JPH0798105A

JPH0798105A - 気化式バーナー

Info

Publication number: JPH0798105A
Application number: JP26841593A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Katani; 昌信架谷; Makoto Saotome; 誠早乙女
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1993-09-29
Filing date: 1993-09-29
Publication date: 1995-04-11
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JP3150241B2

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼反応が均一に行われて火炎の安定性が良
く、また燃焼量の可変幅を広くとれ、更に気化室が不要
で機器のコンパクト化が可能で、加えてＣＯ，ＮＯｘの
発生量が少ない気化式バーナーを得ることを目的とす
る。【構成】気孔が平均径６０〜３００μｍの連続気孔から
成る多孔体３０に燃料供給手段より液体燃料を供給して
これを多孔体３０の細孔内に保持させるとともに、多孔
体３０に送気手段１２より燃焼用空気を当てて空気を多
孔体３０の細孔を通過させ、その際に多孔体３０の細孔
内に保持された液体燃料を気化させた上、噴出させて燃
焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は気化式バーナーに関
し、詳しくは多孔体を通じて液体燃料を気化させて燃焼
させる形式のバーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体燃料を用いたバーナーとして
液体燃料をノズルから噴霧してこれを液滴状態で燃焼さ
せる噴霧式バーナー、或いは液体燃料を気化させた上で
燃焼させる気化式バーナーがあり、その気化式バーナー
の一つとして、図９に示すようなものが知られている
（実開昭５９−１７０７１９号）。

【０００３】図において１００は外筒、１０２は内筒で
あり、１０４は予熱装置（点火バーナー）である。予熱
装置１０４は点火電極１０６と補助ノズル１０８とを備
えている。１１０は気化筒であって、これに対向するよ
うにしてメインノズル１１２が配置されている。

【０００４】この液体燃料燃焼装置においては、先ず開
状態とされたパイロットバルブ１１１を通じて電磁ポン
プ１１３により液体燃料が補助ノズル１０８へと導かれ
て噴霧されるとともに、点火電極１０６にて着火され
る。そしてこの予熱装置１０４により先ず気化筒１１０
が所定温度まで加熱（予熱）される。

【０００５】而して一定時間をかけて気化筒１１０が加
熱された時点で初めてメインバルブ１１４が開かれ（こ
のときパイロットバルブ１１１は閉じられる）、メイン
ノズル１１２から液体燃料が噴霧される。

【０００６】メインノズル１１２から噴霧された液体燃
料は、気化筒１１０に当って気化室１１５で気化され、
そして送風筒１１６より送られた空気とともに送気通路
１１８を流通して、内筒１０２に設けられた多数の噴出
口１２０より筒内部に噴出され、そこで燃焼させられ
る。ここで混合気への着火は予熱装置１０４の残火によ
って行われる。尚１２２は制御装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの形式
の気化式バーナーの場合、気化室１１５が特別に必要で
あって、このために機器が大型化してしまう難点があ
る。また一般にこの形態のバーナーを含む気化式バーナ
ーにおいては、火炎の安定性が十分でない燃焼量の可変幅が十分広くないＣＯ，ＮＯｘ等の排ガスが十分低くない等の問題を有しており、その改善が望まれていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の発明はこのような
課題を解決するために成されたものである。而して本願
の第一の解決手段は、気孔が平均径６０〜３００μｍの
連続気孔から成る多孔体に燃料供給手段より液体燃料を
供給して該液体燃料を該多孔体の細孔内に保持させると
ともに、該多孔体に送気手段より燃焼用空気を当てて該
空気を該多孔体の細孔を通過させ、その際に該多孔体の
細孔内に保持された液体燃料を気化させた上、噴出させ
て燃焼させることを特徴とする（請求項１）。

【０００９】本願の別の解決手段は、前記燃料供給手段
における液体燃料の吐出口と前記多孔体との間に網状体
を単数若しくは複数段に且つ該多孔体の受液面と平行方
向に配設し、該吐出口より吐出された液体燃料を該網状
体にて該多孔体の受液面と平行方向に分散させた上で該
多孔体に供給するように成したことを特徴とする（請求
項３）。

【００１０】本願の更に別の解決手段は、前記燃料供給
手段における吐出口を複数設けるとともにそれら吐出口
を前記多孔体の受液面と平行方向に分散配置し、それら
分散した位置より該多孔体に対して液体燃料を供給する
ように成したことを特徴とする（請求項４）。

