(57)【要約】【課題】  微細粒の噴霧を得るために、２つの噴霧器の噴霧を衝突させる必要がなく、高粘度の燃料も微細粒にすることのできる油バーナを提供する。【解決手段】  噴霧器の前方に壁面を設け、その壁面に噴霧器からの噴霧を衝突させて微細粒の二次噴霧を形成する。その二次噴霧に旋回させた燃焼用空気を供給して、壁面の前方に火炎を生じさせる。その火炎を含む燃焼室を耐火壁で覆うと安定した火炎が得られる。高粘度の燃料の場合には、燃料および壁面を加熱して噴霧粒径を小さくする。壁面の加熱には、電熱のほか火炎を用いる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴霧する噴霧器と、前記噴霧器の先端部の前方に配置した前記噴霧が衝突する壁面と、前記噴霧器および前記壁面を収容した耐火壁とを備えた油バーナ。
【請求項２】
前記壁面に前記噴霧が衝突することにより、前記噴霧をさらに微粒化させて二次噴霧を形成する請求項１記載の油バーナ。
【請求項３】
前記壁面によって微粒化した二次噴霧に空気を旋回させつつ供給することによって火炎を旋回させ、これによってバーナの軸心に生じる負圧に火炎を吸引する請求項１または２記載の油バーナ。
【請求項４】
前記壁面を多角形または星形にするか、切り欠きを設けた平面または円錐体あるいは曲面体としてなる請求項１〜３の何れか一項に記載の油バーナ。
【請求項５】
粘度の高い油と前記壁面の双方または一方を加熱する装置を付設してなる請求項１〜４の何れか一項に記載の油バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突噴霧器の欠点を改良する油バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来の衝突噴霧器を用いた油バーナを説明する。図３は、従来の衝突噴霧器を用いた油バーナの断面図を示し、図４は、その正面から見た断面図を示す。これらの図において、２つの噴霧器１０，１１から対向するように斜めに噴射された噴霧１２，１３は、バーナの軸心を含む水平面で衝突する。これによって噴霧１４は粒径が更に小さくなって図の左側（以下、前方という）に流れるが、これに送風管１５から送り込んだ燃焼用空気を矢印のように旋回させつつ供給すると、噴霧１４を取り囲む燃焼空気の旋回によってバーナの軸心に負圧が生じ、これに噴霧１４が吸引され中心に集まる。この噴霧１４と燃焼用空気の混合気に点火すると小さく纏まった火炎１６が生じる。
【０００３】
このとき、二つの噴霧器１０，１１で良好な噴霧を得るためには、２つの噴霧１２，１３の中心が正確に一致しなければならない。しかし、噴霧器１０，１１が運転中に高温に曝されるバーナでは、噴霧器１０，１１が熱により変形して噴霧１２、１３が反れるため困難である。噴霧器１０，１１が変形しても噴霧性能が損なわれない構造が要求される。
【０００４】
従来の衝突噴霧器を用いた油バーナで粘度の高い油の燃焼を行うことは、噴霧１２，１３が合体するため困難である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】衝突型噴霧器の微粒化特性  大原清司  日本エネルギー学会  1999年p.75〜79
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
二つの噴霧器１０，１１によって粒径の小さい噴霧１２，１３を得るためには、両噴霧１２，１３が衝突面に関して対称で、向き、噴霧形状などが完全に一致しなければならない。これは特に噴霧器１０，１１が熱による変形を受ける場合には、非常に困難である。
【０００７】
本発明は、熱変形によって両噴霧１２，１３の角度や分布が少々食い違ってもよい壁面衝突噴霧器を用いた油バーナを提供することを目的とする。
【０００８】
また、衝突噴霧において、粘度の高い液体を扱う場合には、噴霧同志が衝突する際、粘着・合体して粒径が大きくなるが、そうしたことのない衝突噴霧器を用いた油バーナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料を噴霧する噴霧器と、噴霧器の先端部の前方に配置した噴霧が衝突する壁面と、噴霧器および壁面を収容した耐火壁とを備えた油バーナである。
【発明の効果】
【００１０】
本件発明によれば、噴霧を壁面に衝突させて放射状に飛散する二次噴霧を形成するから、噴霧の中心が多少狂っても二次噴霧の性能には影響しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る油バーナの一実施例の断面図。
【図２】上記一実施例の正面図。
【図３】従来の衝突噴霧器を用いた油バーナの断面図。
