JPS5879657A - 燃焼空気および燃料を加熱する方法および装置 - 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】 本発明は液状、ガス状または霧状化燃料あるいはそれら
の混合物を燃焼するために燃焼空気および燃料を予熱す
る方法ならびにその丸めの装置に関する。

現在光られる公知のΔ−すで燃焼される燃料は、部分的
に燃焼するのみであシ、ただ単に分解され良状態および
部分的を九は不完全燃焼状態でバーナの燃焼室から出て
いく仁とが認められていた。これ紘、燃料粒子が非常に
大きかつ九）、また点火点が非常に高く、燃焼室内にお
ける短かい滞留期間内では燃焼９気と反応できない燃料
部分ができるのである。このため、この燃料部分は燃焼
に必要な状態に達する前に炎から出るのである。

前記の欠点を解消する九め、従来技術では炎の端部に炎
ガス中酸素含有量をできるだけ高く保つように多量の過
剰空気を使用することを提案している。

しかしながら、多量の過剰空気を要する仁のような操作
拡燃焼に関与しないかなりの量の酸素とと４に、不必要
な多量のｉｉ１累が燃焼室を通って導びかれて炎温度す
なわち燃焼温度まで加熱されるという欠点がある。これ
Ｆｉ明らかに燃焼効率を低減する。ｔたさらに、燃焼熱
量のかな１７ＯＩｓ分が煙突を通りて外界に排出される
排ガスによって感応熱の形で損失される。

まえ、燃料ないし燃焼空気を予熱することにようて上記
の欠点を解消することも試みられた・同様に、燃焼空気
をバーナの炎によって直接加熱され良らせん管中に導い
て加熱する装置が設計された。しかしながら、このよう
ならせん管部はこれを流れる空気流にかな）Ｏ流れ抵抗
を発生するので、これＫ（相応する強さの９気プロワ−
を設ける必要が髪じ、又、それに応じてよシ高いエネル
ギを必要とする。

そのうえ、このようならせん管部はこの輪郭が炎の方向
に対して横に呼び工いるために、炎ガスの流れの鑞を妨
げるので、この種の）臂−す祉高い騒音を発生するとと
もに、燃焼が悪くなる・このらせん管部のまわりに、か
つこれに沿りて延びる炎Ｃ）ガスが乱れるため、特有の
すすＯ堆積がらせん管部に形成され、この堆積により熱
移送が悪化するととになる。

使用して予熱するものが設計されている。このような加
熱器、温度を制御する温度感知器を備えた普通の抵抗加
熱器あるいは温度依存性加熱流を作動する正の温度係数
を有する加熱抵抗器のいずれかによりて行なわれる。

上記の場合には、よル多量のエネルギーが必要とｔｂ、
明らかＫこの種の燃焼構造の全体としての効率を低減す
る。この種の構造には、本来的にいりて、スイッチイン
グコンタクトが離れなくな〕、そして最終的に燃料が過
熱状態になるか、あるいは加熱装置が全く作動しない九
めに燃料は全く加熱されないという恐れがある。

結局、予熱され友燃料を使用して作動するよう設定され
た／ぐ−ナには冷い燃料が供給され、このような場合、
明らかに１最適状態の燃焼が行なわれない。

ドイツ特許公開第龜３５８．１８７号公報には、前記の
燃焼空気予熱を起こすことがで龜るような構造で、オイ
ルΔ−す、特にウォータがイラに使用する装置が開示さ
れている。しかし、この装置は燃料を加熱する手段を有
さす、空気の十分な加熱を達成せず、さらに燃料と燃焼
空気との十分な混合をも達成しない。

