JPH01291006A - 液体燃料水添加超音波燃焼装置 - 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】 の 本発明は液体燃料水添加燃焼装置に関するもので、特に
暖房装置（パ）燃料とＬ／　’Ｃ供給ｔ′乙時完全燃焼
を期することができ燃焼のＡｆｌに加湿効果をあられす
ように構成する液体燃）１水添加超音波燃焼装置に関す
るものである。

Ｃの　と　の 液体燃料に水を添加した時には物理的な効果と化学的な
効果が生ずる。まず物理的効果においては、超音波霧化
装置から微細な油滴と水滴を気化器！Ｊ噴射させて燃焼
させると燃焼初期に水滴が加熱されて急膨張しその効果
で油滴か爆発して燃料の微粒化が促進される。

このような現象を微細爆発（ｉｌｉｃｒｏ　Ｅｘｐｌｏ
ｓｉｏｎ）または二次微粒化という、この時微粒化され
た燃料の空気との接触面積が拡大されるために燃焼性か
良くなる。

このため−・酸化炭素（ＣＯ）と煤煙粒子の生成量が減
少してエネルギー効率か改善される。

次に化学的効果においては炭化水素系燃料の一酸化炭素
生成原理 窒素酸化物（ＮＯ，）と未燃炭素物質（Ｓｏｏｔ）の生
成抑制、即ちＨ，０÷Ｃ（燃料）→Ｈ２÷ＧＯ−２８，
１Ｋｃａ　Ｉの反応を示す。

特にこの反応は吸熱反応であるから燃焼の初期に局部的
に温度が上昇して窒素酸化物（ＮＯ，）が生成されるの
を抑制し同時にＣＯが未燃炭素物質と反応してこの発生
を抑制する。

そして燃焼の陸水は Ｈ２０＋Ｈ”　　→１２＋ＯＨ−（吸熱）Ｈ，０＋０”
→０１１−÷０１１−（吸熱）　−−−−にＩ）Ｈ２＋
０°０　→Ｈ◆＋０Ｈ−（吸熱）として変換して 一酸化炭素から二酸化炭素（ＣＯ２）にの変換される時 ＣＯ÷０１１−　→ＣＯ＋Ｈ”（発熱）−・−・（ｂ）
ＣＯ＋　０２　　””ＣＯｇ　十〇”　　（発熱）　−
−−−（ｃ）の過程で変換される。

この時（ｂ）の変換の場合が、大部分で（ｃ）の変換は
大変遅く無視できる程度である・　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　ヨ上記の変換過程（ａ）反応によ
・りて生成された水酸基（ＯＨ）が（ｂ）の反応を促進
させて一酸化炭素の量を抑制する効果がある。

また上記（ａ）反応によりて生成された水酸基は煤煙粒
子の生成をまだ抑制しなから縮合重合反応（Ｐｏｌｙ　
ｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）と炭素核の生成を抑制して煤煙
粒子の生成量を減少させる。

そして−酸化炭素（ＣＯ）か二酸化炭素（ＣＯ２）に変
換される過程で生成される熱は水（ＨｚＯ）か分解され
る過程で必要とする熱よりも大きいので火焔の温度は通
常の燃料だけを単独に燃焼させる時の火焔温度よったか
くなるという効果があり、また霧化された水と燃料が一
次空気と混合して気化器に供給される時（一次空気本水
Ｍ）ノズルと（二次空気＋油滴）ノズルから噴射させて
衝突旋回するので油滴と水滴及び空気との混合効果を増
大させるので燃焼の安定化と完全燃焼を得ることが出来
るのｒエネルギーが節減されるという効果かある。

１１悲災１ｊ 上記の効果を得るのにもうとも適当なＷ成を第１図によ
って説明するとつぎのようになる。

温度の上昇のための電気予熱ヒーター（２）が捲かれる
気化器筒（１）の上部に燃焼作用をするバーナー（４）
と整油板（５）を設置して下端には予熱温度を関知して
一定温度範囲を維持するようにするサーミスタ（９）を
設置し、両側面には各々の超音波霧化発生部（２１）（
２２）用のノズル（８）（１０）を設置」る。

そして気化器筒（１）のまわりには点火ブー、・グ（３
）が取付された冷却筒（６）を設置１、Ｃ側面には二次
空気供給連結具（１４）を固＞１゛するための引込口（
７）を設置する。

または上記の超音波霧化′もノ＃：？Ａ（ｚ　１　）　
（；シＩ暑（，４ｉ各々水と液体燃料用として、一定の
　容量をもちカートリッジ式の供給タンク　（１１）（
１２）が着脱されることができる構造になっており、こ
れらの超音波霧化発生部の集水室の底には超音波振動子
（２０）（２３）を設置するための柱状の保護筒（１９
）（２４）を形成してその内部に超音波振動子（２０）
（２３）を設置して木と液体燃料が保護筒（１９）（２
４）の下端に設けられた大凹部にある超音波振動子（２
０）（２３）により水と液体燃料は霧化状態にされる。

