JP2004144423A - Liquid fuel combustor - Google Patents

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JP2004144423A
JP2004144423A JP2002311073A JP2002311073A JP2004144423A JP 2004144423 A JP2004144423 A JP 2004144423A JP 2002311073 A JP2002311073 A JP 2002311073A JP 2002311073 A JP2002311073 A JP 2002311073A JP 2004144423 A JP2004144423 A JP 2004144423A
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JP
Japan
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combustion
liquid fuel
cylinder
fan
rotation speed
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Pending
Application number
JP2002311073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Junichi Ishikawa
石川 順一
Takashi Kuwako
桑子 高志
Masahiro Imai
今井 正裕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TOTO YUPRO Ltd
Yamaha Living Tech Co Ltd
Original Assignee
TOTO YUPRO Ltd
Yamaha Living Tech Co Ltd
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Publication date
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  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid fuel combustor capable of promoting shortening of a height size of the device, and capable of respectively rotating a fan of a blower and a vaporizing tube at optimum rotational frequencies. <P>SOLUTION: A burner 10 is provided with a combustion disk 15 formed with a combustion chamber 11 in an interior, the vaporizing tube 39 arranged in the combustion chamber 11, a motor 47 for the vaporizing tube rotating the vaporizing tube 39, the blower 14 supplying air into the vaporizing tube 39, and a combustion control part 17 controlling combustion in the combustion chamber 11. The blower 14 comprises the fan F, and a motor 47 for the blower rotating the fan F. The combustion control part 17 is provided so that it can control each drive of the motor 47 for the vaporizing tube and the motor 51 for the blower, and by this, each rotational frequency of the vaporizing tube 39 and the fan F is controlled in response to a burning capacity in vaporizing combustion. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料燃焼装置に係り、更に詳しくは、装置の高さ寸法の短縮化を促進することができ、且つ、送風機のファン及び気化筒をそれぞれ最適となる回転数で回転させることができる液体燃料燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、給湯機等に用いられる液体燃料燃焼装置としては、例えば、実公平1−41022号公報に開示された液体燃料燃焼装置が知られている。この液体燃料燃焼装置は、灯油等の燃料が燃焼する燃焼室を内部に形成する燃焼盤と、この燃焼盤内の略中央に設けられた気化筒と、この気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、気化筒の下方に配置されて当該気化筒内に空気を供給する送風機と、この送風機のファンと前記気化筒とを共通の回転軸を介して回転させるモータとを備えている。
【0003】
この液体燃料燃焼装置は、気化筒の回転によって当該気化筒と飛散リングの間の隙間から燃焼室内に液体燃料が飛散され、当該液体燃料を着火することで噴霧燃焼が行われ、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することにより当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記送風機から気化筒内に供給された空気と混合して当該混合気を燃焼盤に形成された炎孔から前記燃焼盤内に噴出させることで気化燃焼を行うようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液体燃料燃焼装置にあっては、気化筒及びファンを単一のモータで回転させる構成となっているため、送風機を気化筒の下方に配置せざるを得ず、これが、装置の高さ寸法を大きくする要因となる。また、気化筒とファンを異なる回転数で回転させることができないため、当該気化筒及びファンに対して適切な回転制御を行えない場合がある。例えば、気化筒内に液体燃料を供給する送油ポンプの駆動周波数に気化筒の回転数が同期すると、燃焼時における燃焼不良が発生する場合があるため、送油ポンプの駆動周波数の整数倍を除く回転数で気化筒を回転させる必要がある。ところが、このようにすると、ファンも、送油ポンプの駆動周波数に同期する回転数で回転することができなくなり、ファンに対して最適な回転数の設定ができなくなる場合がある。また、燃焼量を大きくする場合には、ファンの回転数を増大させなければならないが、気化筒の回転数も必然的に増大することとなり、気化筒への熱伝達量が多くなって気化筒が過大に加熱され、適正な気化効率を維持できなくなるという不都合を招来する。従って、燃焼量が大きくなったときには、気化筒の回転数をファン回転数よりも低下させることが要請される。
【0005】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、装置の高さ寸法の短縮化を促進することができ、しかも、送風機のファン及び気化筒をそれぞれ最適となる回転数で回転させて適正な燃焼状態が得られるようにし、気化筒の過大な加熱等も回避することができる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【0006】
