水油燃焼装置
【課題】小さい圧力での燃焼を可能とし得て、装置全体の小型化に貢献することができる水油燃焼装置を提供する。
【解決手段】原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器１５と、混合器１５で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器１６と、加熱器１６で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロア１７と、ブロア１７で吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズル１８と、噴射ノズル１８から噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室１９と、混合器１５と加熱器１６との間に配置されて水油混合燃料の燃焼室１９への圧力を５〜１０ＭＰａの範囲で調整するポンプ２５と、を備えている。
【解決手段】原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器１５と、混合器１５で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器１６と、加熱器１６で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロア１７と、ブロア１７で吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズル１８と、噴射ノズル１８から噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室１９と、混合器１５と加熱器１６との間に配置されて水油混合燃料の燃焼室１９への圧力を５〜１０ＭＰａの範囲で調整するポンプ２５と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料に水と油とを用い、これら原料水と原料油とを所定の割合で混合した水油混合燃料を乳化燃料としたうえで、これを失火せずに安定して燃焼させることができる水油燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、原料に水と油とを用い、これら原料水と原料油とを所定の割合で混合した水油混合燃料を燃焼させる水油燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、油を燃料として用いて燃焼を行わせる場合、油に水を添加した上で混合燃料を乳化することにより、効率的な燃焼結果が得られることが知られており、特に重質油の燃焼に関しては、大気汚染物質（窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素等）の発生が懸念されるが、水添加燃料であればこれらの物質の発生も抑制されることも知られている。
【０００４】
この際、水油混合燃料を使用するには、混合燃料の水・油混合比、混合燃料の中に含まれる油の細分化状態、混合燃料の温度、混合燃料の噴射後の拡散等といった複数の要素が良好な状態を保たねばならない。
【０００５】
そこで、水・油の混合状態を保つために、界面活性剤等の乳化剤を添加することにより水・油混合燃料を乳化して使用する例が一般的であった。
【０００６】
この乳化剤を添加して混合燃料を得るには、乳化剤を定量供給しながら撹拌混合しなければならず、製造のための設備が必要となり、設備費や乳化剤の原料費が燃料単価へと反映され、その分燃料費が高くなる。
【０００７】
例えば、特許文献１では、水と油を回転式の攪拌機で攪拌・混合したうえで、高圧ポンプで昇圧すると同時に、燃料導入管の噴射上流側を燃焼器の周囲に巻き付けることで昇温し、乳化剤を用いずに安定に燃焼させるもので、安定燃焼のための条件は、混合燃料温度が２００℃〜４００℃、噴射圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９２８９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した水油燃焼装置にあっては、水油混合燃料を使用するには、混合燃料の圧力が１０ＭＰａ以下では燃料が充分に霧化せず不安定な燃焼となり、３０ＭＰａ以上では機械的な強度上の問題が生ずるとしているが、これらの条件は、上述したように、混合燃料の水・油混合比、混合燃料の中に含まれる油の細分化状態、混合燃料の温度、混合燃料の噴射後の拡散等といった複数条件を相対的に考慮する必要があり、単なる圧力だけで一義的に問題とされるものではない。
【００１０】
また、その圧力を１０ＭＰａ以上としてしまうと、装置全体が大型化してしまい、小型なバーナー等への利用が困難となってしまうという問題が生じていた。
【００１１】
そこで、本発明は、小さい圧力での燃焼を可能とし得て、装置全体の小型化に貢献することができる水油燃焼装置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】
【００１２】
本発明にかかる水油燃焼装置は、原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器と、該混合器で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器と、該加熱器で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロアと、該ブロアで吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室と、前記混合器と前記加熱器との間に配置されて前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を調整するポンプと、を備えた水油燃焼装置であって、前記ポンプは、前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を５〜１０ＭＰａとすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に記載の水油燃焼装置によれば、燃焼効率を損なうことなく燃焼を維持し得て、装置全体の小型化に貢献することができる。
請求項２に記載の水油燃焼装置は、前記原料水と前記原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲にあることを特徴とする。
請求項２に記載の水油燃焼装置によれば、より一層確実な燃焼を確保することができる。
