路が、内筒と燃料分配筒との間に燃料供給室が、および燃料分配筒と着火筒との間に熱分解室がそれぞれ形成され、内筒の基端部に基端壁部が設けられ、燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、燃料供給室の先端側は閉止され、熱分解室の先端側には気体燃料排出口が形成され、着火室の基端側には通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、燃料供給室、熱分解室および着火室の基端壁部に第一空気導入孔、第二空気導入孔および第三空気導入孔が設けられ、燃料分配筒および着火筒の筒壁に複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が外筒と内筒とを貫通して設けられ、熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されてなるものである。
【００９３】
従って、燃料供給管から供給された液体燃料は、燃料供給室において、燃料分配筒に穿設された分配筒燃料供給孔から棒状体の外周面を伝わって熱分解室に少量が滴下状態で供給され、さらに着火筒に穿設された着火筒燃料供給孔から残部が棒状体の外周面を伝わって着火室に供給され、熱分解室に供給された液体燃料は多孔質体の細孔内に吸着されてその内部に浸透した状態になるとともに、着火室内に供給された液体燃料は通電発熱体の熱を得て着火し、まず着火室内が加熱される。着火室内にも多孔質体を装填しておけば、多孔質体から蒸発した液体燃料の蒸気が着火する。
【００９４】
上記着火室内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒を介して熱分解室内に充填されている多孔質体に伝えられ、この多孔質体に吸着されている液体燃料を熱分解し、燃焼に必要な程度の燃焼空気が供給されていないため、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、気体燃料が得られることになる。
【００９５】
一方、燃焼空気取入れ口から外筒の内部に供給された燃焼空気は、ほんの僅かな量だけは基端壁部に穿設された第一〜第三空気導入孔から内筒の中の各室に供給されるが、そのほとんどは内筒の外周面と外筒の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路を通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口から外部に排出される。
【００９６】
従って、熱分解室の気体燃料排出口から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００９７】
そして、一旦熱分解室から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室内の多孔質体は加熱されるため、この加熱によって多孔質体に吸着された液体燃料は順次ガス化するため、着火室内の通電発熱体への通電を停止しても熱分解室から排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００９８】
以上のように、本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置においては、多孔質体に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期に通電発熱体から熱を受け、熱分解室から排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼し、燃焼効率は大幅に改善される。
【００９９】
本発明の請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、内筒の内部に嵌挿される燃料分配筒の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝が設けられ、またこの燃料分配溝を横断するように複数の環状溝が設けられているため、結局燃料分配筒の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になり、燃料供給管から供給された液体燃料は燃料供給孔を介して熱分解室に均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【０１００】
熱分解室や着火室に充填される多孔質体をセラミック製にすれば、セラミックの主成分であるシリカやアルミナには本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒としての機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができ好都合である。
【０１０１】
本発明の請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、耐火物で囲まれ、耐火物が敷き詰められた炉室の床面より下方に燃焼炎が通過するための炎道が形成され、この炎道から炉室内に向かう開口部が設けられ、上記燃焼炎が上記炎道を通って上記開口部から炉室内に供給されるように構成されてなる加熱炉に適用されるものである。
【０１０２】
従って、バーナ装置から炉室内に供給される燃焼炎は、炉室の床下に形成された炎道を通って開口部から炉室内に導かれるため、その間に炎道上部の耐火物を介して炉室内に熱放射が行われ、炉室内の均一に寄与することができ好都合である。
【０１０３】
上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体を配設すれば、この多孔質体に衝突した燃焼炎中の未燃燃料はこの多孔質体に一旦吸着され、ここで熱を得て気体燃料に熱分解され、再度気体燃料として多孔質体から導出され完全に燃焼するため、熱効率の上昇が図られるとともに、炉室内に未燃分が導入されて炉室内を煤で汚すことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の一例を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】図１の側面視の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】多孔質体の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の他の例を示す一部切欠き斜視図である。
【図６】本発明に係るバーナ装置を適用した第一の例の加熱炉を示す平面視の断面略図である。
【図７】図６の加熱炉の側面視の断面略図である。
【図８】本発明に係るバーナ装置を適用した第二の例の加熱炉を示す平面視の断面略図である。
【図９】図８の加熱炉の側面視の断面略図である。
【符号の説明】
１、１ａ バーナ装置 １１ 空気供給管
１２ 燃焼空気取入れ口 １３ 燃焼空気排出口
２ 外筒 ２ａ 空気流通経路
２１ 内筒支持部材 ３ 内筒
３ａ 燃料供給室 ４、４’ 燃料分配筒
４ａ 熱分解室 ４０ 環状溝
４１ 燃料排出口 ４２ 燃料供給孔
４３ 連絡溝 ４３ａ 燃料分配溝
４３ｂ 切欠き溝 ４３ｃ 先端部開孔
４４ 棒状体 ５ 着火筒
５ａ 着火室 ５１ 着火炎排出孔
５２ 燃料供給孔 ５３ 通電発熱体
５４ 衝突板 ６ 基端壁部
６１ 第一空気導入孔 ６２ 第二空気導入孔
６３ 第三空気導入孔 ７ 燃料供給管
８ 多孔質体 ９、９’ 加熱炉
