(57)【要約】【課題】ボイラーの燃焼効率を向上可能な遠赤外線の効果のある部材によるボイラー効率化装置の提供。【解決手段】ボイラーのバーナーより液体の燃料を噴射し、除々に気化し、着火する所の下流側に、その流れに抵抗を与える第一の部材と、その下流側に燃焼を促進させる第二の部材、を備える遠赤外線の加熱効果のある部材を兼ね備えたボイラー効率化装置を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラーのバーナーより液体の燃料を噴射し、除々に気化し着火する所の下流側に、その流れに抵抗を与える第一の部材と、その下流側に燃焼を促進させる第二の部材と、を備えることを特徴とする遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項２】
前記第一の部材が、前記バーナーより液体の燃料が噴射される燃焼炎は、その流れに抵抗を与える第一の部材の大半に接触し、第一の部材の近辺で燃料は一層霧化されることで盛んに燃料の気化が起こることを特徴とする請求項１に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項３】
前記第二の部材が、前記第一の部材から下流側に流れる燃焼炎は、流れの中に配置された発熱体を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項４】
前記第一の部材の抵抗体が、固定端を有する球形状の部材によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項５】
前記第二の部材の発熱体が、固定端を有する管状及び板状によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項６】
前記第二の部材の発熱体が、第一の部材から流れてくる燃焼炎と接触し、この流れにより蓄熱し、光、熱放射線を発生させることを特徴とする請求項３に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【請求項７】
前記第一の部材及び第二の部材が、遠赤外線を多量に発生するセラミック等の発熱体を使用することを特徴とする請求項２請求項３に記載の遠赤外線効果のある部材によるボイラー効率化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、液体の燃料を燃焼させ熱を発生させるボイラーにおいて、ボイラーの熱効率向上化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  ボイラーは、火室で燃料を燃焼させて、その熱により水管や炉筒内の水を加熱し、温水や蒸気を作る。ボイラーの燃料として液体の燃料が広く使用されている。例えば、灯油や重油等の燃料は、オイルタンクからオイルポンプを経てオイルバーナーの着火装置にて点火され火室にて燃焼する。【０００３】  従来あるボイラーは、２つのタイプに分類される（非特許文献１参照）一つのタイプは炉筒煙管ボイラー、ボイラー胴中に炉筒と煙管群の両方を設けた内だき式ボイラーで、一般的にボイラー効率８０から９０％程度。
他方のタイプ貫流ボイラーは長い管系で構成され、給水ポンプによって管系の一端から押し込まれた水が、予熱部、蒸発部、加熱部を貫流して、他端から所要の蒸気を取り出せる装置。例えば、灯油や重油等の燃料は、オイルタンクからオイルポンプを経てオイルバーナーの着火装置にて点火され火室にて燃焼し順次貫流して蒸気を取り出す、一般的にボイラー効率８０から９０％程度のボイラー。【０００４】  ボイラー型式は、水管ボイラー他あり、前記したボイラーに限定される物ではなく広く使用されておりボイラーの効率は燃焼過程にある。
【非特許文献１】出光興産発行燃料油と燃焼Ｐ３１燃焼過程。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  前述したボイラーには、各社のボイラー効率があり、必ずしも燃焼効率とは一致しない。本発明は、液体燃料を微粒油滴化し、遠赤外線放射部材によって、蒸発霧化・分解霧化・気化残留物の燃焼による燃焼効率の向上及び、省エネルギーの観点から燃料の無駄使いの防止、燃焼室内の完全燃焼化による一酸化炭素二酸化炭素の削減等、排ガスのクリーン化を多方面から感案したボイラーの燃焼効率向上化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、その課題を解決するために以下のような構成とする。請求項１の発明に係る、遠赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、ボイラーのバーナーより液体の燃料を噴射し、除々に気化し着火する所の下流側に、その流れに抵抗を与える第一の部材と、その下流側に燃焼を促進させる第二の部材と、備える。【０００７】  ボイラーのバーナーより液体の燃料が噴射され、その流れに抵抗を与える第一の部材の大半に接触し、その結果、第一の部材の近辺で遠赤外線の放射する部材を通過するとき液体は一層霧化されることで盛んに燃料の気化が起こる。
