JP3529334B2

JP3529334B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP3529334B2
Application number: JP2000208518A
Authority: JP
Inventors: 高志桑子
Original assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Current assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: JP2002022112A

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、噴霧燃焼から気化燃焼への移行
時間を短縮可能な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、燃焼室が平面視で略円形状となるバ
ーナーが知られている。しかしながら、このようなバー
ナーでは、その周囲に配置される熱交換器が平面視略長
方形状であった場合に、当該熱交換器への伝熱が不充分
となる等の不都合がある。そこで、このような不都合を
改善すべく、本出願人は、図６及び図７に例示されるよ
うに、燃焼室が平面視で略偏平状すなわち略長方形状と
なるバーナー５０を提案した（特願２０００−１８００
４１号等）。このバーナー５０は、外側に位置する燃焼
室外筒５２と、この燃焼室外筒５２の内側に隙間を隔て
て設けられた有底筒状の燃焼盤５３と、当該燃焼盤５３
の内側略中央に設けられた気化筒５５と、この気化筒５
５の下方に微細な隙間Ｃを隔てて設けられた飛散リング
５６と、気化筒の５５の近傍に延びる点火装置５７と、
気化筒５５の内部に空気を供給する送風機５８とを備え
て構成されている。ここにおいて、気化筒５５を除く燃
焼盤５３の内部空間が液体燃料を燃焼させる燃焼室６０
として機能する。また、燃焼室外筒５２と燃焼盤５３と
の間に形成される隙間は、気化筒５５の内部で気化した
液体燃料と送風機５８からの空気とが混合した混合気が
通過するガス室６２となる。なお、燃焼盤５３の底壁５
３Ａの略中央には、穴部６３が形成されており、この穴
部６３は、気化筒５５の内部からの前記混合気をガス室
６２に通すことができるようになっている。更に、燃焼
盤５３の底壁５３Ａ、並びに、平面視長手方向に沿う長
辺側側壁部５３Ｂ及び同短手方向に沿う短辺側側壁部５
３Ｃには、それぞれ略全域に多数の炎孔６５Ａ，６５
Ｂ，６５Ｃが形成され、これら炎孔６５Ａ〜６５Ｃから
ガス室６２を経た前記混合気が燃焼室６０内に噴出され
る。

【０００３】前記バーナー５０は、回転する気化筒５５
の内部に燃料供給管６７から液体燃料が供給されると、
当該液体燃料が気化筒５５と飛散リング５６との間の隙
間Ｃから燃焼室６０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５７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５５が加熱され、これにより、当該気化筒５５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５８によって気化筒５５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６２を経て燃焼盤５３
の各炎孔６５Ａ〜６５Ｃから燃焼室６０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
５５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。なお、燃焼盤５３の底壁５３Ａに炎孔６５Ａ
を設けたのは次の理由による。すなわち、気化筒５５に
対して底面積が大きい燃焼盤５３を採用したときに、燃
焼盤５３の各側壁部５３Ｂ，５３Ｃの炎孔６５Ｂ，６５
Ｃのみでは、気化燃焼時の火炎が各側壁部５３Ｂ，５３
Ｃの近傍に集中してしまうため、気化筒５５を充分に加
熱することができずに液体燃料を完全に気化できないば
かりか、バーナー５０を囲む図示しない熱交換器への伝
熱量が部分的に不充分となって、良好な熱効率が得られ
ないからである。