９ａ 炉室 ９１ 内周壁
９１ａ 鉄皮 ９２ 炉口
９３ 炉蓋 ９４ 排気口
９５ 炎道 ９６ 耐火煉瓦
９７ 開口部 ９８ 受炎ブロック
９８ａ 凹部
【産業上の利用分野】
本発明は、灯油や重油などの液体燃料を効率的に燃焼させることが可能な液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置に関するものである。このバーナ装置は窯業炉、加熱炉あるいは加熱ボイラー用として好適に使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
液体燃料は、それが気化して蒸気となり、この蒸気が発火点以上の熱と酸素の供給を受けて酸化反応を起こすことにより燃焼する。従って、液体燃料が良好に燃焼するための条件としては、燃焼を維持するに足りる熱があること、気化が適切かつ良好に行われること、および酸素の供給源である燃焼空気と液体燃料が気化して生成した蒸気との混合が良好に行われることが挙げられる。
【０００３】
通常液体燃料を燃焼させるためにはバーナ装置が用いられる。このバーナ装置においては、上記の液体燃料が良好に燃焼するための条件が勘案され、種々の工夫が凝らされている。従来の液体燃料用のバーナ装置としては、内部にベンチュリーなどの気化器が内蔵され、この気化器で予め液体燃料が霧状にされてからバーナノズルに送られ、このノズルの先端から噴霧されるように構成されたものや、バーナノズルそのものに工夫が施され、ノズル先端から直接液体燃料が霧状で噴霧されるように構成されたものなどが一般的である。
【０００４】
このように霧状で空気中に噴霧された液体燃料は、非常に微細な液体の粒子になっているため、トータル的には液体燃料の表面積が非常に大きくなる。そして表面積が大きくなった分だけ蒸発が活発に行われるとともに、空気との接触面積が大きくなるため、霧状の液体燃料は酸素の供給を受け易くなり、燃焼が良好に行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のバーナ装置にあっては、同装置のノズルの先端から噴霧される液体燃料は、無数の微細な粒子に分割されているとはいいながら、完全に蒸発してしまうまでは液体の状態を維持しているため、燃焼のメカニズムとしては前述の通り一旦気化が行われなければならない。すなわち、内部は液体のままで微細な燃料粒子の表面のみが気化して燃焼し、順次内部の液体の気化の進行に伴って燃焼が継続するということになる。
【０００６】
このように考えると、従来のバーナ装置は、燃料が噴霧されて空気との接触面積が大きくなった分だけ効率的に燃料を燃焼させることが可能であるが、結局は液体燃料固有の燃焼メカニズムの制約からは抜け出ることができず、燃焼効率の改善については限界が存在したのである。
【０００７】
そこで、このような従来のバーナ装置の限界を打ち破るものとして、発明者は先に内部に液体燃料を熱分解する機構を備えたバーナ装置（加熱用燃焼装置、特開平２−１１０２０４号公報）を発明した。この発明は、装置本体の内部に筒状の多孔質体を内設し、この多孔質体の内部に点火バーナを配設し、この点火バーナで予熱した多孔質体の内周面に向けて液体燃料を噴霧供給するようにしたものである。なお、燃焼空気は上記点火バーナの後方から筒状の多孔質体の内部に供給されるようになっている。
【０００８】
こうすることによって、噴霧供給された液体燃料は高温に予熱された多孔質体に吸着され、それから熱を得るとともに、多孔質体の成分であるシリカやアルミナなどの触媒作用を受けて瞬時に熱分解して気体燃料に改質され、ガス状で燃焼して燃焼ガス吹出し口から排出される。すなわち、この特開平２−１１０２０４号公報に開示されたバーナ装置は、液体燃料を気体燃料に改質してからこの気体燃料を燃焼させるようにしたものであり、燃焼のメカニズムがあくまで液体を気化させて燃焼させる従来のノズル噴射方式のバーナ装置とは根本的に異なるのである。
【０００９】
しかしこのバーナ装置は、多量に燃料を消費する大規模の加熱に適したものであり、窯業用の加熱炉等燃料の供給を押えて炉内を均一に加熱させるような用途には適したものとはいえない。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、比較的簡単な構造で製造は容易であるとともに、運転操作が簡単であり、かつ、供給された液体燃料は、その略全てが熱分解して気体燃料に改質され、液体燃料でありながら燃焼に際しては完全に気体燃料として作用し、その結果従来の液体燃料用のバーナ装置に比較して格段に燃焼効率が改善された液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置およびバーナ装置を用いた加熱炉を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の内周面との間に液体燃料の燃料供給室が形成されるように内筒の中に燃料分配筒が設けられ、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に上記燃料供給室、熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料供給室に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記熱分解室に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の中に燃料分配筒が嵌め込まれ、この燃料分配筒の外周面には軸方向に延びる多数の燃料分配溝が設けられ、これらの燃料分配溝を横断するように円周方向に複数の環状溝が設けられ、上記それぞれの燃料分配溝には複数の燃料供給孔が穿設され、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は開口または閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料分配溝に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記燃料分配溝に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項３記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項１または２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、上記多孔質体がセラミック製であることを特徴とする特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、耐火物で囲まれ、耐火物が敷き詰められた炉室の床面より下方に燃焼炎が通過するための炎道が形成され、この炎道から炉室内に向かう開口部が設けられ、上記燃焼炎が上記炎道を通って上記開口部から炉室内に供給されるように構成されてなる加熱炉に適用されるものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置において、上記加熱炉には、上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体が配設されていることを特徴とするものである。
【００１６】
【作用】
上記請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、燃焼空気取入れ口から外筒内に供給された燃焼空気はそのほとんどが内筒と外筒との間隙を通って燃焼空気排出口から排出され、内筒の内部には少量しか供給されない。この状態で燃料供給管から内筒内に液体燃料を供給し、着火手段を発熱させると、上記燃料は多孔質体に一旦吸着されて拡散状態になり、内筒内で均一に気化して着火し、他の多孔質体を加熱する。
