JP3514703B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体燃料燃焼装置
に係り、更に詳しくは、噴霧燃焼時の気化筒の昇温速度
を高めることができる液体燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、図１０に示されるようなバーナー５
０が知られている。このバーナー５０は、灯油等の燃料
が燃焼する燃焼室５２と、この燃焼室５２の略中心に設
けられる下向き開放型の気化筒５３と、この気化筒５３
の下方に微細な隙間を隔てて設けられた飛散リング５４
と、気化筒の５３の近傍に設けられた点火装置５５と、
気化筒５３の内部に空気を供給する送風機５６とを備え
て構成される。有底状の燃焼盤６２の内部が燃焼室５２
となる。この燃焼盤６２には多数の炎孔６３が形成さ
れ、これら炎孔６３は燃焼盤６２の外側に形成されたガ
ス室６４に通じるようになっている。

【０００３】前記バーナー５０は、回転する気化筒５３
の内部に燃料供給管５８から液体燃料が供給されると、
当該液体燃料が気化筒５３と飛散リング５４との間の隙
間から燃焼室５２に向かって飛散され、この飛散された
液体燃料を点火装置５５で着火することによって噴霧燃
焼が行われる。そして、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒
５３が加熱され、これにより、当該気化筒５３の内部の
液体燃料が気化される。この気化された液体燃料は、送
風機５６によって気化筒５３の内部に供給された空気と
混合され、この混合気がガス室６４を経て燃焼盤６２の
炎孔６３から燃焼室５２内に噴出され、前記噴霧燃焼の
火炎によって気化燃焼が行われる。なお、気化燃焼時に
おいては、その燃焼熱によって気化筒５３が加熱され、
その内部の液体燃料の気化が連続的に行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記バ
ーナー５０は、燃焼室５２内に飛散された液体燃料が広
範囲に亘って拡散するため、当該液体燃料の着火による
噴霧燃焼が燃焼室５２内の広範囲で行われることにな
り、着火時の主燃焼場を気化筒５３近傍に保つことがで
きない。従って、バーナー５０の始動時において、気化
筒５３の昇温速度が低くなって、その内部の液体燃料の
気化に時間がかかり、噴霧燃焼から気化燃焼までの移行
に時間がかかるという不都合がある。

【０００５】

【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、噴霧燃焼時の主燃
焼場を気化筒近傍に保ち、噴霧燃焼の燃焼熱による気化
筒の昇温速度を高め、始動時における噴霧燃焼から気化
燃焼への移行時間を短縮することができる液体燃料燃焼
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、燃焼室内に設けられた気化筒から前記燃
焼室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前記気化筒を加熱することで、
当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を
ガス室を経て燃焼盤の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、前記気化筒の外側には、
飛散された液体燃料の拡散を抑制する保炎材が設けら
れ、当該保炎材は、燃焼熱の通過を許容する通路を備え
る、という構成を採っている。このような構成によれ
ば、飛散された液体燃料が気化筒の近傍に集中すること
となり、着火時の主燃焼場を気化筒近傍に保つことがで
き、これによって、気化筒の昇温速度を高めて当該気化
筒内部の液体燃料の気化を促進し、始動時における噴霧
燃焼から気化燃焼への移行時間を短縮することができ
る。

【０００７】本発明において、前記保炎材は、前記炎孔
の最大高さ位置よりも低い位置に設けられる、という構
成を採ることが好ましい。このような構成によって、気
化筒の周囲に保炎材を設けたとしても、気化燃焼時にお
いて、燃焼盤の炎孔からの火炎が、保炎材で遮蔽される
ことなくその内側の気化筒に伝達され、若しくは火炎の
熱が保炎材で遮蔽されることなくその内側の気化筒に伝
熱される。従って、噴霧燃焼から気化燃焼への移行を早
めつつも、気化燃焼時における気化筒内での液体燃料を
気化する能力の低下を防止することができる。

【０００８】また、本発明は、燃焼室内に設けられた気
化筒から前記燃焼室に飛散された液 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前記気化筒を加
熱することで、当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該
気化した燃料をガス室を経て燃焼盤の炎孔から噴出させ
て気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、前記保炎
材と前記燃焼室の底壁との間に空隙部が設けられる、と
いう構成を採用することもできる。このような構成によ
っても、気化燃焼時において、燃焼盤の炎孔からの火炎
若しくはその熱を気化筒に伝えることができ、噴霧燃焼
から気化燃焼への移行を早めつつ液体燃料を気化する能
力の低下を防止することができる。

