JP2938364B2 - ノズル噴霧式バーナーの構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工場等において暖房あ
るいは乾燥等の目的で使用される液体燃料燃焼式温風発
生機と一般に呼ばれている温風発生機に使用されるノズ
ル噴霧式バーナーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、温風発生機は、燃料タンク
と、ここから供給される液体燃料を燃焼させるためのノ
ズル噴霧式バーナーと、このバーナーの炎吹き出し側に
形成されている燃焼室と、燃焼用空気を供給する燃焼用
ファンと、燃焼室から噴出する燃焼ガスに外気を混合し
て温風を形成するための外気導入用送風ファンを備えて
いる。動作を説明すると、バーナーから噴霧された燃料
は、点火棒によって点火され、燃焼用空気と混合されな
がら燃焼する。燃焼室内で発生した燃焼ガスは、燃焼室
から吹きだされて、送風ファンから供給される外気と混
合されて温風となり、温風発生機の温風吹き出し口から
吹きだされる。

【０００３】この温風発生機においては、そのコンパク
ト化、特に軸長を小さくするために、バーナーからの炎
を短くして、燃焼室の軸長を小さくする試みがなされて
いる。例えば、特開昭６３−４６３１１号公報、実公平
５−１８５６９号公報においては、中心穴の外周側に放
射状に羽根を切り起こした構成の円盤状の保炎器（ディ
フーザー）を配置し、これに対して直交する方向から燃
焼用空気を供給する構成を採用している。この保炎器を
用いれば、燃焼用ファンから供給される燃焼用空気は、
保炎器の外周側の羽根の部分を通って、旋回流となって
中心側に位置するノズルに向けて供給される。したがっ
て、旋回流によって空気と燃料の混合が促進され、ま
た、炎も短くすることができる。よって、燃焼室の軸長
を短くでき、温風発生機をコンパクトにすることが可能
である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃焼用
空気を旋回流にした場合に、その旋回速度が大きいと騒
音が大きくなってしまうという別の問題が発生する。特
に、上記の従来公報に開示されている方法においては、
保炎器によって形成される旋回流はその外周側の部分で
高速の旋回流が形成され、中心側に向かうにつれて軸流
が主流になっているので、旋回流形成に伴なう騒音発生
が大きい。ここに、騒音にのみ着目して旋回流の流速を
低下させると、燃焼用空気と噴霧燃料の混合が促進され
ず、また、形成される炎が軸線方向に長くなってしま
い、燃焼室のコンパクト化を実現できない。

【０００５】本発明の課題は、この点に鑑みて、燃焼用
空気を旋回流にして炎を短くでき、しかも、騒音も抑制
することの可能なノズル噴霧式バーナーの構造を提案す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のノズル噴霧式バーナーは、円筒状のケー
スと、当該ケース内の中心に同軸状態に配置した燃料噴
霧用ノズルと、このノズルから噴霧される燃料を点火す
る点火棒と、前記ケース内において前記ノズルを取り囲
む状態に配置され、外周側から導入される燃焼用空気を
旋回流の形態で中心に位置する前記ノズルに向けて供給
するディフューザと、前記ノズルおよび点火棒よりも燃
料噴霧方向下流側の位置において、前記ケースの環状前
壁に同軸状態に取り付けられ、中心から放射方向の外側
に向けて開口率が低下する状態に貫通穴が形成されてい
る平らな板状のスタビライザーとを有する構成を採用
し、前記ノズルに向けて供給された燃焼用空気の旋回流
を、燃料と混合され点火された後に、前記貫通穴を通っ
て、相対的に中心側では高速旋回流、放射方向の外側で
は低速旋回流となったガス流として噴出することを特徴
としている。

【０００７】ここで、スタビライザーとしては、中心穴
と、この中心穴の外周側から放射状に形成された同一幅
のスリット群が形成された板状ののものを採用すること
ができる。

【０００８】

【作用】本発明のノズル噴霧式バーナーにおいては、燃
焼用空気は、ディフューザーの外周側から導入されて旋
回流となるので、中心側に向かうにつれて慣性力によっ
て旋回速度が高まる。従って、その中心に位置するノズ
ルからの噴霧燃料との混合が効率良く行われる。次に、
混合により形成されるガスは、スタビライザーを介して
吹きだされる。ここで、混合ガスは、開口率の大きな中
心側では通過抵抗が小さいので、ほぼ高速旋回流のまま
スラビライザーを介して吹きだされるが、開口率の小さ
な外周側では通過抵抗が大きいので、低速旋回流となっ
て吹きだされる。また、通過流量も中心側の方が多く、
外周側にむけて少なくなる。

