JPS63267802A - 油燃焼方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、粘性の大きい重油や、不純物を含む廃油、低
粘度の洗油からコムまで、あらゆる種類の流体燃料を燃
焼させることができる油燃焼方式に関するものである。

（従来の技術） 一般にボイラーなどの燃焼方式としては、灯油や重油な
どを流体燃料とする石油燃焼バーナーが用いられている
。

これは１例えば第４図に示すように、タンクｌに入れた
燃料油２を、オイルポンプ３を介して、ノズル４の先端
から霧状に噴射し、後方から送風ファン５で空気を供給
しながら、トランス６に接続したイグナイター７で電気
火花を発生させて着火し、燃焼室８の側壁に挿入した火
口９からバーナー炎１０を、噴出して燃焼室８内で燃焼
させ、燃焼炎が上昇して、氷室ｌｌ内の水１２を加熱す
るものである。

この石油燃焼バーナー１３は、通常、燃料油２として粘
性の大Ｓい重油を用いる場合にはノズル４を太くし、オ
イルポンプ３も出力の大きいものを必要とし、同時に送
風ファン５も大きくなるので装置が大型となっていた。

また従来の装置は、使用する燃料油が機器ごとに定めら
れ、その種類を自由に選択することができず、特にＢ重
油、を使用するものは装置が大型で高価となる欠点があ
った。

しかしながら、従来の装置では、使用済みのモーターオ
イルや切削油、てんぷら油など、微細な金属粉や固形分
など不純物を含む廃油を燃料として用いるとノズル４が
目詰まりし、また金属粉などによりオイルポンプ３のギ
ヤが摩耗して故障を起すなどの問題があるため、そのま
ま燃料として利用することができなかった。

このため、従来は廃油を再生処理などして多くの手間を
かけていたが、石油価格の低落によりその回収や処理さ
えも十分に行えなくなってきた。

また蒸発式燃焼の場合、重油に含まれる灰分や廃油に含
まれる不純物が蒸発せずに燃焼室の底部にスラッジ状の
残滓として残り、これが次第に堆積して給油口を塞いで
しまう欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる点に鑑み種々研究を行った結果、不純物
や灰分などを飛散させることにより灰分を多く含む重油
や不純物を多く含む廃油。

各種洗油などの油から、石炭粉末と重油を混合したコム
まであらゆる種類の燃料油を用いることができる上、燃
焼の立上がりが速く、しかも効率良く燃焼して有毒な廃
ガスの発生も少なくその上装置も小型から大′型まで設
計し易くプラントの加熱炉やボイラー並に暖房用として
も好適な油燃焼方式を提供することを目的とするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は燃焼室の底部に向けて、バーナーの火口を設置
し、バーナー炎で燃焼室底部を加熱しながら、水を混合
した燃料油または水を噴射しながら燃料油を燃焼室に供
給して、前記バーナー炎で燃料油に着火し、燃焼室内に
空気を送って水蒸気爆発させながら燃料油を燃焼させる
ことを特徴とするものである。

（作用） 次に本発明の作用について説明すると、本発明の油燃焼
方式はクリーンな燃料油を燃焼させたバーナー炎を、燃
焼室の底部に向けて噴射して燃焼室底部を加熱しながら
、不純物や残滓を含む廃油やＢ重油などの燃料油を水と
混合し、または噴射しながら燃料油と混合して燃焼室の
底部側に流入させる。

水と混合した燃料油は、前記バーナー炎で着火し、燃焼
室内に空気を送って水蒸気爆発を起させながら燃料油を
燃焼させ、不純物や灰分を飛散させて完全燃焼させるも
ので、残滓による給油管の目詰まりを防止すると共に高
温で分解した水素を燃料としても利用でき効率良く燃焼
させることができるものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照して
詳細に説明する。

図において１４は燃焼器で、この上部に円筒状の水室１
１が取付けられてボイラー１５を構成している。

前記燃焼器１４は、円筒状に形成された外缶１６とこの
内側に内置１７が設けられ、この間に円筒状の空気流路
１８を形成した二重構造となっており、前記内置１７の
内側は燃焼室８となっている。

またこの燃焼室８となる内置１７の側壁には空気流路１
８と連通ずる多数の通気孔１９・・・が開孔され、特に
上部内側周縁には小さなピッチで多数開孔されている。

また燃焼器１４の底部側の空気流路１８は連通管２０を
介して送風ファン２１に接続され空気を燃焼室８内に吹
き込むようになっている。

２２は着火用バーナーで、これはトランス６に接続され
たイグナイター７の後方に燃料噴射ノズル４が取付けら
れ更にその後方に送風ファン５が設けられ、従来の石油
燃料バーナーとほぼ同じ構成となっている。またノズル
４はオイルポンプ３を介して灯油やＡ重油などクリ−・
な燃料油２が入れられたタンクｌに接続されている。