【０００９】また、前記燃焼室は、平面視で、長手方向
と短手方向を有する略偏平状に設けられ、前記保炎材
は、前記燃焼室内の前記気化筒と前記長手方向側の燃焼
室内側壁との間に設けられる、という構成を採用するこ
ともできる。このような構成によれば、燃焼室の平面視
長手方向への液体燃料の飛散距離が抑制され、必要最小
限の構成で、着火時の主燃焼場を気化筒近傍に保つこと
ができる。これによって、噴霧燃焼の燃焼熱による気化
筒の昇温速度を高めることができる。ここにおいて、前
記保炎材と前記燃焼室の内側壁との間に空隙部を設ける
とよい。これによって、保炎材の内側に形成された噴霧
燃焼時の火炎が保炎材の外側に移動し易くなり、保炎材
の外側で噴出する気化燃料の着火を早めることができ、
噴霧燃焼から気化燃焼への移行時間を短縮できる。

【００１０】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を意
味し、「気化燃焼」とは、気化した液体燃焼を空気と混
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
て行われる燃焼を意味する。

【００１１】また、本明細書において、「偏平状」と
は、平面視長方形状、同楕円状、同小判状、同菱形状、
同瓢箪形状等に例示される形状を含む概念として用いら
れ、平面視真円状、同正ｎ角形状等の形状を除く概念と
して用いられる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、参考例１及
び２を図面を参照しながら説明した後に説明する。

【００１３】［参考例１］ 図１には、参考例１に係る液体燃料燃焼装置としてのバ
ーナーの概略斜視図が示され、図２には、図１の概略断
面正面図が示されている。また、図３には、図１の概略
平面図が示されている。これらの図において、バーナー
１０は、灯油等の液体燃料を燃焼させる燃焼部１１と、
燃焼部１１の下方に設けられ、当該燃焼部１１に空気を
供給する送風機１２とを備えて構成されている。

【００１４】前記燃焼部１１は、外側に位置する有底状
の燃焼室外筒１４と、この燃焼室外筒１４の内側に設け
られた有底状の燃焼盤１５と、燃焼盤１５の内側略中央
に設けられた釣鐘型の気化筒１６と、この気化筒１６の
周囲に設けられた円筒状の保炎材１７と、気化筒１６の
下方に設けられた飛散リング１８と、気化筒１６と保炎
材１７との間に延びる点火装置２０とを備えて構成され
ている。ここにおいて、気化筒１６を除く燃焼盤１５の
内部空間が液体燃料を燃焼させる燃焼室２２として機能
し、この燃焼室２２は、平面視において、長手方向と短
手方向を有する略偏平状の小判型となっている。

【００１５】前記燃焼室外筒１４の底壁１４Ａの略中央
には、気化筒１６の内部に向かって延びる送風筒２４が
連設され、当該送風筒２４の下側に連なる送風機１２か
らの空気を気化筒１６の内側に送り込めるようになって
いる。前記燃焼盤１５は、燃焼室外筒１４の底壁１４Ａ
及び周壁１４Ｂよりも若干に内方に隙間を隔てて配置さ
れ、この隙間は、後述するように気化した液体燃料と空
気との混合気が通過するガス室２５となる。また、燃焼
盤１５には、その底壁１５Ａ及び内側壁１５Ｂの略全体
に多数の炎孔２６が形成され、この炎孔２６によってガ
ス室２５からの前記混合気が燃焼室２２内に噴出され
る。なお、図１及び図３においては、図面の錯綜を回避
するために、炎孔２６の記載を部分的或いは全体的に省
略することを了解されたい。更に、燃焼盤１５の略中央
には、前記送風筒２４が通過する穴部２７が形成され、
この穴部２７の外周縁近傍には、周方向に沿って所定の
間隔毎に複数の開口部２９が形成されている。この開口
部２９の下側には、前記燃焼室外筒１４から上方に延び
る送気筒３０が設けられ、送風機１２からの空気を燃焼
室１１側に直接供給可能となっている。また、開口部２
９と飛散リング１８との間には送気案内リング３１が設
けられており、送気筒３０からの空気を飛散リング１８
の近傍に集中して供給できるようになっている。なお、
送気筒３０及び送気案内リング３１は、バーナー１０を
機能させるために不可欠なものではなく、これら部材は
無くてもよい。