請求項３に記載の水油燃焼装置は、前記原料水が真水であり、前記原油油がＡ重油であることを特徴とする。
請求項３に記載の水油燃焼装置によれば、乳化剤を用いることなく、水油混合燃料の燃焼を確保することができる。
請求項４に記載の水油燃焼装置は、前記噴射ノズルの噴射口形状が切頭円錐形状を呈していることを特徴とする。
請求項４に記載の水油燃焼装置によれば、小さい噴射圧力での水油混合燃料の燃焼を確保することができる。
請求項５に記載の水油燃焼装置は、前記ポンプにはギヤポンプが用いられていることを特徴とする。
請求項５に記載の水油燃焼装置によれば、水油混合燃料の加熱前の攪拌機能を確保することができ、水油混合燃料の燃焼効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の要部の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る乳化燃料分離の時系列変化（水分４０％ｖｏｌ．油分６０％ｖｏｌ．の場合のグラフ図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る乳化燃料の始動性のグラフ図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る攪拌機内の水位、温度の影響のグラフ図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る空気流量、水油比率に対する燃焼温度のグラフ図を示し、（Ａ）は水６０％ｖｏｌ．油 ４０％ｖｏｌで空気増加させた場合、（Ｂ）は水０％ｖｏｌ．油１００％ｖｏｌ．で水７０％ｖｏｌ．油３０％ｖｏｌに変化させた場合のグラフ図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る噴射温度による影響）のグラフ図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る水油実験結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の説明図、図２は本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の要部の説明図である。
【００１６】
図１において、水油燃焼装置１０は、水道水（真水）を原料水として貯留する水タンク１１と、Ａ重油を原料油として貯留する油タンク１２と、各タンク１１，１２から図示を略するポンプの駆動によって各配管１３，１４を経由して原料水と原料油とが供給される所定の割合で混合する混合器１５と、混合器１５で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器１６と、加熱器１６で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロア１７と、ブロア１７で吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズル１８と、噴射ノズル１８から噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室１９と、を備えている。
【００１７】
水タンク１１と混合器１５とは配管１３によって連通され、油タンク１２と混合器１５とは配管１４によって連通され、各配管１３，１４の内径及び各配管１３，１４の途中に配置されたポンプのパワーとによって混合器１５に供給される原料水及び原料油の供給量が調整される。本実施の形態においては、原料水と原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲で調整される。
【００１８】
混合器１５の内部には、駆動モータ２０の駆動によって回転する攪拌ブレード（図示せず）が配置されている。
【００１９】
加熱器１６は、燃焼室１９を形成する円筒形のケーシング２１と、混合器１５で攪拌・混合された水油混合燃料が配管２２を介して供給される螺旋状の加熱パイプ２３と、ケーシング２１の略中心軸線上に配置された燃焼ノズル室２４と、を備えている。
【００２０】
加熱パイプ２３と混合器１５とは、その途中にギヤポンプ２５を配置した配管２２によって連通されている。また、加熱パイプ２３と燃焼ノズル室２４とは配管２６を介して連通されている。
【００２１】
燃焼ノズル室２４の略中央部には、ブロア１７から供給された圧力空気が噴射されるブロア配管２７が連結されている。
【００２２】
ギヤポンプ２５は、図２に示すように、ギヤケーシング２８の内部に、互いに噛み合う一対のギヤ２９，３０を備え、各ギヤ２９，３０の相対回転によって水油混合燃料をギヤケーシング２８内で攪拌しつつ加熱パイプ２３に向けて水油混合燃料を圧送する。この際、ギヤポンプ２５は、水油混合燃料の燃焼室１９への圧力を５〜１０ＭＰａの範囲で調整する。
【００２３】
（実施例）
尚、本実施の形態においては、ケーシング２１は、材質ステンレス３０４、内径２１０ｍｍ、外径３６０ｍｍ、長さ４５０ｍｍとされている。また、燃料ノズル室２４は、材質ステンレス３０４、厚さ３ｍｍ、内径８０ｍｍ、外径８９．１ｍｍ、長さ２００ｍｍとされている。
【００２４】
加熱パイプ２３は、材質ステンレス３０４、厚さ２ｍｍ、内径６．５ｍｍ、外径１０．５ｍｍとされている。また、加熱パイプ２３は、ケーシング２１の外壁に沿うように螺旋状に隙間無く巻き付けられており、ケーシング２１の内壁（燃焼室１９）からの伝熱により水油混合燃料が加熱される。加熱パイプ２３は、加熱器１６の外に導かれ、加熱器１６の後部から燃焼ノズル室２４に導かれる。
【００２５】
配管２６の先端には、その先端の噴射口形状を切頭円錐状とした噴射ノズル１８が取り付けられ、ノズル先端から燃焼室１９に水油混合燃料が圧力空気で混合気とされて噴射される。尚、噴射ノズル１８は、加熱パイプ２３の中心軸と燃焼室１９の中心軸とが一致するように燃焼ノズル室２４に３方向から支持されている。
【００２６】
ブロア配管２７は、材質塩化ビニル製の管材が用いられ、内径６５ｍｍ、外径７６ｍｍとされている。また、ブロア１７（例えば、メーカーと型番）から二系統に分岐され、一方の分岐管２７ａは燃焼ノズル室２４の後部側面に、他方の分岐管２７ｂは燃焼室１９の入口側面に導かれる。尚、この二系統の圧力空気の流量を調整するために、燃焼ノズル室２４に導かれる分岐管２７ａの途中には流量調整バルブ３１が配置されている。
【００２７】
