JPH05280712A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次空気量を減らしても完全燃焼させられる
と共に、ポンプの必要個数を減らすことも出来る燃焼噴
射装置を提供する。 【構成】 燃料供給配管の途中に水及び乳化剤を合流さ
せて乳化燃料とし、与圧した乳化燃料を噴射弁に供給す
る様にしたものに於いて、オゾン発生装置１４を付設
し、発生オゾンを前記燃料供給配管３内に合流させて、
燃焼用二次空気の必要量を減らせる様にした。そして、
発生オゾンは水を霧化させる超音波霧化装置１１に合流
させるとよい。又、燃料供給配管３の途中に水、乳化
剤、オゾン等の被合流流体を合流させる合流手段とし
て、与圧燃料の流路にオリフィスを設けて生じた低圧域
に被合流流体を吸引し合流させる様に構成した流体合流
装置２０を用い、該装置２０を前記合流箇所に設けた分
岐継手５，６の主流路ａに組付けるとよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体燃料に水を混ぜて
乳化させたうえ噴射弁に供給することによって、燃焼効
率を高められる様にした燃料噴射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、燃料を乳化させる方式の、従来
の燃料噴射装置を示した。この装置は、噴射弁５０と燃
料タンク５１とを結ぶ燃料供給配管５２の、上流端側に
燃料圧送用のポンプ５３を、そして、下流端側に乳化燃
料を与圧するの別のポンプ５４を介在させている。此等
両ポンプ５３と５４の間には、２箇所に分岐継手５５，
５６を設け、分岐継手５５には、乳化剤タンク５７から
供給される乳化剤をポンプ５８で与圧したうえ合流さ
せ、分岐継手５６には、水道配管５９から供給される水
を合流させる様にしている。そして、合流した燃料、乳
化剤及び水の三者は、ミキシング機能を備えたミキシン
グポンプ６０によって完全に乳化させ且つ与圧したう
え、噴射弁５０に供給する様になっている。この装置で
は、噴射燃焼を完全燃焼させるのに、かなり多量の二次
空気が必要だった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】二次空気の予熱手段を
欠く、上記従来装置では、多量に供給される二次空気に
よって、燃焼室内の温度が低下し、且つ燃焼ガスは十分
に熱交換される暇もなく煙突へ抜けて行くので、その
分、燃焼効率が悪かった。又、従来装置は、燃料、乳化
剤及び水の三者を混合して乳化させ、これを噴射弁５０
に圧送するのに、少なくとも３個のポンプ５３，５４及
び５８を要するので、装置の製作コストが嵩むばかり
か、その保守・点検の手間と経費を多く要する難点があ
った。そこで、本発明の目的は、少ない量の二次空気で
完全燃焼させられると共に、ボンプの必要個数を減らす
ことも出来る燃焼噴射装置を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
の本発明による燃焼噴射装置は、燃料供給配管の途中に
水及び乳化剤を合流させて乳化燃料とし、与圧した乳化
燃料を噴射弁に供給する様にしたものに於いて、オゾン
発生装置１４を付設し、発生オゾンを前記燃料供給配管
３内に合流させて、燃焼用二次空気の必要量を減らせる
様に構成した。そして、前記水を霧化させる超音波霧化
装置１１を付設し、霧化された水に前記発生オゾンを合
流させる様にするとよい。又、燃料供給配管３の途中
に、水、乳化剤、オゾン等の被合流流体を合流させる合
流手段として、与圧燃料の流路にオリフィスを設けて低
圧域を生じさせ、該低圧域に前記被合流流体を吸引し合
流させる様に構成した流体合流装置２０を用い、該装置
２０を前記合流箇所に設けた分岐継手５，６の主流路ａ
側に組付けるとよい。前記流体合流装置２０は、前記分
岐継手５，６の主流路ａの入口側に連結させる為の連結
部２３を備えると共に前記主流路ａへの連通路２１ａを
貫通状に設けた本体部２１と、前記連通路２１ａの入口
端に設けられて燃料供給配管３を接続させる配管接続部
２４と、前記連通路の２１ａの出口端に連設されてオリ
フィス２５を有するノズル部２２とを備えて成り、該オ
リフィス２５の近傍に生じた低圧域に、前記分岐継手
５，６の合流路ｂに接続した合流用配管１０，１３から
被合流流体を吸引して、前記燃料供給配管３内に合流さ
せる様に構成するとよい。