【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にあっては、燃焼盤５３の底壁５３Ａの中央
領域にも炎孔６５Ａが設けられていることから、噴霧燃
焼時において、当該炎孔６５Ａから噴出する空気によっ
て、気化筒５５から飛散された液体燃料の拡散を招来す
る他、気化筒５５の近傍で形成された噴霧燃焼の火炎の
拡散をも招来するという問題がある。すなわち、噴霧燃
焼開始時においては、気化筒５５の内部に供給された液
体燃料が気化しておらず、送風機５８からの空気は、燃
料を含まずにそのままガス室６２を経て各炎孔６５Ａ〜
６５Ｃから噴出されることとなる。ところが、気化筒５
５近傍の底壁５３Ａに炎孔６５Ａがあると、その部分の
炎孔６５Ａから噴出される空気によって、気化筒５５か
ら飛散された液体燃料が拡散してその着火に時間がかか
るばかりか、液体燃料が着火しても、気化筒５５近傍に
発生する噴霧燃焼の火炎が拡散されてしまい、気化筒５
５の加熱に時間がかかってしまう。この結果、始動時に
おいて、噴霧燃焼から気化燃焼までの移行に時間がかか
ってしまうという問題がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、既提案の構造上の問題に鑑み
て更にこれを改良したものであり、その目的は、噴霧燃
焼時において、気化筒から飛散される液体燃料の拡散、
及び気化筒近傍で形成された火炎の拡散を防止し、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、
当該気化した燃料を有底筒状の燃焼盤の底壁及び側壁部
に多数形成された炎孔から前記燃焼盤内に噴出させて気
化燃焼を行う液体燃料燃焼装置であって、前記燃焼室を
形成する燃焼盤の底壁は平坦面に設けられ、前記気化筒
近傍における当該気化筒回りの前記底壁が炎孔を有しな
い炎孔不存在領域を備えている、という構成を採ってい
る。このような構成によれば、燃焼盤の底壁の一部分が
気化筒を囲む炎孔不存在領域となっているため、噴霧燃
焼時において、気化筒の周囲における燃焼盤の底壁側か
らの空気の噴出が抑制され、気化筒から飛散される液体
燃料の拡散や気化筒近傍で形成された火炎の拡散を防止
することができる。その結果、液体燃料の着火時間の短
縮化、及び気化筒の加熱時間の短縮化による液体燃料の
気化の促進を通じて、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】また、前記目的を達成するために、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有底筒状の燃焼盤の底
壁及び側壁部に多数形成された炎孔から前記燃焼盤内に
噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置であって、
前記燃焼室を形成する燃焼盤の底壁は平坦面に設けら
れ、前記気化筒近傍における当該気化筒回りの前記底壁
の一定領域は、他の領域に比べて炎孔面積比率が小さく
設定される、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、始動時において噴霧燃焼から気
化燃焼への移行時間を短縮することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、前記炎孔不存在
領域は、平面視で前記気化筒の中心から略一定距離とな
る境界の内側に形成される、という構成を採るとよい。
これにより、噴霧燃焼の火炎を気化筒周囲に略均一に形
成することができ、気化筒の加熱をムラなく行うことが
できる。

【０００９】また、前記炎孔不存在領域は、平面視で略
方形状に形成されている、という構成を採用することも
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】更に、「炎孔面積比率」とは、炎孔形成部
位である燃焼室底壁における単位面積当たりの炎孔総開
口面積の割合を意味する。なお、ここでいう「単位面
積」とは、炎孔が最も密な部位、又は１個当たりの開口
面積が最も大きい炎孔が存在する部位において、複数の
炎孔（好ましくは、１０個程度）を含む領域の面積とす
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１４】図１には、本実施例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。

【００１５】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
られた有底筒状の燃焼盤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
の下方に設けられた飛散リング１８と、気化筒１６の近
傍に延びる点火装置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
する略長方形状となっている。

【００１６】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は、底壁１５Ａと、平面視長手方向に沿う長辺側
側壁部１５Ｂと、平面視短手方向に沿う短辺側側壁部１
５Ｃとによって構成され、これら底壁１５Ａ及び各側壁
部１５Ｂ，１５Ｃには、それぞれ多数の炎孔２６Ａ，２
６Ｂ，２６Ｃが形成されている。これら各炎孔２６Ａ〜
２６Ｃは、ガス室２５からの前記混合気を燃焼室２２内
に噴出可能に設けられている。なお、図１においては、
図面の錯綜を回避するために、炎孔２６Ａ〜２６Ｃの記
載を部分的に省略することを了解されたい。

【００１７】前記底壁１５Ａは、気化筒１６周囲の一定
領域すなわち図３中二点鎖線の内側領域が炎孔不存在領
域Ａとなっている。この炎孔不存在領域Ａは、平面視に
おいて、気化筒１６に対して略同心円状となっており、
この領域Ａ内で後述する噴霧燃焼の主燃焼場が形成され
る。なお、底壁１５Ａの略中央には、図２に示されるよ
うに、前記送風筒２４が通過するとともに、気化筒１６
の内部の混合気をガス室２５に送り込む穴部２７が形成
されている。

【００１８】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。

【００１９】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３
８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。

【００２０】次に、本実施例に係るバーナー１０の作用
について説明する。

【００２１】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。この飛散された液体燃料は、点火装置２０
で着火されて噴霧燃焼が開始する。この噴霧燃焼開始時
においては、気化筒１６の内部の液体燃料がまだ気化し
ていないため、送風機１２から供給された空気がそのま
ま気化筒１６の内部を通ってガス室２５に流れ、各炎孔
２６Ａ〜２６Ｃから噴出する。ところが、気化筒１６の
周囲の底壁１５Ａは、炎孔不存在領域Ａとなっているた
め、気化筒１６の周囲は底壁１５Ａからの前記空気の噴
出が殆どない。このため、当該空気による気化筒１６近
傍に飛散された液体燃料の拡散、並びに、気化筒１６近
傍に形成された噴霧燃焼の火炎の拡散が防止されること
となる。

