JP2003528282A - ベンチュリ管燃料噴霧式二成分バーナー並びに液体燃料を噴霧するベンチュリノズル - Google Patents
ベンチュリ管燃料噴霧式二成分バーナー並びに液体燃料を噴霧するベンチュリノズルInfo
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Abstract
Description
体ノズルを噴霧するためのベンチュリノズルとを備えた、燃焼空気の存在下で液
体燃料を燃焼させるための二成分バーナー、特に車両補助ヒータまたは車両パー
キングヒータのためのバーナーに関する。
る。このバーナーは燃料を噴霧するための、構造が比較的に複雑な二成分ノズル
を備えている。このノズルは特に、ほぼ円筒状の混合室と、縦軸線に対して同軸
の液体燃料用供給管と、燃焼空気媒体供給部とからなっている。ノズルの混合室
は噴霧された燃料/燃焼空気混合気を排出するためのノズルインサートによって
閉鎖され、中央のノズル穴と流れ方向に収斂する円錐状の内側傾斜部を備えてい
る。燃焼空気供給部は供給管からなっている。この供給管は混合室壁部を接線方
向に通過し、混合室内に達し、ノズルインサートの上方で液体燃料用供給管より
も高い位置で混合室に開口している。二成分ノズルのこの複雑な構造に基づいて
、その規定通りの液体燃料噴霧運転のために、非常に高い空気正圧が必要である
。この空気正圧はそれに応じて強力なファンによって加えなければならない。
知られている。
確実に作用するバーナーと、液体燃料を噴霧するためのベンチュリノズルとを提
供することである。
を有するベンチュリノズルによって解決される。
、ベンチュリ管またはベンチュリノズルを備えた装置によって置き換えられる。
このベンチュリ管またはベンチュリノズルは、軸方向における高い空気圧降下に
基づいて燃焼空気を吸込み、ディフューザ部分において燃料と混合される。ベン
チュリ管またはベンチュリノズルの圧力回復に基づいて、空気を高い正圧で供給
する必要がないので、そのために従来必要であった強力なファンまたは付加的な
ファンを省略することができる。ベンチュリ管またはベンチュリノズルのディフ
ューザ内で燃焼空気と燃料を混合することにより、後続配置の燃焼室内で最適な
燃焼が保証される。本発明に従って使用されるベンチュリ管(またはベンチュリ
ノズル)は更に、低コストで製作可能であるという利点を有する。
間が燃焼室と一体に形成されていると、組立てコストと製作コストが低減される
。
は、統一された開放角度によって形成されている。しかし、有利な実施形によれ
ば、このベンチュリ管またはベンチュリノズルのディフューザ部分は異なる開放
角度の複数の区間を備えている。この場合、最大開放角度の区間が燃焼室に接し
ている。
に供給される。この燃料供給小管の下流側の端部はベンチュリ管内に達している
。この燃料供給小管の下流側の端部は場合によっては、下流側の二成分ノズルま
たは小さな第2のベンチュリ管の負圧領域に開口していてもよい。この第2のベ
ンチュリ管は予備噴霧を達成するために、ベンチュリ管またはベンチュリノズル
の圧力降下によって運転され、ベンチュリ管またはベンチュリノズルの負圧領域
で終わっている。更に、燃料供給小管がベンチュリ管またはベンチュリノズル内
でその縦中心に対して同軸に延設されていると有利である。下流側の端部はベン
チュリ管またはベンチュリノズルのいろいろな個所に配置可能であり、例えばベ
ンチュリ管またはベンチュリノズルの入口部分またはディフューザ部分あるいは
入口部分とディフューザ部分の間の最も狭い個所に配置可能である。
いると有利である。この二次燃焼空気入口は好ましくは、ベンチュリ管またはベ
ンチュリノズルが燃焼室に開口している燃焼室の平面内に配置されている。
焼室10を備えている。この燃焼室10の燃料/燃焼空気の入口側には、ベンチ
ュリ管11が接続されている。ベンチュリノズルを形成するベンチュリ管11は
好ましくは接続範囲において燃焼室10と一体的に形成されている。
らなっている。ディフューザ部分12は入口部分13よりも長い軸方向長さを有
し、好ましくは円錐形である。この場合、円錐形のディフューザ部分12の最大