燃焼ノズル室２４は、ブロア１７からのブロア配管２７が後部側面に接続され、空気が流入する。燃焼室１９との入口は、板２８で遮られている。この板２８の中心には、ノズル先端形状に一致する穴が開けられており、その中心に噴射ノズル１８が位置するよう加熱パイプ２３が支持されている。このとき噴射ノズル１８の先端と板２８の表面とは一致する。また、板２８には、ブロア１７から分岐管２７ａを経由して燃料ノズル室２４に流入する圧力空気を燃焼室１９に噴射するために、噴射ノズル１８の周囲を取り囲むように８カ所の長辺の曲がった長方形の穴（図示せず）が等間隔に配置され、噴射ノズル１８を取り囲むような空気流路が設けられている。
【００２８】
ブロア１７から分岐管２７ｂを経由して燃焼室１９に流入する圧力空気は、燃焼室１９に導かれ、燃焼室１９の内壁形状（円筒形状）にて旋回流を実現する。燃焼室１９の内壁外側は加熱パイプ２３が螺旋状に巻き付けられており、燃焼室１９からの熱で加熱される。燃焼室１９の入口面には穴（図示せず）があり、加熱器１６の中心軸に対して４５°斜め方向から着火用のパイロットバーナ（図示せず）が設置されている。
【００２９】
（実験例）
＜乳化方法＞
混合器１５として、市販の攪拌機（阪和化工機株式会社製、型番ＨＺＴ−８３０、最大１４７０ｒｐｍ）に、市販の攪拌羽（アズワン産業用研究機器カタログから、型番ＲＪ−０４９５−４４５、φ８０ステンレス、ディスパ型）を取り付け、回転により得られるせん断力で水分と油分を予備的に乳化させる。
【００３０】
次に、ギヤポンプ２５（カヤバ工業社製、型番ＫＰ０５７０ＣＰＦＳ、ギア面積７ｃｍ２、２１０ｋｇｆ／ｃｍ３、６００〜３０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍで７Ｌ／ｍｉｎ、）により昇圧および乳化させる。
【００３１】
ギヤポンプ２５によって昇圧される過程で液体が微小隙間を高速で通過し、壁面に衝突時に乳化される。これにより低粘度液体に大きな乳化能力を与える。
【００３２】
このように、従来の攪拌機による混合方法とギヤポンプ２５による混合方法とを組み合わせることで乳化剤を使用せずに安定した乳化状態を実現する。
【００３３】
このように安定した乳化状態の場合、混合後、すぐにある程度（６％Ｖｏｌ．）分離するものの、その後は２４時間以上、乳化状態を保持することができる（図３参照）。実際に使用する際は、混合後すぐに噴射され燃焼させる。
【００３４】
噴射ノズル１８（スプレーイングシステムスジャパン株式会社製、型番ＴＮ−ＳＳＴＣ−３、距離３００ｍｍのところでスプレー幅１５２ｍｍ）を使用した場合、３ＭＰａ〜７ＭＰａの噴射圧力で失火しない安定な燃焼が得られる。ただし、この燃焼の安定性は、乳化の状態だけでなく、火炎の保炎方法にも関連する。
【００３５】
＜保炎方法＞
ケーシング２１には、円周に沿う方向に空気を導入し旋回流を形成し、中心部分から噴射ノズル（前述）を介して燃料を噴射する。旋回流により発生する中心付近の低速再循環領域に向かって燃料を扇状に噴射する方法で火炎を保炎する。この際、低い圧力で噴射して扇状の角度が小さい場合も酸欠状態で不安定燃焼にならないよう、噴射孔まわりから低速平行流も導入している。燃料は、噴射前にケーシング２１からの伝熱により加熱され、粘度が下げられる。
【００３６】
＜ケーシング２１の運転方法＞
水分として水道水、油分として重油（Ａ重油ＪＩＳ Ｋ２２０５ １種２号 ＨＡＳ重油）を使用する。水分と油分の混合割合が、水：油＝０％Ｖｏｌ．：１００％Ｖｏｌ．〜６０％Ｖｏｌ．：４０％Ｖｏｌ．の範囲で失火せずに安定に燃焼する。ただし、水：油＝５０％Ｖｏｌ．：５０％Ｖｏｌ．〜６０％Ｖｏｌ．：４０％Ｖｏｌ．までの範囲では、運転条件によっては失火する。
【００３７】
＜始動過程＞
（１）混合器１５を４０サイクル（最大出力の２／３）で始動
（２）ブロア１７を２０サイクル（最大出力の１／３）で始動
（３）着火プラグ点火
（４）プロパン流入でパイロットバーナ着火
（５）４０サイクル（最大出力の２／３）、６ＭＰａでギヤポンプ２５を始動し、燃焼開始
（６）１分後、ブロア１７を４０サイクル〜５０サイクル（最大出力の２／３〜５／６）に変更
（７）５分後、間欠的な振動を伴う不安定な燃焼状態でなければプロパン、着火プラグ停止
【００３８】
尚、始動は、燃料として重油のみ噴射し、噴射温度が上昇するまで継続する。その後、設定したい水と油の混合比（％Ｖｏｌ．）となるよう給油する。水：油＝０％Ｖｏｌ．：１００％Ｖｏｌ．〜５０％Ｖｏｌ．：５０％Ｖｏｌ．の範囲ならば、始動時から乳化燃料を噴射することが可能である（図４参照）。尚、始動時から水の割合が５０％ｖｏｌ．を超えると、失火する。
【００３９】
また、ケーシング２１の連続運転過程では次の二つの注意が必要である。
【００４０】
第一に、混合器１５内の混合燃料の水位が低下し、攪拌バネが液面から露出するようになると、混合燃料に気泡が混入する。またこの状態で給油を行うと混合器１５の温度が急激に低下する。これらの二つの原因により乳化燃料が細かい粒状（乳化異常）に変化する。これが原因で噴射状態が不安定となる。そのため、連続的に運転させるために水分と油分の追加は水位が下がりすぎないよう早めに行う必要がある（図５参照）参照。尚、開始１９分後まで重油のみで運転した後、水と油とを追加（水７０％ｖｏｌ．油３０％ｖｏｌ．）し、二回目の給油した場合、乳化異常で失火した。
【００４１】
第二に、ブロア１７からの流量を変化させるとケーシング２１での旋回速度が変わるため、燃焼性状が変化する。また水と油の混合比を変化させることで、火炎長さを変えることが出来る。ただし、これはブロア１７からの空気流量に上限があること、燃料噴射が中心部から放射状であることのため、油の比率が高いときにケーシング２１内で十分な酸素を得られず、ケーシング２１出口後流に火炎が延びることによる（図６参照）。尚、火炎形成位置が変化するため、定点温度が変化することから、油の比率が多い場合、供給される空気不足で火炎が燃焼器後流側に延びるため、燃焼器出口温度は低くなる。
【００４２】
＜停止過程＞
（８）着火プラグ点火
（９）プロパン流入でパイロットバーナ着火
（１０）ブロア１７を２０サイクル（最大出力の１／３）に低下
（１１）ギヤポンプ２５停止
（１２）燃料配管内の残圧により噴射される少量の燃料の燃焼が維持できるよう、ブロア１７を随時低下
（１３）燃料配管内の残圧が０になったら、ブロア１７を６０サイクル（最大出力）まで増加
（１４）プロパン停止、着火プラグ停止
（１５）ブロア１７停止
【００４３】
この際、ギヤポンプ２５を停止するだけでは、燃料配管中に残っている乳化燃料が、内圧の高さのために継続的に噴射され、未燃焼状態で排出される。
【００４４】
従って、これを避けるために、空気流量をさげて旋回速度を減少させ、パイロットバーナで着火させて、ギヤポンプ２５停止後も間欠的に噴射される残存燃料を燃焼させる。これにより煙の排出を抑えることができる。ただし、酸素不足による不完全燃焼により、ケーシング２１内にすすが付着する。