【０００９】この結果、中心部分では激しい燃焼状態が
形成され、外周側では穏やかな燃焼状態が形成される。
また、燃焼の主流をなす中心側においては高速旋回流の
状態にあるので、形成される炎は短いものとなる。さら
には、中心側における高速旋回流による激しい燃焼領域
は、外周の流速の遅い旋回流による穏やかな燃焼流域に
よって覆われた状態となるので、外周側の穏やかな燃焼
領域が緩衝領域として機能して燃焼に伴う騒音も抑制さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１１】図１には、本発明によるノズル噴霧式バー
ナーが組み込まれた液体燃料燃焼式温風発生機の構成を
示してある。本例の温風発生機１は、横置きされた偏平
な直方体形状の燃料タンク２と、この上面に搭載された
円筒状の温風発生機本体３から構成されている。温風発
生機本体３は筒状の本体ハウジング４を備え、このハウ
ジングの先端には温風吹き出し口４ａが開いている。ハ
ウジング４の内部には、これよりも一回り小さな燃焼室
外筒５が同軸状態に配置され、この内部に燃焼室５ａが
区画形成されている。この燃焼室外筒５の後端には、同
軸状態にノズル噴霧式バーナー６が組み付けられてい
る。さらに、このバーナー６の後側には、同軸状態に外
気導入用の送風ファン７が配置され、その外気導入面が
本体ハウジング４の後端開口４ｂに面している。

【００１２】本例の温風発生機１の全体的な動作は従来
のものと同様であり、燃料タンク２から燃料供給路（図
示せず）を介してバーナー６に供給された燃料が、ここ
から噴霧されて空気と混合されると共に点火され、燃焼
室５ａで燃焼して高温の燃焼ガスが形成される。燃焼ガ
スは燃焼室前端の噴出口５ｂから噴出される。また、送
風ファン７から導入された外気は、本体ハウジング４と
燃焼室外筒５の間の環状通路８を通って、噴出口５ｂか
ら噴出される燃焼ガスと混合され、しかる後に、温風と
なって吹き出し口４ａから外部に吹きだされる。

【００１３】次に、図１および図２を参照して、本例の
ノズル噴霧式バーナー６の構成を説明する。バーナー６
は、円筒状のケース１１と、この後端に取付けられた大
径の円筒状のターボケース１２を備え、ケース１１の環
状前壁１１ａが、燃焼室外筒５の後側の環状端壁５ｂに
対して同軸状態に固着されている。

【００１４】この円筒状ケース１１の内部には、カップ
状のディフューザー１３がその開口側が前方を向く状態
で同軸状態に配置されており、その開口側の端に形成さ
れている環状のフランジ１３ａがケース１１の環状前壁
１１ａに固着されている。このカップ状のディフューザ
ー１３の底壁１３ｂの中心には、ここを前後に貫通した
状態に、燃料噴霧ノズル１４が配置されている。底壁１
３ｂから前方に突き出ているノズル先端側部分の前方に
は点火棒１５の先端が位置しており、この点火棒１５は
イグナイタ１６に接続されている。ノズル１４の後端側
はノズルアダプタ１７によって支持されており、ノズル
アダプタ１７は、燃料供給路（図示せず）を介して燃料
タンク２に接続されている。

【００１５】また、ノズル１４とケース１１の環状前壁
１１ａの間にも、浅いカップ状のスタビライザー１８が
その開口側が前方を向く状態で同軸状に配置されてお
り、その開口端に形成されている環状のフランジ１８ａ
がケース１１の環状前壁１１ａに固着されている。この
スタビライザー１８の開口端側には、前方に向けて広が
っているフレームコーン１９が接続され、このフレーム
コーン１９は燃焼室５ａ内に延びている。

【００１６】一方、ケース１１の後側に取付けられてい
るターボケース１２には、燃焼用ファン２１が内蔵され
ている。燃焼用ファン２１としてはターボ送風機、プロ
ペラファン等を用いることができる。燃焼用ファン２１
の羽根車の軸は、ターボケース１２の後側端壁１２ａを
貫通しており、この端壁１２ａの裏面側に同軸状に取り
付けたモータ２２の出力軸２２ａに連結されている。

【００１７】なお、本例では、このモータ２２の出力軸
２２ａは後側にも突出しており、この突出部分には上記
の送風ファン７が取付けられている。このように、燃焼
用ファン２１と送風ファン７を同軸状態に配置すると共
に、その間に、共用のモータ２２を配置してこれらを駆
動する構成を採用することにより、温風発生機の構成を
コンパクトに構成してある。

