JP2017067420A

JP2017067420A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2017067420A
Application number: JP2015196848A
Authority: JP
Inventors: 秀則今出; Hidenori Imaide; 和成黒川; Kazunari Kurokawa; 正英高木; Masahide Takagi; 今井　康雄; Yasuo Imai; 康雄今井; 智詞川内; Satoshi Kawauchi
Original assignee: CHOFUKOSAN CO Ltd
Current assignee: CHOFUKOSAN CO Ltd
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: JP6466303B2

Abstract

【課題】燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【解決手段】燃焼用の空気が流入する流入口３１と、燃料を噴霧状態にする噴霧ノズル１３と、噴霧状態にされた燃料に点火するための点火器１６と、噴霧ノズル１３から出た噴霧状態の燃料の流れを旋回させる燃焼リング１１と、燃焼リング１１によって旋回された燃料がその内部で燃焼する燃焼筒１０と、を有する燃焼装置２であって、燃焼筒１０が、燃焼用の空気を旋回させる複数の旋回流発生部１０ｂを筒壁の周方向に有することを特徴とする燃焼装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃焼効率の向上と低騒音化、及び悪臭の排出抑制を可能とするガンタイプの燃焼装置に関する。

従来から、液体噴霧燃料を燃焼筒内に供給して燃焼筒内で燃焼させる液体燃料燃焼装置が普及している。例えば、特許文献１には、火炎安定を確保すると共に良好な点火を行うことができる液体燃料燃焼装置に関する技術が開示されている。

図９に沿って、特許文献１の液体燃料燃焼装置９０の構成について説明する。図９（ａ）は、特許文献１の液体燃料燃焼装置９０の縦断面の構成図であり、図９（ｂ）は横断面の構成図である。液体燃料燃焼装置９０は、外ケース６０、送風器７０、噴霧ノズル２９、保炎器２０、燃焼筒２６、第１の仕切り筒４０、第２の仕切り筒５０、点火器８０等で構成されている。噴霧ノズル２９から出た霧状の燃料が導入孔２１に入り、旋回羽根部２２によって渦状の旋回流となって噴出する。同時に点火器８０で霧状の燃料に点火され、燃焼筒２６の内部で火炎が発生する。

液体燃料燃焼装置９０の空気の流れについて述べる。送風器７０によって装置内に送り込まれた空気は、空気流旋回ガイド６３と整流板６２によって第１の旋回流になる。第１の旋回流の一部は、燃焼筒２６の空気流入口２７に入る。また、第１の旋回流の他の流れは、第２の仕切り筒５０の空気受入れ口５１に入り空気流旋回ガイド５２によって旋回流とされる。更に、空気流旋回ガイド５２によって旋回流とされた空気は、その一部が旋回羽根部２２に入ると共に、空気受入れ口４１に入った後第１の仕切り筒４０の空気流旋回ガイド４２によって旋回流とされる。すなわち、液体燃料燃焼装置９０の送風器７０から出た空気の流れは、空気流旋回ガイド６３、空気流旋回ガイド５２、空気流旋回ガイド４２によって多重的に旋回される。

特開平８−２９６８１７号公報

しかし、上記した液体燃料燃焼装置９０は供給空気を燃焼前に多重的に旋回させているものの、噴霧ノズル２９から出た霧状の燃料は旋回羽根部２２によって旋回されているだけである。したがって、燃焼効率が低く悪臭を排出する。また、燃焼筒２６から出た燃料液滴のうち、燃焼域２５の外側に飛び出した燃料は未燃のままであり、煤や悪臭の原因となる。すなわち、霧状の燃料が燃焼筒２６の内部で充分に燃焼しないで、燃焼筒２６の外側に飛び出してしまう状態であった。一方、燃焼筒２６内の空気の流速を上げて燃料液滴との混合を促進して燃焼させると、騒音が増加するという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。

