(57)【要約】【課題】失火や不完全燃焼や目詰まり等を生じることなく比較的小さい熱量の火炎を安定して発生させることができる噴霧バーナを提供する。【解決手段】燃焼用の空気１ｂを送給される燃焼室１１と、燃焼室１１に設けられて、液状の燃料２を噴霧用の空気１ａでミスト状に噴射する燃料噴霧ノズル１２と、燃焼室１１に設けられて、燃料噴霧ノズル１２から噴霧された燃料２に点火して火炎３を発生させるスパーク電極１３とを備えている噴霧バーナ１０において、火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように燃料噴霧ノズル１２の先端側を周方向に取り囲む筒状をなすシールドフード１４を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用の空気を送給される燃焼室と、
前記燃焼室に設けられて、液状の燃料を気体でミスト状に噴射する燃料噴霧ノズルと、
前記燃焼室に設けられて、前記燃料噴霧ノズルから噴霧された前記燃料に点火して火炎を発生させる点火手段と
を備えている噴霧バーナにおいて、
前記火炎の始端位置を内側に位置させるように前記燃料噴霧ノズルの先端側を周方向に取り囲む筒状をなすシールドフードを設けた
ことを特徴とする噴霧バーナ。
【請求項２】
請求項１において、
前記シールドフードの、前記燃料の噴霧方向前端側の径方向の長さＤが、前記燃焼筒からの燃焼用の空気を内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズルから噴霧される前記燃料を内面に付着させることのない大きさに設定されている
ことを特徴とする噴霧バーナ。
【請求項３】
請求項２において、
前記シールドフードの軸方向の長さＬと前記燃料の噴霧方向前端側の径方向の長さＤとが、以下の式で表される関係を有している
ことを特徴とする噴霧バーナ。
Ｌ／Ｄ≦１／（２ｔａｎθ）
ただし、θは、燃料噴霧ノズルの噴霧角度である。
【請求項４】
請求項３において、
前記火炎の熱量が、１〜１０ｋＷであり、
前記シールドフードの軸方向の長さＬが、２０〜４０ｍｍである
ことを特徴とする噴霧バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状の燃料を気体でミスト状に噴射して火炎を発生させる噴霧バーナに関し、特に、比較的小さい熱量の火炎（約１〜１０ｋＷ程度）を生じさせる場合（例えば、固体高分子形燃料電池に供給する燃料ガスを生成させる改質器に利用する場合等）に適用すると、非常に有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
灯油等の液状の燃料を空気等の気体でミスト状に噴射して火炎を発生させる従来の噴霧バーナの一例の概略構成を図９に示す。
【０００３】
図９に示すように、燃焼用の空気１ｂを送給される筒型の燃焼室１１１の内部には、噴霧用の空気１ａを噴射する空気噴射管１１２ａが当該燃焼室１１１と同軸をなすようにして配設されている。空気噴射管１１２ａの内部には、灯油等の液状の燃料２を噴射する燃料噴射管１１２ｂが当該空気噴射管１１２ａと同軸をなすようにして配設されている。燃料噴射管１１２ｂの先端には、当該燃料噴射管１１２ｂからの燃料２を上記空気噴射管１１２ａからの空気１ａによってミスト状にして噴射する微粒化ノズル１１２ｃが取り付けられている。このような空気噴射管１１２ａ，燃料噴射管１１２ｂ，微粒化ノズル１１２ｃ等により、本例では燃料噴霧ノズル１１２が構成されている。
【０００４】
前記燃料噴霧ノズル１１２の微粒化ノズル１１２ｃの先端側には、火花を発生させるスパーク電極１１３が当該微粒化ノズル１１２ｃの先端から所定長離れた規定箇所に位置するように配設されている。
【０００５】
このような構造をなす従来の噴霧バーナ１１０においては、燃料噴霧ノズル１１２の燃料噴射管１１２ｂに燃料２を送給すると共に、空気噴射管１１２ａに噴霧用の空気１ａを送給する一方、燃焼室１１１に燃焼用の空気１ｂを送給すると、空気噴射管１１２ａからの空気１ａによって、燃料噴射管１１１ｂから噴射された燃料２がミスト状になって微粒化ノズル１１２ｃから燃焼室１１１内に噴射されて、スパーク電極１１３から火花を発生させることにより点火されて、燃焼室１１１内に送給された燃焼用の空気１ｂと共に燃焼して火炎３が発生するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】実開昭５８−０１５８２３号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５９３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述したような従来の噴霧バーナ１１０を、例えば、固体高分子形燃料電池に供給する燃料ガスを生成させる改質器に利用する場合、すなわち、比較的小さい熱量の火炎（約１〜１０ｋＷ程度）を発生させようとする場合には、燃料噴霧ノズル１１２の燃料噴射管１１２ｂに送給する燃料２の流量を少なくするため（約３〜１０ｇ／ｍｉｎ程度）、燃料噴霧ノズル１１２の微粒化ノズル１１２ｃの先端周辺での当量比が非常に小さくなってしまう。