(57)【要約】【目的】油の燃焼システムを根底から見直し．画期的な燃費の低下及び二酸化炭素の削減を実現する。【構成】あらかじめ活性化された空気や油を炉内に設置された集気板の中心軸上に噴射し燃焼ガス化する。一方．炉内に設置された集気板によってノズルから噴射された燃焼ガスを反射させ焦点に集める事によって静圧を高め．集気板の底部の噴射口から燃焼ガスを噴出させ燃焼させる燃焼方法。【選択図】　図１
2004108751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気と油による燃焼ガスをノズルから炉内に吹き込み炉内にノズルと対向する様に設置された集気板によって燃焼ガスを焦点に集める事により燃焼ガスの静圧を高め集気板の底部に設けられた噴射口から燃焼ガスを噴射し燃焼する油の燃焼方法。
【請求項２】
空気とあらかじめ活性化された油による燃焼ガスをノズルから炉内に吹き込み炉内にノズルと対向する様に設置された集気板によって燃焼ガスを焦点に集める事により燃焼ガスの静圧を高め集気板の底部に設けられた噴射口から燃焼ガスを噴射し燃焼する油の燃焼方法。
【請求項３】
油とあらかじめ活性化された空気による燃焼ガスをノズルから炉内に吹き込み炉内にノズルと対向する様に設置された集気板によって燃焼ガスを焦点に集める事により燃焼ガスの静圧を高め集気板の底部に設けられた噴射口から燃焼ガスを噴射し燃焼する油の燃焼方法。
【請求項４】
あらかじめ共に活性化された空気と油による燃焼ガスをノズルから炉内に吹き込み炉内にノズルと対向する様に設置された集気板によって燃焼ガスを焦点に集める事により燃焼ガスの静圧を高め集気板の底部に設けられた噴射口から燃焼ガスを噴射し燃焼する油の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明による油の燃焼方法は生活や産業のあらゆる面に広く使用されている基礎的な設備であるボイラーの燃費に関するものである。
そのため．経済的な価値は非常に大きい。
エアー装置や炉内に集気板を追加設置するだけで従来から使用している炉やバーナーは殆ど．そのまま利用する事が出来る。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼技術では．バーナーによって油と共に空気を炉内に噴射し．基本的にはそのまま燃焼させているだけである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
今日では炉の燃焼によって発生する有害排気ガスや二酸化炭素の増大による環境汚染は止まらず．ますます拡大し進行し深刻な状態となっている。
そのため．炉の燃焼方法を根本的に見直し大幅に燃費を低下させ．二酸化炭素の排出を減少させると共に有害排気ガスについても減少させる技術の開発が急務となっている。
今日では車の場合．油を活性化する事で燃費すなわち二酸化炭素について１０〜２５％にも達する削減が現実のものとなっている。
この大きな削減量は油の活性化前後の差によるものであり．車特有の現象によるものは含まれない。
大略．燃焼状態の変化によるものだけである。
炉に油を吹き込み燃焼させる場合に燃費効率に係る最も重要な要件は油の粒子を如何に微細化する事が出来るかに懸かっている。
しかるに．油を活性化し油分子のクラスターをバラバラに細分化し炉内で燃焼しても殆ど燃費の削減効果は現れない。
今日ではバーナーによる炉内の燃焼では油の粒子は充分に微細化され且つ充分な空気を供給する事が出来るため殆ど完全燃焼され改善の余地はない。
しかしながら車の場合と炉の場合とで油の活性化による燃費削減効果が大きく異なってくる原因を突き止め炉における燃焼を改善する。