【００１７】
しかし、内筒への燃焼空気の量は規制されているため、多孔質体に吸着された液体燃料は完全燃焼せずに主に熱分解が起こり気体燃料になる。この気体燃料は、内筒の気体燃料排出口から排出され、燃焼空気排出口から排出される大量の燃焼空気を得て気体燃料として燃焼する。
【００１８】
そして、一旦気体燃料排出孔から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって内筒内の多孔質体は加熱されるため、上記着火手段の発熱を停止しても、多孔質体に供給される液体燃料は順次熱分解され、液体燃料でありながら気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼を継続する。従って、非常に燃焼効率は良好なものになる。
【００１９】
そして、燃料供給管が燃料供給室に燃料を供給するように配設され、その先端開孔部は内筒の内部に形成された燃料供給室に位置しているため、燃料供給管から供給された液体燃料は、燃料供給室において、燃料分配筒に穿設された分配筒燃料供給孔から棒状体の外周面を伝わって熱分解室に少量が滴下状態で供給され、さらに着火筒に穿設された着火筒燃料供給孔から残部が棒状体の外周面を伝わって着火室に供給される。
【００２０】
上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されているため、熱分解室に供給された液体燃料は多孔質体の細孔内に吸着され、その内部に浸透した状態になる。この場合、液体燃料は棒状体の外周面と上記両燃料供給孔の内周面との僅かな間隙から滴下されるため、滴下量は少なくかつ燃焼による消費と常に見合った量に調節することが可能であり、従って、上記多孔質体が液体燃料の中に浸されるような状態にならないようにすることができる。
【００２１】
また、燃料供給室の基端壁部には第一空気導入孔が穿設されているため、この小孔からの風圧によって液体燃料の熱分解室および着火室への滴下が促進される。
【００２２】
上記多孔質体の内部に適切に液体燃料が浸透された頃合いを見計らって着火室内の通電発熱体を発熱させるととともに、外筒の燃焼空気取り入れ口から燃焼空気を外筒内に供給すると、上記通電発熱体の熱およびその着火室の基端壁部に穿設された第三空気導入孔から導入される空気とを得て着火室内の液体燃料の蒸気が着火し、まず着火室内が加熱される。
【００２３】
そして、上記着火室内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒を介して熱分解室内に充填されている多孔質体に伝えられ、この多孔質体に吸着されている液体燃料を熱分解する。この場合、熱分解室の基端壁部に穿設されている第二空気導入孔は、燃焼用の空気としては量的に極めて少なく、風圧のみを得る程度に小さく設定可能であり、そのようにすることによって上記液体燃料は、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、気体燃料が得られる。このようにして得られた気体燃料は、上記第二空気導入孔からの風圧を得て熱分解室の先端の気体燃料排出口から外部に排出される。
【００２４】
なお、着火室の先端部に開口された着火炎排出孔からは、着火炎が外部に向かって排出された状態になっている。
【００２５】
一方、燃焼空気取入れ口から外筒の内部に供給された燃焼空気は、内筒の基端部に形成された基端壁部に衝突し、ほんの僅かな量だけは上記のように基端壁部に穿設された第一〜第三空気導入孔から内筒の中の各室に供給されるが、そのほとんどは内筒の外周面と外筒の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路を通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口から外部に排出される。
【００２６】
従って、熱分解室の気体燃料排出口から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００２７】
そして、一旦熱分解室から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室内の多孔質体は加熱され、この加熱によって多孔質体に吸着された液体燃料は順次ガス化するため、着火室内の通電発熱体への通電を停止しても熱分解室から排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００２８】
以上のように、請求項１記載の本発明においては、多孔質体に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期においては通電発熱体から熱を受け、熱分解室から排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼し、燃焼効率は大幅に改善される。
【００２９】
上記請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、内筒の内部に嵌挿される燃料分配筒の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝が設けられ、またこの燃料分配溝を横断するように複数の環状溝が設けられているため、結局燃料分配筒の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になり、燃料供給管から供給された液体燃料は燃料供給孔を介して熱分解室に均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【００３０】
上記請求項３記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、熱分解室や着火室に充填される多孔質体がセラミック製であるため、セラミックの主成分であるシリカやアルミナには本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒としての機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができる。
【００３１】
上記請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、バーナ装置から炉室内に供給される燃焼炎は、炉室の床下に形成された炎道を通って開口部から炉室内に導かれるため、その間に炎道上部の耐火物を介して炉室内に熱放射が行われ、炉室内の均一に寄与することができる。
【００３２】
上記請求項５記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置によれば、上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体が配設されているため、この多孔質体に衝突した燃焼炎中の未燃燃料はこの多孔質体に一旦吸着され、ここで熱を得て気体燃料に熱分解され、再度気体燃料として多孔質体から導出され、完全に燃焼する。
【００３３】
【実施例】