本発明者の経験によれば、噴射された燃料が第一の部材に抵抗を与えれば近辺の油滴を含んだ燃料の粒子は、盛んに気化しながら燃焼する。その結果、光、熱放射線を発生する現象が促進される。この下流側の第二の部材に向かって流れる。【０００８】  第二の部材が、第一の部材から下流側に流れてくる未だ油滴を含んでいる燃焼炎及び未だ残留粒子を含んでいる燃焼炎は、第二の部材の発熱効果により燃焼が促進され光、熱放射線を発生し、完全なる燃焼ガス炎となる。【０００９】  したがって、第一の部材と第二の部材は、通常のボイラーの燃焼よりも完全燃焼する割合が大きくなる。第一の部材において燃料の燃焼が進むので、燃料の燃焼温度は高温となり、続いて第二の部材の近辺において二次再燃焼とも言うべき燃焼が起こることにより単位時間当たりに発生する熱量が大きくなる。その上ボイラーの構造上、外炎は２次空気によりシールされるので、ボイラー内の異常高温等の過負荷は回避される。【００１０】  この結果、ボイラーにおける燃料の燃焼効率が良くなる。燃料の燃焼効率が良くなれば、燃料の燃費改善に効果があり、排ガスも燃焼効率向上により容易にクリーン化する。なお、ボイラーのバーナーより噴射される装置は、加圧噴射式タイプや遠心力等どのタイプでも可能である。【００１１】  請求項２の発明に係る赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、請求項１に記載のボイラーの効率化向上装置にあって、流れに抵抗を与える前記第一の部材の大半が接触する円球の上部半円球下部の内側に整流する下部半円球つまり一つの球体を有する。
本発明者の経験によれば、球形の上部半円球に抵抗を与える表面積が必要で、円形による燃料ガスの滑り効果があり、下部半円形で内側に整流し未燃ガスの拡散を防ぎ効率のアップを可能とする。例えば、第一の部材を球体の部材とし、半球形等とすることは可能である。第一の部材が球形状の部材に限定されるものではない。【００１２】  請求項３の発明に係る赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、請求項１又は請求項２に記載のボイラーの効率化装置にあって前記第二の部材が、前記第一の部材の下流側に向かって流れてくる未だ油滴を含んでいる燃焼炎及び未だ残留粒子を含んでいる燃焼炎は、第二の部材の発熱効果により完全燃焼する。第二の部材は棒状及び板状の表面積が大きい部材により構成される。【００１３】  請求項４の発明に係る赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、請求項２に記載のボイラーの効率化向上装置にあって、前記第一の部材の抵抗体が、固定端を有する球形状の部材によって構成されている。第一の部材付近が高温となるが変形歪みスポーリングが生じない対熱対スポーリングに優れた遠赤外線を発生するセラミック等を使用する。【００１４】  請求項５の発明に係る赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、請求項３に記載のボイラーの効率化向上装置にあって、前記第二の部材の発熱効果が、固定端を有する管状及び板状の部材によって構成されている。第二の部材も比較的に高温であるので、変形歪みスポーリングが生じない耐熱耐スポーリングに優れた遠赤外線を発生するセラミック等を使用する。【００１５】  請求項６の発明に係る赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は、請求項３に記載のボイラーの効率化向上装置にあって、前記第二の部材の発熱体が、前記第一の部材から下流側に向かって流れる未だ油滴を含んでいる燃焼炎及び未だ残留粒子を含んでいる燃焼炎は、接触面を有する部材によって形成されている。第二の部材の発熱体が、第一の部材から流れてくる燃焼炎と接触し、この流れにより、光、蓄熱し熱放射線を発生させる、このとき、第一の部材の抵抗面と衝突してもよいし、第一の部材の滑り効果による内側への整流面に沿って流れてもよい。第二の部材の接触面は面積や形状を変えることによって、光、熱放射線の量を自由に調節できる。【００１６】  請求項７の発明に係る遠赤外線の加熱効果によるボイラー効率化装置は、請求項１から請求項６のうちのいずれかの請求項に記載のボイラーの効率化装置であって、前記第一の部材及び第二の部材が、遠赤外線を多量に出すセラミック等の発熱体を使用する。この時の放射波長は２．０から１００μｍを使用し酸素及び水素と衝突させ光、熱放射線を発生させる。
【発明の効果】
【００１７】  上記のようなボイラーの効率化装置であるので、ボイラーの燃焼効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２図３を参照に説明する。図２図３は本発明に係る遠赤外線の加熱効果のある部材の斜視図であり、図１は本発明に係る遠赤外線の加熱効果のある部材をボイラーに設置した構成図である。図１及び図２図３に示すように、遠赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置は第一の部材１及び第二の部材４・５を備えている。【００１９】  第一の部材１は球体の部材を有している。第一の部材１の球体部材は遠赤外線を多量に放射するセラミック等によって形成されている。第一の部材１の球体には、部材２の上部半円球と部材３の下部半円球で構成されている、第二の部材５は管状部材により形成され、周辺には部材４が形成されている。【００２０】  仮想線ＣＬの上流部より、上部半円球で流れが分断されることなく仮想線下流部、下部半円球により流れが内側へ整流される。仮想線ＣＬ下流部には、第二の部材５の管状部材を有している。第二の部材５の管状部材はセラミック製によって形成されている。第二の部材５の周辺には部材４を形成している。これらの部材５及び４が発熱効果を形成する。【００２１】  ３本の脚５が、第一の部材１の，下部半円球３のＬｂ断面下部１２０°振り分けで管状部材５が形成される。３本の管状部材は、セラミック製である。管状部材５の断面にはセラミック製部材４が形成され、加熱効果を促進する。