JPH0464802A - 液体燃料燃焼器 - 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、液体燃料を燃焼させる燃焼器（バーナ）に関
するものであり、特に燃料電池と燃料改質器とが組合わ
された燃料電池発電装置において液体燃料としてメタノ
ールと純水との混合液体燃料を燃焼させる燃焼器に関す
る。

〔従来の技術〕

液体燃料を燃焼する燃焼器（バーナ）は種々の加熱機器
において熱エネルギを得る手段として使用されている。

燃料電池と燃料改質器とが組合わされた燃料電池発電装
置においてもこの燃焼器が燃料改質器に備えられている
。燃料改質器においては燃料電池の燃料として使用され
る改質ガスを、改質原料を改質触媒の下に改質して生成
しており、この改質ガスの生成にあたって改質反応を行
わせるために改質触媒を改質反応に適した温度にまで昇
温したり、改質反応が吸熱反応であるために連続的に改
質触媒に熱を供給するための燃焼器を備えている。そし
てこの燃焼器の燃料としてはメタノールと純水の混合液
体燃料が使用されている。

ところで液体燃料を燃焼させるために燃焼器に液体燃料
を供給する方法としてノズルによる噴霧方式が知られて
いる。噴霧方式は液体燃料をノズルから噴出させて霧状
にし、燃焼空気と混合してイグナイターにより着火して
燃焼するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のノズル噴霧方式ではノズルから噴出した液体燃料
が適正な霧化状態になるまでは着火しないため、着火前
には液体燃料が燃焼されずに落下したり、そのまま外部
に放出されるという問題がある。なおノズルからの液体
燃料の霧化状態が良好になった時の着火はイグナイター
で円滑に行われる。しかしこの場合燃料の噴出方向の指
向性がよいためにその指向範囲内にイグナイターがあれ
ば、即着火する利点はあるが、指向性がよいために逆に
燃焼空気との混合がよくないために、またノズルによる
噴霧された粒子は比較的大きな液滴であるために燃焼性
が悪く未燃焼で外部に排出される。またメタノールの未
燃焼酸化物は極めて臭気の激しいアルデヒドを生成し、
そのまま放出されて環境に悪影響を与えるという問題が
ある。

この問題を解決するには、燃料と燃焼空気との混合を充
分に行わせるために、燃焼空気に充分な旋回流を与える
等の構造上の工夫が必要となる。

またメタノールの燃焼性は、空燃比（λ）がλ−１より
大きく、１に近いところが良く、逆に燃焼空気量をそれ
以上増しても燃焼ガス中にＣＯ，アルデヒドが増加し、
またλが１に近いλ＝１．２〜１．３では燃焼空気量が
比較的少ないために燃焼性を良くするための充分な旋回
流が与えられない。また燃料改質器では燃料がメタノー
ルと純水の混合燃料であるために燃焼条件はさらに悪く
なる。そしてノズル噴霧方式では燃焼量の可変範囲が小
さく使用上の欠点がある。

本発明の目的は、メタノールと水との混合液体燃料の着
火性および燃焼性がよく、さらに燃焼量範囲の大きい液
体燃料燃焼器を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によれば液体燃料燃
焼器をメタノールと水との混合液体燃料を含浸させる多
孔質の気化体と、この気化体の近くに配され、その周囲
に燃焼空気を供給する燃焼空気室とから構成し、気化体
に含浸した混合液体燃料を燃焼時の燃焼熱により気化し
て燃焼するものとする。

〔作用〕

メタノールと水との混合液体燃料を燃焼させる液体燃料
燃焼器を前記混合液体燃料を含浸させる多孔質の気化体
と、この気化体の近（に配され、その周囲に燃焼空気を
供給する燃焼空気室とで構成し、混合液体燃料を気化体
に含浸させ、この含浸した混合液体燃料を気化して燃焼
させるので、着火時未燃の液滴が排出されずに着火でき
、また、燃焼時には燃焼時の燃焼により生じる熱媒体か
ら気化熱を受けて気化して燃焼する。この場合、混合液
体燃料を気化する気化熱量は燃焼器での燃焼による熱媒
体からとれるので、気化熱量を大きくとれ、したがって
燃焼条件の悪いメタノールと水との混合液体燃料を良好
に燃焼できる。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例による液体燃料燃焼器を備えた
液体燃料燃焼装置の断面図である。

