JPH0914609A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低質灯油や変質灯油の使用を可能にするとと
もに着火から安定燃焼までの時間を短縮した液体燃料燃
焼装置を得る。 【構成】 ポット３１内に供給する灯油等の液体燃料を
微粒化する超音波霧化装置４３を設け、点火ヒータ３５
で微粒化した霧化燃料に点火し、ポット３１の周壁３２
に設けた空気孔３ａ，３ｂ，３ｃ及び超音波霧化装置４
３の周囲に形成した間隙４２ａを介し、風胴４０より供
給される燃焼空気により燃焼させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポット式バーナを備え
た液体燃料燃焼装置に係り、特に着火性等の改良を図っ
た液体燃料燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の液体燃料燃焼装置における
ポット式バーナ部分の一例を示している。この図におい
て、１は有底円筒状に形成されたポットであって、この
ポット１には周壁２を貫通して空気孔３ａ，３ｂ，３ｃ
が形成されている。４は燃焼リングであって、ポット１
の内周面中間高さ部位に架設される下部リング部材４ａ
と、ポット１の上端開口面に臨んで配設される上部リン
グ部材４ｂとを脚部４ｃを介して一体的に連結してなる
ものである。

【０００３】５は点火ヒータであって、通電によって赤
熱するヒータエレメント５ａと芯部材５ｂとを備え、ポ
ット１の底部に向かって傾斜状に配設されている。ま
た、芯部材５ｂはポット１の底部に接するように構成さ
れている。６は給油管であって、ポット１の周壁下部に
開口しており、送油パイプ７を介して電磁ポンプ８に連
結されている。また、電磁ポンプ８は油タンク９に連通
している。１０は風胴であって、ポット１の外周を囲繞
するように配設されている。１１は送風機であって、風
胴１０の下端部に配設され、燃焼用空気を該風胴１０内
に強制送風するものである。

【０００４】次に、上記従来構成の動作について説明す
ると、電磁ポンプ８の送油動作によって油タンク９内か
ら灯油が点火油量分、送油パイプ７及び送油管６を経て
ポット１の内底部に供給される。ポット１の内底部に供
給された灯油は、点火ヒータ５の芯部材５ｂに吸い上げ
られ、通電によって赤熱したヒータエレメント５ａに触
れて加熱気化され、着火される。

【０００５】一方、送風機１１の吸引動作によって外部
から風胴１０内に取り込まれた燃焼用空気は、該風胴１
０を経てポット周壁２の空気孔３ａ，３ｂ，３ｃからポ
ット１内に供給される。このうち最下部の空気孔３ａか
ら供給された燃焼用空気は、燃焼リング４の下部リング
部材４ａよりも下方となるポット１内空間部において拡
散燃焼を開始する。このときの燃焼熱により燃焼リング
４及びポット１の内底部の温度が上昇すると、ポット１
の内底部に供給され滞留溜している灯油の気化量が増加
する。

【０００６】この灯油の気化量の増大によって、空気孔
３ａからの空気量だけでは空気の供給不足となる。この
ため、灯油の燃焼は、最下部の空気孔３ａよりも上方に
位置する空気孔３ｂから供給される燃焼用空気によって
も行なわれ、その燃焼炎は空気孔３ａに対応する領域３
ａａから、空気孔３ｂに対応する領域３ｂｂへ拡大す
る。この燃焼熱により更に灯油の気化量が増加し、空気
孔３ａ，３ｂからの空気量では空気不足となり、最上部
の空気孔３ｃからの空気供給を受け、燃焼炎は更に空気
孔３ｃに対応する領域３ｃｃへと移行し、燃焼が継続さ
れる。

【０００７】このような経過でポット１内が一定温度ま
で上昇し、ポット１の内底部に溜った灯油が無くなった
状態で安定燃焼状態となる。油タンク９から送油パイプ
７及び給油管６を介してポット１の内底部に供給される
灯油は、電磁ポンプ８の動作により負荷に応じて最大油
量から最小油量まで変化させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成においては点火時の動作として、ポット１の底部
に溜った灯油を芯部材５ｂで吹い上げ、ヒータエレメン
ト５ａの加熱により気化し、その気化ガスに点火し、拡
散燃焼を開始するため、ポット１内の昇温には時間を要
するという問題点があった。

