JPH0942615A - バーナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体燃料の気化を促進し、高温の完全燃焼を
可能にして燃焼効率の向上を図るバーナ装置を提供す
る。 【解決手段】 空気取入れ口９を有する外筒１内に、内
筒２をその周囲に空気流通路１４を形成した状態で収納
し、この内筒２内に、燃焼用空気の噴出管３と、燃料供
給管４と気化手段５及び着火手段６を設け、燃料供給管
４から発熱した着火手段６に滴下する液体燃料を着火さ
せると共に、該噴出管４から滴下する液体燃料を噴出管
３から内筒２内に噴出する空気で微細な霧状に分散し、
気化を促進することにより、高温の完全燃焼を可能に
し、燃焼効率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、灯油や重油など
の燃料を効率的に完全燃焼させることが可能となり、高
温の燃焼が得られるバーナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体燃料は、それが気化して蒸気とな
り、この蒸気が発火点以上の熱と酸素の供給を受けて酸
化反応を起こすことにより燃焼する。従って、液体燃料
が良好に燃焼するための条件としては、燃焼を維持する
に足りる熱があること、気化が適切かつ良好に行われる
こと、および酸素の供給源である燃焼用空気と液体燃料
が気化して生成した蒸気との混合が良好に行われること
が挙げられる。

【０００３】通常、液体燃料を燃焼させるためにはバー
ナ装置が用いられる。このバーナ装置においては、上記
の液体燃料が良好に燃焼するための条件が勘案され、種
々の工夫が凝らされている。従来の液体燃料用のバーナ
装置としては、内部にベンチュリーなどの気化器が内蔵
され、この気化器で予め液体燃料が霧状にされてからバ
ーナノズルに送られ、このノズルの先端から噴霧される
ように構成されたものや、バーナノズルそのものに工夫
が施され、ノズル先端から直接液体燃料が霧状で噴霧さ
れるように構成されたものなどが一般的である。

【０００４】このように霧状で空気中に噴霧された液体
燃料は、非常に微細な液体の粒子になっているため、ト
ータル的には液体燃料の表面積が非常に大きくなる。そ
して表面積が大きくなった分だけ蒸発が活発に行われる
とともに、空気との接触面積が大きくなるため、霧状の
液体燃料は酸素の供給を受け易くなり、燃焼が良好に行
われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のバーナ装置にあっては、同装置のノズルの
先端から噴霧される液体燃料は、無数の微細な粒子に分
割されているとはいいながら、完全に蒸発してしまうま
では液体の状態を維持しているため、燃焼のメカニズム
としては前述の通り一旦気化が行われなければならな
い。すなわち、内部は液体のままで微細な燃料粒子の表
面のみが気化して燃焼し、順次内部の液体の気化の進行
に伴って燃焼が継続するということになる。

【０００６】このように考えると、従来のバーナ装置
は、燃料が噴霧されて空気との接触面積が大きくなった
分だけ効率的に燃料を燃焼させることが可能であるが、
結局は液体燃料固有の燃焼メカニズムの制約からは抜け
出ることができず、燃焼効率の改善については限界が存
在したのである。

【０００７】そこで、このような従来のバーナ装置の限
界を打ち破るものとして、発明者らは先に、内部に液体
燃料を熱分解する機構を備えたバーナ装置（加熱用燃焼
装置、特開平２−１１０２０４号公報）を発明した。こ
の発明は、装置本体の内部に筒状の多孔質体を内設し、
この多孔質体の内部に点火バーナを配設し、この点火バ
ーナで予熱した多孔質体の内周面に向けて液体燃料を噴
霧供給するようにしたものである。なお、燃焼用空気は
上記点火バーナの後方から筒状の多孔質体の内部に供給
されるようになっている。

