JPS6323445B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、灯油等の液体燃料を霧化し、燃焼用
空気と予混合して燃焼させる、液体燃料燃焼装置
に関するものである。

従来から、液体燃料を霧化して燃焼させる装置
は数多くあり、たとえば、液体燃料を加圧し、ノ
ズルから噴霧して燃焼させる加圧霧化式燃焼装置
（ガンタイプバーナ）や、円板状回転体の周辺か
ら遠心力により飛散する燃料霧化粒子を燃焼させ
る回転霧化式燃焼装置（ロータリバーナ）などが
もつとも代表的なものである。

しかし、これらは、いずれも霧化した直後に燃
焼用空気と混合し、着火・燃焼させる装置であ
り、いわゆる拡散乱流炎を形成する拡散燃焼方式
の装置である。この場合、燃料と空気の混合があ
まり均一でなく、遊離炭素を析出させ、必然的に
すすの多い赤火燃焼となつたり、未燃ガスや一酸
化炭素が発生したりする。また、混合の不均一性
が、燃焼速度の局部的な差を呈し、燃焼振動や燃
焼音の増大ともなつていた。

一方、液体燃料の予混合燃焼は、燃料を加熱蒸
発させ、ガス状にすることにより達成されてい
る。しかし、この場合には、少なくとも燃焼初期
には電気ヒータなどによる加熱が必要となり、多
量の電力を消費してしまう。そしてまた、加熱蒸
発部の温度分布の関係や燃料性状によつては、加
熱部にタールを生成するというおそれがあつた。

最近になつて、超音波振動により、液体燃料
を、燃焼工学的にほとんどガス燃料と同等に取扱
えるといわれている10μm以下の径の微粒子に霧
化して予混合燃焼させることが試みられている。
この場合には、電気ヒータも必要とせず、また、
熱的な状態変化をほとんど伴わないので、タール
の生成がないという利点がある。しかし、霧化時
に微粒子だけでなく、径の大きな粒子も生じてし
まうこと、さらに霧化部から燃焼部に導かれると
きに霧化粒子が凝集して、途中で大粒子を形成し
てしまい、燃焼部で完全に燃焼しきれず、赤火燃
焼となつてすすが発生してしまうことといつた欠
点がある。さらに、ガス燃料に比べて霧化された
液体燃料は空気への拡散速度が遅いために、燃焼
用空気との混合に不均一性を残し、また、理想的
に液体燃料分子が燃焼用空気と混合されたと仮定
した場合よりも燃料の分布に片寄りがあり、適当
な燃焼における空燃比において、見かけの燃焼速
度は実際の燃焼速度よりも遅く、火炎の吹飛びを
起しやすくなり、可燃巾が非常に狭い。そのた
め、通常のガス燃焼に使用されるバーナヘツドで
は、安定した燃焼をさせることができない。

さらに、応用形態からみると石油ストーブのよ
うに輻射暖房を重視する機器では別に金網を燃焼
部で生成した火炎の上方に位置させておき、それ
を火炎で赤熱させて放射熱をとつている。

本発明は、上述のような従来の機器にあつた欠
点や不便さを鑑みて、燃焼部のバーナヘツドの炎
口に熱伝導の悪い多孔質材を使用することによつ
て、霧化時またはその後において大粒子が少々発
生しても、不完全燃焼によるすすや未然ガスなど
の悪性物質の発生しない安定した霧化液体燃料の
予混合燃焼をさせ、しかも金網等を用いず、それ
自体で容易に放射熱を得ることができる液体燃料
燃焼装置を提供するものである。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて
説明する。第１図は一実施例の全体構成図で、１
は回転霧化、加圧霧化、超音波霧化等の液体燃料
霧化装置、２は予混合部、３は燃焼部である。ま
た、４は送風フアン、５は送風フアン４の駆動用
モータである。６は液体燃料霧化装置１と予混合
部２とを結合する接続管である。

第２図および第３図は燃焼部３の部分拡大断面
図で、７はセラミツクスなどの比較的熱伝導の低
い多孔質材でできたバーナヘツドで、その平面状
に多数のしかもある程度の長さをもつた炎口８を
有している。多孔質材としては、セラミツクスの
ほか多孔質焼結金属や無機繊維物質なども用いる
ことができる。