【０００９】図６は上記従来構成における着火から安定
燃焼に至るまでの電磁ポンプ８の灯油供給量、燃焼量、
ポット１の内底部の油滞留量、及びバーナ温度の関係を
示している。すなわち、この図から明らかなように、ポ
ット１の昇温に伴って、徐々に気化ガスが増加し、燃焼
炎は領域３ａａから領域３ｂｂへ、更に領域３ｃｃへと
順次上方へ移行するが、ポット１内の温度が一定温度ま
で上昇し、ポット底部に溜った灯油が無くなって安定燃
焼状態に至るまでには、通常７〜１０分間の時間を要
し、着火から安定燃焼に至るまでに長時間を要すること
になる。

【００１０】また、ポット１の底部温度は定常燃焼時に
おいても280℃前後までしか上昇しない。このため、高
沸点の低質灯油や変質灯油を使用した場合、ポット１の
底部へ灯油を垂れ流すように構成された上記従来例で
は、気化残渣が多量に生じて、給油管６の出口６ａにタ
ール状あるいは煤状となって詰ってしまうため、灯油の
供給が不能になる事態を招く虞れが大きい。

【００１１】このような問題点を改善した先行技術とし
て例えば特願平７−１０２０２３号には図７に示すよう
に、点火ヒータ５を水平に配置する一方、ポット１の底
部中央に開口部１２を設け、この開口部１２からポット
１内に臨んで送油パイプ７を配設するとともに、該送油
パイプ７と同心状に超音波霧化装置１３を配設した構成
として、送油パイプ７からポット１の内底部に供給され
た灯油を超音波霧化装置１３によって直ちに霧化し、そ
の霧化雰囲気に点火ヒータ５で点火することにより、着
火から安定燃焼に至るまでの時間短縮を図ったものが提
案されている。

【００１２】上記先行技術例ではポット底部の開口部１
２に超音波霧化装置１３を有するものとしてはいるもの
の、点火初期において、該超音波霧化装置１３により霧
化された液体燃料の粒径は数μｍ〜数十μｍ程度であ
る。しかしながら、この数十μｍオーダーという粒径の
大きな油滴の場合、燃焼することなく超音波霧化装置１
３の側面を濡らしながら落下し、図上、符号Ｐで示すよ
うに、ポット１からその外周を覆う風胴１０へと灯油が
漏れるという不都合がある。

【００１３】また、上記先行技術例ではポット底部の開
口部１２を縁立てして、該ポット底部に灯油を溜めるよ
うに構成されているが、縁立部分１４は通常、低く設定
されており、ポット底部に溜めることができる油量は少
ない。このため、点火初期に点火動作をミスした場合、
ポット１内に灯油が放出されるが、１回から２回程度の
僅かな着火ミスによっても、図上、符号Ｑで示すよう
に、ポット底部に溜まった灯油が溢れて風胴１０に灯油
が漏れるという不都合がある。

【００１４】上記灯油漏れＰ，Ｑはバーナ外へ灯油が流
出するという重大な問題点と言えるものであり、また、
風胴１０へＰ，Ｑに示すような漏れた灯油が存在する状
態で着火燃焼を開始すると、ポット１の昇温に伴い、風
胴１０の温度も上昇し、漏れた灯油が気化ガスとなっ
て、空気口３ａ、３ｂ、３ｃと、開口部１２と超音波霧
化装置１３との間隙１２ａからポット１内へ進入して燃
料過剰を起こし、これが原因となって煤が発生するなど
の異常燃焼を引き起こすという問題点がある。

