JPH02298705A - 液体燃料燃焼装置 - 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］ この発明は液体燃料燃焼装置、特にＮＯｘ　（酸化窒素
）の発生を低減する技術に関するものである。

［従来の技術］ 液体燃料燃焼装置におけるＮＯｘを低減する先行技術と
しては、第６図に示すものがあった。第６図は、例えば
特開昭６１−２５９０１０号公報に開示された従来のＮ
Ｏｘの低減を目的とした液体燃料燃焼装置のバーナヘッ
ド周辺の構造を示す破壊断面図で、図において（１）は
気化器、（２）はバーナベッドで、このバーナヘッド（
２）は、（３）の炎孔筒。

（５）の金網、（６）のキャップから構成される。また
（４）は炎孔筒（３）に開けられた炎孔、（９）は−次
燃焼火炎、（１１）は輻射体を示す。

第６図に示す装置は、多数の炎孔り４）を有する炎孔筒
（３）の外周に、金網（５）が密着して巻装され、上部
はキャップ（６）で塞がれたバーナヘッド（２）が、気
化器（１）に装着されており、更に金網（５）の外側を
輻射体＜１１）が取り囲んだ構造となっている。

液体燃料が燃焼することによって発生するＮ。

Ｘの主成分はＮｏ（一酸化窒素）であり、このＮｏの低
減を図るためには、燃焼火炎を冷却すれば良いことが知
られているが、第６図に示す装置においては、−次燃焼
火炎（９）が形成される金網り５）の外周近傍に放熱効
果の優れた輻射体（１１）を装着することによって、−
次燃焼火炎（９）を冷却し、ＮＯｘの低減を図ることと
している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の液体燃料燃焼装置では、輻射体を一
次燃焼火炎を形成する位置に装着しているので、輻射体
が燃焼中に高温の一次燃焼火炎によって過度に加熱され
てしまう、また輻射体がバーナヘッドに近接し、且つ火
炎に対向して装着されているなめ、過度に加熱された輻
射体からの輻射熱により、バーナヘッド各部が過度に加
熱され、そのため熱によるバーナヘッド各部および輻射
体の変形や損傷を起こし易く、逆火を発生させる原因に
もなる。

さらに燃焼火炎が急激に冷却されることによって、多量
のＣＯ（一酸化炭素）が発生してしまう等の問題点があ
った。

この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
、バーナヘッド各部および輻射体の過度な温度の上昇を
防ぎ、変形や損傷を防止し、逆火の生じない安定した燃
焼を行わせると共に、ＮＯｘ及びＣＯの発生を抑制した
液体燃料燃焼装置を得ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明にかかる液体燃料燃焼装置は、−次燃゛焼火炎
をある程度冷却し二次燃焼火炎をガイドして安定させる
ためバーナヘッド外周に設けられる保炎リングと、二次
燃焼火炎を冷却するためバーナヘッド上部に設けられる
輻射体とを備えることとした。

［作用］ この発明においては、バーナヘッド外周に設けられた保
炎リングにより一次燃焼火炎がある程度冷却されてから
ガイドされてバーナヘッド上部に安定した二次燃焼火炎
を形成し、バーナヘッド上部に設けられた輻射体により
二次燃焼火炎がさらに冷却されることになるので、火炎
の冷却を二段階に分けて行うことができ、且つ輻射体の
異常な加熱を避けることが可能となる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面について説明する。第１
図はこの発明の一実施例である液体燃料燃焼装置のバー
ナヘッド周辺の構造を示す破壊断面図で、図において第
６図と同一符号は同−又は相当部分を示し、（７）は保
炎リング、（８）はこの実施例における輻射体で、従来
の輻射体（１１）と同様に耐熱性の金属材料やセラミッ
ク材料などで形成される。また（１０）は二次燃焼火炎
を示す。

第１図に示すように、この発明における液体燃料燃焼装
置は、炎孔筒（３）、金網（５）２キヤツプ（６）で構
成されるバーナヘッド（２）の、炎孔筒（３）の外周に
は保炎リング（７）が装着され、またキャップ（６）の
上部には輻射体（８）が装着された構造となっている。

次に、この発明の動作原理について説明する。

この種の液体燃料燃焼装置は、通常−次空気比（μ）（
気化器（１）を介して炎孔（４）から外部へ放出される
燃料ガス中の燃料濃度）をμ＝０．７〜０．８に設定し
ているため、燃焼条件としては燃料濃度が高く、このた
め−次燃焼火炎（９）の未燃焼分やＣＯが周囲の空気（
二次空気）と反応して、バーナヘッド（２）を包むよう
な形で二次燃焼火炎（１０）を形成する。

また上述のように、燃焼によって発生するＮ。

Ｘの主成分はＮＯであり、発生するＮｏの大部分は一次
燃焼火炎（９）およびその直後に発生することが良く知
られているが、二次燃焼火炎（１０）においても相当量
のＮＯが発生していることが、発明者らの測定結果によ
って判明している。

