JP3841755B2 - 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、精度の良い組み立てを容易に実現して、安定した燃焼性能を得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は、例えば、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。この液体燃料燃焼装置は、上部を開放するケースと、当該ケースの底部側に空気室を形成するように配置されるとともに灯油等の燃料が燃焼する燃焼室を内部に備えた燃焼盤と、この燃焼盤の外側に位置してガス室を形成する燃焼室外筒と、前記燃焼盤内の略中央に設けられるとともに、前記ケースの底部側に配置されたモータを介して回転可能に設けられた気化筒と、当該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、前記空気室を通じて前記気化筒及び燃焼室に送気するための送風機とを備えて構成されている。
【０００３】
前記液体燃料燃焼装置は、気化筒の回転によって当該気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室内に液体燃料が飛散され、当該液体燃料を着火することで噴霧燃焼が行われ、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することにより当該気化筒内の液体燃料を気化し、当該気化した燃料を前記送風機から気化筒内に供給された空気と混合して当該混合気を燃焼盤に形成された炎孔から前記燃焼室内に噴出させることで気化燃焼を行うようになっている。
【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、取付板を介してモータをケース内に取り付ける一方、板金部材からなる燃焼室外筒及び燃焼盤を順次ケース内に積み重ねる構成となっているため、個々の部品の寸法精度が極めて重要なものとなる。
すなわち、気化筒は、その構造上、燃焼室内で回転させる構成であるため、気化筒と、燃焼盤の中央部に設けられた貫通穴との間には、気化筒を回転させるための若干の隙間を確保しなければならないものとなる。この一方、燃焼用の空気は、気化筒の内部に設けられた送風筒を経て気化筒内部から混合気としてガス室を通り、更に、燃焼盤に形成された多数の炎孔から燃焼室内に混合気を噴出して炎を形成する構成であるため、気化筒からガス室に入る混合気が、前記隙間を通って漏れてしまう場合があり、この漏れ量によっては燃焼不良になったり、漏れ込んだ混合気によって気化筒回りに本来形成されない炎が形成されて気化筒が過加熱状態になるという不都合を招来する。
更に、安定した燃焼性能を得るために、ガス室を形成する燃焼盤及び燃焼室外筒と、ガス室を上下に貫通する複数の送気通路との接合部から空気及び混合気の漏れがないように確実にシールを行わなければならず、多数箇所においてかしめ等を施して漏れを許さない加工が必要となり、組み立て工程や管理の負担も重くな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、組み立てを極めて容易かつ精度良く行うことができ、燃焼性能を安定して確保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、有底のケース内に配置されて当該ケースの底部側に空気室を形成する一方、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、前記燃焼盤の外側に位置して当該燃焼盤との間にガス室を形成する燃焼室外筒と、前記燃焼室内に回転可能に配置されて前記空気室側に開放する気化筒と、この気化筒の下部外周側に位置して液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、前記気化筒の外側で前記ガス室を上下方向に貫通する送気通路と、前記空気室に空気を供給する送風機とを備え、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気化筒内に供給される空気と混合し、当該混合気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、
前記ケース内にベース部材を配置し、当該ベース部材を基準として前記燃焼盤及び気化筒の回転駆動用のユニットを取り付けられ、前記送気通路は、前記ベース部材と一体成形されるという構成を採っている。このような構成とすれば、ベース部材を基準として燃焼盤及び前記ユニットを取り付ければよいことになるので、組み立て作業が簡単になる他、ベース部材が一定の精度を備えていれば、燃焼盤や気化筒駆動用のユニットを精度良く組み立てることが可能となる。従って、気化筒と燃焼盤との間の隙間を周方向に沿って精度良く形成することができる。また、ベース部材と送気通路とを別体とした場合に比べて部品点数を削減することができ、しかも、組み立ての容易化を達成することができる。また、ベース部材と送気通路との間に燃焼性能に影響をもたらす隙間を全く生じさせることもないため、従来必要とされていたかしめ等の加工を施す工程も一掃でき、この点からも組み立ての容易化を達成することができる。
【０００９】
また、前記ベース部材はダイキャスト成形品により構成され、前記燃焼盤及びユニットが取り付けられる部位が二次加工による仕上げ面とされる、という構成を採ることが好ましい。これにより、ベース部材が安価に提供できるとともに、必要な部位のみを二次加工するだけでよいため、ベース部材の製造効率を良好のものとすることができる。