【００１８】次に、図３を参照して、本例のディフュー
ザー１３の構造を説明する。ディフューザー１３は、前
述したように全体としてはカップ状をしており、その底
壁１３ｂにはノズル１４を貫通した状態で配置するため
のノズル孔１３ｃが形成され、その開口端には外方に広
がる環状の端壁１３ａが形成され、ケース前壁１１ａに
固着されるようになっている。これらの間の円筒状胴部
１３ｄには、所定の角度間隔で８か所に矩形の燃焼用空
気導入孔１３ｅが形成されている。これらの導入孔１３
ｅを形成するために切り欠いた各切り欠き片１３ｆは、
円周方向の一方の側は胴部１３ｄに付いたままであり、
それ以外の三方が切り離されている。そして、先端側が
内側に向くように同一の傾斜角度で同一方向に折り曲げ
られ、それらの先端が同一の円周上に位置するようにさ
れている。

【００１９】この構造のディフューザー１３の後ろ側に
は、燃焼用ファン２１から前方側に空気が吹きだされて
いる。この空気流は、ディフューザー１３の外周側から
各導入孔１３ｅを通ってその内部に導入される。導入孔
１３ｅを通過する際には、各切り欠き片１３ｆによっ
て、空気流は斜め方向に偏向された流れとなっ導入され
る。この結果、ディフューザー１３内には旋回流が形成
され、その中心に位置しているノズル１４の先端側に向
けて供給される。

【００２０】次に、図４を参照して、ディフューザー１
３よりも前側に配置されているスタビライザー１８の構
造を説明する。スタビライザー１８も全体として薄いカ
ップ状をしており、その開口端には環状のフランジ１８
ａが形成され、この部分が燃焼室後端側に取付けられ
る。スタビライザー１８の円形の底板部分１８ｂには、
その中心に中心孔１８ｃが形成され、この外周側には放
射状に多数のスリット１８ｄが形成されている。本例で
は１２個のスリット１８ｄが形成されている。これらの
スリット１８ｄは同一形状の長方形をしている。したが
って、中心から半径方向の外側（放射方向の外側）に向
けて、徐々に底板部分の開口率が小さくなっている。

【００２１】このように構成した本例のノズル噴霧式バ
ーナー６における動作を説明する。

【００２２】モータ２２によって燃焼用ファン２１が回
転すると、ここから前方側に向けて燃焼用空気が吹きだ
される。吹きだされた燃焼用空気は、ディフューザー１
３の円筒状胴部１３ｄとケース１１の間の環状通路３１
に入り、ここから、ディフューザーの円筒状胴部１３ｄ
に形成されている各導入孔１３ｅからその内部に導入さ
れる。すなわち、ディフューザー１３の外周側からその
内部に導入される。各導入孔１３ｅには、同一方向に傾
斜した切り欠き片１３ｆが配置されているので、これら
が偏向板として機能して、導入された空気流は旋回流と
なって、中心に位置するノズル１４に向けて供給され
る。このように、外周側から中心に向けて燃焼用空気が
導入されて旋回流が形成されるので、空気の慣性力によ
って、中心側に向かうにつれて、旋回流の流速は高ま
る。

【００２３】この結果、ノズル１４の位置では、高速旋
回流となった燃焼用空気がノズルから噴霧される燃料と
混合される。したがって、これらの混合が促進される。
ノズル先端側には点火棒１５が配置されており、これに
よって燃料が点火される。燃焼ガスは、その前側に配置
されているスタビライザー１８に吹き当たり、ここに形
成されている中心孔１８ｃおよびスリット１８ｄを通っ
て燃焼室５ａ内に噴出する。

【００２４】上記のように、スラビライザー１８の底板
部分１８ｂの開口率は、外周側に向かうにしたがって小
さくなっている。また、中心孔１８ｃおよびスリット１
８ｄは平らな底板部分１８ｂに形成した単なる開口であ
る。したがって、中心部分に形成されている高速の旋回
流の状態にある燃焼ガスは、ほぼそのまま、高速旋回流
の状態で中心孔１８ｃを通って燃焼室の側に噴出する。
しかし、スタビライザーの底板部分１８ｂの外周側に向
けて開口率が小さくなっているので、外周側のスリット
１８ｄを通る燃焼ガスはその分旋回速度が低減されて、
低速旋回流の状態で燃焼室の側に噴出する。このよう
に、スタビライザー１８を介して、その中心部分からは
高速旋回状態で流量も多い燃焼ガスが噴出し、外周側に
向かうにつれて、燃焼ガスは、旋回速度が低下すると共
に通過流量も少なくなった状態で噴出する。図４（Ｃ）
には、スタビライザー１８を通過するガスの軸方向の流
速分布が半径方向の位置においてどのように変化するの
かを定性的に示してある。

