JPH0195205A

JPH0195205A - 液体燃料の燃焼方法

Info

Publication number: JPH0195205A
Application number: JP24970287A
Authority: JP
Inventors: Norio Yasuzawa; 安沢　典男; Tetsuo Futagawa; 二川　哲雄
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-04-13
Also published as: JPH0477201B2

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
い範囲における液体燃料の燃焼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、一般家庭用石油ストープで多用
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（、ＭＳ３０°３
０）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
、気化部と燃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６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、その多くは工業窯炉や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。

一般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、空気側［機械噴霧）、特殊バー
ナ（ガンタイプ高圧噴霧、低圧側［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弐等の燃焼方法は、点
火後、燃焼室が十分点められるまでは、燃焼量を急速に
増加させることが困難であり、石油ストーブ等では、点
火１ｊＩｔ′ｒＩｔかくなるまで結構時間を要する。更
に、点火時や消火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。

特に消火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せた場合には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、消火時
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
ポット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
酸化され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、不拘−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なう手段に
はなりえない。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記欠点を改善するための新しい燃焼方法を
提供するものである。すなわち、石油ストーブの点火直
後の燃焼量自在調節と、点火および消火時の臭い防止と
、噴霧の不拘−炎を改善するため、液体燃料を泡沫化し
て燃焼器で継続燃焼させる方法を提供するもので、とり
わけ、石油ストーブに採用すると、その効果が著しいも
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。

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
。

以下、本発明を図面にもとづいて説明する。

第１図に示す設備において、燃料タンク１から供給管８
を通して、集泡筒３内の所定の高さまで燃料油を供給す
る。集泡筒３内には、発泡させるための焼結金属エレメ
ント２が配置されていると共に、その上部外側には燃焼
用２次空気を供給するための風箱４が設置されている。

焼結金属エレメント２は多孔質であり、これに気体供給
管６から気体を吹き込むことによりエレメントの孔から
燃料油中に気体が供給され、燃料油（灯油、軽油等）・
は発泡しなから集泡筒３内を上昇する。なお、エレメン
ト２は金属に限らず、多孔質のセラミックス等も利用で
きる。

この際、同時に燃焼用２次空気管７から風箱４を介して
、燃焼に必要な空気を供給し燃焼させるものである。か
くして、泡沫９は容易に安定した燃焼を継続するという
結果を得た。

そして、気体供給管６から供給する空気量を多くして泡
沫生成量を増加させると共に、２次空気管７からの空気
量を増やすことにより燃焼量を容易に増加させることが
できる。また、泡沫生成量を一定にして２次空気管７か
らの空気量を増加させるほど、火炎は短かくなるという
結果も得た。

このような結果は、泡沫が火炎面と焼結金属エレメント
２との間で液体燃料の薄膜が蒸発して、泡沫中の空気と
、それ以外の泡沫に寄与しない空気および２次空気との
混合により、安定燃焼するものと考えられる。

これはガス燃焼における１次空気と２次空気の比率を変
えて、火炎形状等の燃焼特性を制御する方法と似ている
。なお、本発明は直接気化燃焼におけるアスベスト等の
芯を利用して点火する方式に比べ、生成した泡沫に直接
点火源を接触させるだけで容易に着火できる。

また、消火も気体供給管６への空気の吹込みを停止する
ことで泡沫はなくなり、直ちに消火する。

従って、消火後の燃料蒸気の発生もなく臭いは感じない
。

このように、燃料を泡沫化して燃焼することにより、気
体供給管６からの空気吹込量を調整することと、および
２次空気管７からの空気供給量を変えることで、燃焼量
と火炎形状等の燃焼特性を自在に制御することができる
。また、従来技術では成し得なかった石油ストーブでの
即暖、臭いなし燃焼を可能とした。

次に本発明における２次空気管７から別に空気を供給し
なければならない理由について説明する。

灯油や軽油等の液体燃料のみで得られる泡沫の発泡倍率
（泡沫体積／液体燃料体積）が、通常５〜５０倍程度で
ある。しかしながら完全燃焼させるに必要な空気のａ・
要倍率は約９０００倍であり、それに泡沫中の空気量は
到底及ばないためである。

しかし、燃焼には気体供給管６から供給した空気が、泡
沫中にとどまらないでそのまま燃焼用空気として、直接
利用できる分もあるので、２次空気管７から供給される
空気量は、理論燃焼空気量の６０〜９８％でよい、これ
は通常、工業窯炉等で使用されているノズルミックスタ
イプのガスバーナ燃焼とほぼ同程度である。