【００１０】
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。
【００１１】
【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。
【００１２】
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線矢視概略断面図が示されている。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ケース１３（図３参照）と、このケース１３内の底部側に設けられた空気室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。
【００１３】
前記上部構成体１２は、図３及び図４に示されるように、ケース１３の上下方向略中間高さ位置に配置されて下方に空気室１３Ａを形成するベース部材としてのバーナベースＢを基準として当該バーナベースＢの上部に設けられている。すなわち、上部構成体１２は、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の上部、すなわち、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。
【００１４】
前記燃焼室外筒１５は、平面視で略正方形の外形を有する下底壁１５Ａと、この下底壁１５Ａの外周から上方に起立する四辺の外側壁１５Ｂとからなる。底壁１５Ａには、略中央領域に中央貫通穴２１が形成されているとともに、この中央貫通穴２１の周方向に沿う複数箇所、本実施例では、周方向略９０度間隔を隔てた箇所に中央貫通穴２１よりも小径の第１外側貫通穴２２が上向きバーリング形状を備えて形成されている。また、第１外側貫通孔２２よりも若干外側となる位置には、周方向略４５度間隔を隔てた位置に上向きバーリング形状を備えた第２外側貫通穴２３（図２及び図３参照）が形成されている。
【００１５】
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し、且つ、中央部に開口１６ａが設けられた底壁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において、第１外側貫通穴２２の上方に下向きバーリング形状を備えた第３外側貫通穴２７が形成されている。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、その間がエアチャンバ３５として構成されている。このエアチャンバ３５は、図３に示されるように、送風機１４からの一部の空気をバイパスさせる連通管３４の一端（上端）が連通されており、エアチャンバ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。
【００１６】
前記混合気形成手段１８は、下部が空気室１３Ａ側に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、下端側が空気室１３Ａ側に開放して空気室１３Ａからの空気を燃焼用空気として気化筒３９内に導入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に燃料供給管４４を介して液体燃料を供給する送油ポンプ４５（図１参照）とにより構成されている。
【００１７】
前記燃料拡散体４２は、図４に示されるように、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Ｍ１の駆動によって一体回転可能に設けられている。ここにおいて、前記モータＭ１及び回転軸４６により、気化筒３９の回転駆動用のユニットＵが構成されている。なお、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。
【００１８】
前記バーナベースＢはアルミダイキャストにより得られた成形品によって構成されている。このバーナベースＢは、前記ケース１３の中間段部１３Ｂを支持面として配置されてねじ４８によりケース１３内に固定されるようになっている。このバーナベースＢは、図５ないし図７に示されるように、各コーナー部に前記ねじ４８が挿通される取付穴４９を備えた平面視略方形をなす板状部５０を備えて構成されている。板状部５０の中央には前記中央貫通穴２１と略同一の径となる略円形の穴５１が設けられており、この穴５１の内周部分には、燃料供給管４４の支持体５２が上下方向に沿って一体に設けられている。支持体５２の上端面５２Ａには、ねじ穴５２Ｂ（図５参照）が二箇所に形成されており、前記上端面５２Ａに、燃料供給管４４に固定されたフランジ４４Ａ（図４参照）が着座した状態でねじ固定され、これにより、燃料供給管４４の先端吐出口と燃料拡散体４２との相対位置が精度良く決定されるようになっている。また、板状部５０の上面側において、前記穴５１の外側同心円上には、周方向略９０度間隔を隔てた位置、すなわち、図５中穴５１の上下左右位置の合計四箇所に、前記ガス室２４を上下方向に貫通して燃焼室１１内への送気通路となる送気管５４が一体に設けられている。この送気管５４の上端部は、前記第３外側貫通穴２７を形成するバーリング部を受容可能な形状とされ、上端面は燃焼盤１６の取り付け部位として切削等の二次加工による仕上げ面とされている。