【００２５】このように、本例においては、燃焼室の側
に噴出する燃焼ガスは、燃料の濃さ、旋回速度、流量の
全てが、中心が最も大きく、外周側に向かうにつれて小
さくなっている。したがって、中心部分で激しい燃焼状
態が形成され、外周では緩やかな燃焼状態が形成され
る。この結果、燃焼の主流となる中心部分では旋回速度
が大きいので形成される炎を短くすることができる。ま
た、高速旋回流は中心部分に形成され、最も外周側の部
分では極めて低速の旋回流が形成されるので、この低速
の旋回流の状態にある穏やかな燃焼領域によって中心部
分の激しい燃焼領域が包まれ、この外周の燃焼領域が緩
衝領域として機能して、騒音の発生が抑制される。

【００２６】なお、本例においては、スタビライザー１
８には、中心孔と、その外周側にほぼ放射状に長方形の
スリット群を形成することにより、その開口率を外周側
に向けて小さくなるようにしてある。しかし、開口率が
外周側に向けて小さくなりさえすれば、形成する開口部
分としては本例以外の形状のものとしてもよいことは勿
論である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のノズル噴
霧式バーナーの構造においては、ディフューザーによっ
て中心のノズル位置において高速旋回流となる燃焼用空
気流を形成し、この空気流を、中心から外周側に向けて
開口率が小さくなるように貫通孔が形成されているスタ
ビライザーを通して燃焼室の側に向けて噴出させる構成
を採用している。したがって、本発明によれば、スタビ
ライザーを介して、中心部分では高速旋回流の激しい燃
焼状態にある燃焼ガスが形成されるので、形成される炎
を短くすることができる。また、外周側では低速旋回流
の穏やかな燃焼状態にある燃焼ガスが形成され、この部
分によって、中心側の高速旋回流による激しい燃焼領域
が覆われた状態となるので、外周側の穏やかな燃焼領域
が緩衝領域として機能して燃焼に伴う騒音を抑制して静
音化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した温風発生機の全体構成を示す
概略構成図である。

【図２】図１の温風発生機に組み込まれたノズル噴霧式
バーナーの部分を取り出して切断した状態で示す概略斜
視図である。

【図３】本発明に適用可能なディフューザーの例を示す
図であり、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は部分的に切り
欠いた状態で示す側面図である。

【図４】本発明に適用可能なスタビライザーの例を示す
図であり、（Ａ）はその正面図、（Ｂ）は上半部分を断
面状態で示す側面図、（Ｃ）はここを通過したガス流の
流速分布状態を傾向を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 温風発生機 ２ 燃料タンク ３ 温風発生機本体 ４ 本体ハウジング ５ 燃焼室外筒 ５ａ 燃焼室 ６ ノズル噴霧式バーナー ７ 送風ファン １１ ケース １２ ターボケース １３ ディフューザー １３ｃ ノズル孔 １３ｄ 円筒状胴部 １３ｅ 燃焼用空気導入孔 １３ｆ 切り欠き片 １４ ノズル １５ 点火棒 １８ スタビライザー １８ｂ 底板部分 １８ｃ 中心孔 １８ｄ スリット ２１ 燃焼用ファン ２２ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−46311（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−232409（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−539（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭56−29534（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平５−18569（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23D 11/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のケースと、 当該ケース内の中心に同軸状態に配置した燃料噴霧用ノ
   ズルと、 このノズルから噴霧される燃料を点火する点火棒と、 前記ケース内において前記ノズルを取り囲む状態に配置
   され、外周側から導入される燃焼用空気を旋回流の形態
   で中心に位置する前記ノズルに向けて供給するディフュ
   ーザと、 前記ノズルおよび点火棒よりも燃料噴霧方向下流側の位
   置において、前記ケースの環状前壁に同軸状態に取り付
   けられ、中心から放射方向の外側に向けて開口率が低下
   する状態に貫通穴が形成されている平らな板状のスタビ
   ライザーとを有し、 前記ノズルに向けて供給された燃焼用空気の旋回流は、
   燃料と混合され点火された後に、前記貫通穴を通って、
   相対的に中心側では高速旋回流、放射方向の外側では低
   速旋回流となったガス流として噴出することを特徴とす
   るノズル噴霧式バーナーの構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記スタビライザーは、前記貫通穴として、中心穴と、
   この中心穴の外周側から放射状に形成された同一幅のス
   リット群を含んでいる板状部分を備えていることを特徴
   とするノズル噴霧式バーナーの構造。