図１は本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の一例を示す一部切欠き斜視図であり、図２はその側面視の断面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示すように、バーナ装置１は、最も外側の外筒２と、この外筒２に嵌め込まれた内筒３と、この内筒３の内部に同心円的に内設された燃料分配筒４および着火筒５とを要部として有し、全体的に複数の円筒体が嵌め合わされて基本構成されている。これらは全て耐火性能に優れたステンレス鋼等からなる金属製であり、高温酸化腐食によく耐えるようにしてある。そして、燃料分配筒４および着火筒５の内部には耐火性を有する多孔質体が充填されている。
【００３４】
外筒２と内筒３との間には、適宜個数の内筒支持部材２１が等間隔で挟み込まれており、この内筒支持部材２１によって内筒３は外筒２内に一体に固定された状態になっている。
【００３５】
外筒２の基端側（図１および図２の右側）は、外筒２よりも小径の空気供給管１１に接続されており、図外の送風機から供給される燃焼空気は、この空気供給管１１を介して空気取入れ口１２から外筒２内に供給されるようになっている。そして、上記外筒２の内周面と内筒３の外周面との間には筒状の燃焼空気の流通経路２ａが形成されており、この空気流通経路２ａの先端側（図１および図２の左側）に空気排出口１３が形成されている。
【００３６】
また、内筒３の内周面と燃料分配筒４外周面との間には、液体燃料の燃料供給室３ａが形成され、燃料分配筒４の内周面と着火筒５の外周面との間には液体燃料の熱分解室４ａが形成されているとともに、着火筒５の内部には着火室５ａが形成されている。このような多重構造の内筒３の基端側には、上記燃料供給室３ａ、熱分解室４ａおよび着火室５ａを封鎖するための陣笠状に先窄みの基端壁部６が設けられ、基本的に燃料供給室３ａ、熱分解室４ａおよび着火室５ａの基端側を閉止した状態になっている。
【００３７】
そして、このような基端壁部６の上部には燃料供給室３ａに通じる第一空気導入孔６１が穿設され、同壁部６の中心寄りの部分には同一円周上にスリット状の熱分解室４ａに通じる複数の第二空気導入孔６２が放射状に設けられ、さらにこれより上記壁部６の中心寄りの部分には上下一対の着火筒５に通じる第三空気導入孔６３が設けられている。
【００３８】
従って、空気供給管１１および空気取入れ口１２を介して外筒２の内部に供給された燃焼空気は、その大部分が外筒２と内筒３との間に形成された空気流通経路２ａを通って空気排出口１３から外部に排出されるが、第一空気導入孔６１を通った少量の燃焼空気は燃料供給室３ａに供給され、第二空気導入孔６２を通った少量の燃焼空気は熱分解室４ａに供給され、第三空気導入孔６３を通った少量の燃焼空気は着火室５ａに供給されることになる。
【００３９】
また、上記燃料供給室３ａの先端側は閉止されて袋状になっているが、熱分解室４ａの先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口４１が形成され、さらに着火室５ａの先端側には着火炎排出孔５１が形成されている。この着火炎排出孔５１のさらに先の方には、着火炎排出孔５１の大きさに合致した衝突板５４が設けられており、燃料供給孔５２を出た着火炎は、この衝突板５４に衝突して放射状に炎が延びるようになっている。
【００４０】
上記燃料分配筒４の上部には同分配筒４の長手方向に向かって複数の分配筒燃料供給孔４２が一列状態で穿設されており、これら複数の分配筒燃料供給孔４２を連絡するように連絡溝４３が設けられている。一方、着火筒５の上部には複数の着火筒燃料供給孔５２が上記分配筒燃料供給孔４２に対応するように穿設されている。なお、本実施例においては、着火筒燃料供給孔５２は基端壁部６側から先端に向かって二孔のみが穿孔されている。
【００４１】
そして、上記分配筒燃料供給孔４２と二つの着火筒燃料供給孔５２とを貫通した状態で頭部４４ａと胴部４４ｂとからなる釘状の棒状体４４が装着されており、その先端部は着火筒５の内部上方に位置するように寸法設定されている。上記頭部４４ａの径は上記分配筒燃料供給孔４２の径よりも若干大きめにしてあるため、この頭部４４ａが棒状体４４の分配筒燃料供給孔４２からの下方への抜け落ちを係止している。残りの棒状体４４の胴部４４ｂは短めに寸法設定されており、その先端部は着火筒５の外周面に当止している。
【００４２】
なお、本実施例においては、上記燃料分配筒４の外周面に亘って、分配筒燃料供給孔４２とは別に多数の燃料供給孔４５が穿設されている。また、本実施例においては各燃料供給孔４２、５２に単品の棒状体４４を貫通させているが、複数の棒状体４４の頭部を連設して櫛状にし、この櫛状体を使用するようにしてもよい。また、棒状体４４としてパイプ状の中空品を適用してもよい。こうすることによって、中空部分からも液体燃料を着火室５ａに供給することが可能になる。
【００４３】
さらに、本実施例においては、各燃料供給孔４２、５２に棒状体４４を貫通させて液体燃料を熱分解室４ａおよび着火室５ａに供給するようにしているが、このような棒状体４４を設けることなく単に燃料供給配管を熱分解室４ａおよび着火室５ａに配設するようにしてもよい。
【００４４】
上記着火室５ａの基端側には、着火手段としての通電発熱体５３が着火室５ａ内に向かって突出するように取り付けられている。本実施例においては、この通電発熱体５３としてセラミックヒータが適用されているが、セラミックヒータの他にニクロム線等の金属製の発熱体も適用可能である。なお、本実施例においては、着火手段として上記のような通電発熱体５３が用いられているが、通電発熱体５３に限定されるものではなく、例えばガスバーナ等を適用することもできる。
【００４５】
そして、上記外筒２と内筒３とを上部から貫通するようにして先端の開孔が燃料供給室３ａ内の上部に位置するように燃料供給管７が設けられている。具体的には燃料供給管７の先端に螺設された雄ネジを外筒２と内筒３の上部のネジ孔に螺着し、外筒２の外部からナットで締結することにより、燃料供給管７は外筒２と内筒３とに確実に取り付けられた状態になっている。
【００４６】
このような燃料供給管７には、図外の燃料ポンプから液体燃料が供給されるようになっており、上記燃料ポンプの駆動によって燃料供給管７からバーナ装置１内に向かって送出された液体燃料は、まず燃料供給室３ａ内に供給され、一部は燃料分配筒４の外周上部に設けられた連絡溝４３内を流れ、各分配筒燃料供給孔４２の内周面と棒状体４４胴部４４ｂの外周面との隙間から胴部４４ｂを伝わって垂れ流れて燃料分配筒４内および着火室５ａ内に供給されることになる。
【００４７】
このように液体燃料が供給される熱分解室４ａおよび着火室５ａの内部には図４に例示するような多孔質体８が装填されている。本実施例の場合、この多孔質体８はセラミック製のものが用いられている。具体的には、酸化珪素（ＳｉＯ2）が主成分である珪藻土を主原料とし、これに所定量のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や粘結剤等の副原料を添加して混合し、球形に成形して製造したものが適用されている。通常ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3は、本来的に液体燃料を熱分解して気体燃料に改質するときの触媒機能を有しているが、さらに上記改質性能を上昇させるために少量の希土類元素を担持させる場合もある。
【００４８】
そして上記球形に成形された多孔質体８には、表面積を大きくするために、適宜の数の貫通孔８１が穿孔されている。なお、本発明においては、上記のように珪藻土を主原料として製造した多孔質体８を適用しているが、本発明はこのような多孔質体８に限定されるものではなく、坏土を成形して乾燥後に焼き固めた素焼きの球体や、いわゆるセラミック製品として市販されている多孔質の材料も適用可能である。