【０００８】こうすることによって、噴霧供給された液
体燃料は高温に予熱された多孔質体に吸着され、それか
ら熱を得るとともに、多孔質体の成分であるシリカやア
ルミナなどの触媒作用を受けて瞬時に熱分解して気体燃
料に改質され、ガス状で燃焼して燃焼ガス吹出し口から
排出される。すなわち、この特開平２−１１０２０４号
公報に開示されたバーナ装置は、液体燃料を気体燃焼に
改質してからこの気体燃料を燃焼させるようにしたもの
であり、燃焼のメカニズムがあくまで液体を気化させて
燃焼させる従来のノズル噴射方式のバーナ装置とは根本
的に異なるのである。

【０００９】しかしこのバーナ装置は、多量に燃料を消
費する大規模の加熱に適したものであり、窯業用の加熱
炉等燃料の供給を抑えて炉内を均一に加熱させるような
用途には適したものとはいえない。

【００１０】そこで、この発明の課題は、比較的簡単な
構造で製造が容易であるとともに、運転操作が簡単であ
り、かつ、供給された液体燃料は、その略全てが気化し
て気体燃料に改質され、液体燃料でありながら燃焼に際
しては完全に気体燃料として作用し、その結果従来の液
体燃料用のバーナ装置に比較して格段に燃焼効率が改善
されたバーナ装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明のうちで請求項１の発明は、先端側
が燃焼気体の放出口となり、基端側に燃焼用空気の取入
れ口が設けられた外筒と、この外筒内に、外周面と外筒
の内周面との間に空気流通路を形成する状態で納まり、
先端側が燃焼気体の出口となり、基端側に基端壁部が設
けられた内筒と、前記内筒の内部に位置し、基端壁部の
部分で内筒の外部に開口して燃焼用空気の取入れ口に臨
み、周囲に多数の空気噴出孔が設けられた燃焼用空気の
噴出管と、前記内筒内で噴出管の直上に位置するよう、
外筒の基端側から内筒の基端壁部を貫通するように配置
された燃料供給管と、前記内筒内で噴出管の基端側直下
の位置に配置された着火手段と、前記内筒の内周で燃料
供給管の前方位置に該燃料供給管内と連通するよう設け
られ、燃料供給管から供給された燃料を気化して前方に
放出する気化手段とからなり、前記燃料供給管は、所要
数の燃料流出孔を有し、基端側に位置する燃料流出孔か
ら下方に向けて突出するよう設けた燃料導出用の棒状体
が燃焼用空気の噴出管を貫通し、その下端が着火手段の
直上に臨んでいる構成を採用したものである。

【００１２】請求項２の発明は、燃料供給管に設けた残
りの燃料流出孔に、この燃料流出孔を貫通して外部に突
出する燃料導出用の棒状体が設けられている構成を採用
したものである。

【００１３】請求項３の発明は、着火手段を筒体内に納
め、この筒体の上部に棒状体から滴下する燃料の通過孔
を設けた構成を採用したものである。

【００１４】請求項４の発明は、気化手段は、嵌合する
内輪と外輪の間に一端側が燃料供給管と連通する燃料通
路を形成し、この燃料通路の他端側が内筒と外輪の間に
形成された環状隙間と連通した構造になっている構成を
採用したものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１６】図１のように、この発明のバーナ装置は、
外筒１と、この外筒１内に同心円的に組み込まれた内筒
２と、内筒２の内部に同心円的に配置された燃焼用空気
の噴出管３と、内筒２内で噴出管３の直上に配置した燃
料供給管４と、同じく内筒２内で燃料供給管４の前方に
配置した気化手段５と、内筒２内で噴出管３の基端側直
下の位置に配置した着火手段６とで構成されている。

【００１７】前記外筒１は、先端側が燃焼気体の放出口
７となり、基端側の閉鎖壁８には中央部に燃焼用空気の
取入れ口９が設けられ、この外筒１は、炉壁を構成する
耐火材１０の取付孔１１内に外面側から挿入され、取付
孔１１の炉壁内面側で開口する部分は、外筒１よりも少
し小径に絞った燃焼気体放出口１２になっている。