また、本発明の他の目的は、最適な燃焼状態を維持できるようにしても気化筒回りに生じ得る部材の熱変形を是認し、当該熱変形が生じた場合であっても略等しく分散した変形を実現できるようにして安定した燃焼状態に寄与させることのできる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、燃焼室が内部に形成される燃焼盤と、前記燃焼室内に配置されて回転可能な気化筒と、この気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、ファンの回転によって前記気化筒内に空気を供給する送風機とを備え、
前記気化筒の回転によって当該気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を気化筒内に供給された空気と混合し、当該混合気を前記燃焼盤に形成された炎孔から噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
前記気化筒及びファンは、別個の駆動装置により相互に独立して回転可能に設けられる、という構成を採っている。このような構成によれば、送風機のレイアウトを比較的自由に設定可能となり、送風機を気化筒の下方に配置する必要がなくなるため、送風機を燃焼盤の側方等に配置することにより、装置の高さ寸法を従来構造よりも小さくすることができる。また、気化筒側で設定できない回転数を送風機側で設定することが可能になる等、気化筒及びファンをそれぞれの状況に応じた最適の回転数で回転させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、前記気化筒及びファンの各回転数は、燃焼時における燃焼量に応じて制御される、という構成を採ることが好ましい。このような構成により、気化筒及びファンの回転制御を効果的に行うことができる。
【0009】
また、前記気化筒の回転数は、当該気化筒内に液体燃料を供給する送油ポンプの回転周波数に非同期となるように制御される、という構成を採用するとよい。このような構成によれば、送風機側の回転に影響を及ぼさずに、送油ポンプの回転周波数と気化筒の回転数とが同期したときに生じる燃焼不良を防止することができる。
【0010】
更に、前記気化筒の回転数は、燃焼量に関係なく一定に制御するようにしてもよい。
【0011】
また、前記気化筒の回転数は、燃焼時における燃焼量の増大にともなって増加するように制御することもできる。
【0012】
更に、前記気化筒の回転数は、少なくとも最大付近の燃焼時に、ファンの回転数よりも小さくなるように制御される、という構成を採用することもできる。このような構成では、燃焼時の燃焼量が小さいときには、気化筒の回転数を十分に高めて当該気化筒の熱伝達量を確保できる一方、前記燃焼量が大きいときには、気化筒の回転数をファン回転数よりも低下させて当該気化筒の熱伝達量を適切に維持できるため、燃焼量が大きいときに生じ易くなる気化筒の過加熱を効果的に防止することもできる。
【0013】
また、本発明において、前記飛散リングの外周側には所定の送気間隙を形成する送気案内リングが設けられ、当該送気案内リングは複数の固定手段を介して前記燃焼盤に固定され、前記固定手段は相互に略等間隔を隔てた位置にそれぞれ設けられる、という構成も採ることができる。このような構成では、前述した回転数の制御によって適正な燃焼状態が得られても、送気案内リングに生じる可能性のある熱変形を周方向に略等しく分散させることができるようになり、回転数の制御によって得られる安定した燃焼状態に寄与することが可能となる。
【0014】
また、前記燃焼室は平面視多角形に設けられているとともに、前記飛散リングの外周側には所定の送気間隙を形成する送気案内リングが設けられ、当該送気案内リングは複数の固定手段を介して前記燃焼盤に固定され、前記固定手段は燃焼室の多角形を決定する辺の数の正数倍とされているとともに、相互に略等間隔を隔てた位置にそれぞれ設けられる、という構成も採用することができる。
【0015】
なお、本明細書において、「噴霧燃焼」とは、液体燃料を着火することによって行われる燃焼を意味し、「気化燃焼」とは、液体燃料を気化させた後空気と混合することにより得られる混合気を燃焼させることを意味する。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0017】
図1には、本実施例に係る液体燃料燃焼装置としてのバーナーの概略平面図が示され、図2には、図1に対して部品を一部取り外した状態のバーナーの平面図が示されている。また、図3には、図1のX−X線矢視概略端面図が示され、図4には、図3の一部拡大図が示されている。これらの図において、バーナー10は、平面視で略正方形となる燃焼室11を含む上部構成体12と、この上部構成体12を下方から支持するとともに、上部が開放する有底容器状をなす燃焼用空気箱13(図3,図4参照)と、この燃焼用空気箱13内の燃焼用空気室13Aに空気を供給する送風機14と、燃焼室11内での燃焼を制御する燃焼制御部17とを備えて構成されている。
【0018】
前記上部構成体12は、図4に示されるように、外側に位置する有底略角筒状の燃焼室外筒15と、この燃焼室外筒15の内側に設けられた有底略角筒状の燃焼盤16と、当該燃焼盤16の内側略中央に位置するとともに、灯油等の液体燃料を気化して空気との混合気を形成する混合気形成手段18と、当該混合気形成手段18の下部側に設けられるとともに、燃焼室11内に前記燃焼用空気室13Aからの空気を導入する空気導入部19とを備えて構成されている。なお、本実施例では、燃焼盤16と混合気形成手段18との間に形成される空間が前記燃焼室11となっている。
【0019】
前記燃焼室外筒15は、平面視で略正方形の外形を有する底壁15Aと、この底壁15Aの外周から上方に起立する四辺の側壁15Bとからなる。底壁15Aには、略中央領域に第1中央貫通穴21が形成されているとともに、この第1中央貫通穴21の周方向に沿う複数箇所、本実施例では周方向略90度間隔位置に第1中央貫通穴21よりも小径の第1外側貫通穴22が形成されている。
【0020】
前記燃焼盤16は、燃焼室外筒15の内方に隙間を隔てて配置されており、当該隙間によって前記混合気形成手段18で形成された混合気を通過させるガス室24が形成されている。また、燃焼盤16は、平面視で略正方形の外形を有する底壁16Aと、この底壁16Aの外周から上方に起立する四辺の側壁16Bとにより構成されている。底壁16Aの中央部には、前記第1中央貫通穴21と第1外側貫通穴22の各上方に第2中央貫通穴26と第2外側貫通穴27がそれぞれ形成されている。また、側壁16Bには、前記ガス室24からの混合気を燃焼室11内に噴出可能とする多数の炎孔29が形成されているとともに、当該側壁16Bの上部に筒状部材33が設けられている。この筒状部材33は、内外二重壁構造とされ、その間が空気室35として構成されている。この空気室35は、空気供給路17(図3参照)を通る空気を一部分岐させる空気連通路34の一端(上端)が連通されており、空気室35の上部に形成された送気孔37から空気を上方に噴出することで、筒状部材33の上方に設けられる図示しない熱交換体の壁面の結露等を防止するようになっている。
【0021】
前記混合気形成手段18は、図4に示されるように、下部が開放する釣鐘型の気化筒39と、この気化筒39の下端との間に微細な隙間S1を隔てて配置される飛散リング40と、前記第1中央貫通穴21の形成縁領域に支持されるとともに、上端側が気化筒39側に開放する一方、下端側が燃焼用空気室13A側に開放する略円筒状の送風筒41と、この送風筒41の上方に位置する燃料拡散体42と、この燃焼拡散体42に燃料供給管44を介して液体燃料を供給する送油ポンプ45とにより構成されている。
【0022】
前記燃料拡散体42は、上下両側が開放する略円筒状の側部42Aと、この側部42Aの上端に連なる外向きのフランジ部42Bと、側部42Aの下端側に連なるとともに、反転フック状に設けられて燃料供給管44からの液体燃料を受け取り可能な受け部42Cと、フランジ部42Bの上面側に微小な隙間S2を隔てて固定される頂部42Dとからなる。気化筒39及び燃料拡散体42は、その中央部に位置する共通の回転軸46によって支持されており、当該回転軸46を出力軸とする駆動装置としての気化筒用モータ47の駆動によって一体回転可能に設けられている。この際、燃料拡散体42の受け部42Cに供給された液体燃料は、回転に伴う遠心力によって、前記隙間S2から気化筒39の内壁39B上部に向かって噴出するようになっている。