上記装置の空気予熱器は頂部に向って円錐状に広がって
いる容器の形状をしている。空気予熱のため、燃焼空気
の流速は、炎が破壊を受けるかもしれないほどの約２．
５倍のよシ高い速度に高まる。容器の形状が円錐状に広
げられている九め、炎の直径は減少し、炎は燃焼室の壁
とほとんど接触しない、従うて、環状空間を囲む環状内
領域を流れる空気は十分に加熱され得ない、さらに、容
器の円錐形開口拡炎の必要な循環を減少させ、従って炎
の混合効果を減少させる。そのうえ、ノズルおよび渦巻
き板のまわ夛でかつそれらに向って空気を案内する環状
内領域または空間は比較的大きい、これ社、相応する多
量のよシ冷い空気が吸引されて予熱された空気と混合す
るので、大部分の予熱がま丸損失するという原因になる
・ ドイツ特許公開籐２，６４３，２９３号公報には燃焼空
気を圧力下で供給し、２個の同心環状空間を通りて向流
で導くオイルΔ−すが開示されている。いくらか予熱さ
れ九空気は環状スロットノズルを流れて、はぼ軸方向に
燃焼室中へ入シ、燃焼炎を囲む空気ジャケットを形成す
る。

この種の構造は空気の不十分な加熱を生じるだだけで碌
く、混合し、実効な連続燃焼操作Ｋａ利点のある燃焼室
内での渦巻き混合を生じることもない。

従りて、このように従来装置のいずれにおいても、燃料
、特に低カロリー価を有する燃料の満足な利用を可能に
はせず、連続した完全燃焼を維持することは不可能であ
る。

従って、本発明の目的は、上記欠点を解消して、液状、
ガス状または霧状燃料あるい社それらの混合物を燃焼さ
せるために燃焼空気および燃料を加熱する方法を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は構造および構成が極めて簡単で、操
作が確実で、製造が経済的で、使用が信頼でき、またエ
ネルギ節約操作を可能にする、液状、ガス状または霧状
燃料あるい轄それらの混合物を燃焼させるために燃焼空
気および燃料を加熱する新規な改良構造の加熱装置を提
供することにある０本発明において、上記目的を達成す
るため、本発明の方法は、加熱された流入燃焼空気を燃
焼空間に入る前に、燃焼空間中へ突出しているバーナノ
ズルの表面及びバーナノズル組立体の一部にわたりて案
内し、これによって、バーナノズル組立体内に流入して
電気的に加熱された燃料をさらに加熱するようにするこ
とを提案する亀のである− 燃焼空気および燃料紘、燃焼室内に送られる前にすでに
相応する高い温度になることができるので、炎中の複雑
な継続進行は燃料が炎中０滞留有効期間内で完全燃焼す
るように促進される。加熱され九空気はノズルから流出
する予熱され九燃料へ流入するので、渦巻きおよび相応
する良好な混合が起ζ）燃焼を促進する。燃焼室内に位
置した炎保持板にょ夛、燃料−９気温合物の加圧比が生
じるので、滞留時間が増加し従りて、燃焼が向上する。

燃料−燃焼空気混合物が良好に、かつ、よシすみやかに
調製されるとともに液体燃料は粘度を減少することがで
きるので、ノズルでの向上した錫化が起ることができる
。この過程では、・り一すの操作中発生することがある
とともに特に燃料油を用いて操作するとき燃料の質の変
化により生じる一点が回避される。

これに加えて、今まで特定の構成のツク−すで燃焼され
る必要があったより高い粘度の燃料油を燃焼することが
可能となる。

以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。参照番号
２１は一イラ室を示す、ｌイラ壁１は部分的しか示され
ていない、さらに、燃焼構造の主要部、すなわち、燃料
ノズル１０および２個の点火電極１＃を有するバーナノ
ズル組立体ＩＭが示されている。ｇ！空気プロワはがイ
ラの外側に位置している。この空気プロワｌは燃焼空気
の前室２に接続されておシ、この前室２もまたがイラの
外側に位置し、？イラ壁５上で直接境が接している。３
個のシート状金属材料で構成され九シリン〆σ＃７＃Ｊ
、すなわち外側シリンダＣ１中間シリンダ７および内側
シリンダ８ががイラ室２１中へ突出している。外側シリ
ンダ６は取付は用７ランジ４から延びておシ、この取付
は用７ランジは一イラ壁５に取付けられている。取付は
用７ランジから遠い方の端部で、この外側シリンダ６は
げ−ム状の変化部２２を有してお）、この変化部２２は
外側シリンダ６の外壁を内側シリンダ１の外壁へ連結し
ている。中間シリンダ１は取付は用シリンダ４から突出
しているとともにその端部がドーム状の変化部から所定
の間隔をへだてているので、流れている燃焼空気の通路
は外側シリンダーおよび中間タリン〆１に境をなされて
いる環状空間２！と、中間シリンダ１および内側シリン
ダ８ノよって境をなされている環状空間２４との間で形
成されている。この内側シリンダ８は燃焼室９を囲む炎
管を形成している。ｔた、内側シリンダ８はドーム２２
から取付は用７ヲンジ４に向りて、す表わち、−イラ壁
５へ戻る方向に延び、取付は用７ランジ４の前方で終っ
ているので、環状内９間ｚ４から燃焼室ｔへ通じる燃焼
空気の通路が残留する。

