(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料を予めエマルジョン化することなく、エマルジョン燃料の燃焼の特徴であるミクロ爆発を起こして燃焼効率を向上させ、高い燃焼温度を得ることができる燃焼装置及び燃焼方法を、簡易な構成で様々な用途に利用できるようにして提供する。【解決手段】内部に循環パイプ１を配設した燃焼室２と、燃料３を噴出口から噴出させて燃焼させるバーナー４と、燃料３をバーナーへ供給する燃料供給手段と、循環パイプ１と接続され、バーナー４に設けられた噴射ノズルと、循環パイプ１内を循環して、噴射ノズルへ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、循環パイプ１内を循環して、噴射ノズルへ水蒸気を供給する水蒸気供給手段とを設け、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、燃料を拡散して効率的に燃焼させることができる。【選択図】図１
2009168322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に循環パイプを配設した燃焼室と、
燃料を噴出口から噴出させて燃焼させるバーナーと、
燃料をバーナーへ供給する燃料供給手段と、
前記循環パイプと接続され、バーナーに設けられた噴射ノズルと、
前記循環パイプ内を循環して、前記噴射ノズルへ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、
前記循環パイプ内を循環して、前記噴射ノズルへ水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
から構成される
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記燃料供給手段は、
ろ過手段と、
燃料加熱手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室は、
海水濃縮用循環パイプが配設され、
前記海水濃縮用循環パイプ内を循環して、海水タンクへ海水濃縮用空気を供給する海水濃縮用空気供給手段と、
前記海水タンクに供給された海水濃縮用空気によって前記海水タンク内の海水を蒸発させて塩分濃度を高める海水濃縮手段と、
濃縮海水を燃焼室の熱で蒸発させて結晶化する結晶化手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼装置を用いた製塩装置。
【請求項４】
燃料をバーナーへ供給する工程と、
燃焼用空気を、バーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する工程と、
前記燃焼用空気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第１工程と、
水を、第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第２工程と、
からなる
ことを特徴とする燃焼方法。
【請求項５】
燃料をバーナーへ供給する工程と、
燃焼用空気を、循環パイプ内を循環させ、バーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する工程と、
前記燃焼用空気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第１工程と、
水を、第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第２工程と、
からなる
ことを特徴とする燃焼方法。
【請求項６】
前記の第２工程は、
水を、燃焼用空気に混入させ、燃焼用空気と共に第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を燃焼用空気と共に前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を燃焼用空気と共に前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構成によって様々な用途に利用できる燃焼装置及び燃焼方法において、燃料を予めエマルジョン化することなく、エマルジョン燃料の燃焼の特徴であるミクロ爆発を起こして燃焼効率を向上させ、高い燃焼温度を得ることができる燃焼装置及び燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃料を燃焼させるに際して、完全燃焼或いは燃焼効率を向上させる燃焼装置、燃焼方法として、エマルジョン燃料を使ったものがある。
