JP3822809B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

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、燃焼盤の側壁に形成された炎孔から噴出する混合気が着火することで形成される火炎（以下、炎孔からの火炎という）がリフトしたり、或いは、吹き消されたりすることなく、しかも、燃焼室内に設けられる気化筒の過加熱を防止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は、例えば、特公平５−９６８５号公報及び実公平１−４１０２２号公報に開示された液体燃料燃焼装置が知られている。図１３には、公知の液体燃料燃焼装置の一部端面図が示されている。同図において、液体燃料燃焼装置９０は、灯油等の燃料が燃焼する燃焼室９１と、この燃焼室９１内の略中央に設けられた下向き開放型の気化筒９２と、当該気化筒９２の下方に微細な隙間Ｓ１を隔てて設けられた飛散リング９３と、この飛散リング９３の回りに位置する送気案内リング９５とを含んで構成されている。この液体燃料燃焼装置９０は、前記隙間Ｓ１から燃焼室９１内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気化筒９２を加熱することで当該気化筒９２内の液体燃料を気化して当該気化した燃料を空気と混合し、当該混合気を燃焼室９１の外側に設けられたガス室９７を経て、燃焼室９１を形成する燃焼盤９８の炎孔９９から噴出させることにより気化燃焼が行われるようになっている。なお、前記送気案内リング９５は、周方向に延びて飛散リング９３との間に送気間隙Ｐを形成する起立片１０１を含み、送気間隙Ｐから燃焼室９１内に空気を供給可能に設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記液体燃料燃焼装置９０にあっては、送気間隙Ｐが気化筒９２の外周に沿って形成されるため、送気間隙Ｐから噴出した空気は、気化筒９２側から燃焼室９１内に向かって放射状に流れることになる。従って、例えば、図１４に示されるように、平面視で略方形状をなす燃焼室９１を備えた液体燃料燃焼装置９０に送気案内リング９５を用いた場合には、送気間隙Ｐの各部分における燃焼盤９８の側壁９８Ａとの放射方向距離Ｌが必然的に全領域で均一にならず、これによって、当該放射方向距離Ｌが最も短くなる各側壁９８Ａの中央部Ｍ領域に形成された炎孔９９からの火炎Ｒは、図１３に示されるように、送気間隙Ｐから燃焼室９１内に供給される空気の影響を強く受けて煽られ易くなり、これによって、当火炎Ｒがリフトしたり、場合によっては吹き消されてしまうという不都合を招来する。
【０００４】
また、燃焼盤９８の側壁９８Ａと気化筒９２との放射方向距離が短くなる前記側壁９８Ａの中央部Ｍ領域の炎孔９９からの火炎Ｒによって前記気化筒９２が過大に加熱され、適正な気化効率を維持できなくなるという別異の不都合をも招来する。
【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、その第１の目的は、燃焼盤の側壁に形成された炎孔からの火炎をリフトさせることがなく、火炎の吹き消え防止に寄与することのできる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
また、本発明の第２の目的は、燃焼室内部に位置する気化筒の過加熱を防止することのできる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記各目的を達成するため、本発明は、平面視で略方形状に設けられた燃焼室を内部に形成する略有底容器状の燃焼盤と、前記燃焼室内に配置された気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、この飛散リングとの間に送気間隙を形成する起立片を含む送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送風通路とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から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気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤に形成された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、 前記起立片よりも外側となる送気案内リングの部分に、前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気の流れを上方に変更させる空気流変更手段を設け、当該空気流変更手段は、前記燃焼盤を構成する側壁に接近した位置若しくは領域に設けられて前記炎孔から噴出する火炎のリフトや吹き消えを防止する、という構成を採っている。