さらに超音波霧化発生部の集水室のカラムにｉより−ト
リッジ弐水タンク（７）と液体燃料供給タンク（１２）
か安着される時タンクの流出バルブにつきあたって流出
口を開ける突出部（２１ａ）を形成して安着されるに容
易なゴムバッキング（１６）を集水室の上側に設置する
。また、ゴムバッキング（１６）の上にタンクが安着さ
れた時集水室に外部の空気が流通する。二とができるよ
う空気通路をゴムバッキングと安着部に形成する構造と
する。

このような超音波霧化発生部（２１）（２２）の側面お
よび上部に一次空気供給管（３０）（３２）と水滴及び
油滴供給管（１３）（１５）をホースバンドなどで連結
する。ここで一次空気供給管（３０）（３２）は空気供
給調節ねじ（１７）（１７”　）が設置された分枝管（
１８）の左右側の引込口（３０’　）（３２’　）定連
結し、水滴及び油滴供給管（１３）（１５）は上述した
噴射ノズル（８）（１０）にホースバンドで連結して固
定する。そして分校管（１８）の引込口（１４’　）に
は冷却筒（６）の冷却及び二次空気引込口（７）に連結
された二次空気供給連結具（１４）を連結し、下引送口
には送風機（２６ンの送風管（２６′）を連結する。な
お分校管の上側の引込口には空気供給調節ねじ（１７″
）を設置している。

またはカートリッジ式水供給タンク（１１）と油供給タ
ンク（１２）には圧縮バネによって通常はタンクの流出
穴を寒き霧化発生部（２Ｉ）（２２）の突出口（２１ａ
）（２２ａ）によって押上で流出口がひらく流出バルブ
（ｌｌａ）（１２ａ）を設置している。

上記の構成により成る本発明の装置に電源を印力灯して
図示しない動作スイッチをオンさせると電気予熱ヒータ
ー（２）により気化器筒（１）か予熱され２３０〜２４
０℃程度の温度まで上昇１ノ予熱完了するとこの温度を
予熱検知サーミスタ（９）が感知して以後一定温度が維
持されるつ Ｔ−熱完了後燃焼用送風機（２６）が作動される（通常
この過程をブｌ／バージという）。上記のブレバージ（
Ｐ　ｒｅ　ｐｕ　ｒｇｃ　）過程を約１０−２０秒間と
ったあと水田超音波霧化発生部（２１）と液（４燃料（
Ｏｉｌ）用超音波霧化発生部（２２）及び図示されない
通水の点火変圧器などに通電かされｆ　ｆ／ｆ動を開始
して公知の点火プラグ放電によって燃料に着火をさせて
燃焼が進行する。

上記の着火工程で燃焼用送風機（２６）に、Ｊ：　ンて
吸’ｌ　’ｊ５　ｔ１６外％　（７）空勿は７　イルタ
（２７）に濾過されて送風管を通して分枝管（１８）か
ら一部は一次供給管（３２）を通じて液体燃料超音波霧
化発生部（２２）に供給されてまた他の一部は一次供給
管（３０）を通じて水用超音波霧化発生部（２１）に供
給される、 ここに振動子（２０）（２３）によって霧化された水滴
十一次空気または油滴十一次空気は供給’Ｉ？（１３）
（１５）を通じて噴射ノズル（８）（１０）から予熱さ
れている気化器筒（１）に噴射される。

燃焼用送風Ｉｔ（２６）によって一次空気を各々の霧化
発生部（２１）（２２）に供給しながら一部の空気は二
次空気供給・、゛１゛帖几（１４）と引込具（７）を通
じて？ｌ？ｌ　、ｔ１筒（６）に供給される。供給され
た空気は気化器筒（１）を冷却させながら上に上がって
バーナ（４）の部位に燃焼反応を促進させて排気ガスと
し゛〔ぬけだす。

上記の過程で気化器筒（１）に噴射される本滴盪−一次
空気と油滴十−・次空気は第２図（Ａ）のように噴射ノ
ズル（８）（１０）の設置角（Ｑ４）（Ｑ４）の設置角
部２０″〜６０＠の範囲で供給される時設置かたむきの
角（Ｑ−Ｊ）（Ｑ４　）ｏ〜１５°のぐらいで噴射され
てまた水滴十一次空気は油滴十一次空気にｈｒ＝ｈｔな
いしｂ＋　＝ｈｔ　ｘｔ、ｔ〜１．２５ぐらいのだかさ
の条件で供給されて衝突、旋回作用によって完全な混合
体になる。

上記の噴射過程で水滴十一次空気が二次空気よりひくく
位置するのは気化しにくい少量の油滴が落下するのを気
化しやすい水滴が押上げるようにして油滴の落下量を減
少させるためのである。

こうして形成された油滴＋水滴十一次空気（燃焼空気）
の混合体は瞬間的に気化されながら前述した物理的効果
（微細爆発）をおこさせなから整油板（５）を通じてバ
ーナー（４）において燃焼される。

