JPS60223907A - 液体燃料気化式バ−ナ−の燃焼方法 - 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】 本発明は液体燃料気化式バーナーの燃焼方法に関する。

灯油の燃焼はその様態により胃炎と０炎の二つに大別さ
れ、十分酸素をふくむ予混合火炎では胃炎どなり、拡散
火炎では０炎（輝炎）となる。燃焼の過程は第４図に示
すフローチャートのようなものであると推定される。

第４図のフ［ｌ−チャートでわかるように、両燃焼の違
いは酸素の拡散の仕方で生じているが、この酸素の拡散
に影響を及ぼす因子として次のものがある。

■ｍ焼用空気石（即ち酸素量） ■燃料の質量 ６ｈ佑　柄　ｎｌ　ｈ 胃炎燃焼を行う為には、燃焼用空気量が十分多いか、燃
料の質量が小さい（即ち噴霧燃料の場合には微粒化がよ
くて油滴の大きさが小さい）か、あるいは、流れの乱れ
が大きく燃料と酸素との混合が十分に行われる必要があ
る。

ところが、一般の灯油燃焼の場合によく用いられるガン
タイプバーナーの燃焼の場合には、上記の条件を満した
としても胃炎燃焼をさせることは難しい。これは、一般
のガンタイプバーナーにおいては噴霧燃料ノズルの直後
に火炎保持体が設置され、この部分で安定な炎が形成さ
れ、後続の燃料への着火源となる為、第３図で示された
燃焼の各段階が同時に進行し、噴霧された油滴は質量の
軽い完全なガス体に熱分解される以前に、油滴の周囲に
おいて着火し、同心の拡散火炎法に囲まれて燃焼する。

この為、酸素の拡散が不」−分であり、青炎とはならず
に内炎燃焼となるものである。

内炎燃焼（拡散燃焼）においては、酸素の拡散は、拡散
火炎法の火炎を通り内部の油滴表面の上記層への拡散で
あり、又、燃料と空気の混合は燃料が油滴形態であり質
量が大きい為、流れの大きな乱れ、あるいは過剰の空気
量により促進してやる必要がある。この為、内炎燃焼バ
ーナーは流れの大きな乱れを発生させる為の方策（例え
ば最大衝撃流の発生）を採用し、又、過剰な空気量の供
給が必要となる。

内炎燃焼においては、コロイド状炭素の酸化反応が起こ
るが、この際、酸素の拡散が不十分であると、このコロ
イド状炭素は、煤となって排出される。このような酸素
の拡散の不十分さは酸素量が十分であっても、局部的な
混合の不良により起こる可能性がある。

又、酸素の拡散の不十分さにより、酸化中間生成物（多
くの場合、−酸化炭素）の排出が起こる。

以上二つの燃焼排出物の含有量の増大は、空気過剰率を
下げた場合に顕著に表われ、この理由により拡散燃焼に
おいてはある一定の空気過剰率以下にすることは難しか
った。

内炎燃焼においては混合の促進の為、流れの大きな乱れ
を発生させることが必要であるが、これが燃焼中の拡散
火炎法を含む流れの乱れである為、音が大きく、内炎燃
焼の際の燃焼騒音の主な原因となっていた。又、完全燃
焼をさせる為、流れの乱れを大きくすればする程、音は
大きくなるという欠点を有していた。又、このような乱
れの発生の為に火炎保持体の後方の流路を絞る方法を執
ることが普通であるが、こうすると火炎は一部開口部を
持つ狭い空間で形成されることになるので、音は大きく
なる。

一方、胃炎燃焼においては、酸素の拡散は蒸発したガス
状燃料との拡散である為、拡散し易く、流れの大きな乱
れや過剰の空気量の必要性が少ない。

この為、胃炎燃焼においては空気過剰率をほぼ理論比近
くまで下げることが可能である。

青炎においては、コロイド状炭素の生成割合が小さく、
又、ガス状燃料と酸素との拡散、混合が良い為、空気過
剰率を下げても煤、及び−酸化炭素の排出が少なく完全
燃焼に近い燃焼をすることが可能である。

このように空気過剰率を下げて理論燃焼空気量に近いと
ころでの燃焼が可能であり、又混合が良い為、燃焼域が
狭くなるので火炎の温度は断熱火炎温度に近くなり高温
化することになる。

胃炎燃焼は、混合が完了した後で燃焼する為、音が静か
であり、又、開放端における炎の形成となるので、音が
静かになる。

以上のように液体燃料気化式バーナーの燃焼方式として
は胃炎燃焼の方が内炎燃焼より明らかに優れている。

而して、本発明は液体燃料気化式バーナー、特に出力範
囲が２３．０００乃至５７，０００Ｋｃａｌのバーナー
において如何にして完全な青炎燃焼を達成するかを命題
とするものである。