【０００３】
エマルジョン燃料とは、廃油や重油・軽油等の燃料に水を混合させた燃料である。
このエマルジョン燃料を燃焼させると、まず沸点が低い水が気化・蒸発する。
その際、水の周りの燃料は、飛散して、より細かい径の粒子となる。
【０００４】
この細かい粒子の燃料は、体積当たりの酸素と接する面積が大きくなり、燃焼に必要な過剰空気を低く抑え、局部的な不完全燃焼が少なくなるため燃焼効率が高まり、省エネルギーの効果が大きくなると同時に、粒子状物質の発生量が減少する。
しかし、一般に、エマルジョン燃料は、均一性が十分でない場合があり、着火性や燃焼性にばらつきが生じるため、上記優れた性質を十分発揮できない場合が多い。
【０００５】
そこで、下記特許文献１には、複雑な手段が不用で安定的な燃焼ができ、エマルジョン燃料が本来有する優れた性質を発揮できるエマルジョン燃料燃焼装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１１２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に係る発明の発明者は、エマルジョン燃料に効果的に熱を伝える燃焼器として、まず、管状火炎バーナーが優れているとの知見を得たことに基づき、一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の他端部に酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられ、このノズルが配置されている同一の周面にエマルジョン燃料の噴射弁が設けられた管状火炎バーナーと、前記噴射弁にエマルジョン燃料を供給するエマルジョン燃料供給手段とを備えた燃焼装置を発明したものである。
【０００７】
管状火炎バーナーは、管状の燃焼室にエマルジョン燃料と酸素含有ガスを噴射して旋回流を生じさせて燃焼させるものである。
このような管状火炎バーナーにおいては、酸素含有ガスを吹き込んで旋回流を形成させると共に、エマルジョン燃料を噴射して点火すると、燃焼室に管状の火炎が形成される。
【０００８】
そして、燃料液滴は加熱され、液滴中の水が瞬時に沸騰して、燃料液滴はさらに微粒化されて急速に燃焼する。
このように、管状火炎バーナーによれば、バーナー火炎からの直接伝熱により燃料液滴を急速加熱できるため、エマルジョン燃料にミクロ爆発を効果的に生じさせることができ、着火性、燃焼性にばらつきのあるエマルジョン燃料を安定して燃焼させることができる。
その結果、上記エマルジョン燃料の優れた性質を十分発揮することができる。
【０００９】
しかしながら、そもそもエマルジョン燃料は、本来相容れない水と燃料とを混合し、均一に分散させたもので、これを有効に活用するためには、長期に亘って安定した状態を保つ必要がある。
【００１０】
また、エマルジョン燃料の殆どが、少量とはいえ界面活性剤などの添加剤を混合させて安定化を図っており、少量とはいえ、界面活性剤の量と費用は無視できない。
混合する水の量が多過ぎる場合には、燃焼効率が著しく低下するために燃焼効率が悪くなり、結局省エネルギーにならないという問題がある。
また、エマルジョン燃料を燃焼させることによって発生した燃焼ガスの中には、界面活性剤の分子成分が含まれる。
【００１１】
このように、エマルジョン燃料は、まだまだ改良の余地があるものと言わざるを得ない。
また、優れた性質を十分発揮することができるエマルジョン燃料や燃焼装置を手に入れること自体が難しいというのが現実である。
【００１２】
そこで、本発明は、上述の問題に鑑みて、燃料を予めエマルジョン化することなく、エマルジョン燃料の燃焼の特徴であるミクロ爆発を起こして燃焼効率を向上させ、高い燃焼温度を得ることができる燃焼装置及び燃焼方法を、簡易な構成で様々な用途に利用できるようにして提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述の課題を、以下の手段によって解決することができる。
【００１４】
本発明の請求項１は、
内部に循環パイプを配設した燃焼室と、
燃料を噴出口から噴出させて燃焼させるバーナーと、
燃料をバーナーへ供給する燃料供給手段と、
前記循環パイプと接続され、バーナーに設けられた噴射ノズルと、
前記循環パイプ内を循環して、前記噴射ノズルへ燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給手段と、
前記循環パイプ内を循環して、前記噴射ノズルへ水蒸気を供給する水蒸気供給手段と、
から構成される
ことを特徴とする燃焼装置である。
【００１５】
燃焼室は、バーナーによって、燃料を燃焼させるところである。
