JPS5913463Y2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 従来のほとんどの液体燃料の気化方式は、油を直接加熱
して、ガス化するものであって、比較的低温に加熱され
た空気によって、油を気化する方式％式％ 本考案は、燃焼熱によって比較的低温の加熱空気をつく
り、これによって、油を気化するものであるが、とくに
、この場合の熱交換を急激に行なわず、徐々に温度を上
げることにより、熱交換部分の部分的な熱負荷をなくシ
、耐久性、信頼性の向上につとめ、より一層均−な空気
温度が得られるものである。

以下、本考案をその一実施例を示す図面を参照して説明
する。

第１図において、１は気化筒で、この気化筒の外周に沿
って、予熱ヒータ２が、ヒータバンド３によって締めつ
けられている。

気化筒１の内部には遠心カフアン４が、気化筒１の底面
にスペーサ５を介して取り付けられているモータ６のシ
ャフト７に固着されて回転するようになっている。

さらに前記気化筒１の前面開口部には、中央に空気吸込
み口８を有しかつ周辺の一部に気化ガスの吐出口９が設
けられた気化室蓋１０が密着して設けられており、これ
によって気化室１１を構成している。

１３゜１４は内筒及び外筒で、内筒１３外面と外筒１４
内面との隙間は気化室蓋１０の空気吸込み口９に連通し
ている。

内筒１３は両端が開口されており、また、外筒１４は上
部が閉塞されていて、下部は空気吸込み口８に連通して
いる。

一方前記気化室蓋１０の気化ガス吐出口９は、気化ガス
ダクト１５を介して、バーナ１６に連通している。

なおバーナ１６は外筒１４外に設けられている。

このバーナ１６はメツシュの細かい網筒等の多孔性のプ
レートからなっていて、上方にはバーナトップ１７が、
下方にはバーナベース１８がすき間が生じないように結
合されている。

さらにバーナベース１８は耐熱性のパツキン１９を介し
て気化ガスダクト１５の上面に金具２０で密着固定され
ている。

なお、以上の構成において、内筒１３外から順に、内筒
１３内、内筒１３外面と外筒１４内面との隙間、外筒１
４外面とバーナ１６内面との隙間、バーナ１６外へと至
る空気流通路１２が形成されており、内筒１３外面と外
筒１４内面との隙間と、上記外筒１４外面とバーナ１６
内面との隙間との間に位置する空気流通路１２部には空
気吸込口８に対向して液体燃料の吐出口となるノズル２
１がノズルホルダー２２に固着され、このノズル２１は
送油バイブ２３を介して電磁ポンプ又はギヤポンプ等の
オイルポンプに連通している。

なお、上記ノズル２１と遠心カフアン４によって液体の
微粒化機構を構成している。

気化筒１の底面には、ヒータサーモスイッチ２４及びバ
ーナサーモスイッチ２５が設けられていて、それぞれ予
熱ヒータ２及びバーナの運転制御を行なうようにしであ
る。

２６は前記バーナ１６に対向して設けられた点火用電極
であり、２７はバーナ１６の燃焼炎に臨むように気化ガ
スダクト１５の底面に取り付けられたｃｄｓ等からなる
炎監視装置である。

上記空気流通路１２を形成する内筒１３の大気に開放さ
れる方の端部には、ダンパ２８が設けられていて、遠心
型ファン４によって吸入される空気量を調節できる。

上述の構成よりなる液体燃料燃焼装置の一応の燃焼動作
を次に説明する。

まず電源を入れると、最初はバーナ温度が下っているの
で、予熱ヒータ２に通電されて、バーナ温度が上昇する
。

ここで、気化筒１の底面に取り付けられているバーナサ
ーモスイッチ２５が検知し、この温度が１５５℃に達す
ると燃焼動作が開始する。

すなわち、送油パイプ２３を通って、ノズルホルダー２
２に固着されたノズル２１に油が圧送されてくると同時
に、モータ６が回転して、ファン４が回転を始めるが、
ファン４の中央部には、適当な断面積をもつファンボス
があって、ここにおいてモータシャフトと結合されてい
るので、ファン４とシャフト７が同軸で回転し、ノズル
２１から噴出された油は、このファンボスの底面に当っ
て、遠心力で周囲に飛ばされ、その外側に位置する遠心
型ファン４の各羽根に均等に分布され、この部分で油の
粒子は細分割、攪拌、加速されて外周方向に向って超微
粒子の状態で飛散される０ このような噴霧機構による油粒子の直径は第２図ａに示
されるように第２図すの圧力噴霧式による油粒子の直径
に比べてはるかに小さく、そのほとんどが１００μ以下
で、しかもその内の４０％近くが２５μ位に集中分布し
ている。

