JPH0464803A - 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〕 本発明は、液体燃料を多孔質の気化体に含浸させて燃焼
させる液体燃料燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

液体燃料ではまず蒸発という過程を経てから燃料蒸気が
酸素と反応して燃焼する。したがって蒸発の方法によっ
て燃焼方式が区別され、何種類かの燃焼方式に分けられ
るが、その中の一つとして第５図に示すものが知られて
いる。これは液体燃料を気化する気化体がセラミックス
等の多孔質材によって構成されており、液体燃料はその
細孔部分を液体の表面張力９重力、又はポンプの吐出圧
力等によって多孔質材の表面に達し、火炎のふく射や対
流による熱を受は蒸発して燃焼するというものである。

図において１は燃焼空気を送気するす 送風機であ泣、ファン２と、このファン２に駆動軸３を
介して接続され、空気取入口４を備える駆動用モータ５
とから構成されている。なおファン２はファンケース６
内に配置されている。燃焼空気室７はファンケース６に
よって画成され、燃焼空気室７の下部に空気分配口８を
有するカバー９が設けられている。１０は液体燃料を燃
焼するために気化するセラミックス等の多孔質材からな
る気化体であり、その上面はカバー９で、下面は気化体
力バー１１で覆われている。１２は液体燃料供給管であ
り、ファンケース６、カバー９を貫通してその端部の燃
料出口部１３は気化体１０の上部の燃料供給口１４に開
口している。気化体１０の下方には円筒状の燃焼室１５
がファンケース６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１５の下流側には加熱流体を加
熱する熱交換器１７が配設されている。なおＩ８は燃焼
ガスの排ガス口、１９は加熱流体の供給口、２０は加熱
流体の排出口である。

また、気化体１０には図示しないが点火装置が設けられ
ている。

このような構成により、液体燃料は外部からポンプ等に
より燃料供給管１２を通り、燃料出口部１３から気化体
１０の燃料供給口１４に供給される。供給された燃料は
気化体１０の細孔を通って気化体１０の周囲に達し、燃
料の燃焼によるふく射熱や対流によって気化して燃焼す
る。この時、燃焼に必要な空気は、送風機１を駆動して
空気取入口４からファン２によって吸引され、空気分配
孔８を遣って気化体１０の周囲から中心部に向かって吹
きつけられ、気化した燃料ガスと混合されて燃焼する。

燃焼ガスは熱交換器１７を加熱し、熱交換器１７を通流
する加熱流体に熱を伝え、排ガス口１８から外部へと排
気される。加熱流体は供給口１９から供給され、熱交換
器１７にて加熱された後排出口２０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。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の燃焼装置では、燃焼上および燃料の
選択において下記のような問題点がある。

すなわち、この種の燃焼装置としては小型軽量であるこ
と、つまり装置の単位容積１重量当りの燃焼量の多いこ
と及びどんな液体燃料でも燃焼可能であることが望まれ
ている。しかし上記の装置では燃焼量を増しても無制限
に燃焼できるわけではなく、ある置板上では気化体１０
にて気化できなくなる。すなわち、ふく射や対流によっ
て気化体１０が受ける熱量以上には液体燃料を気化でき
なくなり、このため気化しきれない液体燃料は液滴とし
て気化体１０の下面からしたたり落ち、未燃ガスとなっ
て排出され、異臭を発散して環境に悪影響を与えるとい
う欠点がある。また未燃ガスの排出により燃焼能力が低
下するという欠点がある。

また、燃料の選択において、例えば灯油、軽油。

ガソリンと最近工業的に盛んに利用され始めたメタノー
ルとを比較してみると、その発熱量（Ｌ、Ｈ。

Ｖ）は、灯油、軽油が約１０，０００〜１０，５００Ｋ
ｃａｌ／　ｋｇであるのに対しメタノールは４，７７０
　Ｋｃａｌ／ｋｇであるので、同じ発熱量を得るために
はメタノールは軽油等の２倍以上の量を燃焼させなけれ
ばならない。

さらに両者の蒸発熱を比較してみると、軽油を例にとる
ならば色々と種類はあるが平均では約９０Ｋｃａ　ｌ／
ｋｇであるのに対し、メタノールのそれは２６３　Ｋｃ
ａｌ／ｋｇ必要である。このことはメタノールを燃焼さ
せて軽油と同じ発熱量を得るこめには、気化体で与えな
ければならない蒸発熱が ノール燃焼の場合、気化体は軽油と比べて約６倍の熱量
を燃料に与えてやらなければ燃料の一部が気化せずに燃
焼が良好に行われず、性能の低下等の状態を生じる。し
たがってメタノールを燃料とする装置では軽油等の約６
倍の気化能力を持つ装置となり、当方式の特徴である小
型で安価な装置とすることができないという問題点があ
った。

