JP3831790B2 - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

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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、気化筒回りから燃焼室に供給され、燃焼用および気化筒の冷却用として作用する二次空気の供給方向を上向きに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6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を形成する起立片94Aを有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空気室95Aを形成する空気箱95と、この空気箱95の図6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を介して前記空気室95Aに空気を供給する送風機98と、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、この送風筒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102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、送気間隙Pからは、冷却用の二次空気が燃焼室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、前記液体燃料燃焼装置にあっては、図6中符号Dで示されるように、送気間隙Pから燃焼室91A内に供給される空気が、燃焼盤91の側壁91Bに向けられる構成となっている。これは、前記隙間S1から噴霧される液体燃料が起立片94Aの内面側に飛散されることなく燃焼室91A内への噴霧を行うために、飛散リング93の外縁が上位となるように傾斜させている構造に起因する。そのため、炎孔99から燃焼室91A内に形成される火炎Lは、送気間隙Pから供給される空気流によって乱れてしまうことが多く、場合によっては火炎Lが吹き消されてしまうこともあり、安定燃焼を妨げてしまうという不都合を招来する。かかる不都合は、炎孔99からの噴出ガス圧が低い状態となる低燃焼時に一層顕在化する。
【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、飛散リングと送気案内リングとの間の送気間隙から燃焼室内に供給される二次空気の向きを上方にすることで、火炎の吹き消しや、火炎の乱れを防止して安定燃焼を実現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とともに、外縁が上方位置となるように傾斜する飛散リングと、当該飛散リングの外縁位置よりも低い位置を上端として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方から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、
前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気の供給方向を、上方向きとする供給方向調整部材を設け、前記供給方向調整部材は前記飛散リングの下面側に設けられるとともに、前記起立片の上端よりも低い位置に設けられた板状リングにより構成され、当該板状リングの外縁と飛散リングの外縁との間に2.5mm以下のクリアランスが設けられているとともに板状リングの面内に前記クリアランスに通じる穴が形成される、という構成を採っている。このような構成とすることで、前記起立片が、火炎に向かおうとする空気流の壁として確実に作用するようになり、前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気が火炎に向かうことが抑えられ、火炎の吹き消し等を防止することができ、特に、低燃焼時における火炎の安定化を図って安定燃焼範囲を拡げることが可能となる。ここで、2.5mm以下のクリアランスとしたのは、当該クリアランスを大きく取りすぎると、空気の供給方向が炎孔に向いてしまう傾向をもたらすためである。この際、板状リングの面内に前記クリアランスに通じる穴を形成する構成を採用するとよい。これにより、飛散リングの過加熱を防止することができる他、二次空気の供給量を十分に確保することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記供給方向調整部材は前記飛散リングの下面に取付けられる、という構成を採り、当該飛散リングに対する位置的な精度を一定に保つことが可能となる。
【0009】
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。
【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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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とともに、外縁が隙間S1の位置よりも若干上方位置となるように傾斜姿勢に設けられた飛散リング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。
【0016】
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。
【0017】
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、この送気案内リング50の内側において、飛散リング40の下面側に設けられた供給方向調整部材51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。
【0018】
前記送気案内リング50は、図5に示されるように、燃焼盤16の底壁16AにねじB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。
【0019】
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。
【0020】
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60Aは、飛散リング40の先端部よりも低い位置となるように設定され、これにより、噴霧燃焼時において、気化筒39と飛散リング40との隙間S1から液体燃料が噴霧されたときに、起立片60の内面に燃料が噴霧されないようになっている。また、起立片60の前記上端60Aよりも低い位置となるように、前記供給方向調整部材51が設けられている。
【0021】
供給方向調整部材51は、飛散リング40の下面側に位置する板状リング65と、この板状リング65の内周縁から下向きに延びる垂下筒66とからなる。板状リング65は、飛散リング40と略平行になるように、飛散リング40にスポット溶接などで取り付けられている。これにより、板状リング65の外縁と飛散リング40の外縁との間に2.5mm以下のクリアランスCが形成されている。また、板状リング65の外縁より僅かに内側となる面内には、当該板状リング65の周方向に沿って多数の穴65Aが形成されており、これらの穴65Aからも燃焼室11内に空気が供給されるようになっている。
【0022】
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。
【0023】
次に、前記バーナー10の燃焼動作について説明する。
【0024】
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。この際、前述したように、飛散リング40の外縁が上方位置となるように傾斜して起立片60の上端60Aよりも上方に位置しているため、液体燃料の噴霧が起立片60によって遮られるようなことなく燃焼室11内に対して確実に噴霧されることとなる。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。
【0025】
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。
【0026】
また、送風通路49Aを通って燃焼室11内に供給される空気は、板状リング65の外縁が起立片60の上端60Aよりも低い位置となるように設けられているため、略真上に向かう空気流を形成するようになる。また、板状リング65の面内に設けられた穴65Aにより、当該穴65Aからも燃焼室11に空気が供給されることとなる。この場合、穴65Aから上昇する空気は、飛散リング40の傾斜領域によって火炎L方向に案内される作用を受けるが、起立片60と板状リング65の外縁との隙間から燃焼室11の上方に向かう空気流に引かれるため、火炎Lがリフトしたりする影響を受けることはない。
【0027】
従って、このような実施例によれば、送気間隙Pから燃焼室11内に供給される空気が、炎孔29出口から燃焼室11内に形成される火炎Lに向かうことが抑えられ、当該火炎Lが煽られてしまったり、吹き消されてしまう虞を効果的に防止できるという効果を得る。しかも、空気の供給方向調整部材51を設けるだけの構成であるから、従来タイプに対して大幅な設計変更を伴うこともなく、且つ、構造の複雑化も回避可能となる。
【0028】
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。
【0029】
例えば、前記実施例では、供給方向調整部材51が飛散リング40側に設けられた場合を図示、説明したが、当該供給方向調整部材51は、燃焼室11への送風を妨げない限りにおいて、送気案内リング50に設ける構成も採用することができる。
【0030】
また、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について説明したが、本発明はこれに限らず、その他の多角形状又は円筒形状若しくは楕円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。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、送気間隙から燃焼室内に供給される空気が火炎に向かうことが抑えられ、火炎の吹き消し等を防止することができ、低燃焼時における火炎の安定化を図って安定燃焼範囲を拡げ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。
【0032】
また、供給方向調整部材を飛散リングの下面に取付けた構成では、当該飛散リングに対する相対位置を一定に保つことが可能となり、仮に、組み立て誤差等によって送気案内リングとの位置的なバラツキがあっても、その影響を排除することができる。
【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X−X線矢視概略端面図。
【図4】 図3の一部拡大図。
【図5】 送気間隙の周辺領域を示す拡大断面図。
【図6】 従来のバーナーを示す図3と同様の概略端面図。
【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、51…供給方向調整部材、60…起立片、65…板状リング、65A…穴、C…クリアランス、L…火炎、P…送気間隙、S1…隙間

Claims (2)

  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とともに、外縁が上方位置となるように傾斜する飛散リングと、当該飛散リングの外縁位置よりも低い位置を上端として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方から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、
    前記送気間隙から燃焼室内に供給される空気の供給方向を、上方向きとする供給方向調整部材を設け、
    前記供給方向調整部材は前記飛散リングの下面側に設けられるとともに、前記起立片の上端よりも低い位置に設けられた板状リングにより構成され、当該板状リングの外縁と飛散リングの外縁との間に2.5mm以下のクリアランスが設けられているとともに板状リングの面内に前記クリアランスに通じる穴が形成されていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
  2. 前記供給方向調整部材は前記飛散リングの下面に取付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。
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