【００１５】ところで、この種の液体燃料燃焼装置の別
の態様として、従来より例えば図８に示すようなものが
ある。図８において、１５は液体燃料を気化するための
気化器であって、予熱用のヒータ１６を有している。１
７はバーナであって、炎口１７ａを有している。１８は
燃料と空気とを混合する混合リングである。１９は一端
を気化器１５に開口したノズルであって、その中心部に
は気化器１５に燃料を供給するニードル２０が設けられ
ている。このニードル２０は送油パイプ７及び電磁ポン
プ８を介して油タンク９に連通している。また、風胴１
０は気化器１５を覆うように配設され、この風胴１０に
燃焼用空気を供給する送風機１１は気化器１５の下方に
配設されている。

【００１６】上記別の従来例の場合、予熱用ヒータ１６
に通電され、気化器１５の温度が設定温度(通常250〜28
0℃)に達すると、油タンク９内の灯油は電磁ポンプ８の
吸引動作によって送油パイプ７及びニードル２０を介し
て気化器１５内に供給され、気化ガスとなる。一方、燃
焼用空気は送風機１１により風胴１０を介してノズル１
９より気化器１５内に供給され、気化ガスと混合し、こ
れによって得られた混合ガスは混合リング１８を介して
バーナ２へ供給される。そして、混合ガスは点火装置
（図示せず）により着火燃焼する。

【００１７】ところで、上記別の従来例における気化式
液体燃料燃焼装置では、約250〜280℃まで予熱した気化
器１５に燃料を供給し、気化ガスを作るため、沸点の高
い低質灯油や変質灯油を使用した場合、気化器１５の内
部に気化残渣が多量に生じ、タール状となって付着す
る。このため、気化量が減少し、燃焼不良を起こすとい
う問題点があった。また、気化器１５の温度を高くした
場合、灯油は核沸騰し、気化器１５の表面で球となって
気化が遅くなるという問題点があった。なお、核沸騰と
は過熱したフライパンに水滴を落下させたときのような
現象を言う。

【００１８】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、低質灯油や変質灯油の使用を可能にする
とともに、着火から安定燃焼までの時間を短縮した液体
燃料燃焼装置を提供することを目的とするものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、周壁に開口部及び多数の空気孔を有する
ポットと、このポットを囲繞するように配設された風胴
と、この風胴内に燃焼用空気を強制送風する送風機と、
前記ポットの周壁開口部から該ポット内に臨んで配設さ
れた液体燃料霧化装置と、この液体燃料霧化装置によっ
て霧化された霧化燃料に点火する点火ヒータとを具備す
るものとしている。

【００２０】より具体的には、有底筒状を呈し且つ周壁
に多数の空気孔が形成されたポットを設け、燃焼用空気
の取入口を有する風胴を前記ポットを囲繞するように配
設するとともに、前記風胴の取入口から導入された燃焼
用空気を前記風胴内に強制送風する送風機を設ける一
方、前記ポットの周壁に開口部を設け、この開口部から
該ポット内に臨んで液体燃料霧化装置を配設し、さらに
該液体燃料霧化装置によって霧化された霧化燃料に点火
する点火ヒータを前記ポット内に臨んで配置したものと
している。

【００２１】上記構成において、好ましくは前記液体燃
料霧化装置として、超音波振動子により灯油を霧化灯油
となす超音波霧化装置を使用するとよく、また、該霧化
装置と、ポット周壁に設けた開口部との間に間隙を設け
て配設した構成とすることが望ましい。さらに点火ヒー
タを、通電によって赤熱し液体燃料霧化装置によって霧
化された霧化燃料に点火するヒータエレメントを有する
ものとし、このヒータエレメントが液体燃料霧化装置の
燃料噴出方向前方で且つ該燃料噴出方向とほぼ直交する
方向に位置する状態で前記ポット内に臨んで配置するよ
うにする。

【００２２】本発明では、上記とは別の技術的手段とし
て、気化器と、この気化器内に配設されたバーナと、前
記気化器内に臨んで配設された液体燃料霧化装置と、こ
のバーナに燃焼用空気を強制送風する送風機とを備え、
前記送風機から供給された燃焼用空気によって前記液体
燃料霧化装置から供給された霧化燃料を前記気化器内で
気化するように構成され、さらに前記気化器の温度を約
300〜400℃に制御する制御手段を設けたものとしてい
る。

