KR20090037941A - 이류체 분무 버너 - Google Patents

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KR20090037941A
KR20090037941A KR1020097002745A KR20097002745A KR20090037941A KR 20090037941 A KR20090037941 A KR 20090037941A KR 1020097002745 A KR1020097002745 A KR 1020097002745A KR 20097002745 A KR20097002745 A KR 20097002745A KR 20090037941 A KR20090037941 A KR 20090037941A
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KR
South Korea
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liquid fuel
air
atomizing
fuel tank
gas
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KR1020097002745A
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English (en)
Inventor
게이이치 나카가와
나오히코 마츠다
시게루 노지마
가츠키 야기
아키라 고토
Original Assignee
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
신닛뽄세키유 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 액체 연료 공급 유량이 낮을 때에도, 액체 연료 공급 유량의 큰 변동을 초래하는 일없이, 액체 연료를 안정적으로 공급할 수 있는 이류체 분무 버너를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 액체 연료(24)를 무화용 공기로 무화해서 연소시키는 이류체 분무 버너(11)에 있어서, 통형상의 측부(20)와 이 측부(20)의 하단에 마련된 바닥부(21)를 갖고, 액체 연료 공급관(25)으로부터 공급된 액체 연료(24)를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료(24)의 액면(23)보다도 하방에 위치해서 바닥부(21)로 개방된 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 상기 저류한 액체 연료(24)를 유출시키는 구성의 액체 연료 탱크(19)를 구비하고, 이 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)를 무화용 기체(46)로 무화해서 연소시키는 구성으로 한다.

Description

이류체 분무 버너{TWO-FLUID SPRAY BURNER}
본 발명은 액체 연료를 무화(霧化)용 기체로 무화한 상태에서 연소시키는 이류체(二流體) 분무 버너에 관한 것이다.
이류체 분무 버너는 액체 연료를 무화용 기체로 무화한 상태에서 연소시키는 것이며, 예를 들면 연료 발전 시스템의 개질기의 열원 등으로서 이용된다.
종래의 이류체 분무 버너에서는, 액체 연료가 액체 연료 공급 계통의 펌프로부터, 액체 연료 공급관을 거쳐서 공급되어, 해당 액체 연료 공급관의 선단부로부터 유출된다. 그리고, 이 액체 연료 공급관으로부터 유출된 유체 연료에 대하여 무화용의 공기를 혼합시킴으로써, 해당 액체 연료를 무화해서 연소시킨다.
특허문헌 1 : 일본 공개 특허 제 2002-224592 호 공보
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 상기 종래의 이류체 분무 버너는 상기 펌프로부터의 액체 연료의 공급 유량이 많은 경우를 상정해서 설계된 것이다. 이 때문에, 상기 액체 연료의 공급 유량이 적은 상태에서 사용되면, 상기 펌프로부터의 간헐적(진동적)인 액체 연료의 공급에 의해, 도 14(a)에 예시하는 바와 같이 액체 연료 공급관(1)의 선단부(1A)로부터는 액체 연료가 간헐적으로 유출된다. 따라서, 도 14(b)에 예시하는 바와 같이 액체 연료의 공급 유량이 크게 변동하게 된다. 이 때문에, 액체 연료를 안정되게 공급할 수 없어져서 안정된 연소를 확립하는 것이 어려워져서, 미연소 배기 가스의 발생이나 실화를 초래할 우려가 있었다.
또, 이 대책으로서는 저유량에서도 안정된 연료 공급을 할 수 있도록 액체 연료 공급 계통의 펌프 성능을 높이는 것도 고려되지만, 이러한 대책에서는 고가의 펌프가 필요해지기 때문에, 장치의 고비용화를 초래하게 되어 버린다.
따라서, 본 발명은, 상기의 사정을 감안하여, 액체 연료 공급 유량이 낮을 때에도, 액체 연료 공급 유량의 큰 변동을 초래하는 일없이, 액체 연료를 안정되게 공급할 수 있는 이류체 분무 버너를 제공하는 것을 과제로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 과제를 해결하는 제 1 발명의 이류체 분무 버너는, 액체 연료를 무화용 기체로 무화해서 연소시키는 이류체 분무 버너에 있어서, 통형상의 측부와 이 측부의 하단에 마련한 바닥부를 갖고, 액체 연료 공급관으로부터 공급된 액체 연료를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료의 액면보다도 하방에 위치해서 상기 측부 또는 상기 바닥부로 개방된 하나 또는 복수의 액체 연료 유출 구멍으로부터, 상기 저류한 액체 연료를 유출시키는 구성의 액체 연료 탱크를 구비하고, 이 액체 연료 탱크의 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출된 액체 연료를 상기 무화용 기체로 무화해서 연소시키는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 발명의 이류체 분무 버너는, 제 1 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고, 상기 액체 연료 탱크의 측부와 이 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 무화용 기체 유로와, 상기 외통의 하단부에 마련되고, 하측의 노즐 본체부와 상측의 무화용 기체 도입부를 갖고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부를 상기 노즐 본체부 및 상기 무화용 기체 도입부의 중앙부에 형성하고, 이 이류체 합류 공간부로 개방된 하나 또는 복수의 분무 구멍을 상기 노즐 본체부에 형성하고, 또한 상기 무화용 기체 유로와 상기 이류체 합류 공간부를 연통하는 하나 또는 복수의 홈을 상기 무화용 기체 도입부에 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고, 상기 액체 연료 탱크는 상기 무화용 기체 도입부상에 설치하고, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 무화용 기체 도입부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고, 또한 상기 무화용 기체 도입부의 상면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고 있으며, 상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 무화용 기체 도입부의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로, 상기 무화용 기체 도입부상에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 4 발명의 이류체 분무 버너는, 제 1 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고, 상기 액체 연료 탱크의 측부와 이 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 무화용 기체 유로와, 상기 외통의 하단부에 마련되고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부를 중앙부에 형성하고, 또한 이 이류체 합류 공간부로 통하는 하나 또는 복수의 분무 구멍을 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고, 또한 상기 이류체 분무 노즐의 상면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고 있으며, 상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로, 상기 이류체 분무 노즐상에 설치되고, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부에는, 상기 무화용 기체 유로와 상기 이류체 합류 공간부를 연통하는 하나 또는 복수의 홈을 형성하고, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 액체 연료 탱크의 바닥부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 5 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 내지 제 4 발명중 어느 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 이류체 합류 공간부는 상면에 보아 원형상이며, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 6 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 내지 제 4 발명중 어느 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 이류체 합류 공간부는 상면에서 보아 원형상이며, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 직경방향을 따르도록 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 7 발명의 이류체 분무 버너는, 제 5 또는 제 6 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상기 이류체 합류 공간부의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 8 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 내지 제 7 발명중 어느 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 탱크를 하방으로 가압하는 가압 부재를 구비하는 것에 의해, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐의 무화용 공기 도입부에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것, 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 9 발명의 이류체 분무 버너는, 제 1 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고, 상기 액체 연료 탱크의 측부와 이 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 제 1 무화용 기체 유로와, 상기 외통의 하단부에 마련되고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부를 중앙부에 형성하고, 또한 이 이류체 합류 공간부로 통하는 하나 또는 복수의 분무 구멍을 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고, 상기 이류체 분무 노즐의 상면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고, 상기 액체 연료 탱크의 측부에는 복수의 지지부를 돌출 설치하고, 또한, 이들 지지부의 하면에도 테이퍼면부를 형성하고 있으며, 상기 액체 연료 탱크는, 상기 지지부의 테이퍼면부가 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로, 상기 이류체 분무 노즐상에 설치되고, 상기 지지부에 의해, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부와 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부 사이에 확보한 간극을 제 2 무화용 기체 유로로 하고, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 제 1 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 지지부 사이의 무화용 기체 유통부를 통과하여, 상기 제 2 무화용 기체 유로를 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 10 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 내지 제 9 발명중 어느 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 이류체 합류 공간부는 역원추형상이며, 이 역원추형상의 공간부의 정점 위치에 상기 분무 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 11 발명의 이류체 분무 버너는, 제 2 내지 제 10중 어느 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 외통과, 상기 외통의 주위를 둘러싸는 기체 연료 공급관 사이에 형성한 통형상의 기체 연료 유로를 구비하고, 기체 연료는 상기 기체 연료 유로를 하방으로 흘러서, 상기 기체 연료 유로의 하단으로부터 분사되어 연소되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 12 발명의 이류체 분무 버너는, 제 1 내지 제 11 발명중 어는 한 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 액체 연료 공급관의 선단부가 상기 액체 연료 탱크의 측부의 내주면에 접하고 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 제 1 또는 제 2 발명의 이류체 분무 버너에 있어서, 다음과 같은 구성을 더 구비한 것으로 하여도 좋다.
즉, 제 1 구성의 이류체 분무 버너는, 제 1 또는 제 2 발명의 이류체 분무 버너로서, 이류체 분무기의 이류체 분무 노즐로부터, 이 이류체 분무 노즐의 하방의 연소 공간부에 액체 연료를 분무해서 연소시키는 버너에 있어서, 상기 이류체 분무기와, 상기 이류체 분무기의 주위를 둘러싸는 버너 외통 사이에 형성한 통형상의 연소용 공기 유로와, 이 연소용 공기 유로와 상기 연소 공간부를 분할하는 차폐판과, 이 차폐판의 외주측에 마련한 연소용 공기 유통 구멍을 구비하고, 상기 연소용 공기 유로를 하방으로 흘러 온 연소용 공기가, 상기 차폐판으로 차단되어 상기 차폐판의 외주측으로 도입되는 것에 의해 상기 연료 분사 노즐로부터 멀어지고, 상기 연소용 공기 유통 구멍을 통과해서 상기 연소 공간부로 유입되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 2 구성의 이류체 분무 버너는, 제 1 구성의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 차폐판의 하면으로부터 하방으로 연장된 연소용 공기 공급 지연용의 통을 마련하고, 이 통과 상기 버너 외통 사이에 상기 연소용 공기 유통 구멍으로 통하는 통형상의 다른 연소용 공기 유로를 형성하고, 상기 연소용 공기 유통 구멍을 통과한 연소용 공기가, 상기 다른 연소용 공기 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 다른 연소용 공기 유로의 하단으로부터 상기 연소 공간부로 유입되는 구성으로 한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 3 구성의 이류체 분무 버너는, 제 2 구성의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 차폐판의 하면으로부터 하방으로 연장된 정체(stagnation) 방지용의 통을, 상기 연소용 공기 공급 지연용의 통의 내측에 하나 또는 복수 마련한 것을 특징으로 한다.
또한, 제 4 구성의 이류체 분무 버너는, 제 1 내지 제 3 구성중 어느 한 구성의 이류체 분무 버너에 있어서, 상기 차폐판에는, 상기 연소용 공기 유통 구멍보다도 내측에 다른 복수의 연소용 공기 유통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
제 1 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 통형상의 측부와 이 측부의 하단에 마련한 바닥부를 갖고, 액체 연료 공급관으로부터 공급된 액체 연료를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료의 액면보다도 하방에 위치해서 상기 측부 또는 상기 바닥부로 개방된 하나 또는 복수의 액체 연료 유출 구멍으로부터, 상기 저류한 액체 연료를 유출시키는 구성의 액체 연료 탱크를 구비하고, 이 액체 연료 탱크의 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출된 액체 연료를 상기 무화용 기체로 무화해서 연소시키는 구성으로 함으로써, 액체 연료가 액체 연료 공급관으로부터 액체 연료 탱크에 간헐적으로 공급될 때에도, 액체 연료 탱크의 액체 연료 유출 구멍으로부터는 액체 연료 탱크에 저류된 액체 연료가 연속적으로 유출하게 된다. 즉, 액체 연료 공급 계통의 펌프의 공급 유량이 저하하여, 액체 연료 공급관으로부터 액체 연료 탱크로 액체 연료가 간헐적으로 공급될 때에도, 액체 연료 탱크내에 저류되는 액체 연료의 액면이 다소 상하로 변동해서 액체 연료 유출 구멍으로부터의 액체 연료의 유출 유량이 다소 변동하는 정도이며, 종래와 같은 큰 액체 연료 공급 유량의 변동으로는 되지 않는다. 이 때문에, 액체 연료 공급 유량이 낮을 때에도, 액체 연료의 안정된 공급이 가능해져서, 안정된 연소를 확립하는 것이 용이해져, 미연소 배기 가스의 발생이나 실화를 초래할 우려가 없다.
제 2 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 무화용 기체 도입부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 함으로써, 액체 연료는 홈에서 유속을 빠르게 한(수평방향의 속도 성분이 증가한) 무화용 기체와 이류체 합류 공간부에서 잘 혼합되고 나서, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터 분사되게 된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부나 홈을 마련하지 않을 경우에 비하여, 액체 연료의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료가 확실하게 무화되기 때문에, 해당 액체 연료의 연소성이 향상한다.