【0023】
前記燃焼室11内に空気を送り込むための空気導入部19は、前記第1及び第2外側貫通穴22,27間を連結する送気筒49と、この送気筒49の上端開放側と飛散リング40との間に設けられて当該飛散リング40との間に送気間隙Pを形成可能な送気案内リング50とにより構成されている。この空気導入部19は、前記送風機14から燃焼用空気室13Aを通過した空気が送気筒49によって形成される送風通路49Aを通って送気間隙Pから燃焼室11内に供給可能となっている。
【0024】
前記送気案内リング50は、図3に示されるように、断面形状が略クランク状になる下部材55と、この下部材55に固定されるとともに、断面形状が略L字状となる上部材56とからなる。下部材55は、ベース片55Aと、当該ベース片55Aの内周縁から上方に向けられた起立片55Bと、この起立片55Bの上縁から内方に向けられたトップ片55Cとからなり、上部材56は、トップ片55Cの上面に接合された接合片56Aと、この接合片56Aの外周縁から上方に向けられて前記飛散リング40との間に送気間隙Pを形成する間隙形成片56Bとにより構成されている。この送気案内リング50は、図1に示されるように、前記ベース片55Aが、固定手段をそれぞれ形成する8本のねじ57を用いて燃焼盤16の底壁16Aに固定されている。すなわち、本実施例では、平面視略方形をなす燃焼室11の辺の数の二倍のねじ57によって固定されている。これらのねじ57は、ベース片55Aの周方向に沿って相互に略等間隔を隔てて配置されており、これにより送気案内リング50が燃焼熱で熱変形して、送気案内リング50と燃焼盤16の底壁16Aとの間に隙間が生じることがあっても、当該隙間が等しく生ずるようになり、送気筒49からの空気、すなわち二次空気が、燃焼室11内に等しく分散して供給され、燃焼状態を安定して保つことが可能となる。なお、ねじ57の数は、燃焼室11が平面視多角形である場合に、その辺の数の正数倍あればよく、必ずしも二倍に限定されるものではない。
【0025】
前記送風機14は、図1〜図3に示されるように、駆動装置としての送風機用モータ51の駆動によってファンF(図3参照)が回転し、燃焼用空気箱13の内部に形成された燃焼用空気室13Aに直接送り込めるようになっている。なお、送風機14としては、軸流式、遠心式、斜流式、或いは横流式のもの等を採用することができる。
【0026】
前記燃焼制御部17は、相互に独立した気化筒用モータ47及び送風機用モータ51の各駆動制御を可能に設けられ、燃焼時における燃焼量に応じて気化筒39及びファンFの各回転数を独立して制御できるようになっている。
【0027】
すなわち、気化筒用モータ47は、例えば、図5(A)に示されるように、燃焼量が増大しても、これに関係なく気化筒39の回転数を一定に制御したり、図5(B)に示されるように、燃焼量と気化筒39の回転数とが略比例関係になるように駆動制御することができる。また、図6(A)に示されるように、燃焼量の増大に伴って気化筒39の回転数が段階的に増加するように駆動制御することも可能である。この場合であっても、燃焼量の変化に応じた気化筒への熱伝達量の調整が可能となるが、図5(B)の場合に比べ、より簡単な回路構成等で気化筒用モータ47の駆動を制御することができる。更に、図6(B)に示されるように、燃焼量が最大付近となるときに、ファンの回転数よりも気化筒の回転数を低くすることも可能である。ここで、図5(A),(B)及び図6(A),(B)の何れの場合も、気化筒用モータ47は、前記送油ポンプ45(図4参照)の駆動周波数に非同期となる回転数で気化筒39を回転させるように駆動制御される。すなわち、気化筒39は、送油ポンプ45の駆動周波数(例えば、20.5Hz)の整数倍となる回転数(例えば、2460rpm)を除く回転数で回転するようになっている。
【0028】
一方、送風機用モータ47は、燃焼量の増大に伴って気化筒39の回転数が増大するように駆動制御されるようになっており、本実施例では、例えば、図5(C)に示されるように、燃焼量とファンFの回転数とが略比例関係になるように駆動制御される。
【0029】
次に、前記バーナー10の燃焼動作について図4を参照しながら説明する。
【0030】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、気化筒用モータ47と送風機用モータ51とが同時に駆動する。ファンFが回転することにより、送風機14から空気が燃焼用空気室13Aに向かって供給され、その空気は、送風筒41の内部を通って気化筒39内に供給されるとともに、前記送風通路49A及び送気間隙Pを通って燃焼室11内に供給される。一方、気化筒用モータ47が駆動することにより、気化筒39及び燃料拡散体42が同時に回転する。そして、送油ポンプ45の作動により、燃料供給管44から燃料拡散体42の受け部42Cに灯油等の液体燃料が供給される。この液体燃料は、燃料拡散体42の回転によって燃料拡散体42に形成された微細な隙間S2から気化筒39の内壁39Bに向かって噴出され、更に、気化筒39と飛散リング40との間に形成された隙間S1から燃焼室11内に飛散される。この飛散された液体燃料は、燃焼室11内に延びるイグナイター等の点火装置(図示省略)の火花によって着火され、噴霧燃焼が開始する。
【0031】
噴霧燃焼が開始されると、その燃焼熱によって気化筒39が加熱され、気化筒39の内壁39Bに噴出された液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、空気噴出通路54から噴出された空気と混合して混合気となり、当該混合気がガス室24を通って燃焼盤16の各炎孔29から燃焼室11内に噴出され、既に発生している噴霧燃焼の火炎によって気化燃焼が行われる。
【0032】
従って、このような実施例によれば、気化筒39と送風機14のファンFとが、別個のモータ47,51で独立して回転可能な構造となっているため、送風機14を気化筒39の下方に配置する必然性がなくなり、装置の高さ寸法の短縮化を図ることができるとともに、燃焼時の燃焼量に応じて、気化筒39及びファンFをそれぞれ最適となる回転数で回転させることができるという効果を得る。
【0033】
なお、前記各実施例では、平面視で略正方形状をなす燃焼室11を備えたバーナー10について説明したが、本発明はこれに限らず、平面視において略円形や略長方形状に例示されるように他の多角形状の燃焼室を備えたバーナーについても適用可能である。
【0034】
また、前記実施例では、送気案内リング50が8本のねじ57によって燃焼盤16の底壁16Aに固定されているものとしたが、例えば、図7に示されるように、相互に略等間隔を隔てた位置で、スポット溶接60を施すことによって代替することもできる。この変形例では、燃焼室11を構成する相対する各辺の略中央部を結ぶ仮想線上にスポット溶接60が施されているが、前記実施例で示した各ねじ57の位置と同様の位置でスポット溶接することでもよい。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、前記気化筒及びファンを別個の駆動装置により相互に独立して回転可能としたから、装置の高さ寸法の短縮化を促進することができるとともに、気化筒及びファンを状況に応じた最適の回転数で回転させることができる。
【0036】
また、燃焼量に応じて前記気化筒及びファンの各回転数を制御する構成としたから、気化筒及びファンの回転制御を効果的に行うことができる。
【0037】
更に、気化筒内に液体燃料を供給する送油ポンプの回転周波数に非同期となる気化筒の回転数としたから、送風機側に影響を及ぼすことなく燃焼不良を防止できる。
【0038】
また、送気案内リングを複数の固定手段を介して燃焼盤に固定するに際し、相互に略等間隔を隔てた位置に固定手段を配した構成、或いは、燃焼室が多角形である場合に、その辺の数の整数倍の固定手段を用いた構成では、送気案内リングに生じ得る熱変形を周方向に略等しく分散させることができるようになり、この点からも安定した燃焼状態を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係るバーナーの概略平面図。
