JPH01150706A - 液体燃料の燃焼装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、家庭用石油ストーブから工業窯炉までの幅広
いＲ囲における液体燃料の燃焼装置に関するものである
。

（従来の技術） 液体燃料の燃焼には、ストーブのように暖房を目的とし
た燃焼や、被加熱物を加熱するための燃焼、あるいは内
燃機関のような動力発生機関としての燃焼等がある。

従来の燃焼は、液体燃料を直接気化させて燃焼させるか
、または噴霧装置によって一度細かい霧状に分裂させて
燃焼させるかのいずれか、の燃焼方法が用いられている
。

前者の直接気化燃焼は、一般家庭用石油ス）−ブで多用
されており、ポット式（実開昭５８−３５７１３号公報
）や芯式（特開昭５８−２０３３０７号、特開昭６０−
６４１３４号各公報）あるいは気化式（Ｊ　Ｉ　Ｓ　３
０３０）に代表される。

ポット式は燃料を蒸発皿によって蒸発燃焼させる方式で
、気化部と権焼部が一体となっている。

芯式は燃料タンクの中に挿入したアスベスト等の芯に燃
料を吸収して蒸発しやすいようにその表面積が拡大され
ている０着火すると炎は芯金部に広がり燃焼を継続する
。

また、気化式は燃料を気化室又は気化管内で蒸発させた
後、燃焼部で燃焼させる方式で、気化部と燃焼部が区分
されているものである。

一方、噴霧燃焼は家庭用石油ストーブでも一部使用され
ているが、その多（は工業窯炉ボイラー等で多用されて
いる。この燃焼は液体燃料を細かい油滴に霧化させ、空
気との接触面積を増大させ、蒸発と燃焼反応の促進がは
かられる方式である。

−ｍに使用される油バーナは、ロータリーバーナ、ジェ
ットバーナ（蒸気噴霧、空気噴霧、機械噴Ｍ）、特殊バ
ーナ（ガンタイプ高圧噴霧、低圧噴ｎ）等によって燃焼
させるものである。また、一種の点火装置として液体燃
料を泡沫化して電気火花により着火させる例もみられる
（特公昭４９−４２０１８号、特開昭４７−３８３６８
号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） 液体燃料を直接気化させるポット式等の燃焼方法は、点
火後、燃焼室が十分温められるまでは、燃焼を急速に増
加させることが困難であり、石油ストーブ等では、点火
後暖かくなるまで結構時間を要する。また、芯式等の燃
焼方式は、燃焼量の可変範囲が狭く、外気条件や室の大
きさによってはいつも快適な暖をとることができない。

更に、点火時や消化時の臭いはいかんともしがたく、石
油ストーブは臭いのするものであるといった観念のある
ことは周知の事実である。

特に消化時の臭いは安全性との兼合いもあって、速やか
に消す必要があり、（例えば、ＪＩＳでは地震等の振動
または誤まって器具を転倒さセた場合には、１０秒以内
で消えることを義務づけている）、その反動として、消
化時の臭いがかえって強くなる傾向にあるのが実情であ
る。

これは、消火操作後、それだけ早く炎がなくなることで
あり、例えば石油ストーブの場合には、消火後も灯芯や
・ボッ牡から燃料蒸気が蒸発しており、それがまだ熱い
燃焼筒内を通過する時に、刺激臭を有するアルデヒド等
に酸化させるため強い臭いとなり、不快感を与える等の
問題となっている。

一方、噴霧燃焼方式として、幾種類もの燃焼器はあるも
のの、いずれも油滴が空気と共に噴霧される時に、油滴
群は広い粒径分布を有し、各粒子は互いに相互作用を呈
しながら、異なった方向に異なった速度で移動する。

従って、噴霧燃焼は均一性を欠き、油滴は蒸発と混合の
過程が不十分のまま、火炎前面に到達し拡散炎にかこま
れることになり、不均−炎となり易い、従って、被加熱
物の局部過熱を起し易い等の問題がある。

また、油を噴霧するための設備が必要となり、動力費等
のランニングコストも高くなる欠点があった。

特公昭４９−４２０１８号公報や特開昭４７−３８３６
８号公報に提示されている例は、点火装置として機能す
るものであって、継続的な燃焼を安定して行う手段には
なりえない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は液体燃料の燃焼量可変範囲の拡大と、点火およ
び消火時の臭い防止と、噴霧の不均−炎を改善するため
、液体燃焼を泡沫化して継続燃焼させる燃焼器を提供す
るものである。

ここで、泡沫とは、液体燃料の薄膜で空気や酸素等の気
体を包囲した気泡の集合体をいう。具体的には灯油等の
液体燃料中に空気等の気体を吹き込んで得られるもので
あり、泡沫化促進のため、発泡剤を添加して得られるも
のをも包含する。

この泡沫の燃焼において、注目すべき特性は、従来と違
った状態で、燃料と空気との接触面積を増大させること
ができ、蒸発と燃焼反応の促進がはかられることである
。

本発明は、このような泡沫化した燃料を安定して燃焼さ
せ、かつ燃焼量の可変範囲を拡大させた燃焼装置である
。

第１図は、本発明の構成を示す断面図、第２図は平面図
である。

図において１は燃焼器、２は集泡筒、３はオリフィス、
４は泡沫生成器、５は多孔質エレメントを示す、泡沫生
成器４には外部から液体燃料を供給するための燃料供給
管６が接続されている。

一方、泡沫生成器４の内部には多孔質エレメント５が設
置されており、外部から空気等の気体を供給できるよう
に起泡用空気供給管７が接続されている。８は燃焼用二
次空気供給管、９は二次空気供給孔である。