燃焼室の内部には、循環パイプが配設され、循環パイプ内を循環する燃焼用空気と水とを高温に熱することができる。
循環パイプは、燃焼室内に配設されるもので、燃焼用空気と水を循環させる。
循環パイプは、燃焼用空気と水とをそれぞれ循環させる複数のパイプから構成されても良いし、燃焼用空気と水とを同一のパイプで循環させるように構成しても良い。
【００１６】
燃焼用空気供給手段は、圧送手段によって燃焼用空気をバーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する手段である。
圧送とは、所定の圧力を作用させながら燃焼用空気を噴射ノズルへ送り出すことを意味し、高圧力、高速度での移送を含む概念である。
圧送手段とは、例えば、コンプレッサー等が挙げられる。
【００１７】
燃焼用空気は、圧送手段によって圧送され、噴射ノズルへ供給される。
燃焼用空気は、燃料を勢い良く燃焼させるためのもので、燃料のみの燃焼では炎の拡散範囲が狭く、燃焼温度も高温にはならない。
そこで、燃焼用空気を噴射ノズルから噴射させることで、燃料を拡散するので燃焼範囲が拡大し、燃焼温度も高温になる。
燃焼用空気は、燃焼室内の循環パイプを通って、噴射ノズルへ供給されても良いし、燃焼室内の循環パイプを通らないで、直接噴射ノズルへ供給されても良い。
【００１８】
水蒸気供給手段は、圧送手段によって水蒸気をバーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する手段である。
具体的には、貯水槽等に貯水された水を燃焼室内の循環パイプへ圧送手段によって送水し、高温に熱せられた循環パイプの熱によって発生した水蒸気をバーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する。
【００１９】
循環パイプの熱によって水蒸気が発生すると、水蒸気の圧力によって水が逆流するおそれがある。
そこで、水が逆流しないように、逆止弁や、コンプレッサー等の圧送手段を備えることが必要となる。
【００２０】
水蒸気供給手段が、前記燃焼用空気と同一の循環パイプによって循環する場合は、燃焼用空気供給手段に設けられた圧送手段が、水の逆流防止を兼ねるので、水蒸気供給手段には不要となる。
しかし、水蒸気供給手段が、前記燃焼用空気と別々の循環パイプによって循環する場合は、水蒸気供給手段に圧送手段を備えることが好ましい。
【００２１】
バーナーは、燃料を原料として、燃焼室内で燃焼させるものである。
燃料とは、軽油、灯油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、廃油の他、有機溶剤などの燃焼させることができる液体燃料をいう。
バーナーには、燃料を供給する燃料パイプが接続され、燃料パイプを通してバーナー内部に燃料が供給される。
バーナーは、先端部に燃料を噴出させる噴出口を有し、噴出させる燃料の量を調整する噴出量調整手段が設けられている。
【００２２】
噴出量調整手段は、噴出口を開閉する弁や、噴出口を塞ぐノズルなどを用いることができる。
バーナーは、燃焼用空気及び水蒸気を噴射する噴射ノズルが設けられている。
噴射ノズルは、バーナーの外部、或いは内部のいずれに設けても良い。
【００２３】
例えば、噴射ノズルがバーナー外部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口をバーナーの噴出口に近設し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口から噴出される燃料を拡散して燃焼させることができる。
【００２４】
噴射ノズルがバーナー内部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口を噴出口よりも若干引っ込んだ位置に設置し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口付近の燃料を噴出口から勢い良く拡散させて燃焼させることができる。
噴射ノズルは、循環パイプと連結し、循環パイプ内を流れる燃焼用空気または水蒸気、または両者を噴射する。
【００２５】
噴射ノズルは、循環パイプが燃焼用空気と水蒸気とでそれぞれ別のパイプで構成されている場合は、それぞれの循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気がそれぞれ異なる噴射ノズルから噴射される。
燃焼用空気と水蒸気用とが同一の循環パイプで循環するように構成されている場合は、噴射ノズルは１の循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気は、同一の噴射ノズルから噴射される。