この時前述した木の化学的効果があられれ初期にはいく
らかの物理的な効果も伴なう。

このような燃焼装置で分枝管（１８）は第３図のように
木の枝の形状で構成されていて使用する。燃焼機器の燃
料別用途に互換性をもたせるように仮固定された各連結
具（１４）（３０）（３２）にあう一次及び二次空気供
給調節ねじ（１７）　（１７′）（１７″）をねじ式で
設置して各燃焼機器の状態に適当なまたはその燃焼特性
にあうように空気供給量を調整する。

燃焼装置の使用途中には使用中に変動する発熱量につい
て全体の風量調節は回転数センサー（３３）を利用して
モーター自体の回転数を変化させて制御する。

先１立ｊ］ このような燃焼過程による本発明の作用効果は、振動子
を利用する超音波霧化装置から発生される油滴と水滴は
ともにｔｏｐ■以下の超微粒子であり、水添加量は水／
液体燃料体積比が０．１〜０．４ぐらいの関係で物理的
化学的効果によって排気ガスの中の窒素酸化物（ＮＯ，
）、未燃炭素物質（Ｓｏｏｔ）、−酸化炭素などが減少
するので快適な環境が形成される。

そして水の添加による物理的効果及び化学的効果によっ
て燃焼有効率が増大されエネルギーも節減される。

また気化器で水滴十一次空気（燃焼用空気）と油滴十一
次空気（燃焼用空気）を衝突、旋回、噴射させるので混
合効果を増大させる。

したかつて水添加効果をもっとも極大化することかでき
燃焼の安定化も図られ完全燃焼できるという効果がある
。

また燃焼過程に水を添加するために水分による加湿効果
か増大されて別途の加湿装置を必要としないという効果
も期待することかできる。

以上のように本発明は液体燃料と木を超音波により霧化
させてこれらが予熱された気化器筒で混合されるように
構成するので発熱効果が増大されながら完全な燃焼を得
るのみならず同時に加湿効果を発生する簡単な構造の装
置であるから使用と取扱が便利なるのみならず製作が容
易でありエネルギーを節減することができるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に対する超音波燃焼装置の構成図、 第２図（Ａ）は本発明の中の気化器筒の平断面図、（Ｂ
）および（Ｃ）は未発の中の気化器の縦断面図。 第３図は本発明の中の分校管に対する詳細図。 （主要部分の符号の説明） ■・・・・・・・・気化器筒 ３・・・・・・・・点火プラグ ６・・・・・・・・冷却筒 ８．１０・・・・・噴射ノズル ９・・・・・・・・サーミスタ １４・・・・・・・・二次空気供給連結具１８・・・・
・・・・分枝管 ２１・・・・・・・・水用超音波霧化発生部２２・・・
・・・・・液体燃料用超音波霧化発生部？６・−・・・
・・・燃焼用送風機 第１図 第２図 ＋Ａ） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バーナ（４）が気化器（２）の上部に設置され気化
   器（２）の周囲には冷却筒（６）が設置される燃焼器本
   体とその燃焼器本体に冷却及び二次空気供給管で連結さ
   れる送風機 （２６）と気化器（２）の内部に霧化された粒子を供給
   するための超音波霧化発生部を送風機（２６）と燃焼器
   本体の間に連結設置する装置において、燃焼用送風機（
   ２６）の供給管（２６′）に数箇の引込口（１４′） （３０′）（３２′）が形成された分枝管 （１８）を連結設置してこれらの引込口の先端に空気調
   節ねじ（１７）（１７′）（１７″）を設置して垂直上
   部の引込口（１４′）には冷却及び二次空気を冷却筒（
   ６）に供給する空気供給管（１４）を連結し左右側の引
   込口（３０′）（３２′）には水及び液体燃料の超音波
   霧化発生部（２１）（２２）に一次空気を供給する一次
   供給管（３０）（３２）を連結し水及び液体燃料用超音
   波霧化発生部（２１）（２２）には水及び燃料タンク（
   １１）（１２）がカートリッジ式で着脱されるようにし
   てこれら超音波霧化発生部（２１）（２２）に連結する
   水滴及び油滴と空気供給管（１３）（１５） が気化器筒（１）に一定な設置角（Ｑ＿１）（Ｑ＿２）
   と高さ（ｈ＿１）（ｈ＿２）に設置されたノズル（８）
   （１０）に連結するように構成することを特徴とする液
   体燃料水添加超音波燃焼装置。 ２、請求項１に記載の燃焼装置において、ノズル（８）
   （１０）の設置角（Ｑ＿１）（Ｑ＿２）は２０°〜６０
   °として設置傾き角（Ｑ＿３）（Ｑ＿４）を０〜１５°
   以内に形成しながらこれらのたかさ（ｈ＿１）（ｈ＿２
   ）がｈ＿１＝ｈ＿２ないしｈ＿１＝ｈ＿２×（１．１〜
   １．２５）程度の条件を満たすように設置するのを特徴
   としてする液体燃料水添加燃焼装置。