完全な胃炎燃焼をさせる為には、酸素の拡散（即ち混合
）以外にノズル域、燃焼空気流域、燃料気化域と混合域
と、燃焼域、高温燃焼ガス循環域の分離が必要である。

本発明は第１図のようにノズル域（ａ）、燃焼空気流１
１（ｂ）、燃料気化域（Ｃ）、混合域（ｄ　）と燃焼域
（ｅ）、高温燃焼ガス循環域Ｃｆ　）の分離を完全に行
うことにより、該ノズル域のノズルから噴霧された油滴
をまず燃料気化域において油滴の状態で着火することな
しに、循環域を通って吸引された高温燃焼ガスによる熱
気化としてガス状となし、その後、混合域において上記
ガス状となった燃料を空気と混合して、その後に燃焼域
で安定に着火するようになすものである。

このようなノズル域、燃焼空気流域、燃料気化域、混合
域と燃焼域、高温燃焼ガスＩＫ環域のの分離の為には、
燃料気化域において混合及び炎の形成があってはならな
いし、又、混合域において、炎の形成があってはならな
い。

断る課題を達成するために本発明が講する技１・・　術
手段は、ノズルホルダーに保持せしめて燃焼室内に臨ん
で設けられる燃料の噴霧ノズルを囲゛　んで、ノズルと
同軸に空気吹出口を設番プてノズル域となし、この空気
吹出し口の前方に該口との間に燃焼ガス吸引口部を設け
てストレートな円筒部と該円筒部の前端に連続して前方
へ拡開する拡開部からなる筒状に形成した気孔率２０〜
５０％の多孔質セラミック製のバーノー−コーンをノズ
ルの燃料噴霧域を囲んでノズルと同軸に設け、このバー
ナーコーンの出口部にバーナーコーンと同様の多孔質セ
ラミック製で底面を開口した中空の円錐状又は半球状に
形成して周面に小孔を穿設した整流板をその凸面をバー
ナーコーン内部に向けてこれと同軸に配設し、整流板前
方には略■字型又はＵ字型の断面形状を有する環状に形
成した保炎リングを整流板と同軸に設けると共に、これ
ら各部の寸法関係を２３．０００乃至５７．０ＯＯＫｃ
ａｌ　／Ｈのバーナーにおいてノズルは噴霧角度を６０
°でパターンをＨｏｌｌｏｗ　Ｃｏｎｅ　、ノズルホル
ダー外径をφ２１ 空気吹出し口からの空気吹出し速度を１９ＩＩｌ／Ｓ乃
至１０１＋　／ｓ 空気吹出し目新面積を０．０００７７ｍ乃至０．００１
４６イ 空気吹出口内径をφ３７乃至φ４８ バーナーコーン円筒部内径と空気吹出口内径の比を１，
３以上 空気吹出口内径と長さの比を１７２以上空気吹出口長さ
を２０Ｈ１以上 空気吹出口断面積／（バーナーコーン円筒部断面積−空
気吹出ロ断面積）〈１ バーナーコーン円筒部断面積と空気吹出口断面積の差を
０．０００７７ｉｎ’以上 バーナーコーン円筒部内径をφ４８以上間隙面積／（空
気吹出口＋（バーナーコーン円筒部断面積−空気吹出口
断面積））〉１間隙面積を０．００１５４イ乃至０．０
０６６フイ バーナーコーン拡開部の拡開角度を３０゜となし、ノズ
ルから噴射する油量２．５〜７、ＯＪ／ｌ−１、空気吹
出し口から吹き出す風量コーン及び整流板に当たる１４
０重量％以上の条件で燃焼させることにより、コーン中
心部分の燃焼空気流域には空気が流れ、］−］ン壁面ｆ
−１の燃料気化域においては高速の空気流により吸込ま
れた酸素不足の燃焼ガスと、コーンの熱によりガス化し
た燃料ガスが流れ、この二つのｎいに可燃限界に入らな
い流れを混合しないようにするものである。これは、本
発明によれば現象的には、酸素不足の燃焼ガスの吸込み
と構造的には空気吹出口とコーン円筒部径の関係と、コ
ーン形状に依っており、又、整流板と、コーン出口部の
絞り面積の設定により、火炎の伝播達磨と混合域におい
ては、混合気の流速を釣り合わせ混合域に炎が逆流、即
ち逆火しないようにしている。

また、上記の如く、本発明の燃焼方法においては胃炎燃
焼を達成するにはバーナーコーン内への燃焼ガスの吸引
が不可欠であり、吸引ωを最適にするように各部の形状
、寸法が決定されている。

即ち、空気吹出し口の径は小ざずぎると、空気の吹出速
度が速くなり過ぎ、整流板に衝突して後方に向かって背
圧をかけ、循環ガスの吸込みが悪くなるとともに燃焼音
も大きくなり、逆に大きすぎると空気の流速が遅くなり
循環ガスの吸込みがまた悪くなる。従って該口径はφ３
７乃至φ４８が空気の吹出速度は１９ＩＩｌ／Ｓ乃至１
０ｍ／Ｓが望ましい。

また、吹出口の長さが短かすぎると吹出す空気が軸線方
向に流れずイグナイターの火花を燃料噴ｎ域に流すこと
ができなくなり着火不良を起したり、バーナーコーン内
部にて燃焼ガスと空気が混合して、バーナーコーン内部
で黄炎が立ち、燃焼音が大きくなる。