（１）燃焼用の空気が流入する流入口と、
燃料を噴霧状態にする噴霧ノズルと、
前記噴霧状態にされた燃料に点火するための点火手段と、
前記噴霧ノズルから出た噴霧状態の燃料の流れを旋回させる燃焼流旋回手段と、
前記燃焼流旋回手段によって旋回された燃料がその内部で燃焼する燃焼筒と、を有する燃焼装置であって、
前記燃焼筒が、前記燃焼用の空気を旋回させる複数の旋回流発生部を筒壁の円周方向に有することを特徴とする燃焼装置。

（２）前記流入口から流入する空気の流れを整流する整流手段を更に有することを特徴とする前記（１）記載の燃焼装置。

（３）前記複数の旋回流発生部が、前記燃焼筒の筒壁を切り起こして形成されることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の燃焼装置。

（４）前記燃焼筒の出口の外周部に、前記燃焼用の空気が噴出する複数の噴出口を有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の燃焼装置。

本発明によれば、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することができる。

本発明の燃焼装置を用いた貯湯式給湯装置の構成を示す図本発明の燃焼装置の構成を示す図本発明の燃焼装置の燃焼リングを示す図本発明の燃焼装置の燃焼筒を示す図本発明の燃焼装置の空気の流れを示す図本発明の燃焼装置の燃焼流の流れを示す図本発明の燃焼装置の一部に整流板を設置した状態を示す図本発明の燃焼装置及び従来の燃焼装置の燃焼状態を比較するための図従来の液体燃料燃焼装置の構成を示す図

本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。

［貯湯式給湯機の構成］
本発明の燃焼装置を用いた貯湯式給湯機について、図１を参照しつつ説明する。図１（ａ）は貯湯式給湯機３０の外観斜視図であり、図１（ｂ）は貯湯式給湯機３０の断面斜視図である。貯湯式給湯機３０の主な構成品は、熱交換器１、燃焼装置２、送風機３、バーナー４、消音ケース５等である。温度の低い水が給水口６から供給され、貯湯部７に溜められている。そして、燃焼室８で燃焼装置２により発生した火炎により熱交換器１の内部が加熱されることで、貯湯部７に溜められた水が温められる。温められた水は、出湯口９から排出される。なお、図中の矢印Ａは給気の流れを、矢印Ｂは排気の流れを、矢印Ｃは燃料である灯油の流れを示す。

［燃焼装置の構成］
燃焼装置２の構成を、図２を参照しつつ説明する。燃焼装置２は、外側を外筒２ａ、外ケース２ｂで覆われており、また貯湯式給湯機３０本体に取付けるためのフランジ部２ｃを有している。そして、外筒２ａの内部には燃焼筒１０が、燃焼筒１０の底部には燃焼リング１１（燃焼流旋回手段）が設置されている。また、外筒２ａと燃焼筒１０の出口との間には円周方向に複数の噴出口１２が設置されている。更に、燃焼リング１１の中心部には燃料の噴霧ノズル１３が設置されている。

図３に、燃焼筒１０の底部に設置される燃焼リング１１の外観斜視図を示す。燃焼リング１１の中央部には導入孔１１ａが開口しており、また放射状に複数の旋回羽根部１１ｂが設置されている。旋回羽根部１１ｂは導入孔１１ａから入った燃焼流や空気を旋回させる機能を有している。なお、旋回羽根部１１ｂは、板金の切り起こしによって形成されている。

図４に燃焼筒１０の外観斜視図を示す。燃焼筒１０は、筒部１０ａと内部の円周上に形成された複数の旋回流発生部１０ｂにより構成さている。旋回流発生部１０ｂは、筒部１０ａの筒壁を切り起こして作成される。また、空気取り入れ口２８が複数円周上に形成されている。この空気取り入れ口２８は外部の空気を燃焼筒１０内に取り込むための穴である。

［燃焼流及び空気の流れ］
図５に燃焼装置２の空気の流れを示す。燃焼装置２の外ケース２ｂに形成された空気取り入れ口３１から流入した空気は矢印Ｆの方向に流れる。そして、矢印Ｆの流れは仕切り筒１５の内部に入るものと、燃焼リング１１に入るもの、及び外筒２ａと燃焼筒１０の隙間に入るものに分岐する。仕切り筒１５に入った空気は噴霧ノズル１３からの燃料と混合されて燃焼筒１０の内部に入る。噴霧ノズル１３から出た噴霧状態の燃料は点火器１６（点火手段）によって点火され燃焼する。また、燃焼リング１１に入った空気は旋回羽根部１１ｂによって旋回流となる。更に、外筒２ａと燃焼筒１０の隙間に入った空気は、一部は空気取り入れ口２８から燃焼筒１０内に入り、一部は複数の噴出口１２から噴出される。なお、図５の整流板１４（整流手段）については後述する。

