JP3677813B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体噴霧燃料を燃焼筒内に供給して、燃焼筒内で燃焼を行う液体燃料燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９に、従来の液体燃料燃焼装置の断面構成図を示す。
燃焼筒10は全長に亘って一定の径からなる円筒状としており、その円筒壁に半径方向中心に向かって開口する複数の空気流入孔11が設けられている。
前記燃焼筒10はその基端面が保炎器20で構成されている。前記保炎器20は中心部に液体噴霧燃料の導入孔21を設けると共にその周囲に旋回羽根部22を設けている。保炎器20の手前側には噴霧ノズル30が設けられている。送風器70からの空気流の一部は前記保炎器20の導入孔21から液体噴霧燃料と共に燃焼筒10内に供給され、また残りの空気流は燃焼筒10の空気流入孔11から燃焼筒10内に供給される。以上の構成からなる従来の液体燃料燃焼装置においては、前記保炎器20の旋回羽根部22から供給される旋回空気流により火炎の安定化を図り、燃焼筒10の空気流入孔11から燃焼筒10内に供給される空気流により適正な燃焼ができるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来装置においては、前記保炎器20の旋回羽根部22から供給される旋回空気流のスワール数（旋回の強さを表す指標）が、旋回羽根部22の切り起こし角度から計算されるスワール数よりも小さくなり、火炎の安定化を十分に図れないという問題や、前記旋回羽根部22の切り起こし角度を小さくすると生産上のばらつきが大きくなるという問題があった。
また、上記した従来装置においては、前記保炎器20の導入孔21から燃焼筒10内に供給される第１の空気流が燃焼筒10の中心軸と平行に直進して流れるので、前記保炎器20の旋回羽根部22から供給される第２の空気流である旋回空気流による火炎安定化を阻害しやすい構成となっている。そこで前記直進する第１の空気流の流量を少量にすることが考えられるが、第１の空気流の流量を少量にすると、点火器80先端に発生されるスパークが空気流によって導入孔21方向へ伸ばされにくくなり、点火が安定しないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、上記従来装置の欠点を解消し、火炎安定を確保すると共に良好な点火を行うことができる液体燃料燃焼装置の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体燃料燃焼装置は、燃焼筒１０の基端面に、液体噴霧燃料の導入孔２１を中心部に設けると共にその周囲に旋回羽根部２２を設けた保炎器２０を構成して、噴霧ノズル３０からの液体噴霧燃料を前記保炎器２０の中心部の導入孔２１から燃焼筒１０内に導入するようにして燃焼筒１０内での燃焼を行うようにした液体燃料燃焼装置であって、
前記噴霧ノズル３０を囲んで保炎器２０の導入孔２１から第１の空気流を燃焼筒１０内に導入するための第１の仕切り筒４０と、該第１の仕切り筒４０の外側に同心状をなすと共に前記保炎器２０の旋回羽根部２２から第２の空気流を燃焼筒１０内に導入するための第２の仕切り筒５０と、送風器７０からの空気の導入を受けてその一部を第３の空気流として前記燃焼筒１０の円筒壁の空気流入孔１１から燃焼筒１０内に導入する外ケース６０とを設け、
前記外ケース６０には送風器７０からの空気受入れ口６１に空気流旋回ガイド６２を、前記第２の仕切り筒５０には外ケース６０からの空気受入れ口５１に空気流旋回ガイド５２を、前記第１の仕切り筒４０には第２の仕切り筒５０からの空気受入れ口４１に空気流旋回ガイド４２をそれぞれ設けると共に、前記第１の仕切り筒４０と第２の仕切り筒５０の空気流旋回ガイド４２、５２を切り起こし片として構成し、
且つ前記空気流旋回ガイド６２、５２、４２による外ケース６０内の空気流と第２の仕切り筒５０内の空気流と第１の仕切り筒４０内の空気流を、前記保炎器２０による空気流旋回方向と同じ方向になるようにして、全て同方向に旋回させる構成としたことを第１の特徴としている。
