JP2006112675A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
混合ガス通路等に改良を加えることにより、ロータリーバーナの特性を生かしつつ加熱室の輻射熱を利用した燃焼装置にも好適に使用できて、高出力の赤外線を安定して放射し得る燃焼装置を提供する。
【解決手段】
ロータリーバーナを有して加熱室の輻射熱により高出力の赤外線を放射する燃焼装置であって、ロータリーバーナは、回転自在に装着された気化筒と、中央に円筒状の送風筒が接続された送風室と、送風室に連設された外側燃焼筒及び外側燃焼筒の内側に所定間隙を有して配設された内側燃焼筒からなり、内側燃焼筒と外側燃焼筒との間に混合ガス通路及び混合ガス噴出室が形成された燃焼皿と、内側燃焼筒の底壁外側の混合ガス通路内に設けられた冷却空気室と、を備え、冷却空気室と送風室とを連通するように複数の通気管が設けられると共に、混合ガス通路が内側燃焼筒の底壁に対して略平行で通気管に対して直交状態で設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、送油管から供給される灯油等の液体燃料を回転飛散体（気化筒）の遠心力で微粒化させ、その飛散燃料に点火して燃焼させるロータリーバーナを用い、加熱室の輻射熱により高出力の赤外線を放射し得る燃焼装置に関する。

従来、加熱室の輻射熱によって赤外線を放射させる燃焼装置としては、例えば特許文献１に開示されている。この燃焼装置は、一端開口部が放熱ディスクで覆われた燃焼炉体と、該燃焼炉体と放熱ディスクで形成される加熱室内に燃料と空気の混合気を導入して燃焼させるバーナ装置等を備え、この時のバーナ装置としては、ノズルから霧化した液体燃料を噴出し、これとバーナ外の空気とを混合させて燃焼させるガンタイプバーナが使用されている。

また、各種燃焼装置に使用されるバーナ装置としては、例えば特許文献２に開示のようなロータリーバーナが知られている。このロータリーバーナは、図６に示すように、駆動により空気が送られると同時に回転する気化筒１０２に、送油管から液体燃料を送り出して飛散させて霧化し、この霧化された燃料をイグナイターで点火させることにより燃焼皿１０３内で燃焼させる。この燃焼皿１０３内での燃焼により、燃焼皿１０３から輻射熱が発生して気化筒１０２内で液体燃料が気化され、これが空気と混合して混合ガスとなり、この混合ガスが気化筒１０２の外周に位置する燃焼皿１０３の内側燃焼筒１０５から噴出されることにより、環状の燃焼焔で燃焼するようになっている。

そして、このようなロータリーバーナ１０１の場合、燃焼皿１０３を形成する外側燃焼筒１０４と内側燃焼筒１０５との間には、混合ガス通路１０６と混合ガス噴出室１０７が連通状態で形成されると共に、内側燃焼筒１０５の底壁１０５ａや側壁１０５ｂに多数のガス噴出孔が設けられ、このガス噴出孔から内側燃焼筒１０５内に混合ガスが噴出されるようになっている。この時、内側燃焼筒１０５の側壁１０５ｂからの混合ガスの噴出により気化筒１０２に向けて噴焔が噴出し、内側燃焼筒１０５の底壁１０５ａからの混合ガスの噴出により気化筒１０２の側壁と略平行に噴焔が噴出するようになっている。
特開昭５２−２６７４８号公報 特公平５−６７８４２号公報

ところで、このようなロータリーバーナ１０１においては、ノズルにより霧化した液体燃料を噴出し、バーナ外の空気と混合させて燃焼させるガンタイプバーナに比較して燃焼音を低くすることができるものの、気化筒１０２内部で気化された液体燃料と空気との混合ガスを、気化筒１０２から混合噴出室１０７まで決まった通路である混合ガス通路１０６を流すため、混合ガスが徐々に加熱されることになり、混合ガスを所定時間内に混合ガス噴出室１０７を通過させないと発火する場合がある。この時の所定時間としては混合ガスの温度により違いがあるが、温度が高いほど発火までの所用時間が短くなる。一方、内側燃焼筒１０５の側壁１０５ｂのガス噴出孔による噴焔燃焼の速度も、混合ガスの混合ガス噴出室１０７からの噴出速度が速くなると、混合ガス噴出室１０７内に火が移る可能性も存在することになる。