【００４５】
＜失火による急停止過程＞
（１６）すぐに上記（８）〜（１２）の手順を行う。
（１７）燃焼が維持できなければ（１３）〜（１５）で、停止
ただし、この場合、上記のような燃料配管内に残る未燃焼の乳化燃料の噴射によりケーシング２１外に大量の煙（霧化された乳化燃料）が噴出する。
【００４６】
＜失火による急停止する攪拌状態＞
以下の時に乳化燃料の混合が均一ではなく、粒状となり、燃焼が急停止する。
【００４７】
・混合器１５において燃料が消費され、攪拌羽がむき出しになった状態で攪拌を継続した場合（図５参照）
【００４８】
・水の割合が５０％ｖｏｌ。を超える時に、混合器１５を５０サイクル（最大出力の５／６）以上で回転
ただし、攪拌器温度にも関連する。
・水の割合が５０％ｖｏｌ。を超える時に、噴射温度が１５０℃を超える（図７参照）
【００４９】
尚、水４０％ｖｏｌ．油６０％ｖｏｌ．から始動した場合、噴射温度が急激に上がり、２９分後に失火した、また、再着火後は噴射温度が下がり燃焼が安定した。
【００５０】
特に、水の割合が５０％ｖｏｌ．を超える状態での対応は、噴射温度が１５０℃を超えると、混合燃料が分離しやすく、火炎発光において間欠的な輝度の変化と燃焼騒音を伴う不安定な燃焼状態となる。この状態では、ギヤポンプ２５から混合器１５に戻る混合燃料の温度も高く、攪拌状態を不安定にするため、混合器１５において混合燃料が粒状となる。この場合、燃焼を一旦停止し、噴射温度を下げる必要がある。
【００５１】
＜実験結果＞
原料水と原料油との混合比は、原料油の割合が多い場合（体積比５０％までは）安定的に燃焼を確保することができる。また、体積比５０％以上に原料水の割合が増えると、供給する空気量が加熱器１６内で不足状態から適正状態に接近して燃焼温度が増加し、加熱パイプ２３への伝熱量が増加し、噴射温度が上昇する。噴射温度が１１０℃を超えると燃焼が徐々に間欠的になり、１４０℃を超えると消炎する。これは、加熱パイプ２３内の温度上昇により混合燃料が分離し始め、温度上昇により分離が激しくなると、水が連続的に噴射されることが原因である。また、ギアポンプ２５から混合器１５に戻される混合燃料の温度も上昇するため、混合器１５において混合燃料の局所的な高温領域が出現し、混合状態が安定せずに粒状に変化することも原因である。現在のところ、原料水の割合が体積比６５％までは安定して燃焼を確保することができるが、それ以上、原料水の割合が増えると安定燃焼させることが困難となる。
【００５２】
混合器１５の温度、駆動モータ２０の回転数、燃料液面の泡などの状態変化が原因で乳化燃料が粒状に変化した場合、一旦加熱器１６、混合器１５を停止し、ギアポンプ２５からの高温混合燃料の供給を遮断することで、混合器１５の温度を均一にする。混合器１５を再始動すると燃料の混合が安定し粒状ではなくなる。燃料混合の安定性は、ビーカーに採取して確認した。上記のような再攪拌後の安定混合燃料は、２４時間後、全体量の１％のみ水と油に分離した。通常の攪拌による混合燃料は、２４時間後には全体量の８０％が原料水と原料油に分離した。
【００５３】
加熱器１６出口の中心温度および壁面付近温度を熱電対で測定した。原料油をＡ重油のみで燃焼させた場合、中心温度＝９００℃程度、壁面温度＝７００℃程度である。原料水の割合が増加するほどこれらの温度は増加し、水の割合が体積比６０％において中心温度＝１０００℃程度、壁面温度＝８００℃程度となる。これは前述の通り、原料水の割合が増加するほど、供給される原料油の量に対して適正な空気流量に近づいていることに起因する。なお、Ａ重油のみで運転する場合、ブロア１７からの空気流量が不足しているために、加熱器１６の出口での火炎の長さが伸びる。また、原料水の割合を増加するほど火炎長さが短くなる。これは加熱器１６の内部で完全燃焼に近づいていることによるものであり、壁面温度を上昇させ、噴射温度の上昇につながる。噴射温度の過度の上昇は、混合燃料の不安定につながるため、制御が必要である。
【００５４】
このように、本発明は、混合器１５による混合で予備的に乳化させた後、ギヤポンプ２５により乳化を加速させると共に、燃焼室１９の熱を利用して水油混合燃料の温度を増加させて粘度を下げたうえで、空気の旋回流中心で空気の平行流を周囲流として伴い噴射ノズル１８から混合燃料を噴射することを最適バランスとすることにより、添加剤を使用せずに機械的なせん断力を利用して水と油を混合した水油混合燃料（乳化燃料）を失火させることなく安定燃焼を実現することができる。
【００５５】
また、ブロア１７は水油混合燃料の燃焼室１９内における噴射ノズル１８からの噴射圧力を５〜１０ＭＰａとすることによって、安定した燃焼を確保することが確認され、装置本体の小型化が可能となることを確認することができた。
【００５６】
図８は、上述した水油実験結果のグラフ図を示し、攪拌サイクルを４０から落とすと燃焼温度も下がり、攪拌サイクルを６０に上げると燃焼温度も上がることが判明した。また、燃料を追加して攪拌温度を上げても噴射温度にはほぼ影響がないことが判明した。
【符号の説明】
【００５７】
１０…水油燃焼装置
１１…水タンク
１２…油タンク１２
１３…配管
１４…配管
１５…混合器
１６…加熱器
１７…ブロア
１８…噴射ノズル
１９…燃焼室
２０…駆動モータ
２１…ケーシング
２２…配管
２３…加熱パイプ
２４…燃焼ノズル室
２５…ギヤポンプ
２６…配管
２７…ブロア配管
２７ａ…分岐管
２７ｂ…分岐管
２８…ギヤケーシング
２９…ギヤ
３０…ギヤ
３１…流量調整バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料に水と油とを用い、これら原料水と原料油とを所定の割合で混合した水油混合燃料を乳化燃料としたうえで、これを失火せずに安定して燃焼させることができる水油燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、原料に水と油とを用い、これら原料水と原料油とを所定の割合で混合した水油混合燃料を燃焼させる水油燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、油を燃料として用いて燃焼を行わせる場合、油に水を添加した上で混合燃料を乳化することにより、効率的な燃焼結果が得られることが知られており、特に重質油の燃焼に関しては、大気汚染物質（窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素等）の発生が懸念されるが、水添加燃料であればこれらの物質の発生も抑制されることも知られている。
【０００４】
この際、水油混合燃料を使用するには、混合燃料の水・油混合比、混合燃料の中に含まれる油の細分化状態、混合燃料の温度、混合燃料の噴射後の拡散等といった複数の要素が良好な状態を保たねばならない。