このような構成とすれば、空気流変更手段で、送気間隙から燃焼室内に供給される空気の流れを上方に変更させることができるため、気化燃焼の際に、送気間隙から噴出された空気が燃焼盤の炎孔から噴出する火炎に直接当たり難くなり、また、気化筒側に空気が供給され易くなる。特に、火炎のリフト若しくは吹き消えが発生し易い場所の近傍に空気流変更手段が設けられることにより、火炎のリフト若しくは吹き消えを効果的に防止することができる。また、気化筒の過加熱をもたらす火炎部分と当該火炎部分に相対する気化筒部分との間に、空気が供給され易くなり、気化筒の過加熱をも効果的に防止することができる。
【００１０】
更に、前記空気流変更手段は、片状若しくはブロック状の邪魔部材によって構成される、という構成を採用することもできる。このような構成では、送気間隙から燃焼室内に供給される空気が前記邪魔部材にぶつかって上方に変更することになるため、送気間隙から噴出される空気の流れを確実に上方に向けることができる。
【００１１】
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。
【００１２】
【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。
【００１３】
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平面図が示され、図２には、図１に対して部品を一部取り外した状態のバーナーの一部拡大平面図が示されている。また、図３には、図１のＸ−Ｘ線矢視概略端面図が示され、図４には、図３の一部拡大図が示されている。これらの図において、バーナー１０は、平面視で略正方形となる燃焼室１１を含む上部構成体１２と、この上部構成体１２を下方から支持するとともに、上部が開放する有底容器状をなす燃焼用空気箱１３（図３，図４参照）と、この燃焼用空気箱１３内の燃焼用空気室１３Ａに空気を供給する送風機１４とを備えて構成されている。
【００１４】
前記上部構成体１２は、図４に示されるように、外側に位置する有底略角筒状の燃焼室外筒１５と、この燃焼室外筒１５の内側に設けられた有底略角筒状の燃焼盤１６と、当該燃焼盤１６の内側略中央に位置するとともに、灯油等の液体燃料を気化して空気との混合気を形成する混合気形成手段１８と、当該混合気形成手段１８の下部側に設けられるとともに、燃焼室１１内に前記燃焼用空気室１３Ａからの空気を導入する空気導入部１９とを備えて構成されている。なお、燃焼盤１６と混合気形成手段１８との間に形成される空間が前記燃焼室１１となっている。
【００１５】
前記燃焼室外筒１５は、平面視で略正方形の外形を有する底壁１５Ａと、この底壁１５Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１５Ｂとからなる。底壁１５Ａには、略中央領域に第１中央貫通穴２１が形成されているとともに、この第１中央貫通穴２１の周方向に沿う複数箇所、本実施例では周方向略９０度間隔位置に第１中央貫通穴２１よりも小径の第１外側貫通穴２２が形成されている。
【００１６】
前記燃焼盤１６は、燃焼室外筒１５の内方に隙間を隔てて配置されており、当該隙間によって前記混合気形成手段１８で形成された混合気を通過させるガス室２４が形成されている。また、燃焼盤１６は、平面視で略正方形の外形を有する底壁１６Ａと、この底壁１６Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１６Ｂとにより構成されている。底壁１６Ａの中央部には、前記第１中央貫通穴２１と第１外側貫通穴２２の各上方に第２中央貫通穴２６と第２外側貫通穴２７がそれぞれ形成されている。また、側壁１６Ｂには、前記ガス室２４からの混合気を燃焼室１１内に噴出可能とする多数の炎孔２９が形成されているとともに、当該側壁１６Ｂの上部に筒状部材３３が設けられている。この筒状部材３３は、内外二重壁構造とされ、その間が空気室３５として構成されている。この空気室３５は、送風機１４（図３参照）からの空気を一部バイパスさせる空気連通路３４の一端（上端）が連通されており、空気室３５の上部に形成された送気孔３７から空気を上方に噴出することで、筒状部材３３の上方に設けられる図示しない熱交換体の壁面の結露等を防止するようになっている。
【００１７】