このような理由から、従来のロータリーバーナ１０１を、特許文献１のように放熱ディスクを有する燃焼装置に使用した場合には、次のような不具合が発生し易い。すなわち、ロータリーバーナ１０１を閉鎖した空間や周囲温度が高い環境で使用すると、混合ガス噴出室１０７内の温度が高温になり易く、このようなロータリーバーナ１０１を特許文献１のような放熱ディスクを有する燃焼装置に使用すると、放熱ディスクからの輻射熱によりバーナ１０１自体が過度に加熱されて内部発火という逆火現象が頻繁に発生する。

そこで、この逆火現象を抑えるために、ロータリーバーナ１０１の燃焼用の空気量を増やす方法も考えられるが、この場合は、空気量が正常燃焼に必要な空気量より遙かに超えることになって、燃焼効率が悪くなったり燃焼音が高くなりロータリーバーナ１０１の特性を十分に生かすことが困難になると共に、加熱対象や放熱ディスクの温度を十分に高めることが困難になる等、高出力の赤外線を放射する燃焼装置として安定動作を望むことが難しい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、混合ガス通路等に改良を加えることにより、ロータリーバーナの特性を生かしつつ加熱室の輻射熱を利用した燃焼装置にも好適に使用できて、高出力の赤外線を安定して放射し得る燃焼装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ロータリーバーナを有して加熱室の輻射熱により高出力の赤外線を放射する燃焼装置であって、前記ロータリーバーナは、回転自在に装着された気化筒と、中央に円筒状の送風筒が接続された送風室と、該送風室に連設された外側燃焼筒及び該外側燃焼筒の内側に所定間隙を有して配設された内側燃焼筒からなり、内側燃焼筒と外側燃焼筒との間に混合ガス通路及び混合ガス噴出室が形成された燃焼皿と、前記内側燃焼筒の底壁外側の前記混合ガス通路内に設けられた冷却空気室と、を備え、前記冷却空気室と前記送風室とを連通するように複数の通気管が設けられると共に、前記混合ガス通路が内側燃焼筒の底壁に対して平坦状で前記通気管に対して直交状態で設けられていることを特徴とする。

そして、前記冷却空気室は、請求項２に記載の発明のように、内側燃焼筒の側壁に近い底壁外周部に所定幅で円環状に設けられると共に、その中心部側に前記通気管が設けられ、その外周部側に前記内側燃焼筒内に連通する冷却空気噴出孔が設けられていることが好ましい。また、前記内側燃焼筒は、請求項３に記載の発明のように、その裏面側に前記冷却空気室が設けられる平坦な底壁周面上に冷却空気噴出孔が多数設けられると共に、これらの冷却空気噴出孔が内側燃焼筒の側壁から２〜１５ｍｍの範囲に設けられていることが好ましい。

さらに、前記冷却空気室は、請求項４に記載の発明のように、内側燃焼筒の底壁に略対応しその外周部に冷却空気室形成用の凹部が形成された略平板状の第１の分隔板と、該第１の分隔板の外周端部と内部燃焼筒の底壁との間に配設されて前記凹部の端部を閉塞する第２の分隔板とを備えることが好ましい。

