JP3841756B2

JP3841756B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP3841756B2
Application number: JP2003014667A
Authority: JP
Inventors: 伸久佐々木; 浩司小関; 憲一松元
Original assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Current assignee: Yamaha Living Tech Co Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP2004226003A

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、外気温度が低い場合でも、燃料と空気との混合気が供給されるガス室の壁面温度の低下を抑制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、当該燃焼盤の側壁及び底壁の外側に位置する外側壁及び下底壁によって混合気の通路、すなわちガス室を形成する燃焼盤外筒と、前記燃焼盤内の略中央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、前記空気室に空気を供給し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、このような液体燃料燃焼装置にあっては、前記燃焼盤外筒における前記下底壁が空気室との隔壁として直接作用する構造であるため、例えば、送風機による空気温度が低い場合には、空気室の温度が低くなり、下底壁近傍のガス室内の混合気が冷却され、液体燃料が再凝縮して燃焼性能を大幅に低下させるという不都合を招来する。また、前記外側壁及び下底壁を通じて熱伝導により空気室へ熱が流出したり、燃焼室外筒の外側壁から給湯機内へ熱が放散され、ガス室の壁面温度が十分に上がらず混合気が冷却されて液体燃料が再凝縮し、これによっても燃焼性能を低下させてしまうという不都合がある。しかも、ガス室内で液体燃料の再凝縮が生じた場合には、当該ガス室に凝縮油が溜まってしまい、灯油臭が継続的に発散される他、装置稼働時の熱で蒸発して混合気の燃料成分比を相対的に高くして燃焼不良をもたらす要因となる。
【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、空気温度が低い場合であってもガス室を形成する燃焼室外筒の温度を低下させることがなく、ガス室の混合気の再凝縮を抑止して燃焼性能を良好に維持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】
本発明の他の目的は、液体燃料の再凝縮があっても容易に回収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側壁及び底壁を含む燃焼盤と、前記側壁の外側と底壁の下側にガス室を形成する外側壁及び下底壁を含む燃焼室外筒と、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、
前記燃焼室外筒の外側壁と下底壁の更に外側及び下側に断熱層が設けられ、
前記外側壁の外側に位置する断熱層は、前記ケースの外周壁で外側壁を囲むことによって構成される一方、前記下底壁の下側に位置する断熱層は前記外周壁の中間高さ位置にベース板を配置することで構成され、
前記ベース板は、中央部に貫通穴を備えているとともに、当該貫通穴の内周位置は前記送気通路よりも内側に位置する、という構成を採っている。これによれば、外側壁と下底壁が断熱層によって覆われる構造となるため、例えば、空気温度が低い状態であっても、当該温度が燃焼室外筒に直接作用することがなくなる。また、燃焼室外筒の外側壁から給湯機内への熱の放散を防止することもできる。これにより、気化した燃料の再凝縮を防止して燃焼不良を効果的に抑止することができる。また、仮に、燃焼室外筒が破れるなどして、液体燃料や混合気、高温ガスが漏れ出すようなことがあっても、燃焼筒外筒をケース外周壁で覆っているため、バーナ外に混合気やガスが流出することを最小限に抑えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記断熱層は空気層により構成できる他、例えば、撥油剤を含浸させたガラス繊維や膨張黒鉛からなる熱伝導率の低いパッキンを用いて構成することができる。
【０００９】
また、前記燃焼室外筒は、前記ベース板の上面に略点接触若しくは線接触状態、あるいはパッキンを介して直接接触しない状態で載置されるという構成を採り、熱伝導による熱の流出を抑えることが好ましい。また、ケースの外周壁を高く設定することで外側壁回りに断熱層を容易に形成することができる。また、ベース板に対して燃焼室外筒を略点接触状態で載置することで、ベース板と燃焼室外筒との熱伝導領域を極小化することができ、断熱層を設けた効果を良好に維持することが可能となる。
【００１０】
また、前記下底壁は水勾配を有する形状に設けられ、高さ位置が最も低い位置に前記空気室に連通する通路が形成される、という構成を併せて採用するとよい。このような構成では、ガス室内で混合気が再凝縮した場合でも、空気室側に流下させることができ、凝縮油の存在に起因した問題も解消可能となる。
【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３及び図４に示されるように、有底略角筒状の燃焼室外筒１５と、この燃焼室外筒１５の内側に設けられて前記ケース１３の底部側に空気室１３Ａを形成する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。
【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。下底壁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度間隔を隔てた四箇所に中央貫通穴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において、第１外側貫通穴２２の上方に第２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２５として構成されている。このエアチャンバ２５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２５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、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、この燃料拡散体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とにより構成されている。
【００１８】
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間を連結する送気通路としての筒状の送気管４９と、この送気管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、空気室１３Ａを通過した空気を送気管４９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。
【００２０】