従って、空気吹出口の径と長さの関係は径に対して長さ
が約１／２程度以上と゛するのが望ましく長さは２０Ｉ
ｌｌＩ１１以上が望ましい。

また吹出口の径とバーナーコーンの円筒部の径も密接に
関係しており、両者の径が接近する、例えばコーンの円
筒状の径が小さくなると、吸引される燃焼ガスによりガ
ス化された燃料ガスと空気がコーンの前半部で混合して
しまい、コーン内部で炎が立ってしまう。

従って、バーナーコーンの円筒部の半は空気吹出口の径
に対して１．３倍以上とする必要がある。また吸込の関
係から空気吹出［１断面積／（バーナーコーン円筒部断
面積−空気吹出口断面積）〈１とすることが望ましく、
バーナー」−ン円筒部断面積と空気吹出口断面積の差を
０．０００７７−ｆｆｌ’以上とする必要があり、結局
バーナーコーン円筒部内径はφ４８以上が望ましい。

即ち、これにより空気は中心部分、気化燃料はその外側
を流れ、整流板とコーン出口の絞り部において初めて両
者が混合し、その後整流板部分及び保炎リングからなる
燃焼域で安定した炎が形成される。

上記各部の形状、司法の決定について更に説明Ｊる。

燃焼ガスの吸引の有無は燃焼室内で燃焼させたとき、吸
引口を塞いだ場合と、開放した場合の夫々について吸引
口部位置におけるガス温度を測定することで、１ｉ１認
することができる。

本発明方法を実施したバーナーの実機について上記温度
を測定した結果、吸引口部がある場合には約８００℃で
あるのに対し、吸引口部を塞いだ場合的４００℃であっ
た。これにより、本発明においてはバーナーコーンと空
気吹出口との間に吸引口部を設けたことにより実際に循
環流があることが間接的にではあるが推定される。

吸引される燃焼ガス量をＶ　Ｏｎ　Ｋ　ａｒｌｌａｎの
推力増大理論に基づき推定すると、上述のように本発明
方法を実施した実機による測定値が、吸引口部位置にお
ける吸引される循環ガスの温度が約８００℃で、吸引口
を塞いだ場合、上記温度は約４００℃まで低下したので
、吸引される循環ガス組成を燃焼ガス組成と同一とし、
温度を８００℃として計篩する。

■抵抗項を無視した場合 ｙ　ｏｎ　Ｋ　ａｒｍａｎの推力増大理論によると、式
中に抵抗項：Ｆ「を含むが、これを無視できるものとし
て訂紳を行う。

この結果、吸引される循環ガス量と、燃焼用空気の流量
化（ｎ）は ｎ−＋１ 即ら、燃焼用空気量とほぼ同量の燃焼ガスが吸引循環さ
れていることになる。

この循環ガスの保有する熱量は下の様になる。

約１５，０ＯＯＫｃａｌ　／Ｈ（ＭＡＸ値）■抵抗項を
考慮に入れた場合 実機においては （セラミック表面粗さによる流体抵抗、整流板、バーナ
ーコーンの形状による流体抵抗） （即ち、流路変化による流体抵抗）などにより、抵抗項
：Ｆ「は無視できなくなる。この項が大ぎくなると吸込
みがなくなり、青炎燃焼ができなくなる。

■吸引量は、噴霧燃料の気化に必要な熱量、コーン内の
保炎防止の為のガス量から最適値が存在し、本発明はこ
の最適値を維持するように、抵抗項も含めた各部の形状
、寸法を上記の形状、寸法に決定する。

この為本発明はこの抵抗項をできるだけ小さくするよう
に、バーナーコーン形状及び、整流板形状を上記の如き
形状となす。

一方、本発明によれば、バーナーコーン及び整流板に噴
霧される油量は、正規の位置において、ノズルより噴霧
させた詩、セラミック面に当らないで、コーン外部に流
出するのは、コーン出口と、整流板の間の環状部分から
の量である。バーナーコーン及び整流板に噴霧される油
量をノズルの噴霧角６０’について計算によりめると８
１重量％になる。

しかし、実際には、ノズル周りの空気の流れ（・　や、
空気抵抗、よゆ、規定８ゎえ噴、角、よヶらず、又、ノ
ズルの噴射パターンにより計算された値と異なることが
考えられる。

この為、セラミック面に当った油を器Ｃ受（プ、計量す
ることにより、この間をめると６０Φ量％となる。

そして、本発明の場合燃焼時、コーン内部には火炎中で
燃焼して消滅する油滴はなく、上述の割合のほぼ全ての
油滴がセラミック面に到達りる。

而して、斯る本発明によれば、ノズルから噴霧された液
体燃料の約６０小吊％が吸引口部から吸込まれる高温循
環ガスにより加熱されたバーナーコーン及び整流板内面
に到達し、−担セラミック面に吸入保持された後、上記
バーナーコーン及び整流板の熱により瞬時に気化して一
次気化燃料体となる。