本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、 燃焼皿を形成する内側燃焼筒の底壁外側の混合ガス通路内に冷却空気室を形成し、この冷却空気室と送風室とを連通するように複数の通気管を設けると共に、混合ガス通路を内側燃焼筒の底壁に対して略平行で通気管に対して直交状態で設けているため、送風室から通気管を介して冷却空気室内に供給された冷却空気により燃焼皿をその内部から効率的に冷却することができて、混合ガス通路内での混合ガスの温度上昇が抑えられると共に輻射熱による混合ガス通路の過熱を防止できて、混合ガス通路内での逆火現象等の発生が抑えられる等、加熱室から高出力の赤外線を安定して放射させることが可能となる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、冷却空気室が内側燃焼筒の側壁に近い底壁外周部に所定幅で円環状に設けられると共に、その中心部側に通気管が設けられその外周部側に冷却空気噴出孔が設けられているため、冷却空気室内に冷却空気を混合ガス通路と略平行に流すことができて、燃焼皿を一層効率的に冷却して、混合ガス通路内における逆火現象等の発生を確実に抑えることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明の効果に加え、内側燃焼筒の平坦な底壁周面上に冷却空気噴出孔が多数設けられると共に、これらの冷却空気噴出孔が内側燃焼筒の側壁から２〜１５ｍｍの範囲に設けられているため、燃焼皿の側壁の噴焔の近くに冷却空気を噴焔と交差させて噴出でき、燃焼皿の側壁の周囲温度を下げると同時に、気化筒への輻射熱を低減させて完全燃焼状態を容易に得ることができる。

さらに、請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３に記載の発明の効果に加え、冷却空気室が、所定形状の第１の分隔板と第２の分隔板とを備えるため、第１の分隔板と第２の分隔板を内側燃焼筒の底壁外側に組み付けることで、冷却空気室を混合ガス通路内に容易に形成することができて、ロータリーバーナ自体の組付性等を向上させて安価な燃焼装置を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図５は、本発明に係わる燃焼装置の一実施形態を示し、図１がその一部を破断した平面図、図２がロータリーバーナの縦断正面図、図３がその側面図、図４が燃焼皿部分の縦断正面図、図５がその側面図である。

図１において、燃焼装置１は、略円筒形状のケーシング２を有し、このケーシング２の内部には炉体によって加熱室３が形成されると共に、この加熱室３の前面開口部には、円盤形状で多数の孔が穿設された放熱デイスク４が配置され、また、加熱室３の後端部には、ロータリーバーナ５が例えば横置き状態で搭載（配置）されている。なお、燃焼装置１のケーシング２は、例えば底部にキャスターが取り付けられた燃料タンク（図示せず）の上面に傾動可能に配設されており、これにより、燃焼装置１自体が移動可能で赤外線の放射方向が所定方向に設定可能に構成されている。

そして、前記ロータリーバーナ５は、図２〜図５に示すように構成されている。すなわち、ロータリーバーナ５は、内部にモータ７と送風ファン８が配置されたバーナケース６を有し、このバーナケース６の軸方向の一端側面には送風口１０を介してバーナケース６内に連通した送風室９が設けられ、さらにこの送風室９には燃焼皿１１が連設状態で配置されている。この燃焼皿１１は、前記送風室９に連設された外側燃焼筒１２と、この外側燃焼筒１２の内側に所定間隔を有して配置された内側燃焼筒１３等によって皿状に形成され、この燃焼皿１１の内側燃焼筒１３と外側燃焼筒１２の底壁１３ａ、１２ａの中心位置には、前記モータ７の回転軸に固定されることにより回転自在に配置された気化筒１４と、この気化筒１４の内側に設けられた送風筒１５等が配置されている。

また、前記外側燃焼筒１２の底壁１２ａと内側燃焼筒１３の底壁１３ａ間には混合ガス通路１６が形成され、外側燃焼筒１２の側壁１２ｂと内側燃焼筒１３の側壁１３ｂ間には、前記混合ガス通路１６に角部１８で連通する混合ガス噴出室１７が形成されている。そして、混合ガス通路１６内には、本発明の要旨をなす冷却空気室２０が形成されている。この冷却空気室２０は、図４に示すように、全体形状が内側燃焼筒１３の底壁１３ａの形状に略合致した第１の分隔板２１と、この第１の分隔板２１の外周端部に配置された第２の分隔板２２により、内側燃焼筒１３の底壁１３ａの平坦な外周裏面に、前記混合ガス通路１６内に突出する状態で形成されている。