すなわち．エンジンのシリンダー内における定圧燃焼では密閉空間での燃焼であり活性化された空気や油を使用した場合に燃費が削減される原因となる燃焼現象を開放空間である炉内で如何にして実現するかが課題である。
車のエンジンの場合に使用する空気量につてはシリンダーに油と共に噴射され充分確保されている。
また．従来の燃焼では．燃焼ガスを炉内で完全に燃焼し切れず．尚．燃焼ガスの未燃焼部分が燃焼しつつ煙道内部に導入され燃焼している。
この様な煙道内での燃焼部分はボイラーとの熱交換の可能性は全くなく実質的には完全な燃費ロスであり．同時に二酸化炭素の増大にも繋がっている大きな原因と考えられる。
本発明の基本的な考え方は上記の様な炉内の燃焼に対する改善．また実質的な燃焼ロスを解消する燃焼方法について発明したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
今日では磁気による活性化装置により活性化した油を使用して車のシリンダー内での燃焼においては１０〜２５％の燃費の削減効果を実現している事は周知の通りである。
活性化された油を使用して大幅な燃費削減の効果を上げている事実に注目し．その原因となる車のシリンダー内における油の燃焼状態を調査し．可能な限り炉内で．その燃焼状態を再現し得る様にする事によって大巾な燃費削減すなわちニ酸化炭素の削減を達成する事を解決の手段とする。また煙道内部の燃焼による実質的な燃費ロスについては油を活性化し燃焼速度を高める事によって減少させる。以上が課題解決の手段である。
【０００５】
【作用】
本発明による油の燃焼方法は．あらかじめ磁気により活性化した油による車の燃費の低下や排気ガスの削減技術を炉の燃焼に利用し従来では得られない大きな燃費や排気ガスの削減を実現する事を目的とする。
すなわち．内燃機関による定圧燃焼による燃焼状態を炉内での燃焼に適用する方法について考える。
無論．シリンダー内での燃焼は完全に密閉された空間で一定の圧力が掛かった状態での燃焼であり炉内での燃焼は開放空間での圧力が掛からない状態での燃焼である。
一般的に車のエンジンではシリンダー内での燃焼では空気量は充分確保されており．空気量不足による不完全燃焼の恐れはない。
さて．従来の炉による油の燃焼については炉の構造上の原因により不完全燃焼は避けられないものである。
一般的に炉は．その種類や構造及び機能を問わず．基本的には外部から炉内に空気を取り込み油の可燃ガスと空気との混合ガスを作り油の微細粒子と共に燃焼ガスとなり燃焼しつつ炉内を流動し終には導煙口から煙道に導入され外気へ放出される炉内全体としての流動経過を辿る。
一般的に炉の構造から見て炉内の燃焼ガスの流れは流体力学的に乱流となっている。
また乱流によって多くの部分で渦流が発生している。
更に．燃焼ガスの燃焼圧力や燃焼ガスが炉内の壁面に衝突する事により発生する乱流等の影響が加わり燃焼ガスは非常に複雑な乱流状態となり炉内のあらゆる部分で激しい渦流を発生していると考えられる。
さて．上記の炉内全体としての大きな燃焼ガスの流れは炎を未燃焼部分へ進行させる効果はなく．むしろ未燃焼部分を包含したまま導煙口を通過し煙道に導入され不完全燃焼となる。
いずれにせよ炉全体としての燃焼ガスの流れの中では未燃焼ガスを完全に燃焼させる事は不可能である。
従って炉内での燃焼では不完全燃焼は避ける事は出来ないものである。炉内に発生する燃焼ガスの乱流は炉内の壁面などに粘性により付着及び滞留する未燃焼ガスや排気ガス等を流動させ炉内全体に渡り燃焼に良好な混合ガスの燃焼状態をつくる作用がある。