【図４】上記油バーナの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の壁面噴霧器を用いた油バーナの断面図を示し、図２はその正面から見た断面図を示す。ここでは、燃料を噴霧する一つの噴霧器１をバーナの軸心上に配置し、噴霧器１の先端部の前方、所定位置に壁面３を設ける。すると、噴霧２の中心が多少狂っても、壁面３は広い面積を持つ壁面であるから噴霧性能は余り変わらない。
【００１３】
高粘度の噴霧が相互に衝突するか壁面３に衝突するときに噴霧粒径が大きくなる場合には、噴霧２の粘度を下げれば防げる。これには、高粘度の噴霧を加熱・昇温すればよい。
【００１４】
また、壁面３を高温にすると、噴霧２が壁面３に衝突する際、噴霧２の温度が上がって粘度が低下するので合体によって噴霧粒径は大きくならない。壁面３が非常に高温だと噴霧２は熱せられて蒸発し微粒化する。
【００１５】
壁面３の形状は、円形または多角形の平面または円錐体あるいは曲面体など色々考えられる。大きさも種々考えられ、これによって二次噴霧４の広がりが変わり、さらに壁面３を多角形にし、あるいは切り欠きを設けると、壁面３から飛散する二次噴霧４を不均一（濃淡）にすることができる。
【００１６】
この噴霧器１をボイラ用油バーナに用いるには、壁面３から飛び散った二次噴霧４をバーナの中心に集め、適当な形状の火炎６を形成させる必要がある。このため、図１、図２のように、バーナの軸心の回りから接線方向に二つの送風管５から空気を送って、壁面３から飛散した二次噴霧４に壁面３の周囲から矢印で示すように燃焼用空気を旋回させつつ供給する。
【００１７】
この空気の旋回によって壁面３より前方のバーナの軸心上に負圧が生じ、これに二次噴霧４が吸引されて二つの送風管５からの燃焼用空気と二次噴霧４が混合し、これに点火すれば纏まった形状の火炎６が生じる。
【００１８】
噴霧器１から出た噴霧２が旋回する燃焼用空気に乱されないように噴霧器１の先端に覆い８を設ける。
【００１９】
図２のように燃焼用空気を噴霧器１の回りから接線方向に供給すれば、火炎６は壁面３の前方にできるから、噴霧器１は火炎６により直接過熱されることはなく、変形は生じない。
【００２０】
壁面３の形状を多角形または星形などとし、切込みを設けるなどすると、均一に分布している二次噴霧４に燃焼用空気が不均一に供給されるので、酸素濃淡・分割火炎が形成され、低ＮＯｘ燃焼となる。
【００２１】
図１のように火炎６を円筒形の耐火壁７で覆うと、二次噴霧４と燃焼用空気は外方に逃げることができないので、中心の火炎６に接近するため低空気比であっても燃焼はよくなる。
【００２２】
燃料の粘度が高い場合は、粘着力が大きいので衝突噴霧でも壁面衝突噴霧でも合体によって噴霧粒径は大きくなる。油の粘度は、温度を上げれば低下するので油を加熱すれば粒径の増加はなくなり粒径は小さくなる。
【００２３】
壁面３を加熱するには、電熱を用いる方法や火炎を用いる方法がある。前者は、壁面３の温度の制御が容易である。後者は、壁面３に火炎６が接触または近接して存在するので、これにより壁面３は加熱される。
【００２４】
本件発明によれば、噴霧２を壁面３に衝突させて放射状に飛散する二次噴霧４を形成するから、噴霧２の中心が多少狂っても二次噴霧４の性能には影響しない。
【００２５】
従来の衝突噴霧の場合は、噴霧の広がりが大きいので、燃焼用空気の適正な供給が難しく、火炎を小さくしようと燃焼用空気の旋回を強めると噴霧が乱れる。これに対し本発明に係る壁面衝突噴霧の場合は、壁面を例えば円板とし、その周囲から燃焼用空気を旋回させて供給すると、バーナの軸心上に負圧が生じ、これに二次噴霧と火炎が引かれて短炎を形成する。  
【００２６】
壁面の周囲の形状・切欠きによっては、燃焼用空気の旋回の仕方が変化し、低ＮＯｘ燃焼を行わせることができる。
【００２７】
噴霧粒径は、小径のノズルから噴霧すると小さくなるため、油量が多い場合は、複数のノズルを使用する。  
【００２８】
周囲に飛び散った二次噴霧をバーナの軸心に集め、燃焼用空気を周囲に拡散しないように供給するために、火炎を円筒形の耐火壁で覆う。すると、二次噴霧と燃焼用空気は外方に逃げることができないので、中心の火炎に接近して低空気比燃焼が得られる。
【００２９】
高粘度の油は、噴霧が衝突する際低温であれば粘着・合体するため、噴霧粒径が増加するが、油を高温にすればこの現象はなくなり、粒径は小さくなる。油を高温にするためには、油加熱器を設置する。壁面の加熱も有効で、壁面を高温にするには、電熱や火炎によって加熱する。