제 3 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 무화용 기체 도입부의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로, 상기 무화용 기체 도입부상에 설치되어 있기 때문에, 액체 연료 탱크와 이류체 분무 노즐의 중심축을 맞추는 것이 용이하다. 따라서, 액체 연료 탱크의 치우침이 없고, 무화용 기체 유로의 폭을 원주방향으로 균일하게 하여, 무화용 기체 유로에 있어서의 무화용 기체의 흐름을 상기 원주방향으로 균일하게 할 수 있으므로, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터의 액체 연료의 분무의 대칭성(즉, 화염의 대칭성)을 확보할 수 있다.
제 4 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 액체 연료 탱크의 바닥부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것에 의해, 액체 연료가, 상기 홈에서 유속을 빠르게 한(수평방향의 속도 성분이 증가한) 무화용 기체와 이류체 합류 공간부에서 잘 혼합되어서, 분무 구멍으로부터 분무된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부나 홈을 마련하지 않을 경우에 비하여, 액체 연료의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료가 확실하게 무화되기 때문에, 액체 연료의 연소성이 향상한다.
또한, 상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로, 상기 이류체 분무 노즐상에 설치되어 있기 때문에, 액체 연료 탱크와 이류체 분무 노즐의 중심축을 맞추는 것이 용이하다. 따라서, 액체 연료 탱크의 치우침이 없고, 무화용 기체 유로의 폭을 원주방향으로 균일하게 하여, 무화용 기체 유로에 있어서의 무화용 기체의 흐름을 상기 원주방향으로 균일하게 할 수 있으므로, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터의 액체 연료의 분무의 대칭성(즉, 화염의 대칭성)을 확보할 수 있다.
제 5 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부에서는 무화용 기체가 선회류로 되어서 액체 연료와 혼합되기 때문에, 액체 연료와 무화용 기체가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터 분사되는 액체 연료를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 6 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 직경방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부에서는 무화용 기체가 액체 연료에 충돌하도록 하여 액체 연료에 혼합되기 때문에, 액체 연료와 무화용 기체가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터 분사되는 액체 연료를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
제 7 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상기 이류체 합류 공간부의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있기 때문에, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터 분무된 액체 연료의 원주방향의 분포량을 균일하게 하여, 해당 액체 연료의 연소성을 향상시킬 수 있다.
제 8 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 탱크를 하방으로 가압하는 가압 부재를 구비하는 것에 의해, 상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐의 무화용 공기 도입부에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것, 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것을 특징으로 하기 때문에, 연료 탱크의 바닥부의 하면과 무화용 기체 도입부의 상면이 밀착하거나, 연료 탱크의 바닥부의 테이퍼면부와 무화용 기체 도입부의 테이퍼면부가 밀착하거나, 혹은 액체 연료 탱크의 테이퍼면부와 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부가 밀착하는 것에 의해서, 이들 접촉면 사이에 간극이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 무화용 기체가 홈 이외의 부분을 흐르는 것을 방지하여, 홈에 의한 광역 분무의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
제 9 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 제 1 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 지지부 사이의 무화용 기체 유통부를 통과하여, 상기 제 2 무화용 기체 유로를 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 이 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것에 의해, 액체 연료는 이류체 합류 공간부에서 무화용 기체와 혼합되고 나서, 이류체 분무 노즐의 분무 구멍으로부터 분무되게 된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부를 마련하지 않을 경우에 비하여, 액체 연료의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료가 확실하게 무화되기 때문에, 해당 액체 연료의 연소성이 향상한다.
제 10 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 이류체 합류 공간부는 역원추형상이며, 이 역원추형상의 공간부의 정점 위치에 상기 분무 구멍이 형성되어 있기 때문에, 이류체 합류 공간부에 있어서의 액체 연료와 무화용 기체의 혼합을 보다 확실하게 실행할 수 있다. 이 때문에, 분무 구멍으로부터 분무하는 액체 연료를 보다 확실하게 무화해서 액체 연료의 연소성을 더욱 향상시킬 수 있다.
제 11 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 외통과, 상기 외통의 주위를 둘러싸는 기체 연료 공급관 사이에 형성한 통형상의 기체 연료 유로를 구비하고, 기체 연료는, 상기 기체 연료 유로를 하방으로 흘러서, 상기 기체 연료 유로의 하단으로부터 분사되어 연소되는 구성으로 한 것에 의해, 통형상의 기체 연료 유로로부터 분사되는 기체 연료는 원주방향으로 균일하게 되기 때문에, 연소성이 향상하고, 예를 들어 액체 연료의 공급량이 적을 때 등에는 기체 연료에 의한 화염 보호 효과를 발휘한다.
제 12 발명의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 액체 연료 공급관의 선단부가 상기 액체 연료 탱크의 측부의 내주면에 접하고 있기 때문에, 액체 연료 공급관으로부터의 액체 연료의 유출량이 적을 때에도, 액체 연료는 상기 내주면을 따라 흘러내리기 때문에, 액체 연료 유출 구멍으로부터의 액체 연료의 유출을 보다 안정시킬 수 있다. 즉, 액체 연료가 입상으로 되어서 낙하하면, 액체 연료 탱크내에 저류되어 있는 액체 연료의 액면이 크게 변동하여, 액면이 매우 낮을 경우에는 일시적으로 액체 연료 유출 구멍이 노출되어서 액체 연료의 유출이 멈추는 것도 생각되지만, 액체 연료가 액체 연료 탱크의 내주면을 따라 흘러내리도록 하면, 이러한 불량의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 구성의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 연소용 공기 유로를 하방으로 흘러 온 연소용 공기가, 상기 차폐판에 의해 차단되어서 상기 차폐판의 외주측으로 도입되는 것에 의해 상기 연료 분사 노즐로부터 멀어지고, 상기 연소용 공기 유통 구멍을 통과해서 상기 연소 공간부로 유입되는 구성으로 함으로써, 연소 공간부에서는 상기 연소용 공기의 일부만이 연료 분사 노즐로부터 분사된 연료와 혼합되어서 해당 연료의 연소에 이용되고, 상기 연소용 공기의 나머지는 더 하방으로 흘러서, 상기 연소에 의해 발생한 연소 배기 가스와 혼합되게 된다. 이 때문에, 1회(1단계)의 연소용 공기 공급에 의해, 연소용 공기와 연료의 적절한 혼합을 달성할 수 있어, 화염을 지나치게 냉각하는 일없이, 대량의 연소 배기 가스를 발생시킬 수 있다. 따라서, 간단한 구성으로 대량의 연소 배기 가스를 발생시킬 수 있고, 또한 미연소 가스의 발생이나 실화를 초래할 우려도 없는 이류체 분무 버너 등의 버너를 실현할 수 있다.
더욱이, 차폐판에 의해 연소용 공기를 연료 분사 노즐로부터 떨어진 위치로부터 연소 공간부로 유입시키기 때문에, 연소용 공기의 일부가 연료에 공급되는 위치를 차폐판으로부터 하방으로 멀리할 수 있다. 따라서, 화염의 위치도 차폐판으로 하방으로 멀어지게 되어, 차폐판의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 차폐판의 하면에 부착되는 매연의 양이 많아지면, 매연에 의한 연료 분사 노즐의 막힘이나, 화염의 복사열을 매연이 흡수하는 것에 의한 연료 분사기의 이상 가열 등의 불량이 생길 가능성이 있지만, 상기와 같이 차폐판의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지함으로써, 이러한 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
제 2 구성의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 차폐판의 하면으로부터 하방으로 연장된 연소용 공기 공급 지연용의 통을 마련하고, 이 통과 상기 버너 외통 사이에 상기 연소용 공기 유통 구멍으로 통하는 통형상의 다른 연소용 공기 유로를 형성하고, 상기 연소용 공기 유통 구멍을 통과한 연소용 공기가, 상기 다른 연소용 공기 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 다른 연소용 공기 유로의 하단으로부터 상기 연소 공간부로 유입되는 구성으로 함으로써, 연소용 공기의 일부가 연료 분사 노즐로부터 분사된 연료에 공급되는 것을 늦출 수 있다. 즉, 연소용 공기의 일부가 연료에 공급되는 위치를 차폐판으로부터 하방으로 멀리할 수 있다. 따라서, 화염의 위치도 차폐판으로부터 하방으로 멀어지게 되어, 차폐판의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또, 이 연소용 공기의 일부가 연료에 공급되는 위치를 차폐판으로부터 하방으로 멀리한다는 작용 효과는 상기와 같이 차폐판을 마련하는 것만으로도 얻을 수 있지만, 본 제 2 발명과 같이, 연소용 공기 공급 지연용의 통을 마련하면, 보다 확실하게 연소용 공기의 일부가 연료에 공급되는 위치를 차폐판으로부터 하방으로 멀리할 수 있다.
또한, 상기 제 1 구성에 있어서, 버너 크기의 제약 등으로부터, 차폐판을 너무 크게 할 수 없고 연료 분사 노즐로부터 연소용 공기 유통 구멍까지의 거리를 충분히 취할 수 없는 경우에는, 연료에 공급되는 연소용 공기의 일부의 양이 지나치게 많아져서, 화염이 과도하게 냉각되어버릴 우려가 있다. 이에 대하여 본 제 2 구성과 같이, 연소용 공기 공급 지연용의 통을 마련하면, 연소용 공기의 일부가 연료에 공급되는 위치를 차폐판으로부터 하방으로 멀리할 수 있을 뿐만 아니라, 이 때에 연료에 공급되는 연소용 공기의 일부의 양을 저감해서 적절한 양으로 할 수도 있다. 따라서, 이러한 관점에서도 본 제 2 발명과 같이 통을 마련하는 것은 유효하고, 통을 마련하는 것에 의해 차폐판을 작게 하여, 버너의 소형화를 도모할 수도 있다.
제 3 구성의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 차폐판의 하면으로부터 하방으로 연장된 정체 방지용의 통을 상기 연소용 공기 공급 지연용의 통의 내측에 하나 또는 복수 마련한 것에 의해, 차폐판의 하면 근방에서 연료의 정체(대류)가 생기는 것을 정체 방지용의 통에 의해 막을 수 있다. 이 때문에, 차폐판의 하면 근방에서 정체하는 연료에도 인화해서 차폐판의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
제 4 구성의 이류체 분무 버너에 의하면, 상기 차폐판에는, 상기 연소용 공기 유통 구멍보다도 내측에 다른 복수의 연소용 공기 유통 구멍을 형성한 것에 의해, 연소용 공기의 일부가 이들의 다른 연소용 공기 유통 구멍도 통과하기 때문에, 해당 연소용 공기의 흐름에 의해 차폐판의 하면 근방에 연소용 공기의 정체류가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 차폐판의 하면에 매연이 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 다른 연소용 공기 유통 구멍을 거쳐서 연료 분사 노즐의 근방을 저온의 연소용 공기가 흐르기 때문에, 이 연소용 공기에 의해 화염의 복사열로 과열되기 쉬운 연료 분사 노즐을 냉각할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 예 1에 따른 이류체 분무 버너의 구성을 도시하는 종단면도,
도 2는 도 1의 A-A선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 3은 도 1의 B-B선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 4(a)는 도 1의 이류체 분무 버너에 구비된 이류체 분무기를 추출해서 도시하는 확대 종단면도, (b)는 (a)의 C-C선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 5(a)는 상기 이류체 분무기의 하측 부분을 확대해서 도시하는 종단면도, (b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[(a)의 D 방향에서 본 도면],
도 6(a)는 본 발명의 실시형태 예 2에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, (b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[(a)의 E 방향에서 본 도면],
도 7(a)는 본 발명의 실시형태 예 3에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, (b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[(a)의 F 방향에서 본 도면],
도 8(a)는 본 발명의 실시형태 예 4에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도[(b)의 G-G선의 화살표 방향에서 본 종단면도], (b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 액체 연료 탱크를 추출해서 도시하는 하면도[(a)의 H 방향에서 본 도면], (c)는 (b)의 I 방향에서 본 도면, (d)는 (a)의 J-J선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 9(a)는 본 발명의 실시형태 예 5에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도[(b)의 K-K선의 화살표 방향에서 본 단면도], (b)는 상기 이류체 분무기에 구비한 액체 연료 탱크를 추출해서 도시하는 하면도[(a)의 L 방향에서 본 도면], (c)는 (a)의 M-M선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 10(a)는 본 발명의 실시형태 예 6에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, (b)는 (a)의 L-L선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 11은 본 발명의 실시형태 예 7에 따른 이류체 분무 버너의 구성을 도시하는 종단면도,
도 12는 도 11의 M-M선의 화살표 방향에서 본 횡단면도,
도 13은 본 발명의 실시형태 예 8에 따른 연료 전지 발전 시스템의 개요를 도시하는 계통도,
도 14(a)는 종래의 이류체 분무 버너에 있어서 액체 연료 공급관의 선단부로부터 액체 연료가 간헐적으로 유출되는 모양을 도시한 도면, (b)는 종래의 이류체 분무 버너에 있어서 액체 연료의 공급 유량이 크게 변동하는 모양을 도시한 도면.
