JPH0221106A - 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
い範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（ＪＩ８３０３０
）に代表される。

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。

又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、空気噴霧、機械噴霧）、特殊
バーナ（ガンタイプ高圧噴霧、低圧噴霧）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、特公昭５１−１１５５
７号、特開昭４７３８３８８号公報）。

本出願人はさきに特願昭６２−３０７４０８号明細書に
おいて、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、噴霧の不拘−炎を改善するため
、液体燃料を泡沫化して継続燃焼させる燃焼器を提案し
た。

また燃焼用の燃料および該燃料を泡沫化する泡沫生成用
気体の供給を停止し、同時に泡沫生成器内の残燃料を抜
き取る泡沫燃焼装置の消火方法を特願昭８３−３３２９
２６号に提案した。

［発明が解決しようとする課題］ この泡沫燃焼において、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。

泡沫燃焼において、単に泡沫生成用空気の供給を停止す
るだけでは、従来の芯式やポット式に比べて、臭気を大
幅に改善する特長を有するものの、まだ完全に臭気を防
止するには至らない。

それは、燃焼により高温になっている燃焼器から泡沫生
成器内の液体燃料が輻射熱を受け、温度が上昇し、燃料
の極く一部が蒸発してしまうためである。

本発明は液体燃料を泡沫化して燃焼用空気との混合性を
増し、着火および燃焼の安定化を図る燃焼装置を提供す
るものである。

液体燃料の一部を発泡させ火花放電により点火させる方
法は前述のとおり公知であるが、着火が安定しない欠点
があった。

本発明は上記のような液体燃料の泡沫、燃焼において煤
の発生しない、しかも燃焼の安定化を図る点火装置をも
提供するものである。

また、液体燃料を泡沫化するには、一般に燃料中に浸漬
した多孔質フィルターを介して空気を流通させる方法が
用いられる。従って、消火を目的として泡沫生成用空気
の供給を停止すると、燃料が多孔質フィルターを介して
泡沫生成用空気供給管内へ流入してしまい、再び空気を
供給しようとしても、その初期段階では圧力損失が大き
くなり、また変動を伴い、泡沫の供給が不安定になると
いう問題を生じる。

本発明は、かかる泡沫燃焼装置において、消火性に優れ
た泡沫生成用フィルターをも提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の構成を示す縦断面図である。

本発明における液体燃料の燃焼装置は、泡沫上昇管２と
燃焼器１を有し、上昇管２に多孔質フィルターからなる
泡沫生成器１６を内蔵する。上昇管２及び燃焼器１は外
向１Ｇが一体に形成され、外筒ＬＯに二次空気供給孔１
３を有する。Ｕは燃料、１２は空気を示す。

更に上昇管２と燃焼器１との境界はオリフィス３を形成
し、バッフル板２３を介設する。バッフル板は所望サイ
ズの開口を有する。実験によると燃焼器１に接続する上
昇管２内の泡沫２′は、燃焼火炎１４の輻射熱を受ける
と消泡が激しくなり、泡沫の粒径や薄膜の厚さが不均一
となり、脈動燃焼を引起す。

従って、燃焼器１と上昇管２の間にオリフィス（絞り機
構）３を設けて、燃焼器１で生じる火炎１４の上昇器２
内への輻射熱量を減少し、消泡を抑制する。しかし、燃
焼特性は改善されるものの、着火直後の燃焼を含めて、
連続した安定燃焼を得るためにはバッフル板が有効であ
る。

オリフィス３の最大絞り部の中心に絞り部の開口径より
小さいバッフル板２３を設け、オリフィス３とバッフル
板２３で円環状のスリット開口ａを形成し、この開口を
通じて泡沫を上部の燃焼器１に導く。

第２図（Ａ）は本発明に用いるワッシャー２２の平面図
、同図（Ｂ）は同じくバッフル板２３の平面図である。

又史にオリフィス３は上部方向に階段状に広げた形状と
して、最大絞り部から一定の距離ｇを離した位置に、ワ
ッシャー２２を設置する。ここで、ワッシャーとは、中
心部を切欠いた板をいう。

ワッシャー２２は直接上昇管２内への輻射伝熱を完全に
防止できるように、スリット開口ａの直上が開放しない
ようにワッシャー２２を設け、その中心部を切欠くこと
が好ましい。