この着火用バーナー２２は傾斜して取付けられ、その口
径が絞られた先端の火口９は燃焼室８の底部に向けて２
氷中ＩＬ！Ｊ％より互いに角度をずらして設置されてい
る。

なお２３はノズル４の前方に設けられたリング状の風切
板、２４は燃焼室８内の着火用バーナー２２の上方に取
付けた燃焼リングである。

２５は燃焼室８の底部側壁に設けられた給油管で、この
給油管２５はセラミック振動子２６と電磁弁２７を介し
て液面調整器２８に接続され、更にこれは電磁弁２９を
介して、燃料油３０の入ったタンク３１に接続されてい
る。

前記液面調整器２８は、ポール浮子３１Ａの、Ｅ下動に
より弁３２の開閉を行って液面を調整するもので、燃焼
室８内に供給する燃料油３０の液面を一定に調整するよ
うになっている。更にこの内側上方には別のポール浮子
３１Ｂが取付けられ、液面の調整動作が働かなくなって
、規定液面より上昇したときに作動して、電磁弁２７．
２９を遮断し、燃料油３０の供給を停止する安全装置で
ある。

また前記給油管２５に取付けたセラミック振動子２６の
上流側には給水管３４が接続され、ここに電磁弁３５を
介して水３６の入った水槽３７に接続している。

３８は燃焼室８の内側上部に水平に取付けられた感熱棒
で、この感熱棒３８の基端側はバイメタルスイッチ３９
に接続され、そのスイッチの切換によりバーナー２２と
送風ファン２１の動作を制御するようになっている。

４０は氷室１１内に設けられた湯温サーモスイッチ４０
で、温度の設定機構が備えられ、所定の湯温に達したと
きに、燃焼室８内への燃料油３０の供給を停止するよう
になっている。

第２図は、上記ボイラーの制御回路を示すもので、電源
４３の一方の端子に、感熱棒３８の基端に取付けたバイ
メタルスイッチ３９が接続され、このバイメタルスイッ
チ３９の一方の接点Ｓａは、着火用バーナー２２に接続
されている。

前記バーナー２２は送風ファン５とイグナイター７およ
びオイルポンプ３とから形成されており、送風ファン５
は電磁切換スイッチ４１に接続されている。

またバイメタルスイッチ３９の他方の接点ｓｂは電磁切
換スイッチ４１と送風ファン２１に接続され、更に始動
スイッチ４２を介して電源４３の他方の端子に接続され
ている。

更に、前記湯温サーモスイッチ４０は温度の設定機構が
備えられ、始動スイッチ４２を設けた電源４３側に接続
されている。

また給油管２５に取付けた電磁弁２７は、電源４３の一
方の端子と湯温サーモスイッチ４０との間に接続され、
この電磁弁２７と並列にセラミック振動子２６と給水管
３４の電磁弁３５が接続されている。

次に上記構成をなすボイラーの動作を説明する。

先ず、始動スイッチ４２を入れると湯温サーモスイッチ
４０がオン状態で着火用バーナー２２に通電され、送風
ファン５が回転すると共に、トランス６から高電圧が発
生し、イグナイター７で火花が点弧し、オイルポンプ３
によりノズル４から灯油などのクリーンな燃料油が霧状
に噴射されて急激に燃焼する。

このバーナー炎ｌＯは第１図に示すように燃焼室８の底
部に噴射され、底部を加熱しつづける。このバーナー２
２への通電と同時に、給油管２５に増付けた電磁弁２７
が開いて液面調整器２８から粘性の大きいＢ重油や、不
純物を含む廃油などの燃料油３０が流れる。

このとき、給水管２５に取付けた電磁弁３５とセラミッ
ク振動子２６にも同時に通電され電磁弁３５が開いて水
槽３７から水３６が給油管２５に供給される。この後、
セラミック振動子２６の振動によって水３６と燃料油３
０が混合し燃焼室８の底部に流入する。

なおこの場合、燃料油に混合する水の割合は２〜２０％
で、特に１０−１５％の範囲が好ましい。

燃料油３０は粘性が大きいので、水３６が混合した燃料
油３０が燃焼室８の底部に流入するまで時間的な遅れが
あり、この間に加熱されて高温になっている底部に流入
してきた燃料油３０は温度が上昇して直ちに蒸気化し、
底部に向って火口９・・・から噴射している高温のバー
ナー炎１０により着火するので、燃焼室８に流入と同時
に炎が燃上がり燃焼の立上が速い、このようにバーナー
炎１０による燃焼と、燃料油３０の燃焼とが同時に進行
すると共に、混合していた水３６も直ちに蒸気化して爆
発し燃料油３を念しく燃焼させる。