このため、上記微粒化ノズル１１２ｃから噴霧する噴射用の空気１ａの流速によって、燃焼室１１１に送給された燃焼用の空気１ｂを当該微粒化ノズル１１２ｃの近傍で勢いよく巻き込んでしまうと、火炎３が吹き消えてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、燃料噴霧ノズル１１２の空気噴射管１１２ａに送給する噴射用の空気１ａの流量も少なくして、燃料噴霧ノズル１１２の微粒化ノズル１１２ｃの先端周辺での当量比の低下を防止しようとすると、微粒化ノズル１１２ｃから噴霧される燃料２を十分にミスト化することができず、未燃分を生じてしまうという問題が新たに生じてしまう。
【０００９】
また、燃料噴射管１１２ｂに送給する燃料２の流量に合わせて、空気噴射管１１２ａや燃料噴射管１１２ｂや微粒化ノズル１１２ｃの径サイズを小さく設定しようとすると、微粒化ノズル１１２ｃの開口径が非常に小さくなってしまい（直径約０．２〜０．５ｍｍ前後）、燃料２中に混入した配管の錆等のようなゴミで目詰まり等を生じてしまうおそれがあった。
【００１０】
このようなことから、本発明は、失火や不完全燃焼や目詰まり等を生じることなく比較的小さい熱量の火炎を安定して発生させることができる噴霧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】
【００１１】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る噴霧バーナは、燃焼用の空気を送給される燃焼室と、前記燃焼室に設けられて、液状の燃料を気体でミスト状に噴射する燃料噴霧ノズルと、前記燃焼室に設けられて、前記燃料噴霧ノズルから噴霧された前記燃料に点火して火炎を発生させる点火手段とを備えている噴霧バーナにおいて、前記火炎の始端位置を内側に位置させるように前記燃料噴霧ノズルの先端側を周方向に取り囲む筒状をなすシールドフードを設けたことを特徴とする。
【００１２】
第二番目の発明に係る噴霧バーナは、第一番目の発明において、前記シールドフードの、前記燃料の噴霧方向前端側の径方向の長さＤが、前記燃焼筒からの燃焼用の空気を内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズルから噴霧される前記燃料を内面に付着させることのない大きさに設定されていることを特徴とする。
【００１３】
第三番目の発明に係る噴霧バーナは、第二番目の発明において、前記シールドフードの軸方向の長さＬと前記燃料の噴霧方向前端側の径方向の長さＤとが、以下の式で表される関係を有していることを特徴とする。
Ｌ／Ｄ≦１／（２ｔａｎθ）
ただし、θは、燃料噴霧ノズルの噴霧角度である。
【００１４】
第四番目の発明に係る噴霧バーナは、第三番目の発明において、前記火炎の熱量が、１〜１０ｋＷであり、前記シールドフードの軸方向の長さＬが、２０〜４０ｍｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る噴霧バーナによれば、シールドフードが、火炎の始端位置を内側に位置させるように燃料噴霧ノズルの先端側を周方向に取り囲んでいることから、燃焼室に送給された燃焼用の空気が燃料噴霧ノズルの近傍に勢いよく巻き込まれてしまうことを防止することができるので、失火や不完全燃焼や目詰まり等を生じることなく比較的小さい熱量の火炎を安定して発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る噴霧バーナの実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【００１７】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る噴霧バーナの第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、噴霧バーナの概略構成図である。
【００１８】
図１に示すように、燃焼用の空気１ｂを送給される筒型の燃焼室１１の内部には、噴霧用の気体である空気１ａを噴射する空気噴射管１２ａが当該燃焼室１１と同軸をなすようにして配設されている。空気噴射管１２ａの内部には、灯油等の液状の燃料２を噴射する燃料噴射管１２ｂが当該空気噴射管１２ａと同軸をなすようにして配設されている。燃料噴射管１２ｂの先端には、当該燃料噴射管１２ｂからの燃料２を上記空気噴射管１２ａからの空気１ａによってミスト状にして噴射する微粒化ノズル１２ｃが取り付けられている。このような空気噴射管１２ａ，燃料噴射管１２ｂ，微粒化ノズル１２ｃ等により、本実施形態では燃料噴霧ノズル１２を構成している。