燃料の噴霧ノズル１３から噴射された燃焼流の燃料液滴は、図６に示したように螺旋状の軌道Ｄを描き、噴霧の周縁部に大型の液滴が、中心部に小型の液滴が分布する。なお、燃焼流とは、霧状の燃料と空気の混合したものをいう。噴出口１２から出た空気は、直線的な軌道Ｅの方向に流れる。また、燃焼筒１０の出口から出る空気の流速を抑えることにより、燃焼筒１０の中心付近の液滴は低騒音の気流中で燃焼することができる。噴霧の周縁部の液滴は、旋回流発生部１０ｂから生成された渦巻き状の軌道Ｄに乗ることにより、大型の液滴でも蒸発するまでの間、高温領域にとどまることができ、貯湯式給湯機３０の燃焼室８の内部で燃焼することが可能となる。

また、貯湯式給湯機３０の燃焼室８内では、Ｘ軸方向（図６参照）の風速が低く、渦巻き状の気流の中で燃焼が起こるので、高温の排気ガスが燃焼室８の上部にある熱交換器１に直接流れ込んで燃焼効率も向上する。

本発明の燃焼装置２は、燃焼筒１０におけるＸ軸方向の流速を抑えると同時に、出口付近に旋回流を発生させることにより、噴霧された燃料を完全に燃焼させつつ騒音を低減することが可能となる。

図７に燃焼装置の一部に整流板１４を設置した状態を示す。整流板１４を設けることにより、燃焼筒１０に入る空気の流れの変動量を抑制することができ、燃焼効率を向上させることができる。整流板１４は、図７では空気取り入れ口３１の箇所と噴霧ノズル１３の手前に設置されている。

図８（ａ）に、本発明の燃焼装置によって燃料を燃焼させた場合の燃焼状態を示す。この図から火炎が燃焼筒１０より離れた位置まで延び、十分な燃料の燃焼が実現していることが分かる。一方、図８（ｂ）には従来の燃焼装置による燃焼状態を示す。未燃焼の燃料粒子が多く、十分な燃料の燃焼がなされていないことが分かる。

本発明の燃焼装置によれば、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することができる。

１熱交換器
２燃焼装置
２ａ外筒
２ｂ外ケース
２ｃフランジ部
３送風機
４バーナー
５騒音ケース
７貯湯部
８燃焼室
９出湯口
１０燃焼筒
１０ａ筒部
１０ｂ旋回流発生部
１１燃焼リング（燃焼流旋回手段）
１１ａ導入孔
１１ｂ旋回羽根部
１２噴出口
１３噴霧ノズル
１４整流板（整流手段）
１５仕切り筒
１６点火器（点火手段）
２８空気取り入れ口
３０貯湯式給湯機
３１空気取り入れ口

Claims

燃焼用の空気が流入する流入口と、
燃料を噴霧状態にする噴霧ノズルと、
前記噴霧状態にされた燃料に点火するための点火手段と、
前記噴霧ノズルから出た噴霧状態の燃料の流れを旋回させる燃焼流旋回手段と、
前記燃焼流旋回手段によって旋回された燃料がその内部で燃焼する燃焼筒と、を有する燃焼装置であって、
前記燃焼筒が、前記燃焼用の空気を旋回させる複数の旋回流発生部を筒壁の円周方向に有することを特徴とする燃焼装置。
前記流入口から流入する空気の流れを整流する整流手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
前記複数の旋回流発生部が、前記燃焼筒の筒壁を切り起こして形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
前記燃焼筒の出口の外周部に、前記燃焼用の空気が噴出する複数の噴出口を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃焼装置。