またバーナーコーン及び整流板内面に到達【〕ない細か
い油滴のうちで燃料気化域に達したものは高温循環ガス
の熱で気化して二次気化燃料体となる。

この気化燃料と高温燃焼ガス循環域を通って吸引された
高温循環ガスがバーナーコーン内面に沿って流れ、該面
近傍は燃焼下限界以下の酸素８！度となる。即ちバーナ
ーコーン内面近傍には酸素不足層が形成され、これによ
り燃料気化域における炎の形成が防止される。

一方、バーナーコーンの中心部分には空気吹出口から吹
出された空気が流れる燃焼空気気流域であり、ここには
整流板に当って気化した一次気化燃料体及び空気流に巻
き込まれた１部油滴とが混入されているがそれらの燃料
の量は極めて少く燃焼下限界以下の濃度となる。即ち燃
焼空気流域はＩ！索過剰域が形成されて炎の形成が防止
される。

この際、上述せる各部の形状及び寸法に基づく火炎の伝
播速度と混合気の釣り合いにより、混合部における炎の
形成が防止され、整流板端部及び整流板の小孔部分で着
火する。即ち整流板〈８）とバーナーコーン（６）出口
部に形成される環状の間隙（１８）は釣合上から間隙面
積／「空気出口の通路面積＋（バーナーコーン円筒部断
面積−空気吹出ロ断面積））〉１であることが望ましく
、これは間隙面積＞０．００１５４１７／であることが
のぞましいということである。またバツクファイヤー防
止のために間隙面積＜０．００６６７ｍが望ましく、結
局整流板小孔面積を含む間隙面積は０．００１５４Ｔｎ
’７１Ｊ至０．００６６７−ＩＴ／が望ましい。

而して整流板背後に形成される四部は気流の滞留点とな
り、この部分で高温循環ガスが一部Ｈｉｔ留し、バーナ
ーコーン出［１より放出される混合気への着火源となる
。

従って、整流板端部及び小孔から青炎が立つことになる
。

尚整流板は凹部が着火源であると共にバーナー空間を燃
焼空気流を乱すことなく８域を完全に分ｍ１ｌｌ　ｉる
役割を持っている。従って小孔は整流板の頂部及び中間
部を適宜幅残して周端部近くと頂部近くの頂部を取り囲
む部分とに適宜数を整流板の軸心に対して平行に開穿さ
れる。

更に、整流板端部にて着火しなかった未燃ガスは、保炎
リングの内外周面に沿って流れ保炎リング背後の四部に
て着火する。

上記保炎リング背後の凹部は、整流板背後の凹部同様、
気流の滞留点となり、この部分で高温燃焼ガスが滞留し
、整流板端部で着火しなかった未燃ガスへの着火源とな
る。従って、保炎リングの端部にも安定した青炎が立つ
ことになる。

そして、高温燃焼ガスは一部循環ガスとして吸引口部か
らバーナーコーン内に吸引され上述の如（バーナーコー
ンの加熱及び油霧の気化作用を行う。

上記循環ガスによるバーナーコーンの加熱は上述せる通
り、整流板及び保炎リング上に形成された胃炎の燃焼ガ
スが高温燃焼ガス循環域を通って吸引口部から吸引され
、コーン内を循環することによりバーナーコーンに熱を
伝達するのであるが、この際、燃焼ガスはコーン壁面近
傍を流れる為、］−ンの内側と外側の両方から加熱する
ことになり、初期着火時の立上がり時間を短くするばか
りでなく、液体燃料の気化に必要な熱量を十分に供給す
ることが可能である。

たとえば本バーナーの最大使用条件において、液体燃焼
の気化に必要な熱量は、最大的１．０００Ｋｃａｌ／Ｈ
であるが、この熱量は、燃焼用空気噴流の約１．０倍の
燃焼ガスが吸引されることにより、この燃焼ガスの保有
する熱量から補給されるが、この量は、保有する熱量の
わずか約７％にすぎない。

従って、本発明はバーナーコーンへの斯る対流熱伝達に
よる加熱方法を採用したことにより効率が非常に良くな
る。

而して、本発明は完全な胃炎燃焼を実現でき、ガス化さ
れた燃料と、燃焼用空気の混合になる為、混合が良く、
空気過剰率を低くしても、煤の発生や、−酸化炭素の発
生はない。

本発明方法を実施したバーナーを家庭用給湯機に搭載し
た場合の煤と、−酸化炭素の発生の様子を第５図に示す
。

０の排出基準どして、Ｃｏ　／　Ｃｏ　２≦０．０２が
一般の目安とされる為、このバーナーの燃焼範囲として
は、 ０２　＝１　（ｖｏ１％゛）　以上 望ましくは、スモーク度の面より ０２　＝　１　、５　（ｖｏ１％）　以−［である。

そして、本発明方法においては、コーン内の保炎の防止
の為、壁面近傍を、燃焼下限界以下の酸素ｍ度となるよ
うにしているが、本発明を実施したバーナーは１，５０
０ＨＲの運転でセラミック表面には、煤及びタールの生
成は認められなかった。