【００１１】本願の更に別の解決手段は、前記燃料供給
手段における液体燃料の吐出口に噴霧ノズルを設け、液
体燃料を該ノズルにて前記多孔体の受液面と平行方向に
噴霧・分散させた上で該多孔体に供給するように成した
ことを特徴とする（請求項５）。

【００１２】

【作用及び発明の効果】上記のように第一の解決手段
は、特定の細孔径を有する多孔体、即ち細孔内において
液体燃料を保持することが可能であり、且つその細孔内
をバーナーにおける送気手段からの燃焼用空気が通過可
能な多孔体を用い、その多孔体に対して燃料供給手段よ
り液体燃料を供給してそこに保持させた上、送気手段か
らの空気によってこれを気化させて噴出させ、燃焼させ
るようにしたものである。

【００１３】本解決手段によれば、多孔体内部で燃料と
空気とを予混合することができる。これにより燃焼反応
が均一に行われるようになり、火炎の安定性が高められ
る。

【００１４】また火炎の安定性が高まることによって、
燃焼量可変幅が広くなる利点が得られる。即ち最小燃焼
量と最大燃焼量との比率であるターンダウン比を大きく
とれる利点が得られる。因みに従来の気化式バーナーの
場合、ターンダウン比がせいぜい５程度であったのが、
本バーナーにおいてはターンダウン比７．７程度まで可
能であることが確認されている。

【００１５】本バーナーにおいては、多孔体がそのまま
気化器，保炎体としての作用をなすものであり、従って
従来の気化式バーナーのように気化室を特別に必要とせ
ず、従って機器をコンパクト化できる利点がある。

【００１６】更に火炎が均一化することによってＣＯ，
ＮＯｘ等の排ガスの量を低レベルに抑えることが可能と
なり、加えて多孔体における気化燃料の噴出面を広範囲
に形成することが可能であって保炎面を広くとることが
可能であり、これにより燃焼温度を低くしてＮＯｘの排
出量を低減できる利点が得られる。特に多孔体をプレー
ト状に形成した場合においてその効果が著しい（請求項
２）。

【００１７】尚、本解決手段においては多孔体の細孔の
平均径を６０〜３００μｍとしている。その理由は、細
孔の孔径が６０μｍより小さいと多孔体に燃焼用空気を
当ててもかかる空気が多孔体の細孔を通過できず、従っ
てかかる多孔体を以てしては本発明の気化式バーナーを
構成できないからであり、また孔径が３００μｍを超え
ると孔径が大き過ぎて細孔内に保持された液体燃料が十
分に気化されずに液滴状態で噴出されてしまうことによ
る。本解決手段において細孔のより望ましい孔径の範囲
は９０〜２６０μｍである。

【００１８】本願の第二の解決手段は、多孔体と燃料供
給手段における燃料の吐出口との間に網状体を単数若し
くは複数段に配設し、吐出口からの液体燃料をこの網状
体の作用により多孔体の受液面と平行方向に拡がらせた
上で多孔体に供給するようにしたもので、本解決手段に
よれば、多孔体に対して均一に液体燃料を供給でき、従
って多孔体の各細孔に液体燃料を均一に保持させ得る利
点が得られる。

【００１９】本願の第三の解決手段は、燃料供給手段に
おける吐出口を複数とし、且つこれらを多孔体の受液面
と平行方向に分散配置したもので、本解決手段によって
も液体燃料を多孔体に対して均一に供給できる利点が得
られる。

【００２０】更に本願の第四の解決手段は、燃料供給手
段における吐出口に噴霧ノズルを設け、液体燃料を多孔
体の受液面と平行方向に分散状態に噴霧して多孔体に供
給するもので、本解決手段によっても液体燃料を均一に
多孔体に供給することができる。

【００２１】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく
説明する。図１において１０は気化式バーナーであっ
て、１２は送気手段としてブロアーである。１４は外
筒、１６は内筒であり、それらの間に環状の送気通路
（二次空気通路）１８が形成されている。この送気通路
１８の先端にはスワラー２０が配設されている。スワラ
ー２０は空気を旋回状態に噴出するものである。

【００２２】一方、内筒１６の内部には液体燃料の供給
管２２が突入している。この供給管２２の先端には吐出
口２４が形成されており、この吐出口２４が内筒１６内
の上部で開口している。供給管２２は他端が燃料タンク
に連絡されており、その途中に流量調節バルブ２６と、
ポンプ２８とが設けられている。