前記混合気形成手段１８は、図４に示されるように、下部が開放する釣鐘型の気化筒３９と、この気化筒３９の下端との間に微細な隙間Ｓ１を隔てて配置される飛散リング４０と、前記第１中央貫通穴２１の形成縁領域に支持されるとともに、上端側が気化筒３９側に開放する一方、下端側が燃焼用空気室１３Ａ側に開放する略円筒状の送風筒４１と、この送風筒４１の上方に位置する燃料拡散体４２と、この燃焼拡散体４２に液体燃料を供給する燃料供給管４４とにより構成されている。
【００１８】
前記燃料拡散体４２は、上下両側が開放する略円筒状の側部４２Ａと、この側部４２Ａの上端に連なる外向きのフランジ部４２Ｂと、側部４２Ａの下端側に連なるとともに、反転フック状に設けられて燃料供給管４４からの液体燃料を受け取り可能な受け部４２Ｃと、フランジ部４２Ｂの上面側に微小な隙間Ｓ２を隔てて固定される頂部４２Ｄとからなる。気化筒３９及び燃料拡散体４２は、その中央部に位置する共通の回転軸４６によって支持されており、当該回転軸４６を出力軸とするモータ４７の駆動によって一体回転可能に設けられている。この際、燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに供給された液体燃料は、回転に伴う遠心力によって、前記隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂ上部に向かって噴出するようになっている。
【００１９】
前記燃焼室１１内に空気を送り込むための空気導入部１９は、前記第１及び第２外側貫通穴２２，２７間を連結する送気筒４９と、この送気筒４９の上端開放側と飛散リング４０との間に設けられて当該飛散リング４０との間に送気間隙Ｐを形成可能な送気案内リング５０とにより構成されている。この空気導入部１９は、前記送風機１４から燃焼用空気室１３Ａを通過した空気が送気筒４９によって形成される送風通路４９Ａを通って送気間隙Ｐから燃焼室１１内に供給可能となっている。
【００２０】
前記送気案内リング５０は、図１、図２及び図５ないし図７に示されるように、燃焼盤１６の底壁１６ＡにねじＢ（図１，２参照）等によって固定されるベース部材５２と、このベース部材５２の上端側に設けられる起立部材５３とからなる。
【００２１】
ベース部材５２は、燃焼盤１６の底壁１６Ａに接地するリング片状の基部５５と、この基部５５の内周縁から上方に向けられて周方向に延びる側壁部５６と、この側壁部５６の上端から内方に向けられて前記基部５５と略平行に位置するリング片状の上部５７とにより構成されている。基部５５の内側には、前記各第２外側貫通穴２７が位置するようになっており、上部５７によって送風通路４９Ａから上昇する空気の流れをやや内向きに変えることができるようになっている。
【００２２】
前記起立部材５３は、前記上部５７に固定されるリング片状の起立片支持部５９と、この起立片支持部５９の外周縁から上方に向けられて周方向に延びる起立片６０とにより構成されている。起立片支持部５９は、その内周縁位置が上部５７の内周縁位置と略同一に設定される一方、上部５７の外周縁位置よりも内側に位置する大きさに設定されており、軸線が上部５７と略同一となる位置で当該上部５７に固定されている。起立片６０の上端と飛散リング４０の外縁との間に形成された送気間隙Ｐは、気化筒３９の外周に沿って形成され、前記上部５７でやや内向きに変えられた送風通路４９Ａからの空気を燃焼室１１内に放射状に噴出可能に設けられている。
【００２３】
起立片６０よりも外側となる上部５７の外側部分には、燃焼盤１６の各側壁１６Ｂと接近する周方向四箇所の側壁接近領域５７Ａに、上下方向に貫通する貫通穴からなる空気流変更手段としての空気噴出孔６２が各四個づつ形成され、当該空気噴出孔６２により、送気間隙Ｐから燃焼室１１内に供給される空気の流れを上方に変更させるようになっている。すなわち、図７に示されるように、空気噴出孔６２の上方では、送気間隙Ｐから噴出される通常の空気の流れＡ１と、送風通路４９Ａから空気噴出孔６２を通って燃焼室１１内に噴出される略鉛直方向の空気の流れＡ２とが合成されることにより、前記空気の流れＡ１に対して上方に変更した空気の流れＡ３が形成される。
【００２４】
前記送風機１４は、ここでは詳細構造を省略するが、図示しないモータの駆動によってファンＦ（図３参照）が回転し、燃焼用空気箱１３の内部に形成された燃焼用空気室１３Ａに直接送り込めるようになっている。なお、送風機１４としては、軸流式、遠心式、斜流式、或いは横流式のもの等を採用することができる。また、本実施例においては、ファンＦ及び気化筒３９を別個のモータで回転させる構造となっているが、共通のモータによってファンＦ及び気化筒３９を回転させてもよい。
【００２５】