【００１６】前記気化筒１６は、下方が開放する向き
で、燃焼盤１５の底壁１５Ａに対して隙間を隔てて配置
されており、その内側上方には、燃料供給管３２から液
体燃料が供給される燃料拡散体３３が設けられている。
これら気化筒１６及び燃料拡散体３３は、共通の回転軸
３５によって支持されており、当該回転軸３５に連なる
モータ３６によって共に回転可能となっている。燃料拡
散体３３は、その下端側に液体燃料の受け部３３Ａが設
けられており、当該受け部３３Ａで燃料供給管３２から
の液体燃料を一旦受け取るようになっている。なお、燃
料拡散体３３の上端と気化筒１６との間には、微細な隙
間Ｃ１が形成されており、これによって、燃料拡散体３
３が回転すると、燃料拡散体３３の内側の液体燃料が隙
間Ｃ１を通って外側に噴出するようになっている。前記
飛散リング１８は、気化筒１６の下側に微細な隙間Ｃ２
を隔てて配置されており、当該隙間Ｃ２から、気化筒１
６内の液体燃料が燃焼室２２に向かって噴出可能となっ
ている。

【００１７】前記保炎材１７は、燃焼盤１５の底壁１５
Ａに立設されるとともに、上部が開放する形状に設けら
れており、その内側の気化筒１６と飛散リング１８との
間の隙間Ｃ２から飛散された液体燃料の拡散を抑制する
ようになっている。すなわち、保炎材１７は、気化筒１
６の外側における液体燃料の飛散軌跡Ｌ上に設けられ、
具体的には、送気案内リング３１よりも外側に設けられ
る。また、保炎材１７の前記底壁１５Ａからの高さＨ１
は、最大高さ位置にある炎孔２６の高さＨ２よりも低く
なっている。

【００１８】前記送風機１２は、ここでは詳細構造を省
略するが、図示しないスイッチを投入すると、前記モー
タ３６の駆動によってファン３８が回転し、吸入した空
気を気化筒１６の内部及び燃焼室２２に直接送り込める
ようになっている。なお、送風機としては、前述した軸
流式のものに限定されずに、遠心式、斜流式、或いは横
流式のもの等を採用してもよい。また、本実施例におい
ては、ファン３８及び気化筒１６は、共通のモータ３６
によって回転駆動されるが、別個のモータでそれぞれを
回転させてもよい。

【００１９】次に、参考例１に係るバーナー１０の作用
について説明する。

【００２０】先ず、図示しないスイッチを投入すると、
モータ３６が駆動し、送風機１２のファン３８が回転し
て、燃焼部１１側への空気の供給が開始するとともに、
気化筒１６及び燃料拡散体３３が同時に回転する。する
と、燃料拡散体３３の回転によって、燃料供給管３２か
ら燃料拡散体３３の受け部３３Ａに供給された液体燃料
が、その上端と気化筒１６との間に形成された微細な隙
間Ｃ１から噴出され、気化筒１６の内周を伝って飛散リ
ング１８との間に形成される隙間Ｃ２から燃焼室２２に
飛散される。この際、飛散された液体燃料は、保炎材１
７に当たり気化筒１６から遠方に飛散することなく、当
該保炎材１７の内側に集中することとなる。そして、燃
焼室２２内に飛散された液体燃料が点火装置２０で着火
され、噴霧燃焼が開始する。すると、当該噴霧燃焼の燃
焼熱によって気化筒１６が加熱され、気化筒１６の内部
の液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、
送風機１２から気化筒１６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２５を通って
燃焼盤１５の炎孔２６から燃焼室２２に噴出され、保炎
材１７の内側で発生した噴霧燃焼の火炎によって気化燃
焼が行われる。なお、気化燃焼時には、その燃焼熱で気
化筒１６の内部の液体燃料が気化される。ここで、保炎
材１７が炎孔２６の最大高さ位置よりも低い位置に設け
られているため、気化燃焼の燃焼熱が、保炎材１７の内
側の気化筒１６に伝わり易くなり、気化燃焼時の液体燃
料を気化する能力を維持することができる。なお、送風
機１２からの空気は、送気筒３０から送気案内リング３
１を介して燃焼室２２に適宜直接供給され、これによっ
て、燃焼室２２内の火炎温度を下げ、燃焼に伴って発生
する窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成量を低減することがで
きるとともに、空燃費を局所的に調整することができ
る。