図において、液体燃料燃焼器１はメタノールと水との混
合液体燃料を含浸させる気化体２と、この気化体２の近
くに配され、その周囲に燃焼空気を供給する燃焼空気室
３とから構成される。

気化体２はセラミックス等の多孔質材からなり、メタノ
ールと水との混合液体燃料を含浸し、燃焼時の燃焼熱に
より気化して燃焼させる。気化体２の上面は燃焼空気を
気化体２の周囲に供給する空気分配口４を有するカバー
５で、下面は気化体カバー６で覆われている。なお気化
体２の上面には凹部からなる燃料供給ロアを備えている
。

燃焼空気室３はファンケース８と空気分配口４を備える
カバー５とで画成されて形成され、燃焼空気室３には燃
焼空気を送気するファン９を内蔵している。

送風機１２はファン９と、このファン９を駆動軸１０を
介してファンケース８の上部に配設される駆動用モータ
１１とを備えて構成されている。なお駆動用モータ１１
には燃焼空気を取入れる空気取入口１３を備えている。

燃料供給管１４はメタノールと水との混合液体燃料を気
化体２に供給するものであり、ファンケース８．カバー
５を貫通してその端部の燃料出口部１４ａを気化体２の
燃料供給ロアに開口して設けられている。

燃焼室１５は円筒状をなして燃焼器Ｉの下方に設けられ
、ファンケース８に接続する燃焼室壁１６により形成さ
れている。そして燃焼室壁１６の外周を囲んでケーシン
グ１７が設けられ、燃焼室壁１６とケーシング１７との
間は加熱流体が通流する加熱室１８を形成し、燃焼室１
５と加熱室１８とからなる熱交換器１９を構成している
。なお、２０は燃焼ガスの排気口、２１は加熱流体の供
給口、２２は加熱流体の排出口である。また、気化体１
０には図示しないが点火装置としてのグローヒータが設
けられている。

このような構成により送風機】２を駆動して空気取入口
１３からファン９により空気を吸込んで燃焼空気室３に
送気すれば、燃焼空気は空気分配孔４から気化体２のＩ
ｉｌ［から中心部に向かって供給される。この状態でグ
ローヒータをＯＮにして気化体２を加熱し、メタノール
と水との混合液体燃料を外部からポンプ等により燃料供
給管１４を経て燃料供給ロアから気化体２に供給する。

気化体２に供給された混合液体燃料は加熱された気化体
１の細孔に含浸して気化し、その温度が燃料の発火点に
なれば着火して燃焼する。この際供給される混合液体燃
料は気化体２に含浸、気化されるので従来のように未燃
の液滴となって落下しない。

このようにして着火して火炎が形成されればグローヒー
タをＯＦＦにしても燃焼が継続される。

着火により燃焼が行われると、供給されて気化体２の細
孔に含浸した混合液体燃料は、燃焼空気室３から供給さ
れる燃焼空気により燃焼する燃焼によるふく射熱や対流
によって気化し、火炎を形成して燃焼する。なお燃焼ガ
スは燃焼室１５の周囲の燃焼室壁１６から加熱室１８を
通流する加熱流体に熱を伝え、排気口２０から外部へと
排気される。加熱流体は供給口２１から供給され、加熱
室１８にて加熱された後排出口２２を経て外部へ送出さ
れる。

ところで、上記のような燃焼装置は、燃料噴霧式のよう
な一般的に高級な燃料ポンプや、燃料噴射弁を必要とし
ないので、小型の燃焼装置が安価に提供できるという利
点を有している。