また、送気管５４を周方向略９０度間隔に配することにより、ガス室２４内を流れる混合気がバランスよく燃焼盤１６に設けられた炎孔２９に分散できるようになっている。また、板状部５０の上面側において、前記送気管５４よりも外側の位置には、前記穴５１と同心円上に沿って周方向略４５度間隔を隔てた位置に取付筒５６が合計８個設けられている。これらの取付筒５６の高さは送気管５４と同一であるとともに、前記燃焼盤１６の底壁１６Ａに設けられた８個の穴１６Ｃ（図４参照）を形成するバーリング部を受容する上端部形状を備え、その受容状態で、上方よりねじ５８をねじ込むことで燃焼盤１６の取り付け位置が決定されるようになっている。この際、取付筒５６の上端面すなわち燃焼盤１６の取り付け部位は、切削等の二次加工を施した仕上げ面に形成されている。また、前記板状部５０の下面側には、支持脚６０が穴５１回りの四箇所に形成されている。これらの支持脚６０の下端側はケース１３の中央部に形成された上段底壁１３Ｃを貫通する高さを備えている。また、支持脚６０の各下端面すなわちモータＭ１を含むユニットＵの取り付け部位は、切削等の二次加工を施した仕上げ面とされており、前記モータＭ１の外周部分から突設された取付面６１を当接させた状態で、下方からねじ６２をねじ込むことで前記ユニットＵの取り付けが可能となり、回転軸４６に固定される気化筒３９の取付け位置が正確に確保されるようになっている。また、図５に示されるように、前記板状部５０において、中央の穴５１近傍の外周側にはねじ穴６３が形成され、これらのねじ穴６３には前記燃焼室外筒１５の下底壁１５Ａの内周側がねじ６４（図２，図４参照）で固定され、これにより、板状部５０と燃焼室外筒１５の下底壁１５Ａとの間に配置される断熱機能を備えたパッキンＰの内周側シール性が良好に保たれるとともに、前記下底壁１５Ａの熱変形も抑制され、当該下底壁１５Ａに固定される送風筒４１の位置を一定に保って燃料拡散体４２との位置的干渉が回避可能となる。なお、パッキンＰの材質としては、撥油剤を含浸させたガラス繊維又は膨張黒鉛が好ましい。
【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、前記バーナベースＢに一体に設けられて前記第１及び第３外側貫通穴２２，２７間に位置する送気管５４と、この送気管５４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７０とにより構成されている。空気導入部１９は、空気室１３Ａを通過した空気を送気管５４を介して送気間隙Ｐから燃焼室１１内に供給可能となっている。ここで、送気管５４の上端内周側は、前記第３外側貫通穴２７を形成するバーリング部を受容する対応形状に設けられている。
【００２０】
前記送気案内リング７０は、燃焼盤１６の底壁１６Ａとともに前記バーナベースＢの取付筒５６に取り付けられる断面略クランク形のベース部材７１、このベース部材７１の上端側に設けられて前記飛散リング４０との間に送気間隙Ｐを形成するための断面略Ｌ字形の起立部材７２とからなる。
【００２１】
前記送風機１４は、送風機用モータＭ２の駆動によってファンＦ（図３参照）が回転し、ケース１３における空気室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。
【００２２】
次に、前記バーナベースＢを用いた組み立て要領と、燃焼動作について説明する。
【００２３】
バーナベースＢをケース１３の中間段部１３Ｂ上に配置し、板状部５０の各コーナーに設けられた取付穴４９位置にてねじ４８を中間段部１３Ｂにねじ込んで固定する。この後、ユニットＵをケース１３の下方から挿入し、モータＭ１の外周部分に設けられた取付面６１を支持脚６０の下端面に密着させ、ねじ６２を支持脚６０にねじ込んでユニットＵを固定する。この状態では、回転軸４６は、燃焼室１１側に突出することとなる。そして、バーナベースＢの板状部５０上にパッキンＰを配置した状態でケース１３の上部から燃焼室外筒１５を収容し、下底壁１５Ａに設けられた第１外側貫通穴２２に送気管５４を挿通させるとともに、第２外側貫通穴２３に取付筒５６をそれぞれ挿通させる。その後、ケース１３の上方から燃焼盤１６を収容するとともに、当該燃焼盤１６の底壁１６Ａに形成された第３外側貫通穴２７及び穴１６Ｃを形成する各バーリング形状部を送気管５４の上端及び取付筒５６の上端にそれぞれ着座させる。これにより、燃焼室外筒１５及び燃焼盤１６は、バーナベースＢに対して所定位置にセットされることとなる。この状態で、前記送気案内リング７０を配置し、当該送気案内リングの外周側に設けられた図示しない穴を燃焼盤１６の底壁１６Ａに形成された穴１６Ｃに合わせ、ねじ５８を上方よりねじ込むことで、送気案内リング７０の固定を完了する。次いで、前記回転軸４６の上端に、飛散リング４０が予め固定された気化筒３９を被せるように配置し、回転軸４６の上端にナット部材７５を締め付けることで、気化筒３９を固定することができる。なお、前記組み立て順位は、限定的なものではなく、作業条件等に応じて変更することができる。例えば、バーナベースＢをケース１３内に配置する前の段階で、当該バーナベースＢに燃焼室外筒１５、燃焼盤１６を予め固定しておくこともできる。
【００２４】
前記バーナー１０の運転に際しては、図示しないスイッチを投入すると、送風機１４とモータＭ１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から空気室１３Ａに空気が供給され、また、連通管３４を経て筒状部材３３のエアチャンバ３５に空気が供給される。
【００２５】