また本発明の液体燃料燃焼装置は、上記第１の特徴に加えて、点火器８０近傍を流れる第１の空気流を点火器８０の先端方向へ方向転換する空気流直進ガイド９０を設けたことを第２の特徴としている。
【０００６】
【作用】
上記本発明の第１の特徴によれば、ケース内の空気流を、保炎器に設けられる旋回羽根部通過後の空気流と同方向に旋回するように、外ケースの空気受入れ口に空気流旋回ガイドを設けて、外ケース内に入った空気流を旋回させることで、保炎器中心部の導入孔から燃焼筒内に導入される第１の空気流、並びに保炎器の旋回羽根部から燃焼筒内に導入される第２の空気流も予め外ケース内で旋回空気流となる。
第２の空気流は保炎器の旋回羽根部によって更に旋回せられて燃焼筒内に供給されるが、保炎器の旋回羽根部に入る前に既に、空気流が旋回しているので、旋回羽根部を通って得られた旋回空気流のスワール数は旋回羽根部の切り起こし角度から計算されるスワール数よりも大きくなり、火炎が更に安定して保持され、適正な燃焼が行われる。
第１の空気流も旋回空気流とされているので、保炎器の導入孔から燃焼筒内に旋回しながら供給される。よって、直進力が弱いため旋回羽根部から供給される旋回空気流による火炎安定化作用を阻害せず、一層、火炎の安定化が図られる。
また外ケース内から第２の仕切り筒の空気受入れ口を通って第２の仕切り筒内に入った第２の空気流は、前記空気受入れ口に設けられた空気流旋回ガイドによって、前記旋回羽根部通過後の空気流と同方向に旋回せられる。また第２の仕切り筒内から第１の仕切り筒の空気受入れ口を通って第１の仕切り筒内に入った第１の空気流は、前記空気受入れ口に設けられた空気流旋回ガイドによって、前記旋回羽根部通過後の空気流と同方向に旋回せられる。
第１の仕切り筒内の第１の空気流並びに第２の仕切り筒内の第２の空気流は、それぞれ空気流旋回ガイドにより半径方向中心への速度成分が弱められており、スワール数の大きな旋回空気流が形成される。
また第２の仕切り筒内の第２の空気流は旋回羽根部を通過して燃焼筒内に導入されるが、既に空気流が旋回しているので、旋回羽根部を通って得られた旋回空気流のスワール数は旋回羽根部の切り起こし角度から計算されるスワール数よりも大きくなり、火炎が更に安定して保持され、適正な燃焼が行われる。
第１の仕切り筒内の第１の空気流は、旋回空気流として、保炎器の導入孔から燃焼筒内に旋回しながら供給される。よって保炎器の旋回羽根部から供給される旋回空気流による火炎安定化作用は阻害されず、一層、火炎が安定化せられる。
上記第２の特徴によれば、第１の特徴による作用に加えて、点火器近傍を流れる第１の空気流を点火器先端方向へ方向転換する空気流直進ガイドを設けたので、第１の仕切り筒内を旋回する第１の空気流の一部が空気流直進ガイドに衝突して点火器先端方向へ集中して流れ、よって点火器先端で発生するスパークは充分に前方へ伸ばされて大きな電弧を描く。よって点火器による点火可能な範囲が増加し、点火性が向上せられる。
【０００７】
【実施例】
図１は本発明の第１の実施例を示す液体燃料燃焼装置の縦断面構成図、図２は第１の実施例の保炎器の正面図、図３は第１の実施例の横断面図、図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ空気流旋回ガイドの変形実施例を示す図、図５は本発明の第２の実施例を示す液体燃料燃焼装置の要部の縦断面構成図、図６は第２の実施例の横断面図、図７は空気流直進ガイドを示す斜視図、図８は空気流直進ガイドの変形例を示す液体燃料燃焼装置の要部の縦断面構成図である。
【０００８】
図１に沿って、実施例の全体構成を説明する。
燃焼筒10は円筒形状であり、その円筒壁に半径方向中心に向かって開口する複数の空気流入孔11が設けられている。前記燃焼筒10はその基端面12に保炎器20が構成されている。該保炎器20はその中心部に液体噴霧燃料を導入する導入孔21が設けられ、該導入孔21の周囲に、旋回羽根部22を設けている。この旋回羽根部22の各羽根は切り起こし片として構成している。