燃焼器ｌは、下方にオリフィス３があり、側部は円筒状
または方形に形成された筒体であって、二次空気供給孔
９が多数開設されている。

したがって、泡沫化された燃料は、集泡筒２からオリフ
ィス３に至り、その開孔ｌＯから燃焼器１に供給され、
泡沫の気泡中に含む空気および二次空気供給孔９から供
給される空気によって容易に燃焼され、上方に火炎が形
成される。

第３図に本発明による液体燃料の燃焼状態を示す。

ｈは泡沫の上昇高さである。１１は燃料、１２は起泡用
空気、１３は燃焼用二次空気を示す。

多孔質エレメント５は焼結金属あるいは多孔質セラミッ
クス等が用いられる。泡沫生成器４に供給される数体燃
料は、この多孔質エレメント５から噴出する微細な気流
により容易に発泡する。

燃焼器ｌは、集泡筒２の上部にオリフィス３を介して一
体構造で形成されているが、分割されていてもかまわな
い。

−ａに、灯油等の液体燃料のみで得られる泡沫の発泡倍
率（泡沫体Ｍｉ／液体燃料体積）は、おおよそ５〜５０
倍である。これに対して、泡沫中の空気（酸素）のみで
完全燃焼させるには、発泡倍率として、約９０００倍（
酸素の場合１９００倍）必要となる。

従って、泡沫燃焼には起泡用空気１２とは別に燃焼用空
気１３が必要である。この燃焼用空気１３は二次空気供
給管８から供給し、燃焼器ｌの側部に取付けた孔９から
吐出させて燃料を完全燃焼させる。１４は生成される燃
焼火炎を示す。

燃焼器ｌに接続させる集泡筒２内の泡沫２′は、燃焼火
炎１４の輻射熱を受けると消泡が促進され、泡沫の粒径
やｍｎｔｉｔの厚さが不均一となり、脈動燃焼を引起す
。

本発明は、燃焼器１と集泡筒２の間にオリフィス（絞り
機構）３を設け、燃焼器ｌで生゛じる火炎１４から、集
泡筒２の内部への直接輻射を抑制するものである。従っ
て、泡沫２′の消泡が最小におさえられ、安定燃焼を継
続する。

また、オリフィス３は燃焼器１の方向に円錐状に広げた
盃状の形状であることが望ましい、こうすることによっ
て泡沫の蒸発に作用する面積を可変とし、蒸発量可変装
置としての機能をもたせることができる。１５は蒸発量
可変機能部を示す。

起泡用空気１２の流量を変化させて、泡沫上昇高さｈを
コントロールし、泡沫２′の蒸発面積を変えることによ
り自在に燃焼量を制御する。これによって、その燃焼可
変制御範囲を大幅に改善した。

第４図は、本発明の他の実施例を示すが、燃焼器ｌに設
置した円錐状に広がりを持った蒸発量可変機能部１５の
構造が段階１５ａＳ１５ｂ％１５Ｃように階段状に構成
したものである。

従って、本実施例では、燃焼量を大きく３段階に分けて
燃焼制御する場合に適してきる。なお、段数はこれに限
定されない０段階１５ａ、１５ｂ；１５Ｃには、それぞ
れ垂直に伸びる断面積の変化しない部分が存在し、起泡
用空気Ｉ２の変動あるいは、他の要因で泡沫上昇高さｈ
が多少変化しても、泡沫の蒸発面積が各々、同一垂直部
内の変化であれば、燃焼量はほぼ一定である。従って、
燃焼負荷をいくつかの段階に分けて制御する場合に適し
ている。

なお、オリフィス３の構造を単に１枚のプレートで絞る
構造としてもよいが、その場合は燃焼火炎１４の輻射熱
を受ける影響が大きい、オリフィス３の温度がある程度
上昇した方が良い場合もあるが、燃料の性状等により適
宜に設定する。

一般に集泡筒２内への輻射伝熱（時間輻射）は、影響は
小さいものの消泡を促進することになるので、本発明の
第１の実施例ではオリフィス構造を盃状としてくびれ部
を形成し、最大絞り部の外側を空気等で冷却し、集泡筒
２内への間接輻射伝熱を抑制するようにしている。

（発明の効果） 以上、詳しく説明したように、本発明は液体燃料を泡沫
化して燃焼させる燃焼器で、従来の直接気化させて燃焼
させる方法に比べて、点火時に芯あ使わないで容易に着
火させることができると共に、点火直後の燃焼量制御も
簡単にできる等の泡沫化燃焼特有の利点のほかに、更に
燃焼の安定化および燃焼量の可変範囲を拡大し適用範囲
を大幅に改善するものである。

更に、点火、消火に際しての臭気の発生も大幅に減少さ
れる効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す縦断面図、第２図は平面図
、第３図は本発明による燃焼状態を説明する説明図、第
４図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 ｌ：燃焼器、　　　　　　２：集泡筒、３ニオリフイス
、　　　４：泡沫生成器、５：多孔質エレメント、９：
二次空気供給孔、１０：開孔、　　　　　　１５二蒸発
量可変機能部。 代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体燃料を泡沫化して燃焼させる装置において、
   燃焼器と該燃焼器に燃料を送る集泡筒との間にオリフィ
   スを設けたことを特徴とする液体燃料の燃焼装置。
2. （２）オリフィスの形状が燃焼器の方向に円錐状に広げ
   た盃状であって、蒸発量可変機能を有するように形成し
   た特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。
3. （３）オリフィスの形状が燃焼器の方向に段階状に広げ
   た形状である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の燃
   焼装置。
4. （４）オリフィス形状が盃状または段階状に広げた形状
   であって、くびれ部を有し外部から冷却できるように構
   成した特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
   燃焼装置。