直径を有する端部は燃焼室10の燃料/燃焼空気入口に接続されている。入口部
分13は、同様に円錐形であるかまたは任意に接続される円筒部分を有する1つ
または複数の入口半径部からなっている。この場合、入口部分13の最大直径の
区間は燃焼室10から離れた位置にある。入口部分13は最小直径のディフュー
ザ部分12の端部に接している。
れている。この縦中心軸線14は燃料供給小管15と一直線上に並んでいる。燃
料供給小管の流出側の端部には、二成分ノズル16が接続している。二成分ノズ
ル16の出口はディフューザ部分12とベンチュリ管11の間の最も狭い個所、
すなわち図2から明らかなように燃焼室10よりも圧力の低い負圧領域に設けら
れている。
管19を同じ個所に設けることができる。この小さなベンチュリ管19はベンチ
ュリ管11の圧力降下によって運転され、かつ予備噴霧を達成するために、ベン
チュリ管11の負圧領域で終わっている。この場合、燃料供給小管15は空気を
供給する小さなベンチュリ管19に開口している。
に供給される。このファンは少しだけ正圧の燃焼空気を供給する。燃焼空気は、
矢印17に沿ってベンチュリ管11に供給される。
フのX軸にはベンチュリ管11の長さlが記入され、Y軸にはベンチュリ管11
内の差圧Δpが記入されている。ベンチュリ管11の入口部分13への流入個所
の燃焼空気は、燃焼空気を供給するファンによって得られる小さな正圧を有する
。入口部分13を流通する際に、横断面の縮小によって速度が上昇する。その際
、燃焼空気の圧力が低下し、接続するディフューザ部分12への移行部において
最小値をとる。この最小絶対圧力は、燃焼室圧力レベルに対する最大負圧に相当
する。この負圧は、ディフューザ部分12の他の部分において下流側に向かって
弱まるので、燃焼室10に流入する燃焼空気はほぼ燃焼室圧力である。
ル16の軸方向の燃料供給穴に開口している。この半径方向穴18から空気が液
体燃料の供給路に供給されるので、ノズル16内において燃焼空気と液体燃料の
渦流化が生じる。この混合気はノズル16の出口から噴霧されて流出し、ディフ
ューザ部分12内で矢印17に沿って吸い込まれた燃焼空気と混合する。この燃
焼空気はファンによって入口部分13に低圧で供給される。
ンチュリ管のディフューザ部分12が燃焼室10に接続している個所で、二次空
気開口20が周囲に分配されて形成されている。二次空気は、この二次空気開口
から燃焼室10に供給される。二次空気開口は代替的にまたは付加的に、燃焼室
10の外周壁に設けることもできる。
ータ用のバーナーの燃焼室の手前側の部分の概略的な縦断面である。
1が接続配置されている。この燃焼空気供給室111内には、燃焼空気が図示し
ていない手段、特にファンによって供給される。燃焼室110はその一点鎖線で
示した縦中心軸線Lに対して同軸に延びる、ベンチュリノズル112の下流側の
端部に接続するための接続開口122を備えている。このベンチュリノズル11
2は、全体が燃焼空気供給室111内にある。上記接続開口122の周りには、
リング状に配置された、二次燃焼空気を燃焼室110に通過供給するための小さ
な開口123が設けられている。
ディフューザ113を備えている。このディフューザ113は上流の方に細くな
っている。ベンチュリノズル112は上流側の範囲に、円錐状の入口部分114
を備えている。この入口部分114は、直径がディフューザ113と逆に変化し
ている。すなわち、ディフューザ113の方に円錐状に細くなっている。入口部
分114の外側端部には円筒部分115が接続している。この円筒部分115は
燃焼空気供給室111に開口している。ディフューザ113と入口部分114は
直径の小さな円筒部分116を介して接続されている。この円筒部分116には
燃料供給小管117が開口している。この燃料供給小管117は、ベンチュリノ
ズル112の縦中心軸線と同軸に延び、このベンチュリノズル112の外側で曲
げられて燃焼空気供給室111から外に案内されている。
は最も狭い個所の範囲(円筒部分116の範囲)の負圧によって吸い込まれて燃
焼空気内に噴霧される。燃焼空気供給室111から入口部分114に供給された
燃焼空気は、噴霧された燃料と共に、ベンチュリノズル112から燃焼室110
