JPS587886B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波振動子の液体燃料微粒化作用を利用した
超音波霧化装置を備えてなる液体燃料の燃焼方法に関す
る。

超音波振動子の液体微粒化作用はよく知られている。

かかる超音波振動子を利用した超音波霧化装置により微
粒化された液体燃料の粒子径は電歪形のもので１０μ程
度と比較的小さく、燃焼させるに充分なる大きさである
。

ところが、この微粒化粒子がバーナーの炎口を通過する
時、炎口及びその周辺に衝突して捕促され、これらが集
合して液滴を形成し易く、局部的に液体燃焼の領域を形
成する場合が発生し、燃焼を悪くした。

又、上記の如き粒子径が１０μ程度といってもばらつき
があり、５μから２５μ或は３０μ程度の大きさのもの
が分布するから、粒子径が犬である程、上記炎口周辺に
付着し易く、燃焼性の悪化をひきおこした。

本発明は従来のものの上記欠点を解消し、火炎分布が均
一でかつ気体燃焼と同等の良好な燃焼性を得ることがで
きるような燃焼方法を得ることを目的とする。

ところで燃料粒子が炎口板の炎口を通過する時に付着し
ても瞬時に気化すれば前記液体燃焼状態を回避できる。

このためには炎口板の温度を高い値にしておけばよい。

しかし、炎口板の温度が高過ぎることは、それだけ燃料
の燃焼熱が炎口板に吸収されることになり、熱効率とし
ては良くなく、又、炎口板の耐熱、耐久性からみても好
ましくない。

そこで本発明者等は実験によってかかる炎口板の最適温
度範囲が約４００〜６００℃であればよいことを知った
。

一方、炎口板の加熱は燃料の燃焼熱を利用するものであ
るから、炎口板の温度を上記範囲内に継持するためには
、燃料発熱量の一部を炎口板に供給しなければならない
。

この関係を示すために炎口負荷率即ち炎ａ板の有効面積
をその炎口板全体の燃焼発熱量（燃焼量）で除したもの
、言いかえれば単位有効面積当りの燃料の発熱量と炎口
板の温度との関係の実験結果を第１図に示す、図により
明らかなように炎口板温度を約４００〜６００℃にする
には炎口負荷率が約３．０〜０．５ｋｏａｌ／ｍｍ２・
ｈｒの範囲内にあることが条件となる。

なおこメで炎口板の上記有効面積とは炎口板の各炎口面
積の合計をいうのではなく、炎が形成されている部分の
炎口板の面積をいい、各炎口面積の合計よりも大きいこ
とは当然である。

又、炎口板の厚さ即ち炎口の深さは、炎口を通る燃料微
粒子を周囲から加熱気化する上で重要−な要素である。

つまり炎の根本が炎口面に近づいて燃焼するいわゆるバ
ックファイヤ気味の燃焼等に炎口板が火炎の放射熱によ
ってよく加熱されるから、炎口板を高温に保つためには
炎口の深さがある程度深いのが良い。

勿論炎口板の厚さが厚過ぎると炎口板の熱吸収量が多き
に失する。

炎口を通る燃料微粒子径もまたその気化に至るまでの吸
収熱量の多少から炎口内の吸熱時間即ちある一定範囲の
炎口の深さを必要とする。

なお炎口板の炎口の口径については、一般には液体燃料
の消炎距離は１期であると言われておりこの口径以下で
あれば炎口を介してバックファイヤーが起こらないと言
われているので１ｍｍ以下に設定することを必要とする
。

かかる観点において炎口の深さと炎口の通過初期の燃料
粒子径と炎口板温度との実験をした結果、第２図のよう
に燃料粒子径が５〜３０μ、炎口板温度が４００〜６０
０℃の範囲にあるには前記炎口負荷率の他に炎口深さが
０．２〜３ｍｍの範囲にあることが必要であることがわ
かった。

このようにして本発明においては炎口板の炎口を深さと
炎口負荷率から特定することにより、炎口板温度を適正
値に維持し、燃料微粒子を液滴にすることがなく可及的
に気化させた状態で良好な燃焼性を得るものである。