前記空気室１３Ａに送られた空気は、送風筒４１を通じて気化筒３９内に供給されて燃焼用空気として消費される一方、送気管５４を通じて燃焼室１１内に供給され、一部が燃焼用空気として消費されつつ気化筒３９の冷却空気として利用されることとなる。また、前記エアチャンバ３５内に供給された空気は、送気孔３７から上方に噴出し、図示しない熱交換体の外周に沿う流れとなって結露等を防止することとなる。
【００２６】
気化筒３９は、モータＭ１が作動することにより、燃料拡散体４２と共に回転し、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】
従って、このような実施例によれば、バーナベースＢを設けて当該バーナベースＢに燃焼盤１６及びモータＭ１の駆動用のユニットＵを取り付ける構成としたから、気化筒３９を支持する回転軸４６の中心位置と燃焼盤１６との相対位置が非常に精度良く設定されるようになり、燃焼盤１６と気化筒３９との間に形成される若干の隙間が周方向に沿って均一に形成できるようになる。しかも、これらの相互組み立て位置がバーナベースＢによって決定されるため、組み立て作業も極めて容易に行うことが可能となる。
【００２９】
なお、本発明におけるバーナベースＢは、図示構成例に限定されるものではなく、燃焼盤１６とモータＭ１の回転駆動用のユニットＵを精度良く取り付けることができる限りにおいて種々の形状変更を行うことができる。例えば、前記ベース部材Ｂにおける支持脚６０を上部支持脚及び下部支持脚の二分割型とし、下部支持脚をＳＵＳ３０３，ＳＵＳＸＭ７等のオーステナイト系ステンレスで構成することができる。これによれば、下部支持脚を低熱伝導率のものによって構成することができるため、ユニットＵへの熱伝導を効果的に妨げて当該ユニットＵの回転部分の寿命を延ばすことができる。更に、ベース部材Ｂはアルミダイキャスト成形品に限らず、金属粉体焼結成形等によって成形したものを用いることでもよく、これによれば、精度の良いベース部材を提供することができる。但し、前記実施例のようなダイキャスト成形品によりベース部材Ｂを構成した場合には製造コストの面で有利となる。また、バーナベースＢの配置高さは、図示構成例に限定されるものではなく、下方に空気室１３Ａが形成できる高さであれば良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ベース部材を基準として燃焼盤及び前記ユニットを取り付ける構成としたから、組み立て作業が簡単になる他、ベース部材が一定の精度を備えていれば、燃焼盤や気化筒駆動用のユニットを精度良く組み立てることが可能となる。
【００３１】
また、ベース部材が送気通路を一体に備えた構成としたから、送気通路を別体とした場合に比べて部品点数を削減することができ、且つ、組み立ての容易化を達成することができる、しかも、ベース部材と送気通路との間に燃焼性能に影響をもたらす隙間を全く生じさせることもないため、空気漏れを防止するための加工を施す必要もない。
【００３２】
更に、前記ベース部材をダイキャスト成形品とし、燃焼盤等の取り付け部位を切削等の二次加工により仕上げるだけの構成であるから、部品コストを抑制することができる。
【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Ａ−Ａ線矢視概略断面図。
【図４】 バーナーの要部拡大断面図。
【図５】 バーナベースの平面図。
【図６】 図５のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】 バーナベースの底面図。
【符号の説明】
１０…バーナー（液体燃料燃焼装置）、１１…燃焼室、１３…ケース、１３Ａ…空気室、１４…送風機、１６…燃焼盤、２４…ガス室、３９…気化筒、４０…飛散リング、５４…送気管（送気通路）、Ｂ…バーナベース（ベース部材）

Claims (2)

1. 有底のケース内に配置されて当該ケースの底部側に空気室を形成する一方、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、前記燃焼盤の外側に位置して当該燃焼盤との間にガス室を形成する燃焼室外筒と、前記燃焼室内に回転可能に配置されて前記空気室側に開放する気化筒と、この気化筒の下部外周側に位置して液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、前記気化筒の外側で前記ガス室を上下方向に貫通する送気通路と、前記空気室に空気を供給する送風機とを備え、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気化筒内に供給される空気と混合し、当該混合気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、
   前記ケース内にベース部材を配置し、当該ベース部材を基準として前記燃焼盤及び前記気化筒の回転駆動用のユニットを取り付けられ、
   前記送気通路は、前記ベース部材と一体成形されていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 前記ベース部材はダイキャスト成形品により構成され、前記燃焼盤及びユニットが取り付けられる部位が二次加工による仕上げ面とさ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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