JP3635007B2

JP3635007B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP3635007B2
Application number: JP2000209192A
Authority: JP
Inventors: 弥八大隅; 正裕今井
Original assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Current assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-06-27
Also published as: JP2002013707A

Description

【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８に示されるようなバーナー５０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円筒状の保炎材が設けられ、当該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。また、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。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
【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。
【００１１】
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の下方に設けられて当該燃焼部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。
【００１２】
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。
【００１３】
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２９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。
【００１４】
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３３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１６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。
【００１５】
前記保炎材１７は、燃焼盤１５の底壁１５Ａ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１６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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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１７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３１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、空燃比を局所的に調整することができる。
【００１９】
従って、このような実施例によれば、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。
【００２０】
なお、前記実施例においては、燃焼室２２の形状を平面視略小判状としたが、本発明はこれに限らず、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。
【００２１】
更に、前記保炎材１７、正面視で帯状となっているが、本発明はこれに限らず、例えば、図４に示されるように、正面視で櫛歯状にしてもよいし、図５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４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６に示されるように、前記保炎材１７を多孔状としてもよく、この孔が前記通路４６となる。
【００２２】
また、前記保炎材１７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７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１７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。
【００２３】
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。
【００２４】
【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円筒状の保炎材を設けるとともに、保炎材と前記燃焼室の底壁との間に空隙部を設けたたから、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。
【００２５】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本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】通路を有する保炎材の概略正面図。
【図５】図４の変形例を示す保炎材の概略正面図。
【図６】図４の他の変形例を示す保炎材の概略正面図。
【図７】保炎材と底壁との間に空隙部を設けた変形例を示す部分拡大断面図。
【図８】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、４８・・・空隙部

Claims

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円筒状の保炎材が設けられ、当該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。
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。