特に燃焼ガスの小さい渦流は炎面から未燃焼ガスへの熱伝達や拡散を助け．且つ未燃焼ガスの反応面積を増加させ．完全燃焼を進行させる要因になる。
特に不規則で且つ小規模な乱流や渦流は．未燃焼ガスを燃焼させ完全燃焼のためには最も効果的である考えられる。
また．従来の燃焼では炉内に吹き込まれた燃焼ガスを完全に炉内で燃焼し切ることは不可能であり燃焼途中の未燃焼ガス状態のままで導煙口から煙道に導入され外気中にまで排出されているのが現状である。
この場合．導煙口から煙道へ更に外気へ排出される間での燃焼はボイラーとの熱交換については無縁のエネルギーであり実質的に完全な燃費ロスとなる部分である。
従って．如何に炉内で燃焼ガスを燃焼し切るかと言う実質的な炉の燃焼方法が問われている。
この燃焼ロスとなる燃焼は有害排気ガスを減少させると言う事では一定の効果はある。
しかしながら．これは明らかに油をムダに燃焼している部分であり．燃費の増大や二酸化炭素ガスの増大の原因である事は明らかである。
上記のムダな燃焼を減少させる事によって．燃費を低減し二酸化炭素の排出を大きく削減し得る可能性があると考えられる。
さて活性化により空気や油の分子は励起状態となり反応力が強まる。
そのため．炎前反応が活発になり炎前反応で蓄積される反応熱が増大し燃焼ガスの発火温度は低下する。
すなわち発火までの時間が短縮され且つ炎の伝播速度は高くなる。
そのため燃焼ガスは．より早く燃焼し切ることが出来る様になる。
特に．車の油を活性化する事によりシリンダー内での燃焼状態を改善し１０〜２５％の非常に大きな燃費の削減すなわち二酸化炭素の削減を達成している状況がある。
そのため．炉における燃焼の場合でも活性化された油を使用する事によって燃焼ガスの燃焼速度を高め車のシリンダー内での燃焼状態に出来るだけ近い燃焼状態を炉内で実現する事により従来の炉では考えられない大きな燃費の削減すなわち二酸化炭素の削減を達成出来る可能性がある。以下．シリンダー内の燃焼状態について詳細に記述する。
車のシリンダー内で油が燃焼する場合は電気火花により熱を加えられた部分が着火温度に達すると急激な酸化反応を起こし炎を発生し点火する。点火により発生した熱は伝導．拡散．対流．輻射等によって相隣る未燃焼の分子を着火温度にまで上昇させつつ炎は順次．周辺の未燃焼部分に伝播して行く。
未燃焼部分では加熱されている間に炎前反応が始まる。
この炎前反応によって発生した熱により．更に未燃焼ガスは加熱され温度は上昇する。
この様に急速に炎前反応が拡大する。
さて活性化した油の自由電子のエネルギーは増大し油の分子は反応力の強い励起状態となっている。
そのため燃焼ガスは炎前反応が起こり易くなり燃焼ガスは．より早く燃焼し切る事が出来る様になる。
従って．磁気により活性化した油を使用する事により炉の煙道内で燃焼する実質的な燃費ロスを減少させる事が出来る。
また油の活性化により．燃焼ガスの反応力が高まり．より完全燃焼させる事が可能となり有害排気ガスの減少も実現する事が出来る。
さて．本発明による油の燃焼方法ではノズルから噴射された燃焼ガスを炉内に設置された集気板で受ける。
集気板は耐熱性の材質からなり．その内側面は双曲線カーブによる凹面状となっている。
更に集気板の底部には適当な大きさの噴出口が設けられている。
さてノズルから噴射される燃焼ガス流の中心が集気板の内部凹面上の焦点に集まる様に集気板をノズルに接近させて相対向する様に設置する。従ってノズルから噴射された燃焼ガスは集気板に達すると．その内部凹面上で反射され全ての燃焼ガスは焦点付近の一点に集中して集まる。
そのため焦点付近の燃焼ガスの静圧は増大する。
燃焼ガスの圧力が高まると一定体積中に含ませるエネルギーが大きくなるため炎前反応で蓄積される反応熱は増加し燃焼ガスの発火温度は低下する。