【００１８】前記内筒２は、外筒１の内径よりも少し小
径の外径と、外筒１よりも短い長さを有する大きさに形
成され、外筒１内の基端側に空気室１３を形成するよう
に、外筒１内に同軸心状に組み込まれ、その外周面と外
筒１の内周面との間に環状の空気流通路１４を形成して
いる。

【００１９】この内筒２は、先端側が燃焼気体の出口１
５となり、基端側は基端壁部１６によって閉鎖され、そ
の内部空間が液体燃料の気化と燃焼を行なう一次燃焼室
１７になっている。また、内筒２の出口１５における内
周に障壁４１を設け、一次燃焼気体の流出を制御できる
ようにしている。

【００２０】前記燃焼用空気の噴出管３は、内筒２より
も小径の円筒状となり、内筒２の一次燃焼室１７内に同
軸心状の配置となり、基端側の開口１８が基端壁部１６
を貫通して空気室１３内に臨み、取入れ口９の直前に位
置していると共に、先端側は先端壁１９によって閉鎖さ
れ、周壁には多数の空気噴出孔２０が並べて設けられて
いる。

【００２１】外筒１の取入れ口９から空気室１３内に供
給された燃焼用空気は、その一部が燃焼用空気の噴出管
３内に流入し、周囲の空気噴出孔２０から内筒２内の一
次燃焼室１７内に噴出すると共に、燃焼用空気の残りの
大部分は、内筒２と外筒１の間の空気通路１４を通り、
外筒１内の先端に形成した二次燃焼室２１に流出するこ
とになる。上記噴出管３は先端閉鎖によって燃焼用空気
の流入に抵抗を与え、過量な空気の流入を抑えることに
なる。また、通路１４を流れる空気は外筒１を冷却する
ことになる。

【００２２】前記燃料供給管４は、金属パイプを用い、
外筒１の閉鎖壁８と内筒２の基端壁部１６を貫通し、内
筒２内で噴出管３の直上に平行状態で位置するように挿
入され、この燃料供給管４の基端側に液体燃料供給源に
連なる燃料供給用の送油管２２が接続され、更に内筒２
内に位置する部分の周壁に、複数の燃料流出孔２３と２
４が設けられている。

【００２３】上記燃料流出孔２３は、図１と図２に示す
ように、基端側寄りに位置する流出孔２３は燃料供給管
４に対して下面で開口しており、この燃料流出孔２３に
対しては、垂直の棒状体２５が下方に突出するよう貫通
し、残りの他の流出孔２４は両側面で開口するよう設け
られ、両側面の燃料流出孔２４には、両側流出孔２４を
水平に貫通し、両端が斜め下向きに屈曲する棒状体２６
が組込まれている。

【００２４】燃料流出孔２３、２４の内径と棒状体２
５、２６の関係は、何れの場合も、流出孔の内周と棒状
体の間に液体燃料が流出できる隙間を形成するようにな
っている。

【００２５】従って、燃料供給管４に供給された液体燃
料は、各燃料流出孔２３、２４の部分から、棒状体２
５、２６をつたわって外部に流出し、棒状体２６からは
燃料が空気噴出管３の直上で一次燃焼室１７内に滴下す
ることになる。

【００２６】前記燃料供給管４の下向きの棒状体２５
は、下方に長く延長させ、図１と図２（Ａ）に示すよう
に、燃焼用空気の噴出管３を上下に貫通し、その下端が
着火手段６の直上に近接して臨むように配置する。な
お、噴出管３の棒状体２５が貫通する部分は、液体燃料
の通過するのに十分な隙間が設けられ、この棒状体２５
をつたわって流下する液体燃料が着火手段６上へ確実に
滴下するようにしている。

【００２７】前記着火手段６は、通電によって昇熱する
板状ヒータ６ａを用い、図１と図２（Ａ）に示すよう
に、内筒２の基端壁部１６の下部に設けた貫通孔２７か
ら内筒２内に挿入し、燃焼用空気の噴出管３の基端部で
直下の位置に臨むよう配置されている。