この時、第１の分隔板２１は、中心部分に気化筒冷却空気通路としての通気管２５が配置される凹部２１ａが設けられると共に外周部に冷却空気室２０形成用の凹部２１ｂが設けられ、この冷却空気室２０形成用の凹部２１ｂの外周端部と内側燃焼筒１３の底壁１３ａ外周端部との間に第２の分隔板２２が配置されることにより、凹部２１ｂの開口端部が閉塞されて前記冷却空気室２０が形成、すなわち冷却空気室２０が混合ガス通路１６に対して密閉された状態で該混合ガス通路１６内に形成されている。

そして、この冷却空気室２０は、その中心側に冷却空気取入通路を形成する通気管２３が設けられて前記送風室９に連通すると共に、その外周側に位置する内側燃焼筒１３の平坦な底壁１３ａに冷却空気噴出孔２４が形成されることにより、内側燃焼筒１３の内側に連通状態とされて、冷却空気室２０内が混合ガス通路１６（内側燃焼筒１３や外側燃焼筒１２の底壁１３ａ、１２ａ）に対して平行となるように設定されている。また、この冷却空気室２０と送風室９とを連通する前記通気管２３は、横方向の混合ガス通路１６を上下方向に直交するように、すなわち交差する状態で設けられており、これにより、送風室９内の冷却空気が、図４の矢印イの如く冷却空気室２０内を混合ガス通路１６と略平行に流通するようになっている。

また、冷却空気室２０と内側燃焼筒１３の内部とを連通する内側燃焼筒１３の底壁１３ａに設けられる前記冷却空気噴出孔２４は、図３及び図５に示すように、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂからの距離Ｌが２ｍｍ〜１５ｍｍとなる位置、すなわち内側燃焼筒１３の平坦な底壁１３ａの外周端部の円周線上に一定間隔で多数形成されている。この冷却空気噴出孔２４の位置設定により、後述するように、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂの温度上昇等を抑制することが可能となる。

なお、前記通気管２３は、図５に示すように、内側燃焼筒１３の底壁１３ａの外周裏面に形成された円環状の冷却空気室２０に対して、複数個（図では６個）円周方向に等間隔で形成されている。また、前記第１の分隔板２１の凹部２１ａと送風室９を連通する通気管２５は、図５に示すように、円周方向に等間隔で複数個（図では８個）形成されており、この通気管２５から送風室９内の冷却空気が送風筒１５の外側を通り気化筒１４の内外部に供給されるようになっている。さらに、前記内側燃焼筒１３の側壁１３ｂには、混合ガス噴出室１７と内側燃焼筒１３の内部とを連通するように多数のガス噴出孔２６が所定形態で形成されている。

次に、このように構成された燃焼装置１の動作の一例について説明する。先ず、ロータリーバーナ５の図示しない運転スイッチがオン操作されると、モータ７が回転して送風ファン８が回転すると共に気化筒１４も回転し、また燃料タンクに接続された送油管の所定位置に設けられた電磁弁（図示せず）も動作して、送油タンクから液体燃料が汲み上げられて送油パイプ２７（図２参照）の先端から回転している気化筒１４の内周面に向けて噴射される。この気化筒１４の内周面に噴射された液体燃料は、高速で回転している気化筒１４により霧化された状態となり、この霧化された燃料がイグナイター（図示しない）による点火で燃焼皿１１内で燃焼する。

燃焼皿１１内で霧化された燃料が燃焼すると、その輻射熱により気化筒１４内で液体燃焼が気化され、これと送風ファン８の回転により送風室９内に送り込まれた冷却空気とが混合して混合ガスとなり、この混合ガスが混合ガス通路１６を流れて混合ガス噴出室１７内に供給され、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂに設けたガス噴出孔２６から、内側燃焼筒１３内の気化筒１４に向けて噴出される。これにより、この噴出された混合ガスが環状の噴焔となり、ロータリーバーナ５が燃焼状態となる。

そして、このロータリーバーナ５の燃焼時に、送風室９から通気管２３を介して冷却空気室２０内に冷却空気が供給され、この冷却空気は冷却空気室２０内を矢印イの如く流れて内側燃焼筒１３の冷却空気噴出孔２４から該燃焼筒１３内に噴出される。この噴出される冷却空気により、内側燃焼筒１３の側壁１３ａが冷やされて燃焼皿１１が内部から全体に冷やされた状態となり、例えば放熱ディスク４を有する燃焼装置１であっても、加熱室３から放熱ディスク４を介して高出力の赤外線を安定して放射できることになる。