【００２３】

【作用】上記構成によると、ポット内には、超音波霧化
装置等の液体燃料霧化装置により、灯油等の液体燃料
を、霧状に微粒化して供給することができるため、空気
との接触面積が極端に増加してガスに近い燃焼となり、
また気化時間も短くなる。点火初期においては、従来の
滴下や流し込みによる灯油等の液体燃料の供給方法に比
べ、より多くの燃料を燃焼させることができ、ポット内
の温度を急速に上昇させることができる。また、低質灯
油や変質灯油を使用した場合でも、霧化して高温のポッ
ト内に放出するため、完全に燃焼させることができる。
したがって、従来装置とは異なり、ポット内へ燃料を供
給する供給口部分にタール状あるいは煤状の気化残渣が
生じることがなく、給油を円滑に行わせることができ
る。

【００２４】さらに、灯油等の液体燃料を霧化してポッ
ト内に供給する霧化装置を、ポット周壁の開口との間に
間隙が形成されるように設けることにより、この間隙を
介して風胴より燃焼用空気が供給でき、霧化装置からポ
ット内に放出される霧化した液体燃料を効率よく燃焼さ
せることができる。

【００２５】本発明の別の構成によると、液体燃料霧化
装置により液体燃料を霧状に微粒化して気化器に供給す
ることができ、１個の粒子の気化時間が大幅に短縮でき
る。すなわち、超音波霧化装置により燃料を数μｍから
数十μｍに微粒化して短時間に気化することができる。
また、微粒子化することで高温の気化面への濡れ性が改
善され、気化器の温度を高温(約300〜400℃)にしても、
核沸騰することなく気化作用も促進され、沸点の高い低
質灯油や変質灯油も気化することができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の第１実施例に係る液体燃料燃
焼装置におけるポット式バーナ部分の縦断面を、また、
図２は霧化装置、点火ヒータを含むポット式バーナ部分
の横断面を示す。３１は有底円筒状に形成されたポット
であって、このポット３１には周壁３２を貫通して上下
方向に都合３段の空気孔３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成
されているとともに、内側に縁立を施した開口部４２が
形成されている。

【００２７】３４は燃焼リングであって、ポット３１の
内周面中間高さ部位に架設される下部リング部材３４ａ
と、ポット３１の上端開口面に臨んで配設される上部リ
ング部材３４ｂとを脚部３４ｃを介して一体的に連結し
てなるものである。３５は点火ヒータであって、通電に
よって赤熱するヒータエレメント３５ａを備えており、
後述する超音波霧化装置４３の燃料噴出方向(霧化面４
３ａ)前方で且つ燃料噴出方向とほぼ直交する方向に位
置する状態でポット内に臨んで配置されている。

【００２８】前記開口部４２には超音波等により、灯油
等の液体燃料を霧化する超音波霧化装置４３を一定間隙
４２ａを有して固定している。超音波霧化装置４３は50
〜60KHz程度の周波数で振動する超音波振動子により送
油パイプ３７の先端のノズルを振動させ、灯油等の液体
燃料を数μｍ〜数十μｍの微細粒子にしてポット３１内
に霧化燃料を供給するように構成にされている。

【００２９】また、この超音波霧化装置４３は、送油パ
イプ３７を介して電磁ポンプ３８、油タンク３９に連通
している。４０は風胴であって、燃焼用空気の取入口４
０ａを有し、ポット３１の外周を囲繞するように配設さ
れている。４１は前記取入口４０ａから風胴４０内に導
入された燃焼用空気を強制送風する送風機である。

【００３０】次に、上記構成の動作について説明する
と、電磁ポンプ３８により油タンク３９内の灯油は超音
波霧化装置４３に供給される。供給された灯油は超音波
霧化装置４３の霧化面４３ａから数μｍ〜数十μｍの粒
子となり霧化されて、ポット３１内へ放出される。一
方、燃焼用空気は送風機４１により空気孔３３ａ，３３
ｂ，３３ｃと超音波霧化装置４３の周囲に形成される開
口部４２との間隙４２ａよりポット３１内へ供給され
る。