【００１９】
前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃの先端には、当該微粒化ノズル１２ｃの先端側を周方向に取り囲む円筒型をなすシールドフード１４が当該燃料噴霧ノズル１２と同軸をなすようにして取り付けられている。このシールドフード１４の先端側には、火花を発生させる点火手段であるスパーク電極１３が上記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃの先端から所定長離れた規定箇所に位置するように配設されている。
【００２０】
そして、前記シールドフード１４は、軸方向の長さＬが、前記スパーク電極１３によって燃料２に点火して発生する火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように設定されると共に、径方向の長さＤが、燃焼室１１からの燃焼用の空気１ｂを内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃから噴霧される燃料２を内面に付着させることのない大きさに設定されている。
【００２１】
このような本実施形態に係る噴霧バーナ１０においては、燃料噴霧ノズル１２の燃料噴射管１２ｂに燃料２を送給すると共に、空気噴射管１２ａに噴霧用の空気１ａを送給する一方、燃焼室１１に燃焼用の空気１ｂを送給すると、空気噴射管１２ａからの空気１ａによって、燃料噴射管１１ｂから噴射された燃料２がミスト状になって微粒化ノズル１２ｃからシールドフード１３内に噴射され、スパーク電極１３から火花を発生させることにより点火されて、燃焼室１１１内に送給された燃焼用の空気１ｂと共に燃焼して火炎３が発生するようになっている。
【００２２】
このとき、シールドフード１４が、火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように前記微粒化ノズル１２ｃの先端側を周方向に取り囲む長さＬを有すると共に、燃焼室１１からの燃焼用の空気１ｂを内側へ流入させることなく、前記微粒化ノズル１２ｃから噴霧される燃料２を内面に付着させることのない径方向の長さＤを有していることから、上記微粒化ノズル１２ｃから噴射する空気１ａによって、燃焼室１１に送給された燃焼用の空気１ｂが当該微粒化ノズル１２ｃの近傍に勢いよく巻き込まれてしまうことを防止することができる。
【００２３】
このため、本実施形態に係る噴霧バーナ１０においては、例えば、固体高分子形燃料電池に供給する燃料ガスを生成させる改質器に利用するときに、比較的小さい熱量の火炎（約１〜１０ｋＷ程度）を発生させるために、上記燃料噴霧ノズル１２の燃料噴射管１２ｂに送給する燃料２の流量を少なくして（約３〜１０ｇ／ｍｉｎ程度）、微粒化ノズル１２ｃの先端周辺での当量比が非常に小さくなったとしても、火炎３が吹き消されてしまうことを防止することができる。
【００２４】
したがって、本実施形態に係る噴霧バーナ１０によれば、燃料噴霧ノズル１２の空気噴射管１２ａからの噴射用の空気１ａの流量を少なくすることや、空気噴射管１２ａや燃料噴射管１２ｂや微粒化ノズル１２ｃの径サイズを小さく設定しなくても、失火や不完全燃焼や目詰まり等を生じることなく比較的小さい熱量の火炎３を安定して発生させることができる。
【００２５】
なお、前記シールドフード１４の軸方向の長さＬと前記燃料２の噴霧方向前端側の径方向の長さＤとが、以下の式（１）で表される関係を有していると、上述した効果を非常に効率よく発現することができるので好ましく、特に、以下の式（２）で表される関係を有していると、上述した効果を最も効率よく発現することができるので好ましい。
【００２６】
Ｌ／Ｄ＜１／（２ｔａｎθ）      （１）
Ｌ／Ｄ＝１／（２ｔａｎθ）      （２）
ただし、θは、燃料噴霧ノズルの噴霧角度である。
【００２７】
また、固体高分子形燃料電池に供給する燃料ガスを生成させる改質器に利用する場合、すなわち、１〜１０ｋＷの熱量の火炎を発生させる場合（特に、１．４〜３．５ｋＷの熱量の火炎を発生させる場合）、前記シールドフード１４の軸方向の長さＬを２０〜４０ｍｍにすると、上述した効果を最も効率よく発現することができるので非常に好ましい。
【００２８】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る噴霧バーナの第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、噴霧バーナの概略構成図である。なお、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００２９】