(부호의 설명)
11 : 이류체 분무 버너, 12 : 이류체 분무기, 13 : 연소 공간부, 14 : 기체 연료 유로, 15 : 연소용 공기 유로, 16 : 제 1 원통, 17 : 제 2 원통, 18 : 플레이트, 19 : 액체 연료 탱크, 20 : 측부, 20a : 내주면, 20b : 외주면, 21 : 바닥부, 21a : 내면(상면), 21b : 외면(하면), 21b-1 : 외측 부분, 21b-2 : 내측 부분, 22 : 액체 연료 유출 구멍, 23 : 액면, 24 : 액체 연료, 24A : 외형부, 25 : 액체 연료 공급관, 25A : 선단부(하단부), 26 : 와셔, 27 : 분무기 외통, 27A : 하단부, 27B : 상단부, 28 : 무화용 공기 유로, 29 : 공기 유입 구멍, 30 : 무화용 공기 공급관, 30A : 선단부, 31 : 캡, 32, 33 : 나사부, 31A : 하부, 31B : 단차부, 34 : O링, 35 : 와셔, 36 : 코일 스프링, 37 : 무화용 기체 도입부, 37a : 상면, 37b : 내주면, 38 : 이류체 분무 노즐, 38a : 내면(상면), 39 : 노즐 본체부, 40 : 홈, 41 : 공간부, 42 : 공간부(오목부), 43 : 이류체 합류 공간부, 44 : 분무 구멍, 45 : 간극, 46 : 무화용 공기, 47 : 기체 연료 공급관, 48 : 버너 외통, 48a : 내주면, 49 : 기체 연료, 50 : 연소용 공기, 51 : 돌기, 52 : 연소용 공기 유통 구 멍, 53 : 연소용 공기 유로, 54 : 점화 플러그, 61 : 홈, 81 : 홈, 91 : 지지부, 91a : 하면, 91a-1 : 외측 부분, 92 : 무화용 공기 유로, 93 : 무화용 공기 유통부, 101 : 연소용 공기 유통 구멍, 111 : 개질기, 112 : 연소로, 113 : 연료 전지
이하, 본 발명의 실시형태 예를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
<실시형태 예 1>
도 1은 본 발명의 실시형태 예 1에 따른 이류체 분무 버너의 구성을 도시하는 종단면도, 도 2는 도 1의 A-A선의 화살표 방향에서 본 횡단면도, 도 3은 도 1의 B-B선의 화살표 방향에서 본 횡단면도이다. 또한, 도 4(a)는 도 1의 이류체 분무 버너에 구비한 이류체 분무기를 추출해서 도시하는 확대 종단면도, 도 4(b)는 도 4(a)의 C-C선의 화살표 방향에서 본 횡단면도, 도 5(a)는 상기 이류체 분무기의 하측 부분을 확대해서 도시하는 종단면도, 도 5(b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[도 5(a)의 D 방향에서 본 도면]이다.
도 1, 도 2 및 도 3에 근거하여, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)의 개요를 설명하면, 본 이류체 분무 버너(11)는 버너 외통(48)을 갖고 있고, 이 버너 외통(48)내에 있어서 상측의 중앙부에는 이류체 분무기(12)가 배치되고, 이 이류체 분무기(12)의 하측이 연소 공간부(13)로 되어 있다. 이류체 분무기(12)의 주위에는 기체 연료 공급로(14)가 형성되고, 또한 기체 연료 공급로(14)의 주위에는 연소용 공기 공급로(15)가 형성되어 있다. 또한, 연소용 공기 공급로(15)와 연 소 공간부(13) 사이는, 차폐판으로서의 플레이트(18)에 의해 구획되어 있고, 플레이트(18)의 하면에는, 연소용 공기 공급 지연용의 통으로서의 제 1 원통(16)과, 정체 방지용의 통으로서의 제 2 원통(17)이 마련되어 있다.
도 4 및 도 5에 근거하여, 이류체 분무기(12)의 구성에 대해서 상술한다. 또, 이류체 분무기(12)는 액체 연료와 무화용 기체(무화용 공기)의 이류체를 분사하는 것, 즉 상기 액체 연료를 상기 무화용 기체로 무화해서 분사하는 것이다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 이류체 분무기(12)에는 액체 연료 탱크(19)가 내장되어 있다. 액체 연료 탱크(19)는 원통형의 측부(동체부)(20)와, 이 측부(20)의 하단에 마련된 바닥부(21)를 갖는 구조로 되어 있다. 그리고, 액체 연료 탱크(19)의 내부에는 버너 연소용의 액체 연료(24)가 저류되어 있고, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 중앙부에는 미세한 액체 연료 유출 구멍(22)이 개방되어 있다. 액체 연료 유출 구멍(22)은 액체 연료 탱크(19)내에 저류된 액체 연료(24)의 액면(23)보다도 하방에 위치하고 있다.
즉, 액체 연료 공급관(25)으로부터 공급된 액체 연료(24)가 일단 액체 연료 탱크(19)내에 저류되고, 이 저류된 액체 연료(24)가 아래의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 액체 연료 탱크(19)의 외부로 유출되도록 되어 있다. 이때 액체 연료 탱크(19)내에 저류되어 있는 액체 연료(24)의 액면(23)의 높이[바닥부(21)의 내면(21a)으로부터 액면(23)까지의 높이]는 액체 연료(24)가 액체 연료 유출 구멍(22)을 유통할 때의 압력 손실분에 대응한 액주(液柱) 헤드(상세하게 후술함)가 얻어지는 높이가 된다. 버너 연소용의 액체 연료(24)로서는 예를 들어 등유, 중 유, 알코올, 에테르 등을 사용할 수 있다.
액체 연료 공급관(25)은, 그 선단부(하단부)(25A)가 액체 연료 탱크(19)의 상단으로부터 하방을 향해서 액체 연료 탱크(19)내로 삽입되어 있고, 액체 연료 탱크(19)내에 있어서 액면(23)의 상방에서 또한 중앙부에 위치하도록 배치되어 있다. 액체 연료 공급관(25)의 기단측은 도시하지 않는 액체 연료 공급 계통의 액체 연료 공급 펌프에 접속되어 있다.
또, 도 5(a)에 일점쇄선으로 도시하는 바와 같이 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)는 액체 연료 탱크(19)의 측부(20)의 내주면(20a)에 접촉시켜도 좋다. 액체 연료(24)의 공급 유량이 적을 때, 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)가 액체 연료 탱크(19)의 내주면(20a)으로부터 떨어져 있을 경우에는 액체 연료(24)가 도시 예와 같이 입상으로 되어서 낙하하지만, 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)가 액체 연료 탱크(19)의 내주면(20a)에 접촉하고 있을 경우에는 액체 연료(24)가 해당 내주면(20a)을 따라 흘러내리게 된다.
액체 연료 탱크(19)는 원통형의 분무기 외통(27)내에 분무기 외통(27)과 동심원형상으로 마련되어 있고, 액체 연료 탱크(19)의 측부(20)와 분무기 외통(27) 사이의 원통형의 공간부가 무화용 기체 유로로서의 무화용 공기 유로(28)로 되어 있다. 분무기 외통(27)에는 공기 유입 구멍(29)이 개방되어 있고, 이 공기 유입 구멍(29)에는 무화용 공기 공급관(30)의 선단부(30A)가 접속되어 있다. 무화용 공기 공급관(30)의 기단측은 도시하지 않는 무화용 공기 공급 계통의 공기 공급 송풍기(blower)에 접속되어 있다.
이류체 분무 노즐(38)은 분무기 외통(27)의 하단부(27A)에 장착되고, 액체 연료 탱크(19)의 하측에 위치하고 있다. 즉, 이류체 분무기(12)는 액체 연료 공급 유량의 변동을 완화하기 위한 버퍼부로서 액체 연료 탱크(19)를, 액체 연료 공급관(25)과 이류체 분무 노즐(38) 사이에 개재시킨 구성으로 되어 있다. 이류체 분무 노즐(38)은 원판형의 노즐 본체부(39)와, 노즐 본체부(39)상에 형성된 무화용 기체 도입부로서의 무화용 공기 도입부(37)를 갖고 이루어진 것이며, 노즐 본체부(39)의 상면의 주연부를 분무기 외통(27)의 하단면에 접촉시키고, 또한 무화용 공기 도입부(37)를 분무기 외통(27)의 하단부(27A)의 내측에 끼워맞춘 상태에서 용접 등의 고정 수단에 의해 분무기 외통(27)의 하단부(27A)에 고정되어 있다.
무화용 공기 도입부(37)는 원환상으로 형성되고, 그 중앙부에 평면(상면)에서 보아 원형상의 공간부(41)를 갖고 있다. 노즐 본체부(39)는, 그 중앙부에 역원추형상의 공간부(오목부)(42)가 형성되어 있고, 또한 중심[역원추형상의 공간부(42)의 정점 위치]에 미세한 분무 구멍(44)이 개방되어 있다. 무화용 공기 도입부(37)의 공간부(41)와 노즐 본체부(39)의 공간부(42)는 연속하여 있고, 이들 공간부(41, 42)가 이류체 합류 공간부(43)를 구성하고 있다. 즉, 이류체 합류 공간부(43)는 상면에서 보아 원형상으로 되어 있고, 그 직경이 분무 구멍(44)을 향함에 따라서 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 되어 있다. 무화용 공기 도입부(37)에는, 그 원주방향의 2개소에 홈(슬릿)(40)이 형성되어 있다. 이들 홈(40)은 선회형의 것이고, 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따르고, 또한 이류체 합류 공간부(43)의 중심축[도시 예에서는 분무 구멍(44)의 중심축] 주위 에 회전 대칭(원주방향에 등간격)의 위치 관계로 되어 있다.
한편, 분무기 외통(27)의 상단부(27B)는 분무기 외통(27) 내부로부터 외부로의 무화용 공기도 누설을 방지하기 위한 폐색 부재로서의 캡(31)에 의해 폐쇄되어 있다. 캡(31)은, 그 하부(31A)의 외주면에 형성된 나사부(33)를 분무기 외통(27)의 상단부(27B)의 내주면에 형성된 나사부(32)에 나사 결합시킴으로써, 분무기 외통(27)의 상단부(27B)에 장착되어 있다. 캡(31)의 단차부(31B)와 분무기 외통(27)의 상단부(27B) 사이에는, 무화용 공기의 누설을 확실하게 방지하기 위해서 O링(34)이 개재되어 있다. 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)는 캡(31)을 관통하여, 분무기 외통(27) 내부[코일 스프링(36) 내부]를 거쳐서, 액체 연료 탱크(19)의 상단으로부터 액체 연료 탱크(19)내로 삽입되어 있다.
캡(31)의 하면측에 마련된 와셔(35)와, 액체 연료 탱크(19)의 상단측에 마련된 와셔(26) 사이에는, 가압 부재로서의 코일 스프링(36)이 개재되어 있다. 이 코일 스프링(36)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)을 무화용 공기 도입부(37)의 상면(37a)에 가압하고 있다. 이에 의해, 서로 접촉하는 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)과, 이류체 분무 노즐(38)[무화용 공기 도입부(37)]의 상면(37a)이 밀착하여, 이들 접촉면(21b, 37a) 사이에 간극이 생기는 것을 방지하고 있다.
와셔(26)와 액체 연료 공급관(25) 사이에는 간극(45)을 갖고 있고, 이 간극(45)을 거쳐서 액체 연료 탱크(19)의 내부 공간과, 액체 연료 탱크(19)의 외측에 있어서의 분무기 외통(27)의 내부 공간이 연통하고 있다. 즉, 액체 연료 탱크(19) 의 상단은 분무기 외통(27)의 내부 공간에 대하여 개방되어, 액체 연료 탱크(19)의 내부 공간과 무화용 공기 유로(28)의 상단부(상류부)가 연통하고 있다. 이 때문에, 공기 유입 구멍(29)으로부터 분무기 외통(27)내로 유입되어서 무화용 공기 유로(28)로 유입되는 무화용 공기(46)의 압력이 액체 연료 탱크(19)내에 저류되어 있는 액체 연료(24)의 액면(23)에도 작용한다.