このように、上記実施形態の燃焼装置１にあっては、燃焼皿１１の内側燃焼筒１３の底壁１３ａ外側の混合ガス通路１６内に、該通路１６に対して密閉されかつ略平行に冷却空気室２０を設けると共に、この冷却空気室２０と送風室９との間を連通するように複数の通気管２３を設け、この通気管２３を混合ガス通路１６に対して直交状態で設けているため、送風室９から通気管２３を介して冷却空気室２０内に供給された冷却空気により燃焼皿１１をその内部から効率的に冷却することができる。

特に、冷却空気噴出孔２４が内側燃焼筒１３の底壁１３ａ外周部で側壁１３ｂに近い位置である距離Ｌが２〜１５ｍｍの位置に円環状に形成されていることから、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂから噴出される噴焔の近くに冷却空気を噴焔と交差させた状態で噴出することができて、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂの周囲温度を下げると同時に、気化筒１４への輻射熱を低減させて気化筒１４の過度な温度上昇を抑制できると共に、冷却空気室２０から噴出される空気により、内側燃焼筒１３内の酸素量を増やして、燃焼皿１１内の完全燃焼化を促進することができる。また、冷却空気室２０が混合ガス通路１６内に突出状態で設けられていることから、外面の温度が低い冷却空気室２０によってその外面側の混合ガス通路１６内を流れる混合ガス自体の温度上昇を抑えることもできる。

さらに、混合ガス通路１６内に冷却空気室２０が突出状態で配置されていることから、混合ガス通路１６が従来の冷却空気室２０を設けない場合に比較して狭くなり混合ガスの通過速度が速くなって、混合ガス噴出室１７手前の前記角部１８空間の圧力を上げることができる。その結果、混合ガス噴出室１７内の混合ガスの流れが速くなり、混合ガスを短時間に混合ガス噴出室１７から内側燃焼筒１３内に抜くことが可能となる。また、内側燃焼筒１３の側壁１３ｂに多数のガス噴出孔２６が形成されていることから、混合ガスの混合ガス噴出室１７における滞留時間も短縮できることになる。これらにより、ロータリーバーナ５の混合ガス通路１６内や混合ガス噴出室１７内で、従来のように逆火現象等が発生することを防止できて、安定した燃焼状態が得られ、加熱室３の開口部に設けた放熱ディスク４から、高出力の赤外線を安定して放射可能な燃焼装置１を容易に得ることが可能となる。

なお、図１に示す形態の燃焼装置１を使用し、加熱室３の後部に、図６に示すような従来型のロータリーバーナを搭載した場合と、本発明に係わる冷却空気室２０を備えたロータリーバーナ５を搭載した場合について、燃焼実験を行った。その結果、従来型のロータリーバーナの場合には、送風量を少なくとすると逆火現象が発生し、送風量を逆火が発生しないまで多くすると過空気量の燃焼となり、燃焼効率が悪くなるだけでなく、加熱したい放熱ディスクの温度が赤外線を良好に放射し得る温度まで上昇せず、燃焼音も大きいことが確認された。一方、本発明のロータリーバーナ５の場合には、送風量を任意に増減しても逆火現象が発生せず、良好な燃焼状態が得られることが確認された。この結果からも、本発明のロータリーバーナ５は、加熱室３からの輻射熱によって放熱ディスク４から高出力の赤外線を放射する燃焼装置１等にも好適に適用できることが明らかとなった。

また、前記燃焼装置１にあっては、冷却空気室２０が、内側燃焼筒１３の底壁１３ａに略対応しその外周部に冷却空気室２０形成用の凹部２１ｂが形成された略平板状の第１の分隔板２１と、この第１の分隔板２１の外周端部と内部燃焼筒１３の底壁１３ａとの間に配設されて前記凹部２１ｂを閉塞する第２の分隔板２２等で形成されているため、第１の分隔板２１と第２の分隔板２２を内側燃焼筒１３の底壁１３ａ外側に組み付けることで、内側燃焼筒１３の底壁１３ａに平行な冷却空気室２０を混合ガス通路１６内に容易に形成することができて、ロータリーバーナ５自体の組付性等を向上させて安価な燃焼装置１を得ることが可能となる。