前記送気案内リング５０は、燃焼盤１６の下底壁１６Ａにねじ５１（図２参照）等によって固定される断面略クランク形のベース部材５２と、このベース部材５２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５３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】
図４に示されるように、前記ケース１３は、底壁６０の外周から起立する下部外周壁６１と、この下部外周壁６１の上端から略水平方向外側に連なるフランジ部６２と、このフランジ部６２の外縁から上方に向けられた上部外周壁６４とを備えて構成されている。フランジ部６２の上面側には、当該フランジ部６２を支持面とするベース板６５が配置され、このベース板６５の上面側に前記燃焼室外筒１５が載置されるようになっている。ベース板６５は、その外形が略円盤状をなし、中央部に貫通穴６６を備えているとともに、当該貫通穴６６回りの四箇所には、前記第１外側貫通穴２２と略同心状に位置して送気管４９への空気供給を可能とする貫通穴６７が形成されている。なお、前記貫通穴６６の内周位置は、前記送気通路を構成する送気管４９よりも内側に位置するようになっている。また、ベース板６５の外周寄り上面には、散点的若しくは平面視閉ループ状に設けられた凸部６８が設けられ、これら凸部６８により、燃焼室外筒１５が略点接触若しくは線接触状態で載置可能となる一方、ベース板６５の上面と燃焼室外筒１５の下底壁１５Ａとの間、及び、ベース板６５と外側壁１５Ｂとの間に断熱層として作用する空気層７０が形成されている。
【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２５に空気が供給される。この際、空気室１３Ａに送られた空気は、前述した空気層７０の存在下で、燃焼室外筒１５の下底壁１５Ａに広い面積に亘って直接接触することはなく、下底壁１５Ａとベース板６０との接触も凸部６８のみなので、燃焼室外筒１５からベース板６０への熱の流出も抑えられる。従って、送風機からの空気温度が低い場合であっても、下底壁１５Ａが冷却されることを効果的に抑制することとなる。また、上部外周壁６５により外側壁１５Ｂも空気層７０を介して覆われているため、外側壁１５Ｂが冷却されることを抑制することとなる。
【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４９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２５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、燃焼室外筒１５の外方に空気層７０を設けたことにより、当該空気層７０によって燃焼室外筒１５が直接冷却されることが無くなり、ガス室２４内を流れる混合気が冷却されることによる再凝縮の問題を解消することが可能となる。しかも、ベース板６５が点接触若しくは線接触状態で下底壁１５Ａに接している構成であるため、下底壁１５Ａからベース板６５への熱伝導による熱の流出を抑えることができ、空気層７０を設けた効果を良好に維持することが可能となる
【００２９】
なお、前記実施例では、断熱層として空気層７０を設けた場合を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示されるように、ベース板６５と下底壁１５Ａとの間に例えば、撥油剤を含浸させたガラス繊維や膨張黒鉛からなる熱伝導率の低いパッキン７１を断熱層として介装する構成も採用することができる。このようなパッキン７１を用いた場合には、ガス室２４内を流れる混合気の漏れを抑えるシール材としての作用を生じせしめて更に燃焼状態を良好に維持することが可能となる。
【００３０】
また、図６に示されるように、送気管４９をベース板６５に一体に設ける構成としてもよい。更に、例えば、下底壁１５Ａの内周縁側が低くなるような水勾配を形成し、高さが最も低くなる位置に通路８０を設けてガス室２４と空気室１３Ａとを連通させる構成も採用することができる。このような構成では、ガス室２４内に凝縮油が生じても空気室１３Ａ内に凝縮油を流下若しくは滴下させることができる。この場合、ケース１３の底部に適宜なドレンパイプを設けておくことで、外部回収も可能となり、図示しない器具内の燃料レベラへ戻してもよい。このときケース１３から当該ドレンパイプを結ぶドレン通路の通路径は１ｍｍ以上とすることで、液体燃料の表面張力の影響を排除して燃料の通過がスムーズになる。また、ドレン通路の通路断面積は、燃料レベラの空間が大気に連通する面積以下とすることで、ケース内の圧力による燃料レベラ内の圧力上昇を防止し、レベラからバーナに送る燃料の量が過大にならないようにする。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼室外筒の外側壁と下底壁の外側及び下側に断熱層を設けたから、外側壁と下底壁が断熱層によって覆われる構造となるため、例えば、空気温度が低い状態であっても、当該温度が燃焼室外筒に直接作用することがなくなる。また、燃焼室外筒の外側壁から給湯機内への熱の放散を防止することもできる。これにより、気化した燃料の再凝縮を防止して燃焼不良を効果的に抑止することができる。
【００３２】
また、燃焼室外筒がベース板の上面に略点接触若しくは線接触状態、あるいは直接接触しない状態で載置される構成を採用した構成では、熱伝導による熱の流出を抑えることができ、断熱層を設けた効果を良好に維持することが可能となる。
【００３３】
更に、空気室に連通する通路をガス室に設けた構成によれば、ガス室内で混合気が再凝縮しても、空気室側に流下させることが可能となり、凝縮油の回収を容易に行うことができる。
【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】バーナーの要部拡大端面図。
【図５】変形例を示す図４と同様の概略端面図。
【図６】更に異なる変形例を示す図４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、１６Ａ…下底壁、１６Ｂ…外側壁、３９…気化筒、４０…飛散リング、６４…上部外周壁、６５…ベース板、７０…空気層、７１…パッキン、８０…通路

Claims

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側壁及び底壁を含む燃焼盤と、前記側壁の外側と底壁の下側にガス室を形成する外側壁及び下底壁を含む燃焼室外筒と、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、
前記燃焼室外筒の外側壁と下底壁の更に外側及び下側に断熱層が設けられ、
前記外側壁の外側に位置する断熱層は、前記ケースの外周壁で外側壁を囲むことによって構成される一方、前記下底壁の下側に位置する断熱層は前記外周壁の中間高さ位置にベース板を配置することで構成され、
前記ベース板は、中央部に貫通穴を備えているとともに、当該貫通穴の内周位置は前記送気通路よりも内側に位置することを特徴とする液体燃料燃焼装置。
前記断熱層は空気層であることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
前記断熱層はパッキンを含むことを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
前記燃焼室外筒は、前記ベース板の上面に略点接触若しくは線接触状態、あるいは直接接触しない状態で載置されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の液体燃料燃焼装置。
前記下底壁は水勾配を有する形状に設けられ、高さ位置が最も低い位置に前記空気室に連通する通路が形成されていることを特徴とする請求１ないし４の何れかに記載の液体燃料燃焼装置。