従って一次燃焼火炎＜９）をある程度冷却した後に、二
次燃焼火炎（１０）を再び冷却することによっても、効
果的にＮＯｘの低減を図ることができる。

即ち、この発明の動作原理は、第１図に示すような構成
において、金網（５）および保炎リング（７）により、
−次燃焼火炎（９）を冷却し、−次燃焼火炎（９）およ
びその直後に発生するＮＯｘの低減を図ると共に、二次
燃焼火炎（１０）に輻射体（８）を挿入することにより
、二次燃焼火炎〈１０）の温度を低下させて、さらにＮ
Ｏｘの低減を図るようにしたものである。

次に、第１図に示す構成の細部について説明する。図に
示すように保炎リングク７）は炎孔筒（３）の外周から
所定の間隔を置いて装着されており、この保炎リングク
７）は上述のように金ｙ４（５）と共に一次燃焼火炎（
９）を冷却する役割を果たすと同時に、−次燃焼火炎（
９）が風などで煽られることのないように、炎孔（４）
上の火炎の安定性を確保すると共に、二次燃焼火炎（１
０）の広がりを防止する役割を持つ。従ってこの保炎リ
ング（７）が装着されることによって、例え空気比が変
化したり、−次燃焼火炎り９）の火炎量が変化したりし
た場合でも、二次燃焼火炎（１０）は常に一定の径の大
きさの火炎を保つことができる。

また、この発明においては輻射体り８）はキャップ（６
）の上に装着される。これは上述のように二次燃焼火炎
（１０）の温度を低下させるためであり、二次燃焼火炎
（１０）中に装着されることで、二次燃焼火炎＜１０）
の熱を輻射して外部へ放出し、二次燃焼火炎（１０）の
燃焼温度を低下させる役割を果たす。

この輻射体（８）の径の大きさは、二次燃焼火炎（１０
）の径の大きさに一致させており、これによりＮＯｘの
低減効果が著しく発揮できる。この場合、上述の保炎リ
ング（７）により、二次燃焼火炎（１０）の径の大きさ
のが常に一定となっているので、輻射体（８）が二次燃
焼火炎（１０）の外周から露出したりすることなく、効
果的に温度を低下させると共に、ＣＯの多量な発生を防
止し、常に安全な燃焼が維持できるようになる。

また輻射体（８）は従来の装置のようにバーナヘッド（
２）の近傍に向かい合って装着されるのではなく、バー
ナヘッド（２）上部の一次燃焼火炎（９）から十分前れ
た、比較的温度の低い二次燃焼火炎（１０）中に装着さ
れるため、輻射体（８）自体の過度な温度上昇を防ぎ、
輻射体（８）からの輻射熱は燃焼室空間全体に放散され
、バーナヘッド（２）各部の過度な温度上昇を防ぐこと
ができる。従って輻射体（８）およびバーナヘッド（２
）各部の熱による変形や損傷をなくし、装置の耐久性を
向上させることができる。

第２図は、ＮＯｘの発生に関し、従来の装置とこの発明
による装置とを比較した測定結果を示す図であり、図に
おいて、点線は輻射体を使用しない場合、一点鎖線は第
６図に示す従来の装置のように輻射体（１１）を−次燃
焼火炎（９）に装着した場合、実線は第１図に示すこの
発明の実施例のように輻射体（８）を二次燃焼火炎（１
０）に装着した場合を示す。

第２図に示す測定結果から解るように、この発明におい
ては点線で示す輻射体を装着しない場合に比べ、大幅に
ＮＯｘの低減を図ることができ、このＮＯｘの低減につ
いては、一点鎖線で示す輻射体（１１）を−次燃焼火炎
（９）に装着した場合と実質上向等の効果があることが
解る。

第３図は、ＣＯの発生に関する比較であり、この発明に
おいては図の一点鎖線で示す輻射体（１１）を−次燃焼
火炎（９）に装着した場合に比べて著しい減少を図るこ
とができる。輻射体（１１）を−次燃焼火炎（９）に装
着した場合にＣＯの発生が異常に高くなるのは、この構
造により一次燃焼火炎り９）の温度を一度に急激に冷却
してしまうからであり、この発明においては火炎の冷却
を一次燃焼火炎。

二次燃焼火炎に分けて行っているので、ＣＯの発生に関
しては、点線で示す輻射体を装着しない場合と同様とな
る。

即ち、この発明においては、第２図、第３図から解るよ
うに、上述のような構造とすることによって、ＣＯ特性
を悪化させることなく、約３０％のＮＯｘの低減を図る
ことができる。

第４図は燃焼量に対する金網（５）の温度をプロットし
た測定結果を示す図で、使用中の異常事態を考慮して、
金網（５）の温度が最高になると予想される一次空気比
μ＝０．９での測定値を示す。

図に示すように、輻射体（１１）を−次燃焼火炎（９）
に装着した場合には、温度上昇が著しく、金網（５）の
温度は１０００°Ｃ以上にもなるが、実線で示すこの発
明においては、点線で示す輻射体を装着しない場合に比
べても温度の上昇は僅かであり、−Ｒ的に使用される金
網材料の耐熱温度以上になることはなく、従来の装置の
ように特殊な耐熱材料の金網を用いる必要はなくなる。

