JPS636765B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転体の遠心力を利用して液体燃料を
微粒化し、気化筒内面に分散滴下してガス化し、
そのガス化燃料をバーナ部で燃焼させる、いわゆ
る回転噴霧式の液体燃料燃焼装置に関し、燃料粒
子の分散滴下幅を拡大して気化筒内面の局部温度
低下を防止し、タール生成を防止するとともに、
燃料粒子の細分割化と均等の散布パターンを得る
ことにより、気化熱の有効利用と１次空気と気化
ガスとの混合を促進し、燃焼の安定化を図るもの
である。

従来この種の回転噴霧式バーナはいろいろな点
において多くのメリツトを有しているが、その反
面気化部にタールが析出して燃焼自体に悪影響を
及ぼし、最終的には燃焼不能な状態に至るという
欠点があつた。以下第７図〜第１１図に従つて従
来例を説明する。

第７図において１０１はバーナモータであり、
回転軸１０２にはコーン１０３及び回転板１０４
が固定されている。１０５は液体燃料供給口であ
り、１０６は気化筒である。次に作用を説明す
る。

モータ１０１の回転軸１０２に取付けられたテ
ーパ状コーン１０３及び回転板１０４が一体とな
つて回転し、テーパ状コーン１０３の一部に液体
燃料供給口１０５から液体燃料を供給すると液体
燃料はテーパ状コーン１０３の表面に付着し、遠
心力の作用によりテーパ状コーン１０３の表面に
這い上り、回転板１０４周辺から噴霧され、気化
筒１０６の内面に散布されて蒸発し、ガス化す
る。しかしこの例では回転板１０４は比較的薄い
平板状であるから燃料の散布パターンは線状ない
しは幅の狭い帯状となつて気化筒１０６の内面に
散布されるため、気化筒１０６の内面を局部的に
冷却して気化能率を低下させたり、タール発生の
原因となつていた。さらに混合板を有していない
ために一次空気と気化ガスの混合が極めて悪く、
赤火が発生し易い欠点を有していた。

第８図の例では、回転板１０４の外側に回転板
１０４と一体となつて回転する回転羽根１０７を
附加したもので、回転板１０４から飛散する燃料
粒子の一部を羽根１０７で受け止め羽根１０７の
外周端から再散布することにより、軸方向の散布
パターンの拡がりと同時に羽根１０７の空気撹拌
作用により燃料ガスと空気との混合を図つたもの
であるが、元来回転板１０４から散布される粒子
のパターンは薄い平板状であるから、羽根板１０
７の作用には限度があり、また羽根板１０７の角
度や表面状態などにも微妙に依存して散布パター
ンが変化するなど、一定した分散滴下効果は得ら
れなかつた。

第９図の例では、回転体１０８として連続気泡
を有する発泡金属を用いて、液体燃料をその内側
面１０９に供給し、遠心力により液体燃料が発泡
金属の回転体１０８の外周面から回転体１０８と
同程度の散布巾を期待したものであるが、実際に
は個々の発泡体の気泡分布の微妙な相違や、遠心
力の影響で、外周面の特定部分に集中する傾向が
あり、また粒子径のバラツキも大きい。さらに
は、消火時において発泡体に含油された油の影響
で、消火臭気やCO発生量が多い等の欠点を有し
ていた。

気化部でのタール生成を防止するために液体燃
料の微粒子ができるだけ広く、かつ均一に蒸発気
化面に当たること、すなわち蒸発面における気化
負荷率を下げることが方策のひとつとなる。第１
０図において説明する。

１０３はコーンであり、複数個の回転円板１２
２ａ〜１２２ｅがコーン１０３の軸方向に一定間
隔を置いて固定されている。さらにコーン１０３
と回転円板１２２ａ〜１２２ｅの接する部分には
開口部１２５ｂ〜１２５ｅが設けてある。１０５
は燃料供給口である。

次に作用を説明する。燃料供給口１０５からコ
ーン１０３に滴下された燃料はコーン１０３の表
面をはい上がり、一部の燃料は回転円板１２２ｅ
の円周先端から飛散する。他の燃料は開口部１２
５ｅを通過してコーン１０３の表面を上がり、漸
次回転円板１２２ｄ〜１２２ａの円周先端からそ
れぞれ飛散する。

