JP3021870B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

液体燃料燃焼装置

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JP3021870B2
JP3021870B2 JP3305887A JP30588791A JP3021870B2 JP 3021870 B2 JP3021870 B2 JP 3021870B2 JP 3305887 A JP3305887 A JP 3305887A JP 30588791 A JP30588791 A JP 30588791A JP 3021870 B2 JP3021870 B2 JP 3021870B2
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克彦 石川
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、給湯機、暖房機等に使
用する液体燃料燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液体燃料燃焼装置は、瞬時着火、
燃焼量調節幅の増大、低騒音化、小型化などの要求が強
くなってきている。
【0003】従来、この種の液体燃料燃焼装置には図5
および図6に示すような構成のものがあった。図5に示
すものは、噴霧装置によって液体燃料を霧化し、燃料粒
子をそのまま燃焼させる霧化燃焼方式の燃焼装置であ
り、燃料タンク1から供給された液体燃料はポンプ2で
加圧され、燃料供給管3を通って、圧力噴霧ノズル4か
ら噴出して霧化され燃焼室5に噴霧される。また燃焼用
空気は送風ファン6により送風路7を通り燃焼室5へ供
給される。このとき、圧力噴霧ノズル4より噴霧された
燃料と燃焼反応して火炎を形成する。図6に示すもの
は、液体燃料を一旦気化して燃焼させる気化燃焼方式の
燃焼装置であり、燃料タンク1から供給された液体燃料
は、ポンプ8によって送油管9を通り、ノズル10から
噴出されて、ヒータ11の埋め込まれた気化筒12内で
液滴が形成され、この液滴は高温状態の気化室13へ送
出されて加熱気化される。また燃焼用空気は送風ファン
14により送風路15を通り、ノズル10の外周に設け
たスロート部16から気化室13へ供給される。このと
き気化された燃料と混合し、燃焼室17内に設けた炎口
18で火炎を形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の霧化燃焼方式の装置においては、圧力噴霧ノズル4か
ら噴出される液体燃料の粒子径が大きいので火炎長が長
くなり、機器の小型化が困難であり、燃料粒子が火炎に
よって急激に沸騰するときの破裂音によって燃焼騒音が
発生し、燃焼量を小さくするために燃料の噴出圧を下げ
ると、噴出速度も小さくなって噴霧粒子径が大きくな
り、良好な燃焼が得られなくなり燃焼量調節幅は極めて
狭くなる等の問題があった。一方、気化燃焼方式の装置
においては、構造が複雑になるとともに、気化筒12お
よび気化室13を加熱するための電力が必要であり、ま
た昇温するための予熱時間が必要であるため、瞬時に着
火燃焼ができないという欠点があった。
【0005】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、瞬時に着火燃焼ができ、燃焼音の低減、短炎による
装置の小型化、燃焼量の調節幅の拡大などをはかること
ができる液体燃料燃焼装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、霧化室に併設し燃料粒子と空気を混合する
混合室と、この混合室の下流に設け炎口を有するバーナ
と、このバーナに空気を供給する二次空気供給部と、前
記霧化室に一次空気を供給する一次空気供給部と、微粒
化用の空気を供給する空気供給手段と、液体燃料を供給
する燃料供給手段とを備え、前記燃料供給手段から供給
された液体燃料を噴射し2個以上からなり所定の角度で
対向して配設した燃料ノズルと、この燃料ノズルを内設
し前記空気供給手段から供給された空気を噴出する空気
噴出孔およびこの空気噴出孔と同心外周に穿設した複数
個の収束用空気孔を有する空気ノズルとからなる微粒化
装置を設けた構成を有している。
【0007】
【作用】上記した構成において、燃料ノズルから噴射さ
れた液体燃料は、空気ノズルの空気噴出孔から吐出され
た高速の旋回空気流により微粒化され、さらに空気ノズ
ルの収束用空気孔から吐出された空気流によって燃料粒
子と空気の混合流の広がりを抑制し、収束状態での衝突
によって均一な微小粒子となるので、噴霧量の広い調節
範囲で粒子径の小さな粒子を得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図1〜図
4を参照しながら説明する。図に示すように、霧化室1
9内には微粒化装置20を配設しており、液体燃料は燃
料タンク21から電磁ポンプ22で加圧して汲み上げら