また金網（５）の温度上昇を抑えられる結果、逆火の心
配の全くない安定な燃焼を実現することができる。

第５図はこの発明の一実施例である液体燃料燃焼装置の
全体の構成を示す断面図で、第１図、第６図と同一符号
は同−又は相当部分を示し、（２１）はヒータ、（２２
）は絞り板、（２３）は混合板、（２４）はノズル、（
２５）は送風管、（２６）は風量調節弁、＜２７）は送
風機、（２８）はニードル、＜２９）はオリフィス管、
（３０）は定油面器、（３１）は仕切板、（３２）は静
圧戻し管、り３３〉は送油管、（３４）はサブタンク、
（３５）はポンプ、〈３６）はオーバーフロー管、（３
７）はカートリッジタンクである。

次に、この装置の動作について説明する。始めに電源ス
ィッチ（図示せず）を入れてヒータ（２１）に通電し、
気化器（１）を液体燃料の気化に必要な温度（約２５０
″Ｃ）まで予熱する。この予熱が完了した時点で送風機
（２７）を駆動し、送風管（２５）に燃焼用空気を供給
すると同時に、静圧戻し管（３２）を通じて定油面器（
３０）内にある燃料溜めを加圧する。送風管（２５）か
ら送られた燃焼用空気は、ノズル（２４）を通じて気化
器（１）内に噴出される。

一方、電磁ポンプ（３５）が駆動され、サブタンク（３
４）内の液体燃料が送油管（３３）を通じて定油面器（
３０）内に送られる。

定油面器（３０）内の燃料溜めに供給される燃料は、そ
の高さが仕切板（３１）の高さ以上になると、オーバー
フロー管（３６）を通じて送油管＜３３）に戻り、燃焼
により消費した燃料分と共に再び電磁ポンプ（３５）に
よって汲み上げられるようになっており、定油面器（３
０）内の燃料は常に一定に保たれるようになっている。

この定油面器（３０）には、静圧戻し管（３２）を通じ
て風圧が加圧されているので、この風圧により油面が押
され、燃料がオリフィス管（２９）を通じてノズル（２
４）の中心に位置するニードル（２８）に供給される。

このニードル（２８）に供給された燃料は、ノズル（２
４）内の燃焼用空気流によって微粒化して燃焼用空気と
混合し、円錐状に広がりながら気化器り１〉の内壁に衝
突して加熱され気化される。

気化された燃料は、周囲の燃焼用空気と混同しながら絞
り板（２２）および混合板（２３）により混合濃度が均
一化された燃料ガスとなる。

混合濃度が均一化された燃料ガスは、炎孔筒（３）とキ
ャップ（６）内の空間で整流され、炎孔り４）。

金網（５）を通って噴出し、放電スパーク等の点火手段
く図示せず）により着火し一次燃焼火炎（９）を形成す
る。

なお上記実施例では、輻射体（８）の形状を熊手状のも
のとしているが、これに限定されるものではなく、コイ
ル状のもの等、種々の形状のものが考えられる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、バーナヘッド外周に設
けられた保炎リングにより一次燃焼火炎がある程度冷却
されてからバーナヘッド上部に安定した二次燃焼火炎が
形成され、バーナヘッド上部に設けられた輻射体により
二次燃焼火炎がさらに冷却されることになるので、火炎
の冷却を二段階に分けて行うことができ、且つ輻射体の
異常な加熱を避けることができ、ＮＯｘの効果的な低減
を図れると共に、ｃｏの発生を防止し、且つ輻射体の異
常な加熱から生じるバーナヘッド各部および輻射体の変
形や損傷を防止し、逆火の心配のない安定した燃焼を実
現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

゛　第１図はこの発明の一実施例であるバーナヘラ、ド
周辺の構造を示す破壊断面図、第２図〜第４図は測定結
果を示す図、第５図はこの発明の一実施例である液体燃
料燃焼装置の構成を示す図、第６図は従来の装置を説明
するための図。 （１）は気化器、（２）はバーナヘッド、（３）は炎孔
筒、（４）は炎孔、（５）は金網、（６）はキャップ、
（７）は保炎リング、り８）は輻射体、（９）は−次燃
焼火炎、（１０）は二次燃焼火炎。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものと
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 燃料ガスを噴出し一次燃焼火炎を形成するための炎孔を
   側面に有する炎孔筒と、この炎孔筒上部を閉塞するキャ
   ップとを有するバーナヘッドを持つ液体燃料燃焼装置に
   おいて、 一次燃焼火炎をある程度冷却し上記バーナヘッド上部に
   形成される二次燃焼火炎をガイドして安定させるため上
   記バーナヘッド側面外周に設けられる保炎リング、 二次燃焼火炎を冷却するためバーナヘッド上部に設けら
   れる輻射体を備え、 ＣＯ（一酸化炭素）の発生を抑制しながらＮＯ＿ｘ（酸
   化窒素）の発生を低減させるため、火炎の冷却を一次燃
   焼火炎と二次燃焼火炎との二段階に分けて行うことを特
   徴とする液体燃料燃焼装置。