【００４９】
本発明の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置１は、以上のように構成されているので、このバーナ装置１を用いて液体燃料を燃焼させるには、まず、図外の燃料ポンプから燃料供給管７を介して灯油等の液体燃料をバーナ装置１内に送り込む。そうすると、燃料供給管７から供給された液体燃料は、燃料供給室３ａにおいて、液体燃料の一部は、燃料分配筒４に設けられた連絡溝４３を流れて全ての分配筒燃料供給孔４２に行き渡り、これら分配筒燃料供給孔４２から棒状体４４の胴部４４ｂの外周面を伝わって熱分解室４ａに滴下状態で供給されるとともに、着火筒５に穿設された着火筒燃料供給孔５２から棒状体４４の胴部４４ｂの外周面を伝わって着火室に供給される。
【００５０】
なお、分配筒燃料供給孔４２および着火筒燃料供給孔５２に棒状体４４を差し通すようにしたのは、熱分解室４ａおよび着火室５ａへの液体燃料の供給量を少量の範囲で適切に設定可能にするためと、供給される液体燃料を棒状体４４の胴部４４ｂ外周面に沿って垂れ落とすことにより多孔質体８と供給される液体燃料との接触面積を大きくし、より均一に多孔質体８内に液体燃料を吸着させるためである。
【００５１】
また、本実施例の場合は、燃料分配筒４の外周面に亘って複数の燃料供給孔４５が穿設されているため、燃料供給室３ａに供給され、燃料分配筒の外周面に沿って下方に垂れ流れた液体燃料は、上記複数の燃料供給孔４５から熱分解室４ａに供給され、特に着火筒５の下方の部分の熱分解室４ａにも過不足なく液体燃料が行き渡り好都合である。
【００５２】
そして、上記熱分解室４ａおよび着火室５ａ内には耐火性を有しかつポーラスな多孔質体８が充填されているため、両室４ａ、４ｂに供給された液体燃料は多孔質体８の細孔内に吸着され、その内部に浸透した状態になる。この場合、液体燃料は棒状体４４の外周面と上記両燃料供給孔４２、５２の内周面との僅かな間隙から滴下されるため、滴下量を燃焼による消費と常に見合った量に調節することが可能であり、上記多孔質体８が液体燃料の中に浸漬されたような状態にならない。
【００５３】
逆に燃料供給室３ａの基端壁部６には第一空気導入孔６１が穿設されているため、この第一空気導入孔６１からの風圧によって液体燃料の熱分解室４ａおよび着火室５ａへの滴下が促進される。
【００５４】
従って、予め燃料供給管７から供給される液体燃料の圧力と、第一空気導入孔６１から導入される風圧と、第一空気導入孔６１の開口面積と、棒状体４４を伝わって熱分解室４ａおよび着火室５ａに垂れ落ちる液体燃料の量との関係を各種の性能試験を実施して確認しておき、この試験結果に基づいて各所（第一空気導入孔６１の開口面積、燃料供給孔４２の径寸法、棒状体４４の胴部４４ｂの径等）の寸法設定を行う必要がある。
【００５５】
上記多孔質体の内部に適切に液体燃料が浸透された頃合いを見計らって着火室５ａ内の通電発熱体５３に通電して発熱状態にする。そして外筒２の燃焼空気取り入れ口１２から燃焼空気を外筒２内に供給すると、上記通電発熱体５３の熱および着火室５ａの基端壁部６に穿設された第三空気導入孔６３から導入される燃焼空気とを得て着火室５ａ内の多孔質体８から蒸発した液体燃料の蒸気が着火し、まず着火室５ａ内が加熱される。このときに必要な燃焼空気は基端壁部６に穿孔された第三空気導入孔６３から着火室５ａ内に供給される。
【００５６】
そして、上記着火室５ａ内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒５ａを介して熱分解室４ａ内に充填されている多孔質体８に伝えられ、この多孔質体８に吸着されている液体燃料を熱分解する。多孔質体８を利用したのは、液体燃料が加熱された多孔質体８の細孔内に均一に吸着されるため、その熱分解が均一かつ迅速に行われるからである。
【００５７】
この場合、熱分解室４ａの基端壁部６に穿設されている第二空気導入孔６２は、燃焼用の空気としては量的に極めて少なく、風圧のみを得る程度に小さく設定されており、その結果多孔質体８に吸着されている液体燃料は、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、この熱分解によって気体燃料が得られる。
【００５８】
なお、第二空気導入孔６２から熱分解室４ａ内に供給される空気の量をどの程度に設定すればよいかについては、予め熱分解室４ａ内に供給される液体燃料の量からそれが燃焼するのに必要な空気量を算出し、この量の１０〜２０％増しの空気量が燃焼空気流通経路２に供給されるように風量が設定されるが、熱分解室４ａには上記必要空気量よりも相当に少ない空気が供給されるように第二空気導入孔６２の開口面積を設定しなければならない。通常第二空気導入孔６２から熱分解室４ａ内に供給される燃焼空気の空気比は０．０１〜０．５程度の範囲内に設定されることが多い。
【００５９】
また、熱分解室４ａや着火室５ａに充填される多孔質体８がセラミック製であるため、セラミックの主成分であるシリカ（ＳｉＯ2）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）には本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができる。
【００６０】
このようにして得られた気体燃料は、上記第二空気導入孔６２からの風圧を得て熱分解室４ａの先端の気体燃料排出口４１から外部に排出される。また、着火室５ａの先端部に開口された着火炎排出孔５１からは、着火炎が外部に向かって排出され、衝突板５４に衝突して放射状に炎が広がった状態になっている。
【００６１】
一方、燃焼空気取入れ口１２から外筒２の内部に供給された燃焼空気は、内筒の基端部に形成された基端壁部６に衝突し、ほんの僅かな量だけは上記のように基端壁部６に穿設された第一〜第三空気導入孔６１、６２、６３から内筒３の中の各室に３ａ、４ａ、５ａに供給されるが、そのほとんどは内筒３の外周面と外筒２の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路２ａを通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口１３から外部に排出される。
【００６２】
従って、熱分解室４ａの気体燃料排出口４１から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口１３から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から放射状に立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００６３】
そして、一旦熱分解室４ａから排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室４ａ内の多孔質体８は加熱されるため、この加熱によって多孔質体８に吸着された液体燃料は順次ガス化し、着火室５ａ内の通電発熱体８への通電を停止しても熱分解室４ａから排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００６４】
