JP2004232875A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風筒から気化筒内に供給される空気を周方向に均一に拡散して混合気を生成することのできる液体燃料燃焼装置を提供すること。
【解決手段】燃焼室１１が内部に形成される燃焼盤１６と、燃焼室１１内に配置される気化筒３９と、この気化筒３９内に位置して当該気化筒３９内に送られる空気を案内する送風筒４１と、この送風筒４１の軸線に対して交わる方向に位置する空気供給路１７を介して当該送風筒４１内に空気を供給する送風機１４とを備えてバーナー１０が構成されている。気化筒３９の頂部下面側には燃料拡散体４２が設けられているとともに、当該燃料拡散体４２の外周側に、送風筒４１を通じて気化筒３９内に導入された空気を周方向に拡散させるための羽根６３を備えた空気拡散部材６０が設けられている。
【選択図】 図３

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、気化燃料と燃焼用空気との混合を良好に行うことができるとともに、燃焼面に対して混合気を均一に供給す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、例えば、図６に示されるようなバーナー９０が知られている。このバーナー９０は、灯油等の燃料が燃焼する平面視略方形状の燃焼室９１Ａが内部に形成された燃焼盤９１と、この燃焼盤９１内の略中央に設けられた下向き開放型の気化筒９２と、当該気化筒９２の下方に微細な隙間Ｓ１を隔てて設けられた飛散リング９３と、燃焼盤９１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平面視略方形状の燃焼用空気箱９４と、この燃焼用空気箱９４の図６中右端側から外側に向かって略水平方向に延びる空気供給路９６と、この空気供給路９６を介して燃焼用空気箱９４内の燃焼用空気室９４Ａに空気を供給する送風機９８と、燃焼用空気室９４Ａに供給された空気を気化筒９２内に案内する送風筒１００と、この送風筒１００の上部内側に位置して気化筒９２と共に回転する燃料拡散体１０２とを備えて構成されている。
【０００３】
このバーナー９０は、前記隙間Ｓ１から燃焼室９１Ａ内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９２を加熱することで当該気化筒９２内の液体燃料を気化する。この気化した燃料は、送風筒１００の上端側と燃料拡散体１０２の下端側との間に形成された空気噴出通路１０４から気化筒９２の内部に噴出された空気と混合される。当該混合気は、燃焼盤９１の外側に設けられたガス室９７を経て燃焼盤９１の炎孔９９から噴出され、この噴出された混合気が着火されて炎孔９９の出口から燃焼盤９１の内方に向かう火炎を形成することで気化燃焼が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記バーナー９０にあっては、前記送風筒１００の上端部から気化筒９２の周壁下方に向かって空気の流れ方向が急激に反転する構造により、圧力損失が大きくなるという固有の問題を有する。
【０００５】
また、送風筒１００の軸線に対して交差する方向から送風筒１００内に空気が供給される構造となっているため、図６中矢印で模式的に示すように、送風筒１００内での空気の流れが空気供給路９６から離れた場所側（同図中左端側）に偏ってしまう傾向がある。この結果、空気噴出通路１０４から気化筒９２の内部に噴出される空気の流量が気化筒９２の周方向でばらつき、前記炎孔９９から噴出される混合気量もばらつくことになる。そのため、送風筒１００の周方向に沿って、気化燃料及び燃焼用空気の混合比率の均一性が確保できなくなり、炎孔９９から燃焼室内に形成される火炎の大きさにばらつきを生じさせ、これが、安定燃焼範囲を狭くする要因となっている。
【０００６】
【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、気化燃料と燃焼用空気との混合を良好に行い、燃焼面に対して混合気を均一に供給して安定した燃焼状態を確保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。
【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、燃焼室内に設けられた気化筒から前記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の液体燃料を気化し、当該気化した燃料をガス室を経て燃焼盤の炎孔から噴出させて気化燃焼を行う燃焼部を有するとともに、前記気化筒内に設けられた送風筒内に空気を供給する送風機を有する液体燃料燃焼装置において、
前記送風筒の空気導入側から前記液体燃料が飛散される位置までの空気通路内に、空気拡散部材を回転可能に設ける、という構成を採っている。このような構成によれば、気化燃料と、送風筒を通じて供給される送風機からの空気が送風筒の周方向において均一に混合されるようになる。従って、燃焼盤の炎孔から燃焼室内に形成される火炎の大きさのバラツキが一様となる安定燃焼を実現することができる。
【０００８】
本発明において、前記空気拡散部材は、前記気化筒に設けられる、という構成を採るとよい。これにより、送風筒を通じて供給される空気が、気化筒の内周に沿う略全領域において等しく拡散される状態となり、これによって気化燃料との混合を均一に行うことができる。
【０００９】