従って燃焼ガスは圧力上昇によって発火までの時間は短縮され且つ炎の伝播速度も高まる。
そのため燃焼ガスは．より早く燃焼し切る事が出来る様になる。
引き続きノズルからの燃焼ガスが噴射されると集気板の底部の噴出口から燃焼ガスは噴出する。
集気板の底部の噴出口の断面積をノズルの断面積に対してどの程度の大きさにするかによって集気板の底部の噴出口から噴出する燃焼ガスの静圧を定めることが出来る。
また．ノズルは２個以上の複数個を同時に使用し１枚の集気板で集気する事も出来る。
この方法によれば．より静圧の大きな燃焼ガスを焦点付近に集中させる事が出来る。
いずれにもせよ集気板の内部凹面の焦点付近の静圧を可能な限り高めて車のシリンダー内の圧力に近ずける事が重要である。
例えばシリンダー内の圧縮比はガソリン車では１／４〜１／９である。
従って．集気板の焦点付近の静圧は４Ｋｇ／ｃｍ２に近ければ近い程シリンダー内での燃焼状態に近い燃焼状態を再現する事が出来る。
本発明による油の燃焼方法では燃焼ガスが移動する順序は集気板の焦点から底部の噴出口へ移動する。
しかも．その間の距離は小さく僅かである。
焦点付近では燃焼ガスの流れは一点に集中する様に作用しあらゆる方向から同時に燃焼ガスに圧力がかかるため焦点付近の全ての周辺圧力によって．圧縮された燃焼ガスは平衡状態となり焦点付近に留まる。
従って燃焼ガスは自動的にかなりの圧力上昇となる。
集気板の底部の噴出口へは焦点部分の高い静圧の燃焼ガスは殆どそのままの状態で円滑に移動するため底部の噴出口から噴出する際の静圧もかなり大きくなる。集気板の底部の噴出口から噴出する燃焼ガスが点火されるとその燃焼熱により集気板の底部の噴出口付近の未燃焼ガスは加熱され炎前反応を起こす。
炎前反応を起こし中間生成物（過酸化物．アルデハイド．一酸化炭素．酸など）を発生させた未燃焼ガスは熱を発生し．更に未燃焼ガスを加熱する。この場合．集気板の内部凹面上に集積された燃焼ガスの温度が油の自然発火温度（例えば．ガス油：３３０〜３５０℃．原油：４００〜４５０℃）以上に上昇しない様に集気板の外部の凸面を充分に断熱する事が重要である。
一方．未燃焼ガスの炎前反応を活発に促進するためには．未燃焼ガスの温度を出来るだけ高める事が効果的である。
さて炉内での燃焼においては集気板の内部凹面に集積された燃焼ガスが集気板の周辺から発火しない様にするためエアーカーテンのノズル装置を利用する事としているが燃焼は集気板の底部の噴射口付近に限定されて発生する場合にはエアーカーテン用のノズル装置は不要である。
また集気板の内部凹面は常にノズルから噴射される燃焼ガスを反射するためホーローびきやセラミックス等による滑らかな面とする。
また．集気板の外部凸面は断熱材に覆われ炉内の炎による加熱を防止し．集気板の内部凹面上に集積される燃焼ガスの温度を自然発火温度以上に上昇させない様に抑えている。
尚．集気板では内部凹面の焦点と底部の噴出口の位置は接近している。焦点付近は燃焼ガスが集中し静圧が高くなっているため静圧の低い噴出口へ燃焼ガスは自動的に移動する。
従って噴出口付近の燃焼ガスの静圧は高くなり．炎前反応が促進されやすい燃焼状態となっている。
以上の様に本発明による油の燃焼方法ではあらかじめ油や空気を活性化し炉内に吹き込み．炉内の燃焼では燃焼ガスに一定の圧力を掛けた状態で燃焼する事が出来る。
そのため．燃焼ガスの燃焼速度が高まり短時間で炉内で燃え尽きるため炉内の燃焼ガスの温度は上昇し．炉内の温度も上昇する。
炉内の温度を一定に保つため燃焼ガスの供給量を減らす事となり燃料消費量の減少となる。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明による油の燃焼方法の一実施例による模式図である。
