JP2006090678A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 燃焼盤の炎孔から燃焼室内に形成される火炎の温度を冷却することにより、NOxの低減化を達成する液体燃料燃焼装置を提供すること。
【解決手段】 気化筒39と飛散リング32との間の隙間Sから燃焼室11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31を加熱して液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤16に形成された炎孔29から噴出させて気化燃焼を行うバーナー10であって、気化筒の頂壁31A側にクリアランスCを設け、気化筒内に位置する燃料拡散体35の貫通孔35BとクリアランスCを通って冷却用の空気が火炎の高温度領域に向かうようになっている。
【選択図】 図3
【解決手段】 気化筒39と飛散リング32との間の隙間Sから燃焼室11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31を加熱して液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤16に形成された炎孔29から噴出させて気化燃焼を行うバーナー10であって、気化筒の頂壁31A側にクリアランスCを設け、気化筒内に位置する燃料拡散体35の貫通孔35BとクリアランスCを通って冷却用の空気が火炎の高温度領域に向かうようになっている。
【選択図】 図3
Description
本発明は灯油等の液体燃料を気化して燃焼を行う液体燃料燃焼装置に係り、更に詳しくは、燃焼によって生成されるNOx(窒素酸化物)の低減化を図ることのできる液体燃料燃焼装置に関する。
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、特許文献1に記載された液体燃料燃焼装置が知られている。同装置は、灯油等の燃料を燃焼させる燃焼室と、この燃焼室の略中央に配置されるとともに頂壁に空気噴出口が形成された気化筒と、当該気化筒の下端部回りに配置された飛散リングとを備えて構成されている。この液体燃料燃焼装置は、飛散リングから燃焼室内に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼による燃焼熱で気化筒を加熱して気化筒内に供給される液体燃料を気化して混合気とし、当該混合気を前記燃焼室を形成する燃焼盤の側壁に形成された多数の炎孔から噴出させて予混合燃焼となる気化燃焼を行う構成となっている。
ところで、灯油等の液体燃料を燃焼させる場合、その燃焼反応において、空気中の窒素成分が高温において酸素と結合してNOxが生成されるが、一般的には、高温度領域での燃焼ガスの滞留時間が長いほどNOxの生成量が多くなるものと理解されている。従って、NOxの生成量を低下させるためには、燃焼室内における高温度領域を冷却することが一つの対策として考えられる。そのため、特許文献1は、気化筒頂壁の空気噴出口から空気を噴出させる構成とし、当該空気噴出口からの空気によって気化筒前方を冷却する構成が採用されている。
しかしながら、前記特許文献1に記載された液体燃料燃焼装置にあっては、空気噴出口からの空気が気化筒の前方に向けられる構成となっており、燃焼盤の側壁に形成された炎孔から燃焼室内に形成される火炎の先端側に対応する高温度領域を冷却することはできず、当該高温度領域の存在により、十分なNOxの低減を図ることができない、という不都合がある。
[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、燃焼盤の炎孔から燃焼室内に形成される火炎によって生ずる高温度領域を冷却することにより、NOxの低減化を達成す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。
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、燃焼盤の炎孔から燃焼室内に形成される火炎によって生ずる高温度領域を冷却することにより、NOxの低減化を達成す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。
前記目的を達成するため、本発明は、燃焼室を形成する有底容器状の燃焼盤と、前記燃焼室内に回転軸を介して回転可能に設けられた気化筒と、この気化筒内に配置された燃料拡散体と、前記気化筒回り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、前記燃焼盤の底壁上に設けられて前記飛散リングとの間に送気間隙を形成する送気案内リングと、前記送気間隙に空気を供給する送風通路とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室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、
前記燃料拡散体は、前記気化筒内に供給される空気を気化筒の頂壁側から燃焼室内に噴出させて前記燃焼室内における火炎の高温度領域に空気を供給する通路を備え、
前記燃料拡散体の頂壁上に、前記空気を前記高温度領域に向かわせるクリアランスを形成する板状部材が設けられる、という構成を採っている。
前記燃料拡散体は、前記気化筒内に供給される空気を気化筒の頂壁側から燃焼室内に噴出させて前記燃焼室内における火炎の高温度領域に空気を供給する通路を備え、
前記燃料拡散体の頂壁上に、前記空気を前記高温度領域に向かわせるクリアランスを形成する板状部材が設けられる、という構成を採っている。