以上のように、本発明の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置においては、多孔質体８に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期においては通電発熱体５２から熱を受け、熱分解室４ａから排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置１に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼が継続され、燃焼効率は大幅に改善されることになる。
【００６５】
以上詳述した実施例においては、バーナ装置１は上記外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５から構成されているが、本発明に係るバーナ装置は、その全てについて必ずしも燃料分配筒４および着火筒５を必須とするものではなく、内筒３の中に直接多孔質体８を充填するようにしてもよい。
【００６６】
また本実施例に係るバーナ装置１おいては、外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５はいずれも円筒状にしているが、本願発明に係る外筒２、内筒３、燃料分配筒４および着火筒５は必ずしも円筒状（すなわち断面形状が円形）に限定されるものではなく、これら各々の断面形状が三角形、四角形、多角形、星形、楕円形、あるいはそれらを組み合わせた異形であってもよい。また各々の筒２、３、４、５の断面形状は必ずしも同じ形状にする必要はなく、上記各形状を組み合わせたものにしてもよい。
【００６７】
例えば、バーナ装置１を設置する燃焼炉の形状的な制約から、外筒２は長方形にするが、内筒３と燃料分配筒４とは楕円形とし、着火筒５は円形にする等、種々の条件を勘案して、各筒の断面形状について上記の形状の中から適切なものを適宜洗濯することができる。
【００６８】
図５は、本発明に係る他の例のバーナ装置を例示する一部切欠き斜視図である。この例の場合は、同図に示すように、内筒３に内装された燃料分配筒４の外周面に、軸に平行に延びる燃料分配溝４３ａが放射状に多数設けられ、燃料分配筒４自体がスプライン軸状を呈している。
【００６９】
また、この燃料分配溝４３ａ両側壁には所定間隔で複数の切欠き溝４３ｂが切り込まれており、この切欠き溝４３ｂが燃料分配筒４’の外周面を円周方向に一周して環状の環状溝４０を形成している。
【００７０】
各燃料分配溝４３ａの底部には、それぞれ一列に複数の燃料供給孔４２が設けられている。この燃料供給孔４２は燃料分配筒４’の内周面と着火筒５の外周面との間に形成された熱分解室４ａに連通している。なお本実施例においては、一の切欠き溝４３ｂと他の切欠き溝４３ｂとの間に燃料供給孔４２が穿設されているが、この燃料供給孔４２の穿設位置については特に限定はない。
【００７１】
上記スプライン軸状を呈した燃料分配筒４’の外周に内筒３が嵌め込まれた状態になっているため、上記それぞれの燃料分配溝４３ａによって先の例でいう燃料供給室３ａが形成されていることになる。
【００７２】
そして、特に最上部の燃料分配溝４３ａに穿設された燃料供給孔４２には、前記の棒状体４４が差し通されている。この棒状体４４の頭部４４ａの径は燃料分配溝４３ａの径より大きく設定されているため、棒状体４４が燃料分配溝４３ａに挿通された状態で上記頭部４４ａが燃料分配溝４３ａ上に残留し、棒状体４４が下方に抜け落ちるのを阻止している。
【００７３】
なお、図５には図示はしていないが、上記棒状体４４のうち基端壁部６側の一本または二本については、その先端部が着火筒５に穿孔された燃料供給孔を貫通して着火室５ａにまで到達している。
【００７４】
このような内筒３の基端壁部６には、上記燃料分配溝４３ａに連通した第一小孔６１が設けられており、同先端部には上記各々の燃料分配溝４３ａに連通した多数の先端部開孔４３ｃが同心円上に設けられている。なお、この先端部開孔４３ｃは本発明のバーナ装置１ａの必須要件ではなく、場合によってはこの先端部開孔４３ｃはすべて閉止されることもあるし、特定のものだけが開孔状態にされることもある。
【００７５】
このように構成された内筒３の基端壁部６寄りの上部には燃料供給管７が連結されており、この燃料供給管７は棒状体４４が嵌挿されている最上部の燃料分配溝４３ａに向かって開口されている。内筒３について以上の他は、先の例の内筒３と略同様に構成されている。外筒２等の内筒３以外の構成については先の例と同じである。
【００７６】
この実施例の内筒３は以上のように構成されているので、上記燃料供給管７から内筒３に導入された液体燃料は、まず最上部の燃料分配溝４３ａに供給され、基端壁部６に設けられた第一小孔６１から流入される燃焼空気に押圧されて先端方向に流下しつつその一部は切欠き溝４３ｂから燃料分配筒４’の円周方向に汪溢し、順次たの燃料分配溝４３ａに分配される。そしてそれら燃料分配溝４３ａに穿設された燃料供給孔４２から熱分解室４ａに導入され、熱分解に供される。
【００７７】
なお、最上部の燃料分配溝４３ａに供給された燃料の残部は、燃料供給孔４２に嵌挿された棒状体４４を伝わって垂下し、熱分解室４ａに導入されるとともに、その一部は着火室５ａにも導入され、先の例と同様に着火用の燃料として利用される。熱分解室４ａに導入された液体燃料の熱分解およびその結果同室４ａ内で生成した気体燃料が熱分解室４ａの先端に開口した燃料排出口４１から噴出して燃焼する燃焼のメカニズムについては、先の例の場合と同じである。
【００７８】
そして、燃料分配溝４３ａに供給された液体燃料のさらに残部は、基端壁部６に設けられた第一小孔６１から導入される燃焼空気に押圧されて内筒３の先端部に設けられた先端部開孔４３ｃからバーナ装置１ａ外に噴出される。この先端部開孔４３ｃ空噴出された液体燃料は、外筒２の内周面と内筒３の外周面を通過し、燃焼空気排出口１３から排出される空気と混合して燃焼する。この場合の燃焼機構は液体燃料の燃焼機構である。
【００７９】
なお、この例のバーナ装置１ａに液体燃焼を行わせないときは、上記先端部開孔４３ｃをすべて閉鎖すればよい。そうすれば、内筒３内に供給された液体燃料はすべて多孔質体８が充填された熱分解室４ａに到達し、すべて気体燃料に改質され、供給された液体燃料はすべて気体燃料として燃焼する。
【００８０】
この例のバーナ装置１ａは以上説明したように、内筒３の内部に嵌挿される燃料分配筒４’の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝４３ａが設けられ、またこの燃料分配溝４３ａを横断するように複数の環状溝４０が設けられ、結局燃料分配筒４’の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になっているため、燃料供給管７から供給された液体燃料は燃料供給孔４２を介して熱分解室４ａに均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【００８１】
以上説明したバーナ装置１、１ａは、いずれも内筒３の中にさらに燃料分配筒４、着火筒５が内装され、内筒３の内周面と燃料分配筒４、４’の外周面との間に燃料供給室３ａが形成され、燃料分配筒４、４’の内周面と着火筒５との間に熱分解室４ａが形成されているが、本発明のバーナ装置は、内筒３の中に燃料分配筒４および着火筒５が内装されることに限定されるものではなく、内筒３の中に着火筒５のみを内装し、内筒３と着火筒５との間に多孔質体８を充填するようにしてもよいし、内筒３の内部に燃料分配筒４および着火筒５の双方を内装せず、直接内筒３内に多孔質体８を充填するようにしてもよい。
【００８２】