れ、燃料供給管23を経て微粒化装置20に供給され
る。空気供給手段24から送られた微粒化用空気は空気
供給管25を通って微粒化装置20に供給される。霧化
室19の上部で微粒化装置20の下流側に混合板27を
設けて混合室28を形成しており、混合室28の下流側
にバーナ29を設けている。送風機30から送られた空
気の一部は一次空気供給部31によって霧化室19に供
給される。混合室28内で空気と混合された燃料粒子は
均圧板32で均一に分散され、バーナ29の炎口33に
供給され燃焼される。また送風機30から送られた空気
の一部は二次空気供給部34でバーナ29に供給され、
この二次空気は炎口33で細分割された二次空気孔(図
示せず)に供給される。図2に示すように、微粒化装置
20は2つのノズルブロック35a,35bを所定の角
度で、中心線A−Aに対称に対向させて一対に形成した
ものである。
【0009】以下、ノズルブロック35aの詳細につい
て説明する。すなわち、燃料ノズル36はその先端中央
に微細な燃料噴出孔37が穿設され、ノズルホルダー3
8に螺着している。燃料ノズル36およびノズルホルダ
ー38には燃料通路39を設け、ノズルホルダー38の
後部に接続された燃料供給管23から液体燃料が供給さ
れる。燃料ノズル36内の燃料通路39の先端に設けた
旋回部40の先端はテーパ部41を形成し、このテーパ
部41上には旋回用の溝(図示せず)を設けている。旋
回部40は固定具42を介して燃料ノズル36の先端に
圧着している。空気ノズル43の先端部には空気噴出孔
44が穿設され、空気噴出孔44の同心外周にはノズル
ブロック35aの中心線B−Bに向けて傾斜させ、複数
個の収束用空気孔45を穿設している。燃料ノズル36
を装着したノズルホルダー38は空気ノズル43内に装
着され、空気ノズル43の先端と燃料ノズル36の先端
にはわずかな間隙46を設定するように縮径部47によ
って固定されている。燃料ノズル36と空気ノズル43
との間には空気通路48を設け、空気供給管25から微
粒化用空気を供給するようにしている。このようにして
燃料ノズル36と空気ノズル43は中心線B−Bに対し
同心上に設定している。また空気ノズル43は図3に示
すように、その側面上方の接線方向に空気供給管25が
接続されており、このため空気供給管25を通って供給
される空気は空気通路48内で旋回するようにしてい
る。なお、空気ノズル43の収束用空気孔45は図4の
ようにスリット状にしてもよい。
【0010】上記構成において動作を説明する。すなわ
ち、電源(図示せず)を投入すると電磁ポンプ22が作
動し、液体燃料は燃料タンク21から吸い上げられて加
圧状態となり、燃料供給管23を経て燃料ノズル36内
の燃料通路39に供給され、旋回部40の溝を通過する
ときに旋回作用が付与され、燃料噴出孔37から旋回し
ながら噴出して薄い液膜を形成し、その先端で分裂して
液滴となって噴出する。一方、電磁ポンプ22と同時に
空気供給手段24が作動し、微粒化用空気は空気供給管
25を経て空気通路48に供給され、旋回流となって間
隙46を通って空気噴出孔44から高速で旋回しながら
噴出する。このとき薄い液膜となった液体燃料に旋回空
気流が直接当たり、この液膜はせん断されて粒化され
る。この場合、燃料噴出孔37から噴出される液体燃料
の旋回方向に対して、微粒化用空気の旋回方向を逆方向
にすると相対速度が大きくなり、さらに微粒化が促進さ
れる。また2つのノズルブロック35a,35bを所定
の角度で中心線A−Aに対し対称に対向させているの
で、微粒化されて噴出された燃料粒子と空気の混合流は
各々の中心線B−Bと中心線C−Cの交点で衝突しさら
に微粒化される。ここで衝突に至るまでの過程におい
て、燃料粒子と空気の混合流は残存旋回力によってさら
に広がりを生じる。微粒化された液体燃料は粒径の均一
な微粒子群となって霧化室19に噴霧され、一次空気供
給部31から供給された空気と混合しながら、混合室2
8に導入され十分に混合される。この空気と燃料の混合
気は、混合度合をより高めながらバーナ29へ送られ、
均圧板32によってバーナ29全体に均一に分散され、
可燃混合気となって炎口33に供給されて予混合燃焼す
る。このとき炎口33には二次空気供給部34から燃焼
用空気が供給されるので短炎を形成する。
【0011】このように実施例の液体燃料燃焼装置によ
れば、燃料ノズル36から噴出した液体燃料に高速の旋
回空気流が衝突し、せん断力を作用させて微粒化し、収
束用の空気流によって燃料粒子と空気の混合流の広がり
を抑制し、収束状態での微粒子と空気流の衝突によって
均一な微小粒子とし、微粒化用空気と混合しながら炎口
33に供給するとともに二次空気も供給されるようにな
っているので、良好な燃焼状態が得られる。また微粒化
装置20によって液体燃料に直接高速の旋回空気流を当
てるので、低い空気圧で微粒化が可能であり、燃料供給
圧を下げて燃料噴出量を減少させた場合でも、粒子の状
態は殆ど変化しなく、噴霧量の広い調節範囲で均一な微
小粒子となるので、燃焼量調節幅を大きくとることがで
きる。また一つのノズルブロック35aからの噴出流は