【００２６】
本発明の請求項２は、
前記燃料供給手段は、
ろ過手段と、
燃料加熱手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００２７】
燃料として、特に廃油などの不純物が多く混入したものを使用する場合は、燃料をろ過して不純物を除去する必要がある。
そこで、燃料供給手段は、ろ過手段を備える。
ろ過手段は、フィルター等によって廃油を濾す方法や、廃油に薬剤等の添加物を添加して不純物を吸着させて除去する方法などが挙げられる。
【００２８】
また、燃料供給手段は、燃料を加熱する燃料加熱手段を備える。
燃料加熱手段は、ろ過前に設けた場合は、燃料をろ過し易くするためであり、ろ過後に設けた場合は、燃料を燃焼し易くするためである。
燃料加熱手段は、使用する燃料によって、加熱するタイミングを適宜選択することができ、ろ過の前後のいずれか一方だけでも良い。
【００２９】
特に、燃料に廃油を使用する場合は、ろ過して不純物を除去することが必要になるため、ろ過前に燃料を加熱することが好ましい。
燃料加熱手段は、燃料を加熱できればいずれでも良く、例えば、簡易に省電力で加熱できる加熱手段として電気式ヒーター等が挙げられる。
【００３０】
本発明の請求項３は、
前記燃焼室は、
海水濃縮用循環パイプが配設され、
前記海水濃縮用循環パイプ内を循環して、海水タンクへ海水濃縮用空気を供給する海水濃縮用空気供給手段と、
前記海水タンクに供給された海水濃縮用空気によって前記海水タンク内の海水を蒸発させて塩分濃度を高める海水濃縮手段と、
濃縮海水を燃焼室の熱で蒸発させて結晶化する結晶化手段と、
を備えた
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃焼装置を用いた製塩装置である。
【００３１】
海水濃縮用循環パイプは、燃焼室内に配設されるもので、海水濃縮用空気を循環させる。
海水濃縮用空気供給手段は、圧送手段によって海水濃縮用空気を海水タンクへ供給する手段である。
圧送とは、所定の圧力を作用させながら海水濃縮用空気を海水タンクへ送り出すことを意味し、高圧力、高速度での移送を含む概念である。
圧送手段とは、例えば、コンプレッサー等が挙げられる。
【００３２】
海水タンクは、海水を貯留するタンクである。
海水タンク内に、海水濃縮用循環パイプを延設し、パイプ内を循環する海水濃縮用空気の熱によって、海水タンク内の海水を熱して蒸発させる。
塩分濃度が高くなった濃縮海水は、結晶化手段によって結晶化し、塩を製造する。
結晶化手段は、濃縮海水を熱して塩を製造する手段であり、例えば、燃焼室の上に塩を製造する鍋などを用いることができる。
【００３３】
例えば、鍋を燃焼室に載置し、海水タンクから鍋に供給された濃縮海水を燃焼室の熱で温め、結晶化させて塩を製造する。
本発明によれば、高温の燃焼温度を得られる燃焼装置によって、短期間で濃縮海水を結晶化することができ、より短時間に塩を製造できる。
また、燃焼効率が高いので、燃料を節約でき、経費を削減できる。
【００３４】
本発明の請求項４は、
燃料をバーナーへ供給する工程と、
燃焼用空気を、バーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する工程と、
前記燃焼用空気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第１工程と、
水を、第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第２工程と、
からなる
ことを特徴とする燃焼方法である。
【００３５】
燃料は、バーナーと接続された燃料パイプを通して、燃料タンクからバーナーへ供給される。
バーナーは、供給された燃料を使って燃焼室内で燃焼させる。
燃焼用空気は、バーナーに設けられた噴射ノズルから噴射される。
【００３６】
燃料は、噴射ノズルから噴射される燃焼用空気によって拡散され、燃焼室内で勢い良く燃焼する。
燃焼用空気は、圧送手段によって圧送され、噴射ノズルへ供給される。
燃焼用空気は、燃料を勢い良く燃焼させるためのもので、燃料のみの燃焼では炎の拡散範囲が狭く、燃焼温度も高温にはならない。
【００３７】
そこで、燃焼用空気を噴射ノズルから噴射させることで燃料を拡散するので燃焼範囲が拡大し、燃焼温度も高温になる。
圧送とは、所定の圧力を作用させながら燃焼用空気を噴射ノズルへ送り出すことを意味し、高圧力、高速度での移送を含む概念である。
圧送手段とは、例えば、コンプレッサー等が挙げられる。
【００３８】
そして、燃焼室内に配設された循環パイプを温める。