内側シリンダ１と炭化部２２とによって炎支持リング２
５が支持されておシ、この炎支持リング２ｓはシリンダ
８と燃焼室ｔとの接合点から延びておシ、かつ燃焼室９
から離れて内方へ湾曲している。ノズル１０のすぐ上方
には、／り一ナノズル組立体１５用の支持および集中化
リング１１によって支持された空気じゃま板１２が配置
されている。

炎支持リング２５によって、燃焼ｆｉｌ内の空気−燃料
混合物に圧力が及はされるので、この混合物は加圧され
、その燃焼が向上する。

ノズルの構成については、ノズルを有するノズル組立体
の部分および点火電極が燃焼室中へ突出するように取付
は用７ランジ４を通って延びている。燃料は燃料１ｙｆ
ｚａによって吸引配管２＃を通って吸引され、圧力供給
配管２ｒを経てノズル組立体１１のらせん溝２９を通っ
て供給され、そζで燃料は電気加熱される。この端ｔ＠
ＩＫは、電気−電子制御装置１＃へ延びている電導体１
ａが設けられている。高電圧−１１は、この制御装置１
ｇから２個の点火電極１６へ延びている。この制御装置
１＃は周知の普通の構成であシ、詳しい説明は省く。

空気プロワ１はこれと取付は用７ランジ４との間に位置
し九空気前１１２と連通し、さらに取付は用７ランジ４
における空気人口１を経て同軸のシリンダの外側環状空
間２Ｓと連通している。

保ｓ７−ド１３は前室２の内側に位置しておシ、Δ−ナ
ノズル組立体１５および点火電極１６のそれぞれの後端
部を囲んでいる。また、保護フード１３は空気入口開口
１４を備えて取付用７ランジ４に取付けられてお夛、空
気前室２中へ供給された燃焼空気の一部はこの入口開口
１４を通りて保護フードｌｓ内へ通ることができない。

保ｌＩ７−ドＩＪによって囲まれ九！間は温度均一化室
としての低温室２＆である。（Ｉｋ温室ｊａを覆う取付
は用７ツンジ４０部分は、点火電極１６とバーナノズル
組立体ｆｊＫｌｌＩ＊して位置した９気流出開口２８を
備えておシ、この開口２８を通りて、空気が低温室２ａ
がらパ−ナノズル組立体ｘｔｔｏ部分および燃焼室９中
へ突出している点火電極の部分を囲む空間へ流入する。

この空間は高−３ｉ１９　ｍを形成し、この高温室で低
温室から発生する温度絢−化空気が内側環状空間２４か
ら発生する高温に加熱された空気と混合する。！２気プ
ロワ１によって搬送され九冷い燃焼空気の低温Ｗｉｌｉ
　ｊ　ａ　Ｋ入りた多量の部分は、／母−ナノズル組立
体１ｊ及び点火電極ｌ＃を全体的に流れて、これらの構
造部材および燃料が過度に高温に加熱されるのを防いで
いる。この構造によって、燃料が蒸気ないし集合し良ガ
スの状態でノズル１ｏがら流出する原因になる流入高圧
燃料の過度の加熱が防止される。