図１、図２は本発明の一実施例の構造を示すが、図１はその横断面図、図２はその正面から見た断面図である。油などは、油圧、空気・蒸気などを用いた噴霧器１から噴射されて噴霧２になって壁面３に衝突し、これによって更に微粒になって二次噴霧４となって壁面３の面に沿って飛散する。燃焼用空気は、図１、図２に示すように、送風管５から噴霧器１の基部に接線方向に供給され旋回しつつ、壁面３の外周を越えて耐火壁７によって造られた中空円錐形燃焼室に入り、壁面３の前方で旋回して負圧を造り、二次噴霧４を吸引する。この噴霧・燃焼用空気の混合気に点火すると、コンパクトに纏まった火炎６ができる。燃焼室は、図の左端で直径が小さくなっているので、燃焼用空気は、前方に流れるとき外側に広がることができないため火炎６に密着し、燃焼が強まる。
噴霧２は、燃焼用空気の旋回によって乱されることがあるので、これを防ぐため噴霧器１の先端に円錐台形の覆い８を設ける。
【００３０】
負荷（油量）が少なくなると燃焼用空気量も少なくなるので、旋回力も弱くなり、火炎６の纏まりも悪くなる。これを防ぐため噴霧器１、壁面３、覆い８は、一体となって矢印９で示すようにバーナの軸心上で移動できるようにする。これによって壁面３と耐火壁７との間隙が小さくなり、燃焼用空気の旋回力が保たれる。壁面３は、図示しない丸棒（支柱）などによって覆い８から支持される。
【００３１】
図１の噴霧器１を備えた油バーナにおいて、噴霧器１の上流に偏心配置された２つの送風管５から接線方向に供給される燃焼用空気は、強力に旋回し、これが壁面３に衝突して噴霧され、壁面から放射状に飛散する二次噴霧４に当たると、二次噴霧４は、矢印のように旋回する燃焼用空気がバーナの軸心に造る負圧に引かれて中央に集まり、ここで燃焼する。軸心の火炎６は、燃焼用空気の旋回によって小さく纏まり激しく燃焼する。火炎６の周囲には、円筒形の耐火壁７が設けられ、二次噴霧４と燃焼用空気が外方に逃げるのを防ぐ。
【００３２】
油バーナにおける短炎・完全燃焼・低空気比・低ＮＯｘの要求は強い。その解決には、噴霧粒径の微粒化が極めて有効である。微粒化によって急速燃焼が可能となるので短炎、完全・低空気比燃焼が達成され、低ＮＯｘ化の手段が執り易くなる。従来の衝突噴霧は、超微粒化の有力な手段であるが、２つの噴霧の中心を一致させる必要がある。これに対し本発明に係る壁面衝突噴霧は、噴霧２の中心がずれても差支えない。
【００３３】
低負荷時に燃焼用空気量が減少して旋回力が低下し、これによって火炎６の求心力が少なくなる。これを防ぐには、壁面３と耐火壁７の隙間を小さくする機構や旋回翼の設置などによって燃焼用空気の旋回力を補う。
【００３４】
壁面３を多角形や星形にしたり切り込みを入れると燃焼用空気の流れが不均一になるので、濃淡燃焼や分割火炎になって低ＮＯｘ燃焼になる。小容量バーナを複数個並べると噴霧は細かくなり、バーナ毎の燃焼量や空気量を変えると濃淡燃焼や２段燃焼が得られ、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００３５】
図１の実施例では壁面３は平面であるが、これを円錐形または曲面形にすることもできる。この場合は凸面を噴霧２に向けるように配置する。これにより、噴霧２が円錐面または曲面の凸面に衝突することになり、噴霧２の同心円上の噴霧粒子は反射角度が微妙に変わって、二次噴霧４は特殊な空間分布を有することになる。これは火炎の形状を変化させ、燃料の燃焼特性や低ＮＯｘに有利な影響を与える。
粘度の高い燃料は、燃料と壁面３の何れか一つまたは両方を加熱すれば噴霧の粘度が低下して粘着・合体しなくなるから粒径が小さくなる。燃料の加熱には、電熱などが、また壁面３の加熱には、電熱などの他、火炎６が用いられる。
【００３６】
低負荷（低油量）になって燃焼用空気の流量が少なくなるとその旋回力が弱くなるので、図１の噴霧器１，覆い８，壁面３が一体になって矢印９で示す図の右側へ移動すると、壁面３と耐火壁７の隙間が小さくなるので燃焼用空気の流速が高くなり、旋回力が保たれる。これだけで旋回力が十分でない場合には、図示しない旋回翼をこの隙間など適当な位置に設けて旋回力を保つ。
【００３７】
図１のバーナを複数箇並べて設けたものが、他の実施例として考えられる。この場合には、図示しないが図１のバーナがボイラの前壁に適当な間隔を置いて平行に並べられる。
【符号の説明】
【００３８】
１    噴霧器
２    噴霧
３    壁面
４    二次噴霧
５    送風管
６    火炎
７    耐火壁
８    覆い
９    摺動機構
１０  噴霧器
１１  噴霧器
１２  噴霧
１３  噴霧
１４  噴霧
１５  送風管
１６  火炎
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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