高温に温められた循環パイプ内に水を循環させることで、水が水蒸気化し、発生した水蒸気はバーナーに設けられた噴射ノズルから噴射される。
水蒸気は、水から水蒸気に変化する際に体積が増加し、水蒸気の圧力によって水が逆流するおそれがあるため、圧送手段によって噴射ノズルへ供給されることが好ましい。
【００３９】
噴射ノズルから噴射された水蒸気は、バーナーの噴出口から噴出する燃料と混ざるようにして飛散する。
燃料と混ざるようにして飛散した水蒸気は、燃料よりも沸点が低いため、燃料より先に気化・蒸発する。
その際、水の周りの燃料は、飛散して、より細かい径の粒子となる。
この細かい粒子の燃料が燃焼することで、ミクロ爆発と言われる燃焼が起こる。
【００４０】
細かい粒子の燃料は、体積当たりの酸素と接する面積が大きくなり、燃焼に必要な過剰空気を低く抑え、局部的な不完全燃焼が少なくなるため燃焼効率が高まり、省エネルギーの効果が大きくなると同時に、粒子状物質の発生量が減少する。
【００４１】
なお、噴射ノズルは、バーナーの外部、或いは内部のいずれに設けても良い。
例えば、噴射ノズルがバーナー外部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口をバーナーの噴出口に近設し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口から噴出される燃料を拡散して燃焼させることができる。
【００４２】
噴射ノズルがバーナー内部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口を噴出口よりも若干引っ込んだ位置に設置し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口付近の燃料を噴出口から勢い良く拡散させて燃焼させることができる。
噴射ノズルは、循環パイプと連結し、循環パイプ内を流れる燃焼用空気または水蒸気、または両者を噴射する。
【００４３】
噴射ノズルは、循環パイプが燃焼用空気と水蒸気とでそれぞれ別のパイプで構成されている場合は、それぞれの循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気がそれぞれ異なる噴射ノズルから噴射される。
燃焼用空気と水蒸気用とが同一の循環パイプで循環するように構成されている場合は、噴射ノズルは１の循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気は、同一の噴射ノズルから噴射される。
【００４４】
本発明の請求項５は、
燃料をバーナーへ供給する工程と、
燃焼用空気を、循環パイプ内を循環させ、バーナーに設けられた噴射ノズルへ供給する工程と、
前記燃焼用空気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第１工程と、
水を、第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による第２工程と、
からなる
ことを特徴とする燃焼方法である。
【００４５】
燃料は、バーナーと接続された燃料パイプを通して、燃料タンクからバーナーへ供給される。
バーナーは、供給された燃料を使って燃焼室内で燃焼させる。
そして、燃焼室内に配設された循環パイプを温める。
【００４６】
燃焼用空気は、燃焼室内に配設された循環パイプ内を循環する。
循環パイプは、燃焼室内の燃焼によって高温に熱せられているので、循環パイプ内を循環する燃焼用空気は高温に熱せられる。
この高温の燃焼用空気は、バーナーに設けられた噴射ノズルから噴射される。
【００４７】
燃料は、噴射ノズルから噴射される燃焼用空気によって拡散され、燃焼室内で勢い良く燃焼する。
燃焼用空気は、圧送手段によって圧送され、噴射ノズルへ供給される。
燃焼用空気は、燃料を勢い良く燃焼させるためのもので、燃料のみの燃焼では炎の拡散範囲が狭く、燃焼温度も高温にはならない。
【００４８】
そこで、燃焼用空気を噴射ノズルから噴射させることで燃料を拡散するので燃焼範囲が拡大し、燃焼温度も高温になる。
圧送とは、所定の圧力を作用させながら燃焼用空気を噴射ノズルへ送り出すことを意味し、高圧力、高速度での移送を含む概念である。
圧送手段とは、例えば、コンプレッサー等が挙げられる。
【００４９】
そして、燃焼室内に配設された循環パイプを温める。
高温に温められた循環パイプ内に水を循環させることで、水が水蒸気化し、発生した水蒸気はバーナーに設けられた噴射ノズルから噴射される。
水蒸気は、水から水蒸気に変化する際に体積が増加し、水蒸気の圧力によって水が逆流するおそれがあるため、圧送手段によって噴射ノズルへ供給されることが好ましい。