【図2】図1に対して気化筒及び飛散リングを外した状態のバーナーの平面図。
【図3】図1のX−X線矢視概略端面図。
【図4】図3の一部拡大図。
【図5】(A)及び(B)は、制御方法が異なる燃焼量と気化筒の回転数との関係を示すグラフ。
【図6】(A)及び(B)は、図5の制御方法とは更に異なる方法における燃焼量と気化筒の回転数との関係を示すグラフ。
【図7】変形例を示した図1と同様の概略平面図。
【符号の説明】
10・・・バーナー(液体燃料燃焼装置)、11・・・燃焼室、14・・・送風機、16・・・燃焼盤、29・・・炎孔、39・・・気化筒、40・・・飛散リング、45・・・送油ポンプ、47・・・気化筒用モータ(駆動装置)、51・・・送風機用モータ(駆動装置)、F・・・ファン、S1・・・隙間、50…送気案内リング、57…ねじ(固定手段)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid fuel combustion device, and more specifically, can promote a reduction in height of the device, and can rotate a fan and a carburetor of a blower at optimal rotation speeds. The present invention relates to a liquid fuel combustion device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a liquid fuel combustion device used for a water heater or the like, for example, a liquid fuel combustion device disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 1-4022 is known. This liquid fuel combustion device includes a combustion plate that internally forms a combustion chamber in which fuel such as kerosene burns, a vaporizing cylinder provided substantially at the center of the combustion disk, and a liquid provided below the vaporizing cylinder. A scattering ring that scatters fuel into the combustion chamber, a blower that is disposed below the vaporizing cylinder and supplies air into the vaporizing cylinder, and rotates a fan of the blower and the vaporizing cylinder through a common rotation shaft. And a motor.
[0003]
In this liquid fuel combustion apparatus, liquid fuel is scattered into a combustion chamber from a gap between the vaporizing cylinder and the scattering ring by rotation of the vaporizing cylinder, and spray combustion is performed by igniting the liquid fuel. By heating the vaporizing cylinder with the combustion heat, the liquid fuel in the vaporizing cylinder is vaporized, and the vaporized fuel is mixed with air supplied from the blower into the vaporizing cylinder to form the air-fuel mixture on the combustion plate. Vaporized combustion is performed by ejecting the fuel into the combustion plate from the flame hole.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the liquid fuel combustion device, since the vaporizing cylinder and the fan are configured to be rotated by a single motor, the blower must be disposed below the vaporizing cylinder. This is a factor for increasing the size. Further, since the vaporizing cylinder and the fan cannot be rotated at different rotational speeds, there is a case where appropriate rotation control cannot be performed on the vaporizing cylinder and the fan. For example, if the rotation frequency of the vaporization cylinder is synchronized with the drive frequency of the oil supply pump that supplies liquid fuel into the vaporization cylinder, combustion failure during combustion may occur. It is necessary to rotate the vaporizing cylinder at a rotational speed other than that. However, in this case, the fan cannot rotate at a rotation speed synchronized with the drive frequency of the oil feed pump, and an optimum rotation speed of the fan may not be set. When the combustion amount is increased, the rotation speed of the fan must be increased. However, the rotation speed of the vaporizing cylinder also inevitably increases, and the amount of heat transferred to the vaporizing cylinder increases, and the vaporizing cylinder increases. Is excessively heated, so that it becomes impossible to maintain an appropriate vaporization efficiency. Therefore, when the amount of combustion increases, it is required that the rotation speed of the vaporizing cylinder be lower than the fan rotation speed.