이 이류체 분무기(12)에서는, 액체 연료 공급 펌프로부터 액체 연료 공급관(25)을 거쳐서 이송되어 온 버너 연소용의 액체 연료(24)가 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)로부터 유출되면[비교적 고유량의 경우에는 연속적으로 유출되고, 비교적 저유량의 경우에는 도 5(a)에 예시하는 바와 같이 간헐적으로 유출되면], 일단 액체 연료 탱크(19)내에 저류된다. 그리고, 이 액체 연료 탱크(19)내에 저류된 액체 연료(24)가 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 이류체 합류 공간부(43)로 연속적으로 유출된다. 또, 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)로부터의 액체 연료의 유출이 간헐적일 경우에는, 액체 연료(24)가 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)로부터 유출되었을 때에 액면(23)이 상승하고, 다음에 액체 연료(24)가 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)로부터 유출되기까지의 사이는 액면(23)이 저하하는 현상을 반복하고, 이 액위 변동에 따라 다소는 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출되는 액체 연료(24)의 유량도 변동하게는 되지만, 이 유량 변동은 종래의 유량 변동에 비해서 작은 것이다.
한편, 공기 공급 펌프로부터 무화용 공기 공급관(30)을 거쳐서 이송되어 온 무화용 공기(46)는 공기 유입 구멍(29)으로부터 분무기 외통(27)내로 유입되어, 액 체 연료 탱크(19)와 분무기 외통(27) 사이의 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흐른다. 그 후, 무화용 공기(46)는 이류체 분무 노즐(38)에 있어서 무화용 공기 도입부(37)의 홈(40)을 유통함으로써 유속을 빠르게 한 상태에서 이류체 합류 공간부(43)로 도입되어, 이 이류체 합류 공간부(43)에서 선회류로 되어서, 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)와 합류(혼합)한다. 그 결과, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 잘 혼합되고, 액체 연료(24)는 무화용 공기(46)에 의해 무화된 상태로 무화용 공기(46)와 함께 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 연소 공간부(13)(화염)로 분사되어서 연소한다. 또, 무화한 액체 연료(24)에의 초기의 점화는 점화 플러그(54)에 의해 행해진다.
여기에서, 액체 연료 탱크(19)에 저류된 액체 연료(24)의 액주 헤드(H)에 대해서 상술하면, 해당 액주 헤드(H)는, 액체 연료(24)가 액체 연료 유출 구멍(22)을 유통할 때의 압력 손실(ΔP)(구멍)과, 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)의 운동 에너지(E)와, 홈(40) 등에 있어서의 무화용 공기(46)의 압력 손실(ΔP공기)로부터, 다음 식에 의해 구할 수 있다.
액주 헤드(H)=압력 손실(ΔP)(구멍)+운동 에너지(E)-압력 손실(ΔP공기)
운동 에너지(E)는 액체 연료(24)의 유속(v)과, 액체 연료(24)의 밀도(ρ)로부터 다음 식에 의해 구할 수 있다.
운동 에너지=ρv2/2
또, 액체 연료 탱크(19)에 있어서의 저류 액체 연료(24)의 액면(23)의 높이 는 액체 연료 공급관(25)을 거쳐서 액체 연료 탱크(19)에 공급되는 액체 연료(24)의 유량에 의해 변화된다. 즉, 연료 공급 펌프의 출력을 조정하여, 액체 연료(24)의 공급 유량을 많게 했을 때에는 액면(23)이 높아지고, 액체 연료(24)의 공급 유량을 적게 했을 때에는 액면(23)이 낮아진다. 따라서, 액체 연료 탱크(19)의 높이는 소정의 액체 연료(24)의 공급 유량의 조정 범위에 따른 액면(23)의 높이의 변화에 대응한 높이로 한다.
또한, 액체 연료(24)는 도 5(a)에 예시하는 바와 같이 분무 구멍(44)으로부터 원추형으로 분무되지만, 이때의 분무의 퍼짐(분무각)은 홈(40)의 단면적[즉, 홈(40)을 유통할 때의 무화용 공기(46)의 유속]이나, 분무 구멍(44)의 크기(즉, 구멍 직경) 등에 의해 결정된다.
다음에, 이류체 분무기(12) 이외의 구성에 대해서 상술한다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 분무기 외통(27)의 주위를 둘러싸도록 해서 원통형의 기체 연료 공급관(47)이 마련되어 있다. 기체 연료 공급관(47)은 분무기 외통(27)과 동심원형상으로 마련되어 있고, 기체 연료 공급관(47)과 분무기 외통(27) 사이의 원통형의 공간이 기체 연료 유로(14)로 되어 있다. 기체 연료 공급 계통으로부터 공급되는 버너 연소용의 기체 연료(49)는, 기체 연료 유로(14)를 하방으로 흘러서, 기체 연료 유로(14)의 하단으로부터 연소 공간부(13)로 분사되어 연소된다. 액체 연료(24)와 기체 연료(49)는 따로따로 연소시켜도, 동시에 연소시켜도 좋다. 버너 연소용의 기체 연료(49)로서는 예를 들어 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 디메틸에테르, 수소 등을 사용할 수 있고, 또한 이류체 분무 버너(11)를 개질기의 열원으 로서 사용할 경우에는 연료 전지에서 발전에 사용되지 않고 이류체 분무 버너(11)로 복귀되는 나머지의 개질 가스를 사용할 수도 있다(도 13 참조).
버너 외통(48)은 원통형이며, 기체 연료 공급관(47)의 주위를 둘러싸고 있다. 버너 외통(48)과 기체 연료 공급관(47)은 동심원형상으로 마련되어 있고, 버너 외통(48)과 기체 연료 공급관(47) 사이의 원통형의 공간이 제 1 연소용 공기 유로(15)로 되어 있다. 따라서, 연소용 공기 공급 계통의 공기 공급 송풍기로부터 공급되는 연소용 공기(50)는 연소용 공기 유로(15)를 하방으로 흐른다.
그리고, 연소용 공기 유로(15)의 하단부, 즉 기체 연료 공급관(47)의 하단부와 버너 외통(48)의 하단부 사이에는 플레이트(18)가 마련되어 있다. 플레이트(18)는 원환상의 판이며, 연소용 공기 유로(15)와 연소 공간부(13)를 분할하고 있다. 또, 이 경우 도시 예에서는 플레이트(18)가 이류체 분무 노즐(38)과 거의 동일한 높이에 설치되어 있지만, 이것에 한하지 않고, 예를 들어 이류체 분무 노즐(38)보다도 높은 위치에 마련해도 좋다. 단지, 플레이트(18)의 위치를 높게 하면, 제 1 원통(16) 및 제 2 원통(17)을 도시 예보다도 길게 할 필요가 있기 때문에, 도시 예와 같이 플레이트(18)를 이류체 분무 노즐(38)과 동일한 높이로 하는 것이 가장 비용이 들지 않고 합리적이다.
플레이트(18)의 내주면은 기체 연료 공급관(47)의 외주면에 용접 등의 고정 수단에 의해 고정되는 한편, 플레이트(18)의 외주면에는 복수(도시 예에서는 4개)의 돌기(51)가 형성되어 있고, 이들 돌기(51)의 선단면이 버너 외통(48)의 내주면에 용접 등의 고정 수단에 의해 고정되어 있다. 이 때문에, 기체 연료 공급관(47) 으로부터 버너 외통(48)의 근방까지는 플레이트(18)에 의해 폐색되어 있지만, 플레이트(18)의 외주측에서는 돌기(51)에 의해 플레이트(18)의 외주면과 버너 외통(48)의 내주면(48a) 사이에 간극이 형성되어 있고, 이들 간극이 연소용 공기 유통 구멍(52)으로 되어 있다. 즉, 연소용 공기 유로(15)와 연소 공간부(13)는 이들 연소용 공기 유통 구멍(52)에 의해 연통되어 있다.
따라서, 연소용 공기(50)는 연소용 공기 유로(15)를 하방으로 흐른 후, 플레이트(18)에 차단되어서 플레이트(18)의 외주측으로 인도됨으로써 이류체 분무 노즐(38)[분무 구멍(44)]로부터 멀어져, 연소용 공기 유통 구멍(52)을 유통해서 연소 공간부(13)로 유입된다.
또한, 플레이트(18)의 하면에는 하방으로 연장된 외측의 제 1 원통(16)과, 하방으로 연장된 내측의 제 2 원통(17)이 용접 등의 고정 수단에 의해 고정되어 있다. 제 1 원통(16)은 연소용 공기 유통 구멍(52)보다도 내측에 위치하고, 버너 외통(48)과 동심원형상으로 배치되어 있다. 그리고, 버너 외통(48)과 제 1 원통(16) 사이의 원통형의 공간이 제 2 연소용 공기 유로(53)로 되어 있다.
따라서, 제 1 연소용 공기 유로(15)를 하방으로 흘러서 연소용 공기 유통 구멍(52)을 통과한 연소용 공기(50)는 또한 제 2 연소용 공기 유로(53)를 하방으로 흐른다. 그리고, 연소용 공기(50)는 연소용 공기 유로(53)의 하단으로부터 유출되어서 연소 공간부(13) 전체로 퍼져 간다. 이 때문에, 연소용 공기 유로(53)로부터 유출된 연소용 공기(50)의 일부(예를 들면, 전체의 약 3할 정도)가, 이류체 분무기(12)[이류체 분무 노즐(38)]로부터 분무된 액체 연료(24)에, 플레이트(18)로부터 하방으로 떨어진 위치에서 공급(혼합)되어서 해당 액체 연료(24)의 연소에 이용된다. 이때 액체 연료(24)에 혼합되는 연소용 공기(50)의 양은 예를 들어 공기비의 평균이 1.5 이하가 되도록 설정한다. 그리고, 연소용 공기 유로(53)로부터 유출된 연소용 공기(50)의 나머지(예를 들면, 전체의 약 7할 정도)는 더 하방으로 흘러, 상기 연소에 의해 생긴 연소 배기 가스와 혼합된다. 그에 따라, 대량의 연소 배기 가스가 생성된다.
또, 제 1 원통(16)을 설치하는 목적은 연소용 공기(50)의 일부가 무화 액체 연료(24)에 공급되는 것을 늦추는 것, 즉 플레이트(18)로부터 하방으로 떨어진 위치에서 무화 액체 연료(24)에 공급되도록 하는 것이고, 이에 따라 화염이 플레이트(18)에 접해서 플레이트(18)에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 제 1 원통(16)의 길이, 즉 제 1 원통(16)의 선단 위치(하단 위치)는 플레이트(18)의 크기[이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)에서 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리]와의 관계에서 적당히 설정하면 좋다.
즉, 제 1 원통(16)은 마련하지 않고, 플레이트(18)와 플레이트(18)의 외주부의 연소용 공기 유통 구멍(52)을 마련하는 것만으로도, 연소용 공기 유통 구멍(52)이 분무 구멍(44)으로부터 떨어져 있기 때문에, 연소용 공기 유통 구멍(52)을 통과한 연소용 공기(50)의 일부는 플레이트(18)로부터 하방으로 떨어진 위치에서 무화 액체 연료(24)에 공급된다. 그리고, 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리가 길어질수록, 연소용 공기(50)의 일부가 무화 액체 연료(24)에 공급되는 위치가 플레이트(18)로부터 떨어지게 된다. 또, 플레이트(18)를 크게 해 서 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리를 길게 할수록, 이류체 분무 버너(11)의 직경은 커진다.
한편, 이류체 분무 버너(11)의 크기의 제약 등에 의해서 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리가 제약될 경우, 플레이트(18)와 연소용 공기 유통 구멍(52)을 마련하는 것만으로는, 연소용 공기(50)의 일부가 무화 액체 연료(24)에 공급되는 것을 충분히 늦출 수 없게 되고, 이때에는 도시 예와 같이 제 1 원통(16)을 마련하는 것이 매우 유효하다. 이 경우, 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리가 짧아질수록, 제 1 원통(16)을 하방으로 연장하면 좋다. 단지, 제 1 원통(16)과 분무된 액체 연료(24)의 간섭을 피하기 위해서는, 제 1 원통(16)의 선단(하단)이 분무된 액체 연료(24)의 외형부(24A)의 외측(상측)에 위치할 필요가 있다. 즉, 제 1 원통(16)의 선단(하단)은 분무된 액체 연료(24)의 외형부(24A)까지밖에 연장할 수 없다.
또, 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리를 짧게 하면, 제 1 원통(16)의 설치 위치도 분무 구멍(44)에 근접하므로, 플레이트(18)로부터 무화 액체 연료(24)의 외형부(24A)까지의 거리도 짧아지기 때문에, 제 1 원통(16)을 너무 길게 할 수는 없다. 따라서, 이러한 제약도 고려하여, 분무 구멍(44)으로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리와, 제 1 원통(16)의 길이를 [제 1 원통(16)의 필요 여부도 포함하여) 적당히 결정하면 좋다.