【００５０】
噴射ノズルから噴射された水蒸気は、バーナーの噴出口から噴出する燃料と混ざるようにして飛散する。
燃料と混ざるようにして飛散した水蒸気は、燃料よりも沸点が低いため、燃料より先に気化・蒸発する。
その際、水の周りの燃料は、飛散して、より細かい径の粒子となる。
この細かい粒子の燃料が燃焼することで、ミクロ爆発と言われる燃焼が起こる。
【００５１】
細かい粒子の燃料は、体積当たりの酸素と接する面積が大きくなり、燃焼に必要な過剰空気を低く抑え、局部的な不完全燃焼が少なくなるため燃焼効率が高まり、省エネルギーの効果が大きくなると同時に、粒子状物質の発生量が減少する。
【００５２】
なお、噴射ノズルは、バーナーの外部、或いは内部のいずれに設けても良い。
例えば、噴射ノズルがバーナー外部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口をバーナーの噴出口に近設し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口から噴出される燃料を拡散して燃焼させることができる。
【００５３】
噴射ノズルがバーナー内部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口を噴出口よりも若干引っ込んだ位置に設置し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口付近の燃料を噴出口から勢い良く拡散させて燃焼させることができる。
噴射ノズルは、循環パイプと連結し、循環パイプ内を流れる燃焼用空気または水蒸気、または両者を噴射する。
【００５４】
噴射ノズルは、循環パイプが燃焼用空気と水蒸気とでそれぞれ別のパイプで構成されている場合は、それぞれの循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気がそれぞれ異なる噴射ノズルから噴射される。
燃焼用空気と水蒸気用とが同一の循環パイプで循環するように構成されている場合は、噴射ノズルは１の循環パイプと連結され、燃焼用空気と水蒸気は、同一の噴射ノズルから噴射される。
【００５５】
本発明の請求項６は、
前記の第２工程は、
水を、燃焼用空気に混入させ、燃焼用空気と共に第１工程で高温に熱せられた循環パイプ内を循環させて水蒸気化し、発生した水蒸気を燃焼用空気と共に前記噴射ノズルへ供給する工程と、
前記水蒸気を燃焼用空気と共に前記噴射ノズルから噴射させながら、燃焼室内で燃料を燃焼させる工程と、
による
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃焼方法である。
【００５６】
第２工程において、
循環パイプを循環する燃焼用空気に水を混入させることで、循環パイプ内を燃焼用空気と水とが循環する。
循環パイプは、燃焼室の熱で高温に熱せられているから、燃焼用空気と水とが循環パイプを通過する際には、水が水蒸気化する。
発生した水蒸気は、燃焼用空気と共に、バーナーに設けられた噴射ノズルから噴射される。
噴射された燃焼用空気及び水蒸気は、バーナーの噴出口から噴出する燃料と混ざるようにして飛散する。
燃料と混ざるようにして飛散した水蒸気は、燃料よりも沸点が低いため、燃料より先に気化・蒸発する。
【００５７】
その際、水の周りの燃料は、飛散して、より細かい径の粒子となる。
この細かい粒子の燃料が燃焼することで、ミクロ爆発と言われる燃焼が起こる。
水蒸気と共に噴射される燃焼用空気によって、燃料を広範囲に拡散し、燃焼範囲を広げ、より高温の燃焼温度を得ることができる。
【００５８】
なお、噴射ノズルは、バーナーの外部、或いは内部のいずれに設けても良い。
例えば、噴射ノズルがバーナー外部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口をバーナーの噴出口に近設し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口から噴出される燃料を拡散して燃焼させることができる。
【００５９】
噴射ノズルがバーナー内部に設けられている場合は、噴射ノズルの噴射口を噴出口よりも若干引っ込んだ位置に設置し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口付近の燃料を噴出口から勢い良く拡散させて燃焼させることができる。
噴射ノズルは、循環パイプと連結し、循環パイプ内を流れる燃焼用空気または水蒸気、または両者を噴射する。
【００６０】
また、水蒸気が噴射ノズルから噴射されるようになった後は、燃焼用空気は供給しなくても良い。