[0005]
[Object of the invention]
The present invention has been devised in view of such inconvenience, and an object of the invention is to promote a reduction in the height of the device, and to optimize a fan and a vaporizing cylinder of a blower, respectively. It is an object of the present invention to provide a liquid fuel combustion device that can be rotated at a rotation speed to obtain an appropriate combustion state and can avoid excessive heating of a vaporization cylinder.
[0006]
Further, another object of the present invention is to approve the thermal deformation of members that can occur around the vaporizing cylinder even if the optimal combustion state can be maintained, and evenly distribute even when the thermal deformation occurs. It is an object of the present invention to provide a liquid fuel combustion device capable of realizing deformation and contributing to a stable combustion state.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a combustion plate in which a combustion chamber is formed, a rotatable vaporizer disposed in the combustion chamber, and a liquid fuel provided below the vaporizer to burn liquid fuel. A scatter ring that scatters indoors, and a blower that supplies air into the vaporization cylinder by rotation of a fan,
By rotating the vaporizing cylinder, the liquid fuel scattered into the combustion chamber from the gap between the vaporizing cylinder and the scattering ring is ignited to perform spray combustion, and the vaporizing cylinder is heated by the combustion heat of the spray combustion to perform the spray combustion. The liquid fuel supplied into the vaporization cylinder is vaporized, the vaporized fuel is mixed with the air supplied into the vaporization cylinder, and the mixture is ejected from a flame hole formed in the combustion plate to perform vaporization combustion. In the liquid fuel combustion device to be performed,
The vaporizing cylinder and the fan are configured to be rotatable independently of each other by separate driving devices. According to such a configuration, the layout of the blower can be set relatively freely, and it is not necessary to arrange the blower below the vaporizing cylinder. The height dimension can be made smaller than the conventional structure. Further, the rotation speed that cannot be set on the vaporization cylinder side can be set on the blower side, so that the vaporization cylinder and the fan can be rotated at the optimum rotation speed according to each situation.
[0008]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, it is preferable to adopt a configuration in which the respective rotation speeds of the vaporizing cylinder and the fan are controlled in accordance with the amount of combustion during combustion. With such a configuration, the rotation control of the vaporizing cylinder and the fan can be effectively performed.
[0009]
Further, it is preferable to adopt a configuration in which the rotation speed of the vaporization cylinder is controlled so as to be asynchronous with the rotation frequency of the oil supply pump that supplies the liquid fuel into the vaporization cylinder. According to such a configuration, it is possible to prevent poor combustion that occurs when the rotation frequency of the oil pump and the rotation speed of the vaporizing cylinder are synchronized without affecting the rotation of the blower.
[0010]
Further, the rotation speed of the vaporizing cylinder may be controlled to be constant regardless of the amount of combustion.
[0011]
Further, the rotation speed of the vaporizing cylinder can be controlled so as to increase as the amount of combustion during combustion increases.
[0012]
Furthermore, it is also possible to adopt a configuration in which the rotation speed of the vaporizing cylinder is controlled to be lower than the rotation speed of the fan at least at the time of combustion near the maximum. With such a configuration, when the combustion amount during combustion is small, the rotation speed of the vaporizing cylinder can be sufficiently increased to secure the heat transfer amount of the vaporizing cylinder, while when the combustion amount is large, the rotation speed of the vaporizing cylinder can be increased. Since the heat transfer amount of the vaporizing cylinder can be appropriately maintained by lowering the rotation speed of the fan, the overheating of the vaporizing cylinder, which tends to occur when the combustion amount is large, can be effectively prevented.
[0013]
Further, in the present invention, an air supply guide ring forming a predetermined air supply gap is provided on the outer peripheral side of the scattering ring, and the air supply guide ring is fixed to the combustion plate via a plurality of fixing means, It is also possible to adopt a configuration in which the fixing means are provided at positions substantially equidistant from each other. With such a configuration, even if an appropriate combustion state is obtained by controlling the rotation speed described above, thermal deformation that may occur in the air supply guide ring can be substantially equally distributed in the circumferential direction, It is possible to contribute to a stable combustion state obtained by controlling the rotation speed.
[0014]
Further, the combustion chamber is provided in a polygonal shape in a plan view, and an air supply guide ring that forms a predetermined air supply gap is provided on an outer peripheral side of the scatter ring, and the air supply guide ring includes a plurality of fixed air supply guide rings. The fixing means is fixed to the combustion plate via a means, and the fixing means is a positive multiple of the number of sides determining the polygon of the combustion chamber, and is provided at positions substantially equidistant from each other, The configuration described above can also be adopted.
[0015]
In this specification, "spray combustion" means combustion performed by igniting liquid fuel, and "vaporization combustion" is obtained by mixing liquid fuel with air after vaporizing the liquid fuel. It means that the mixture is burned.
[0016]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic plan view of a burner as a liquid fuel combustion device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the burner with parts removed from FIG. ing. 3 is a schematic end view taken along the line XX of FIG. 1, and FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. In these figures, a burner 10 includes an upper structure 12 including a combustion chamber 11 having a substantially square shape in a plan view, and a combustion chamber having a bottomed container shape that supports the upper structure 12 from below and opens an upper part. Air box 13 (see FIGS. 3 and 4), a blower 14 for supplying air to a combustion air chamber 13A in the combustion air box 13, and a combustion control unit 17 for controlling combustion in the combustion chamber 11. It is comprised including.