に供給される。燃料と燃焼空気のミストは燃焼室110内で点火され、開口12
3から付加的な二次燃焼空気を混合しながら燃焼させられる。そのために、点火
装置が燃焼室110内に挿入されている。この点火装置は図4において参照数字
124によって概略的に示され、その端部はベンチュリノズル112の円錐形の
ディフューザ113の開口の範囲内に達している。
ている。すなわち、燃焼室110に隣接する排出部分118と、この排出部分1
18の上流側に配置された供給部分119とに分割されている。ベンチュリノズ
ル112の軸方向における分割はそのディフューザ113の範囲において行われ
るので、供給部分119の長さは排出部分118の長さの約2倍である。
環状隙間120によって互いに分離されている。この環状隙間120の幅は典型
的な場合0.1〜0.8mmである。隙間幅は好ましくは約0.3mmである。
環状隙間120は軸方向において、排出部分118と供給部分119の互いに向
き合った環状の端面によって画成され、半径方向においてリングシール121に
よって画成されている。このリングシール121は環状隙間120、ひいては円
錐状のディフューザを外側に対してシールする。リングシール121の材料は好
ましくはセラミックスのような断熱材料からなっている。ベンチュリノズル11
2は金属からなり、好ましくは少なくとも一部がセラミックスからなっている。
両ベンチュリノズル部分118、119の材料は同じであってもよい。しかし好
ましくは、排出部分118の材料が供給部分119の材料よりも小さな熱伝導率
を有する。それによって、両ベンチュリノズル部分118、119の間の環状隙
間120への熱伝達をできるだけ少なくすることができる。
チュリノズル112は低温部分と高温部分を有する。上流側の低温の供給部分1
19は、ベンチュリノズルの二分割に基づいて運転中典型的な場合180°C以
下の温度になるので、このノズル部分119内では燃料の熱分解が発生しない。
他方では、火炎側の高温のベンチュリノズル112の排出部分118は典型的な
場合500°Cよりも高い温度になるので、燃料供給小管117から出る液体燃
料は、この排出部分118の内壁で、熱分解残渣を残さずに蒸発する。従って、
ベンチュリノズル112は残渣で塞がれ、従ってベンチュリノズル112の効率
が少なくとも損なわれることがない。
りに、リングシール121を完全に省略することもできる。非常に狭い環状隙間
120の場合、燃料と空気の混合気は実質的に外側に漏れない。その際、少量の
漏れは二次燃焼空気によって燃焼室に供給されて燃焼する。
が少なくなることにより、バーナーひいてはヒータの寿命が長くなり、環境負荷
が小さくなる。更に、本発明によるベンチュリノズルを使用することにより、始
動性は最高である。
断面図である。
燃焼室とベンチュリ管の変形を示す図である。
る。
分、14…縦中心軸線、15…燃焼供給小管、16…二成分ノズル、17…矢印
、18…穴、19…(燃料用)ベンチュリ管、20…二次空気開口、110…燃
焼室、111…燃焼空気供給室、112…ベンチュリノズル、113…ディフュ
ーザ、114…入口部分、115…円筒部分、116…円筒部分、117…燃料
供給小管、118…排出部分、119…供給部分、120…環状隙間、121…
リングシール、122…接続開口、123…(燃焼空気用)開口、124…点火
装置
用のバーナーの燃焼室(10、110)内で燃焼空気の存在下で燃料を燃焼させ
るための液体燃料を噴霧するためのベンチュリノズル(112)において、ベン
チュリノズルが軸方向において燃料/燃焼空気排出部分(118)と燃料/燃焼
空気供給部分(119)に分割されていることと、両ベンチュリノズル部分(1
18、119)が互いに断熱されていることを特徴とするベンチュリノズル。
の長さが排出部分(118)の軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項 9 記載のベンチュリノズル。
部分(118)の約2倍の長さであることを特徴とする請求項10記載のベンチ
ュリノズル。
給部分(119)よりも小さな熱伝導率を有する材料からなっていることを特徴