次に、前記バーナー１０の燃焼動作について図４を参照しながら説明する。
【００２６】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、送風機１４とモータ４７が同時に作動する。送風機１４が作動することにより、当該送風機１４から燃焼用空気室１３Ａを経由した空気が、送風筒４１の内部を通って気化筒３９内に供給されるとともに、前記送風通路４９Ａ及び送気間隙Ｐを通って燃焼室１１内に供給される。一方、モータ４７が作動することにより、気化筒３９及び燃料拡散体４２が同時に回転する。そして、燃料供給管４４から燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに灯油等の液体燃料が供給される。この液体燃料は、燃料拡散体４２の回転によって燃料拡散体４２に形成された微細な隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂに向かって噴出され、更に、気化筒３９と飛散リング４０との間に形成された隙間Ｓ１から燃焼室１１内に飛散される。この飛散された液体燃料は、燃焼室１１内に延びるイグナイター等の点火装置（図示省略）の火花によって着火され、噴霧燃焼が開始する。
【００２７】
噴霧燃焼が開始されると、その燃焼熱によって気化筒３９が加熱され、気化筒３９の内壁３９Ｂに噴出された液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、気化筒３９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２４を通って燃焼盤１６の各炎孔２９から燃焼室１１内に噴出され、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。
【００２８】
この際、前記側壁接近領域５７Ａの近傍の燃焼空間内では、他の空間で発生する空気の流れＡ１よりも上方に変更した空気の流れＡ３が発生することになる。
【００２９】
従って、このような実施例によれば、燃焼盤１６の側壁１６Ａと送気間隙Ｐとが接近する燃焼空間内では、炎孔２９から噴出した火炎Ｒが送気間隙Ｐに接近した状態となるが、送気間隙Ｐから噴出された空気が上方に変更されるため、当該空気が火炎Ｒに当たり難くなって、当該火炎Ｒのリフトや吹き消えを防止できるという効果を得る。また、前記空気が気化筒３９の外周部分にも流れ易くなり、当該気化筒３９の過加熱を防止できるという効果をも得る。
【００３０】
なお、前記空気噴出孔６２の数及びピッチは、図示例に限定されず、送気間隙Ｐから噴出した空気を上方に変更して、火炎Ｒのリフト若しくは吹き消えや気化筒３９の過加熱を防止できる限りにおいて任意に設定可能である。また、空気噴出孔６２の開口形状も図示例に限らず、前述した効果が得られる限りにおいて、角形や長円状等をなす他の形状の貫通穴とすることもできる。
【００３１】
また、前記実施例では、起立片６０の外側となる側壁接近領域５７Ａに形成された空気噴出孔６２によって空気流変更手段を構成したが、本発明はこれに限らず、図８ないし図１０に示されるように、片状若しくはブロック状の邪魔部材６４によって空気流変更手段を構成することもできる。ここでの邪魔部材６４は、前記上部５７における側壁接近領域５７Ａの外周縁から起立する片状、すなわち、起立片６０の周面に沿って起立する曲面片状に設けられている。また、邪魔部材６４は、起立片６０よりも起立高さが高くなっており、図１０に示されるように、送気間隙Ｐから噴出された空気が邪魔部材６４の内面に当たるようになっている。このため、邪魔部材６４の内面に当った空気は、略鉛直上向き方向に変更されることになり、邪魔部材６４が設けられていない場合における空気の流れＡ１よりも上向きとなる空気の流れＡ３を形成することができる。従って、この場合には、空気の流れＡ３が略鉛直上向き方向となり、火炎Ｒのリフト若しくは吹き消えや気化筒３９の過加熱を一層確実に防止することができる。
【００３２】
更に、前記バーナー１０にあっては、前記側壁接近領域５７Ａとして、図１１に示されるような範囲を例示することができる。すなわち、平面視において、送気案内リング５０が各側壁１６Ｂに最も接近する位置Ｎから外周方向両外側に向かって各約２２．５度の範囲内を側壁接近領域５７Ａとし、当該側壁接近領域５７Ａ内の所定の位置若しくは領域に、空気噴出孔６２及び／又は邪魔部材６４を配置すれば足りる。
【００３３】