従来は、油を圧送するためのオイルポンプに、７ｋｇ／
ｃｒｎ２程度の高圧力をノズル２１に与えないと、噴霧
粒径が大きくなす、シかも噴霧のパターンが極度に悪化
するといって不具合が生じ、オイルポンプ自体を非常に
過付価な設計にしなければならなかった点、さらにはノ
ズルの加工上の問題から最低流量が０．４ガロン／時間
までしかとれず、圧力噴霧式では最低能力約１００００
Ｋｃａｌ／ ｈまでであるとともに、小孔のノズルを使
用する程、目詰りに対する対策が重要となったり、ノズ
ル自体のバラツキが大きくなったりするという欠点があ
った。

これに対して上述のようにすることによって、低圧力の
オイルポンプが使用できしかも、ノズルも圧力に応じて
大きな孔のものが使用でき、安価で安定した噴霧が期待
できるものである。

これは、ノズルから噴霧される油は粒径及び噴霧パター
ンに無関係に選べるからである。

次にこのようにして、微細粒子となった油は上記遠心型
ファンによって吸収される空気とともに気化室１１内に
飛散されて予熱ヒータ２であらかじめ加熱されている気
化筒１壁面に当って瞬間的に気化されるものであるが、
この場合気化筒１１の温度が低すぎると、十分な気化作
用が行なわれず、従って、燃焼状態が悪くなる。

一方、この温度が高すぎると灯油中に含まれるタール分
が、この高温部分に付着して長時間の使用中にはタール
分によって、目詰りを起す可能性がある。

従って、これらの常置をなくすために、バーナの気化筒
の温度を以下に示す温度範囲にある時に気化動作が行な
われるようにしたものである。

すなわち一般に灯油の蒸留温度は１７０〜２８０℃とさ
れているが、初留点は１５５℃であり、しかもタール分
の発生は、３００℃を超えるころからきわめて顕著に現
われる。

これは３１０℃が重油及び残査の蒸留温度の下限に当る
ためで、この温度以上になると、それよりも蒸留温度の
低い成分が瞬間的に気化するためである。

従って気化筒１の温度を制御するヒータサーモスイッチ
２４が１５５〜３１０℃の範囲内でヒータ２の温度制御
を行なうと共に、バ−ナサーモスイッチ２５が１５５℃
に達したとき気化動作を行なわせるようにしたものであ
る。

従って燃焼の立上りは極めて良好で、かつタール分の発
生等のない安定した燃焼状態が得られるのである。

一方、気化筒１の開口部は、気化室蓋１０によって絞ら
れているので、この部分が一種の混合室となり、遠心カ
フアン４によって吸引された空気と上記のようにして気
化された油とが完全に混合して、均一な混合気となり、
これが気化ガスダクト１５を通って、バーナ１６におけ
る多数の炎口がら噴出し、この時電極２６によって放電
を行なえば着火し、バーナ１６の前面で一様に面燃焼を
行なうものである。

さて、燃焼が始まると、燃焼炎はバーナ１６の外周面に
形成されるが、バーナ１６の炎口は多孔状になっている
ので、燃焼炎からの輻射熱は、炎口に対して、燃焼炎が
形成される側と反対側にも均等に与えられ、従って空気
流通路１２を形成する外筒１４の外面を均一に加熱する
ものである。

従って、外気に連通している内筒１３を通過して来た空
気は、この外筒１４を通過する際に熱交換され、加熱さ
れた空気が遠心型ファン４に吸引されて気化室内に入る
ので、前記の超微細粒子となった油滴はそのほとんどが
、上記加熱空気中で気化されるものである。

ここで、加熱空気の温度と油の粒子径との関係は第３図
に示される通りで、斜線の領域では、噴霧された油が１
００％近く気化できることを示している。

従って第２図と第３図とにより明らかなように、加熱空
気の温度が２００〜３００℃位になれば、噴霧された油
のほとんどが空気中で気化されることになる。

このように、空気を加熱するための空気流通路を燃焼炎
が形成される側とは反対側に設けた理由は、直接燃焼炎
を当てないようにするためで、逆に燃焼炎が直接当ると
、高温酸化が急速に発展して、材料自体の耐久性が極め
て困難であると共に、一定の間隙を設けて直接炎が当ら
ないようにする場合、燃焼が不安定で、多少炎が動揺し
ても、炎が接触しない程度まで範囲を広げねばならず、
受熱量が極端に減少して、油を気化するに必要な空気温
度を得られないという欠点が生じるものである。