【０００９】
外ケース60は矩形であり、送風器70から送られてくる空気を受入れる空気受入れ口61が設けられ、該空気受入れ口61の内側に空気流旋回ガイド62が設けられており、前記送風器70から外ケース60に入る空気流は空気流旋回ガイド62により方向を変え、旋回空気流となる。前記外ケース60の空気流旋回ガイド62は、前記保炎器20による空気流旋回方向と同じ方向に空気を旋回させるように構成されている。
前記外ケース60は、その内部の４隅に整流板63（図３参照）を設けて円筒を模擬することで前記外ケース60内の旋回空気流が流れやすい構造にしている。
外ケース60内に入った空気の一部は第２の空気流として第２の仕切り筒50内に導入され、一部は第３の空気流として、前記燃焼筒10の空気流入孔11から燃焼筒10内に流入するようになされている。
【００１０】
前記保炎器20の導入孔21の手前側には噴霧ノズル30がその噴出方向を燃焼筒10の中心軸に一致させた形で設けられている。前記噴霧ノズル30の外周空間は第１の仕切り筒40によって仕切られており、該第１の仕切り筒40の空気受入れ口41から第１の仕切り筒40内に入った第１の空気流は前記保炎器20の導入孔21から噴霧燃料と共に燃焼筒10内に導入されるようにされている。前記空気受入れ口41内には空気流旋回ガイド42が設けられている。この空気流旋回ガイド42は切り起こし片として構成することができ、前記保炎器20による空気流旋回方向と同じ方向に空気を旋回させるように構成されている。
また前記第１の仕切り筒40の外側に第２の仕切り筒50が設けられており、該第２の仕切り筒50内の空気受入れ口51から第２の仕切り筒50内に入った空気流は前記第１の仕切り筒40内に更に流入するものを除き、第２の空気流として前記保炎器20の旋回羽根部22を通って旋回空気流となって燃焼筒10内に導入される。前記空気受入れ口51内には空気流旋回ガイド52が設けられている。この空気流旋回ガイド52は切り起こし片として構成することができ、前記保炎器20による空気流旋回方向と同じ方向に空気を旋回させるように構成されている。
【００１１】
第１の実施例では、図１〜３を参照して、外ケース60の空気受入れ口61の内側に空気流旋回ガイド62が設けられており、送風器70から外ケース60内に導入される空気流は前記空気流旋回ガイド62により方向が変えられ、旋回空気流となる。そしてこの前記外ケース60内の旋回空気流はその一部が前記空気受入れ口51を通って第２の仕切り筒50内に導入される。空気受入れ口51の内側には空気流旋回ガイド52が構成されているので、第２の仕切り筒50内に導入された第２の空気流は旋回空気流となっており、前記第１の仕切り筒40内に更に流入するものを除き、第２の空気流として前記保炎器20の旋回羽根部22を通って更に旋回空気流となって燃焼筒10内に導入される。該旋回空気流は旋回速度成分が強いほど安定して火炎を維持することができるが、本発明では、外ケース60の空気流旋回ガイド62と第２の仕切り筒50の空気流旋回ガイド52と旋回羽根部22との３部分で旋回空気流を生じさせることができる。よって、旋回羽根部22の切り起こし角度が大きくても、火炎維持を安定して行うことができる。
【００１２】
一方、第２の仕切り筒50内から空気受入れ口41を経て前記第１の仕切り筒40内に入った第１の空気流は、前記空気受入れ口41内の空気流旋回ガイド42により、更に、旋回成分の強い旋回空気流となって前記保炎器20の導入孔21から前記燃焼筒10内に導入されるので、前記旋回羽根部22より導入された旋回空気流を阻害せずに火炎維持を安定して行うことができる。
【００１３】
図４は、外ケース60に設けられる空気流旋回ガイド62の変形例を示す。（Ａ）に示す変形例は、空気流旋回ガイド62を、空気受入れ口61の全長に亘って設けるのではなく基端側の前記第２の仕切り筒50の空気受入れ口51側に偏って設けている。この例では空気受入れ口61の前部には空気流旋回ガイド62が設けられていないので、外ケース60内を前方の燃焼筒10側へ流れて空気流入孔11から燃焼筒10内に導入されることになる第３の空気流にはほとんど旋回成分が加わらなくすることができる。従って、第３の空気流は比較的貫通力をもったまま、前記燃焼筒10の中心軸方向に向かって流れ、噴霧と空気流との混合を良好に保持することができ、良好且つ安定した燃焼状態を得ることができる。