また、本発明は、前記気化筒の頂壁及び又は周壁に形成された穴を備え、この穴を通じて気化筒内に供給された液体燃料を燃焼室開放側に向かって噴出するように設けることもできる。
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について用いられ、また、「気化燃焼」とは、噴霧燃焼の燃焼熱で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着火することによって行われる燃焼について用いられる。
本発明によれば、気化筒の頂壁外周側から放射状に略等しく空気を供給することができるようになり、炎孔から燃焼室内に形成される火炎の先端側領域における高温度領域の冷却を効果的なものとし、これによってNOxの生成量を抑制することが可能となる。
また、気化筒の頂壁や周壁に形成された穴を通じて気化前の燃料を噴出させる構成を採用した場合には、燃料と空気を別々にある流速で噴出させ、拡散混合させながら燃料と空気の境界で燃焼させるという拡散燃焼を気化筒の頂壁(前部)外周領域で行うことができる。更に、気化筒から燃料が噴出する分、混合気を炎孔から噴出させるガス室に向かう燃料は相対的に少なくなって空気過剰率が高く設定されることとなる。つまり、ガス室内の混合気は、空気リッチとなって燃焼室での燃焼が希薄燃焼となる。
一般に、理論空気量付近で比較した場合、拡散燃焼は混合気を燃焼させる予混合燃焼に比べてNOxの生成量は少ないものとされ、予混合燃焼では、空気過剰率を高く設定して燃料希薄側で燃焼させることでNOxの生成量を低減できると理解されている。従って、気化筒回りで拡散燃焼を行うことによりNOxの生成量を抑制することができると共に、ガス室に送られる混合気を燃料希薄状態として燃焼させることによってもNOxの生成量を抑制できることとなる。
一般に、理論空気量付近で比較した場合、拡散燃焼は混合気を燃焼させる予混合燃焼に比べてNOxの生成量は少ないものとされ、予混合燃焼では、空気過剰率を高く設定して燃料希薄側で燃焼させることでNOxの生成量を低減できると理解されている。従って、気化筒回りで拡散燃焼を行うことによりNOxの生成量を抑制することができると共に、ガス室に送られる混合気を燃料希薄状態として燃焼させることによってもNOxの生成量を抑制できることとなる。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1には、第1実施形態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ている。この図において、バーナー10は、図中左側を前方として位置する平面視略円筒状をなす燃焼室11を含む前部構成体12と、この前部構成体12の後方(図1中右方)に位置するとともに内部に外気を取り込んで前記燃焼室11に空気を供給する送風ファン13を含む後部構成体14とを備えて構成されている。
図1には、第1実施形態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ている。この図において、バーナー10は、図中左側を前方として位置する平面視略円筒状をなす燃焼室11を含む前部構成体12と、この前部構成体12の後方(図1中右方)に位置するとともに内部に外気を取り込んで前記燃焼室11に空気を供給する送風ファン13を含む後部構成体14とを備えて構成されている。
前部構成体12は、前方に開放する燃焼室外筒15と、この燃焼室外筒15の内側に設けられた有底略円筒状の燃焼盤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の後部側に設けられるとともに、燃焼室11内に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、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燃焼室11となっている。
前記燃焼室外筒15は、略鉛直面内に位置する底壁15Aと、この底壁15Aの外周から前方に向けられた略円筒状の側壁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、本実施形態では周方向略60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。
前記燃焼盤16は、燃焼室外筒15の内方に空間を形成するように配置されており、当該空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、略鉛直面内に位置して前記燃焼盤15の底壁15Aと略平行に位置する底壁16Aと、この底壁16Aの外周から前方に向けられるとともに、前端に向かうに従って次第に大径化された側壁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の各前方に第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。なお、ここでは図示省略しているが、側壁16Bの前方には熱交換機が配置される。
前記混合気形成手段18は、後部が開放する略釣鐘型の気化筒31と、この気化筒31の後端部との間に微細な隙間Sを形成するように取り付けられるとともに、外周縁側に切り起こし片32Aが形成された飛散リング32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、前端側が気化筒31の頂壁31A側に開放する一方、後端側が後部構成体14側に開放する略円筒状の送風筒33と、この送風筒33の前方に位置する燃料拡散体35と、当該燃焼拡散体35に向かって液体燃料を供給する燃料供給管36とにより構成されている。