【００２１】従って、このような参考例１によれば、気
化筒１６の外側に保炎材１７が設けられ、気化筒１６側
から飛散された液体燃料の拡散が抑制されるため、噴霧
燃焼を気化筒１６の近傍で集中的に行うことができ、そ
の結果、気化筒１６の昇温速度が高まって、気化筒１６
内の液体燃料の気化を促進し、噴霧燃焼から気化燃焼へ
の移行を早めることができるという効果を得る。

【００２２】なお、燃焼室２２の形状は平面視略小判状
の他、平面視長方形状、同楕円状、同小判状、同菱形
状、同瓢箪形状等に例示される他の平面視偏平状の燃焼
室に適用してもよいし、また、平面視真円状等の燃焼室
に適用してもよい。

【００２３】次に、参考例２について説明する。なお、
以下の説明において、前記参考例１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。

【００２４】［参考例２］参考例２ は、図４に示されるように、一対の保炎材４２
が燃焼室２２内の気化筒１１と平面視長手方向の燃焼室
２２の内側壁１５Ｂとの間にそれぞれ配設されている。
保炎材４２は、燃焼盤１５の底壁１５Ａに立設されると
ともに、同図中上下方向に略直線状に延びる板状部材に
よって構成されている。なお、保炎材４２の同図中上下
両端は、燃焼室２２の内壁となる燃焼盤１５の内側壁１
５Ｂに当接するようになっている。このような構成によ
り、平面視略長手方向に飛散された液体燃料は、保炎材
４２に当たり気化筒１６から遠方に飛散することなく、
当該保炎材４２の内側に集中することとなり、気化筒１
６の近傍で噴霧燃焼が行われることとなる。このよう
に、燃焼室２２を平面視で長手方向と短手方向を有する
略偏平状にしたときに、保炎材４２を部分的に設けて
も、着火時の主燃焼場を気化筒１６の近傍に保つことが
でき、気化筒１６の昇温速度を高めることができる。

【００２５】［実施例］次に、本発明の実施例を説明する。 図５に示されるよう
に、気化筒１６の平面視略長手方向両側には、平面視長
手方向側に湾曲した保炎材４３が設けられている。この
保炎材４３は、気化筒１６の外周に沿って設けられてお
り、気化筒１６と保炎材４３との間に形成される噴霧燃
焼の燃焼場が全周に亘って略均一の大きさとなってい
る。また、保炎材４３の両端と燃焼室２２の内壁となる
前記内側壁１５Ｂとの間には、保炎材４３の内側で生成
された噴霧燃焼の火炎を保炎材４３の外側に伝達し易く
するための空隙部４４が形成されている。その他の構成
は、前記参考例１と同様である。このような実施例の構
成によれば、燃焼室２２を平面視で長手方向と短手方向
を有する略偏平状にしたときであっても、必要最小限と
なる構成で、噴霧燃焼時に気化筒１６を均等に加熱する
ことができる。なお、前述したように、図４に示される
保炎材４２は内側壁１５Ｂに当接しているが、それらの
間に前記空隙部４４を設けてもよい。

【００２６】また、図４及び図５に示される前記保炎材
４２，４３は、薄板状となっているが、厚みのあるブロ
ック状としてもよい。

【００２７】更に、前記保炎材１７，４２，４３は、正
面視で帯状となっているが、例えば、図６に示されるよ
うに、正面視で櫛歯状にしてもよいし、図７に示される
ように、同網目状にしてもよい。それらは、各図におい
て紙面直交方向に貫通する領域を有することになるが、
この領域は、噴霧燃焼時の火炎及び気化燃焼時の燃焼熱
が通過可能な通路４６として機能する。なお、図６の櫛
歯状のものは、同図中上下を逆に配置してもよい。ま
た、図８に示されるように、前記保炎材１７，４２，４
３を多孔状としてもよく、この孔が前記通路４６とな
る。