【００２８】上記内筒２の基端壁部１６には、板状ヒー
タ６ａを囲む円筒状の筒体２８が固定され、この筒体２
８の上部に棒状体２５から滴下する燃料の通過孔２９が
設けられ、更にこの筒体２８の根元部分に複数の通気孔
３０が設けられている。

【００２９】前記気化手段５は、図１と図３に示すよう
に、互に嵌合する内輪３１と外輪３２の嵌合面間に燃料
通路３３を形成し、外輪３２の外周面とこの外輪３２が
嵌合する内筒２の内周面間には、環状の隙間３４が形成
され、上記燃料通路３３の一端側は燃料供給管４と連通
し他端側は隙間３４と連通している。

【００３０】上記燃料通路３３は、内輪３１と外輪３２
の嵌合面間の周方向に沿って設けられ、図４の如く、途
中に設けた分断部分を挾んで一端側の軸方向に設けた入
口３５が燃料供給管４の先端と導通し、他端側が外輪３
２に設けた出口３６を介して隙間３４と連通している。

【００３１】上記燃料通路３３は、単なる凹溝だけでな
く、入口３５と出口３６を結ぶ条件で、螺旋状やジグザ
グ、迷路状とし、該通路３３の長さを長尺化することに
より、気化効率の向上を図るようにしてもよい。

【００３２】図５は、複数のバーナ装置に対する燃料供
給量の均一化を図る例を示し、インバータ３７等で制御
される燃料ポンプ３８の吐出口に連なる分岐ジョイント
３９に各バーナ装置における燃料供給部４を送油管２
２、２２を介して接続し、この送油管２２、２２内に、
複数本の細い金属線材を撚った撚線４０を適当な長さ範
囲にわたって組込み、導管２２の内周面と撚線４０の外
周面によって形成される螺旋状の通路で燃料の流れに抵
抗を与え、これにより、両側バーナ装置への燃料の供給
タイミングと量を同調させるようにしている。

【００３３】この発明のバーナ装置は上記のような構成
であり、燃焼による炉内加熱を行なうには、着火手段６
に通電して発熱させると共に、送風機からの燃焼用空気
を取入れ口９から空気室１３内に供給し、更に送油管２
２を介して燃料供給管４に灯油や重油等の液体燃料を供
給する。

【００３４】燃料供給管４内に供給された液体燃料は、
先ず基端側に位置する棒状体２５をつたわって流下し、
発熱した着火手段６上に滴下し、点火する。

【００３５】空気室１３に供給された燃焼用空気は一部
が燃焼用空気の噴出管３内に流入し、周囲の空気噴出孔
２０から一次燃焼室１７内へ放射状に噴出し、残る燃焼
用空気は空気流通路１４を通って二次燃焼室２１内に噴
出する。

【００３６】燃料供給管４内に供給された液体燃料は、
供給量の増加にともない燃料流出孔２４から棒状体２６
をつたわって外部に流出し、一次燃焼室１７内に滴下す
る。

【００３７】一次燃焼室１７内には燃焼用空気が噴出し
ているため、滴下した液体燃料は細かい霧状になって分
散し、着火手段６による燃焼気体によって着火し、この
一次燃焼空気は出口１５から二次燃焼室２１内に噴出す
る。

【００３８】また、燃料供給管４の燃料は、量の増加と
共に気化手段５の燃料通路３３に流入し、該通路３３を
流動している間に一次燃焼室１７の燃焼熱で加熱されて
気化し、気化したガスは隙間３４から一次燃焼室１７に
流出し、この気化ガスが一次燃焼室１７を更に高温に燃
焼させることになる。

【００３９】二次燃焼室２１には周囲の空気流通路１４
から新たな二次燃焼用空気が供給されるため、この二次
燃焼室２１においては気化した液体燃料の完全燃焼化が
図られ、外筒１の放出口７から、例えば１１５０〜１２
５０℃の高温の燃焼火炎が排出される。