また、液体燃料にポリマーや界面活性剤を添加して発泡
倍率を高めることにより、より燃焼反応を促進すること
も可能である。

一方、被加熱物を加熱するためのバーナ燃焼に、この泡
沫燃焼を利用する場合には、軽油を除いて他の液体燃料
のみで生成させた泡沫では、泡沫径の均一性や発泡性の
安定化にやや問題がある。従って、発泡剤として、液体
燃料にポリマーや界面活性剤あるいはそれらの混合物、
または発泡性の良い軽油等を混合させて、表面粘度の増
加および表面張力を低下させて、発泡性を改善すること
で安定した泡沫生成が可能となり、バーナから噴射され
る泡沫の燃焼は安定した均−炎を保ち、被加熱材の局部
加熱を防止する効果を発揮することができる。

（実施例）次に第１図の燃焼装置で燃焼した時の実施例について詳
しく説明する。

燃料タンク１から供給管８を通して温度２０℃の灯油５
を、集泡筒３の中の所定の高さまで供給した０次に２次
空気管７から風箱４を介して空気１２ｊ！／ｍｉｎを供
給しながら、気体供給管６がら約３１／ｍｉｎの空気を
送り、集泡筒３内の液面上を粒径ｌ〜３鶴程度の泡沫９
で高さ約１１００ａまでを充満させ、泡沫９の上部に赤
熱したニクロム線を接触させて点火した。

この時の燃焼状態は青白い火炎で、完全燃焼状態を安定
して継続した。

また、２次空気管７からの空気量を減少させていくと、
その火炎は徐々に橙色を呈する様子がうかがえた。この
時の灯油消費量は約０．１’／Ｈであった。

次に、こ、の燃焼状態から気体供給管６からの空気供給
量を１５４１／ｍｉｎに上げると同時に、２次空気管７
からの空気量も５５ｊ’／ｍｉｎに増加させて燃焼させ
た。

この時は、火炎長さは若干長くなるが、やはり火炎は青
白色を呈して安定燃焼を継続した。この時の灯油消費量
は約０．４ｍ！／Ｈであった。

その後、気体供給管６からの空気を停止すると直ちに泡
沫は消滅し、消火した。この時には臭いの発生もなかっ
た。

このように、本発明の泡沫燃焼は、燃焼能力を可変する
ことの容易さおよび火炎形状の制ｊｎ性等が容易にでき
る特徴を有するものである。

また、以上の説明において、吹込む気体は一般に空気を
使用するが、更に燃焼効率を高めるために酸素単体ある
いは空気への酸素エンリンチガス等も使用できる。

また・本実験では一定の径の孔を有するエレメント２に
空気を送入するいわゆる送気法により泡沫を生成させた
が、他に攪拌法、振とう法、沸騰法、減圧法、溶解度減
少法あるいはこれらを組合せた方法もあるが、本発明は
泡沫の生成方法を限定するものではない。

また、燃焼装置の外で所望の泡沫を生成させた後、燃焼
装置に送入することもできる。

通常液体燃料の温度は０〜３０℃の間で使用される。ま
た、吹込気体の温度も予熱して使用することも可能であ
る。特に２次空気の予熱は省エネルギー上望ましい。

（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
化して燃焼器で燃焼させる方法で、従来の直接気化させ
て燃焼させる方法に比べて、点火時に芯を使わないで容
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。

従って、ストーブに適用した場合の即暖を可能とした。

また、点火、消火に際して従来の直接気化燃焼では避け
ることのできなかった臭いの発生を完全に防止した。

一方、従来の噴霧燃焼方式に比べて、容易に安定した均
−炎を得ることができ、被加熱物の局部加熱防止を可能
とした。

更に、本発明は、極めて簡単な小型泡沫生成器のみで、
従来の芯や噴霧装置を必要としない安価な方法であると
共に、ランニングコストもほとんど必要としない優れた
燃焼方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置例を示す断面図で
ある。１：燃料タンク　　　２：焼結金属エレメント３：集泡
筒　　　　　４：風箱５：燃料油（灯油）　　６；気体供給管７：２次空気管
　　　８：燃料油供給管９：泡沫代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫６気關怜暦

Claims

【特許請求の範囲】

液体燃料を燃焼させる方法において、燃料を泡沫化し、
安定した燃焼を継続するに必要な空気（酸素）を別に供
給して燃焼器で燃焼させることを特徴とする液体燃料の
燃焼方法。