水蒸気がバーナーの噴出口から噴出する燃料と混ざるようにして飛散することで、ミクロ爆発と言われる燃焼が起こり、燃料を広範囲に拡散して燃焼範囲を広げ、より高温の燃焼温度を得ることができる。
【００６１】
しかし、燃焼用空気に混入した水が循環パイプ内を循環する際、熱によって水蒸気が発生すると、水蒸気の圧力によって水が循環パイプ内を逆流するおそれがある。
そこで、水が循環パイプ内を逆流しないように、逆止弁や、コンプレッサー等の圧送手段を設けることが望ましい。
【発明の効果】
【００６２】
１）燃料をエマルジョン化せずに、簡易な構成によってミクロ爆発を発生させることで、燃焼に必要な過剰空気を低く抑え、局部的な不完全燃焼が少なくなるため燃焼効率が高まり、省エネルギーの効果が大きくなると同時に、粒子状物質の発生量が減少する。
【００６３】
２）超高温の燃焼温度を得ることができる。
【００６４】
３）様々な用途に利用できる燃焼装置及び燃焼方法を提供できる。
【００６５】
４）超高温の燃焼温度を得ることができるため、製塩装置及び製塩方法として利用でき、短期間に塩を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
以下、本願発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００６７】
図１は、本発明に係る燃焼装置の概略構成図である。
【００６８】
本発明に係る燃焼装置は、
内部に循環パイプ１を配設した燃焼室２、
燃料である廃油を貯留する廃油タンク３、
廃油をバーナー４へ供給する燃料パイプ５、
廃油を噴出させて燃焼させるバーナー４、
燃焼用空気を循環パイプ１へ圧送するコンプレッサー６、
水を貯留する貯水槽７、
貯水槽７から燃焼用空気に水を混入させる送水管８、
とから構成される。
【００６９】
送水管８には、逆止弁９が設けられ、燃焼用空気が流れる管とは三方弁１０によって接続されている。
燃料パイプ５には、加熱ヒーター１１とろ過器１２が設けられている。
加熱ヒーター１１は、ろ過器１２の前後に設けてある。
【００７０】
また、循環パイプ１とバーナー４との間には、三方弁１０が設けてある。
噴射ノズル１３は、バーナー４の内部または外部のいずれに設けても良く、または両方に設けることも可能であるため、循環パイプ１から供給される燃焼用空気または水蒸気を、この三方弁１０の切り替え操作によって、設置箇所を問わずに噴射ノズル１３に供給することができる。
【００７１】
図２は、噴射ノズルをバーナーの内部に設けた場合のバーナー内部の概略構成図である。
【００７２】
バーナー４には、廃油をバーナー４の内部へ供給する燃料パイプ５が接続されている。
また、バーナー４には、廃油の供給量を調整する燃料調整ノズル１４が設けられている。
燃焼調整ノズル１４によって、バーナー４の噴出口１５を塞ぐことができる。
バーナー４の内部には、廃油を噴出させるバーナー４の噴出口１５よりも若干引っ込んだ位置に噴射ノズル１３の噴射口１３ａが位置するように、噴射ノズル１３を設けている。
【００７３】
なお、噴射ノズル１３は、バーナー４の外部、或いは内部のいずれに設けても良い。
例えば、噴射ノズル１３がバーナー４の外部に設けられている場合は、噴射ノズル１３の噴射口１３ａをバーナー４の噴出口１５１５に近設し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口１５から噴出される燃料を拡散して燃焼させることができる。
【００７４】
噴射ノズル１３がバーナー４内部に設けられている場合は、噴射ノズル１３の噴射口１３ａを噴出口１５よりも若干引っ込んだ位置に設置し、燃焼用空気または水蒸気、または両者を勢い良く噴出ノズルから噴出させることで、噴出口１５付近の燃料を噴出口１５から勢い良く拡散させて燃焼させることができる。
噴射ノズル１３は、循環パイプ１と連結し、循環パイプ１内を流れる燃焼用空気または水蒸気、または両者を噴射する。
【００７５】
噴射ノズル１３は、循環パイプ１が燃焼用空気と水蒸気とでそれぞれ別のパイプで構成されている場合は、それぞれの循環パイプ１と連結され、燃焼用空気と水蒸気がそれぞれ異なる噴射ノズル１３から噴射される。
燃焼用空気と水蒸気用とが同一の循環パイプ１で循環するように構成されている場合は、噴射ノズル１３は１つの循環パイプ１と連結され、燃焼用空気と水蒸気は、同一の噴射ノズル１３から噴射される。
【００７６】
次に、本発明に係る燃焼装置の使用例を説明する。
廃油タンク３に貯留されている廃油は、燃料パイプ５を通して、バーナー４へ供給される。
廃油は、バーナー４へ供給される間に、ろ過器１２でろ過される。
廃油は、ろ過器１２でろ過される前に、加熱ヒーター１１で加熱処理される。