空気プロワＩＫよって搬送された主要量の燃焼９気は、
９気入口Ｊを通りて最初は外側褒状゛空間２Ｓへ流入し
、そこで−イラ温度まで予熱される。外側シリンダＣは
このとき熱交換表面として作用する。ドーム状変化Ｗ６
２２で、空気流は逆向きＫなシ、反対方向に内側ｍ状空
関２４を通りて流れ、そζで燃焼室９から発生すシリン
ダ８は熱交換表面として作用する。相当高い温度で内側
環状空間２４を去る燃焼空気拡流れの方向がさらに逆に
なりてノズル１ｏのおよびバーナノズル組立体１５の燃
焼室中へ突出している部分の部間全体にわ九シ、かつ、
この表面に沿って流れ、ノズル１ｏを出る燃料とともＫ
ｆｆｉ焼室９へ流入する。

空気流がノズル１ｏから出てくる燃料と合流する前に、
燃焼空気は渦巻を促進することにょシ空気と燃料の混合
を促進する９気じゃ噴板に衝突する。炎保持板１１１−
１、燃焼室９の横断面を減少しているので、この過程を
向上させている・ 又、バーナノズル組立体１５および燃料ノズル１０１ｄ
、それぞれ所定の燃料に相応するようにその構造を自由
に設計することができる。そのうち１Δ−ナノズル組立
体１５の燃焼空気が流れる部分の表面の大きさを適切に
選択するととＫよって、燃料の終端温度を所定の燃料に
相応する最適値に達するよう調節することが可能である
。

始動時において、外側環状空間２Ｊおよび内側積状空関
２４を通りて流れる燃焼空気は、明らかに十分加熱され
ないかあるいは全く加熱されない、従うて、燃焼も加熱
されないことになる・この冷い始動段階、すなわちノ譬
−すが操作温度に達するまで必要な時間全体を補うため
に、別途に１電気バ一ナノズル組立体の加熱構造が使用
される。これは／ｆ−ナノズル組立体１１ｉ１１Ｃ配置
される電気加熱器挿入体（図示せず）であシ、この加熱
器は、周知のバーナと幾なシ、所定のバーナ温度に違し
先後オフに切換えられる・この加熱器挿入体の加熱容量
は、その温度制御が不作動状態にある場合でも燃料が過
熱されることがないよう選択される。

上記実施例の説明て明らかのように、空気および燃料予
熱器は、このバーナの寸法が現在のΔ−すの寸法とはほ
とんど差がないほどにきわめてコンパクトになる。従っ
て、この種の／４−すは現在すでに存在している一イラ
室中に設置することができる。

実際の実施例について多くの試験を行なり九結果、これ
まで知られている予熱方法と状遊に、−ぐ−ナの試験毫
デルはすす量が０１排ガス中ＯＣＯ，含有量が１４１１
よ〕多く、ならびに不燃焼嶽化水素はもはや測定不可能
な１１に微量であることが測定された。

バーナの始動後、燃料油ＫＬ　（・ｘｔｒａ　ｌ魚ｇｈ
ｔ　）を使用することによって２，３分後に約ｓｏｏ℃
の空気温度に達した。これにょ夛燃料ノズルでの燃料油
の温度は１３０ｔに達した。冷いバーナの始動時、炎は
最初明るい黄色で、操作温度に遣した後、この炎は實で
あり九・ 炎の騒音発生は冷いΔ−すに比咬して、あるいは予熱を
しないで行う類似Δ−すと比較して、着しく低かった。

周知のように光スペクトルの可視部分でのみ作動し、炎
の消滅の際に燃料油の供給を中断する働きをなす光電セ
ルは青色の炎で拡作動しない、従うて、この炎は１２〜
１５Ｈｓの周波数で発振する炎の赤外１１に応答する光
電セルあるいはイオン化感知′器にようて監視される。

以上、本発明の好ましい実施例について説明し九が、本
発明はこれに限定されず、その他種種の態様で実施する
ことがで龜ることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

