JP3829120B2 - 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、気化筒周りに燃焼用および気化筒の冷却用として作用する二次空気を供給するに際し、当該気化筒周りに略均等に二次空気を分配することの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、例えば、図９に示されるようなバーナー９０が知られている。このバーナー９０は、灯油等の液体燃料が燃焼する燃焼室９１Ａが内部に形成された燃焼盤９１と、この燃焼盤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の回りに配置されて燃焼室９１Ａ内に二次空気を供給するための送気間隙Ｐを形成する送気案内リング９４と、燃焼盤９１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に設けられて燃焼用空気室９５Ａを形成する燃焼用空気箱９５と、この燃焼用空気箱９５の図１０中右端側から外側に向かって略水平方向に延びる空気供給路９６を介して前記燃焼用空気室９５Ａに空気を供給する送風機９８と、燃焼用空気室９５Ａに供給された空気を気化筒９２内に案内する送風筒１００と、前記送気案内リング９４の下面側において当該送気案内リング９４の周方向略９０度間隔位置に配置された送気筒１０２と、前記送風筒１００の上部内側に位置して気化筒９２と共に回転する燃料拡散体１０３とを備えて構成されている。
【０００３】
このバーナー９０は、前記隙間Ｓ１から燃焼室９１Ａ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する。この気化した燃料は、送風筒１００の上端側と燃料拡散体１０２の下端側との間に形成された空気噴出通路１０４から気化筒９２の内部に噴出された空気と混合される。当該混合気は、燃焼盤９１の外側に設けられたガス室９７を経て燃焼盤９１の炎孔９９から噴出され、この噴出された混合気が着火されて炎孔９９の出口から燃焼盤９１の内方に向かう火炎を形成することで気化燃焼が行われる。また、燃焼用空気室９５Ａに供給された空気は、送気筒１０２を通って前記送気間隙Ｐから二次空気として気化筒９２回りの燃焼室９１Ａ内に供給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバーナー９０にあっては、前記送気間隙Ｐから気化筒９２周りに供給される空気は、送気筒１０２の上部領域が他の領域に対して相対的に多く供給されるものとなり、気化筒９２回りに供給される空気に偏りを生じさせ、これにより、バーナー９０の安定燃焼範囲を狭めてしまうという不都合を招来する。
【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、その目的は、送気間隙から気化筒周りに供給される二次空気を周方向において略均等に分配して安定燃焼範囲を拡大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】
【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、燃焼室を形成する燃焼盤と、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、当該飛散リングとの間に送気間隙を形成するように配置された送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送気通路とを備え、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、
前記送気案内リングは、前記送気通路の上部に位置する上部平面を含み、この上部平面内に送気穴を形成することによって、前記送気通路から供給される空気を気化筒周りに略均等に分配する整流部を構成し、前記送気穴は、前記送気通路の真上領域と、送気通路が位置しない領域にそれぞれ設けられ、少なくとも送気通路の真上領域に設けられた送気穴は、他の送気穴よりも開口面積が小さく設けられる、という構成を採っている。このような構成とすれば、送気案内リングの下面側に供給された空気は、送気通路の開口位置に対応しない領域にも積極的に流れるようになり、送気通路の開口位置の上方に空気が相対的に多く供給されてしまうような不都合を解消することができる。従って、気化筒回りには、略均等に空気が分配され、安定燃焼範囲を拡大することが可能となる。また、穴を形成するだけで前述の空気分配を実現できるようになり、構造が複雑化するようなこともない。更に、送気通路が配置されている領域からの空気供給量を相対的に絞ることができ、結果として気化筒回りの略均等なる空気分配を実現することができる。
【０００７】
また、本発明は、燃焼室を形成する燃焼盤と、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、当該飛散リングとの間に送気間隙を形成するように配置された送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送気通路とを備え、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、
前記送気案内リングは、前記送気通路から供給される空気を気化筒周りに略均等に分配する送気穴を備え、当該送気穴は、前記送気通路の中心よりも内側に変位した位置に設けられているとともに、前記送気通路の真上領域と、送気通路が位置しない領域にそれぞれ設けられ、少なくとも送気通路の真上領域に設けられた送気穴は、他の送気穴よりも開口面積が小さく設けられる、という構成を採ることができる。このような構成により、空気供給時における空気の回り込み時間を確保して周方向への空気分配を精度よく行うことが可能となる。
【００１１】
更に、前記送気穴は、前記送気通路から離れるに従って開口面積を大きく形成することもできる。このような構成によれば、送気通路の開口から離れた領域の送気穴に確実に空気の供給を行うことができる。
【００１２】
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。
【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概略平面図が示されている。また、図３には、図１のＡ−Ａ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。
【００１５】
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、本実施例では、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。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気通路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。
【００２１】
前記送気案内リング５０は、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。
また、前記送気案内リング５０は燃焼中に高温になるので、熱変形を防止するため、高温強度の高いニオブを添加して安定化したＳＵＳ４３６Ｊ１Ｌを使用している。
【００２２】
ベース部材５２は、燃焼盤１６の底壁１６Ａに接地するリング状の基部平面５５と、この基部平面５５の内周縁から上方に向けられて周方向に延びる周壁面５６と、この周壁面５６の上端から内方に向けられて前記基部平面５５と略平行に位置するリング状の上部平面５７とにより構成されている。ここで、上部平面５７は、前記第２中央貫通穴２６を形成する燃焼盤底壁１６Ａのバーリング部の外周面に略突き当たる位置まで延びる長さに設けられている。そして、上部平面５７の面内において、前記起立部材５３よりも内周側の領域には、送気穴５８が周方向に沿って多数形成され、これらの送気穴５８を介して前記送気通路４９Ａから送られる空気が送気間隙Ｐ側に供給できるようになっている。送気穴５８は、本実施例では、小径の送気穴５８Ａと大径の送気穴５８Ｂとからなる。小径の送気穴５８Ａは、上部平面５７において前記送気筒４９の上端開口領域に対応する真上領域内に形成されている一方、大径の送気穴５８Ｂは、各送気筒４９間で相互に所定間隔を隔てて形成され、これにより、前記送気間隙Ｐを通じて気化筒３９周りに供給される二次空気を周方向に略均等に分配するための整流部が形成されている。なお、送気穴５８Ａ，５８Ｂは、送気筒４９の軸線中心よりも内方（気化筒中心軸線側）に若干変位した位置で前記上部平面５７に形成されている。
【００２３】
前記起立部材５３は、前記上部平面５７に固定されるリング状の起立壁支持面５９と、この起立壁支持面５９の外周縁から上方に向けられて周方向に延びる起立壁６０とにより構成されている。起立壁支持面５９は、前記送気穴５８Ａ，５８Ｂを閉塞しない位置で前記上部平面５７の略中央部領域に配置されている。
【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、前記送気通路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、気化燃焼が行われる。
【００２８】
この際、送気通路４９から送気間隙Ｐを通って気化筒３９回りに供給される空気は、送気筒４９の真上領域に位置する送気穴５８Ａが小径となっているため、送気筒４９の真上から気化筒３９回りに供給される空気量が、送気筒４９が位置しない他の領域の上部領域から気化筒３９回りに供給される空気量に対して多くなることはない。すなわち、送気筒４９が下方に位置しない上部平面５７の面内には大径の送気穴５８Ｂが設けられているため、送気穴５８Ａから供給しきれない空気が上部平面５７の下面側を周方向に伝って流れ、各送気筒４９間の送気穴５８Ｂからも空気が十分に供給されるようになる。従って、送気間隙Ｐを通じて気化筒３９周りに供給される空気が周方向に略均等に分配されることとなる。
【００２９】
従って、このような実施例によれば、送気筒４９周りに供給される空気が略均等に保たれることで、燃焼室１１内に供給される空気に偏りを生じさせてしまうようなことが無くなり、安定燃焼範囲を広く確保できる、という効果を得る。
【００３０】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、位置、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、位置などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、位置などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００３１】
例えば、図８に示されるように、送気筒４９の真上領域とこれの直近領域の送気穴８０Ａの開口面積を小さくするとともに、送気筒４９から離れるに従って次第に開口面積が大きくなる送気穴８０Ｂ及び８０Ｃの一群からなる送気穴８０としてもよい。要するに、本発明における整流部は、送気間隙Ｐを通じて気化筒３９回りに供給される空気が偏ることなく略均等となる限りにおいて、任意に設計変更を行うことができる。従って、送気穴５８，７０，８０の開口形状も、平面視円形に限らず、楕円形、多角形に設定することもできる。
【００３２】
更に、前記実施例では、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について図示、説明したが、本発明はこれに限らず、平面視において略円形となる燃焼室を備えたバーナーや、略長方形状等の他の多角形状燃焼室を備えたバーナーについても適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送気通路の開口位置に対応しない送気案内リングの領域にも積極的に空気を流すことができるようになり、送気通路の開口位置の上方に空気が相対的に多く供給されてしまうような不都合を解消しつつ、気化筒回りに略均等に空気を分配することができ、安定燃焼範囲を拡大することが可能になる、という従来にない優れた効果を奏する液体燃料燃焼装置を提供することができる。
【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概
略平面図。
【図３】 図１のＡ−Ａ線矢視概略端面図。
【図４】 図３の一部拡大図。
【図５】 送気案内リングの斜視図。
【図６】 送気案内リングの平面図。
【図７】 図６のＢ−Ｂ線に沿う位置で送気案内リングを含む要部を示す概略端面図。
【図８】 前記送気案内リングの変形例を示す概略平面図。
【図９】 従来のバーナーを示す図３と同様の概略端面図。