また、前記各実施例では、平面視で略正方形状をなす燃焼室１１を備えたバーナー１０について説明したが、本発明はこれに限らず、平面視において略長方形状に例示されるように他の形状の燃焼室を備えたバーナーについても適用可能である。要するに、例えば、図１２に示されるように、送気間隙Ｐの各部分における燃焼盤１６の側壁１６Ｂとの放射方向距離Ｌが均一にならないバーナーに本発明を適用することができる。また、構造上、炎孔２９から噴出する火炎Ｒが部分的にリフトし易くなったり、気化筒９２が過加熱され易くなるバーナーについても、これらリフトや過加熱を防止可能となる位置若しくは領域に本発明の空気流変更手段を適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、起立片よりも外側となる送気案内リングの部分に、前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気の流れを上方に変更させる空気流変更手段を設けたから、送気間隙から噴出された空気が燃焼盤の炎孔から噴出する火炎に直接当たり難くなって当該火炎のリフト若しくは吹き消えを効果的に防止することができるとともに、気化筒側に空気が供給され易くなって気化筒の過加熱を防止することができる。
【００３５】
また、燃焼室を略方形状とし、前記燃焼盤を構成する側壁に接近する位置若しくは領域に空気流変更手段を設けたから、火炎のリフト若しくは吹き消えや気化筒の過加熱を効果的に防止することができる。
【００３７】
また、片状若しくはブロック状の邪魔部材によって前記空気流変更手段を構成したから、送気間隙から噴出される空気の流れを確実に上方に向けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例に係るバーナーの概略平面図。
【図２】 図１に対して気化筒及び飛散リングを外した状態のバーナーの一部拡大平面図。
【図３】 図１のＸ−Ｘ線矢視概略端面図。
【図４】 図３の一部拡大図。
【図５】 送気案内リングの概略斜視図。
【図６】 図５の概略縦断面図。
【図７】 図４の一部拡大図。
【図８】 変形例に係る送気案内リングが取り付けられた状態のバーナーの一部概略平面図。
【図９】 図８に示される送気案内リングの概略斜視図。
【図１０】 図９の送気案内リングが示された図７と同様の拡大図。
【図１１】 側壁に接近する領域の範囲を説明するための燃焼室付近の拡大平面図。
【図１２】 燃焼室形状の相違する他のバーナーにおける燃焼室付近の概略平面図。
【図１３】 従来例におけるバーナーの一部端面図。
【図１４】 従来例におけるバーナーの燃焼室付近の概略平面図。
【符号の説明】
１０・・・バーナー（液体燃料燃焼装置）、１１・・・燃焼室、１６・・・燃焼盤、１６Ｂ・・・側壁、２９・・・炎孔、３９・・・気化筒、４０・・・飛散リング、４９Ａ・・・送風通路、５０・・・送気案内リング、６０・・・起立片、６２・・・空気噴出孔（貫通穴）、６４・・・邪魔部材、Ｐ・・・送気間隙、Ｓ１・・・隙間

Claims (2)

1. 平面視で略方形状に設けられた燃焼室を内部に形成する略有底容器状の燃焼盤と、前記燃焼室内に配置された気化筒の下部に設けられて液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、この飛散リングとの間に送気間隙を形成する起立片を含む送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送風通路とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から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気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記燃焼盤に形成された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、
   前記起立片よりも外側となる送気案内リングの部分に、前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気の流れを上方に変更させる空気流変更手段を設け、当該空気流変更手段は、前記燃焼盤を構成する側壁に接近した位置若しくは領域に設けられて前記炎孔から噴出する火炎のリフトや吹き消えを防止することを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 前記空気流変更手段は、片状若しくはブロック状の邪魔部材によって構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。

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