とする請求項9〜11のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。
(121)によって互いに分離され、このリングシールのほぼ表面全体が軸方向
において、両ベンチュリノズル部分(18、19)の互いに向き合うリング状端
面に接していることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一つに記載のベンチ
ュリノズル。
部が環状隙間(120)を介して互いに分離され、この環状隙間が軸方向におい
て、両ベンチュリノズル部分(118、119)の互いに向き合う環状の端面に
よって画成されていることを特徴とする請求項9〜13のいずれか一つに記載の
ベンチュリノズル。
21)によって画成されていることを特徴とする請求項14記載のベンチュリノ
ズル。
0.3mmの隙間幅を有することを特徴とする請求項14または15記載のベン
チュリノズル。
特徴とする請求項13〜16のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。
ることを特徴とする請求項13〜17のいずれか一つに記載のベンチュリノズル
。
ルのディフューザ部分(113)に設けられていることを特徴とする請求項1〜 9 のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。
っていることを特徴とする請求項9〜19のいずれか一つに記載のベンチュリノ
ズル。
知られている。更に、米国特許第4396372号明細書により、バーナーシス テムが知られている。このバーナーシステムでは、ケロシンの形態の液体燃料が ノズルによって、電気加熱装置を備えベンチュリ状の入口範囲を有する蒸発器に 供給される。
有するベンチュリノズルによって解決される。本発明の有利な実施形は従属請求 項に記載されている。
、ベンチュリ管またはベンチュリノズルを備えた装置によって置き換えられる。
このベンチュリ管またはベンチュリノズルは、カーボン付着や熱損失を回避する ために、少なくとも一部がセラミックス材料からなっている 。ベンチュリ管また
はベンチュリノズルの圧力回復に基づいて、空気を高い正圧で供給する必要がな
いので、そのために従来必要であった強力なファンまたは付加的なファンを省略
することができる。本発明に従って使用されるベンチュリ管(またはベンチュリ
ノズル)は更に、低コストで製作可能であるという利点を有する。
Claims (21)
- 【請求項1】 燃焼空気の存在下で液体燃料を燃焼させるための燃焼室(1
0、110)と、液体燃料を噴霧するノズルを含む混合装置とを備えた、バーナ
ー、特に車両補助ヒータまたは車両パーキングヒータのためのバーナーにおいて
、ノズルが、燃焼空気の流れ方向に先細になっている入口部分(13、114)
と、燃焼空気の流れ方向に広がっているディフューザ部分(12、113)とを
有するベンチュリ管(11)またはベンチュリノズル(112)を備え、前記デ
ィフューザ部分の大径端部が燃焼室(10、110)に開口し、液体燃料が入口
部分(13、114)からディフューザ部分(12、113)への移行範囲内の
負圧領域に供給されることを特徴とするバーナー。 - 【請求項2】 ディフューザ部分(12、113)の少なくとも前側の区間
が燃焼室(10、110)と一体に形成されていることを特徴とする請求項1記
載のバーナー。 - 【請求項3】 燃焼室(10、110)の方に円錐形に拡がるディフューザ
部分(12、113)が、異なる開放角度の複数の区間を備えていることを特徴
とする請求項1または2記載のバーナー。 - 【請求項4】 燃料が縦中心軸線(14、L)と同軸に配置された燃料供給
小管(15、117)を経てベンチュリ管(11)またはベンチュリノズル(1
12)に供給されることを特徴とする請求項1、2または3記載のバーナー。 - 【請求項5】 燃焼室(10、110)が二次燃焼空気用の少なくとも1個
の入口(20、123)を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
一つに記載のバーナー。 - 【請求項6】 二次燃焼空気用入口(20、123)が軸方向に見て、ベン