また本発明は火炎保持体の平面における最大空気衝撃流
による騒音が、燃焼騒音の主たる原因であるという認識
より出発し、火炎保持体の構成を、ノズル直後からコー
ン出口部に移したので燃焼は開放端による炎の形成とな
り、運転音が静かである。

ちなみに本発明方法を実施したバーナーを搭載した給湯
機の騒音を測定した結果４０乃至４３ｄ　Ｂ　（Ａ）、
６５乃至７０ｄ　Ｂ　（ｃ　）であつ　ｌこ　。

一方、本発明方法においてはバーナーコーン及び整流板
けい素３０〜７５小場％、粘土１０へ・５０重量％残部
が窒化けい素である粉末を混合撹拌した泥漿を訪込成形
してその成形品を１３５０〜１６５０℃で窒化焼成して
得られた気孔率２０〜５０％の多孔質レラミック製とな
したことも完全な青炎実現及び煤の発生防止に大ぎく寄
与している。

胃炎燃焼においては上述せる如く酸素の拡散は蒸発した
ガス状燃料との拡散である必要があるが、本発明方法の
場合、燃料噴霧ノズルから噴霧された油霧の約６０重社
％がバーナーコーンの拡開部内周向及び整流板にぶつか
るが、これらは上記構造の吸水性のある多孔質セラミッ
クで形成されているため、燃料はセラミック内に一旦吸
入保持された後、燃焼により加熱されたバーナーコーン
の熱によりすぐに蒸発ガス化する。

即ち、バーナーコーン及び整流板による燃料の気化は、
これらを構成するセラミックの吸水性に負うところが大
であり、吸水性はセラミックの気孔率により左右される
。

ちなみに各種セラミック材料でバーナーコーンを試作し
、燃焼時の性状を調べた結果は次表の通りであった。

上の表から、気孔率が小さい素地では胃炎が得られず、
耐熱衝撃性を勘案すればバーナーコーン及び整流板の材
料として窒化けい素素地が最も優れていることが分かる
。

１．５　“１・＊Ｒ＃４（Ｊ）＄１１（Ｄ　１＄１ｇｃ
ｌ−ｙ°゛１明する。

第２図は本発明を実施したバーナーを搭載した給湯機の
要部の縦断面図である。

この図示例の場合給湯機（Ｂ）に搭載されるバーナー（
Ａ）は出力が３５０００Ｋｃａｌ　／ｌ−１で円筒状の
燃焼室（２）の周壁部に設けた熱交換器フランジパイプ
（１０）部分に設けられて燃焼室（２）内に臨んでいる
。

バーナー（Ａ）は、燃料噴霧ノズル（３）と燃料噴霧ノ
ズル（３）周辺に該ノズル（３）を囲んで設けられる空
気吹出口（４）と、燃料噴霧ノズル（３）の燃料噴霧域
を囲んで設置」られるバーナー」−ン（６）と、バーナ
ーコーン（６）・の出口部に設けられる整流板（８）と
、整流板（８）の前方に設けられる保炎リング（９）を
備えている。

空気吹出口（４）は熱交換器フランジパイプ（１０）か
ら燃焼室（２）の軸方向に対して直交方向に開口するス
トレートな円筒状に形成され、後部を燃焼室（２）外部
において送風機（１１）の風道（１２）に連絡する。

また空気吹出口（４）内にはノズルホルダー（１）が同
軸に設けられており、該ノズルホルダー（１）に保持さ
れた燃料噴霧ノズル（３）の先端が空気吹出口（４）の
前端開口部から後述のバーナーコーン（６）中心に臨ん
でいる。

空気吹出口は内径を４０φ、全長を５５ｍ　７ｍ　、バ
ーナーコーンは円筒部内径を６３φ、出口部内径を１０
４中、全長を１００ｍ　／ｍ拡開部の拡開角度を３０°
、空気吹出口から後端までの距離を２０ｍ／ｍ、整流板
は開口部外径を９０φ、全長を４５ｍ／１空気吹出口か
ら後端までの距離を８２１１１／＋１１バーナー］−ン
前端から前端までの距離を７ｍ　／ｍ　、整流板の小孔
６φのもの３６個保炎リングは外径を１３０φ、内径を
１０４φ、全長を　１５１１１　／ｍ　、バーナーコー
ン前端からの距離を１２１１１　／ｍに形成されている
。尚ノズルホルダー（１）の径は２１＄１である。

また送風機（１１）により空気吹出口（４）から吹出さ
れる空気に関しては、風！０．５乃芋１　、３ＮＴｌ？
／ｍ　、１９ｍ　／ｓｅａ≧吹田速度≧コ０ＩＩｌ／Ｓ
ｅＣでなければならず、この実施例においては風聞が０
．８ＮＴ１１″／Ｉ１１、吹出速度１６ｍ／ｓｅａに設
定されている。

燃料噴霧ノズル（３）は従来周知の構造形態を有する噴
霧角度が６０°のノズルであり、後部がノズルホルダー
（１）を軸方向に挿通する送油管（１３）を介して給油
源（１４）に連絡する。

