JPH0560306A

JPH0560306A - 回転式バーナ

Info

Publication number: JPH0560306A
Application number: JP3244309A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Abe; 忠明阿部; Toshiaki Hagimoto; 利昭萩本; Minoru Fukuhara; 稔福原; Okitsugu Obara; 興亜小原
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-03-09
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPH07117210B2

Abstract

(57)【要約】【目的】液化石油ガスのような低沸点燃料が気相と液
相が混在した状態になっても低い供給圧力で安定した燃
料の噴霧、即ち安定した燃焼が可能な回転式バーナを提
供すること。【構成】遮断弁１、回転継手６が取付けられた燃料管
４の先端に噴霧ノズル７を取付け、該燃料管４及び噴霧
ノズル７を該燃料管の長手方向を回転軸として回転させ
るステーター３を具備し、噴霧ノズルは燃料管から供給
される燃料を収容する壁部材で囲まれた室を有し、噴出
孔は該壁部材の回転軸の周方向及び回転軸中心で且つ軸
方向に開口している。噴霧ノズルの壁部材で囲まれた室
内には多孔物質が充填されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液化石油ガスを燃料とす
る燃焼装置において用いる回転式バーナに関し、特に燃
料が気液混合状態でも安定した燃料噴霧が可能な回転式
バーナに関するものである。

【０００２】通常、液化石油ガス（ＬＰＧ）、特にブタ
ンは常温で極めて気化しやすい性質がある。このような
液化石油ガスを液体のまま噴霧させて燃焼させるには燃
焼装置には、回転式バーナが用いられている。

【０００３】図５は従来の回転式バーナの概略構造を示
す図である。図示するように回転式バーナは、遮断弁１
を取り付けた燃料管４が貫通するロータ２の先端部にア
トマイジンカップ５が取付けられた構造であり、ステー
タ３に交流電流を供給することにより発生する回転磁界
により、ロータ２を誘導回転させるようになっている。
上記構造の回転式バーナにおいては、燃料管４から供給
される液化石油ガス等の燃料はアトマイジンカップ５の
内側に落下して回転しながら噴霧される。この時、燃料
管４は回転せず静止している。上記構造の回転式バーナ
の一例としては、特開昭５７−８７５０９号公報に開示
されたものがある。

【０００４】また、実開昭５７−８７９１８号公報に開
示されているように、燃料通路において気液二相流とな
った燃料の気相と液相の交互の供給による燃焼の不安定
に対処するために、ノズルの燃料通路内に多孔物質を充
填した構造のものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように液化石油
ガスを液体のまま噴霧させる回転式バーナを用いる燃焼
装置においては、配管内の液化石油ガスの温度が供給圧
力状態で飽和温度以上に上昇すると、液状燃料の一部が
蒸発することになる。このために、配管内の燃料は気相
と液相が混在した状態になり、噴霧ノズルから気体と液
体の燃料が交互に噴出することになる。このため燃料の
噴霧量が大幅に変動し、安定した燃焼ができなくなり、
場合によっては失火するという問題があった。

【０００６】具体的には、図５に示すような回転式バー
ナにおいては、従来主として用いられている燃料であ
る、例えば、灯油、重油等に対しては有効であるが、液
化石油ガスのように常温、大気圧のもとでは気体状態に
なる燃料の場合には、アトマイジングカップ５の内側に
は液状態の燃料が存在しないので、アトマイジングカッ
プ５が回転しても良好な燃料の噴霧状態にすることはで
きなかった。

【０００７】また、実開昭５７−８７９１８号公報に開
示されているように燃料通路内に多孔物質を充填したノ
ズルにおいては、液化石油ガス等の気相と液相が混在し
た燃料を供給すると、液相は微粒化され気相と混合され
気液の均等な混合が得られるが、多孔物質が通路に充填
されていることから、充分な燃料の供給を得るには燃料
供給圧力を大きくしなければならず、安定した燃焼状態
を得ることが困難であった。