なお、上記実施形態における、冷却空気室２０を形成する第１の分隔板２１と第２の分隔板２２の形状、内側燃焼筒１３や外側燃焼筒１２の形状、ガス噴出孔２６や冷却空気噴出孔２４、通気管２３、２５の数等も一例であって、例えば第１の分隔板２１と第２の分隔板２２を一体化した状態で形成する等、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更することができる。

本発明は、加熱室の開口部に放熱ディスクを有して移動可能に構成された燃焼装置に限らず、ケーシングを所定位置に固定した固定式の燃焼装置、あるいはロータリーバーナを上方に指向して縦置きに配置すると共にこのロータリーバーナの上部に円筒状の加熱室を設け、この加熱室から側方や上方に赤外線を放射させる形式の燃焼装置、あるいは従来と同様の燃焼装置にも適用できる。

本発明に係わる燃焼装置の一実施形態を示す一部破断した平面図 同ロータリーバーナの縦断正面図 同その側面図 同燃焼皿の縦断正面図 同その側面図 従来のロータリーバーナの縦断正面図

符号の説明

１・・・燃焼装置、２・・・ケーシング、３・・・加熱室、４・・・放熱ディスク、５・・・ロータリーバーナ、６・・・バーナケース、７・・・モータ、８・・・送風ファン、９・・・送風室、１０・・・送風口、１１・・・燃焼皿、１２・・・外側燃焼筒、１２ａ・・・底壁、１２ｂ・・・側壁、１３・・・内側燃焼筒、１３ａ・・・底壁、１３ｂ・・・側壁、１４・・・気化筒、１５・・・送風筒、１６・・・混合ガス通路、１７・・・混合ガス噴出室、１８・・・角部、２０・・・冷却空気室、２１・・・第１の分隔板、２１ｂ・・・凹部、２２・・・第２の分隔板、２３・・・通気管、２４・・・冷却空気噴出孔、２５・・・通気管、２６・・・ガス噴出孔、２７・・・送油パイプ。

Claims (4)

1. ロータリーバーナを有して加熱室の輻射熱により高出力の赤外線を放射する燃焼装置であって、前記ロータリーバーナは、回転自在に装着された気化筒と、中央に円筒状の送風筒が接続された送風室と、該送風室に連設された外側燃焼筒及び該外側燃焼筒の内側に所定間隙を有して配設された内側燃焼筒からなり、内側燃焼筒と外側燃焼筒との間に混合ガス通路及び混合ガス噴出室が形成された燃焼皿と、前記内側燃焼筒の底壁外側の前記混合ガス通路内に設けられた冷却空気室と、を備え、
   前記冷却空気室と前記送風室とを連通するように複数の通気管が設けられると共に、前記混合ガス通路が内側燃焼筒の底壁に対して略平行で前記通気管に対して直交状態で設けられていることを特徴とする燃焼装置。
2. 前記冷却空気室は、内側燃焼筒の側壁に近い底壁外周部に所定幅で円環状に設けられると共に、その中心部側に前記通気管が設けられ、その外周部側に前記内側燃焼筒内に連通する冷却空気噴出孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記内側燃焼筒は、その裏面側に前記冷却空気室が設けられる平坦な底壁周面上に冷却空気噴出孔が多数設けられると共に、これらの冷却空気噴出孔が内側燃焼筒の側壁から２〜１５ｍｍの範囲に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
4. 前記冷却空気室は、内側燃焼筒の底壁に略対応しその外周部に冷却空気室形成用の凹部が形成された略平板状の第１の分隔板と、該第１の分隔板の外周端部と内部燃焼筒の底壁との間に配設されて前記凹部を閉塞する第２の分隔板とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃焼装置。

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