제 2 원통(17)은 제 1 원통(16)의 내측에 위치하고, 제 1 원통(16)과 동심원형상으로 배치되어 있다. 또, 제 2 원통(17)을 설치하는 목적은 플레이트(18)의 근방에 무화 액체 연료(24)의 정체(대류)가 생기는 것을 방지함으로써, 화염이 플레이트(18)에 접해서 플레이트(18)에 매연이 부착되는 것을 방지하는 것이다. 그것을 위해서는, 제 2 원통(17)은 될 수 있는 한 하방으로 연장시키는 쪽이 낫다. 그러나, 제 2 원통(17)과 무화 액체 연료(24)의 간섭을 피하기 위해서는, 제 2 원통(17)의 선단(하단)이 무화 액체 연료(24)의 외형부(24A)의 외측(상측)에 위치할 필요가 있다. 즉, 제 2 원통(17)의 선단(하단)도 무화 액체 연료(24)의 외형부(24A)까지밖에 연장할 수 없다.
예를 들면 도 1에 기재하는 바와 같이 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 제 2 원통(17)까지의 거리를 L1이라고 하고, 분무된 액체 연료(24)의 외형부(24A)의 수평선과의 각도를 θ라고 하면, 이류체 분무 노즐(38)[분무 구멍(44)]의 선단(하단)으로부터 제 2 원통(17)의 선단(하단)까지의 길이(L2)는 0<L2≤L1tanθ을 만족할 필요가 있다. 또, 제 2 원통(17)의 전체의 길이는 L2에 플레이트(18)의 하면으로부터 이류체 분무 노즐(38)[분무 구멍(44)]의 선단(하단)까지의 길이를 합한 길이가 된다. 또, 이러한 조건은 이류체 분무 노즐(38)[분무 구멍(44)]의 선단(하단)으로부터 제 2 원통(17)의 선단(하단)까지의 길이나, 제 1 원통(16)의 전체의 길이에 관해서도 마찬가지이다. 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 제 2 원통(16)까지의 거리는, 예를 들어 분무 구멍(44)의 구멍 직경(예컨대 1mm 정도)의 50배 이상이나 60배 이상의 거리로 한다.
이상과 같이, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 원통형의 측부(20)와 이 측부(20)의 하단에 마련한 바닥부(21)를 갖고, 액체 연료 공급 관(25)으로부터 공급된 액체 연료(24)를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료(24)의 액면보다도 하방에 위치해서 바닥부(21)로 개방된 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 상기 저류한 액체 연료(24)를 유출시키는 구성의 액체 연료 탱크(19)를 구비하고, 이 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)를 무화용 공기(46)로 무화해서 연소시키는 구성으로 한 것에 의해, 액체 연료(24)가 액체 연료 공급관(25)으로부터 액체 연료 탱크(19)에 간헐적으로 공급될 때에도, 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터는, 액체 연료 탱크(19)에 저류된 액체 연료가 연속적으로 유출되게 된다. 즉, 액체 연료 공급 계통의 펌프의 공급 유량이 저하하여, 액체 연료 공급관(25)으로부터 액체 연료 탱크(19)에 액체 연료(24)가 간헐적으로 공급될 때에도, 액체 연료 탱크(19)내에 저류되는 액체 연료(24)의 액면(23)이 다소 상하로 변동하여, 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터의 액체 연료(24)의 유출 유량이 다소 변동하는 정도이며, 종래와 같은 큰 액체 연료 공급 유량의 변동으로는 되지 않는다. 이 때문에, 액체 연료 공급 유량이 낮을 때에도, 액체 연료(24)의 안정된 공급이 가능해져서, 안정된 연소를 확립하는 것이 용이해져, 미연소 배기 가스의 발생이나 실화를 초래할 우려가 없다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출되어서 이류체 합류 공간부(43)로 유입된 액체 연료(24)가, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흐른 후에 무화용 공기 도입부(37)에서 홈(40)을 흘러서 이류체 합류 공간부(43)로 도입된 무화용 공기와, 이류체 합류 공간부(43) 에서 합류한 후, 이 무화용 공기와 함께 분무 구멍(44)으로부터 분무되는 구성으로 함으로써, 액체 연료(24)는 홈(40)에서 유속을 빠르게 한(수평방향의 속도 성분이 증가한) 무화용 공기(46)와 이류체 합류 공간부(43)에서 잘 혼합되고 나서, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사되게 된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부(43)나 홈(40)을 마련하지 않은 경우에 비하여, 액체 연료(24)의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료(24)가 확실하게 무화되므로, 액체 연료(24)의 연소성이 향상한다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 무화용 공기 도입부(37)의 홈(40)은 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부(43)에서는 무화용 공기(46)가 선회류로 되어서 액체 연료(24)와 혼합되기 때문에, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사되는 액체 연료(24)를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료(24)의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 무화용 공기 도입부(37)의 홈(40)은 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있기 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분무된 액체 연료(24)의 원주방향의 분포량을 균일하게 하여, 해당 액체 연료(24)의 연소성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 액체 연료 탱 크(19)를 하방으로 가압하는 코일 스프링(36)을 구비하는 것에 의해, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)를 이류체 분무 노즐(38)의 무화용 공기 도입부(37)에 가압해서 밀착시킨 구성으로 함으로써, 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)과 무화용 공기 도입부(37)의 상면(37a)이 밀착하는 것에 의해, 이들 접촉면(21b, 37a) 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 무화용 공기(46)가 홈(40) 이외의 부분을 흐르는 것을 방지하여, 홈(40)에 의한 광역 분무의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 이류체 합류 공간부(43)는 역원추형상이며, 이 역원추형상의 공간부(43)의 정점 위치에 분무 구멍(44)이 형성되어 있기 때문에, 이류체 합류 공간부(43)에 있어서의 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)의 혼합을 보다 확실하게 실행할 수 있다. 이 때문에, 분무 구멍(44)으로부터 분무하는 액체 연료(24)를 보다 확실하게 무화해서 액체 연료(24)의 연소성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 분무기 외통(27)과, 분무기 외통(27)의 주위를 둘러싸는 기체 연료 공급관(47) 사이에 형성한 원통형의 기체 연료 유로(14)를 구비하고, 기체 연료(49)는 기체 연료 유로(14)를 하방으로 흘러, 기체 연료 유로(14)의 하단으로부터 분사되어 연소되는 구성으로 함으로써, 원통형의 기체 연료 유로(14)로부터 분사되는 기체 연료(49)는 원주방향으로 균일하게 되므로, 연소성이 향상하고, 예를 들어 액체 연료(24)의 공급량이 적을 때 등에는 기체 연료(49)에 의한 화염 보호 효과를 발휘한다.
또, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 있어서, 액체 연료 공급관(25)의 선단부(25A)가 액체 연료 탱크(19)의 측부(20)의 내주면(20a)에 접하여 있는 경우에는 액체 연료 공급관(25)으로부터의 액체 연료(24)의 유출량이 적을 때에도, 액체 연료(24)는 내주면(20a)을 따라 흘러내리기 때문에, 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터의 액체 연료(24)의 유출을 보다 안정시킬 수 있다. 즉, 액체 연료(24)가 입상으로 되어서 낙하하면, 액체 연료 탱크(19)내에 저류되어 있는 액체 연료(24)의 액면(23)이 크게 변동하여, 액면(23)이 매우 낮을 경우에는 일시적으로 액체 연료 유출 구멍(22)이 노출되어서 액체 연료(24)의 유출이 멈추는 것도 생각되지만, 액체 연료(24)가 액체 연료 탱크(19)의 내주면(20a)을 따라 흘러내리도록 하면, 이러한 불량의 발생을 방지할 수 있다.
더욱이, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 연소용 공기 유로(15)를 하방으로 흘러 온 연소용 공기(50)가 플레이트(18)에 의해 차단되어서 플레이트(18)의 외주측으로 인도되는 것에 의해 이류체 분무 노즐(38)로부터 멀어져, 연소용 공기 유통 구멍(52)을 통과해서 연소 공간부(13)로 유입되는 구성으로 함으로써, 연소 공간부(13)에서는 연소용 공기(50)의 일부만이 이류체 분무 노즐(38)로부터 분무된 액체 연료(24)와 혼합되어서 해당 액체 연료(24)의 연소에 이용되고, 연소용 공기(50)의 나머지는 더 하방으로 흘러서, 상기 연소에 의해 발생한 연소 배기 가스와 혼합되게 된다. 이 때문에, 1회(1단계)의 연소용 공기 공급에 의해, 연소용 공기(50)와 액체 연료(24)의 적절한 혼합을 달성할 수 있어, 화염을 지나치게 냉각하는 일없이, 대량의 연소 배기 가스를 발생시킬 수 있다. 즉, 간단한 구성으로 대량의 연소 배기 가스를 발생시킬 수 있고, 또한 미연소 가스의 발생이나 실화를 초래할 우려도 없는 이류체 분무 버너 등의 버너를 실현할 수 있다.
또한, 플레이트(18)에 의해 연소용 공기(50)를 이류체 분무 노즐(38)로부터 떨어진 위치에서 연소 공간부(13)로 유입시키기 때문에, 연소용 공기(50)의 일부가 연료에 공급되는 위치를 플레이트(18)로부터 하방으로 멀리할 수 있다. 따라서, 화염의 위치도 플레이트(18)로부터 하방으로 멀어지게 되어, 플레이트(18)의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 플레이트(18)의 하면에 부착되는 매연의 양이 많아지면, 매연에 의한 이류체 분무 노즐(38)의 막힘이나, 화염의 복사열을 매연이 흡수하는 것에 의한 이류체 분무기(12)의 이상 가열 등의 불량이 생길 가능성이 있지만, 상기와 같이 플레이트(18)의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지함으로써, 이러한 불량의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 플레이트(18)의 하면으로부터 하방으로 연장된 연소용 공기 공급 지연용의 제 1 원통(16)을 마련하고, 이 제 1 원통(16)과 버너 외통(48) 사이에 연소용 공기 유통 구멍(52)으로 통하는 원통형의 연소용 공기 유로(53)를 형성하고, 연소용 공기 유통 구멍(52)을 통과한 연소용 공기(50)가 연소용 공기 유로(53)를 하방으로 흐른 후에 연소용 공기 유로(53)의 하단으로부터 연소 공간부(13)로 유입되는 구성으로 함으로써, 연소용 공기(50)의 일부가 이류체 분무 노즐(38)로부터 분무된 액체 연료(24)에 공급되는 것을 늦출 수 있다. 즉, 연소용 공기(50)의 일부가 액체 연료(24)에 공급되는 위 치를 플레이트(18)로부터 하방으로 멀리할 수 있다. 따라서, 화염의 위치도 플레이트(18)로부터 하방으로 멀어지게 되어, 플레이트(18)의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또, 이 연소용 공기(50)의 일부가 액체 연료(24)에 공급되는 위치를 플레이트(18)로부터 하방으로 멀리하는 작용 효과는 상기와 같이 플레이트(18)를 마련하는 것만으로도 얻어지지만, 본 실시형태 예 1과 같이, 연소용 공기 공급 지연용의 제 1 원통(16)을 마련하면, 보다 확실하게 연소용 공기(50)의 일부가 액체 연료(24)에 공급되는 위치를 플레이트(18)로부터 하방으로 멀리할 수 있다.
또한, 이류체 분무 버너(11)의 크기의 제약 등으로부터, 플레이트(18)를 너무 크게 할 수 없고 이류체 분무 노즐(38)로부터 연소용 공기 유통 구멍(52)까지의 거리를 충분히 취할 수 없는 경우에는, 액체 연료(24)에 공급되는 연소용 공기(50)의 일부의 양이 지나치게 많아져서, 화염이 과도하게 냉각되어 버릴 우려가 있다. 이에 대하여 본 실시형태 예 1과 같이, 연소용 공기 공급 지연용의 제 1 원통(16)을 마련하면, 연소용 공기(50)의 일부가 액체 연료(24)에 공급되는 위치를 플레이트(18)로부터 하방으로 멀리할 수 있을 뿐만 아니라, 이 때에 액체 연료(24)에 공급되는 연소용 공기(50)의 일부의 양을 저감해서 적절한 양으로 할 수도 있다. 따라서, 이러한 관점에서도 본 실시형태 예 1과 같이 제 1 원통(16)을 마련하는 것은 유효하며, 제 1 원통(16)을 마련하는 것에 의해 플레이트(18)를 작게 하여, 이류체 분무 버너(11)의 소형화를 도모할 수도 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 플레이트(18)의 하면으로부터 하방으로 연장된 정체 방지용의 제 2 원통(17)을 연소용 공기 공급 지연용의 제 1 원통(16)의 내측에 마련한 것에 의해, 플레이트(18)의 하면 근방에서 액체 연료(24)의 정체(대류)가 생기는 것을 정체 방지용의 제 2 원통(17)에 의해 방지할 수 있다. 이 때문에, 플레이트(18)의 하면 근방에서 정체하는 액체 연료(24)에도 인화해서 플레이트(18)의 하면에 매연이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 1의 이류체 분무 버너(11)에 의하면, 버너 외통(48)에 의해 화염을 둘러싸는 것에 의해, 연소 공간부(13)에 있어서 화염[분무된 액체 연료(24)]과 연소용 공기(50)를 잘 혼합할 수 있으므로, 연소성이 향상한다.