【００２３】一方内筒１６の先端には、気孔が平均径６
０〜３００μｍの連続気孔から成るプレート状のセラミ
ック多孔体３０が配設されている。この多孔体３０は、
細孔内に液体燃料を保持するとともに、供給された燃焼
用空気を細孔内を通過させ、その際に液体燃料を気化さ
せて噴出し、燃焼させるもので、いわば気化器と保炎体
とを兼ねたものである。

【００２４】内筒１６内において、この多孔体３０と吐
出口２４との間には金属製の網状体３４が所定間隔をお
いて２枚配置されている。これら網状体３４は多孔体３
０における受液面３２と平行方向に配設されている。
尚、３６は点火装置である。

【００２５】次に本例のバーナー１０の作用を説明す
る。本例のバーナー１０においては、液体燃料が供給管
２２を通じてその先端の吐出口２４から内筒１６の内部
に供給される。供給された液体燃料は網状体３４を通過
し、その際に多孔体３０の受液面３２と平行方向に分散
され、その状態で多孔体３０に供給される。

【００２６】而して多孔体３０に供給された液体燃料
は、その多数の細孔内に一旦保持される。即ち液体燃料
が多孔体３０の内部に滲み込んだ状態に保持される。

【００２７】これと併せてブロアー１２から燃焼用空気
が送出され、そして送出された空気は一部が内筒１６の
開口３８を通じて内筒１６内部に導かれ（これを一次空
気とする）、また他部が外筒１４と内筒１６との間の送
気通路１８に導かれる。

【００２８】そして内筒１６内部に導かれた空気は内筒
１６内部を図中下向きに、また送気通路１８に導かれた
空気はこれを図中下向きに流通させられる。

【００２９】送気通路１８に導かれた空気はスワラー２
０を通じて通路１８の先端から旋回状態で噴出される。
一方内筒１６内部に導かれた空気は多孔体３０に直接吹
き付けられる。

【００３０】多孔体３０に吹き付けられた空気は多孔体
３０の細孔を通じてその外側に噴出される。而してその
際に多孔体３０に保持されている液体燃料が気化した状
態で噴出され、点火装置３６にて点火されて燃焼させら
れる。即ち多孔体３０の前方において火炎４０が形成さ
れる。

【００３１】本例のバーナー１０においては、液体燃料
が多孔体３０内部で空気と予混合された上、気化状態で
多孔体３０から噴出されるため、燃焼反応が均一に行わ
れ、火炎の安定性が良好である。

【００３２】また火炎の安定性が良好であることから、
燃焼量可変幅を広くとれる利点がある。また気化室が不
要であるために機器をコンパクト化できる。

【００３３】更に火炎が均一となることによってＣＯ，
Ｎ０ｘの排出量を低減でき、加えて広い範囲に亘って保
炎面が形成されるために火炎温度が低下し、ＮＯｘが低
減する利点がある。

【００３４】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、この例では吐出口２４を複数設け、それらを多孔体
３０の受液面３２と平行方向に分散配置したもので、本
例によれば液体燃料を多孔体３０全体に対して均一に供
給できる利点が得られる。

【００３５】また図３は本発明の更に他の実施例を示し
たもので、この例では吐出口に噴霧ノズル４２を設け、
液体燃料を多孔体３０の受液面３２と平行方向に分散状
態に噴霧して多孔体３０に供給するようにしている。こ
の例においても多孔体３０に対して液体燃料を均一に供
給できる利点が得られる。

【００３６】［実験例］次に本発明のバーナーの効果を
確認するための実験例につき詳述する。図４はこの実験
装置の概要を示したもので、４４は長さ１２０ｍｍ，内
径５５ｍｍのステンレス製円筒で、先端に径５８ｍｍ，
厚さ５ｍｍ，平均細孔径１８０μｍ，空隙率０．３６の
ムライト系セラミック多孔体４６を水平に設置してあ
る。

【００３７】この多孔体４６と液体燃料としての灯油の
吐出口５０との間には４００メッシュの金網４８が２枚
介設してある。また多孔体４６の前方にはステンレス製
の円筒５２にて燃焼室が形成してある。

【００３８】このステンレス製円筒５２は長さ２８０ｍ
ｍ，内径５５ｍｍのもので、途中に温度測定及びガスサ
ンプリング用のタップ５４が形成してある。

【００３９】本例の実験では、吐出口５０より灯油を滴
下するとともに、円筒４４の内部に一次空気を、また燃
焼室を構成する円筒５２の上部に２次空気を旋回状に噴
出し、そして多孔体４６から噴出された気化燃料をその
前方で着火して燃焼させ、その燃焼反応が定常燃焼に達
したところで各計測を行った。