本発明の目的は、液体燃料の未燃による異臭を出さず、
また液体燃料の気化を促進して燃焼能力が高く、小型化
することのできる液体燃料の燃焼装置を提供することで
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、燃焼室の
上部に多孔質の気化体を配し、この気化体に燃料供給管
を経て供給される液体燃料を含浸させ、燃焼室で燃焼に
より生じた熱媒体により気化して燃焼空気により燃焼さ
せる液体燃料燃焼装置において、前記燃焼室を、気化体
から下方に延びる火炎を囲む火炎燃焼室と、火炎の下端
部の火炎燃焼室からし形またはＵ形に折曲げられ、その
端部に排ガス口を有し、燃焼ガスが流れる燃焼ガス室と
から構成するものとする また、前記燃料供給管を燃焼室の外面または内面に沿わ
せるものとする。

〔作用〕

多孔質の気化体の下方に位置する燃焼室は多孔質の気化
体で燃焼した液体燃料の火炎を囲む火炎燃焼室と、火炎
下端部の火炎燃焼室からし形またはＵ形に折曲げた燃焼
ガスが流れる燃焼ガス室とで構成されているので、液体
燃料の燃焼によって形成される火炎の直下にある火炎燃
焼室の壁面は加熱されて高温に保たれる。したがって気
化体にて気化しきれずに滴下する未燃の液滴は真下の火
炎燃焼室の高温の壁面にて気化熱が与えられて気化して
燃焼する。

また、燃焼室の外面または内面に沿わせて液体燃料を気
化体に供給する燃料供給管を配設したことにより、枢体
供給管を流れる液体燃料は、燃焼室にて液体燃料の燃焼
により生じる熱媒体により加熱される比較的熱容量の大
きい燃焼室壁から伝熱されるので、気化体に供給される
前に燃料供給管内の液体燃料は安定して加熱気化するこ
とができ、燃焼を促進することができる。

〔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１による液体燃料燃焼装置の断
面図である。なお第１図および第２図ないし第４図にお
いて、第５図の従来例と同一部品には同じ符号を付し、
その説明を省略する。

第１図において従来例と異なるのは気化体１０の下方に
位置する燃焼室１５をＬ形にし、気化体１０での液体燃
料の燃焼により生じる火炎２３を囲み、気化体１０から
下方に延びる火炎燃焼室２４と、火炎２３の下端部の火
炎燃焼室２４から水平方向に延び、その端部に排ガス口
１８を備え、燃焼ガスが流れる燃焼ガス室２５とから構
成したことである。なお、熱交換器１７は燃焼ガス室２
５に配設されるこのような構成において、液体燃料を外
部のポンプから液体燃料供給管１２を介して気化体１０
の燃料供給口１４へ供給し、燃焼に必要な空気を空気取
入口４からファン２によって吸引し、空気分配口８を通
して気化体１０の周囲から中心部に向かって吹きつけて
液体燃料を燃焼させる。この時、燃焼室形状がＬ形であ
るがため、燃焼により生じる火炎により火炎直下の火炎
燃焼室２４の燃焼室壁面は加熱される。

一方、前述のようにこの時の液体燃料が、気化体の気化
能力より多い場合、すなわち、ふく射や対流によって気
化体が受ける熱量以上の気化熱を持つ液体燃料が供給さ
れた場合には、気化しきれない液体燃料が液滴として気
化体１０の下面から滴も 下して、火炎直下にさらされ、加熱され火炎燃焼室２４
の壁面に落ちて気化及び燃焼される。

なお、気化体１０から、その直下の火炎燃焼室２４の壁
面までの距離、すなわち燃料供給側の燃焼室１５の火炎
燃焼室２４の長さが燃焼によって形成される火炎長に対
して短すぎる場合には、燃焼状態が悪くなり、このため
燃焼排ガス中の一酸化炭素濃度が増加し、異臭がまじる
ようになる。また、火炎長に対して長すぎる場合には、
前述の燃焼室壁の加熱効果が低下する。したがって燃料
供給側の燃焼室１５の火炎燃焼室２４の長さは火炎長と
同等であることが望ましい。

第２図は本発明の実施例２による液体燃料燃焼装置の断
面図である。第２図において燃焼室１５を折曲げ、火炎
燃焼室２４と、火炎２３の下端部の火炎燃焼室２４から
折曲げてなる燃焼ガス室２６とでＵ形に形成し、燃焼ガ
ス室２６の火炎燃焼室２４との平行部に熱交換器１７を
設けた他は第１図と同じである。

このような構成によっても気化体１０で気化しきれずに
液滴となって落下する液体燃料は火炎真下の火炎燃焼室
２４の高温の壁面に落下し、気化して燃焼する。

第３図は本発明の実施例３による液体燃料燃焼装置の断
面図である。第３図において第５図の従来例と異なるの
は液体燃料を気化体１ｏに供給する燃料供給管１２を燃
焼室１５の火炎を囲む部分の壁の外面に接触して巻き付
けたことである。