図６は、本発明に係るバーナ装置を適用した第一の例の窯業用の加熱炉を例示する平面視の断面図であり、図７は同側面視の断面図である。適用されるバーナ装置としては先の例のバーナ装置１でもよいし後の例のバーナ装置１ａでもよいが、この系では後のバーナ装置１ａを使用している。また、この加熱炉は窯業用であるが、窯業用以外にも適用可能であり、また、加熱炉ではなく例えばサウナ風呂の室内加熱用としても応用することができる。
【００８３】
これらの図に示すように、加熱炉９は、断熱煉瓦製の内周壁９１の外周面が鉄皮９１ａで被覆されて基本構成されている。内周壁９１で囲まれた空間に炉室９ａが形成されている。
【００８４】
この加熱炉９の前方（図面の左方）には、加熱処理物を出し入れするための炉口９２が設けられ、この炉口９２に炉蓋９３が付設されている。また、加熱炉９の前方の天井部には排気口９４が設けられている。特に煙突は設けられていない。また、炉室９ａの底部には断熱煉瓦を平に敷き詰めた床部９ｂが形成されている。床部９ｂの後方と内周壁９１との間には溝が形成されており、この溝の上に耐火煉瓦９６が架橋状態で載置されてその下に煙道９５が形成されている。この煙道９５の両側部は上方に向かって開口された左右一対の開口部９７が形成されている。
【００８５】
このような加熱炉９の後方（図面の右方）底部の中央部、つまり煙道９５の中央部に本実施例に係るバーナ装置１ａが取り付けられている。すなわち、このバーナ装置１ａの先端部が加熱炉９の鉄皮９１ａおよび内周壁９１を貫通して炎道９５内に差し入れられている。従って、このバーナ装置１ａによっ燃料を燃焼させると、このバーナ装置１ａの先端から噴出された燃焼炎は一旦この炎道９５の中に導入され、矢印で示すように、炎道９５内を左右に分かれて左右の開口部９７から炉室９ａ内に導入される。
【００８６】
そして、上記燃焼炎は燃焼排ガスとなって炉室９ａ内を均等に加熱し、排気口９４から炉外に排出される。なお、炎道９５の上部を閉止した耐火煉瓦９６からも炉室９ａ内に向けて熱放射が行われ、炉室９ａ内を加熱する。そして、その理由は詳らかではないが、上記熱放射の一部は波長が２５μｍ以上の遠赤外線によるものであり、この遠赤外線による作用で炉室９ａ内に装填されている被加熱物はより効果的に加熱される。
【００８７】
そして、本実施例においては、バーナ装置１ａから噴出される燃焼炎が一旦衝突する床部９ｂの側壁部に耐火性の多孔質体からなる受炎ブロック９８を装着してある。そしてこの受炎ブロック９８の中央部の燃焼炎が衝突する部分には凹部９８ａが設けられている。従って、バーナ装置１ａの先端の先端部開孔４３ｃから噴出された液体燃料は、上記多孔質体からなる受炎ブロック９８の凹部９８ａに入り込み、この部分で一旦多孔質体に吸着され、ここで液体燃料が熱分解してガス化し、気体燃料となって炎道９５に戻されて燃焼するため、より効率的な燃焼が実現する。
【００８８】
図８は、本発明に係るバーナ装置を適用した第二の例の窯業用の加熱炉を例示する平面視の断面図であり、図９は同側面視の断面図である。この例の加熱炉９’の基本的構成は上記第一の例の加熱炉９と同じであるが、炎道９５を炉室９ａの中央部に配設した点、排気筒９４’を加熱炉９’の背面部に設けた点、炉室９ａの天井部をドーム状にした点、および上記排気筒９４’に対向した壁面に炉蓋９３を付設した点が第一の例の加熱炉９と相違している。そして、炎道９５の両側部の開口部９７から立ち昇った燃焼排ガスは、上部の丸天井で折り返し、排気筒９４’の下部に設けられた炉室９ａとの間の連通孔を介して排気筒９４’に導入され、その頂部の排気口９４から排出されるようになっている。
【００８９】
このように、第二の例の加熱炉９’においては、炎道９５を炉室９ａのフロアの中央部に配設されているので、炉室９ａ内の温度分布はより均一になり炉室９ａ内に多数装填された被加熱物を炉室９ａ内の配置場所に拘らず均等に加熱する上で好都合である。
【００９０】
なお、第６図〜第９図に例示した加熱炉９、９’には、本発明に係るバーナ装置１、１ａが適用されているが、上記加熱炉９、９’への適用は上記バーナ装置１、１ａに限定されるものではなく、従来公知の通常のバーナ装置であってもよい。
【００９１】
【発明の効果】
【００９２】
本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、外筒の中に内筒が嵌め合わされ、内筒の中に燃料分配筒と着火筒とが内設され、外筒と内筒との間に燃焼空気流通経路が、内筒と燃料分配筒との間に燃料供給室が、および燃料分配筒と着火筒との間に熱分解室がそれぞれ形成され、内筒の基端部に基端壁部が設けられ、燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、燃料供給室の先端側は閉止され、熱分解室の先端側には気体燃料排出口が形成され、着火室の基端側には通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、燃料供給室、熱分解室および着火室の基端壁部に第一空気導入孔、第二空気導入孔および第三空気導入孔が設けられ、燃料分配筒および着火筒の筒壁に複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が外筒と内筒とを貫通して設けられ、熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されてなるものである。
【００９３】
従って、燃料供給管から供給された液体燃料は、燃料供給室において、燃料分配筒に穿設された分配筒燃料供給孔から棒状体の外周面を伝わって熱分解室に少量が滴下状態で供給され、さらに着火筒に穿設された着火筒燃料供給孔から残部が棒状体の外周面を伝わって着火室に供給され、熱分解室に供給された液体燃料は多孔質体の細孔内に吸着されてその内部に浸透した状態になるとともに、着火室内に供給された液体燃料は通電発熱体の熱を得て着火し、まず着火室内が加熱される。着火室内にも多孔質体を装填しておけば、多孔質体から蒸発した液体燃料の蒸気が着火する。
【００９４】
上記着火室内における燃焼によって加熱が進行すると、その熱は着火筒を介して熱分解室内に充填されている多孔質体に伝えられ、この多孔質体に吸着されている液体燃料を熱分解し、燃焼に必要な程度の燃焼空気が供給されていないため、ほとんど燃焼が起こらない状態で熱分解のみが促進され、気体燃料が得られることになる。
【００９５】
一方、燃焼空気取入れ口から外筒の内部に供給された燃焼空気は、ほんの僅かな量だけは基端壁部に穿設された第一〜第三空気導入孔から内筒の中の各室に供給されるが、そのほとんどは内筒の外周面と外筒の内周面との間に形成された燃焼空気の流通経路を通り、その先端部に開口された燃焼空気排出口から外部に排出される。
【００９６】
従って、熱分解室の気体燃料排出口から外部に排出される液体燃料が熱分解して生成した気体燃料は、上記燃焼空気排出口から排出された燃焼空気に包囲された状態で、上記着火炎排出口から立ち昇っている着火炎によって着火され、気体燃料としての良好な燃焼が実現する。
【００９７】
そして、一旦熱分解室から排出された気体燃料が燃焼すると、この燃焼熱によって熱分解室内の多孔質体は加熱されるため、この加熱によって多孔質体に吸着された液体燃料は順次ガス化するため、着火室内の通電発熱体への通電を停止しても熱分解室から排出される気体燃料の燃焼は継続される。
【００９８】
以上のように、本発明の請求項１記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置においては、多孔質体に適度に吸着された液体燃料は、燃焼初期に通電発熱体から熱を受け、熱分解室から排出された気体燃料の着火後はこの気体燃料の燃焼熱を受け、順次熱分解が進行して常に気体燃料が生成される状態になるため、バーナ装置に供給される燃料は液体燃料でありながら、煤などがほとんど発生しない実質的に気体燃料の燃焼メカニズムで燃焼し、燃焼効率は大幅に改善される。