この結果、燃料油３０中に含まれる不純物や灰分が吹飛
ばされて燃えつき煙と共に排出され底部に残留しない、
また爆発した水蒸気は高温で水素と酸素に分解し、生成
された水素は燃焼して燃料としても利用され更に燃焼効
率を高めることができる。

燃焼室８内の温度が所定の温度に達したときこれを感熱
棒３８で検知し、この基端に取付けたバイメタルスイッ
チ３９の接点Ｓａが接点ｓｂ側に９Ｊ換わる。

この結果、バーナー２２側への通電は遮断され、バーナ
ー炎ｌＯの噴射が停止し送風ファン２１が回転し始める
。送風ファン２１から連通管２０を通して空気が燃焼ｇ
ｉ！１４に送られ、燃焼室８の空気流路１８を通って側
壁の通気孔１９がら空気が吹き込まれて水蒸気爆発を起
しながら通常燃焼に入る。また接点ｓｂ側に切換わると
電磁切換スイッチ４１が切換って、バーナー２２のオイ
ルポンプ３とイグナイター７が停止し、送風ファン５だ
けが運転され、中心から互いに角度をずらせた２木の火
口９・・・から燃焼炎の底部に向って空気が吹き込まれ
て燃焼炎が旋回しながら上昇し、送風ファン２１から通
気孔１９を通して吹き込まれる空気と合わせて燃焼を促
進させ更に効率よく燃焼させ、ることができる。

従って、燃料油３０を蒸気化しながら燃焼させ、燃焼炎
の中心にも火口９がら空気を吹込んで旋回させながら燃
焼するので１重油など高カロリーの燃料も小型の燃焼塁
１４で効率よく燃焼させることができる。

また、燃焼状態を調整するときには電磁切換スイッチ４
１を切換えて火口９からの空気の供給を停止して、送風
ファン２１からの空気だけで燃焼させれば良い。

この場合、燃焼室８に流入する燃料油３０は液面調整器
２８で、そのレベルが調整されて所定以上多量に供給さ
れないようになっている。

このように、着火時はバーナー炎１０で、燃焼室８の底
部を加熱し、底部に流下してきた燃料油３０に着火し、
この後、水の混合した燃料油３０を爆発的に蒸発させな
がら燃焼させるので、完全に燃焼して黒煙や悪臭の発生
もなく、また窒素酸化物や硫黄酸化物など有害ガスも少
なく、公害上の問題もない。

燃焼炎は上昇して、氷室１１内の水を加熱し湯の温度が
所定の温度に達するとここに挿着した湯温サーモスイッ
チ４０が切れる。このため湯温サーモスイッチ４０に接
続された電磁弁２７が遮断して、給油管２５からの燃料
油３０の供給が停止されると同時に電磁弁３５とセラミ
ック振動子２６が停止して木３６の供給が遮断される。

このとき給油管２５からの燃料油３０の供給が停止され
るが、送風ファン２１は通電されたままの状態であるの
で、燃焼室８に残留する燃料油３０は完全に燃焼し１次
第に温度が下がってくる。燃焼室８内の温度が規定より
下がると感熱棒３８に取付けたバイメタルスイッチ３９
の接点ｓｂが接点Ｓａに切換わる。このとき、湯温サー
モスイッチ４０は切れているのでバーナー２２は点火し
ない。

氷室１１内の水温が規定温度より下がると、これを湯温
サーモスイッチ４０で検知して、スイッチが入り、前述
と同様にバーナー２２が着火し、燃焼室８の底部を加熱
しつづけ、流入してきた燃料油３０に着火して、運転が
再開される。

従って、粘性の大きいＢ重油や廃油を燃料油３０として
用いても、オイルポンプ３により加圧してノズル４から
噴射される従来のものと異なり、流下させて燃焼室８に
供給するのでノズルの目詰まりもなく高圧のオイルポン
プ３も不要である。

また微細な金属粉など不純物を含む使用済みのモーター
オイルや、切削油などの廃油を用いても給油管２５から
流下させて供給するので従来の如くオイルポンプ３のギ
ヤの摩耗もなく、また不純物や残滓が多いものでも水蒸
気爆発によって飛散るので２堆積物による給油管２５の
目詰まりも防止できる。

このため、灯油などクリーンな燃料から灰分の多い燃料
油３０まで種類を選ばず単独でも混合したものでも小型
の装置で燃焼させることができる。

また燃料油３０に混合する水３６に界面活性剤を添加す
れば、水素と酸素の分離が促進され更に効率よく燃焼さ
せることができる。

なお上記実施例では振動子としてセラミック振動子２６
を用いたが他の振動子でも良く、また水３６と燃料油３
０の混合は攪拌機を用いても良い。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、モーター４
４を底部側の空気流路１８内に設けこの回転軸を燃焼室
８の底部に突出させてここに攪拌ファン４６が取付けら
れている。また燃焼室８の側壁には水３６の噴射ノズル
４７が設けられている。