廃油は、加熱処理されることで、ろ過され易くなる。
さらに、廃油は、ろ過器１２でろ過された後も、加熱ヒーター１１で加熱処理される。
廃油は、加熱処理されることで、燃焼し易くなる。
【００７７】
バーナー４に供給された廃油は、バーナー４の噴出口１５から噴出されて燃焼される。
廃油を燃焼する際に、バーナー４の内部に設けられた噴射ノズル１３から燃焼用空気を噴射する。
燃焼用空気は、コンプレッサー６によって圧送され、燃焼室２内に配設された循環パイプ１を通って、噴射ノズル１３へ供給される。
噴射された燃焼用空気は、バーナー４の噴出口１５付近の廃油を飛散して、噴出口１５の外へ放出させる。
燃焼用空気は、燃料を勢い良く燃焼させるためのもので、燃料のみの燃焼では炎の拡散範囲が狭く、燃焼温度も高温にはならない。
そこで、燃焼用空気を噴射ノズル１３から噴射させることで燃料を拡散するので燃焼範囲が拡大し、燃焼温度も高温になる。
【００７８】
燃焼により燃焼室２内に配設された循環パイプ１が熱せられると、貯水槽７に貯留されている水を送水管８を通して、燃焼用空気に混入して循環パイプ１へ供給される。
水は、循環パイプ１を通過する際に、約２００度の熱で温められ、水蒸気へと変わる。
水蒸気は、燃焼用空気と共に、噴射ノズル１３から噴射される。
噴射された燃焼用空気及び水蒸気は、バーナー４の噴出口１５から噴出する燃料と混ざるようにして飛散する。
【００７９】
燃料と混ざるようにして飛散した水蒸気は、燃料よりも沸点が低いため、燃料より先に気化・蒸発する。
その際、水の周りの燃料は、飛散して、より細かい径の粒子となる。
この細かい粒子の燃料が燃焼することで、ミクロ爆発と言われる燃焼が起こり、燃焼室２の温度は、約１２００〜１３００度まで上がる。
水蒸気と共に噴射される燃焼用空気によって、燃料を広範囲に拡散し、燃焼範囲を広げ、より高温の燃焼温度を得ることができる。
【００８０】
細かい粒子の廃油は、体積当たりの酸素と接する面積が大きくなり、燃焼に必要な過剰空気を低く抑え、局部的な不完全燃焼が少なくなるため燃焼効率が高まり、省エネルギーの効果が大きくなると同時に、粒子状物質の発生量が減少する。
このようにして、燃料をエマルジョン化せずに、簡易な構成によってミクロ爆発を発生させることができる。
廃油の供給量の調整は、燃料調整ノズル１４によって行う。
【００８１】
図３は、燃焼装置を利用した製塩装置の概略構成図である。
図１の燃焼装置に、次の構成が追加される。
【００８２】
燃焼装置を用いた製塩装置は、
燃焼室２内に、海水濃縮用空気を循環させる循環パイプ１、
海水濃縮用空気を循環パイプ１へ圧送するコンプレッサー６、
海水を貯留する海水タンク１６、
燃焼室２に載置して濃縮海水を熱して塩を結晶化させる鍋１７、
海水タンク１６内の濃縮海水を鍋１７へ供給する送水管８、
とから構成される。
【００８３】
次に、本発明に係る製塩装置の使用例を説明する。
海水濃縮用空気は、コンプレッサー６によって圧送され、燃焼室２に配設された循環パイプ１を通って、熱せされる。
高温に熱せられた海水濃縮用空気は、海水タンク１６内に延設された循環パイプ１を通って、海水タンク１６内の海水を熱する。
高温の海水濃縮用空気によって熱せられた海水は、海水タンク１６内で蒸発して濃縮される。
【００８４】
塩分濃度が高くなった濃縮海水は、送水管８を通して、燃焼室２に載置してある鍋１７に供給される。
鍋１７に供給された濃縮海水は、燃焼室２の熱で温められ、結晶化して塩が製造される。
以上のようにして、非常に高温の燃焼温度を得ることができるので、短期間に塩を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る燃焼装置の概略構成図。
【図２】バーナー内部の概略構成図。
【図３】燃焼装置を利用した製塩装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００８６】
１      循環パイプ
２      燃焼室
３      廃油タンク
４      バーナー
５      燃料パイプ
６      コンプレッサー
７      貯水槽
８      送水管
９      逆止弁
１０    三方弁
１１    加熱ヒーター
１２    ろ過器
１３    噴射ノズル
１３ａ  噴射口
１４    燃料調整ノズル
１５    噴出口
１６    海水タンク
１７    鍋
【図１】
2009168322.tif 000003
【図２】
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【図３】
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