次にその運転状態について説明する。液体燃料
霧化装置１で霧化され、粒子状になつた液体燃料
（以下、燃料霧化粒子と呼ぶ）は、駆動用モータ
５で駆動された送風フアン４からの空気流の搬送
力により、接続管６を経て、矢印１２のように予
混合部２に導かれる。この予混合部２において、
燃料霧化粒子と搬送に用いられた空気流とは均一
に混合された後、予混合気となつて燃焼部３に導
かれ、炎口８を経て、矢印１３のように炎口外部
端１０から外部に噴出する。ここに運転初期にお
いて着火源（図示せず）を置くことにより、予混
合気は着火し燃焼を始める。このとき生じた火炎
は、炎口外端部１０を加熱し赤熱させる。しか
し、この赤熱は、バーナヘツド７が断熱性の高い
多孔質材のため、そして、ある程度の長さを持つ
ているために、そのきわめて表面部分に留どま
り、内部には進行しない。一方、霧化粒子に混じ
つて生成する相当大きな燃料粒子は、この炎口の
ストレート部の壁で獲えられ、伝導熱で徐々に蒸
発気化されるか、または空気流に乗つて赤熱した
炎口外端部１０を通過するときに、その放射熱を
受けて、急速に蒸発気化して燃焼に供せられる。
したがつて、従来の装置では液体燃料の霧化条件
を厳重にコントロールしてもかなりの確率で巨大
粒子が発生し、燃焼を良好に保つことが困難であ
つたが、本発明の装置ではバーナヘツド７の断熱
特性を利用して、その炎口外端部１０に局部的な
赤熱部分または赤熱層を作ることにより、燃料霧
化粒子の大きさのばらつきが多少あつても、適当
に蒸発気化過程が加えられ、急速に燃焼用空気と
均一混合された後、非常に良好な燃焼状態に入
る。

このように、蒸発気化過程を経た均一混合は、
燃焼速度を一定させ、火炎の吹き飛びや逆火を防
ぎ、非常に安定した燃焼状態を実現し、また大き
な燃料霧化粒子がそのままの状態で燃焼に供され
ることがないので、燃焼しきれずにすすや未燃ガ
スなどの悪性物質を生成するというおそれもな
い。

さらに、炎口外端部１０の赤熱部分または赤熱
層を輻射暖房用の放熱部に直接利用することによ
り、金網などの赤熱体を新たに具備しなくても、
容易に広い面積の輻射暖房効果を得られるのであ
る。

また、第４図はバーナヘツドの炎口８を、その
上端付近のみ多孔質材１１で形成したものであ
り、さらに、第５図はバーナヘツド７の上部層の
み炎口８を有する多孔質材１１で構成し、下部層
に補強および気流を整流するためのハニカム状の
補強材９を備えさせることにより、前述と同等の
効果が得られるようにしたものである。

一方、燃焼部の構造として、第６図に示すよう
に、円筒状の周囲に多孔質材１１を配し、それに
炎口８を設けたバーナヘツド７により、同等の効
果を得ることができる。なお、第１図の実施例と
同じく２は予混合部、６は接続管である。

以上のように本発明によれば、燃焼―空気予混
合体を燃焼させる燃焼部を、熱伝導の低い多孔質
材よりなり、かつ炎口を有するバーナヘツドで構
成するとともに燃焼時の熱による前記バーナヘツ
ドの赤熱部が燃焼側表面の近傍のみに形成される
ように前記炎口の経路長を設定しているため、燃
料―空気予混合体に含まれる10μ以上の液体燃料
粒子は多孔質材の炎口の内周面で一旦捕えられ、
炎口先端から多孔質材を伝わる熱で徐々に気化す
る過程と、炎口内を阻害なしに通過するとき、多
孔質材の高断熱性によつて赤熱された炎口先端か
らの放射熱で急に気化する過程を経てガス状燃料
になり、その結果、安定した状態で良好な燃焼を
得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる液体燃料燃焼装置の一
実施例の一部破断斜視図、第２図はその部分拡大
図、第３図，第４図，第５図、および第６図はそ
れぞれその要部の代表的な構成を説明するための
図である。 １……液体燃料霧化装置、２……予混合部、３
……燃焼部、４……フアン、７……多孔質材、８
……炎口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体燃料を微砕して霧状にする霧化装置と、
   霧状液体燃料と燃焼用空気とを混合して燃料―空
   気予混合体を生成する予混合室と、燃料―空気予
   混合体を燃焼させる燃焼部とを有し、前記燃焼部
   を、熱伝導の低い多孔質材よりなり、かつ炎口を
   有するバーナヘツドで構成するとともに、燃焼時
   の熱による前記バーナヘツドの赤熱部が燃焼側表
   面の近傍のみに形成されるように前記炎口の経路
   長を設定したことを特徴とする液体燃料燃焼装
   置。 ２ バーナヘツドが平面に対して垂直な多数の炎
   口を有する平板状多孔質材で構成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体燃
   料燃焼装置。 ３ バーナヘツドが多孔質セラミツク、多孔質焼
   結金属、無機繊維物質のいずれかで構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第２
   項のいずれかに記載の液体燃料燃焼装置。