このような構成により、前述のように液体燃料を図示し
ないポンプにより燃料供給管１２を経て気化体１０に供
給する場合、まず液体燃料は常温状態で気化体１０に供
給されるが、ひとたび火炎が形成され燃焼室壁面が加熱
されると、その熱によって燃料供給管１２を流れる液体
燃料は加熱及び気化される。したがって気化体にて与え
る必要のある気化熱量が減少し、同じ気化体を使用する
場合においても、より多くの液体燃料を燃焼させること
ができる。

ところで、燃料供給管１２を直接火炎直下に配して気化
を促進する方法もあるが、その場合、管口体の熱容量が
小さいため、火炎の当り具合や沸騰による脈動によって
温度が変化し、安定した加熱。

気化ができないのに対して、この方法によれば燃焼室壁
の熱容量が加わることによって温度変化の少ない安定し
た加熱、気化が達成できる。

第４図は本発明の実施例４による液体燃料燃焼装置の断
面図である。第４図において燃焼室１５は第１図に示す
ようにＬ形であるが、火炎燃焼室２４の外面に接触して
燃料供給管１２をＵ状に蛇行させて配設した他は第１図
のものと同じである。

このような構成により第３図に示す実施例と同様に燃料
供給管１２を流れて気化体１０に供給される液体燃料が
加熱気化され、前述と同じ効果が得られる。

なおＬ形にした燃焼室１５の火炎燃焼室２４の火炎直下
の壁面温度は高温になって、８００℃以上になることも
あり、燃焼室壁の材料としてはＳ　ＩＪ　Ｓ　３１０゜
インコネル等の高級な耐熱材を使用する必要がある。し
かし、第４図に示すように火炎燃焼室２４の壁面に燃料
供給管１２を沿わせることにより、燃焼室壁Φ燃料供給
管１２を流れる液体燃料によって冷却されることになる
ので、燃焼室壁面は常に８００℃以下に保つことができ
る。したがって燃焼室壁の材料には安価なＳ　Ｓ４１．
　Ｓ　Ｕ　３３０４等の使用が可能となり、製作費が安
くなるという利点がある。

なお、燃料供給管１２を第３図の実施例においては火炎
を囲む燃焼室１５の外面に、また第４図の実施例におい
ては燃焼室１５の火炎燃焼室２４の外面に設けているが
、第３図においては燃焼ガスが流れる燃焼室１５の外面
に、また第４図においては燃焼ガス室２５の外面に設け
てもよい。

また、燃料供給管１２を燃焼室１５の内面に沿わせても
前述と同じ効果が得られる。

なお燃料供給管１２は前記実施例では燃焼室壁面に接触
させているが、伝熱量が十分であれば壁面近傍に設けて
もよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば請求項
１では気化体の下方に位置する燃焼室を火炎燃焼室と燃
焼ガス室とからなるＬ形またはＵ形にしたことにより、
気化体にて気化しきれずに滴下する未燃の液滴は火炎直
下の火炎燃焼室の高温の壁面に落ち、気化して燃焼する
ので、未燃ガスによる異臭を発生せず、また供給された
液体燃料をすべて気化して燃焼し、この結果従来の同程
度の大きさの燃焼装置より多くの液体燃料を燃焼でき、
このため液体燃料燃焼装置を小型化することができる。

また、請求項２では気化体に液体燃料を供給する燃料供
給管を燃焼室の外面または内面に沿わせて配設したこと
により、燃料供給管を流れる液体燃料は、気化体に入る
前に安定して加熱気化されて気化体に供給されるので、
従来の同程度の大きさの燃焼装置より多くの液体燃料を
燃焼でき、このため液体燃料燃焼装置を小型化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１による液体燃料燃焼装置の断
面図、第２図は本発明の実施例２による液体燃料燃焼装
置の断面図、第３図は本発明の実施例３による液体燃料
燃焼装置の断面図、第４図は本発明の実施例４による液
体燃料燃焼装置の断面図、第５図は従来の液体燃料燃焼
装置の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃焼室の上部に多孔質の気化体を配し、この気化体
   に燃料供給管を経て供給される液体燃料を含浸させ、燃
   焼室で燃焼により生じた熱媒体により気化して燃焼させ
   る液体燃料燃焼装置において、前記燃焼室を、気化体か
   ら下方に延びる火炎を囲む火炎燃焼室と、火炎の下端部
   の火炎燃焼室からＬ形またはＵ形に折曲げられ、その端
   部に排ガス口を有し、燃焼ガスが流れる燃焼ガス室とか
   ら構成したことを特徴とする液体燃料燃焼装置。 ２）請求項１記載の液体燃料燃焼装置において、前記燃
   料供給管を燃焼室の外面または内面に沿わせて配設した
   ことを特徴とする液体燃料燃焼装置。