前記燃料拡散体35は、図2に示されるように、後端側が前端側に対して次第に細くなるように緩やかに湾曲した略コーン形状のブロックにより構成されている。この燃料拡散体35は、その前端外周側に気化筒31の頂壁31Aを載せた状態に組み合わされる。これら燃料拡散体35と気化筒31の前面にはクリアランスCを形成する部材としての座金37が配置され、燃料拡散体35の中心に形成された貫通穴35A内を延びる回転軸40が前記座金37を貫通し、回転軸40の前端側に形成された図示しない雄ねじ部にナット部材41が締着されている。燃料拡散体35は、回転軸40回りにおいて、当該回転軸40と略平行に延びてクリアランスCに連通する通路としての貫通孔35Bが形成されている。これら貫通孔35Bは、周方向略90度間隔毎に形成されており、貫通孔35BとクリアランスCを通って空気が燃焼室11内に供給できるようになっている。また、回転軸40は、図示しない保持部材を介して後部構成体14内に保持されたモータMと、前記送風ファン13に連結されており、これにより、モータMの回転によって燃料拡散体35は気化筒31及び送風ファン13と一体に回転し、燃料拡散体35の外周面に供給された液体燃料が、噴霧燃焼時において、前記隙間Sから燃焼室11内に飛散される。この一方、気化燃焼時には、気化筒31が加熱されることによって気化して送風筒33からの空気と混合された後に前記ガス室24内に供給されることとなる。なお、送風ファン13は、前記回転軸40と同軸上にある構成に限らず、別途の送風ファンを用いて下部構成体14内に空気供給を行うように構成してもよい。
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間を連結する送風通路としての送気筒49と、この送気筒49の前端開放側及び飛散リング32間に設けられて当該飛散リング32との間に送気間隙Pを形成する送気案内リング50とにより構成されている。この空気導入部19は、前記送風ファン13の回転によって後部構成体14内に取り込まれた空気が送気筒49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。
前記送気案内リング50は、燃焼盤16の底壁16Aに固定される平坦リング状のベース部52と、このベース部52の内周縁から起立する中間部53を介して連設されて次第に縮径する形状を備えた傾斜部54と、当該傾斜部54の内周縁から前記ベース部52と略平行となる平坦面部55と、この平坦面部55の前面に固定された送気間隙形成片56とを備えて構成されている。ここで、送気間隙形成片56は、断面形状が略L字状に設けられており、その長片側56Aが前記平坦面部55に固定されている一方、短辺側56Bが飛散リング32の回りに位置して送気間隙Pを形成するように設けられている。なお、送気間隙形成片56は、その短辺側56Bが飛散リング32の外周縁位置よりも若干後方に位置する程度、すなわち、飛散リング32の外周縁位置よりも低くなる高さ若しくは長さに設定されている。
次に、前記バーナー10の燃焼動作について図3をも参照しながら説明する。
先ず、図示しないスイッチを投入すると、モータMが回転するとともに、燃料供給管36を通じて液体燃料が気化筒31内の燃料拡散体35の外周面に吐出される。同時に、モータMの回転で送風ファン13と気化筒31が回転することとなる。燃料拡散体35の外周面に供給された液体燃料は気化筒31の周壁31B内周面を伝って後方に流れ、当該気化筒31と飛散リング32との間の微細な隙間S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。
噴霧燃焼が開始されると、その燃焼熱によって気化筒31が加熱され、気化筒31内に供給された液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、気化筒31の内部に供給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予混合燃焼となる気化燃焼が行われ、図4に示されるように、炎孔29から燃焼室11内に火炎が形成される。
送風ファン13の回転によって取り込まれた空気は、送気筒49を通って送気案内リング50内にも流れ、送気間隙形成片56と飛散リング32との間の送気間隙Pを通じて燃焼室11内に供給される。また、気化筒31内に供給された空気の一部は、燃料拡散体35の貫通穴35BとクリアランスCを通って、気化筒31の頂壁31A回りに供給され、当該空気が火炎の先端側となる高温度領域に吹き付けられて冷却作用を奏することとなる。
従って、このような第1の実施形態によれば、炎孔29から燃焼室11内に形成される火炎の先端側に冷却用の空気を供給することができるので、燃焼室11内における高温度領域を効率良く冷却してNOxの生成量を低減することができる、という効果を得る。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
次に、本発明の第2の実施形態について、図4及び図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