【００３１】点火ヒータ３５へ通電すると、ヒータエレ
メント３５ａが赤熱する。超音波霧化装置４３の霧化面
４３ａより放出された霧化灯油は、間隙４２ａ及び多数
の空気孔３ａからの燃焼用空気と混合し、赤熱したヒー
タエレメント３５ａにより瞬時に着火し、燃焼炎４３ａ
ａ及び３３ａａを形成する。この燃焼熱により、ポット
３１内部の温度は急上昇し、ポット３１の周壁３２や燃
焼リング３４で液化し、付着した灯油も気化し、燃焼炎
は急速に空気不足となり空気孔３３ｂから供給される空
気により、燃焼炎３３ｂｂを形成する。

【００３２】さらに、ポット３１内部の温度が上昇する
ため、超音波霧化装置４３から供給される灯油全量が気
化し、急速に空気不足となり、空気孔３３ｃから供給さ
れる空気により、燃焼炎３３ｃｃを生じ、短時間のうち
に安定燃焼となる。図３は本実施例において、着火から
安定燃焼に至るまでの電磁ポンプ３８の油供給量、燃焼
量、ポット３１内の油付着量及びバーナ温度の推移を示
している。この図に示すように、着火から安定燃焼状態
に至るまでの時間が１〜２分になっており、従来装置の
場合を示す図６と比較すると、大幅な時間短縮が図られ
ていることがわかる。

【００３３】図４は本発明の第２実施例における気化式
バーナの断面を示している。４５は気化器であって、予
熱用のヒータ４６、燃焼用空気取入口４５ａを有してお
り、予熱ヒータ４６の温度制御部５０によって温度を約
300〜400℃に制御される。４７はバーナであって、気化
器４５内に配設されている。また、超音波霧化装置４３
は燃焼用空気取入口４５ａに設けられており、送油パイ
プ３７を介して電磁ポンプ３８、油タンク３９に連通し
ている。風胴４０は下部に燃焼用空気の取入口４０ａを
有し、気化器４５の外周を囲繞するように配設されてい
る。送風機４１は前記取入口４０ａから風胴４０内に導
入された燃焼用空気を強制送風するものである。

【００３４】次に、上記構成の動作を説明すると、予熱
ヒータ４６により気化器４５が設定温度(約300〜400℃)
に達すると、電磁ポンプ３８により油タンク３９内の灯
油は送油パイプ３７を介して超音波霧化装置４３に供給
される。超音波霧化装置４３は50〜60kHz程度の周波数
で振動する超音波振動子により送油パイプ３７に連通し
た霧化部を振動させ、灯油を数μｍ〜数十μｍに微粒化
して気化器４５に供給する。気化器４５内に供給された
灯油は瞬時に気化ガスとなる。

【００３５】一方、燃焼用空気は送風機４１から風胴４
０を介して気化器４５の燃焼用空気取入口４５ａより気
化器４５内に供給された後、気化ガスと混合され、予混
合ガスとなる。予混合ガスはバーナ４７に供給され、点
火装置（図示せず）により燃焼を行う。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるとき
は、芯部材の毛細管現象により吸い上げた灯油を、ヒー
タエレメントの赤熱加熱で気化して着火し、更にポット
底面に溜った灯油に着火して、拡散燃焼で除々にポット
内の温度を上昇させて灯油を気化していく従来例とは異
なり、点火ヒータのヒータエレメントが赤熱した後にポ
ット内の空間に、灯油を超音波等による霧化装置により
微粒化して供給するため、空気との接触面積が極端に増
加し、ガスに近い燃焼となる。また、気化時間も短くな
るとともに、多量の燃焼量が得られるため、ポット内を
短時間に昇温でき、着火から安定燃焼状態になるまでの
時間を大幅に短縮することができる。

【００３７】また、沸点が高い低質灯油や変質灯油を使
用した場合にも、霧化装置により微粒化して高温部にな
っているポット内や燃焼リングに放出するため、完全に
燃焼させることができ、タールや煤状の気化残渣による
灯油供給部の詰りが生ずることがない。