このようにして複数個の回転円板を使用して微
粒子を散布すれば気化部におけるタール生成を防
止（低減）することができる。しかし、コーン１
０３と回転体１２２ａ〜１２２ｅの構造が複雑な
うえ、組立時の開口部１２５ｂ〜１２５ｅの寸法
精度が出にくく管理が容易でなく実用上は問題が
あつた。

本発明は合理的でしかも簡単な構造で液体燃料
の分散幅の拡大及び微粒化を行うとともに微粒子
と空気との混合を促進し、前記従来例の欠点を解
決したものである。

具体的には、本発明は回転体により噴霧された
液体燃料微粒子を気化面上で気化（ガス化）させ
る回転噴霧式バーナにおいて、テーパ状コーンの
大径側端面に中空略円錐状の回転体を取付け、回
転体の周辺に複数個の旋回羽根を設け、さらに回
転体の周囲表面に多段に設けた開口部から均等に
燃料微粒子を回転噴霧させることによつて気化筒
内面への負荷を軽減し、気化部へのタール生成を
防止するとともに、空気と気化ガスとの混合を促
進し、燃焼の安定化を実現させたものである。

以下本発明の一実施例について第１図〜第５図
に従つて説明する。

第１図において、１は円筒状のモータケースで
あり、バーナケース２、燃焼筒３の順に連結され
ており、燃焼筒３とバーナケース２との間には耐
熱性パツキング４を介在させている。５はモータ
ケース１内に設置したモータで、モータ軸６の一
端はバーナケース２内に突入し、燃焼筒３に近い
位置まで伸びている。

またモータケース１の側部には空気取入口７、
バーナケース２側の端面部の周縁にはバーナケー
ス２内と連通する複数の連通孔８をそれぞれ設け
ている。９はバーナケース２内において回転軸６
の中程に取付け固定したターボフアンで、これは
複数段（第１図では二段）設けており、各ターボ
フアン９の吐出側にはバーナケース２に固定され
たガイド羽根１０を設けている。これらのターボ
フアン９とガイド羽根１０の組み合せによつて起
風室１１を構成しており、その組合せ段数を増す
ことにより静圧を大きくすることができる。１２
は最終段のガイド羽根１０と適当間隔おいてバー
ナケース２に固定した仕切板で、その中央部には
回転軸６が貫通する比較的大きな一次空気入口１
３を設けており、その周縁部には小さい数個の二
次空気入口１４を設けている。すなわち、最終段
のガイド羽根１０と仕切板１２との間は分流室１
５となつており、最終段のガイド羽根１０を通過
した送風空気はこの分流室１５で二つに分れ、そ
の一方は仕切板１２の一次空気入口１３を通過し
て一次空気となり、他方は仕切板１２の二次空気
入口１４を通過して二次空気となる。１６はバー
ナケース２内の仕切板１２よりも風下側の空間に
設置した円筒状の気化筒で、アルミダイカスト等
の熱伝導率のよい金属材料によつて構成されてお
り、仕切板１２の近い端部近くの周壁にシーズヒ
ータ１７を埋め込んでいる。この気化筒１６の一
端は断熱パツキング（図示せず）を介して仕切板
１２に取付けられ、他端はバーナケース２に密接
している。この気化筒１６の内部空間は一次空気
入口１３と連通した気化室１８となつており、さ
らに気化筒１６とバーナケース２との間は二次空
気入口１４と連通した二次空気室１９となつてお
り、二次空気はこの吹出口２０を介して燃焼室２
１内に流れ込むようになつている。