第2の実施形態では、図4に示されるように、気化筒31の頂壁31Aと周壁31Bに穴31C、31Dを設けた点に特徴を有する。これらの穴31C、31Dは、周方向に所定間隔(例えば、90度間隔)毎に複数形成され、これにより、気化する前の燃料が各穴31C、31Dから噴出し、燃焼室11の開放側となる気化筒31の頂壁前方と、周壁回りにおいて拡散燃焼状態が形成されることとなる(図5参照)。また、気化筒31から燃料が噴出する分、前記ガス室24に向かう燃料は相対的に少なくなり、ガス室24内の混合気は、空気リッチとなって燃焼室11での燃焼が希薄燃焼となる。
従って、第2実施形態によれば、拡散燃焼を行うことによりNOxの生成量が抑制されると共に、ガス室24内に送られる混合気を燃料希薄状態として燃焼させることよってもNOxの生成量を抑制することができるので、前記クリアランスCから吹き付けられる空気による冷却作用と相俟ってNOxの生成量をより一層抑制することが可能となる。
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、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、以上に述べた実施例に対し、形状、位置若しくは方向、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。
すなわち、本発明は、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、以上に述べた実施例に対し、形状、位置若しくは方向、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。
例えば、バーナー10は、略円筒状の燃焼盤16を用いて燃焼室11が略円筒状としたが、平面視で楕円、多角形となる燃焼室11としてもよい。
また、本発明は、第1実施形態と、第2実施形態における一部の構成を組み合わせることができる。要するに、本発明は、燃焼室11内における高温度領域をなくしてNOxの低減を図ることができれば種々の設計変更を行うことができる。
更に、バーナー10は、開放部が横向きとなる横置き型とすることに限定されず、開放部を上方とする縦置き型にすることでもよい。
10…バーナー(液体燃料燃焼装置)、11…燃焼室、16…燃焼盤、16A…底壁、16B…側壁、29…炎孔、31…気化筒、31A…頂壁、31B…周壁、31C、31D…穴、32…飛散リング、35…燃料拡散体、35B…貫通孔(通路)、37…座金(クリアランス形成部材)、50…送気案内リング、C…クリアランス、P…送気間隙、S…隙間
Claims (2)
- 燃焼室を形成する有底容器状の燃焼盤と、前記燃焼室内に回転軸を介して回転可能に設けられた気化筒と、この気化筒内に配置された燃料拡散体と、前記気化筒回り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、前記燃焼盤の底壁上に設けられて前記飛散リングとの間に送気間隙を形成する送気案内リングと、前記送気間隙に空気を供給する送風通路とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室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、
前記燃料拡散体は、前記気化筒内に供給される空気を気化筒の頂壁側から燃焼室内に噴出させて前記燃焼室内における火炎の高温度領域に空気を供給する通路を備え、
前記燃料拡散体の前端側に、前記空気を前記高温度領域に向かわせるクリアランスを形成するクリアランス形成部材が設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。 - 前記気化筒の頂壁及び又は周壁に形成された穴を備え、この穴を通じて気化筒内に供給された液体燃料を燃焼室開放側に向かって噴出させることを特徴とする請求項1記載の液体燃料燃焼装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004279743A JP2006090678A (ja) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | 液体燃料燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004279743A JP2006090678A (ja) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | 液体燃料燃焼装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006090678A true JP2006090678A (ja) | 2006-04-06 |
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ID=36231834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004279743A Withdrawn JP2006090678A (ja) | 2004-09-27 | 2004-09-27 | 液体燃料燃焼装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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2004
- 2004-09-27 JP JP2004279743A patent/JP2006090678A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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