[0018]
As shown in FIG. 4, the upper structural body 12 includes a combustion chamber outer cylinder 15 having a bottom and a substantially square cylindrical shape located on the outside, and a bottomed substantially square cylindrical shape provided inside the combustion chamber outer cylinder 15. A combustion plate 16, a gas mixture forming unit 18 located at substantially the center inside the combustion plate 16, and vaporizing a liquid fuel such as kerosene to form a mixture with air, and a lower portion of the mixture formation unit 18. And an air introduction section 19 for introducing air from the combustion air chamber 13A into the combustion chamber 11. In the present embodiment, the space formed between the combustion platen 16 and the mixture forming means 18 is the combustion chamber 11.
[0019]
The combustion chamber outer cylinder 15 includes a bottom wall 15A having a substantially square outer shape in plan view, and four side walls 15B rising upward from the outer periphery of the bottom wall 15A. In the bottom wall 15A, a first central through-hole 21 is formed in a substantially central region, and at a plurality of locations along the circumferential direction of the first central through-hole 21, in the present embodiment, at approximately 90-degree intervals in the circumferential direction. A first outer through hole 22 having a smaller diameter than the first central through hole 21 is formed.
[0020]
The combustion plate 16 is disposed inside the combustion chamber outer cylinder 15 with a gap therebetween, and the gap forms a gas chamber 24 through which the air-fuel mixture formed by the air-fuel mixture forming means 18 passes. Further, the combustion plate 16 includes a bottom wall 16A having a substantially square outer shape in plan view, and four side walls 16B rising upward from the outer periphery of the bottom wall 16A. At the center of the bottom wall 16A, a second central through hole 26 and a second outer through hole 27 are formed above the first central through hole 21 and the first outer through hole 22, respectively. Further, a large number of flame holes 29 are formed in the side wall 16B so that the air-fuel mixture from the gas chamber 24 can be injected into the combustion chamber 11, and a cylindrical member 33 is provided above the side wall 16B. ing. The tubular member 33 has an inner / outer double wall structure, and an air chamber 35 is formed therebetween. The air chamber 35 communicates with one end (upper end) of an air communication path 34 that partially branches the air passing through the air supply path 17 (see FIG. 3), and from an air supply hole 37 formed in the upper part of the air chamber 35. By blowing the air upward, dew condensation or the like on the wall surface of a heat exchanger (not shown) provided above the tubular member 33 is prevented.
[0021]
As shown in FIG. 4, the air-fuel mixture forming means 18 includes a bell-shaped vaporizing cylinder 39 having an open lower part, and a scatter ring arranged with a minute gap S1 between the lower end of the vaporizing cylinder 39. And a substantially cylindrical blower cylinder 41 supported by the formation edge region of the first center through hole 21 and having an upper end side open to the vaporization cylinder 39 side and a lower end side open to the combustion air chamber 13A side. The fuel diffuser 42 is located above the blower cylinder 41, and an oil pump 45 that supplies liquid fuel to the combustion diffuser 42 via a fuel supply pipe 44.
[0022]
The fuel diffuser 42 has a substantially cylindrical side portion 42A whose upper and lower sides are open, an outward flange portion 42B connected to the upper end of the side portion 42A, and a inverted hook-shaped portion connected to the lower end side of the side portion 42A. And a top portion 42D fixed to the upper surface side of the flange portion 42B with a small gap S2 therebetween, which can receive the liquid fuel from the fuel supply pipe 44. The vaporizing cylinder 39 and the fuel diffuser 42 are supported by a common rotating shaft 46 located at the center thereof, and are integrally rotated by driving a vaporizing cylinder motor 47 as a driving device having the rotating shaft 46 as an output shaft. It is provided as possible. At this time, the liquid fuel supplied to the receiving portion 42C of the fuel diffuser 42 is ejected from the gap S2 toward the upper portion of the inner wall 39B of the vaporizing cylinder 39 by the centrifugal force caused by the rotation.
[0023]
An air introduction portion 19 for sending air into the combustion chamber 11 includes an air supply cylinder 49 connecting the first and second outer through holes 22 and 27, an upper end open side of the air supply cylinder 49, and a scattering ring 40. And an air supply guide ring 50 that can form an air supply gap P with the scattering ring 40. The air introduction section 19 can supply the air that has passed from the blower 14 through the combustion air chamber 13A to the combustion chamber 11 through the air supply gap P through the air supply passage 49A formed by the air supply cylinder 49. .
[0024]
As shown in FIG. 3, the air supply guide ring 50 includes a lower member 55 having a substantially crank-shaped cross section, and an upper member fixed to the lower member 55 and having a substantially L-shaped cross section. 56. The lower member 55 includes a base piece 55A, an upright piece 55B directed upward from the inner peripheral edge of the base piece 55A, and a top piece 55C directed inward from the upper edge of the upright piece 55B. The member 56 includes a joining piece 56A joined to the upper surface of the top piece 55C, and a gap forming piece 56B that is directed upward from the outer peripheral edge of the joining piece 56A to form the air supply gap P with the scattering ring 40. It consists of: As shown in FIG. 1, the air supply guide ring 50 has the base piece 55A fixed to the bottom wall 16A of the combustion plate 16 using eight screws 57 each forming a fixing means. That is, in this embodiment, the combustion chamber 11 is fixed by the screw 57 which is twice the number of sides of the combustion chamber 11 which is substantially rectangular in a plan view. These screws 57 are arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the base piece 55A, whereby the air supply guide ring 50 is thermally deformed by combustion heat, and the screws 57 are connected to the air supply guide ring 50. Even if a gap is formed between the bottom wall 16A of the combustion plate 16 and the bottom wall 16A, the gap is formed equally, and the air from the air supply cylinder 49, that is, the secondary air is equally dispersed in the combustion chamber 11. And the combustion state can be stably maintained. When the combustion chamber 11 has a polygonal shape in plan view, the number of the screws 57 may be a positive multiple of the number of sides thereof, and is not necessarily limited to twice.