チュリ管(11)またはベンチュリノズル(112)が開口する燃焼室(10、
110)の範囲内に設けられていることを特徴とする請求項5記載のバーナー。 - 【請求項7】 燃料が任意の構造の二成分ノズル(16)または小さな第2
のベンチュリ管(19)を介して予備噴霧され、この第2のベンチュリ管の入口
と出口が、ベンチュリ管(11)によって発生する圧力降下によって運転される
ようにベンチュリ管(11)内に配置されていることを特徴とする請求項1記載
のバーナー。 - 【請求項8】 燃焼空気が入口部分(13、114)に旋回させられて供給
されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載のバーナー。 - 【請求項9】 ベンチュリ管(11)またはベンチュリノズル(112)の
少なくとも一部がセラミックス材料からなっていることを特徴とする請求項1〜
8のいずれか一つに記載のバーナー。 - 【請求項10】 バーナー、特に車両補助ヒータまたは車両パーキングヒー
タ用のバーナーの燃焼室(10、110)内で燃焼空気の存在下で燃料を燃焼さ
せるための液体燃料を噴霧するためのベンチュリノズル(112)において、ベ
ンチュリノズルが軸方向において燃料/燃焼空気排出部分(118)と燃料/燃
焼空気供給部分(119)に分割されていることと、両ベンチュリノズル部分(
118、119)が互いに断熱されていることを特徴とするベンチュリノズル。 - 【請求項11】 ベンチュリノズル(112)の供給部分(119)の軸方
向の長さが排出部分(118)の軸方向の長さよりも長いことを特徴とする請求
項10記載のベンチュリノズル。 - 【請求項12】 ベンチュリノズル(112)の供給部分(119)が排出
部分(118)の約2倍の長さであることを特徴とする請求項11記載のベンチ
ュリノズル。 - 【請求項13】 ベンチュリノズル(112)の排出部分(118)が、供
給部分(119)よりも小さな熱伝導率を有する材料からなっていることを特徴
とする請求項10〜12のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。 - 【請求項14】 排出部分(118)と供給部分(119)がリングシール
(121)によって互いに分離され、このリングシールのほぼ表面全体が軸方向
において、両ベンチュリノズル部分(18、19)の互いに向き合うリング状端
面に接していることを特徴とする請求項10〜13のいずれか一つに記載のベン
チュリノズル。 - 【請求項15】 排出部分(118)と供給部分(119)の少なくとも一
部が環状隙間(120)を介して互いに分離され、この環状隙間が軸方向におい
て、両ベンチュリノズル部分(118、119)の互いに向き合う環状の端面に
よって画成されていることを特徴とする請求項10〜14のいずれか一つに記載
のベンチュリノズル。 - 【請求項16】 環状隙間(120)が半径方向においてリングシール(1
21)によって画成されていることを特徴とする請求項15記載のベンチュリノ
ズル。 - 【請求項17】 環状隙間(120)が0.1〜0.8mm、好ましくは約
0.3mmの隙間幅を有することを特徴とする請求項15または16記載のベン
チュリノズル。 - 【請求項18】 リングシール(121)が断熱材料からなっていることを
特徴とする請求項14〜17のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。 - 【請求項19】 リングシール(121)がセラミックス材料からなってい
ることを特徴とする請求項14〜18のいずれか一つに記載のベンチュリノズル
。 - 【請求項20】 ベンチュリノズル(112)の分離個所がベンチュリノズ
ルのディフューザ部分(113)に設けられていることを特徴とする請求項1〜
10のいずれか一つに記載のベンチュリノズル。 - 【請求項21】 少なくとも排出部分(118)がセラミックス材料からな
っていることを特徴とする請求項10〜20のいずれか一つに記載のベンチュリ
ノズル。
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