【００４０】上記のように、一次燃焼室１７及び二次燃
焼室２１での燃焼が開始されると、着火部分における液
体燃料の燃焼が維持されるので、着火手段６の発熱を停
止しても燃焼が継続できる。

【００４１】また、上記の燃焼において、液体燃料は完
全に気化して燃焼し、着火手段６上に滴下したものも一
次燃焼室１７内で燃焼するので、液体燃料のままで残存
することがなく、液体燃料及び燃焼用空気の供給を停止
した消火時においても、液体燃料による異臭の発生はな
い。

【００４２】更に、上記した燃焼において、液体燃料及
び燃焼用空気の供給は、インバータ制御によって行な
い、低温燃焼から高温燃焼まで自由に得られるようにす
る。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、液体
燃料と空気の混合を完全にして、液体燃料の気化を効率
よく促進し、完全燃焼が可能となるため、燃焼効率が大
幅に向上し、高温の燃焼が得られる。

【００４４】また、液体燃料を完全に気化して燃焼させ
るので、内部に液体燃料が残存することがなく、不燃焼
による臭気の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のバーナ装置を示す縦断正面図

【図２】（Ａ）は図１の矢印II−IIに沿う縦断側面図、
（Ｂ）は同上における燃料供給管の拡大断面図

【図３】図１の矢印III −III に沿う縦断側面図

【図４】（Ａ）は気化手段の拡大縦断面図、（Ｂ）は同
上の平面図

【図５】（Ａ）は複数のバーナ装置に対する燃料供給手
段の平面図、（Ｂ）は同上における送油管の横断面図、
（Ｃ）は同縦断面図

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒 ３ 燃焼用空気の噴出管 ４ 燃料供給管 ５ 気化手段 ６ 着火手段 ７ 放出口 ９ 取入れ口 １３ 空気室 １４ 空気流通路 １５ 出口 １６ 基端壁部 １７ 一次燃焼室 ２０ 空気噴出孔 ２１ 二次燃焼室 ２３、２４ 燃料流出孔 ２５ 棒状体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上嶋 ▲たか▼男 大阪府摂津市別府１丁目16番12号

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端側が燃焼気体の放出口となり、基端
   側に燃焼用空気の取入れ口が設けられた外筒と、この外
   筒内に、外周面と外筒の内周面との間に空気流通路を形
   成する状態で納まり、先端側が燃焼気体の出口となり、
   基端側に基端壁部が設けられた内筒と、前記内筒の内部
   に位置し、基端壁部の部分で内筒の外部に開口して燃焼
   用空気の取入れ口に臨み、周囲に多数の空気噴出孔が設
   けられた燃焼用空気の噴出管と、前記内筒内で噴出管の
   直上に位置するよう、外筒の基端側から内筒の基端壁部
   を貫通するように配置された燃料供給管と、前記内筒内
   で噴出管の基端側直下の位置に配置された着火手段と、
   前記内筒の内周で燃料供給管の前方位置に該燃料供給管
   内と連通するよう設けられ、燃料供給管から供給された
   燃料を気化して前方に放出する気化手段とからなり、前
   記燃料供給管は、所要数の燃料流出孔を有し、基端側に
   位置する燃料流出孔から下方に向けて突出するよう設け
   た燃料導出用の棒状体が燃焼用空気の噴出管を貫通し、
   その下端が着火手段の直上に臨んでいるバーナ装置。
2. 【請求項２】 燃料供給管に設けた残りの燃料流出孔
   に、この燃料流出孔を貫通して外部に突出する燃料導出
   用の棒状体が設けられている請求項１記載のバーナ装
   置。
3. 【請求項３】 着火手段を筒体内に納め、この筒体の上
   部に棒状体から滴下する燃料の通過孔を設けた請求項１
   または２記載のバーナ装置。
4. 【請求項４】 気化手段は、嵌合する内輪と外輪の間に
   一端側が燃料供給管と連通する燃料通路を形成し、この
   燃料通路の他端側が内筒と外輪の間に形成された環状隙
   間と連通した構造になっている請求項１記載のバーナ装
   置。