<실시형태 예 2>
도 6(a)는 본 발명의 실시형태 예 2에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, 도 6(b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[도 6(a)의 E 방향에서 본 도면]이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 2에 있어서의 이류체 분무기(12)의 이류체 분무 노즐(38)에서는, 무화용 공기 도입부(37)의 원주방향의 4개소에 홈(슬릿)(61)이 형성되어 있다. 이들 홈(61)은 충돌형의 것이고, 상면에서 보아 원형상인 이류체 합류 공간부(43)의 직경방향을 따라서, 또한 이류체 합류 공간부(43)의 중심축[도시 예에서는 분무 구멍(44)의 중심축] 주위에 회전 대칭의 위치 관계(원주방향에 등간격)로 되도록 형성되어 있다.
이 이류체 분무기(12)에서는, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흘러 온 무화용 공기(46)가 이류체 분무 노즐(38)에 있어서 무화용 공기 도입부(37)의 홈(61)을 유통함으로써 유속을 빠르게 한 상태에서 이류체 합류 공간부(43)로 도입되고, 이 이류체 합류 공간부(43)에서 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)와 충돌하도록 해서 합류(혼합)한다. 그 결과, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 잘 혼합되어, 액체 연료(24)는 무화용 공기(46)에 의해 무화된 상태로 무화용 공기(46)와 함께 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 연소 공간부(13)로 분사된다.
또, 도 6의 이류체 분무기(12)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 4의 이류체 분무기(12)와 동일하다. 또한, 본 실시형태 예 2의 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기 이외의 부분의 구성에 대해서도, 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 2의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외에 상기 실시형태 예 1과 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 2의 이류체 분무 버너에 의하면, 무화용 기체 도입부(37)의 홈(61)은, 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 직경방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부(43)에서는 무화용 공기(46)가 액체 연료(24)에 충돌하도록 해서 액체 연료(24)에 혼합되기 때문에, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사되는 액체 연료(24)를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료(24)의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
더욱이, 무화용 기체 도입부(37)의 홈(61)은 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있기 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분무된 액체 연료(24)의 원주방향의 분포량을 균일하게 하여, 해당 액체 연료(24)의 연소성을 향상시킬 수 있다.
<실시형태 예 3>
도 7(a)는 본 발명의 실시형태 예 3에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, 도 7(b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 이류체 분무 노즐을 추출해서 도시하는 평면도[도 7(a)의 F 방향에서 본 도면]이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 3의 이류체 분무기(12)에서는, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 내면(상면)(21a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 중심(역원추형상의 테이퍼면의 정점 위치)에 미세한 액체 연료 유출 구멍(22)이 형성되어 있다. 그리고, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)은 외측 부분(21b-1)이 테이퍼형(역원추대형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 내측 부분(21b-2)이 원형상의 수평면으로 되어 있다.
한편, 이류체 분무 노즐(38)의 무화용 공기 도입부(37)는 원환상으로 형성되어 있고, 또한, 내주면(37b)이 테이퍼형(역원추대형상)의 테이퍼면으로 되어 있다. 그리고, 액체 연료 탱크(19)는, 그 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 무화용 공기 도입부(37)의 내주면(37b)(테이퍼면부)에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 무화용 공기 도입부(37)상에 설치되어 있다. 이 경우, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 무화용 공기 도입부(37)의 내주면(37b)(테이퍼면부)에 가압되어 밀착하고, 이들 접촉면(21b-1, 37b) 사이에 간극이 생기는 것을 방지한다.
이류체 분무 노즐(38)의 노즐 본체부(39)는 그 중앙부에 역원추형상의 공간부(오목부)(42)가 형성되고, 또한 그 중심[역원추형상의 공간부(42)의 정점 위치]에 미세한 분무 구멍(44)이 형성되어 있다. 무화용 공기 도입부(37)의 공간부(41)와 노즐 본체부(39)의 공간부(42)는 연속하여 있고, 이들 공간부(41, 42)가 이류체 합류 공간부(43)를 구성하고 있다. 즉, 이류체 합류 공간부(43)는 평면(상면)에서 보아 원형으로 되어 있고, 그 직경이 분무 구멍(44)을 향함에 따라서 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 되어 있다. 무화용 공기 도입부(37)에는, 그 원주방향의 2개소에 홈(슬릿)(40)이 형성되어 있다. 이들 홈(40)은 도 5의 홈(40)과 동일한 선회형의 것이고, 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따라서, 또한 서로 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계(원주방향에 등간격)로 되어 있다. 또, 무화용 공기 도입부(37)에 형성하는 홈은 선회형에 한하지 않고, 도 6과 동일한 충돌형의 것이어도 좋다.
도 7의 이류체 분무기(12)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 4의 이류체 분무기(12)와 동일하다. 또한, 본 실시형태 예 3의 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기 이외의 부분의 구성에 대해서도, 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버 너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 3의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외 상기 실시형태 예 1, 2와 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 3의 이류체 분무 버너에 의하면, 액체 연료 탱크(19)는, 액체 연료 탱크(19)의 테이퍼면부[바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)]가 무화용 기체 도입부(37)의 테이퍼면부[내주면(37b)]에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 무화용 기체 도입부(37)상에 설치되어 있기 때문에, 액체 연료 탱크(19)와 이류체 분무 노즐(38)의 중심축을 맞추는 것이 용이하다. 따라서, 액체 연료 탱크(19)의 치우침이 없이, 무화용 공기 유로(28)의 폭을 원주방향으로 균일하게 하여, 무화용 공기 유로(28)에 있어서의 무화용 공기(46)의 흐름을 상기 원주방향으로 균일하게 할 수 있으므로, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터의 액체 연료(24)의 분무의 대칭성(즉, 화염의 대칭성)을 확보할 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 3의 이류체 분무 버너에서는, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)를 이류체 분무 노즐(38)의 무화용 공기 도입부(37)에 가압하여, 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 테이퍼면부[외측 부분(21b-1)]와 무화용 공기 도입부(37)의 테이퍼면부[내주면(37b)]가 밀착하는 것에 의해, 이들 접촉면(21b-1, 37b) 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 무화용 공기(46)가 홈(40) 이외의 부분을 흐르는 것을 방지하여, 홈(40)에 의한 광역 분무의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
<실시형태 예 4>
도 8(a)는 본 발명의 실시형태 예 4에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도[도 8(b)의 G-G선의 화살표 방향에서 본 종단면도], 도 8(b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 액체 연료 탱크를 추출해서 도시하는 하면도[도 8(a)의 H 방향에서 본 도면], 도 8(c)는 도 8(b)의 I 방향에서 본 도면, 도 8(d)는 도 8(a)의 J-J선의 화살표 방향에서 본 횡단면도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 4의 이류체 분무기(12)에서는, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 내면(상면)(21a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 중심(역원추형상의 테이퍼면의 정점 위치)에 미세한 액체 연료 유출 구멍(22)이 형성되어 있다. 또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)은, 외측 부분(21b-1)이 테이퍼형(역원추대형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 내측 부분(21b-2)이 원형상의 수평면으로 되어 있다.
한편, 이류체 분무 노즐(38)은 무화용 공기 도입부(도 7 참조)를 갖고 있지 않고, 분무기 외통(27)의 하단에 분무기 외통(27)과 일체로 형성되어 있다(별체의 것을 용접 등으로 고정해도 좋음). 이류체 분무 노즐(38)은 내면(상면)(38a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있다. 이 때문에, 액체 연료 탱크(19)는, 그 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)(테이퍼면부)에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서 이류체 분무 노즐(38)상에 설치되어 있다. 이 경우, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)(테이퍼면부)에 가압되어 밀착하고, 이들 접촉면(21b-1, 38b) 사이에 간극이 생기는 것을 방지한다.
또한, 테이퍼 구조의 내면(38a)에 의해 이류체 분무 노즐(38)의 중앙부에 형성되는 역원추형상의 공간부가 이류체 합류 공간부(43)로 되어 있다. 미세한 분무 구멍(44)은 이 이류체 합류 공간부(43)의 중심[역원추형상의 공간부(43)의 정점 위치]에 형성되어 있고, 이류체 합류 공간부(43)로 통하여 있다. 즉, 이류체 합류 공간부(43)는 평면(상면)에서 보아 원형으로 되어 있고, 그 직경이 분무 구멍(44)을 향함에 따라서 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 되어 있다.
그리고, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)측에는, 그 원주방향의 2개소에 홈(슬릿)(71)이 형성되어 있다. 이들 홈(71)은 선회형의 것이고, 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따라서, 또한 서로 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계(원주방향에 등간격)로 되어 있다.
따라서, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흘러 온 무화용 공기(46)는 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)에 있어서 홈(71)을 유통함으로써 유속을 빠르게 한 상태로 이류체 합류 공간부(43)로 도입되고, 이 이류체 합류 공간부(43)에서 선회류로 되어, 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)와 합류(혼합)한다. 그 결과, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 잘 혼합 되어, 액체 연료(24)는 무화용 공기(46)에 의해 무화된 상태로 무화용 공기(46)와 함께 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 연소 공간부(13)로 분사된다.
또, 도 8의 이류체 분무기(12)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 4의 이류체 분무기(12)와 동일하다. 또한, 본 실시형태 예 4의 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기 이외의 부분의 구성에 대해서도, 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 3의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외 상기 실시형태 예 1과 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 4의 이류체 분무 버너에 의하면, 액체 연료 유출 구멍(44)으로부터 유출되어서 이류체 합류 공간부(43)로 유입된 액체 연료(24)가, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흐른 후에 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)에서 홈(71)을 흘러서 이류체 합류 공간부(43)로 도입된 무화용 공기(46)와, 이류체 합류 공간부(43)에서 합류한 후, 이 무화용 공기(46)와 함께 분무 구멍(44)으로부터 분무되는 구성으로 함으로써, 액체 연료(24)가 홈(71)에서 유속을 빠르게 한(수평방향의 속도 성분이 증가한) 무화용 공기(46)와 이류체 합류 공간부(43)에서 잘 혼합되어서, 분무 구멍(44)으로부터 분무된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부(43)나 홈(71)을 마련하지 않은 경우에 비하여, 액체 연료(24)의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료(24)가 확실하게 무화되므로, 액체 연료(24)의 연소성이 향상한다.
또한, 액체 연료 탱크(19)는, 액체 연료 탱크(19)의 테이퍼면부[바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)]가 이류체 분무 노즐(38)의 테이퍼면부[내 면(38a)]에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 이류체 분무 노즐(38)상에 설치되어 있기 때문에, 액체 연료 탱크(19)와 이류체 분무 노즐(38)의 중심축을 맞추는 것이 용이하다. 따라서, 액체 연료 탱크(19)의 치우침이 없이, 무화용 공기 유로(28)의 폭을 원주방향으로 균일하게 하여, 무화용 공기 유로(28)에 있어서의 무화용 공기(46)의 흐름을 상기 원주방향으로 균일하게 할 수 있으므로, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터의 액체 연료(24)의 분무의 대칭성(즉, 화염의 대칭성)을 확보할 수 있다.
또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 홈(71)은 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부(43)에서는 무화용 공기(46)가 선회류로 되어서 액체 연료(24)와 혼합되기 때문에, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사되는 액체 연료(24)를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료(24)의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 홈(71)은 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있기 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분무된 액체 연료(24)의 원주방향의 분포량을 균일하게 하여, 해당 액체 연료(24)의 연소성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 4의 이류체 분무 버너에서는, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)를 이류체 분무 노즐(38)에 가압하여, 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 테 이퍼면부[외측 부분(21b-1)]와 이류체 분무 노즐(38)의 테이퍼면부[내면(38a)]가 밀착하는 것에 의해, 이들 접촉면(21b-1, 38a) 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 무화용 공기(46)가 홈(71) 이외의 부분을 흐르는 것을 방지하여, 홈(71)에 의한 광역 분무의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
<실시형태 예 5>
도 9(a)는 본 발명의 실시형태 예 5에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도[도 9(b)의 K-K선의 화살표 방향에서 본 단면도], 도 9(b)는 상기 이류체 분무기에 구비된 액체 연료 탱크를 추출해서 도시하는 하면도[도 9(a)의 L 방향에서 본 도면], 도 9(c)는 도 9(a)의 M-M선의 화살표 방향에서 본 횡단면도이다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 5의 이류체 분무기(12)에서는, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 내면(상면)(21a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 중심(역원추형상의 테이퍼면의 정점 위치)에 미세한 액체 연료 유출 구멍(22)이 형성되어 있다. 또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)은, 외측 부분(21b-1)이 테이퍼형(역원추대형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 내측 부분(21b-2)이 원형상의 수평면으로 되어 있다.