かなり高速であるが、中心線B−Bと中心線C−Cの交
点で噴出流を衝突させて、衝突後の粒子速度は低減され
るので空気と燃料粒子の混合状態は良好に保たれ、微粒
化用空気が一次空気の一部として作用し、炎口33で予
混合的燃焼をすることにより、燃焼速度を拡散燃焼より
も大きくし、炎口33での火炎の短炎化ができる。また
均一で微細な燃料粒子を得ることができるので、従来の
噴霧燃焼のように大きな燃料粒子が火炎によって急激に
沸騰するときの破裂音に起因する燃焼騒音を低減するこ
とができる。さらに微粒化された燃料粒子と微粒化用空
気の混合気に一次空気が供給され、可燃混合気となって
炎口33に供給されるので瞬時に点火して燃焼すること
ができる。
【0012】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
液体燃料燃焼装置は、霧化室に併設し燃料粒子と空気を
混合する混合室と、この混合室の下流に設け炎口を有す
るバーナと、このバーナに空気を供給する二次空気供給
部と、前記霧化室に一次空気を供給する一次空気供給部
と、微粒化用の空気を供給する空気供給手段と、液体燃
料を供給する燃料供給手段とを備え、前記燃料供給手段
から供給された液体燃料を噴射し2個以上からなり所定
の角度で対向して配設した燃料ノズルと、この燃料ノズ
ルを内設し前記空気供給手段から供給された空気を噴出
する空気噴出孔およびこの空気噴出孔と同心外周に穿設
した複数個の収束用空気孔を有する空気ノズルとからな
る微粒化装置を設けたものであり、この構成とすること
により、優れた燃焼特性を得ることができ、燃焼量の調
節幅を大きくすることができ、燃焼騒音を低減し、火炎
の短炎化により装置の小型化が可能となり、燃焼の立ち
上がりの瞬間性など実用的価値は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置の
要部断面図
【図2】同液体燃料燃焼装置内の微粒化装置の要部断面
【図3】同微粒化装置の空気ノズルの正面図
【図4】同微粒化装置の他の実施例における空気ノズル
の正面図
【図5】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図
【図6】同液体燃料燃焼装置の要部断面図
【符号の説明】
19 霧化室 20 微粒化装置 22 電磁ポンプ(燃料供給手段) 24 空気供給手段 28 混合室 29 バーナ 31 一次空気供給部 33 炎口 34 二次空気供給部 36 燃料ノズル 43 空気ノズル 44 空気噴出孔 45 収束用空気孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻生 智倫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特公 平2−38853(JP,B2) 特公 平2−22290(JP,B2) 特公 平2−52771(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 11/10 F23D 11/24 F23D 11/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】霧化室に併設し燃料粒子と空気を混合する
    混合室と、この混合室の下流に設け炎口を有するバーナ
    と、このバーナに空気を供給する二次空気供給部と、前
    記霧化室に一次空気を供給する一次空気供給部と、微粒
    化用の空気を供給する空気供給手段と、液体燃料を供給
    する燃料供給手段とを備え、前記燃料供給手段から供給
    された液体燃料を噴射し2個以上からなり所定の角度で
    対向して配設した燃料ノズルと、この燃料ノズルを内設
    し前記空気供給手段から供給された空気を噴出する空気
    噴出孔およびこの空気噴出孔と同心外周に穿設した複数
    個の収束用空気孔を有する空気ノズルとからなる微粒化
    装置を設けた液体燃料燃焼装置。
JP3305887A 1991-11-21 1991-11-21 液体燃料燃焼装置 Expired - Lifetime JP3021870B2 (ja)

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DE19854382B4 (de) * 1998-11-25 2009-01-02 Alstom Verfahren und Vorrichtung zur Zerstäubung flüssigen Brennstoffs für eine Feuerungsanlage
US20060147853A1 (en) * 2005-01-06 2006-07-06 Lipp Charles W Feed nozzle assembly and burner apparatus for gas/liquid reactions

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