送油管（１３）は中途部に電磁ポンプ（１５）を備えて
おり、該電磁ポンプ（１５）の作動によりノズル（３）
から噴霧される油量は４．３Ｊ／ト１に設定されている
。

尚、上記油量は２．６乃至７．ＯＪ／Ｈであることが必
要である。

バーナーコーン（６）は図示形状、即ち、後部にストレ
ートなあるいは、わずかにテーパーのある円筒部（６ａ
）が形成されると共に該円筒部（６ａ）の前端に連続し
て前方へ拡開状に延びる円錐状の拡開部（６ｂ）が形成
されており、適当な保持部材（１７）により保持せしめ
て空気吹出口（４）の前方に、該空気吹出口（４）との
間に空隙（５）を存して上記燃料噴霧ノズル（３）と同
軸に設けられる。

バーナーコーン（６）は、円筒部内径＞４８史円筒部内
径／空気吹出口内径〉１．３、空気吹出口通路面積／（
円筒部断面積−空気吹出口断面積）〈１、円筒部断面積
−空気吹出口断面積＜０．０００７７ＴＴ１’でなけれ
ばならず、本実施例では円筒部内径が６３φ、円筒部断
面積−空気吹出口断面積−０，０Ｏ１７３ｔ＋ｔに形成
されている。

またハープ−］−ン（６）は全長が１００１ｉｔ／ＩＩ
で拡開部（６ｂ）が３０’ｆ７）拡開角度で前方に拡開
し、その前端部が１０４φの内径を有しており、その後
端と空気吹出口（４）前端との間の間隙（５）は２０＋
１１／ｍの幅を有している。

上記バーナーコーン（６）後端の開口部と空気吹出口（
４）との間の空隙（５）は、空気吹出口（４）からの高
速な空気吹出により周辺に生ずる負圧を利用して燃焼室
（２）内の高温燃焼ガスをバーナーコーン（６）内に吸
引する吸引口部（５）を構成するものである。

整流板（８）は底面を開口した円錐状又は半球状に形成
して、凸面をバーナーコーン（６）側に向けて、その大
部分をバーナーコーン（６）内に挿入した状態でバーナ
ー」−ン（６）と同軸に設け、その外周とバーナーコー
ン（６）出口部との間に環状の間隙（１８）を形成する
。

この整流板（８）は全長が４５ｍ／ｍに形成よ□お□。

、あイヶ。。小　、□□工おり、その頂部が空気吹出口
（４）前端から８２ｍ／ｍの位置なるようにバーナーコ
ーン（６）出口部に挿入配備され、その前端部でバーナ
−１１−ン（６）前端から７ｍ　／ｒｎだけ前方へ突出
する。

また整流板（８）にはその中心部を除いた位置に、６φ
の小孔（７）が３６個開穿されている。

そして、この整流板（８）とバーナーコーン（６）によ
りバーナーコーン（６）出口部に形成される上記環状の
間隙（１８）は即ちバーナーコーン（６）の実質的出口
は間隙面積／（空気吹出口の通路面積＋（バーナーコー
ン円筒部断面積−空気吹出口断面積））＞１、間隙面積
〉０．００１５４ｉ’でかつ、バーナーコーン（６）出
口部におけるバツクファイヤー防止のために０．００１
５４耀〈間隙面積＜０．００６６７蕾である必要があり
、本実施例の場合３６個の小孔（７）を含めて０．００
４１０７１１’に形成されている。

尚、小孔（７）は環状の間隙（１８）、即ち実質的なバ
ーナーコーン（１８）出口の上記条件を満足する限り、
その数や径を若干増減することが可能である。

」：記、バーナーコーン（６）と整流板（８）はけい素
４２％、窒化けい素１８％、粘土４０％を原料とするセ
ラミック製であり、下記せる方法により製造する。

即ら、けい素と窒化けい素の粉末原料にエタノールを加
えてシリンダーミルで４時間粉砕する。

この際、水の代りにエタノールを用いるのは、粉砕時と
けい素、窒化けい素が水と反応しガスを発生するためで
ある。

粉砕後Ｘ［タノールを蒸溜により除去し、乾燥する。

次に、粘土、水のスラリーに−Ｆ記けい素粉砕物と開庭
剤（ポリアクリル酸ソーダー）を添加し、混合撹拌して
鋳込泥漿をつくり、バーナーコーン（６）及び整流板（
８）を夫々鋳込成形する。

そして、整流板（８）には小孔（７）用の孔開加工をし
、乾燥後成形体を窒素中１４５０℃ぐ１５時間焼成して
製品を得る。

断る方法により製造された本発明にお（）るバーナーコ
ーン（６）及び整流板（８）の物性は下表の通りである
。

開孔気孔率　（％）　３０ 曲げ強度　（２５℃）　１３．ＯｋＯ／１１１ｍ’（７
００℃）　１３．０ 組成（Ｘ線ピーク比） α５Ｌ３Ｎ４　１．０ β５Ｌ３Ｎ４　１．０ ０′相　２．３ Ｘ相　０．２ 尚、上記気孔率は、鋳込泥漿に添加する開膠剤ｍおよび
焼成温度を変化させることによって変えることができる
が、バーナーコーン（６）及び整流板（８）として使用
できる範囲は５０乃至２０％の気孔率まであり本実施例
では３０％である。