【０００８】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、液化石油ガスのような低沸点燃料の気相と液相が混
在した状態になっても低い供給圧力で安定した燃料の噴
霧、即ち安定した燃焼が可能な回転式バーナを提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の回転式バーナは、燃料を送る燃料管と、該燃料
管の先端に取り付けられ燃料を噴出する噴出孔を有する
噴霧ノズルと、該燃料管及び噴霧ノズルを該燃料管の長
手方向を回転軸として回転させる回転手段とを具備し、
噴霧ノズルは燃料管から供給される燃料を収容する壁部
材で囲まれた室を有し、噴出孔は該壁部材の回転軸の周
方向及び回転軸中心で且つ軸方向に開口していることを
特徴とする。

【００１０】また、噴霧ノズルの壁部材で囲まれた室内
には多孔物質が充填され、噴出孔は壁部材の回転軸の周
方向又は軸中心から離れ且つ軸方向に開口していること
を特徴とする。

【００１１】また、燃料管内の燃料の気相を検出する気
相センサを設けると共に、該気相センサで気相混入状態
を検知し回転手段を制御して気相混入状態に応じて燃料
管及び噴霧ノズルの回転速度を制御する制御手段を設け
たことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記のように噴霧ノズルの噴霧孔は壁部材の回
転軸の周方向及び軸中心で且つ軸方向に開口しているか
ら、壁部材で囲まれた室内に気液混合状態の燃料が入っ
た場合、該噴霧ノズルは回転しているから、燃料の液相
は壁部材の内面に薄膜層を形成し、気相が中心部に集ま
る。これにより気液が分離され液相部は周方向に開口し
た噴出孔から、気相部は軸方向に開口した噴出孔から、
それぞれ噴出されることになり、安定した噴霧が得られ
る。

【００１３】また、壁部材で囲まれた室内には多孔物質
が充填され、噴出孔は壁部材の回転軸の周方向又は軸中
心から離れ且つ軸方向に開口している噴霧ノズルの場合
は、気相と液相が混在した状態の燃料が供給された場
合、多孔物質が遠心力により強制的に導かれ、気相と液
相が十分混合し、安定した燃料の噴霧が可能となる。

【００１４】また、気相センサで気相混入状態を検知
し、気相量に応じて燃料管及び噴霧ノズルの回転速度を
制御する制御手段を有する場合は、燃料管内の気相量に
応じて、噴霧ノズルの回転速度が制御されることになる
から、気相と液相の効率的分離により安定した燃料噴霧
或いは気相と液相の積極的混合により、安定した燃料噴
霧が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の回転式バーナの概略構造を示す図
で、図２は噴霧ノズルの断面構造を示す図である。図１
及び図２において、図５と同一符号を付した部分は同一
又は相当部分を示す。以下他の図面においても同様とす
る。

【００１６】本回転式バーナは図１に示すように、遮断
弁１及び回転継手６が取付けられた燃料管４の先端に噴
霧ノズル７が取付けられている。燃料管４はステーター
３を貫通しており、該ステーター３に制御装置８から交
流電流を供給することにより、発生する回転磁界によ
り、回転継手６より噴霧ノズル７側の燃料管４と該噴霧
ノズル７は燃料管４の長手方向を回転軸として誘導回転
する。この場合の回転継手６は、特に良好な気密性を必
要とするので磁気継手を採用してもよい。

【００１７】噴霧ノズル７は、図２に示すように中央に
円錐状の中空１３ａを有する壁部材１３を有している。
この円錐状の中空１３ａの鋭角先端部は燃料管４の先端
に位置するように、燃料管４の先端に壁部材１３が取付
けられている。該壁部材１３の前記回転軸の周方向には
中空１３ａ内に供給された燃料を噴出するための複数個
の噴出孔１０ａが設けられ、中空１３ａの底部の回転軸
中心部には噴出孔１０ｂが形成されている。