また、前記空気拡散部材は、前記気化筒に取り付けられた燃料拡散体の外周側に設けられた複数の羽根を含んで構成され、各羽根の面は、前記空気導入側からの空気流によって回転が促進される方向に角度変位する、という構成を採ることが好ましい。このような構成では、混合気の均一なる拡散をもとより達成できる他、送風機からの空気の流れを利用して気化筒の回転を促進できるようになり、当該気化筒駆動用のモータの負荷も軽減することができる。
【００１０】
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、気化した液体燃料を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燃焼を意味する。
【００１１】
【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。
【００１２】
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一部拡大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、平面視で略方形となる燃焼室１１を含む燃焼部としての上部構成体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平面視略方形状の燃焼用空気箱１３（図３，図４参照）と、この燃焼用空気箱１３の一側部における延出方向略中央（図１中上下方向略中央）から外側に向かって略水平方向に延びる空気供給路１７と、この空気供給路１７を介して燃焼用空気箱１３内の燃焼用空気室１３Ａに空気を供給する送風機１４とを備えて構成されている。
【００１３】
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。
【００１４】
前記燃焼室外筒１５は、平面視で略方形状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。
【００１５】
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、平面視で略方形状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と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。
【００１６】
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を隔てて配置されて液体燃料が飛散される位置を形成する飛散リング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内で開放する一方で下端側が燃焼用空気室１３Ａ側に開放する空気流路Ａを内部に形成してなる略円筒状の送風筒４１と、この送風筒４１の上方に位置するように前記気化筒３９に取り付けられた燃料拡散体４２と、この燃料拡散体４２に液体燃料を供給する燃料供給管４４とにより構成されている。
【００１７】
前記送風筒４１は両端が開放する略円筒形状をなし、空気導入側すなわち図３中下端側に形成されたフランジ部５２が燃焼室外筒１５の第１中央貫通穴２１回りに固定されている。この送風筒４１を構成する周壁５１は、内部上端側で燃料拡散体４２の下端側を囲むことのできる起立高さ及び内径に設けられ、周壁５１の上端側と燃料拡散体４２との間に燃焼用空気室１３Ａから供給された空気の出口となる空気噴出通路５４が形成されている。従って、送風筒４１は、その軸線が空気供給路１７Ａの延出方向に交わる配置となり、空気供給路１７Ａから噴出された空気は送風筒４１の軸線に対して交差する方向に流れることとなる。
【００１８】
前記燃料拡散体４２は、図４及び図５に示されるように、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。
【００１９】
前記燃料拡散体４２において、側部４２Ａの外周側には、空気拡散部材６０が設けられている。この空気拡散部材６０は、前記フランジ部４２Ｂの下面側に固定されるリング板６１と、このリング板６１の下面側において周方向略９０度間隔位置に配置された四個の羽根６３とにより構成されている。これらの羽根６３は、リング板６１の内周縁において、周方向略９０度間隔位置で下方に折り曲げられた基部片６３Ａと、この基部片６３Ａの側縁に連なって径方向外側に向けられた羽根本体６３Ｂとにより構成されている。各羽根本体６３Ｂは、その面が仮想垂直線に対して傾斜した位置となるように設けられ、これにより、前記空気流路Ａからの空気流を受けて気化筒３９の回転をより促進する機能も兼ねるようになっている。
【００２０】
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。
【００２１】
前記送風機１４は、ここでは詳細構造を省略するが、図示しないモータ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。また、本実施例においては、ファンＦ及び気化筒３９を別個のモータで回転させる構造となっているが、共通のモータによってファンＦ及び気化筒３９を回転させてもよい。
【００２２】
次に、前記バーナー１０の燃焼動作について図３を参照しながら説明する。
【００２３】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、送風機１４とモータ４７が同時に作動する。送風機１４が作動することにより、当該送風機１４から空気供給路１７を介して燃焼用空気室１３Ａを経由した空気が、送風筒４１の内部を通って空気噴出通路５４から噴出され、気化筒３９の内壁３９Ｂ側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。