Claims (3)

1. 燃焼室を形成する燃焼盤と、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、当該飛散リングとの間に送気間隙を形成するように配置された送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送気通路とを備え、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、
   前記送気案内リングは、前記送気通路の上部に位置する上部平面を含み、この上部平面内に送気穴を形成することによって、前記送気通路から供給される空気を気化筒周りに略均等に分配する整流部を構成し、前記送気穴は、前記送気通路の真上領域と、送気通路が位置しない領域にそれぞれ設けられ、少なくとも送気通路の真上領域に設けられた送気穴は、他の送気穴よりも開口面積が小さく設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 燃焼室を形成する燃焼盤と、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、当該飛散リングとの間に送気間隙を形成するように配置された送気案内リングと、この送気案内リングの下面側に空気を供給する送気通路とを備え、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、
   前記送気案内リングは、前記送気通路から供給される空気を気化筒周りに略均等に分配する送気穴を備え、当該送気穴は、前記送気通路の中心よりも内側に変位した位置に設けられているとともに、前記送気通路の真上領域と、送気通路が位置しない領域にそれぞれ設けられ、少なくとも送気通路の真上領域に設けられた送気穴は、他の送気穴よりも開口面積が小さく設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
3. 前記送気穴は、前記送気通路から離れるに従って開口面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体燃料燃焼装置。

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