【００１８】上記構造の回転式ノズルにおいて、液化石
油ガス、特にブタンのように常温で極めて気化しやすい
燃料が遮断弁１、回転継手６及び燃料管４を通って、噴
霧ノズル７の壁部材１３の中空１３ａに供給される。こ
の時、燃料管４等は燃焼装置の燃焼熱により加熱されて
いるから、ここを通る液化石油ガス等の燃料も加熱さ
れ、その一部は気化し、気液混在状態をとり、この気液
混在状態の燃料が中空１３ａ内に供給される。壁部材１
３は回転しているから、供給される燃料の内、液相は壁
部材１３の壁内面に薄膜層Ｌａを形成し、気相は中空１
３ａの中心部に集まることになる。そして、液相燃料は
中空１３ａの周方向の噴出孔１０ａから霧状になって噴
出されると共に、気相燃料は中空１３ａの底部の中心部
の噴出孔１０ｂから霧状になって噴出され、安定した噴
霧状態が得られる。従って、液化石油ガスのような低沸
点燃料においても、低圧供給が可能となる。

【００１９】また、噴霧ノズル７を構成する壁部材１３
が回転しているから、この壁部材１３に水和物が生成さ
れても、遠心力で飛ばされるため成長しない。また、噴
霧ノズル７の近傍に水和物が生成されても、この遠心力
で除去できる。

【００２０】また、例えば、燃料管４内にベーパーロッ
クが生じても、噴霧ノズル７からは安定した噴霧状態が
得られるので、バーナとして安定燃焼をさせることがで
きる。また、噴霧ノズル７が回転するので噴霧燃料の燃
焼による火炎も回転し、均一な火炎が得られる。

【００２１】図３は本発明の回転式バーナの噴霧ノズル
の他の概略構造を示す図である。本噴霧ノズルは、円筒
状の壁部材１２に多孔物質１１を充填し、該壁部材１２
の軸心に直角にその中央部の中心位置まで燃料管４を差
し込んで取り付けた構造である。壁部材１２には燃料管
４の長手方向、即ち回転軸の周方向の端部に燃料を噴出
する噴出孔１２ａが設けられている。この壁部材１２と
多孔物質１１との合わせ面には、シール材等を充填さ
せ、壁部材１２と多孔物質１１との間から燃料が漏れな
いようにし、必ず燃料が多孔物質１１を通過するように
形成されている。

【００２２】図４は本発明の回転式バーナの噴霧ノズル
の他の概略構造を示す図である。本噴霧ノズルは、円筒
状の壁部材１２に多孔物質１１を充填する等の点は図３
の噴霧ノズルと同じである。本噴霧ノズルが図３の噴霧
ノズルと異なる点は、本噴霧ノズルにおいては、燃料を
噴出する噴出孔１２ｂを回転軸の周方向の端部近傍、即
ち回転軸中心から離れた位置で、且つ軸方向に開口して
設けている点である。

【００２３】図３及び図４に示す噴霧ノズルにおいて、
燃料管４から供給された液化石油ガス、特にブタン等の
低沸点の液化燃料は、気液分離状態で多孔物質１１に供
給されても、該多孔物質１１を通過する際、燃料の気相
部分と液相部分が十分に混合され、噴出孔１２ａ又は１
２ｂから安定した噴霧が可能となる。この場合、多孔物
質１１は燃料管４を回転中心として回転するから、供給
される燃料は遠心力により、燃料の気相部分と液相部分
が効率良く混合されて、噴出孔１２ａ又は１２ｂから噴
霧される。

【００２４】上記図２乃至図４に示す構造の噴霧ノズル
７を有する回転式バーナにおいて、図１に示すように、
燃料管４の途中に該燃料管４内の燃料の気相を検出する
気相センサ９、例えばボイド率センサを設け、該気相セ
ンサ９の出力を制御装置８に出力し、気相量に応じて、
燃料管４の回転速度（単位時間当りの回転数）が変化す
るようにステーター３に供給する交流電流の周波数等を
制御する。例えば気相量が多いとき回転速度を速くし、
少ないとき遅くするとか、或いは気相量が一定量を越え
た場合回転速度を速くするとかの制御を行う。これによ
り、図２に示す構造の噴霧ノズル７においては、気液の
分離がさらに促進される。また、図３及び図４に示す噴
霧ノズル７においては、例えば気相が多い場合、回転速
度を速くすることにより、遠心力が大きくなり多孔物質
１１によって気液混合された燃料が噴出孔へ強制的に導
かれ、噴出孔１２ａ又は１２ｂから安定した燃料の噴霧
が得られる。