勿論、ワッシャー２２とバッフル板２３とは燃料が流通
できるように適宜の間隔をあけて設置しである。

なおここで、バッフル２３とワッシャー２２の上下関係
が逆になっていても、その効果はほとんど変わらない。

更に、これらのバッフル２３とワッシャー２２の取付数
も２個に限定するものではないが、２個で連続した安定
燃焼が可能である。

また、バッフル板２３の取付は位置がオリフィスより若
干下にあっても、その効果は変わらない。

以上本発明の輻射熱の伝熱防止機構をオリフィスとバッ
フル板あるいはワッシャーとの組合せについて説明した
が、勿論本発明はこれに限定されるものではなく、伝熱
防止の目的に応じて設は変更することも本発明の範囲を
逸脱するものではない。

また、本発明は泡沫上昇管に燃焼器を設け、燃焼器に保
炎器を載置するものをも含むが、本発明における保炎器
は、所望のサイズの開口を穿設したバッフル板の上面に
筒状の整流管を立設する。

又バッフル板の下面には旋回羽根を軸支している。

従って燃焼器に導入された二次空気は燃焼器内で旋回流
を作り、下流部に着火可能な低速の高温循環域を形成す
る。

以下本発明を図面について説明する。

第３図は本発明における燃焼装置の全体図、第４図は保
炎器の実施例を示す説明図である。

燃焼装置は燃焼器３０と泡沫上昇管５０が一体であって
も、フランジ等で接続されていてもよい。

ここで泡沫上昇管５０は多孔質フィルターからなる泡沫
生成器３５が内設され、下端に燃料供給口３４と泡沫生
成用空気口３３が設けられる。

ベース３９は本燃焼装置の基体を形成し、外筒３８と、
シール用パツキン４１を介して接続されている。

また、スケルトン４０は、燃焼器３０の上に固定される
。ベース３９は燃焼用二次空気供給口３２を有し、二次
空気は外筒３８を上昇して、燃焼器３０に設ける′燃焼
用空気供給孔３１を介して燃焼器で泡沫燃料の燃焼に供
される。

二次空気が直接泡沫に衝突するのを防止するため、通常
二次空気の供給孔３１は、燃焼器側に階段状に広げた形
状のオリフィス４１の上の燃焼器３０に設置され、泡沫
状態の最高位から上部方向に一定の空間を確保する。

本発明における保炎器２０は保炎板１１０と保炎板１１
Ｏの上面に立設した筒状の整流管１１１　、１１２及び
旋回羽根１２０からなる。

保炎板１１０は所望サイズの開口１３０　、１８０を設
ける。又保炎板１１０の下面にバッフル板と同心状の旋
回羽根１２０を軸支する。１４０は軸をあられす。

実験によると二次空気を単に中心軸に向けて供給しても
、気化した燃料と燃焼用空気の混合性が悪く、燃焼は安
定しない。そこで混合性を促進させて、着火性や燃焼の
安定化を図るには保炎器で二次空気をさえぎったり、旋
回うず流を循環流とし、燃焼ガスを整流することが極め
て有効である。

本発明における旋回羽根は燃焼器内にあって、二次空気
と気化した燃料との混合性を増加する。

また、開口を有する保炎板は旋回流の上昇を抑制し、燃
焼器下部に燃料と燃焼用空気の混合ガスの低速循環域を
形成させるのに効果を示し着火を容易にする。

更に整流管は、保炎板上に取付けられ、バッフルの開口
を通過してくる燃焼ガスを整流し、火炎の安定化、更に
上部のスケルトンを均一加熱するのに有効である。整流
管にはパンチングした小さな開口を取付けても良い。

また本発明は、燃焼器の下部に点火機構を配設している
。

本発明においては、燃焼器の内にあって、その下部に点
火機構を配設するので、完全燃焼に必要な空気を二次空
気供給孔から供給することができ、着火時における煤の
発生を抑制できる。

以下第１図により本発明を詳述する。

すなわち、燃焼器１の下部に電気ヒーター１８を穿設す
るものである。

本発明では泡沫生成器と燃焼器を泡沫上昇管でつなぎ、
燃焼器に供給する泡沫（液体燃料）の膜厚を薄くして蒸
発しやすい状態にするため、泡沫生成から燃焼器に供給
するまでの上昇管内での泡沫滞留時間を略一定にできる
。その好ましい滞留時間は２〜ｌＯ秒の間である。