[0025]
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the fan F (see FIG. 3) is rotated by the drive of the blower motor 51 as a driving device, and the combustion formed in the combustion air box 13 is started. It can be directly sent to the air chamber 13A. The blower 14 may be of an axial flow type, a centrifugal type, a mixed flow type, a cross flow type, or the like.
[0026]
The combustion control unit 17 is provided so as to be capable of independently controlling the drive of the vaporizing cylinder motor 47 and the blower motor 51 independently of each other. The combustion control unit 17 controls the rotation speeds of the vaporizing cylinder 39 and the fan F according to the amount of combustion during combustion. It can be controlled independently.
[0027]
That is, for example, as shown in FIG. 5A, the vaporizing cylinder motor 47 controls the rotation speed of the vaporizing cylinder 39 to be constant irrespective of the combustion amount, as shown in FIG. As shown in B), the drive control can be performed so that the combustion amount and the rotation speed of the carburetor 39 have a substantially proportional relationship. Further, as shown in FIG. 6 (A), it is also possible to perform drive control so that the rotation speed of the vaporizing cylinder 39 increases stepwise as the combustion amount increases. Even in this case, it is possible to adjust the heat transfer amount to the vaporizing cylinder according to the change in the combustion amount. However, compared to the case of FIG. 5B, the vaporizing cylinder motor has a simpler circuit configuration and the like. 47 can be controlled. Further, as shown in FIG. 6B, when the combustion amount is near the maximum, the rotation speed of the vaporizing cylinder can be lower than the rotation speed of the fan. Here, in each of FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B, the vaporizing cylinder motor 47 is asynchronous with the drive frequency of the oil pump 45 (see FIG. 4). The driving control is performed so that the vaporizing cylinder 39 is rotated at the rotation speed. That is, the vaporizing cylinder 39 rotates at a rotation speed other than a rotation speed (for example, 2460 rpm) that is an integral multiple of the drive frequency (for example, 20.5 Hz) of the oil feed pump 45.
[0028]
On the other hand, the blower motor 47 is driven and controlled so that the rotation speed of the vaporization cylinder 39 increases with an increase in the amount of combustion. In the present embodiment, for example, as shown in FIG. In such a manner, the drive is controlled such that the combustion amount and the rotation speed of the fan F are substantially proportional to each other.
[0029]
Next, the combustion operation of the burner 10 will be described with reference to FIG.
[0030]
First, when a switch (not shown) is turned on, the vaporizing cylinder motor 47 and the blower motor 51 are simultaneously driven. By the rotation of the fan F, air is supplied from the blower 14 toward the combustion air chamber 13A, and the air is supplied into the vaporization cylinder 39 through the interior of the ventilation cylinder 41 and the ventilation passage 49A. The air is supplied into the combustion chamber 11 through the air supply gap P. On the other hand, when the vaporizing cylinder motor 47 is driven, the vaporizing cylinder 39 and the fuel diffuser 42 rotate simultaneously. Then, by the operation of the oil feed pump 45, liquid fuel such as kerosene is supplied from the fuel supply pipe 44 to the receiving portion 42C of the fuel diffuser 42. The liquid fuel is ejected from the minute gap S2 formed in the fuel diffuser 42 toward the inner wall 39B of the vaporizer cylinder 39 by the rotation of the fuel diffuser 42, and further, between the vaporizer cylinder 39 and the scattering ring 40. The gas is scattered into the combustion chamber 11 from the formed gap S1. The scattered liquid fuel is ignited by a spark of an ignition device (not shown) such as an igniter extending into the combustion chamber 11, and spray combustion starts.
[0031]
When the spray combustion is started, the vaporization cylinder 39 is heated by the combustion heat, and the liquid fuel ejected to the inner wall 39B of the vaporization cylinder 39 is vaporized. Then, the vaporized fuel is mixed with the air jetted from the air jet passage 54 to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture passes through the gas chamber 24 and is jetted from the flame holes 29 of the combustion platen 16 into the combustion chamber 11. Then, vaporization combustion is performed by the flame of the spray combustion that has already been generated.
[0032]
Therefore, according to such an embodiment, since the vaporizing cylinder 39 and the fan F of the blower 14 have a structure that can be independently rotated by the separate motors 47 and 51, the blower 14 is There is no need to dispose it below, and the height of the device can be reduced, and the carburetor cylinder 39 and the fan F can be rotated at optimal rotational speeds according to the amount of combustion during combustion. The effect that can be obtained.
[0033]
In each of the above embodiments, the burner 10 including the combustion chamber 11 having a substantially square shape in a plan view has been described. However, the present invention is not limited to this, and is exemplified by a substantially circular or substantially rectangular shape in a plan view. As described above, the present invention is also applicable to burners provided with other polygonal combustion chambers.
[0034]
In the above embodiment, the air supply guide rings 50 are fixed to the bottom wall 16A of the combustion plate 16 by eight screws 57. However, for example, as shown in FIG. An alternative is to apply spot welding 60 at spaced locations. In this modification, the spot welding 60 is applied on an imaginary line connecting the substantially central portions of the opposite sides constituting the combustion chamber 11, but at a position similar to the position of each screw 57 shown in the above embodiment. Spot welding may be used.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the vaporizing cylinder and the fan can be rotated independently of each other by a separate driving device, the height of the device can be reduced, and The vaporizing cylinder and the fan can be rotated at an optimum rotational speed according to the situation.
[0036]
Further, since the respective rotation speeds of the vaporizing cylinder and the fan are controlled in accordance with the combustion amount, the rotation control of the vaporizing cylinder and the fan can be effectively performed.
[0037]
Furthermore, since the rotation speed of the vaporization cylinder is asynchronous with the rotation frequency of the oil pump that supplies the liquid fuel into the vaporization cylinder, poor combustion can be prevented without affecting the blower side.