一方気化室１８内に突出した回転軸６の先端部
にはテーパ状のコーン２３が取付けてあり、テー
パ状コーン２３の大径側端部に中空略円錐状の回
転体２２を固定し、他端をテーパ状コーン２３の
外周において小径側へ向けて漸次大径の開放端と
してある。次に第２図の２２ａ〜２２ｄは回転体
２２の周囲に設けてある開口部であり、微粒化燃
料を均等に噴射するために、開口面積は適度に調
整してある。２４は回転体２２の開放端の周囲よ
り半径方向に複数個設けられた撹拌羽根であり、
気化筒１６の気化面での気化（ガス化）を促進す
るとともに、一次空気入口１３からの空気（第２
図における矢印）と気化燃料との混合を良好にす
るものである。

なお、燃料は液体燃料供給パイプ２６でポンプ
（図示せず）から送られるようになつているが、
このパイプ２６は分流室１５を通して回転軸６よ
り少し上方へ導かれ、そこで逆Ｕ字状にわん曲
し、その先端開口を円錐形状のテーパ状コーン２
３の上方に近接させて位置させている。なお、仕
切板１２に設けた一次空気入口１３の外周部１２
ａは気化室１８内に若干突出するようテーパ状に
形成されており、一次空気入口１３はコーン２３
の液体燃料供給箇所に向けて開口させている。２
７は燃焼筒３と対向した気化筒１６の先端開口近
くに取付け固定したバーナヘツドで、複数の細穴
を有しており、またその前方の燃焼炎Ａ中に位置
するよう燃焼検出用のフレームロツド２８と点火
用電極２９が燃焼筒３より突出している。

上記構成において、燃焼開始にあたつては、先
ずシーズヒータ１７に通電し、気化筒１６を加熱
する。そしてこの通電により液体燃料を気化する
のに十分な設定温度にまで気化筒１６の温度が上
昇すると、バーナサーモ（図示せず）がオンとな
り、モータ５が始動し、回転軸６の回転とともに
ターボフアン９、コーン２２、振り切り板２３、
撹拌羽根２４が回転する。ターボフアン８が風圧
を起生すると、燃焼用空気が先ず空気取入口７→
モータケース１内→連通孔８→起風室１１を通
り、次に分流室１５で二つに分流し、一方は一次
空気入口１３を通つて気化室１８に入る一次空気
となり、他方は二次空気入口１４を通つて二次空
気室１９に入る二次空気となる。またこの送風開
始と同時に燃料ポンプが作動し、液体燃料が液体
燃料供給パイプ２６を通つてテーパ状コーン２３
上に供給される。テーパ状コーン２３上に供給さ
れた液体燃料はテーパ状コーン２３が円錐形状と
なつているので回転遠心力によつてテーパ状コー
ン２３の径の大きい方へ移行し、ついで回転体２
２の内面を上昇し、最初に開口部２２ａから燃料
の一部が噴霧される。（この場合開口部が軸方向
に４段になつているので燃料はほぼ1/4〜1/5が理
想である。）さらに残りの燃料は回転体２２の内
面を上昇し、開口部２２ｂ〜２２ｄから次々と噴
霧され、結果として全燃料が回転体２２の周囲外
表面から噴霧され、気化筒１６の気化面に向かつ
て飛散していく。気化筒１６は前述したとおりす
でに加熱されているので霧化燃料は瞬時に気化燃
料となる。一方気化室１８には一次空気入口１３
から気化筒１６内に一次空気が送られているの
で、この気化燃料と一次空気が混合されて混合ガ
ス流となる。この混合ガス流はバーナヘツド２７
を通り抜け、したがつてここで点火用電極２９で
着火してやれば、バーナヘツド２７で青炎の燃焼
炎Ａが形成される。そして燃焼検出用フレームロ
ツド２８が燃焼中であることを検出する。一方、
二次空気室１９に送られた二次空気は気化筒１６
の外周を通り抜け、二次空気吹出口２０から燃焼
室２１内に入り燃焼に寄与する。

ここで本実施例においては回転体２２表面の開
口部２２ａ〜２２ｄの位置を回転軸６軸方向に多
段に設定し、かつ開口部２２ａ〜２２ｄの開口面
積を適度に調整しているため、微粒子は一箇所に
集中することなく気化筒１６の気化面に対して均
等に分散されて飛散し、壁面からの受熱により速
やかにガス化する。