【００３８】請求項４によるときは、気化器の温度を従
来例の約230〜280℃から約300〜400℃の高温にしたた
め、沸点の高い低質灯油、変質灯油の気化が可能となっ
た。また、これによって超音波霧化装置により灯油を数
μｍ〜数十μｍに微粒化できることにより、高温気化面
への濡れ性がよく、気化効率も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例に係る液体燃料燃焼装置
におけるポット式バーナ部分を示す縦断面図。

【図２】 その横断面図である。

【図３】 ポンプ油供給量、燃焼量、ポット内油付着量
及びバーナ温度の推移を示す動作説明図。

【図４】 本発明の第２実施例に係る液体燃料燃焼装置
における気化式バーナのを示す断面図。

【図５】 従来例の液体燃料燃焼装置におけるポット式
バーナ部分を示す断面図。

【図６】 従来例におけるポンプ油供給量、燃焼量、ポ
ット底部油溜まり量及びバーナ温度の推移を示す動作説
明図。

【図７】 従来の改善例を示す断面図。

【図８】 他の従来例を示す断面図。

【符号の説明】

３１ ポット ３２ 周壁 ３３ａ 空気孔 ３３ｂ 空気孔 ３３ｃ 空気孔 ３５ 点火ヒータ ３５ａ ヒータエレメント ４０ 風胴 ４１ 送風機 ４２ 開口部 ４３ 超音波霧化装置 ４５ 気化器 ４７ バーナ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周壁に開口部及び多数の空気孔を有する
   ポットと、このポットを囲繞するように配設された風胴
   と、この風胴内に燃焼用空気を強制送風する送風機と、
   前記ポットの周壁開口部から該ポット内に臨んで配設さ
   れた液体燃料霧化装置と、この液体燃料霧化装置によっ
   て霧化された霧化燃料に点火する点火ヒータとを具備す
   ることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 有底筒状を呈し且つ周壁に多数の空気孔
   が形成されたポットを設け、燃焼用空気の取入口を有す
   る風胴を前記ポットを囲繞するように配設するととも
   に、前記風胴の取入口から導入された燃焼用空気を前記
   風胴内に強制送風する送風機を設ける一方、前記ポット
   の周壁に開口部を設け、この開口部から該ポット内に臨
   んで液体燃料霧化装置を配設し、さらに該液体燃料霧化
   装置によって霧化された霧化燃料に点火する点火ヒータ
   を前記ポット内に臨んで配置したことを特徴とする液体
   燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 有底筒状を呈し且つ周壁に開口部及び多
   数の空気孔が形成されたポットを設け、燃焼用空気の取
   入口を有する風胴を前記ポットを囲繞するように配設す
   るとともに、前記風胴の取入口から導入された燃焼用空
   気を前記風胴内に強制送風する送風機を設ける一方、超
   音波振動子により灯油を霧化灯油にする液体燃料霧化装
   置を前記ポット周壁の開口部との間に間隙を設けた状態
   で該ポット内に臨んで配設し、さらに通電によって赤熱
   し前記液体燃料霧化装置によって霧化された霧化燃料に
   点火するヒータエレメントを有する点火ヒータを、前記
   ヒータエレメントが前記液体燃料霧化装置の燃料噴出方
   向前方で且つ該燃料噴出方向とほぼ直交する方向に位置
   する状態で前記ポット内に臨んで配置したことを特徴と
   する液体燃料燃焼装置。
4. 【請求項４】 気化器と、この気化器内に配設されたバ
   ーナと、前記気化器内に臨んで配設された液体燃料霧化
   装置と、このバーナに燃焼用空気を強制送風する送風機
   とを備え、前記送風機から供給された燃焼用空気によっ
   て前記液体燃料霧化装置から供給された霧化燃料を前記
   気化器内で気化するように構成され、さらに前記気化器
   の温度を約300〜400℃に制御する制御手段を設けたこと
   を特徴とする液体燃料燃焼装置。