【００１４】
図４の（Ｂ）には、空気流旋回ガイド62を、基端側の前記第２の仕切り筒50の空気受入れ口51側に大きく、前方の燃焼筒10側では小さくして設けている。この例では外ケース60内を前方の燃焼筒10側へ流れる第３の空気流にも僅かに旋回成分が加わる。よって、前記燃焼筒10の空気流入孔11から燃焼筒10内に流入する第３の空気流は、旋回成分によって、各流入孔11の流量を比較的均一にすることができるので、乱れの少ない、良好で静かな燃焼状態を得ることができる。
【００１５】
図４の（Ｃ）には、空気受入れ口61の内側に設けられる空気流旋回ガイド62において、その燃焼筒10側の前部に複数の小孔62a を設けている。この例では空気流旋回ガイド62の前部を通過する空気流は、一部は小孔62a を通過し、一部は空気流旋回ガイド62により旋回空気流を形成する。従って、前記外ケース60内を前方の燃焼筒10側へ流れる第３の空気流は僅かに旋回成分を得ることになる。よって、前記燃焼筒10の空気流入孔11から燃焼筒10内に流入する第３の空気流は、旋回成分によって、各空気流入孔11の流量を比較的に均一にすることができるので、乱れの少ない、良好で静かな燃焼状態を得ることができる。
【００１６】
図５、図６、図７に本発明の第２の実施例を示す。この第２の実施例では、前記第１の仕切り筒40内の点火器80近傍に、空気流直進ガイド90を設けている。
本実施例では、空気流直進ガイド90は点火器80上を軸芯方向前方に延設された垂直板からなる。81は一対の点火棒で、この一対の丁度中間位置に前記空気流直進ガイド90が設けられている。空気流直進ガイド90以外の構成は上記第１の実施例で説明した構成と同じである。
第２の実施によれば、第１の仕切り筒40内を旋回しながら前方へ流れる第１の空気流の一部が、該空気流直進ガイド90に当接し、空気流直進ガイド90に沿って前方へ直進する流れに方向変換せられる。この変換された直進空気流は燃焼筒10の中心軸と平行に前方へ流れ、即ち前記点火器80の先端側へ集中して流れ、一対の点火棒81の先端に形成される点火用スパークを前方へ弧を描くように伸ばす。よって、点火可能範囲が増加し、点火性能が向上する。
【００１７】
図８に空気流直進ガイド90の取り付け位置の変形例を示す。この例では、空気流直進ガイド90を第１の仕切り筒40の内壁に対して設け、これにより、第１の仕切り筒40内を旋回しながら前方へ流れる第１の空気流の一部を、空気流直進ガイド90に沿って前方へ直進する流れに方向変換するようにしている。変換された直進空気流が燃焼筒10の中心軸と平行に前方へ流れ、即ち前記点火器80の先端側へ集中して流れ、一対の点火棒81の先端に形成される点火用スパークを前方へ弧を描くように伸ばす。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は以上の構成、作用よりなり、請求項１に記載の液体燃料燃焼装置によれば、外ケース内の空気流を、前記旋回羽根部通過後の空気流と同方向に旋回するように、前記外ケースの空気受入れ口に空気流旋回ガイドを設ける構成としたので、旋回羽根部より燃焼筒内へ導入される旋回空気流の旋回成分を充分にすることができ、従来に比べて火炎を一層、安定に保持することができ、適正な燃焼を行うことができる。
また第１の空気流も旋回空気流にされるので、保炎器の導入孔から燃焼筒内に導入される空気流も旋回流としてその直進力を弱めることができ、前記旋回羽根部から導入される旋回空気流の火炎安定化作用を阻害することなく、一層、火炎の安定化を図ることができる。
よって請求項１に記載の発明によれば、低温での燃料の噴霧状態が悪く、実質の空気流量が多いときでも、吹き消えなどを防止し、安定して火炎を維持することができる。