またコーンおよび整流板を成形する方法としては、ラバ
ープレス成形、射出成形、鋳込成形が可能であり、ラバ
ープレス成形は成形速度を早くできる点では有利である
が、成形品端面の切削加工が必要なこと、成形設備が高
価であることに難点がある。射出成形も同様、成形速度
１・　が早くできる点では有利であるが、素地中に４０
〜５０体積％のバインダーが含まれるため、素地が高価
になるとこと、バインダーを加熱除去するのに長時間を
要すること、排ガスの浄化など環境規制面の設備が必要
なこと、又成形設備が高価なことに難点がある。

これに対して鋳込成形は前２者はどの大きな成形速度は
得られないが、均質な肉薄の成形品を得るのに有利であ
ること、成形品の切削加工や脱バインダー処理が不要で
成形後の工程が簡略であること、設備費が安価であるこ
となどの利点があり、コーンおよび整流板の成形方法と
して最適である。

保炎リング（７）は耐熱性に優れた金属にて断面形状が
略Ｖ字型又はＵ字型の環状体に形成して、曲内を整流板
（６）及びバーナーコーン〈５）側に向けて整流板（６
）の前方に設けられる。

上記保炎リング（９）は外径が１３０ｄｌ、内径がバー
ナーコーン（６）出口部の径と同径、即ち１０４”で、
長さが１５ｍ　１ｍに形成されており、後端がバーナー
コーン（６）萌端から１２ＩＩｌ／Ｉｌの間隔をおいて
整流板（８）の前方に位置する。

尚、図中（１９）はイグナイターで、燃料噴霧ノズル（
３）に近接する位置で、空気吹出口（４）からの空気の
流れを阻害しない位置に１対設けられている。

而して、断るバーナー（Ａ）において、送風機（１１）
及び電磁ポンプ（１５）を作動させると共にイグナイタ
ー（１９）にイグニッションを生じせしめると、まず燃
料噴霧ノズル（３）から噴霧された燃料と空気吹出口（
４）から吹出した空気の混合気にイグナイター（１９）
の火花が着火し、バーナーコーン（６）中央部に黄炎が
形成される。

また空気は空気吹出口（４）から吹き出されることによ
り吸引作用を生じ、周囲空気を吸引する。

この結果、バーナーコーン（６）出口部より、バーナー
コーン（６）入口部と空気吹出口（４）との間の空隙、
即ち燃焼ガス吸引口〈５）を通ってコーン（６）内部に
至る循環流が生じる。

バーナーコーン（６）内に吸込み、その熱により噴霧燃
料を瞬時に気化する。気化された燃料はコーン（６）内
面に沿って循環ガスと共に酸素不足層（ａ）を形成して
コーン（６）出口部と整流板（８）との間に形成される
絞り部（２０）に流れ、核部（２０）においてコーン（
６）中央部を流れてきた燃焼用空気との混合を促進され
る。

そして、バーブ−］−ン（６）内部の黄炎は、燃焼ガス
を吸込むと同時に整流板（８）後流部に移動し、ここで
−Ｆ２混合気が着火して青炎となる。

一方、噴霧ノズル（３）から噴霧され、吸引された燃焼
ガスで気化されなかった油滴は、バーナーコーン（６）
内周面、特に拡開部内周面にぶつかるが、コーン（６）
が吸水性のある多孔質セラミック製であるため、一旦セ
ラミック内に吸入保持される。そして、コーン（６）は
高温燃焼ガスによる対流熱伝達で高温になっている／；
−１１７１−西λ大ね１−猷餌け１゛ど゛Ｌ−菜界　４
１ノトしてコーン（６）出口へ流動し、整流板（８）と
コーン（６）出口の絞り部（２０）において空気と混合
され、整流板（８）後流部、即ち整流板（８）背後の凹
部にて着火する。

、Ｖ記整流板（８）背後の凹部は、気流の滞留点となり
、この部分で高温燃焼ガスが滞留し、コーン（６）出口
より放出されて気化し、空気と混合した燃料ガスへの着
火源となる。従って、整流板（８）に開けた小孔（７）
から胃炎が立つことになる。

また、整流板（８）は、バーナーコーン（６）と同様の
吸水性を有する多孔質セラミック類としたことにより、
気流の整流、着火源に加えてバーナーコーン（６）と同
様に燃料気化面としての機能を果すことが可能となる。

更に、整流板（８）端部にて着火しなかった未燃ガスは
、保炎リング（９）の内外周面に沿って流れ保炎リング
（９）背後の四部にて着火する。

一ト記保炎リング（９）背後の四部は、整流板（８）背
後の四部同様、気流の滞留点となり、この部分で高温燃
焼ガスが滞留し、整流板（８）部分で着火しなかった未
燃ガスへの着火源となる。従って、保炎リング（８）の
端部に安定した胃炎が立つことになる。