この構造では給油管２５から燃料油３０が流入し、噴射
ノズル４７から水３６が噴射され攪拌ファン４６の回転
により燃料油３０と水３６とを攪拌しながら霧状に巻！
！土げて燃焼させるものである。

また上記実施例では、燃料油３０に着火した後、所定の
温度に達したところで、これを検知してバーナー炎１０
の噴射を停止すると同時に火口９からは送風ファン５の
空気だけを供給し送風ファン２１の空気と共に燃焼させ
る構造について示したが、電磁切換スイッチ４１を設け
ずにバーナー炎１０により着火後は、送風ファン２１か
らだけ空気を吹き込んで通常燃焼させる方法でもよい、
また水の混合割合が多い場合には温度低下を防止するた
めバーナー２２を常時運転しながら、燃焼させる方法で
もよい。

また燃焼室８への空気の供給は、側壁の通気孔１９から
ではなく、側壁に沿って螺線状の空気供給管を設けたも
のや、燃焼室８の内部に空気供給管を挿着して燃焼炎の
内側から供給するものでも良い、この場合には燃焼室８
の外周を氷室とすることができる。

またバーナー２２用の送風ファン５と、燃料油３０の燃
焼用の送風ファン２１とは、別個のものに限らず共用し
ても良く、必要に応じて弁操作により切換えても良い。

またバーナー２２を点火して、燃焼室８の底部を加熱し
て燃料油３０を着火したのち氷３６を遅らせて燃焼室８
の底部に供給する方法としては、タイマーにより時間差
を設けてもよい。

更に着火機構としては、ガスバナーを用いてもよく、ま
た燃料油３０を燃焼室８に供給する方法としてはポンプ
で一定量送り込む方式に限らず、一定量を散布する方式
でもよい。

またＬ記説明では、粘性の大きいＢ重油や不純物を含む
廃油など蒸発して残滓物が多く残る燃料油を用いた場合
について示したが、灯油や木質汚染の原因となる電子部
品の洗い油なども燃料油として利用することができ、ま
たボイラーの加熱に限らず、燃焼器だけを用いて暖房用
としても適用することができる。

（発明の効果） 以上説明した如く本発明に係わる油燃焼方式によれば、
燃料油に水を混合して水蒸気爆発を起させながら、不純
物や灰分などを飛散させてしまうので給油管の目詰りが
なく、灰分を多く含むＢ重油や不純物を多く含む廃油か
らクリーンな灯油まであら轡る種類の油を単独でも混合
したものでも燃料油として用いることがでる。

また燃焼室に流入してきた燃料油はバーナー炎により加
熱された底部に触れて直ちに蒸気化して着火するので燃
焼の立上りも速い。

更に本発明は、水蒸気の分解により燃料となる水素も生
成されるので効率良く燃焼し、有毒な廃ガスの発生も少
なく、その上装置も家庭用のボイラー並に小型で高カロ
リーの燃焼が行えボイラーや暖房用として好適なもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による油燃焼方式をボイラーに適用した
場合の概略構成図、第２図は第１図の制御回路を示す回
路図、第３図は本発明の他の実施例による燃焼器の断面
図で、第４図は従来の石油燃焼バーナーの断面図である
。 ■・・・タンク　　　　　　　２・・・燃料油３・・・
オイルポンプ　　　　４・・・ノズル５・・・送風ファ
ン　　　　　６・・・トランス７・・・イグナイター　
　　　８・・・燃焼室９・・・火口　　　　　　　１０
・・・バーナー炎１４・・・燃焼器　　　　　　１５・
・・ボイラー１８・・・空気流路　　　　　１９・・・
通気孔２１・・・送風ファン　　　　２２・・・着火用
バーナー２５・・・給油管　　　　　　２６・・・振動
子２７．２８．３５・・・電磁弁 ２８・・・液面調整器　　　　３０・・・燃料油３６・
・・水　　　　　　　　３８・・・感熱棒３９・・・バ
イメタルスイッチ ４０・・・湯温サーモスイッチ ４６・・・攪拌ファン　　　　４７・・・噴射ノズル山
　　願　　人　　代　　理　　人 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室の底部に向けて、バーナーの火口を設置し
   、バーナー炎で燃焼室底部を加熱しながら、水を混合し
   た燃料油または水を噴射しながら燃料油を燃焼室に供給
   して、前記バーナー炎で燃料油に着火し、燃焼室内に空
   気を送って水蒸気爆発させながら燃料油を燃焼させるこ
   とを特徴とする油燃焼方式。
2. （２）燃料油に混合する水の割合を２〜２０％にしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の油燃焼方式
   。