同時に回転軸２２の開放端周辺に設けてある撹
拌羽根２４の作動によつて一次空気入口１３から
の空気の一部（第２図における実線矢印）は気化
筒１６の気化面にそつてバーナヘツド２７側へ流
れる。この時に適度に分散された油膜の蒸発面近
辺における燃料分子の拡散層が破壊され、薄くな
るので、油膜と周囲空気流との速度勾配が大にな
り、気化筒２２気化面からの気化速度が一層速く
なる。さらにこの時点で気化燃料と一次空気との
混合が行われる。

さらに本実施例においては、前記のように遠心
力による微粒化だけではなく、一次空気入口１３
からの空気の流れを開口部２２ａ〜２２ｄへ導入
しているため開口部２２ａ〜２２ｄから噴出され
る微粒子の噴出速度がより大になり、微粒化が一
層促進される。

さて開口部２２ａ〜２２ｂの形状は実施例では
スリツト状で説明しているがこれにとらわれるこ
となく、小径円等でも同様の効果を発揮すること
ができる。又、本実施例では回転体２２と撹拌羽
根２４を別体としたが、第６図のごとく回転体２
２の開口端延長部で撹拌羽根２４を切起して一体
に形成しても良い。

以上のように本発明によれば液体燃料微粒子を
気化面で気化させる回転噴霧式バーナにおいて、
テーパ状コーンの大径側端面に中空略円錐状の回
転体を取付け、回転体の開放端の周囲より半径方
向に複数個の撹拌羽根を設け、回転体の周囲に多
段に設けた開口部から気化面へ均等に燃料微粒子
を噴霧させることによつて次の効果を得ることが
できる。

(1) 気化筒の広い気化面に均一な液体燃料を供給
しつつ、気化面に沿つて強制的に空気流を与え
ることにより、気化速度を促進し、気化面の温
度を極端に低下させることなく、設定温度近辺
で気化させることができるので、タール析出を
防止し、バーナの長寿命化が図れる。

(2) 液体燃料の微粒子が実現できるので燃焼用空
気との混合が良好になり、燃焼の安定化を図る
ことができる。

(3) 気化面の温度は通常燃料蒸発時に奪われる熱
量を考慮して燃料蒸発温度より若干高めの温度
に設定する場合が普通であるが、本発明では気
化領域を広くとり気化負荷を軽減しているので
気化部の予熱時間を短縮して定常運転に移行さ
せることができる。

(4) 従来この種のタイプの燃焼器は機構的に低燃
量向き（6000kcal／ｈ）であつたが気化面を有
効に利用（噴霧粒子の分散、微粒化）すること
によつて高燃焼量への対応も容易である。

(5) 気化面での気化速度が促進されるため、着
火、消火時の応答が速く臭気も低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体燃料燃焼装置の一実施例
を示す断面図、第２図は同装置における気化部の
断面図、第３図は気化部の噴霧分布図、第４図は
同装置における回転体の側面図、第５図は同回転
体の正面図、第６図は回転体の他の実施例の正面
図、第７図、第８図、第９図、第１０図はそれぞ
れ従来例を示す構成図、第１１図は第１０図にお
ける回転体の噴霧分布図である。 ６……回転軸、１７……シーズヒータ、１３…
…一次空気入口、１６……気化筒、２２……回転
体、２２ａ〜２２ｄ……開口部、２３……コー
ン、２４……撹拌羽根、２６……液体燃料供給パ
イプ、２７……バーナヘツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ヒータを備えた気化筒と同心状に回転軸を配
   置し、前記回転軸には燃料油を気化筒へ飛散させ
   るためのテーパ状コーン及び回転体を取付け、前
   記テーパ状コーンの表面近傍に燃料供給パイプを
   配置し、前記テーパ状コーンの大径側端面に中空
   略円錐状の回転体の一端を固定し、他端をテーパ
   状コーンの小径側へ向けて漸次大径となる開放端
   とし、前記開放端の周囲より半径方向に複数個の
   攪拌羽根を設け、前記回転体の周囲に、回転軸の
   軸方向に対して多段に開口部を設けた液体燃料燃
   焼装置。