更に請求項１に記載の液体燃料燃焼装置によれば、第１の仕切り筒の空気受入れ口と第２の仕切り筒の空気受入れ口に、それぞれ旋回羽根部通過後の空気流と同方向に旋回するように、空気流旋回ガイドを設けたので、これにより第２の空気流及び第１の空気流の旋回状態を一層確実にすることができ、よって旋回羽根部より燃焼筒内へ導入される旋回空気流による火炎の安定を一層図ることができると共に、保炎器の導入孔から導入される空気流による火炎の安定性への悪影響を一層確実に除去して、火炎の安定性を図ることができる。
また請求項２に記載の液体燃料燃焼装置によれば、上記請求項１に記載の構成による効果に加えて、点火器近傍を流れる第１の空気流を点火器先端方向へ方向転換する空気流直進ガイドを設ける構成としたので、旋回流である第１の空気流の一部を空気直進ガイドによって点火器先端方向へ直進させることができ、よって点火器先端での点火スパークを充分に前方へ伸ばして点火可能な範囲を増加させ、点火性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す液体燃料燃焼装置の縦断面構成図である。
【図２】第１の実施例の保炎器の正面図である。
【図３】第１の実施例の横断面図である。
【図４】空気流旋回ガイドの変形実施例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す液体燃料燃焼装置の要部の縦断面構成図である。
【図６】第２の実施例の横断面図である。
【図７】空気流直進ガイドを示す斜視図である。
【図８】空気流直進ガイドの変形例を示す液体燃料燃焼装置の要部の縦断面構成図である。
【図９】従来装置の縦断面構成図である。
【符号の説明】
10 燃焼筒
20 保炎器
21 導入孔
22 旋回羽根部
30 噴霧ノズル
40 第１の仕切り筒
41 空気受入れ口
42 空気流旋回ガイド
50 第２の仕切り筒
51 空気受入れ口
52 空気流旋回ガイド
60 外ケース
61 空気受入れ口
62 空気流旋回ガイド
70 送風器
80 点火器
90 空気流直進ガイド

Claims (2)

1. 燃焼筒１０の基端面に、液体噴霧燃料の導入孔２１を中心部に設けると共にその周囲に旋回羽根部２２を設けた保炎器２０を構成して、噴霧ノズル３０からの液体噴霧燃料を前記保炎器２０の中心部の導入孔２１から燃焼筒１０内に導入するようにして燃焼筒１０内での燃焼を行うようにした液体燃料燃焼装置であって、
   前記噴霧ノズル３０を囲んで保炎器２０の導入孔２１から第１の空気流を燃焼筒１０内に導入するための第１の仕切り筒４０と、該第１の仕切り筒４０の外側に同心状をなすと共に前記保炎器２０の旋回羽根部２２から第２の空気流を燃焼筒１０内に導入するための第２の仕切り筒５０と、送風器７０からの空気の導入を受けてその一部を第３の空気流として前記燃焼筒１０の円筒壁の空気流入孔１１から燃焼筒１０内に導入する外ケース６０とを設け、
   前記外ケース６０には送風器７０からの空気受入れ口６１に空気流旋回ガイド６２を、前記第２の仕切り筒５０には外ケース６０からの空気受入れ口５１に空気流旋回ガイド５２を、前記第１の仕切り筒４０には第２の仕切り筒５０からの空気受入れ口４１に空気流旋回ガイド４２をそれぞれ設けると共に、前記第１の仕切り筒４０と第２の仕切り筒５０の空気流旋回ガイド４２、５２を切り起こし片として構成し、
   且つ前記空気流旋回ガイド６２、５２、４２による外ケース６０内の空気流と第２の仕切り筒５０内の空気流と第１の仕切り筒４０内の空気流を、前記保炎器２０による空気流旋回方向と同じ方向になるようにして、全て同方向に旋回させる構成としたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 点火器８０近傍を流れる第１の空気流を点火器８０の先端方向へ方向転換する空気流直進ガイド９０を設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体燃料燃焼装置。

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