【００９９】
本発明の請求項２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、内筒の内部に嵌挿される燃料分配筒の外周面に多数のスプライン状の燃料分配溝が設けられ、またこの燃料分配溝を横断するように複数の環状溝が設けられているため、結局燃料分配筒の外周面に縦横に燃料を分配する溝が形成された状態になり、燃料供給管から供給された液体燃料は燃料供給孔を介して熱分解室に均等に供給することが可能になり、より効果的な液体燃料の熱分解が実現する。
【０１００】
熱分解室や着火室に充填される多孔質体をセラミック製にすれば、セラミックの主成分であるシリカやアルミナには本来的に液体燃料の熱分解の際に触媒としての機能を有しており、この触媒機能によって容易に液体燃料を気体燃料に改質することができ好都合である。
【０１０１】
本発明の請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置は、耐火物で囲まれ、耐火物が敷き詰められた炉室の床面より下方に燃焼炎が通過するための炎道が形成され、この炎道から炉室内に向かう開口部が設けられ、上記燃焼炎が上記炎道を通って上記開口部から炉室内に供給されるように構成されてなる加熱炉に適用されるものである。
【０１０２】
従って、バーナ装置から炉室内に供給される燃焼炎は、炉室の床下に形成された炎道を通って開口部から炉室内に導かれるため、その間に炎道上部の耐火物を介して炉室内に熱放射が行われ、炉室内の均一に寄与することができ好都合である。
【０１０３】
上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体を配設すれば、この多孔質体に衝突した燃焼炎中の未燃燃料はこの多孔質体に一旦吸着され、ここで熱を得て気体燃料に熱分解され、再度気体燃料として多孔質体から導出され完全に燃焼するため、熱効率の上昇が図られるとともに、炉室内に未燃分が導入されて炉室内を煤で汚すことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の一例を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】図１の側面視の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】多孔質体の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置の他の例を示す一部切欠き斜視図である。
【図６】本発明に係るバーナ装置を適用した第一の例の加熱炉を示す平面視の断面略図である。
【図７】図６の加熱炉の側面視の断面略図である。
【図８】本発明に係るバーナ装置を適用した第二の例の加熱炉を示す平面視の断面略図である。
【図９】図８の加熱炉の側面視の断面略図である。
【符号の説明】
１、１ａ バーナ装置 １１ 空気供給管
１２ 燃焼空気取入れ口 １３ 燃焼空気排出口
２ 外筒 ２ａ 空気流通経路
２１ 内筒支持部材 ３ 内筒
３ａ 燃料供給室 ４、４’ 燃料分配筒
４ａ 熱分解室 ４０ 環状溝
４１ 燃料排出口 ４２ 燃料供給孔
４３ 連絡溝 ４３ａ 燃料分配溝
４３ｂ 切欠き溝 ４３ｃ 先端部開孔
４４ 棒状体 ５ 着火筒
５ａ 着火室 ５１ 着火炎排出孔
５２ 燃料供給孔 ５３ 通電発熱体
５４ 衝突板 ６ 基端壁部
６１ 第一空気導入孔 ６２ 第二空気導入孔
６３ 第三空気導入孔 ７ 燃料供給管
８ 多孔質体 ９、９’ 加熱炉
９ａ 炉室 ９１ 内周壁
９１ａ 鉄皮 ９２ 炉口
９３ 炉蓋 ９４ 排気口
９５ 炎道 ９６ 耐火煉瓦
９７ 開口部 ９８ 受炎ブロック
９８ａ 凹部
Claims (5)
- 外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の内周面との間に液体燃料の燃料供給室が形成されるように内筒の中に燃料分配筒が設けられ、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に上記燃料供給室、熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料供給室に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記燃料供給室に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とする液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置。
- 外筒の内周面との間に燃焼空気の流通経路が形成されるように外筒の中に内筒が内設され、この内筒の中に燃料分配筒が嵌め込まれ、この燃料分配筒の外周面には軸方向に延びる多数の燃料分配溝が設けられ、これらの燃料分配溝を横断するように円周方向に複数の環状溝が設けられ、上記それぞれの燃料分配溝には複数の燃料供給孔が穿設され、燃料分配筒の内周面との間に液体燃料の熱分解室が形成されるように着火筒が設けられ、着火筒の内部には着火室が形成され、上記外筒の基端側に燃焼空気の取入れ口が形成されるとともに先端側に燃焼空気の排出口が形成され、内筒の基端側に熱分解室および着火室を封鎖するように基端壁部が設けられ、上記燃焼空気流通経路の先端側に燃焼空気排出口が開口され、上記熱分解室の先端側は開口または閉止され、上記熱分解室の先端側には液体燃料が熱分解して生成した気体燃料を排出する気体燃料排出口が形成され、上記着火室の基端側には着火手段としての通電発熱体が内設されるとともに先端側には着火炎排出孔が形成され、上記基端壁部には燃料分配溝に通じる第一空気導入孔、熱分解室に通じる第二空気導入孔および着火室に通じる第三空気導入孔が設けられ、上記燃料分配筒および着火筒の筒壁を互いに径方向に対応した状態で略垂直方向に貫通するように複数の分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔が設けられ、これらの分配筒燃料供給孔および着火筒燃料供給孔に上部から棒状体が嵌挿され、燃料供給管が上記燃料分配溝に液体燃料を供給するように配設され、上記熱分解室には耐火性を有する多孔質体が充填されていることを特徴とする液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置。
- 上記多孔質体がセラミック製であることを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置。
- 耐火物で囲まれ、耐火物が敷き詰められた炉室の床面より下方に燃焼炎が通過するための炎道が形成され、この炎道から炉室内に向かう開口部が設けられ、上記燃焼炎が上記炎道を通って上記開口部から炉室内に供給されるように構成されてなる加熱炉に適用されるものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置。
- 上記加熱炉には、上記バーナ装置から噴出する燃焼炎または燃焼炎と未燃の液体燃料とが衝突する衝突面に耐火性を有する多孔質体が配設されていることを特徴とする請求項４記載の液体燃料の熱分解機能を備えたバーナ装置。
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