図面社、本発明の実施例に係る燃ｍ空気および燃料を予
熱する装置の断面図である。 １−空気ブロワ、１−・空気前型、４・・・取付は用７
ランジ、５・・・Ｉイラ壁、−・・・外シリン〆、１・
−中間シリンダ、１−・内シリン１１ｔ・・・燃焼室、
１ａ−４料ノズル、Ｊｊ−・・バーナノズル組立体、１
６・・・点火電極、２１・・・−イラ室、２２・・・蛮
化部、ｚ　ｘ　、　ｊ　４・・・ｍ状空間、２０・・・
燃料１１７ｆ、１ｇ・・・吸引配管、Ｉ　Ｆ−・・圧力
供給配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　液状、ｆス状ま喪祉−状燃料あるいはそれらの混
   合物を加熱装置用がイラで燃焼させる丸めに燃焼空気お
   よび燃料を加熱するにあたり、−イラ室から発生する多
   量の熱を、厳初に第１の流れ方向に流れる燃焼空気流に
   供給し、次いで上記の流れ方向を逆にしてバーナ炎から
   発生する多量の熱を上記燃ｍｑ気流に供給し、その後流
   れ方向を更らに逆にして加熱された燃焼空気を上記がイ
   ラの燃焼空気中の燃料と混合する方法において、加熱さ
   れ＊ｓ人燃焼９気が前記燃焼空間へ入る前に１当該燃ｍ
   空気を燃焼空間中へ突出しているバーナノズルの表面及
   びバーナノズル組立体の一部にわたって案内し、これに
   よって、バーナノズル組立体内に流入して電気的に加熱
   された燃料をさらに加熱するようＫしたことを特徴とす
   る燃焼空気および燃料を加熱する方法。 ２、燃焼空気の一部を前記−イラ室の外側に位置し九バ
   ーナノズル組立体の部分および点火電極に沿りて案内し
   てなる特許請求の範囲第１項に記載の燃焼空気および燃
   料を加熱する方法。 ３、前記の一イッの始動時、上記燃料を追加の加熱手段
   によって一イラ室内側の操作温度に達するまで加熱して
   なるＩ！＃許請求の範囲第１項に記載の燃焼９気および
   燃料を加熱する方法。 ４、　液状、ｆス状まえは霧状燃料あるいはそれらの混
   合物をＩイラで燃焼させるために燃焼空気および燃料を
   加熱する装置において、ノズルとノズル組立体および点
   火電極を有するノズル手段と、互いに境が接していて前
   記がイツのがイツ富中へ軸方向に抵出するとともに燃焼
   空気を案内するようＫした２個の同軸配置の環状空間と
   を有し、これら空間のうち内側褒状空間は前記がイラの
   燃焼室を囲み、外側環状便間はその端部で前記ノズル手
   段の領域と向い合って位置した空気入口を備え、かつそ
   の反対端で前記内側環状空間と連通し、前記内側環状内
   空間は順次前記ノズル手段Ｋｉｌ＊して前記燃焼室と連
   通し、前記ノズル組立体のノズルは燃焼室の領域中へ突
   出して高温室を形成する部分を備え、前記ノズル組立体
   のノズルから離れて位置している部分は９気プロワの後
   方に配置され九空気前富内に位置し九低温ｍＫよりて―
   まれてなることを特徴とする燃焼空気および燃料を加熱
   する装置。 翫　前記空気前型は、ｌイラ室の外側に位置し、かつが
   イラ室を閉鎖するがイラ鷺に接続され九堆付妙用７ツｙ
   ゾと？イツ嫁から間隔を置いて位置するとともに前記空
   気前型に割夛当てられた空気プｐワとの関に延出し、前
   記低−室を囲むとともに空気ツロワと向い合っていてか
   つ９気入口開口が形成され九端壁を備えた空気前室内の
   保護フードが設けられ、前記保護フードの前記取付は用
   ７ツンジによって形成された覆いが前記高温室へ通じる
   空気出口開口を備え、状空間の空気入口と連通してなる
   特許請求の範囲第４項に記載の燃焼空気および燃料を加
   熱する装置。 ６、上記燃焼室の横断面積が、燃焼室の前記ノズルから
   遠ｉ方の端部に位置し九炎支持リンダによって減少され
   てなる特許請求の範囲第４項に記載の燃焼空気および燃
   料を加熱する装置。