【０００５】
そこで、水・油の混合状態を保つために、界面活性剤等の乳化剤を添加することにより水・油混合燃料を乳化して使用する例が一般的であった。
【０００６】
この乳化剤を添加して混合燃料を得るには、乳化剤を定量供給しながら撹拌混合しなければならず、製造のための設備が必要となり、設備費や乳化剤の原料費が燃料単価へと反映され、その分燃料費が高くなる。
【０００７】
例えば、特許文献１では、水と油を回転式の攪拌機で攪拌・混合したうえで、高圧ポンプで昇圧すると同時に、燃料導入管の噴射上流側を燃焼器の周囲に巻き付けることで昇温し、乳化剤を用いずに安定に燃焼させるもので、安定燃焼のための条件は、混合燃料温度が２００℃〜４００℃、噴射圧力が１０ＭＰａ〜３０ＭＰａとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９２８９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した水油燃焼装置にあっては、水油混合燃料を使用するには、混合燃料の圧力が１０ＭＰａ以下では燃料が充分に霧化せず不安定な燃焼となり、３０ＭＰａ以上では機械的な強度上の問題が生ずるとしているが、これらの条件は、上述したように、混合燃料の水・油混合比、混合燃料の中に含まれる油の細分化状態、混合燃料の温度、混合燃料の噴射後の拡散等といった複数条件を相対的に考慮する必要があり、単なる圧力だけで一義的に問題とされるものではない。
【００１０】
また、その圧力を１０ＭＰａ以上としてしまうと、装置全体が大型化してしまい、小型なバーナー等への利用が困難となってしまうという問題が生じていた。
【００１１】
そこで、本発明は、小さい圧力での燃焼を可能とし得て、装置全体の小型化に貢献することができる水油燃焼装置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】
【００１２】
本発明にかかる水油燃焼装置は、原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器と、該混合器で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器と、該加熱器で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロアと、該ブロアで吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室と、前記混合器と前記加熱器との間に配置されて前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を調整するポンプと、を備えた水油燃焼装置であって、前記ポンプは、前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を５〜１０ＭＰａとすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に記載の水油燃焼装置によれば、燃焼効率を損なうことなく燃焼を維持し得て、装置全体の小型化に貢献することができる。
請求項２に記載の水油燃焼装置は、前記原料水と前記原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲にあることを特徴とする。
請求項２に記載の水油燃焼装置によれば、より一層確実な燃焼を確保することができる。
請求項３に記載の水油燃焼装置は、前記原料水が真水であり、前記原油油がＡ重油であることを特徴とする。
請求項３に記載の水油燃焼装置によれば、乳化剤を用いることなく、水油混合燃料の燃焼を確保することができる。
請求項４に記載の水油燃焼装置は、前記噴射ノズルの噴射口形状が切頭円錐形状を呈していることを特徴とする。
請求項４に記載の水油燃焼装置によれば、小さい噴射圧力での水油混合燃料の燃焼を確保することができる。
請求項５に記載の水油燃焼装置は、前記ポンプにはギヤポンプが用いられていることを特徴とする。
請求項５に記載の水油燃焼装置によれば、水油混合燃料の加熱前の攪拌機能を確保することができ、水油混合燃料の燃焼効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の要部の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る乳化燃料分離の時系列変化（水分４０％ｖｏｌ．油分６０％ｖｏｌ．の場合のグラフ図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る乳化燃料の始動性のグラフ図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る攪拌機内の水位、温度の影響のグラフ図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る空気流量、水油比率に対する燃焼温度のグラフ図を示し、（Ａ）は水６０％ｖｏｌ．油 ４０％ｖｏｌで空気増加させた場合、（Ｂ）は水０％ｖｏｌ．油１００％ｖｏｌ．で水７０％ｖｏｌ．油３０％ｖｏｌに変化させた場合のグラフ図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る噴射温度による影響）のグラフ図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る水油実験結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の説明図、図２は本発明の一実施形態に係る水油燃焼装置の要部の説明図である。
【００１６】
図１において、水油燃焼装置１０は、水道水（真水）を原料水として貯留する水タンク１１と、Ａ重油を原料油として貯留する油タンク１２と、各タンク１１，１２から図示を略するポンプの駆動によって各配管１３，１４を経由して原料水と原料油とが供給される所定の割合で混合する混合器１５と、混合器１５で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器１６と、加熱器１６で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロア１７と、ブロア１７で吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズル１８と、噴射ノズル１８から噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室１９と、を備えている。