図２に示すように、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃの先端には、先端側ほど広がるようにテーパ状に形成された円錐筒型をなして当該微粒化ノズル１２ｃの先端側を周方向に取り囲むシールドフード２４の基端が当該微粒化ノズル１２ｃの開口と連続するように同軸をなして取り付けられている。
【００３０】
そして、上記シールドフード２４は、軸方向の長さＬが、前記スパーク電極１３によって燃料２に点火して発生する火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように設定されると共に、燃料２の噴霧方向前端側（先端側）の径方向の長さＤが、燃焼室１１からの燃焼用の空気１ｂを内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃから噴霧される燃料２を内面に付着させることのない大きさに設定されている。
【００３１】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０では、先端側と基端側とが同じ径サイズ（円筒型）をなすシールドフード１４を適用したが、本実施形態に係る噴霧バーナ２０は、基端側よりも先端側ほど大きい径サイズ（円錐筒型）をなすシールドフード２４を適用したのである。
【００３２】
したがって、本実施形態に係る噴霧バーナ２０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０の場合と同様な効果を得ることができる。
【００３３】
［第三番目の実施形態］
本発明に係る噴霧バーナの第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、噴霧バーナの概略構成図である。なお、前述した第一，二番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３４】
図３に示すように、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃの先端の外周縁端には、環状をなすフランジ板３５が当該微粒化ノズル１２ｃと同軸をなすようにして取り付けられている。フランジ板３５の外周縁端には、上記微粒化ノズル１２ｃの先端側を周方向に取り囲む円筒型をなすシールドフード３４が当該フランジ板３５及び燃料噴霧ノズル１２と同軸をなすようにして取り付けられている。
【００３５】
そして、上記シールドフード３４は、軸方向の長さＬが、前記スパーク電極１３によって燃料２に点火して発生する火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように設定されると共に、径方向の長さＤが、燃焼室１１からの燃焼用の空気１ｂを内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃから噴霧される燃料２を内面に付着させることのない大きさに設定されている。
【００３６】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０においては、燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃにシールドフード１４を直接取り付けるようにしたが、本実施形態に係る噴霧バーナ３０においては、燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃにフランジ板３５を介してシールドフード３４を取り付けるようにしたのである。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る噴霧バーナ３０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０の場合と同様な効果を得ることができる。
【００３８】
［第四番目の実施形態］
本発明に係る噴霧バーナの第四番目の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、噴霧バーナの概略構成図である。なお、前述した第一〜三番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一〜三番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一〜三番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３９】