【０００５】

【作用】乳化燃料中にオゾンを混入させることによっ
て、噴射弁１から噴射された霧化燃料中には、オゾンが
分解して生じた発生期の酸素が含まれるので、二次空気
の供給量を従来装置に比べてかなり減らしても効率良く
完全燃焼する。従って、多量の二次空気によって、燃焼
室内の温度が低下したり、燃焼熱が十分に熱交換する暇
もく煙突に吸引されてしまう傾向が少なくなり、その
分、燃焼効率を高めることが出来る。又、与圧燃料の流
路にオリフィスを設けて生じた低圧域に被合流流体を吸
引する様に構成した流体合流装置２０を、前記合流箇所
に設けた分岐継手５，６の主流路ａ側に組付けることに
よって、運転・保守費が嵩む従来の合流用ポンプは不要
になる。

【０００６】

【実施例】以下に、図１乃至図３を参照し乍ら本発明の
一実施例を説明する。図１に示した様に噴射弁１と、燃
料タンク２とを結ぶ燃料供給配管３には、その上流側か
ら順次、燃料圧送用のポンプ４、燃料乳化用の乳化剤を
合流させる分岐継手５、水及びオゾンを合流させる分岐
継手６、そして、ミキシングと与圧の両機能を備えたミ
キシングポンプ７を介在させている。夫々の分岐継手５
及び６の各主流路の入口側には、本願発明者が先に創案
した流体合流装置２０（後述）を組付けている。この装
置には、オリフィスが組込まれていて、その減圧域に被
合流流体を吸引する様に構成されている。

【０００７】８は乳化剤タンクで、逆止弁９を設けた合
流配管１０を介して分岐継手５の分岐路に接続されてい
る。１１は超音波霧化装置で、電磁ホーンを備えた周知
の構造を有し、配管１２から供給される水を霧化させた
うえ、合流配管１３を通して分岐継手６の分岐路に供給
する。

【０００８】１４はオゾン発生装置で、周知の構造を備
えており、発生したオゾンは超音波霧化装置１１の空気
取入口に供給する様にしている。

【０００９】ミキシングポンプ７も公知の構造のものを
使っており、ポンプの出口と入口との間は、調圧弁１５
を介在させた循環用配管１６で結んでいる。１７は圧力
計である。燃焼噴射装置を作動させた状態で、圧力計１
７を見ながら調圧弁１５を適宜に操作すれば、噴射弁１
に供給する乳化燃料の液圧を所定のレベルに保ちなが
ら、乳化燃料の噴射量を設定レベルに抑えることが出来
る。

【００１０】次に、流体合流装置２０は、図２に示した
外観と、図３に示した内部構造を備えている。即ち、流
体合流装置２０は、分岐継手５，６の主流路ａに連通す
る連通路２１ａを貫通状に設けた本体部２１と、この連
通路２１ａの出口端に連設したノズル部２２とで構成さ
れている。本体部２１は、全体として六角ナットに類す
る形状を備えており、連通路２１ａの出口側の外周面に
は雄螺を切って、この雄螺形成箇所を分岐継手５，６へ
の連結部２３としている。又、連通路２１ａの入口側の
内周面には雌螺を切って、この雌螺形成箇所を、燃料供
給配管３を接続させる配管接続部２４としている。