【００１７】
水タンク１１と混合器１５とは配管１３によって連通され、油タンク１２と混合器１５とは配管１４によって連通され、各配管１３，１４の内径及び各配管１３，１４の途中に配置されたポンプのパワーとによって混合器１５に供給される原料水及び原料油の供給量が調整される。本実施の形態においては、原料水と原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲で調整される。
【００１８】
混合器１５の内部には、駆動モータ２０の駆動によって回転する攪拌ブレード（図示せず）が配置されている。
【００１９】
加熱器１６は、燃焼室１９を形成する円筒形のケーシング２１と、混合器１５で攪拌・混合された水油混合燃料が配管２２を介して供給される螺旋状の加熱パイプ２３と、ケーシング２１の略中心軸線上に配置された燃焼ノズル室２４と、を備えている。
【００２０】
加熱パイプ２３と混合器１５とは、その途中にギヤポンプ２５を配置した配管２２によって連通されている。また、加熱パイプ２３と燃焼ノズル室２４とは配管２６を介して連通されている。
【００２１】
燃焼ノズル室２４の略中央部には、ブロア１７から供給された圧力空気が噴射されるブロア配管２７が連結されている。
【００２２】
ギヤポンプ２５は、図２に示すように、ギヤケーシング２８の内部に、互いに噛み合う一対のギヤ２９，３０を備え、各ギヤ２９，３０の相対回転によって水油混合燃料をギヤケーシング２８内で攪拌しつつ加熱パイプ２３に向けて水油混合燃料を圧送する。この際、ギヤポンプ２５は、水油混合燃料の燃焼室１９への圧力を５〜１０ＭＰａの範囲で調整する。
【００２３】
（実施例）
尚、本実施の形態においては、ケーシング２１は、材質ステンレス３０４、内径２１０ｍｍ、外径３６０ｍｍ、長さ４５０ｍｍとされている。また、燃料ノズル室２４は、材質ステンレス３０４、厚さ３ｍｍ、内径８０ｍｍ、外径８９．１ｍｍ、長さ２００ｍｍとされている。
【００２４】
加熱パイプ２３は、材質ステンレス３０４、厚さ２ｍｍ、内径６．５ｍｍ、外径１０．５ｍｍとされている。また、加熱パイプ２３は、ケーシング２１の外壁に沿うように螺旋状に隙間無く巻き付けられており、ケーシング２１の内壁（燃焼室１９）からの伝熱により水油混合燃料が加熱される。加熱パイプ２３は、加熱器１６の外に導かれ、加熱器１６の後部から燃焼ノズル室２４に導かれる。
【００２５】
配管２６の先端には、その先端の噴射口形状を切頭円錐状とした噴射ノズル１８が取り付けられ、ノズル先端から燃焼室１９に水油混合燃料が圧力空気で混合気とされて噴射される。尚、噴射ノズル１８は、加熱パイプ２３の中心軸と燃焼室１９の中心軸とが一致するように燃焼ノズル室２４に３方向から支持されている。
【００２６】
ブロア配管２７は、材質塩化ビニル製の管材が用いられ、内径６５ｍｍ、外径７６ｍｍとされている。また、ブロア１７（例えば、メーカーと型番）から二系統に分岐され、一方の分岐管２７ａは燃焼ノズル室２４の後部側面に、他方の分岐管２７ｂは燃焼室１９の入口側面に導かれる。尚、この二系統の圧力空気の流量を調整するために、燃焼ノズル室２４に導かれる分岐管２７ａの途中には流量調整バルブ３１が配置されている。
【００２７】
燃焼ノズル室２４は、ブロア１７からのブロア配管２７が後部側面に接続され、空気が流入する。燃焼室１９との入口は、板２８で遮られている。この板２８の中心には、ノズル先端形状に一致する穴が開けられており、その中心に噴射ノズル１８が位置するよう加熱パイプ２３が支持されている。このとき噴射ノズル１８の先端と板２８の表面とは一致する。また、板２８には、ブロア１７から分岐管２７ａを経由して燃料ノズル室２４に流入する圧力空気を燃焼室１９に噴射するために、噴射ノズル１８の周囲を取り囲むように８カ所の長辺の曲がった長方形の穴（図示せず）が等間隔に配置され、噴射ノズル１８を取り囲むような空気流路が設けられている。
【００２８】
ブロア１７から分岐管２７ｂを経由して燃焼室１９に流入する圧力空気は、燃焼室１９に導かれ、燃焼室１９の内壁形状（円筒形状）にて旋回流を実現する。燃焼室１９の内壁外側は加熱パイプ２３が螺旋状に巻き付けられており、燃焼室１９からの熱で加熱される。燃焼室１９の入口面には穴（図示せず）があり、加熱器１６の中心軸に対して４５°斜め方向から着火用のパイロットバーナ（図示せず）が設置されている。
【００２９】
（実験例）
＜乳化方法＞
混合器１５として、市販の攪拌機（阪和化工機株式会社製、型番ＨＺＴ−８３０、最大１４７０ｒｐｍ）に、市販の攪拌羽（アズワン産業用研究機器カタログから、型番ＲＪ−０４９５−４４５、φ８０ステンレス、ディスパ型）を取り付け、回転により得られるせん断力で水分と油分を予備的に乳化させる。
【００３０】
次に、ギヤポンプ２５（カヤバ工業社製、型番ＫＰ０５７０ＣＰＦＳ、ギア面積７ｃｍ２、２１０ｋｇｆ／ｃｍ３、６００〜３０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍで７Ｌ／ｍｉｎ、）により昇圧および乳化させる。
【００３１】
ギヤポンプ２５によって昇圧される過程で液体が微小隙間を高速で通過し、壁面に衝突時に乳化される。これにより低粘度液体に大きな乳化能力を与える。
【００３２】
このように、従来の攪拌機による混合方法とギヤポンプ２５による混合方法とを組み合わせることで乳化剤を使用せずに安定した乳化状態を実現する。
【００３３】
このように安定した乳化状態の場合、混合後、すぐにある程度（６％Ｖｏｌ．）分離するものの、その後は２４時間以上、乳化状態を保持することができる（図３参照）。実際に使用する際は、混合後すぐに噴射され燃焼させる。
【００３４】
噴射ノズル１８（スプレーイングシステムスジャパン株式会社製、型番ＴＮ−ＳＳＴＣ−３、距離３００ｍｍのところでスプレー幅１５２ｍｍ）を使用した場合、３ＭＰａ〜７ＭＰａの噴射圧力で失火しない安定な燃焼が得られる。ただし、この燃焼の安定性は、乳化の状態だけでなく、火炎の保炎方法にも関連する。
【００３５】
＜保炎方法＞
ケーシング２１には、円周に沿う方向に空気を導入し旋回流を形成し、中心部分から噴射ノズル（前述）を介して燃料を噴射する。旋回流により発生する中心付近の低速再循環領域に向かって燃料を扇状に噴射する方法で火炎を保炎する。この際、低い圧力で噴射して扇状の角度が小さい場合も酸欠状態で不安定燃焼にならないよう、噴射孔まわりから低速平行流も導入している。燃料は、噴射前にケーシング２１からの伝熱により加熱され、粘度が下げられる。
【００３６】
＜ケーシング２１の運転方法＞