한편, 이류체 분무 노즐(38)은 무화용 공기 도입부(도 7참조)를 갖고 있지 않고, 분무기 외통(27)의 하단에 분무기 외통(27)과 일체로 형성되어 있다(별체의 것을 용접 등으로 고정해도 좋음). 이류체 분무 노즐(38)은 내면(상면)(38a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있다. 이 때문에, 액체 연료 탱크(19)는 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)(테이퍼면부)에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서 이류체 분무 노즐(38)상에 설치되어 있다. 이 경우, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)(테이퍼면부)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)(테이퍼면부)에 가압되어 밀착하고, 이들 접촉면(21b-1, 38b) 사이에 간극이 생기는 것을 방지한다.
또한, 테이퍼 구조의 내면(38a)에 의해 이류체 분무 노즐(38)의 중앙부에 형성되는 역원추형상의 공간이 이류체 합류 공간부(43)로 되어 있다. 미세한 분무 구멍(44)은 이 이류체 합류 공간부(43)의 중심[역원추형상의 공간부(43)의 정점 위치]에 형성되어 있고, 이류체 합류 공간부(43)로 통하여 있다. 즉, 이류체 합류 공간부(43)는 평면(상면)에서 보아 원형으로 되어 있고, 그 직경이 분무 구멍(44)을 향함에 따라서 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 되어 있다.
그리고, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 하면(21b)측에는, 그 원주방향의 4개소에 홈(슬릿)(81)이 형성되어 있다. 이들 홈(81)은 충돌형의 것이고, 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 직경방향을 따라서, 또한 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계(원주방향에 등간격)로 되도록 형성되어 있다.
따라서, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흘러 온 무화용 공기(46)는 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)에 있어서 홈(81)을 유통함으로써 유속을 빠르게 한 상 태에서 이류체 합류 공간부(43)로 도입되고, 이 이류체 합류 공간부(43)에서 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)와 충돌하도록 해서 합류(혼합)한다. 그 결과, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 잘 혼합되어, 액체 연료(24)는 무화용 공기(46)에 의해 무화된 상태로 무화용 공기(46)와 함께 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 연소 공간부(13)로 분사된다.
또, 도 9의 이류체 분무기(12)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 4의 이류체 분무기(12)와 동일하다. 또한, 본 실시형태 예 5의 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기 이외의 부분의 구성에 대해서도, 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 5의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 상기 실시형태 예 4와 동일한 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외 상기 실시형태 예 1과 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 5의 이류체 분무 버너에 의하면, 액체 연료 유출 구멍(44)으로부터 유출되어서 이류체 합류 공간부(43)로 유입된 액체 연료(24)가, 무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흐른 후에 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)에서 홈(81)을 흘러서 이류체 합류 공간부(43)로 도입된 무화용 공기(46)와, 이류체 합류 공간부(43)에서 합류한 후, 이 무화용 공기(46)와 함께 분무 구멍(44)으로부터 분무되는 구성으로 함으로써, 액체 연료(24)가 홈(81)에서 유속을 빠르게 한(수평방향의 속도 성분이 증가한) 무화용 공기(46)와 이류체 합류 공간부(43)에서 잘 혼합되어서, 분무 구멍(44)으로부터 분무된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부(43) 나 홈(81)을 마련하지 않은 경우에 비하여, 액체 연료(24)의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료(24)가 확실하게 무화되므로, 액체 연료(24)의 연소성이 향상한다.
또한, 액체 연료 탱크(19)는 액체 연료 탱크(19)의 테이퍼면부[바닥부(21)의 하면(21b)의 외측 부분(21b-1)]가 이류체 분무 노즐(38)의 테이퍼면부[내면(38a)]에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 이류체 분무 노즐(38)상에 설치되어 있기 때문에, 액체 연료 탱크(19)와 이류체 분무 노즐(38)의 중심축을 맞추는 것이 용이하다. 따라서, 액체 연료 탱크(19)의 치우침이 없이, 무화용 공기 유로(28)의 폭을 원주방향으로 균일하게 하여, 무화용 공기 유로(28)에 있어서의 무화용 공기(46)의 흐름을 상기 원주방향으로 균일하게 할 수 있으므로, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터의 액체 연료(24)의 분무의 대칭성(즉, 화염의 대칭성)을 확보할 수 있다.
또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 홈(81)은 상면에서 볼 때 이류체 합류 공간부(43)의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것에 의해, 이류체 합류 공간부(43)에서는 무화용 공기(46)가 선회류로 되어서 액체 연료(24)와 혼합되기 때문에, 액체 연료(24)와 무화용 공기(46)가 보다 확실하게 혼합된다. 이 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사되는 액체 연료(24)를 보다 확실하게 무화할 수 있어서 해당 액체 연료(24)의 연소성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 홈(81)은 이류체 합류 공간부(43)의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있기 때문에, 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분무된 액체 연료(24)의 원주방향의 분포량을 균일하게 하여, 해당 액체 연료(24)의 연소성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태 예 4의 이류체 분무 버너에서는, 코일 스프링(36)(도 4 참조)에 의해 액체 연료 탱크(19)를 하방으로 가압함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)를 이류체 분무 노즐(38)에 가압하여, 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 테이퍼면부[외측 부분(21b-1)]와 이류체 분무 노즐(38)의 테이퍼면부[내면(38a)]가 밀착하는 것에 의해, 이들 접촉면(21b-1, 38a) 사이에 간극이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 무화용 공기(46)가 홈(81) 이외의 부분을 흐르는 것을 방지하여, 홈(81)에 의한 광역 분무의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
<실시형태 예 6>
도 10(a)는 본 발명의 실시형태 예 6에 따른 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기의 하측 부분의 구성을 도시하는 종단면도, 도 10(b)는 도 10(a)의 L-L선의 화살표 방향에서 본 횡단면도이다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 6의 이류체 분무기(12)에서는, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 내면(상면)(21a)이 테이퍼형(역원추형상)의 테이퍼면으로 되어 있고, 중심(역원추형상의 테이퍼면의 정점 위치)에 미세한 액체 연료 유출 구멍(22)이 형성되어 있다. 또한, 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(하면)(21b)도 테이퍼형(역원추대형상)의 테이퍼면으로 되어 있다. 한편, 이류체 분무 노즐(38)은 무화용 공기 도입부(도 7 참조)를 갖고 있지 않고, 분무기 외통(27)의 하단에 분무기 외통(27)과 일체로 형성되어 있다(별체의 것을 용접 등으로 고정해도 좋음). 이류체 분무 노즐(38)은 내면(상면)(38a)이 테이퍼형(역원 추형상)의 테이퍼면으로 되어 있다.
액체 연료 탱크(19)의 측부(20)의 외주면(20b)의 하단부에는, 복수(도시 예에서는 4개)의 지지부(91)가 돌출 설치되어 있다. 이들 지지부(91)는 측부(20)의 원주방향으로 등간격으로 마련되어 있고, 하면(91a)의 외측 부분(91a-1)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)을 따라 내측으로 경사진 테이퍼면으로 되어 있다. 따라서, 액체 연료 탱크(19)는 지지부(91)의 하면(91a)의 외측 부분(91a-1)이 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a)에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태로 지지되어 있고, 그 결과 액체 연료 탱크(19)의 바닥부(21)의 외면(21a)과, 이류체 분무 노즐(38)의 내면(38a) 사이에는 테이퍼형(역원추대형상)의 간극이 확보되어, 이 간극이 무화용 공기 유로(92)로 되어 있다. 즉, 외측의 제 1 무화용 공기 유로(28)와 내측의 이류체 합류 공간부(43)는 제 2 무화용 공기 유로(92)를 거쳐서 연통되어 있다.
이류체 합류 공간부(43)는 테이퍼 구조의 내면(38a)에 의해 이류체 분무 노즐(38)의 중앙부에 형성된 역원추형상의 공간이다. 미세한 분무 구멍(44)은, 이 이류체 합류 공간부(43)의 중심[역원추형상의 공간부(43)의 정점 위치]에 형성되어 있고, 이류체 합류 공간부(43)로 통하여 있다. 즉, 이류체 합류 공간부(43)는 액체 연료 유출 구멍(22)의 하방에 위치하고, 평면(상면)에서 보아 원형으로 되어 있고, 그 직경이 분무 구멍(44)을 향함에 따라서 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 되어 있다.
무화용 공기 유로(28)를 하방으로 흘러 온 무화용 공기(46)는 지지부(91) 사이의 무화용 공기 유통부(93)를 통과하고, 무화용 공기 유로(92)를 유통하여, 이류 체 합류 공간부(43)로 도입되고, 이 이류체 합류 공간부(43)에서 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)와 충돌하도록 해서 합류(혼합)한다. 그 결과, 액체 연료(24)는 무화용 공기(46)에 의해 무화된 상태로 무화용 공기(46)와 함께 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 연소 공간부(13)로 분사된다.
또, 도 10의 이류체 분무기(12)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 4의 이류체 분무기(12)와 동일하다. 또한, 본 실시형태 예 6의 이류체 분무 버너에 있어서의 이류체 분무기 이외의 부분의 구성에 대해서도, 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 6의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외 상기 실시형태 예 1과 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 6의 이류체 분무 버너에 의하면, 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출되어서 이류체 합류 공간부(43)로 유입된 액체 연료(24)가, 제 1 무화용 기체 유로(28)를 하방으로 흐른 후에 지지부(91) 사이의 무화용 공기 유통부(93)를 통과하여, 제 2 무화용 공기 유로(92)를 흘러서 이류체 합류 공간부(43)로 도입된 무화용 공기(46)와, 이류체 합류 공간부(43)에서 합류한 후, 이 무화용 공기(46)와 함께 분무 구멍(44)으로부터 분무되는 구성으로 함으로써, 액체 연료 탱크(19)의 액체 연료 유출 구멍(22)으로부터 유출된 액체 연료(24)가 무화용 공기(46)와 이류체 합류 공간부(43)에서 혼합된 후에 이류체 분무 노즐(38)의 분무 구멍(44)으로부터 분사된다. 이 때문에, 이류체 합류 공간부(43)를 마련하지 않은 경우에 비하여, 액체 연료(24)의 분무의 퍼짐각이 커져서, 액체 연료(24)가 확실하게 무화되므로, 액체 연료의 연소성이 향상한다.
<실시형태 예 7>
도 11은 본 발명의 실시형태 예 7에 따른 이류체 분무 버너의 구성을 도시하는 종단면도, 도 12는 도 11의 M-M선의 화살표 방향에서 본 횡단면도이다.
도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태 예 7의 이류체 분무 버너에서는 플레이트(18)를 다공판으로 하고 있다. 즉, 원환상의 플레이트(18)에는 복수의 연소용 공기 유통 구멍(101)이 형성되어 있다. 이들 연소용 공기 유통 구멍(101)은 모두 연소용 공기 유통 구멍(52)[제 1 원통(16)]보다도 내측에 마련되어 있다. 따라서, 연소용 공기 유로(15)를 하방으로 흘러 온 연소용 공기(50)는 주로 플레이트(18)의 외주측의 연소용 공기 유통 구멍(52)을 통과해서 제 1 원통(16)의 외측의 연소용 공기 유로(53)를 유통한 후에 연소 공간부(13)로 유입되지만, 일부가 제 1 원통(16)의 내측에서 연소용 공기 유통 구멍(101)을 통해서 연소 공간부(13)로 유입된다.
또, 도 11 및 도 12의 이류체 분무 버너(11)에 있어서의 다른 부분의 구성은 도 1 내지 도 3의 이류체 분무 버너(11)와 동일하다.
본 실시형태 예 7의 이류체 분무 버너에 의하면, 다음과 같은 작용 효과가 얻어지고, 또한 그 외 상기 실시형태 예 1과 동일한 작용 효과도 얻을 수 있다.