ここで滞留時間が短かいと泡沫の膜厚が厚くなり蒸発し
にくくなる。また、１０秒以上に長くすると、消泡が著
るしくなり、液体燃料の安定供給ができなくなる。

本発明においては点火機構、例えば電気ヒーターを燃焼
器の下部に穿設するが、これは燃焼器において完全燃焼
に必要な燃焼用空気を、着火の時から供給できるので、
着火時においても煤等の発生を抑制できる。

電気ヒーターが燃焼器の上部に設けられると、着火前に
二次空気の供給孔に液料が流入したり、二次空気で泡沫
を消泡させる問題が生じる。又オリフィスに余りに近ず
くと泡沫上昇管内に燃焼炎が下がる恐れを生ずる。

実験によると点火機構としては、着火の安定性と着火し
た後の点火機構自体での燃焼継続性が求められる。従っ
て火花放電では着火が安定しない。

点火源をニクロム線等の電気ヒーターとすることで、泡
沫を容易に蒸発させて着火することができる。また、着
火後も燃焼が安定するまでの数秒間ヒーターをつけてお
くことで、より燃焼の安定化が図れる。

点火に際しては、まず、燃焼空気を吐出ダクトに設けた
ダンパーにより、着火時に煤等が発生しない程度（約５
　ｒｒ？　Ｎ　／　１１ｒ）の必要空気を燃焼室に送る
。ついで燃焼器内の電気ヒーターの電源を入れ、ヒータ
ーを赤熱化する。

発泡用空気として約２．０１　／ｓ１ｎを泡沫生成器に
供給する。次に灯油を泡沫生成器内の多孔質フィルター
の上面から約３０＋ｏ＋ｓの高さになるまで供給する。

そこで、灯油は泡沫化されて、泡沫上昇管を上昇し、燃
焼器に供給されて点火する。

次に、本発明における泡沫生成器の更に有利な構成につ
いて述べる。通常用いられる泡沫生成器１６（または３
５）は金属あるいはセラミック等の多孔質焼結物質によ
り得られる多孔質フィルターを主要構成体としている。

これは、前述の物質により天蓋を有する筒状体に形成さ
れていて、その底部から起泡用の空気が送入される構造
である。泡沫生成中すなわち液体燃料の中にあって底部
より空気圧をかけられている間は、それら多孔質フィル
ター内に燃料が侵入することはないが、消火のために燃
料の送給停止とともに泡沫生成用空気の送風を停止する
とき、泡沫生成器内に燃料が残ったままで、起泡用空気
圧が早く低下した場合には、燃料の逆流現象が起きて、
次の起泡、着火に支障をきたすものである。

このような場合には使用する多孔質フィルターをポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、テフロン）で代表さ
れる臨界表面張力の低い物質からなるもので成形するか
、あるいは臨界表面張力の高い焼結金属もしくは多孔質
セラミックスを用いる場合には、それらの臨界表面張力
の低い物質をコーティングして使用するとよい。

本発明における多孔質フィルターは臨界表面張力が、灯
油等の液体燃料の表面張力より低く、気体を通すが、液
体燃料は通さない性質を有し、灯油の浸透を防止する。

その他臨界表面張力の低い物質としてフッ素樹脂が使用
可能である。

第５図は、その実施例を示す要部断面図である。

本発明にかかる多孔質フィルター１３３は天蓋を有する
筒状に形成され、泡沫生成器１８．３５に内設され、底
部に泡沫生成用空気口３３を有する。

又多孔質フィルターＨ３は、外表面にテフロン等の臨界
表面張力が低い物質をコーティングして皮膜層２Ｂを形
成するかもしくは、テフロン等からなる多孔質の物質で
フィルターを筒状に成形して用いる。フィルター物質と
して焼結金属か多孔質セラミックスを用い、これにテフ
ロン（ａｔ３０℃）等をコーティングしたものでもよい
。