【００１１】ノズル部２２は、先端側を封鎖端面とした
パイプ状に形成され、その外径は燃料供給配管３の内径
より細くし、解放された基端側を連通路２１ａの出口端
に一体に連接している。そして、封鎖端面の中心にオリ
フィス２５を設けている。流体合流装置２０を、図３に
示した様に分岐継手５，６に組付けた状態で、連通路２
１ａ内に同心状に位置されるノズル部２２の先端のオリ
フィス２５は、分岐継手５，６の主流路ａの出口側に接
続した下流側の燃料供給配管３内に幾分侵入する様に、
ノズル部２２の長さを設定している。そして、この場
合、上記侵入箇所に於いて、ノズル部２２の外周面と燃
料供給配管３の内周面との間には、径方向に２ｍｍ前後
の幅を有する環状の隙間が形成される様に、ノズル部２
２の外径を設定している。

【００１２】一方、分岐継手５，６の合流路ｂの入口端
に切った雌螺には合流用配管１０，１３を接続し、此等
の合流配管から供給される与圧されていない乳化剤、
水、オゾンを、燃料供給配管３内を流れる与圧燃料に合
流させる様にしている。尚、分岐継手がクロス継手であ
れば、主流路ａに合流する２つの合流路ｂの夫々から、
与圧されていない被合流流体を吸引して合流させること
も出来る。

【００１３】次に、上記実施例の作用を説明する。超音
波霧化装置１１及びオゾン発生装置１４を作動させ、水
供給用の配管１２に設けた流量制御弁を絞り込んだう
え、ポンプ４を起動させると、このポンプ４によって与
圧された燃料は、分岐継手５に組付けた流体合流装置２
０のオリフィス２５を通過する際に、保有する圧力エネ
ルギーの一部を速度エネルギーに変換される。その為、
オリフィス２５の近傍には圧力低下域が生ずる。この低
圧域は分岐継手５の合流路ｂに連通しており、この合流
路ｂは合流配管１０を介して乳化剤タンク８に接続され
ている。その為、このタンク内の乳化剤は、合流路ｂを
経てこの低圧域に自ずから吸引されて与圧燃料に合流す
る。燃料に対する合流量比は、合流配管１０に設けた調
節弁によって任意に変えることが出来る。この様にし
て、従来装置では必須であった、乳化剤を与圧燃料に合
流させる為のポンプは不要化する。

【００１４】乳化剤を混入された与圧燃料は、下流側の
分岐継手６に設けた流体合流装置２０のオリフィス２５
を通過する際に、今度は超音波霧化装置１１によって霧
化された水を上記と同様にして合流される。然も、超音
波霧化装置１１の空気入口は、オゾン発生装置１４のオ
ゾン出口に接続されているので、霧化された水にはオゾ
ンが所定割合で混入される。与圧燃料に対する霧化水の
混入割合は、配管１２に設けた流量制御弁を操作する等
して容易に調節出来る。この様にして、夫々所定割合の
乳化剤、水及びオゾンを混入された燃料は、最後にミキ
シングポンプ７に送り込まれて、オゾンを含有する乳化
燃料となり、且つ所要の圧力を付与されたうえ、噴射弁
１に送り込まれる。

【００１５】噴射弁１から噴射された霧状の乳化燃料に
は、オゾンが均等に混在されているが、このオゾンは高
温の炉内で急速に分解し発生期の酸素を生じさせる。そ
の為、燃料を完全燃焼させるに必要な二次空気量は、前
記従来装置に比べて大幅に減らすことが出来る。従っ
て、二次空気の予熱機構を付設し難い小規模の加熱炉等
に本発明装置を使用すれば、二次空気の大量供給による
燃焼炉内の温度低下を顕著に押えることが出来る。更
に、燃料の燃焼熱が大量の二次空気に伴われて急速に煙
突に吸引されることに由来する、熱交換効率の低下を十
分に防ぐことが出来る。その上、乳化燃料中に混在する
霧化水滴が高温下で爆発的に気化し、周囲の燃料の液滴
に衝突してこれを更に微粒化させ、酸素との接触面積を
著しく増大させるので、燃料はより急速に且つ完全に燃
焼する。