１はバーナーである。
油を微細粒子とし空気と混合し炉５内に吹き込む装置である。
２はノズルであり．バーナー１でつくられた燃焼ガスを炉５内に吹き込む装置である。
３は空気圧縮機である。特に．エアーホースによってエアーノズル３ａからエアーを炉５内に噴出しエアーカーテンを作るために利用する。
このエアーカーテンによって炉５内の炎が集気板４の内側凹面に集積されている燃焼ガスに引火しない様にする事が出来る。
同時に．集気板４の外部凸面を冷却し．集気板４が自然発火温度以上に過熱されない様にする事が出来る。
４は集気板である。ノズル２から噴出される燃焼ガスの中心線が集気板４の内部凹面の中心線と一致する様に設置される。
すなわち．燃焼ガスの進行方向が集気板４の焦点４ｂから集気板４の底部の噴射口４ａとほぼ一致する様に設定されている。
５は炉である。
５ａはノズル２より炉５内に燃焼ガスを噴射するための開口部であり．同時にノズル３ａから炉５内にエアーを吹き込むための開口部である。
さて．ノズル２から噴射された燃焼ガスは炉５の開口部５ａから炉５内に噴射される。
噴射された燃焼ガスは広がりを持ちつつ炉５内を直進する。
一定の広がりをもって直進した全ての燃焼ガスは集気板４の内部凹面に衝突し反射され集気板４の焦点４ｂ付近に集まる。
そのため．焦点４ｂ付近の燃焼ガスの圧力は高まる。
また．集気板４の焦点４ｂと底部の噴射口４ａは非常に接近しているだけではなく静圧の高い焦点４ｂ付近の燃焼ガスが静圧の低い底部の噴出口４ａへ移動するみならずノズル２からの燃焼ガスの更なる流入圧力に押されて静圧の低い集気板４の底部の噴射口４ａ付近に移動する。
従って．集気板４の底部の噴射口４ａ付近の静圧も高くなる。
更に．ノズル２から引き続き燃焼ガスが噴射されると圧力の高まった集気板４の底部の噴射口４ａから炉５内に燃焼ガスが噴出される。
一方．ノズル３ａから噴射された空気は集気板４の外周を包み込む様なエアーカーテン状とし外部凸面上に流れ集気板４を冷却すると共に炎によって集気板４の内部凹面上に集積された燃焼ガスが発火する事を防止する。
６はボイラーであり．水による熱交換のための一般的な装置である。
７は煙道である。炉５内で発生した排気ガスを導煙口７ａから外気中へ排出するためのものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明による油の燃焼方法により炉内で燃焼ガスに一定の圧力を掛かけた状態及び．あらかじめ活性化された空気や油を炉内に吹き込み燃焼ガス化する状態は共に炎前反応を促進する様に作用するため．燃焼速度は大きく高まる。
また活性化された空気や油は反応し易い励起状態となり炉内での油のガス化や油のガスと空気との混合ガス化を促進する。
従って空気や油の活性化によって燃費や二酸化炭素ガス等の削減及び有害排気ガスの減少等の効果をより一層高める事が出来る。
また．活性化した油による車の燃費の削減量（１０〜２５％）が特に大きい事を考えれば炉内での燃焼状態を根本的に改善する事により大幅な燃費の削減すなわち二酸化炭素の削減を期待する事が出来る。
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明による油の燃焼方法による一実施例の模式図である。
【符号の説明】
１：　バーナー
２：　ノズル
３：　空気圧縮機
３ａ：　エアーノズル
４：　集気板
４ａ：　底部の噴出口
４ｂ：　集気板の焦点
５：　炉
５ａ：　開口部
６：　ボイラー
７：　煙道
７ａ：　導煙口
【図１】
2004108751.tif 000003