依って、所期の目的を達成づる。

尚、本願は出力の範囲が２３，０００乃〒５７、０００
に、ｃａｌ　／ト１にツイテノ気化式バーナーに関する
もであるがこれ以上の出力については本願の形状を相似
的に拡大すれば所期の目的を達成する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明方
法のバーナー空間の分離を示す図、第２図は本発明方法
を実施したバーナーを搭載した給湯機の要部の断面図、
第３図はバーナーの正面図で一部切欠して示しである、
第４図は灯油の燃焼の過程を示ずフローチャート、第５
図は本発明方法実施にお番ノる煤と一酸化庚索の発生の
様子を従来方法実施の場合と比較して示すグラフである
。 Ａ・・・バーナー　１・・・ノズルホルダー２・・・燃
焼至　３・・・燃料噴霧ノズル４・・・空気吹出口　５
・・・高温燃焼ガスの吸引口部６・・・バーナーコーン
６ａ・・・円筒部６ｂ・・−拡開部　７・・・小孔 ８・・・整流板　９・・・保炎リング ａ・・・ノズル域　ｂ・・・燃焼空気流域Ｃ・・・燃料
気化域　ｄ・・・混合域 ｅ・・・燃焼ｗｔ　ｔ・・・高温燃焼ガス循ｖＭ域特許
出願人　東陶機器株式会社 （特許庁審査官　殿） １．事件の表示 昭和５９年特許願第７９７２８号 ２、発明の名称 液体燃料気化式バーナーの燃焼方法 昭和　年　月　日 補　正　書 （１）　明細書第７頁８行目［熱気化として・・・」を
［熱で気化して・・・］に補正する。 （２）　同書箱７頁１９行目［・・・燃料の噴霧ノズル
・・・」を［・・・燃料噴霧ノズル・・・］に補正する
。 （３）　同書第１０頁１行目「・・−［１４０重量％・
・・」を［・・・量を４０重量％・・・」に補正する。 （４）　同書第１０頁１１行目［・・・、又、整流板・
・・ｊを１“・・・、又混合域においては、整流板・・
・」に補正する。 （５）　同書箱１１頁７行目［・・・が空気の・・・」
を「・・・が、空気の・・・」に補正する。 （６）　同書箱１２頁４行目［・・・の半は・・・］を
［・・・の径は・・・」に補正する。 （７）　同書筒１４頁２０行目の次に「この為本発明は
この抵抗項をできるだけ小さくするように、バーナーコ
ーン形状及び整流板形状を上記のごとき形状となす。」
を追記挿入する。 （８）　同書第１５頁６行目乃至８行目［この為・・・
となず］を削除する。 （９）　同書箱１７頁６行目「・・・燃焼空気気流」を
「・・・燃焼空気流」に補正する。 （１０）　同書箱１７頁１２行目の次に［この燃焼空気
と上記酸素不足の気化燃料はバーナーコーン出口におい
て、整流板とバーナーコーン出口部により形成される絞
りによる流れの乱れの促進により混合され、酸素の拡散
が十分に行われる。］を挿入する。 （１１）　同書第２０頁３行目１液体燃焼の・・・１を
「液体撚Ｈの・・・」に補ｉト−ｄる。 （１２）　同書箱２２頁３行目［・・・整流板りい素・
・・」を［・・・整流板をりい索・・・」に補正Ｊる。 （１３）　同書箱２７頁６行目「＜Ｑ、０００７７耀・
・・−１をｒ＞０．０００７７耀・・・」に補正する。 ；・　、１４）や］□３０＊４イ□１２．工、。□ｅｒ
−１１、い燥づる。」を［・・・、粉体はこのままでは
水と反応するため空気中で１７５℃に加熱し水に対して
安定なものにする。」に補正する。 （１５）　図面第１図を別紙の通り補正する。 特許出願人　東陶機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体燃料気化式バーナーにおいてノズル域の前方に燃焼
   空気流域がその中心にありその周辺に燃料気化酸層を設
   け、且つそれらの前方に混合域と燃焼域と高温燃焼ガス
   循環域を順次形成して８域を完全に分離し、該ノズル域
   のノズルから噴霧される油滴の大多数部分を多孔質バー
   ナーコーンと多孔質整流板に当て、−吹気化燃料体とし
   多孔質バーナーコーンで気化した燃料体と高温燃焼ガス
   循環域から来る高温燃焼ガスをまぜ、且つ残部の一部油
   滴を高温燃焼ガス循環域から来る高温ガスに混入して二
   次気化燃料体となさしめてあわせて燃料気化域を構成す
   ると共に残部の他部油滴を燃焼空気流域の燃焼空気の一
   部とまぜて混合燃料体とし、しかる後その一次気化燃料
   体と混合燃料体と燃焼空気の残気化燃料体と二次気化燃
   料体と、混合燃料体と燃焼空気とを混合して燃焼ガス体
   とし、これら燃焼ガス体を燃焼域で燃焼せしめて、胃炎
   を得ることを特徴とする液体燃料気化式バーナーにおけ
   る燃焼方法。