즉, 본 실시형태 예 7의 이류체 분무 버너에 의하면, 플레이트(18)에는, 연소용 공기 유통 구멍(52)보다도 내측에 다른 복수의 연소용 공기 유통 구멍(101)을 형성한 것에 의해, 연소용 공기(50)의 일부가 이들 연소용 공기 유통 구멍(101)도 통과하기 때문에, 해당 연소용 공기(50)의 흐름에 의해 플레이트(18)의 하면 근방에 연소용 공기의 정체류가 발생하는 것을 억제할 수 있어, 플레이트(18)의 하면에 매연이 부착되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 다른 연소용 공기 유통 구멍(101)을 거쳐서 이류체 분무 노즐(38)의 근방을 저온의 연소용 공기가 흐르기 때문에, 이 연소용 공기에 의해 화염의 복사열로 과열되기 쉬운 이류체 분무 노즐(38)을 냉각할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
<실시형태 예 8>
도 13은 본 발명의 실시형태 예 8에 따른 연료 전지 발전 시스템의 개요를 도시하는 계통도이다. 도 13에는 상기 실시형태 예 1 내지 7중 어느 하나의 이류체 분무 버너를 연료 전지 발전 시스템에 있어서의 개질기의 열원으로서 이용한 경우의 예를 도시하고 있다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 개질기(111)의 상부에는 연소로(112)가 마련되어 있고, 이 연소로(112)의 상부로부터 상기 실시형태 예 1 내지 7중 어느 하나의 이류체 분무 버너(11)가 삽입되어 있다. 이류체 분무 버너(11)에는 도시하지 않는 액체 연료 공급계, 무화용 공기 공급계, 연소용 공기 공급계가 접속되어 있다. 또, 이류체 분무 버너(11)의 상세에 대해서는 상기한 바와 같다.
개질기(111)에는 도시하지 않는 원료 공급계가 접속되어 있고, 이 원료 공급계로부터 개질용의 원료로서 메탄 가스나 등유 등의 개질용 연료와, 물이 공급된다. 그리고, 개질기(111)에서는, 이류체 분무 버너(11)에서의 연소에 의해 발생하 는 대량의 연소 배기 가스의 열을 이용하여, 상기 개질용 연료를 수증기 개질함으로써, 개질 가스(수소가 많은 가스)를 생성한다.
개질기(111)에서 생성된 개질 가스는 발전용의 연료로서 연료 전지(113)의 애노드(anode)측에 공급된다. 연료 전지(113)에서는, 이 애노드측에 공급된 개질 가스(수소)와, 캐소드(cathode)측에 공급된 공기(산소)를 전기 화학적으로 반응시킴으로써, 발전을 실행한다. 연료 전지(113)에서 발전에 사용되지 않은 나머지의 개질 가스는 이류체 분무 버너(11)로 복귀되고, 여기에서 버너 연소용의 기체 연료로서 이용된다.
본 실시형태 예 8의 연료 전지 발전 시스템에 의하면, 상기 실시형태 예 1 내지 7중 어느 하나의 이류체 분무 버너(11)를 개질기(111)의 열원으로서 이용하기 때문에, 이류체 분무 버너(11)가 상기와 같은 우수한 효과를 발휘함으로써, 개질기(111)의 성능 향상이나 비용 저감 등을 도모할 수 있다.
또, 상기에서는 액체 연료 탱크(19)에 액체 연료 유출 구멍(22)을 1개만 마련하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 복수의 연료 유출 구멍(22)을 마련해도 좋다.
또한, 상기에서는 액체 연료 탱크의 바닥부에 액체 연료 유출 구멍을 마련했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 액체 연료 탱크의 측부에 액체 연료 유출 구멍을 마련해도 좋다. 즉, 액체 연료 탱크는 통형상의 측부와 이 측부의 하단에 마련한 바닥부를 갖고, 액체 연료 공급관으로부터 공급된 액체 연료를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료의 액면보다도 하방에 위치해서 측부 또는 바닥부로 개구된 하나 또는 복수의 액체 연료 유출 구멍으로부터 상기 저류한 액체 연료를 유출시키는 구성이면 좋다.
또한, 상기에서는 액체 연료 탱크를 분무기 외통내에 마련하고 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 분무기 외통의 외부에 액체 연료 탱크를 마련하여, 액체 연료 탱크의 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출한 액체 연료를 배관 등을 거쳐서 무화용 기체와의 합류 공간부에 공급하도록 하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 상기에서는 액체 연료 탱크의 상단측을 개방해서 무화용 공기 유로로 유입되는 무화용 공기의 압력이 액체 연료 탱크내에 저류되어 있는 액체 연료의 액면에도 작용하는 구성으로 하고 있지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 액체 연료 탱크의 상단측을 대기 개방하도록 해도 좋다. 즉, 액체 연료 탱크의 내부와 외부(이류체 합류 공간부)의 압력 밸런스에 의해, 액체 연료 공급관으로부터 유출된 액체 연료가 일단 액체 연료 탱크내에 저류되어서 해당 액체 연료의 액주 헤드가 생김으로써, 이 저류된 액체 연료가 액체 연료 유출 구멍으로부터 연속적으로 유출되는 구성으로 되어 있으면 좋다.
또한, 상기에서는 홈을 선회형에서는 2개, 충돌형에서는 4개 마련하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 적당한 수로 할 수 있다. 단지, 액체 연료의 분무량의 원주방향의 분포의 균일성을 확보하기 위해서는, 선회형에서는 홈의 수를 2개 이상으로 하고, 충돌형에서는 홈의 수를 3개 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같이 플레이트(차폐판), 연소용 공기 공급 지연용의 제 1 원 통, 정체 방지용의 제 2 원통 등을 마련하는 구성(발명)은, 상기와 같은 액체 연료와 무화용 기체를 분사하는 이류체 분무기를 연료 분사기로서 구비한 이류체 분무 버너에 한하지 않고, 액체 연료만을 분사하는 연료 분사기나 기체 연료를 분사하는 연료 분사기를 구비한 버너에도 적용할 수 있다.
또한, 상기에서는 플레이트(차폐판)의 외주에 돌기를 형성하는 것에 의해 플레이트(차폐판)의 외주측에 연소용 공기 유통 구멍을 마련하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 플레이트(차폐판)의 외주측에 연소용 공기 유통 구멍이 마련되어 있으면 좋고, 예를 들어 플레이트(차폐판) 자체의 주연부에 구멍을 형성함으로써, 플레이트의 외주측에 연소용 공기 유통 구멍을 마련하도록 해도 좋다.
또한, 상기에서는 플레이트(차폐판)를 수평한 판으로 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 플레이트(차폐판)는 내측으로부터 외측을 향해서 경사 하방으로 경사져 있어도 좋다. 예를 들면, 도 11에 일점쇄선으로 가상적으로 도시하는 바와 같이 플레이트(18)를 원추대형상으로 하여도 좋다. 이 경사진 플레이트의 경우에는, 연소용 공기를 연료 분사 노즐[이류체 분무 노즐(38)]로부터 멀리할 뿐만 아니라, 연소용 공기의 공급을 지연시키는 제 1 원통과 동일한 기능도 발휘하게 된다.
본 발명은 액체 연료를 무화용 기체로 무화한 상태에서 연소시키는 이류체 분무 버너에 관한 것이며, 예를 들면 액체 연료의 공급 유량이 적은 상태에서도 사용되는 일이 있는 연료 전지 발전 시스템의 개질기용의 이류체 분무 버너에 적용하 기 유용한 것이다.

Claims (12)

  1. 액체 연료를 무화용 기체로 무화해서 연소시키는 이류체 분무 버너에 있어서,
    통형상의 측부와 상기 측부의 하단에 마련한 바닥부를 갖고, 액체 연료 공급관으로부터 공급된 액체 연료를 저류하는 동시에 이 저류한 액체 연료의 액면보다도 하방에 위치해서 상기 측부 또는 상기 바닥부로 개방된 하나 또는 복수의 액체 연료 유출 구멍으로부터 상기 저류한 액체 연료를 유출시키는 구성의 액체 연료 탱크를 구비하고,
    상기 액체 연료 탱크의 상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출된 액체 연료를 상기 무화용 기체로 무화해서 연소시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고,
    상기 액체 연료 탱크의 측부와 상기 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 무화용 기체 유로와,
    상기 외통의 하단부에 마련되고, 하측의 노즐 본체부와 상측의 무화용 기체 도입부를 갖고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부 를 상기 노즐 본체부 및 상기 무화용 기체 도입부의 중앙부에 형성하고, 상기 이류체 합류 공간부로 통하는 하나 또는 복수의 분무 구멍을 상기 노즐 본체부에 형성하고, 또한 상기 무화용 기체 유로와 상기 이류체 합류 공간부를 연통하는 하나 또는 복수의 홈을 상기 무화용 기체 도입부에 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고,
    상기 액체 연료 탱크는 상기 무화용 기체 도입부상에 설치하고,
    상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 무화용 기체 도입부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 상기 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고,
    또한, 상기 무화용 기체 도입부의 상면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고 있고,
    상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 무화용 기체 도입부의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 상기 무화용 기체 도입부상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고,
    상기 액체 연료 탱크의 측부와 상기 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 무화용 기체 유로와,
    상기 외통의 하단부에 마련되고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부를 중앙부에 형성하고, 또한 상기 이류체 합류 공간부로 통하는 하나 또는 복수의 분무 구멍을 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고,
    상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고,
    또한, 상기 이류체 분무 노즐의 상면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고 있고,
    상기 액체 연료 탱크는, 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부가 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 상기 이류체 분무 노즐상에 설치되고,
    상기 액체 연료 탱크의 바닥부에는, 상기 무화용 기체 유로와 상기 이류체 합류 공간부를 연통하는 하나 또는 복수의 홈을 형성하고,
    상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 액체 연료 탱크의 바닥부에서 상기 홈을 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 상기 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이류체 합류 공간부는 상면에서 보아 원형상이며,
    상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 원주의 접선방향을 따르도록 형성한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이류체 합류 공간부는 상면에서 보아 원형상이며,
    상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상면에서 볼 때 상기 이류체 합류 공간부의 직경방향을 따르도록 형성한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 무화용 기체 도입부의 홈 또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 홈은 상기 이류체 합류 공간부의 중심축 주위에 회전 대칭의 위치 관계로 되도록 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  8. 제 2 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 연료 탱크를 하방으로 가압하는 가압 부재를 구비하는 것에 의해,
    상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐의 무화용 공기 도입부에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것,
    또는 상기 액체 연료 탱크의 바닥부를 상기 이류체 분무 노즐에 가압해서 밀착시킨 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 연료 유출 구멍은 상기 액체 연료 탱크의 바닥부로 개방되어 있고,
    상기 액체 연료 탱크의 측부와 상기 측부의 주위를 둘러싸는 외통 사이에 형성한 통형상의 제 1 무화용 기체 유로와,
    상기 외통의 하단부에 마련되고, 상기 액체 연료 유출 구멍의 하방에 위치하는 이류체 합류 공간부를 중앙부에 형성하고, 또한 상기 이류체 합류 공간부로 통하는 하나 또는 복수의 분무 구멍을 형성한 구성의 이류체 분무 노즐을 구비하고,
    상기 이류체 분무 노즐의 상면에는 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고,
    상기 액체 연료 탱크의 바닥부의 하면에도 테이퍼형의 테이퍼면부를 형성하고,
    상기 액체 연료 탱크의 측부에는 복수의 지지부를 돌출 설치하고, 또한 이들 지지부의 하면에도 테이퍼면부를 형성하고 있고,
    상기 액체 연료 탱크는, 상기 지지부의 테이퍼면부가 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부에 끼워넣어지도록 해서 접촉한 상태에서, 상기 이류체 분무 노즐상에 설치되고,
    상기 지지부에 의해 상기 액체 연료 탱크의 테이퍼면부와 상기 이류체 분무 노즐의 테이퍼면부 사이에 확보한 간극을 제 2 무화용 기체 유로로 하고,
    상기 액체 연료 유출 구멍으로부터 유출되어서 상기 이류체 합류 공간부로 유입된 액체 연료가, 상기 제 1 무화용 기체 유로를 하방으로 흐른 후에 상기 지지부 사이의 무화용 기체 유통부를 통과하여, 상기 제 2 무화용 기체 유로를 흘러서 상기 이류체 합류 공간부로 도입된 무화용 기체와, 상기 이류체 합류 공간부에서 합류한 후, 상기 무화용 기체와 함께 상기 분무 구멍으로부터 분무되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이류체 합류 공간부는 역원추형상이며, 상기 역원추형상의 공간부의 정점 위치에 상기 분무 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  11. 제 2 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외통과, 상기 외통의 주위를 둘러싸는 기체 연료 공급관 사이에 형성한 통형상의 기체 연료 유로를 구비하고,
    기체 연료는 상기 기체 연료 유로를 하방으로 흘러, 상기 기체 연료 유로의 하단으로부터 분사되어 연소되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 연료 공급관의 선단부가 상기 액체 연료 탱크의 측부의 내주면에 접하여 있는 것을 특징으로 하는
    이류체 분무 버너.
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