【００４０】図５は比較的低燃焼領域での当量比１以下
の可燃限界を、当量比と燃焼量（出力）Ｑとの関係で示
したもので、燃料稀薄限界は当量比０．１程度まで得ら
れ、火炎の安定範囲は十分な広さを有していることを確
認できた。

【００４１】図６は当量比（φ）０．９における燃焼室
内のガス濃度分布に与える燃焼量の影響を示したもの
で、横軸は多孔体４６表面からの距離（図中下向きの距
離）を表す。この測定結果から、燃焼室出口近傍のＣＯ
濃度でみる限り、少なくともＱ＝０．９１〜７．０ｋＷ
の範囲ではほぼ完全燃焼しているものと考えられ、７．
７程度の高ターンダウン比での安定燃焼が確認できた。

【００４２】このような濃度分布から、本バーナーにお
いては多孔体４６内又は表面で灯油が気化・蒸発し、そ
の表面近傍で燃料過濃燃焼、次いで下流で最終に到るま
で燃焼が進行していると考えられる。

【００４３】またＮＯｘの生成に関しては、何れの結果
においても燃焼室の出口近傍で４５ｐｐｍ以下となり、
本バーナーにおいては低ＮＯｘ燃焼が行われ、またＮＯ
ｘの生成は燃焼量の増大に伴い大きくなる傾向が見受け
られた。これは図７に燃焼ガスの温度分布を示している
ように、燃焼量の増大に伴い燃焼温度が高くなり、これ
によりＮＯｘ生成が多くなったものと考えられる。

【００４４】図８はガス濃度分布に与える一次空気量Ｖ
₁と全空気量Ｖとの割合の影響を示したものである。こ
の実験結果ではＮＯｘ及びＣＯ濃度から、Ｖ₁／Ｖ＝
０．１に最適値が見受けられた。

【００４５】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明は例えば多孔体として他の
材質から成るものを用いることも可能であるし、また本
発明の主旨内においてバーナーの構成を種々変更するこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である気化式バーナーの図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例である気化式バーナーの図
である。

【図３】本発明の更に他の実施例である気化式バーナー
の図である。

【図４】本発明のバーナーの効果を確認するための実験
に用いた装置の図である。

【図５】同実験において得られた当量比と燃焼量との関
係を表す図である。

【図６】同実験において得られた当量比０．９における
ガス濃度分布を表す図である。

【図７】同実験において得られた当量比０．９における
温度分布を表す図である。

【図８】同実験において得られたガス濃度に与える一次
空気と二次空気との比率の影響を表す図である。

【図９】従来の気化式バーナーの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０気化式バーナー１２ブロアー２２供給管２４吐出口２８ポンプ３０多孔体３２受液面３４網状体４０火炎４２噴霧ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気孔が平均径６０〜３００μｍの連続気
孔から成る多孔体に燃料供給手段より液体燃料を供給し
て該液体燃料を該多孔体の細孔内に保持させるととも
に、該多孔体に送気手段より燃焼用空気を当てて該空気
を該多孔体の細孔を通過させ、その際に該多孔体の細孔
内に保持された液体燃料を気化させた上、噴出させて燃
焼させることを特徴とする気化式バーナー。
【請求項２】前記多孔体がプレート状を成しているこ
とを特徴とする請求項１に記載の気化式バーナー。
【請求項３】前記燃料供給手段における液体燃料の吐
出口と前記多孔体との間に網状体を単数若しくは複数段
に且つ該多孔体の受液面と平行方向に配設し、該吐出口
より吐出された液体燃料を該網状体にて該多孔体の受液
面と平行方向に分散させた上で該多孔体に供給するよう
に成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の気化
式バーナー。
【請求項４】前記燃料供給手段における吐出口を複数
設けるとともにそれら吐出口を前記多孔体の受液面と平
行方向に分散配置し、それら分散した位置より該多孔体
に対して液体燃料を供給するように成したことを特徴と
する請求項１，２又は３に記載の気化式バーナー。
【請求項５】前記燃料供給手段における液体燃料の吐
出口に噴霧ノズルを設け、液体燃料を該ノズルにて前記
多孔体の受液面と平行方向に噴霧・分散させた上で該多
孔体に供給するように成したことを特徴とする請求項
１，２又は３に記載の気化式バーナー。