なお、上記の液体燃料燃焼器はその構造上、メタノール
と水の混合液体燃料の増加、減少をパルス状に行った場
合にも、その気化ガス量はパルス状に増加、減少するこ
とはないため、その燃焼空気供給量を液体燃料供給量と
同じようにパルス状に増減したのでは空燃比（λ）が大
幅に変化してしまい、良好な燃焼が得られない。したが
って、パルス状に増減する液体燃料供給量に対して燃焼
空気供給量は滑らかに増減させなければならない。

上記の混合液体燃料をパルス状に増減して燃焼するとき
の燃焼過程について第２図に液体燃料供給量と時間との
関係を２３．燃焼空気量と時間との関係を２４．グロー
ヒータのＯＮ１０　Ｆ　Ｆと時間との関係を２５．空燃
比と時間との関係を２６．燃焼排ガス中のＣＯ（−酸化
炭素）？１１度と時間との関係を２７に示す。

第２図において燃焼空気を２４に示すように供給すると
ともにグローヒータを２５に示すようにＯＮにして気化
体２を加熱した後、混合液体燃料を気化体に供給して着
火燃焼する。なお着火燃焼したらグローヒータはＯＦＦ
にする。燃焼時液体燃料供給量が２３に示すようにパル
ス状に変化した場合、燃焼空気量は２４に示すようにパ
ルス状に変化する液体燃料供給量に応じてパルス状でな
く滑らかに変化させる。このようにすることにより燃焼
空気量は混合液体燃料の気化ガス量に比例して増減する
ので、空燃比は２６に示すように良好な燃焼を得る空燃
比を保持し、したがって混合液体燃料の燃焼性が良くな
る。

燃焼を停止し、消火するときは液体燃料供給量の供給を
２３に示すように停止するが、このとき気化体２にはな
お混合液体燃料は残っている。したがって燃焼空気量を
２４ａに示すように滑らかに減少させて停止すれば、気
化体に含浸して残っている混合液体燃料は気化して燃焼
する。この燃焼期間においても空燃比は前述のような比
率に保たれ、良好な燃焼が行われる。そして気化体に含
浸された混合液体燃料がなくなれば消火する。

この結果、混合液体燃料の気化体にょる着火がら消火に
至るまで適正な空燃比で良好な燃焼が行われ、燃焼時体
じるＣＯ濃度は２７に示すように着火と消火時に若干大
きくなるが、燃焼中は極めて小さい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によればメタノ
ールと水との混合液体燃料を含浸させる多孔質の気化体
と、この気化体の周囲に燃焼空気を供給する燃焼空気室
とから液体燃料燃焼器を構成し、気化体に含浸された混
合液体燃料を気化して燃焼させることにより、着火時に
は混合液体燃料が気化体に含浸されて気化して燃焼する
ので、従来のノズルのように未燃の液滴が外部に排出さ
れず、したがって着火性が良くなり、また燃焼時には燃
焼による燃焼熱から混合液体燃料に大きな気化熱量を与
えることができるので、燃焼性が向上し、かつ燃焼量の
可変が大きい範囲で容易になるという効果がある。また
燃焼性が向上することにより、燃焼排ガス中にＣＯ１未
燃焼メタノール。

アルデヒド等の有害なガスが極めて少なくなるので、環
境に悪影響を与えないという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による液体燃料燃焼器を備えた
液体燃料燃焼装置の断面図、第２図は第１図の液体燃料
燃焼装置でメタノールと水との混合液体燃料を燃焼した
ときの燃焼過程を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）メタノールと水との混合液体燃料を含浸させる多孔
   質の気化体と、この気化体の近くに配され、その周囲に
   燃焼空気を供給する燃焼空気室とからなり、気化体に含
   浸した混合液体燃料を燃焼時の燃焼熱により気化して燃
   焼させることを特徴とする液体燃料燃焼器。