【００２８】また、前記保炎材１７，４２，４３を燃焼
盤１５の底壁１５Ａに立設した態様を説明したが、液体
燃料の飛散軌跡Ｌ上に配置する限りにおいて、図９に示
されるように、保炎材１７等を棒状等のステー４７によ
って散点的に支持することにより、保炎材１７等を底壁
１５Ａから浮上させて、それらの間に空隙部４８が形成
される構造としてもよい。このようにすれば、保炎材１
７等の下方の空隙部４８により、噴霧燃焼時の火炎が保
炎材１７等の外側に移動し易くなるとともに、気化燃焼
時の燃焼熱が気化筒に伝熱され易くなる。

【００２９】更に、本発明における装置各部の構成は図
示構成例に限定されるものではなく、気化筒の外側に飛
散された液体燃料の拡散を抑制する保炎材を設ける限り
において、種々の変更が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気化筒の外側に、飛散された液体燃料の拡散を抑制する
保炎材を設けたから、噴霧燃焼を気化筒近傍で集中的に
行うことができ、気化筒の昇温速度を高め、噴霧燃焼か
ら気化燃焼への移行を早めることができる。

【００３１】また、前記保炎材を、炎孔の最大高さ位置
よりも低い位置に設けたから、保炎材よりも高い位置に
設けられた炎孔からの火炎若しくはその熱が保炎材で遮
蔽されることなく気化筒に伝熱され、噴霧燃焼から気化
燃焼への移行を早めつつも、気化燃焼時における気化筒
内での液体燃料を気化する能力の低下を防止することが
できる。

【００３２】更に、前記保炎材と前記燃焼室の底壁との
間に空隙部を設けた場合であっても、前述と同様に、噴
霧燃焼から気化燃焼への移行を早めつつ液体燃料を気化
する能力の低下を防止することができる。

【００３３】また、前記保炎材を、前記燃焼室内の前記
気化筒と前記長手方向側の燃焼室内側壁との間に設けた
から、必要最小限の構成で、効率よく着火時の主燃焼場
を気化筒近傍に保つことができる。

【００３４】更に、前記保炎材と前記燃焼室の内側壁と
の間に空隙部を設けたから、噴霧燃焼時の火炎が保炎材
の外側に移動し易くなって、気化燃料の着火を早めるこ
とができ、噴霧燃焼から気化燃焼への移行時間を短縮で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 参考例１に係るバーナーの概略斜視図。

【図２】 図１の概略断面正面図。

【図３】 図１の概略平面図。

【図４】 参考例２に係るバーナーの概略平面図。

【図５】 実施例に係るバーナーの概略平面図。

【図６】 通路を有する保炎材の概略正面図。

【図７】 図６の変形例を示す保炎材の概略正面図。

【図８】 図６の他の変形例を示す保炎材の概略正面
図。

【図９】 変形例を示す部分拡大断面図。

【図１０】 従来例に係るバーナーの概略断面正面図。

【符号の説明】

１０・・・バーナー（液体燃料燃焼装置）、１５・・・
燃焼盤、１６・・・気化筒、１７・・・保炎材、２２・
・・燃焼室、２５・・・ガス室、２６・・・炎孔、４２
・・・保炎材、４３・・・保炎材、４４・・・空隙部、
４８・・・空隙部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−221611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297608（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 11/04 - 11/08

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に設けられた気化筒から前記燃
   焼室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前記気化筒を加熱することで、
   当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を
   ガス室を経て燃焼盤の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、 前記気化筒の外側には、飛散された液体燃料の拡散を抑
   制する保炎材が設けられ、当該保炎材は、燃焼熱の通過
   を許容する通路を備えていることを特徴とする液体燃料
   燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記保炎材は、前記炎孔の最大高さ位置
   よりも低い位置に設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の液体燃料燃焼装置。
3. 【請求項３】 燃焼室内に設けられた気化筒から前記燃
   焼室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前記気化筒を加熱することで、
   当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を
   ガス室を経て燃焼盤の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、前記保炎材と前記燃焼室
   の底壁との間に空隙部が設けられていることを特徴とす
   る液体燃料燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記燃焼室は、平面視で、長手方向と短
   手方向を有する略偏平状に設けられ、前記保炎材は、前
   記燃焼室内の前記気化筒と前記長手方向側の燃焼室内側
   壁との間に設けられていることを特徴とする請求項１、
   ２又は３記載の液体燃料燃焼装置。
5. 【請求項５】 前記保炎材と前記燃焼室の内側壁との間
   に空隙部が設けられていることを特徴とする請求項４記
   載の液体燃料燃焼装置。