図４に示すように、前記フランジ板３５の外周縁端には、先端側ほど窄まるようにテーパ状に形成された円錐筒型をなして当該微粒化ノズル１２ｃの先端側を周方向に取り囲むシールドフード４４の基端側が当該フランジ板３５及び燃料噴霧ノズル１２と同軸をなすようにして取り付けられている。
【００４０】
そして、上記シールドフード４４は、軸方向の長さＬが、前記スパーク電極１３によって燃料２に点火して発生する火炎３の始端位置３ａを内側に位置させるように設定されると共に、燃料２の噴霧方向前端側の径方向の長さＤが、燃焼室１１からの燃焼用の空気１ｂを内側へ流入させることなく、前記燃料噴霧ノズル１２の微粒化ノズル１２ｃから噴霧される燃料２を内面に付着させることのない大きさに設定されている。
【００４１】
つまり、前述した第三番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０では、先端側と基端側とが同じ径サイズ（円筒型）をなすシールドフード３４を適用したが、本実施形態に係る噴霧バーナ４０は、基端側よりも先端側ほど小さい径サイズ（円錐筒型）をなすシールドフード４４を適用したのである。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る噴霧バーナ４０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る噴霧バーナ１０の場合と同様な効果を得ることができる。
【００４３】
［他の実施形態］
なお、前述した第一〜四番目の実施形態では、燃料噴霧ノズル１２の軸方向に沿って燃焼用の空気１ｂを燃焼室１１の内部に送給するようにした噴霧バーナ１０，２０，３０，４０の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、図５〜８に示すように、燃焼用の空気１ｂを周方向に沿って内部に送給できるように周面に空気供給管５１ａを設けた燃焼室５１を備えた噴霧バーナ５０，６０の場合であっても、前述した第一〜四番目の実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る噴霧バーナは、失火や不完全燃焼や目詰まり等を生じることなく比較的小さい熱量の火炎を安定して発生させることができることから、例えば、固体高分子形燃料電池に供給する燃料ガスを生成させる改質器に利用すると、上述した効果を有効に利用することができるので、産業上、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る噴霧バーナの第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る噴霧バーナの第二番目の実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明に係る噴霧バーナの第三番目の実施形態の概略構成図である。
【図４】本発明に係る噴霧バーナの第四番目の実施形態の概略構成図である。
【図５】本発明に係る噴霧バーナの他の実施形態の概略構成図である。
【図６】図５の噴霧バーナの径方向からみた場合の概略構成図である。
【図７】本発明に係る噴霧バーナのさらに他の実施形態の概略構成図である。
【図８】図７の噴霧バーナの径方向からみた場合の概略構成図である。
【図９】従来の噴霧バーナの一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ａ  空気（噴霧用）
１ｂ  空気（燃焼用）
２  燃料
３  火炎
３ａ  始端位置
１０  噴霧バーナ
１１  燃焼室
１２  燃料噴霧ノズル
１２ａ  空気噴射管
１２ｂ  燃料噴射管
１２ｃ  微粒化ノズル
１３  スパーク電極
１４  シールドフード
２０  噴霧バーナ
２４  シールドフード
３０  噴霧バーナ
３４  シールドフード
３５  フランジ板
４０  噴霧ノズル
４４  シールドフード
５０  噴霧ノズル
５１  燃焼室
５１ａ  空気供給管
６０  噴霧ノズル
【図１】
2008232518.tif 000003
【図２】
2008232518.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008232518.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008232518.tif 000008
【図７】
2008232518.tif 000009
【図８】
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【図９】
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