水分として水道水、油分として重油（Ａ重油ＪＩＳ Ｋ２２０５ １種２号 ＨＡＳ重油）を使用する。水分と油分の混合割合が、水：油＝０％Ｖｏｌ．：１００％Ｖｏｌ．〜６０％Ｖｏｌ．：４０％Ｖｏｌ．の範囲で失火せずに安定に燃焼する。ただし、水：油＝５０％Ｖｏｌ．：５０％Ｖｏｌ．〜６０％Ｖｏｌ．：４０％Ｖｏｌ．までの範囲では、運転条件によっては失火する。
【００３７】
＜始動過程＞
（１）混合器１５を４０サイクル（最大出力の２／３）で始動
（２）ブロア１７を２０サイクル（最大出力の１／３）で始動
（３）着火プラグ点火
（４）プロパン流入でパイロットバーナ着火
（５）４０サイクル（最大出力の２／３）、６ＭＰａでギヤポンプ２５を始動し、燃焼開始
（６）１分後、ブロア１７を４０サイクル〜５０サイクル（最大出力の２／３〜５／６）に変更
（７）５分後、間欠的な振動を伴う不安定な燃焼状態でなければプロパン、着火プラグ停止
【００３８】
尚、始動は、燃料として重油のみ噴射し、噴射温度が上昇するまで継続する。その後、設定したい水と油の混合比（％Ｖｏｌ．）となるよう給油する。水：油＝０％Ｖｏｌ．：１００％Ｖｏｌ．〜５０％Ｖｏｌ．：５０％Ｖｏｌ．の範囲ならば、始動時から乳化燃料を噴射することが可能である（図４参照）。尚、始動時から水の割合が５０％ｖｏｌ．を超えると、失火する。
【００３９】
また、ケーシング２１の連続運転過程では次の二つの注意が必要である。
【００４０】
第一に、混合器１５内の混合燃料の水位が低下し、攪拌バネが液面から露出するようになると、混合燃料に気泡が混入する。またこの状態で給油を行うと混合器１５の温度が急激に低下する。これらの二つの原因により乳化燃料が細かい粒状（乳化異常）に変化する。これが原因で噴射状態が不安定となる。そのため、連続的に運転させるために水分と油分の追加は水位が下がりすぎないよう早めに行う必要がある（図５参照）参照。尚、開始１９分後まで重油のみで運転した後、水と油とを追加（水７０％ｖｏｌ．油３０％ｖｏｌ．）し、二回目の給油した場合、乳化異常で失火した。
【００４１】
第二に、ブロア１７からの流量を変化させるとケーシング２１での旋回速度が変わるため、燃焼性状が変化する。また水と油の混合比を変化させることで、火炎長さを変えることが出来る。ただし、これはブロア１７からの空気流量に上限があること、燃料噴射が中心部から放射状であることのため、油の比率が高いときにケーシング２１内で十分な酸素を得られず、ケーシング２１出口後流に火炎が延びることによる（図６参照）。尚、火炎形成位置が変化するため、定点温度が変化することから、油の比率が多い場合、供給される空気不足で火炎が燃焼器後流側に延びるため、燃焼器出口温度は低くなる。
【００４２】
＜停止過程＞
（８）着火プラグ点火
（９）プロパン流入でパイロットバーナ着火
（１０）ブロア１７を２０サイクル（最大出力の１／３）に低下
（１１）ギヤポンプ２５停止
（１２）燃料配管内の残圧により噴射される少量の燃料の燃焼が維持できるよう、ブロア１７を随時低下
（１３）燃料配管内の残圧が０になったら、ブロア１７を６０サイクル（最大出力）まで増加
（１４）プロパン停止、着火プラグ停止
（１５）ブロア１７停止
【００４３】
この際、ギヤポンプ２５を停止するだけでは、燃料配管中に残っている乳化燃料が、内圧の高さのために継続的に噴射され、未燃焼状態で排出される。
【００４４】
従って、これを避けるために、空気流量をさげて旋回速度を減少させ、パイロットバーナで着火させて、ギヤポンプ２５停止後も間欠的に噴射される残存燃料を燃焼させる。これにより煙の排出を抑えることができる。ただし、酸素不足による不完全燃焼により、ケーシング２１内にすすが付着する。
【００４５】
＜失火による急停止過程＞
（１６）すぐに上記（８）〜（１２）の手順を行う。
（１７）燃焼が維持できなければ（１３）〜（１５）で、停止
ただし、この場合、上記のような燃料配管内に残る未燃焼の乳化燃料の噴射によりケーシング２１外に大量の煙（霧化された乳化燃料）が噴出する。
【００４６】
＜失火による急停止する攪拌状態＞
以下の時に乳化燃料の混合が均一ではなく、粒状となり、燃焼が急停止する。
【００４７】
・混合器１５において燃料が消費され、攪拌羽がむき出しになった状態で攪拌を継続した場合（図５参照）
【００４８】
・水の割合が５０％ｖｏｌ。を超える時に、混合器１５を５０サイクル（最大出力の５／６）以上で回転
ただし、攪拌器温度にも関連する。
・水の割合が５０％ｖｏｌ。を超える時に、噴射温度が１５０℃を超える（図７参照）
【００４９】
尚、水４０％ｖｏｌ．油６０％ｖｏｌ．から始動した場合、噴射温度が急激に上がり、２９分後に失火した、また、再着火後は噴射温度が下がり燃焼が安定した。
【００５０】
特に、水の割合が５０％ｖｏｌ．を超える状態での対応は、噴射温度が１５０℃を超えると、混合燃料が分離しやすく、火炎発光において間欠的な輝度の変化と燃焼騒音を伴う不安定な燃焼状態となる。この状態では、ギヤポンプ２５から混合器１５に戻る混合燃料の温度も高く、攪拌状態を不安定にするため、混合器１５において混合燃料が粒状となる。この場合、燃焼を一旦停止し、噴射温度を下げる必要がある。
【００５１】
＜実験結果＞
原料水と原料油との混合比は、原料油の割合が多い場合（体積比５０％までは）安定的に燃焼を確保することができる。また、体積比５０％以上に原料水の割合が増えると、供給する空気量が加熱器１６内で不足状態から適正状態に接近して燃焼温度が増加し、加熱パイプ２３への伝熱量が増加し、噴射温度が上昇する。噴射温度が１１０℃を超えると燃焼が徐々に間欠的になり、１４０℃を超えると消炎する。これは、加熱パイプ２３内の温度上昇により混合燃料が分離し始め、温度上昇により分離が激しくなると、水が連続的に噴射されることが原因である。また、ギアポンプ２５から混合器１５に戻される混合燃料の温度も上昇するため、混合器１５において混合燃料の局所的な高温領域が出現し、混合状態が安定せずに粒状に変化することも原因である。現在のところ、原料水の割合が体積比６５％までは安定して燃焼を確保することができるが、それ以上、原料水の割合が増えると安定燃焼させることが困難となる。
【００５２】
混合器１５の温度、駆動モータ２０の回転数、燃料液面の泡などの状態変化が原因で乳化燃料が粒状に変化した場合、一旦加熱器１６、混合器１５を停止し、ギアポンプ２５からの高温混合燃料の供給を遮断することで、混合器１５の温度を均一にする。混合器１５を再始動すると燃料の混合が安定し粒状ではなくなる。燃料混合の安定性は、ビーカーに採取して確認した。上記のような再攪拌後の安定混合燃料は、２４時間後、全体量の１％のみ水と油に分離した。通常の攪拌による混合燃料は、２４時間後には全体量の８０％が原料水と原料油に分離した。
【００５３】