【００１６】尚、上記構成に於いて、燃料供給配管３中
に、乳化剤、水及びオゾンを合流させる箇所と、その合
流方法は、上記実施例に限られず、適宜に選定すればよ
い。そして、親水性の乳化剤を用いる場合には、水の供
給配管１２の途中に組込んだ流体合流装置２０によっ
て、水に合流させればよい。又、必要に応じて、流体合
流装置２０に代えて従来のポンプを使うことも自由であ
る。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明によって明らかな様に、本発
明による燃料噴射装置は、以下に列挙した如き、実用上
に優れた効果を奏する。 ａ） 乳化燃料中にオゾンを含有させることによって、
二次空気の必要量を減らせる様にしたので、その分、従
来装置に比べて加熱炉の加熱効率が大幅に高まる。 ｂ） 燃料に乳剤剤その他を混入させるのに、本願発明
者が先に創案した、機械的駆動部分を持たない流体合流
装置を使用すれば、従来の合流用のポンプは不要にな
り、その分、装置の設備費及び運転・保守費を節減出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、装置全体の見取図で
ある。

【図２】同上、流体合流装置の一例を示した斜視図であ
る。

【図３】図２の流体合流装置の使用状態を説明した部分
縦断面図である。

【図４】従来装置を示す、図１相当図である。

【符号の説明】

１ 噴射弁 ２ 燃料タンク ３ 燃料供給配管 ４ ポンプ ５，６ 分岐継手 ７ ミキシングポンプ ８ 乳剤剤タンク ９ 逆止弁 １０，１３ 合流配管 １１ 超音波霧化装置 １２ 配管 １４ オゾン発生装置 １５ 調圧弁 １６ 循環用配管 １７ 圧力計 ２０ 流体合流装置 ２１ 本体部 ２１ａ 連通路 ２２ ノズル部 ２３ 連結部 ２４ 配管接続部 ２５ オリフィス ａ 主流路 ｂ 分岐路 ５０ 噴射弁 ５１ 燃料タンク ５２ 燃料供給配管 ５３，５４，５８ ポンプ ５５，５６ 分岐継手 ５７ 乳化剤タンク ５９ 水道配管 ６０ ミキシングポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給配管の途中に水及び乳化剤を合
   流させて乳化燃料とし、与圧した乳化燃料を噴射弁に供
   給する様にしたものに於いて、 オゾン発生装置１４を付設し、発生オゾンを前記燃料供
   給配管３内に合流させて燃焼用二次空気の必要量を減ら
   せる様にしたことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 前記水を霧化させる超音波霧化装置１１
   を付設し、霧化された水に前記発生オゾンを合流させる
   様にしたことを特徴とする請求項１項記載の燃料噴射装
   置。
3. 【請求項３】 前記燃料供給配管３の途中に、水、乳化
   剤、オゾン等の被合流流体を合流させる合流手段とし
   て、与圧燃料の流路にオリフィスを設けて低圧域を生じ
   させ、該低圧域に前記被合流体を吸引し合流させる様に
   構成した流体合流装置２０を用い、該装置２０を前記合
   流箇所に設けた分岐継手５，６の主流路ａ側に組付けた
   ことを特徴とする請求項１項又は２項記載の燃料噴射装
   置。
4. 【請求項４】 前記流体合流装置２０は、 前記分岐継手５，６の主流路ａの入口側に連結させる為
   の連結部２３を備えると共に前記主流路ａへの連通路２
   １ａを貫通状に設けた本体部２１と、前記連通路２１ａ
   の入口端に設けられて燃料供給配管３を接続させる配管
   接続部２４と、前記連通路の２１ａの出口端に連設され
   てオリフィス２５を有するノズル部２２とを備えて成
   り、 該オリフィス２５の近傍に生じた低圧域に、前記分岐継
   手５，６の合流路ｂに接続した合流配管１０，１３から
   被合流流体を吸引して、前記燃料供給配管３内に合流さ
   せる様にしたことを特徴とする請求項３項記載の燃料噴
   射装置。