仮想線ＣＬの下部第二の部材下流部には部材６が形成され、ウエイト及び加熱効果を促進する、この部材６はセラミックで形成される。【００２２】  図１に示すボイラーは、従来ある小型貫流ボイラーである。ボイラー１１は、ボイラー１１の容器内７水管の水又は熱媒体を加熱し、蒸気又は温水を作るボイラー１１の上部にはオイルバーナー８を有する。オイルバーナー下流側には図２の仮想線ＣＬ線上に遠赤外線の加熱効果のある部材によるボイラー効率化装置がボイラー内に据置きされている。この装置はボイラーには固定されず炉底１０の上に据え置かれる。【００２３】  次に、作用について説明する。図１のボイラー１１の設備であるバーナー８より液体燃料が着火、燃焼が始まる、この時の燃焼は、非特許文献Ｐ３１燃焼過程のごとく未だ油滴を含んでいる燃焼炎及び未だ残留粒子を含んだ燃焼である。この時の未だ油滴を含んだ粒子サイズは、０，３ｍｍ程度の粒子を多く含む。燃焼が始まった下流側に位置する第一の部材１に向かう粒子を含む燃焼炎は、円球の上部半円形セラミックにより、抵抗受け残留粒子は０，１ｍｍ以下となる。すでに燃焼を開始している燃料は、気化されることにより未燃物は燃焼熱に計上される。【００２４】  第一の部材１の上流部の燃焼炎は、第一の部材１の上部半円球２によりクラスター化された燃焼炎は、球形に沿って滑り現象が起きる。第一の部材１の下部半円球３により球形に沿って内側に整流され燃焼炎の密度は高くなる。内側に整流された燃焼炎は、第二の部材５及び４により加速度燃焼が起こる、第二の部材下部のウエイト６に至るまで炉内温度は保持される。この時燃焼の効率化による温度負荷は、バーナーエアーの２次空気によりシールドされるので、ボイラー内の過負荷とはならない。【００２５】  この結果、ボイラー１１の燃焼効率が良くなる。燃焼効率が良くなればセラミック製であるボイラー効率化装置は多量の光・熱放射線を発生する、これを遠赤外線効果という。燃料の燃焼効率が良くなれば、ボイラー内下流側の排ガスはクリーン化する。これにより燃焼効率が上がるうえ、大気汚染、一酸化炭素及び二酸化炭素の量は激減する。【００２６】  なお、ボイラー効率化装置の形態において、図４図５図６に示すような部材の形態も選択できる、この部材も遠赤外線を発生するセラミック等を使用する。
この選択肢は、ボイラーメーカーによりボイラーの燃焼特性があるためでボイラー型式により本装置の面積や高さを自由に選択できる。
【実施例】
【００２７】  次に、本発明者が実施した試験について説明する。
本発明者は、ボイラー効率化装置を評価する事を目的として、実施例表１及び実施例表２について以下に説明する試験を実施した。実施例１実施例２では、本発明者は、図２及び図３に示すボイラー効率化装置を使用した。【００２８】  実施例１及び実施例２で使用したボイラーは貫流ボイラーである。この時の実施例１効率化装置、装置有り無し及び実施例２効率化装置有り無しのグラフ化でボイラーへの給水量・油量・燃焼時間・仕事量の４項目で試験を実施し、それぞれの試験結果を精査し、総合的に評価した。【００２９】  実施例１及び実施例２の給水量について遠赤外線の持つ透過力によりボイラー水管に反応し給水量が減少した。効率化装置を取り外すと給水量は増え効果が表のごとく改善された。【００３０】  この時の実施例１及び実施例２の条件下において油量を測定した結果設置有り無しでは大幅な改善が見られ削減率２８％を実証した。【００３１】  この時の実施例１及び実施例２の条件下においてボイラーの燃焼時間も１５％の時間短縮が出来、改善を実証した。【００３２】  この時の実施例１及び実施例２の条件下において定格な仕事量を計測した、油量が削減されても仕事量が低下しては、本来の削減装置とは言いがたいが、結果仕事量も低下していない。【００３３】  この理由として次のことが考えられる。すなわち、実施例１実施例２では、遠赤外線の加熱効果のある部材によりボイラー効率化が向上し、実施例のごとくボイラー効率が改善された、よって、燃料を節約する事が出来た。ただ燃料の節約だけでなく比較表のごとく仕事量の他改善できた。こ
【表１】
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【表２】
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の事例は短期的効果にとどまらず長期的になお実施例１実施例２のごとく、改善されており、一過性の改善ではないことも追跡し、結果は良好であり遠赤外線効果ともいえる改善結果が継続している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る遠赤外線の効果のある部材をボイラーに設置した構成図である。
【図２】本発明に係る遠赤外線の加熱効果のある部材の斜視図である。
【図３】本発明に係る遠赤外線の加熱効果のある部材の第二の部材の断面図である。
【図４】本発明に係る変形例の構成図である。
【図５】本発明に係る変形例の構成図である。
【図６】本発明に係る変形例の構成図である。
【符号の説明】
【００３５】  １    第一の部材
２    第一の部材上部半円球
３    第一の部材下部半円球
４    第二の部材加熱効果材
５    管状部材
６    ウエイト
ＣＬ  仮想線
Ｌｂ  断面
７    水管
８    オイルバーナー
１０  炉底
１１  貫流ボイラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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