【００２２】噴霧燃焼が開始すると、その燃焼熱によっ
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
の各炎孔２６Ａ〜２６Ｃから燃焼室２２に噴出され、既
に発生している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、燃焼盤１５の
底壁１５Ａには、炎孔不存在領域Ａを除いて炎孔２６Ａ
が形成されているため、気化燃焼時の気化筒１６の加熱
を充分に行い、液体燃料の気化をより促進させ、また、
バーナー１０の周囲の図示省略した熱交換器への伝熱が
充分に行われる。

【００２３】従って、このような実施例によれば、噴霧
燃焼時において、液体燃料の拡散を抑制できるととも
に、気化筒１６の近傍に発生する噴霧燃焼の火炎の拡散
をも抑制でき、気化筒１６を短時間で加熱して気化筒１
６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。しか
も、燃焼盤１５の底壁１５Ａに炎孔２６Ａが設けられて
いるため、液体燃料の気化を一層促進させることができ
るとともに、バーナー１０の周囲の前記熱交換器への伝
熱を充分に行うことができ、熱効率を高めることができ
るという効果をも得る。

【００２４】なお、前記実施例においては、炎孔不存在
領域Ａを、平面視で気化筒１６の中心から略一定距離と
なる境界の内側に形成しなくてもよく、例えば、図４に
示されるように、気化筒１６の周囲に設けられる炎孔不
存在領域Ａを平面視略方形状としてもよい。要するに、
炎孔不存在領域Ａは、噴霧燃焼時に液体燃料の拡散及び
火炎の拡散を防止できる限りにおいて、その範囲や形状
を任意に選択することができる。

【００２５】また、噴霧燃焼時において、液体燃料の拡
散及び火炎の拡散を防止できる限りにおいて、例えば、
図５に示されるように、気化筒１６を囲む底壁１５Ａの
一定領域Ｂを、その外側領域に対して炎孔面積比率が小
さくなるように設定してもよい。ここで、炎孔面積比率
を小さくするには、図示したように、単位面積当たりの
炎孔２６Ａの数を少なくしてもよいし、図示省略する
が、炎孔２６Ａの１個当たりの開口面積を小さくしても
よい。

【００２６】更に、燃焼室２２の形状を平面視略長方形
状としたが、本発明はこれに限らず、平面視略小判状、
同楕円状、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を有するバーナーに適用してもよ
い。また、平面視略真円状等の燃焼室を有するバーナー
に適用してもよい。

【００２７】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、実質的に同様の作
用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
噴霧燃焼時において、気化筒の周囲における燃焼盤の底
壁側からの空気の噴出が抑制され、気化筒から飛散され
た液体燃料の拡散や噴霧燃焼の火炎の拡散を防止するこ
とができ、噴霧燃焼から気化燃焼への移行時間を短縮す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例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】変形例に係るバーナーの概略平面図。

【図５】他の変形例に係るバーナーの概略平面図。

【図６】従来例に係るバーナーの概略断面正面図。

【図７】従来例に係るバーナーの概略平面図。

【符号の説明】

１０・・・バーナー（液体燃料燃焼装置）、１５・・・
燃焼盤、１５Ａ・・・底壁、１６・・・気化筒、２２・
・・燃焼室、２６Ａ・・・炎孔、２６Ｂ・・・炎孔、２
６Ｂ・・・炎孔、Ａ・・・炎孔不存在領域

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
有底筒状の燃焼盤の底壁及び側壁部に多数形成された炎
孔から前記燃焼盤内に噴出させて気化燃焼を行う液体燃
料燃焼装置であって、前記燃焼室を形成する燃焼盤の底壁は平坦面に設けら
れ、前記気化筒近傍における当該気化筒回りの前記底壁が炎
孔を有しない炎孔不存在領域を備えていることを特徴と
する液体燃料燃焼装置。
【請求項２】前記炎孔不存在領域は、平面視で前記気
化筒の中心から略一定距離となる境界の内側に形成され
ることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項３】前記炎孔不存在領域は、平面視で略方形
状に形成さ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。
【請求項４】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
有底筒状の燃焼盤の底壁及び側壁部に多数形成された炎
孔から前記燃焼盤内に噴出させて気化燃焼を行う液体燃
料燃焼装置であって、前記燃焼室を形成する燃焼盤の底壁は平坦面に設けら
れ、前記気化筒近傍における当該気化筒回りの前記底壁の一
定領域は、他の領域に比べて炎孔面積比率が小さく設定
されていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。