【００２４】
一方、モータ４７が作動することにより、気化筒３９及び燃料拡散体４２が同時に回転する。そして、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。また、気化筒３９の回転により、空気拡散体６０が同時に回転することで、送風筒４１の軸線に対して交わる方向から空気が供給される構成であっても、空気は気化筒３９内の周方向に均一に供給されることとなる。
【００２５】
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から噴出されて周方向に均一に拡散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、気化燃焼が行われる。
【００２６】
従って、このような実施例によれば、気化筒３９の回転と同時に空気拡散部材６０が回転するため、送風筒５１内に導入される空気を周方向において均一に拡散できるようになり、気化燃料及び空気の混合比率のバラツキを防止することが可能となる。そのため、ガス室２４を経て炎孔２９から噴出する混合気も等しく燃焼室内に噴出し、均一なる火炎を形成して安定した燃焼状態を維持することができる。
【００２７】
また、空気拡散部材６０を設けているため、送風機１４に連なる空気供給路１７の向きを送風筒５１の軸線と交わる方向とした場合に生じ得る空気の偏流も解消でき、これにより、バーナー１０の高さ抑制も達成することができる。
【００２８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、位置、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、位置などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００２９】
例えば、前記実施例では、空気拡散部材６０が燃料拡散体４２の外周側に取り付けられた場合を図示、説明したが、前記羽根本体６３Ｂと同様の羽根を回転軸４６回りに設けたり、気化筒３９の内壁部３９Ｂに設ける構成も採用することができる。要するに、空気拡散部材６０は、送風筒４１の空気導入側から飛散リング４０までの空気通路内で回転可能に配置されていればよい。また、前記羽根本体６３Ｂは、燃料拡散体４２の側部４２Ａの外周面に直接設けることもでき、その数も、必要に応じて増加、減少させることができる。
【００３０】
また、前記実施例では、平面視で略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、平面視で略円形状をなす燃焼室等、他の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。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、気化燃料及び空気が送風筒の周方向において均一に混合されることとなり、燃焼盤の炎孔から燃焼室内に形成される火炎の大きさのバラツキをなくして安定した燃焼を達成することができる、という従来にない優れた効果を奏する液体燃料燃焼装置を提供することができる。
【００３２】
特に、空気拡散部材を複数の羽根によって構成し、空気導入側からの空気流によって回転が促進される方向に角度変位するように構成した場合には、気化筒の駆動用のモータの負荷も軽減することができる。
【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一部拡大平面図。
【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】燃料拡散体及び空気拡散部材の分解斜視図。
【図６】従来例におけるバーナーの矢視概略端面図。
【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、２４…ガス室、２９…炎孔、３９…気化筒、４１…送風筒、４２…燃料拡散体、６０…空気拡散体、６３…羽根、６３Ｂ…羽根本体

Claims (4)

1. 燃焼室内に設けられた気化筒から前記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の液体燃料を気化し、当該気化した燃料をガス室を経て燃焼盤の炎孔から噴出させて気化燃焼を行う燃焼部を有するとともに、前記気化筒内に設けられた送風筒内に空気を供給する送風機を有する液体燃料燃焼装置において、
   前記送風筒の空気導入側から前記液体燃料が飛散される位置までの空気通路内に、空気拡散部材を回転可能に設けたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 前記空気拡散部材は、前記気化筒に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
3. 前記空気拡散部材は、前記気化筒に取り付けられた燃料拡散体の外周側に設けられた複数の羽根を含んで構成されてい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。
4. 前記各羽根の面は、前記空気導入側からの空気流によって気化筒の回転が促進される方向に角度変位していることを特徴とする請求項３記載の液体燃料燃焼装置。

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