以下に本発明の実施例を第３図以下に基づいて説明する
。

ただし以下の実施例において、炎口負荷率を約３ｋｏａ
ｌ／ｍｍ＾・ｈｒ とし炎口深さを３．０ｍｍとした。

第３図において１は燃料タンク、２は定油面調節器、３
は油槽で定油面調節器により燃料タンク１から供給され
た燃料の油面が一定制御される。

４は超音波振動子を内蔵した超音波霧化装置で、油槽３
の底部に配設され、超音波振動子の微粒化作用により油
槽３内の液体燃料を微粒子状にする。

５は送風機、６は油槽３内に発生した微粒子熱料と送風
機５から送られる空気の一部とを予混合した混合気の案
内筒、７はバーナーであって８の炎口板の下流側に９の
燃焼室が形成される。

８ａは炎口板８に設けたスリット状の複慾の炎口である
。

この炎口８ａの諸条件は上述の如き決定される。

１０はバーナー７壁部に設けられ送風機５から供給され
る空気め残部を燃焼室９に二次空気として導入する空気
孔である。

従って、燃料タンク１から供給された燃料は油槽３にお
いて超音波霧化装置４により微粒子化され、送風機５よ
りの空気と混合して炎口板８の炎口８ａから燃焼室９内
に導かれる。

このとき図示しない点火装置によって該混合気が燃焼さ
れ、空気孔１０から導入された二次空気によって該燃焼
が促進される。

点火後は炎口８ａから連続的に燃焼火炎が吹き出て連続
燃焼する。

炎口８ａは上記の如く、炎口負荷率約３ｋｏａｌ／ｍｍ
＾・ｈｒ、炎口深さｌを３．０ｍｍとしたから、第１図
から炎口板８の温度が約４００℃に保たれ、炎口８ａ周
辺の炎口板８に燃料粒子が衝突しても液滴状に付着する
ことがなく気化することがわかり、第２図から、炎口８
ａを流通する燃料粒子が約２３μ程度の大径のものであ
っても炎口８ａ内周面からの放射熱を受けて充分に気化
することがわかり、結局、気体燃焼の如く良い燃焼性を
示すことがわかる。

このときの炎の根本は炎口８ａ面に近づき炎口８ａ内周
面から剥離し、炎口８ａを放射熱により加熱していた。

第４図及び第５図は本発明に係る炎口形状の変形態様を
示し、第４図は２枚の炎口板１１ａ，１Ｉｂ間にメッシ
ュ状の炎口網１１ｃを挟んだ場合であり、第５図は炎口
板１２をパンチングして多数の炎口１３を形成した場合
である。

これらはすべて炎口深さ及び炎口負荷率が先の実施例と
同様に決定されていてその効果も同様である。

以上説明したように本発明によると、炎口周辺に衝突し
た燃料粒子は火炎から充分に熱回収した炎口板に加熱さ
れて気化し、又炎口を流通する燃料粒子も炎口内が高温
雰囲気に維持され、かつ適当な深さを有していて、充分
に気化されるため、燃焼は気体燃焼と同等の良好な性状
となり、かつ火炎分布が均一となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炎口板温度と炎口負荷率との関係を示すグラフ
、第２図は炎口深さ、炎口板温度及び燃料粒径との関係
を示すグラフ、第３図は本発明の一実施例を示す概略構
成図、第４図及び第５図は本発明に係る炎口及び炎口板
の変形態様を示す断面図である。 ４・・・・・・超音波霧化装置、７・・・・・・バーナ
ー、８，１１ａ〜１１ｃ，１２・・・・・・炎口板、８
ａ，１３・・・・・・炎口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波振動子を利用して液体燃料を微粒化しバーナ
   ー７で燃焼させる液体燃料燃焼方法において、前記バー
   ナー７の炎口板８を、その炎口８ａの口径が１ｍｍ以下
   でかつ炎口８ａの深さが０．２〜３．０ｍｍの範囲にな
   るように形成すると共に該バーナー７における燃料発熱
   量と前記炎口板８の有効面積との関係が炎口負荷率０．
   ５〜３ｋｏａｌ／ｍｍ２．ｈｒの範囲となるように設定
   したことを特徴とする液体燃料燃焼方法。