加熱器１６出口の中心温度および壁面付近温度を熱電対で測定した。原料油をＡ重油のみで燃焼させた場合、中心温度＝９００℃程度、壁面温度＝７００℃程度である。原料水の割合が増加するほどこれらの温度は増加し、水の割合が体積比６０％において中心温度＝１０００℃程度、壁面温度＝８００℃程度となる。これは前述の通り、原料水の割合が増加するほど、供給される原料油の量に対して適正な空気流量に近づいていることに起因する。なお、Ａ重油のみで運転する場合、ブロア１７からの空気流量が不足しているために、加熱器１６の出口での火炎の長さが伸びる。また、原料水の割合を増加するほど火炎長さが短くなる。これは加熱器１６の内部で完全燃焼に近づいていることによるものであり、壁面温度を上昇させ、噴射温度の上昇につながる。噴射温度の過度の上昇は、混合燃料の不安定につながるため、制御が必要である。
【００５４】
このように、本発明は、混合器１５による混合で予備的に乳化させた後、ギヤポンプ２５により乳化を加速させると共に、燃焼室１９の熱を利用して水油混合燃料の温度を増加させて粘度を下げたうえで、空気の旋回流中心で空気の平行流を周囲流として伴い噴射ノズル１８から混合燃料を噴射することを最適バランスとすることにより、添加剤を使用せずに機械的なせん断力を利用して水と油を混合した水油混合燃料（乳化燃料）を失火させることなく安定燃焼を実現することができる。
【００５５】
また、ブロア１７は水油混合燃料の燃焼室１９内における噴射ノズル１８からの噴射圧力を５〜１０ＭＰａとすることによって、安定した燃焼を確保することが確認され、装置本体の小型化が可能となることを確認することができた。
【００５６】
図８は、上述した水油実験結果のグラフ図を示し、攪拌サイクルを４０から落とすと燃焼温度も下がり、攪拌サイクルを６０に上げると燃焼温度も上がることが判明した。また、燃料を追加して攪拌温度を上げても噴射温度にはほぼ影響がないことが判明した。
【符号の説明】
【００５７】
１０…水油燃焼装置
１１…水タンク
１２…油タンク１２
１３…配管
１４…配管
１５…混合器
１６…加熱器
１７…ブロア
１８…噴射ノズル
１９…燃焼室
２０…駆動モータ
２１…ケーシング
２２…配管
２３…加熱パイプ
２４…燃焼ノズル室
２５…ギヤポンプ
２６…配管
２７…ブロア配管
２７ａ…分岐管
２７ｂ…分岐管
２８…ギヤケーシング
２９…ギヤ
３０…ギヤ
３１…流量調整バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器と、該混合器で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器と、該加熱器で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロアと、該ブロアで吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室と、前記混合器と前記加熱器との間に配置されて前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を調整するポンプと、を備えた水油燃焼装置であって、
前記ポンプは、前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を５〜１０ＭＰａとすることを特徴とする水油燃焼装置。
【請求項２】
前記原料水と前記原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の水油燃焼装置。
【請求項３】
前記原料水が真水であり、前記原油油がＡ重油であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水油燃焼装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルの噴射口形状が切頭円錐形状を呈していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の水油燃焼装置。
【請求項５】
前記ポンプにはギヤポンプが用いられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の水油燃焼装置。
【請求項１】
原料水と原料油とを所定の割合で混合する混合器と、該混合器で混合された水油混合燃料を加熱する加熱器と、該加熱器で加熱された水油混合燃料に圧力空気を吹き付けるブロアと、該ブロアで吹き付けられた圧力空気によって混合気とされた水油混合燃料を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された水油混合燃料を燃焼する燃焼室と、前記混合器と前記加熱器との間に配置されて前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を調整するポンプと、を備えた水油燃焼装置であって、
前記ポンプは、前記水油混合燃料の前記燃焼室への圧力を５〜１０ＭＰａとすることを特徴とする水油燃焼装置。
【請求項２】
前記原料水と前記原料油との体積比が５０％：５０％〜６５％：３５％の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の水油燃焼装置。
【請求項３】
前記原料水が真水であり、前記原油油がＡ重油であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水油燃焼装置。
【請求項４】
前記噴射ノズルの噴射口形状が切頭円錐形状を呈していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の水油燃焼装置。
【請求項５】
前記ポンプにはギヤポンプが用いられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の水油燃焼装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１８０３（Ｐ２０１１−２１８０３Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６６９６３（Ｐ２００９−１６６９６３）
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（５０４００７５１２）コミュニケーション・リンク株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１５日（２００９．７．１５）
【出願人】（５０４００７５１２）コミュニケーション・リンク株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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