【００２５】なお、上記実施例では燃料管４及び噴霧ノ
ズル７を回転させる手段として、ステーター３を有する
誘導電動機型の回転手段を用い、ステーター３に供給す
る交流電流の周数を変化させて、回転速度を変化させる
ことを説明したが、回転手段はこれに限定されるもので
はなく、例えば同期電動機型でもよい。また、燃料管４
及び噴霧ノズル７を直接機械的手段により回転させるよ
うに構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の回転式バー
ナは、下記のような優れた効果を奏する。（１）燃料管及び噴霧ノズルを同時に回転させる構成と
しているので、液化石油ガスのような低沸点燃料の低圧
燃料供給が可能となる。

【００２７】（２）噴霧ノズルの噴出孔が壁部材の回転
軸の周方向及び軸方向に開口していること又は壁部材で
囲まれた室内には多孔物質が充填されており、且つ噴霧
ノズルが回転する構成であるので、気相と液相が分離し
た状態で供給されても安定した燃料噴霧が得られるか
ら、安定した燃焼が可能である。

【００２８】（３）また、噴霧ノズルに水和物が生成さ
れても回転による遠心力により飛ばされてしまい成長す
ることがなく、燃料噴霧に障害になることはない。ま
た、噴霧ノズルの近傍に水和物が生成されても遠心力に
より除去可能である。

【００２９】（４）更に、噴霧ノズルの各噴出孔から噴
霧される燃料は回転する状態で燃焼するので、火炎も回
転し均一な火炎となり、安定した燃焼が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転式バーナの概略構造を示す図であ
る。

【図２】本発明の回転式バーナの噴霧ノズルの断面構造
を示す図である。

【図３】本発明の回転式バーナの噴霧ノズルの他の概略
構造を示す図である。

【図４】本発明の回転式バーナの噴霧ノズルの他の概略
構造を示す図である。

【図５】従来の回転式バーナの概略構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１遮断弁３ステーター４燃料管６回転継手７噴霧ノズル８制御装置９気相センサ１０ａ噴出孔１０ｂ噴出孔１１多孔物質１２壁部材１３壁部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小原興亜東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料を送る燃料管と、該燃料管の先端に
取り付けられ燃料を噴出する噴出孔を有する噴霧ノズル
と、該燃料管及び噴霧ノズルを該燃料管の長手方向を回
転軸として回転させる回転手段とを具備し、前記噴霧ノズルは前記燃料管から供給される燃料が入る
壁部材で囲まれた室を有し、前記噴出孔は該壁部材の前
記回転軸の周方向及び／又は軸方向に開口していること
を特徴とする回転式バーナ。
【請求項２】前記噴霧ノズルの噴出孔は前記壁部材の
前記回転軸の周方向及び軸中心部で且つ軸方向に開口し
ていることを特徴とする請求項１記載の回転バーナ。
【請求項３】前記噴霧ノズルの前記壁部材で囲まれた
室内には多孔物質が充填されていることを特徴とする請
求項１記載の回転式バーナ。
【請求項４】前記噴霧ノズルの噴出孔は前記壁部材の
前記回転軸の周方向又軸中心部から離れた位置で且つ軸
方向に開口していることを特徴とする請求項３記載の回
転式バーナ。
【請求項５】前記燃料管内の燃料の気相を検出する気
相センサを設けると共に、該気相センサで気相混入状態
を検知し前記回転手段を制御して気相混入状態に応じて
燃料管及び噴霧ノズルの回転速度（単位時間当りの回転
数）を制御する制御手段を設けたことを特徴とする回転
式バーナ。