これに対して本考案のように燃焼炎の反対側において熱
交換を行なうようにすれば、空気流通路が直接炎によっ
て加熱されることもなく、燃焼炎の長さのバラツキに関
係なく、炎口から外筒外面までの路離を決めれば、常に
一定した、しかも均一な受熱量が得られ、気化状態を安
定に保つことが出来ると共に、燃焼状態を常に安定させ
ることができるものである。

さらに、空気流通路を形成する内筒１３を熱伝導率の極
めて悪い材料、即ち、断熱性に富んだ材料によって構成
することにより、外筒１４を通過する際に加熱された空
気が再び内筒１３の外面において、新鮮空気によって冷
却されることを防止するものであり、気化動作により効
率的に行なわせるために極めて有効である。

また、内筒１３を全体的に断熱性の良い材料で構成する
かわりに、第４図のように、内筒１３の下方すなわち、
外気取入れ口に近い方の一部に断熱材３２を巻くことに
よってもほぼ同等の効果が得られるものである。

また、第５図のように内筒１３自体を二重筒状にするこ
とによって空気断熱層３３を設けてもよい。

以上のように本考案の液体燃料燃焼装置は、空気流通路
が二重筒状となっており、かつ前記内筒が適度な断熱性
をもっているものであり、下記のような効果を奏する。

（１）直接熱交換されるのは外筒であるが、輻射熱によ
って、内筒もある程度加熱される。

従って、内筒を通過する空気は、急激にではなく徐々に
加熱され１、外筒を通過するときはある程度の温度に達
する。

従って、外筒表面と裏側との温度差は多少緩和され、外
筒に加わる熱負荷も緩和され、とくに耐熱性が要求され
るような熱伝導率の悪い材料では応力が小さくなり耐久
性が著しく向上するものである。

（２）内筒に適度な断熱性をもたせる訳は、以下による
。

すなわち、外筒で熱交換された加熱空気が、外筒出口の
空気流通路を通過する際に、内筒入日付近に触れること
になるが、この部分は新鮮空気を吸引する部分で、最も
冷却されている部分である。

従って、外筒で加熱された空気が再冷却されてしまう。

このために内筒自身に適当な断熱性をもたせることによ
って、下部では断熱を、上部では適度な加熱をされるも
のである。

これは、第４図に示されるように内筒自身は熱伝導の良
い材料で構威し、下部に断熱材等を巻くことによって、
より一層効果が増大することは明白である。

そしてこのように内筒に断熱構成を用いると内、外筒間
でせっかく加熱した空気が内筒に触れることにより冷却
されることはなく、よってこの加熱空気を液体燃料の微
粒子と混合すると微粒子がスムーズに気化するとともに
十分に混合するので、バーナ部ではきわめてクリーンな
燃焼が行えるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における液体燃料燃焼装置の
断面図、第２図はその液体燃料の粒径と分布割合との関
係を示し、ａは本装置の場合、ｂは圧力噴霧式の場合、
第３図は気化ガスの粒子径と空気温度との関係を示す図
、第４図、第５図は、その他の実施例における燃焼装置
の要部断面図である。 １２・・・・・・空気流通路、１３・・・・・・内筒、
１４・・・・・・外筒。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 多数の炎孔を有する筒状のバーナと、このバーナの内側
   に設けた外筒と、この外筒の内側に設けられた断熱構成
   の内筒とを備え、上記内筒外から順に内筒内、内筒外面
   と外筒内面との隙間、外筒外面とバーナ内面との隙間、
   バーナ外へと至る空気流通路を形威し、この空気流通路
   内の上記内筒外面と外筒内面との隙間と、上記外筒外面
   とバーナ内面との隙間との間に位置する空気流通路部に
   、油を噴出するノズルと、このノズルから噴出された油
   を遠心力によって外方に飛散させ微粒子とする遠心型フ
   ァンとを設け、上記内筒外から内筒内に流入した空気を
   、内筒外面と外筒内面との隙間を通して加熱した後に上
   記微粒子と混合し、混合気を外筒外面とバーナ内面との
   隙間を通してバーナの炎孔外へ噴出し、燃焼させる構成
   とした液体燃料燃焼装置。