[0038]
Further, when fixing the air supply guide ring to the combustion plate via a plurality of fixing means, a configuration in which fixing means are arranged at positions substantially equidistant from each other, or when the combustion chamber is polygonal, In the configuration using the fixing means of an integral multiple of the number of the sides, thermal deformation that can occur in the air supply guide ring can be distributed substantially equally in the circumferential direction, and from this point, a stable combustion state is maintained. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of a burner according to an embodiment.
FIG. 2 is a plan view of the burner in a state where a vaporizing cylinder and a scattering ring are removed from FIG.
FIG. 3 is a schematic end view taken along line XX of FIG. 1;
FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3;
FIGS. 5A and 5B are graphs showing the relationship between the amount of combustion and the number of revolutions of a carburetor with different control methods.
6 (A) and 6 (B) are graphs showing the relationship between the amount of combustion and the number of revolutions of the vaporizing cylinder in a method different from the control method of FIG. 5;
FIG. 7 is a schematic plan view similar to FIG. 1 showing a modification.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Burner (liquid fuel combustion apparatus), 11 ... Combustion chamber, 14 ... Blower, 16 ... Combustion board, 29 ... Flame hole, 39 ... Vaporization cylinder, 40 ... Scattering ring, 45: oil pump, 47: vaporizing cylinder motor (drive device), 51: blower motor (drive device), F: fan, S1: gap, 50: Air supply guide ring, 57 ... screw (fixing means)

Claims (8)

燃焼室が内部に形成される燃焼盤と、前記燃焼室内に配置されて回転可能な気化筒と、この気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、ファンの回転によって前記気化筒内に空気を供給する送風機とを備え、
前記気化筒の回転によって当該気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を気化筒内に供給された空気と混合し、当該混合気を前記燃焼盤に形成された炎孔から噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
前記気化筒及びファンは、別個の駆動装置により相互に独立して回転可能に設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
A combustion plate in which a combustion chamber is formed; a rotatable vaporizer disposed in the combustion chamber; a scatter ring provided below the vaporizer to scatter liquid fuel into the combustion chamber; and rotation of a fan. A blower that supplies air into the vaporization cylinder by
By rotating the vaporizing cylinder, the liquid fuel scattered into the combustion chamber from the gap between the vaporizing cylinder and the scattering ring is ignited to perform spray combustion, and the vaporizing cylinder is heated by the combustion heat of the spray combustion to perform the spray combustion. The liquid fuel supplied into the vaporization cylinder is vaporized, the vaporized fuel is mixed with the air supplied into the vaporization cylinder, and the mixture is ejected from a flame hole formed in the combustion plate to perform vaporization combustion. In the liquid fuel combustion device to be performed,
The liquid fuel combustion device according to claim 1, wherein the vaporizing cylinder and the fan are rotatably provided independently of each other by separate driving devices.
前記気化筒及びファンの各回転数は、燃焼時における燃焼量に応じて制御されることを特徴とする請求項1記載の液体燃料燃焼装置。2. The liquid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein each rotation speed of the vaporizing cylinder and the fan is controlled according to a combustion amount during combustion. 前記気化筒の回転数は、当該気化筒内に液体燃料を供給する送油ポンプの回転周波数に非同期となるように制御されることを特徴とする請求項1又は2記載の液体燃料燃焼装置。3. The liquid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the rotation speed of the vaporization cylinder is controlled to be asynchronous with a rotation frequency of an oil feed pump that supplies liquid fuel into the vaporization cylinder. 4. 前記気化筒の回転数は、燃焼量に関係なく一定に制御されることを特徴とする請求項1,2又は3記載の液体燃料燃焼装置。4. The liquid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the rotation speed of the vaporization cylinder is controlled to be constant regardless of the amount of combustion. 前記気化筒の回転数は、燃焼時における燃焼量の増大に伴って増加するように制御されることを特徴とする請求項1、2又は3記載の液体燃料燃焼装置。4. The liquid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the rotation speed of the vaporization cylinder is controlled so as to increase as the amount of combustion during combustion increases. 前記気化筒の回転数は、少なくとも最大付近の燃焼時に、ファンの回転数よりも小さくなるように制御されることを特徴とする請求項1,2,3,4又は5記載の液体燃料燃焼装置。6. The liquid fuel combustion apparatus according to claim 1, wherein the rotation speed of the vaporizing cylinder is controlled to be lower than the rotation speed of the fan at least at the time of combustion near the maximum. . 前記飛散リングの外周側には所定の送気間隙を形成する送気案内リングが設けられ、当該送気案内リングは複数の固定手段を介して前記燃焼盤に固定され、前記固定手段は相互に略等間隔を隔てた位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載の液体燃料燃焼装置。An air supply guide ring that forms a predetermined air supply gap is provided on the outer peripheral side of the scattering ring, the air supply guide ring is fixed to the combustion plate via a plurality of fixing means, and the fixing means are mutually connected. The liquid fuel combustion device according to any one of claims 1 to 6, wherein the liquid fuel combustion device is provided at substantially equally spaced positions. 前記燃焼室は平面視多角形に設けられているとともに、前記飛散リングの外周側には所定の送気間隙を形成する送気案内リングが設けられ、当該送気案内リングは複数の固定手段を介して前記燃焼盤に固定され、前記固定手段は燃焼室の多角形を決定する辺の数の正数倍とされているとともに、相互に略等間隔を隔てた位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載の液体燃料燃焼装置。The combustion chamber is provided in a polygonal shape in a plan view, and an air supply guide ring that forms a predetermined air supply gap is provided on the outer peripheral side of the scattering ring, and the air supply guide ring includes a plurality of fixing means. The fixing means is fixed at a positive multiple of the number of sides that determine the polygon of the combustion chamber, and is provided at positions substantially equidistant from each other. The liquid fuel combustion device according to any one of claims 1 to 6, wherein
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