即ち、灯油の表面張力２５ｄｙｎ／（２）に対して、テ
フロンの臨界表面張力は２２ｄｙｎ／ｃｍと低いため、
灯油の浸透を防止する。

実験によると液体燃料中に泡沫生成用の多孔質フィルタ
ーを浸漬させ、そのフィルターを介して泡沫生成用空気
を供給して、泡沫生成を行うとき、泡沫生成用空気の供
給を停止させると、液体燃料は、フィルターを介して逆
流し、泡沫生成用空気の配管内に流入してしまう。

そこで消火を行う際には泡沫生成用空気を停止させると
同時に、瞬時に液体燃料を抜き取ることにより、配管内
への逆流を防止する消火方法が必要である。

一方本発明によると液体燃料が多孔質フィルターの孔内
に浸透しないため、泡沫生成用空気の供給を停止しても
液体燃料は逆流しない。

［発明の効果］ 本発明は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上昇管との間で、輻射
熱の伝熱防止機構を設けたので、上昇管の泡沫は燃焼火
炎の輻射熱をうけて消泡することもなく泡沫の粒径や膜
厚が均一となり、脈動燃焼が防止される。

また本発明は、液体燃料を泡沫化して燃焼させる装置に
おいて、燃焼器に保炎器をＭ置しているので、気化した
液体燃料と燃焼用空気の混合性を増し、着火および燃焼
の安定化を図るので工業的効果が大である。

本発明の点火装置が燃焼室の下部に穿設されるので、点
火も容易であり、確実に行うことかでき、着火時に煤の
発生がない。

また、泡沫生成器における多孔質フィルターを、使用す
る液体燃料の表面張力よりも臨界表面張力の低い表面性
状を有する物質とすることにより、液体燃料がフィルタ
ー内に侵入し逆流することがない。したがって、液体燃
料を泡沫生成器より抜き取る必要がなく、単に泡沫生成
用空気の供給を停止するか、あるいは泡沫化して燃焼を
継続するために必要な最少空気量以下に低下させること
により消火が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明図、第２図（Ａ）は本発明の
実施例におけるバッフル板の平面図、第２図（Ｂ）は同
じくワッシャーの平面図、第３図は本発明の他の実施例
における全体説明図、第４図は本発明の保炎器を示し、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は旋回羽根の
平面図、第５図は本発明の泡沫生成器に用いる多孔質フ
ィルターの構成を示す説明図である。 １：燃焼器 ３；オリフィス １８：＠気ヒーター ２２：ワッシャー ２Ｂ＝皮膜相 ８３：泡沫生成用空気口 Ｉｌｌ、１１２　：整流管 １２０：旋回羽根 １３３：多孔質フィルター ２：泡沫上昇管 １Ｇ＝泡沫生成器 ２０：保炎器 ２３：バッフル板 ３０：燃焼器 ５０：泡沫上昇管 １１０　：保炎板 １３０：＃口 代　理　人　　弁理士　　茶野木　立　夫第１図 第２図 （Ａ） ムシ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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上昇管との境界域に、泡沫
   燃料の燃焼による輻射熱の伝熱防止機構を設けたことを
   特徴とする液体燃料の燃焼装置。 ２、伝熱防止機構が燃焼器と上昇管との境界域に形成し
   たオリフィス近傍に開口を穿設したバッフル板を内設し
   た請求項１記載の液体燃料の燃焼装置。 ３、泡沫上昇管に燃焼器を設け、開口を穿設したバッフ
   ル板の上面に整流管を立設し下面に旋回羽根を軸支した
   保炎器を、前記燃焼器に載置したことを特徴とする液体
   燃料の燃焼装置。 ４、泡沫上昇管の上部に燃焼器を配設し、該燃焼器の下
   部に点火機構を設けたことを特徴とする液体燃料の燃焼
   装置。 ５、点火機構が電気ヒーターである請求項４記載の液体
   燃料の燃焼装置。 ６、泡沫生成器と燃焼器とを有し、泡沫生成器に泡沫上
   昇管を立設し、その上部に燃焼器を配設した燃焼装置に
   おいて、液体燃料の表面張力よりも臨界表面張力の低い
   表面性状を有する物質により多孔質フィルターを形成し
   て泡沫生成器に内設し、空気供給系を底部に設けて構成
   したことを特徴とする液体燃料の燃焼装置。 ７、臨界表面張力の低表面性状を有する物質がポリテト
   ラフルオロエチレンにより、表面被覆した多孔質フィル
   ターである請求項６記載の液体燃料の燃焼装置。