JP4033551B2

JP4033551B2 - 気化装置および燃焼装置

Info

Publication number: JP4033551B2
Application number: JP15296198A
Authority: JP
Inventors: 保定樋口; 亨塚田
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-06-02
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2018-06-02
Also published as: JPH11344207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体燃料の燃焼装置に用いられる気化装置、これに用いられる拡散体、および燃焼装置、温風発生機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体燃料を燃焼して温風を発生する温風発生機の一例を図３に示してある。この温風発生機１は、燃料タンク２の上に、温風を発生するほぼ筒状のハウジング３が設置されており、その中に筒状の燃焼室４を備えた燃焼装置５が設置されている。燃焼室４の後端には燃焼用のバーナー８が配置され、その前端には傘状の炎止め１７が装着されている。燃料タンク２の燃料は、サクションパイプ１２、燃料フィルタ１５、燃料ポンプ１１を介してバーナー８に供給される。燃焼室４では、バーナー８から噴霧された燃料がイグナイター１６に接続された点火棒９によって点火され、燃焼が開始される。燃焼用の空気はバーナー８の近傍に設けられたブロワー１０によって燃焼室４に供給される。燃焼室４の内部で発生した燃焼ガスは、燃焼室４の前方の炎止め１７と燃焼室４との隙間１４からハウジング３の内部に放出される。一方、燃焼室４の上流であるハウジング３の後方に設置された送風ファン１３によって外気がハウジング３の内部に導入される。この外気は燃焼室４とハウジング３との間の供給通路７を通って加熱され、さらに、燃焼室４から放出された燃焼ガスと混合されて温風となる。そして、この温風がハウジング３の前方の温風吹き出し口６を通って外部に吹き出される。
【０００３】
このような液体燃料を噴霧して燃焼室４の内部で燃焼するものに加え、燃焼室４からの輻射熱を用いて液体燃料を気化し、ガス状にした後に燃焼室４に供給して燃焼する燃焼装置も開発されている。図４に、液体燃料を気化する気化装置２０の概要を示してある。この気化装置２０は、中心軸２１によって旋回するように支持された気化筒２２を備えており、燃料パイプ２９から供給された灯油などの液体燃料１９が気化筒２２の内面２２ａで燃焼室４からの輻射熱によって気化し、ガス室２３を通って燃焼室４に供給されるようになっている。固定されている燃料パイプ２９から回転運動する気化筒２２の内面２２ａの中央部分２２ｃにスムーズに液体燃料１９を供給するために、中心軸２１には拡散体３０が装着されており、気化筒２２と共に旋回するようになっている。
【０００４】
拡散体３０は、燃料パイプ２９から中心軸２１の方向に放出された液体燃料１９を拡散しながらスムーズに気化筒２２の内面２２ａに導くために先端３１に向かって徐々に広がった適当な曲面（拡散面）３２を備えている。拡散体３０から気化筒２２の内面２２ａに供給された液体燃料は薄膜状に広がって内面２２ａを遠心力によって広がり、徐々に気化してガス状となる。ガス状の燃料は、気化筒２２の内側に同心円状に設置された通気筒２４を通して気化筒２２の内側に供給された燃焼用空気と気化筒２２と通気筒２４の混合スペース２５で混合され、気化筒２２の周囲に位置するガス室２３に送られる。この混合燃料がガス室２３と燃焼室４を区切る燃焼盤２６のガス供給口２６ａから燃焼室４の内部に供給され、燃焼が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような気化装置２０においては、気化筒２２などの回転部分のバランスを保持することが重要であり、バランスが狂うと振動あるいは騒音が発生するなどの不具合の原因になる。このため、気化筒２２および拡散体３０は高い精度で製造されており、組み立てするときも軸ずれあるいは隙間などが発生しないような注意が払われている。
【０００６】
また、気化筒の内面２２ａに液体燃料を薄膜状に略均等に広げることも重要である。内面に略均等な液体燃料の膜が形成されることにより均等にガス化が効率良く行われると共に、液体燃料によって気化筒２２が適当な温度に保持されるので中心軸２１に対し非対称な歪みが発生せず、気化筒のバランスが保たれるようになっているからである。
【０００７】
したがって、このような回転型の気化装置２０において、回転のバランスを保持し、さらに、液体燃料を気化筒の内面２２ａに拡散する機能を備えた拡散体３０は重要な部品である。液体燃料を気化筒の内面２２ａに供給する拡散体３０の先端３１の外周縁３３は、スムーズに液体燃料を供給するために鋭角になっており、さらに、先端の接触面３４は気化筒の内面２２ａに密着するように内面２２ａと同じ平面あるいは曲面に形成され、外周縁３３も気化筒の内面２２ａに密着するようになっている。
【０００８】
しかしながら、このような形状の拡散体３０の外周縁３３は衝撃あるいは外力に弱く、運搬時、あるいは組み立て時の外力によりたやすく変形してしまう。そして、外周縁３３が変形すると、燃料の流れが不均一になり易いのみならず、先端の接触面３４にも変形がおよぶので、組み立てが難しくバランスが狂う原因となる。したがって、拡散体３０は保管および組み立て管理が難しく、作業員の負荷が大きいと共に、不良の発生率も高くなるので、製品コストを押し上げる原因となっている。
【０００９】
そこで、本発明においては、取扱いが容易で外力に強い拡散体を実現し、保管および組み立てが容易で、品質が高く安定した気化装置を低コストで提供可能にすることを目的としている。さらに、製品不良の発生率が少なく、また、長期安定性に優れた気化装置、これを用いた燃焼装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の気化装置においては、液体燃料を放出するための拡散体の外周縁を、気化筒の内面に接触する先端部より後退した位置に設けることにより外周縁が気化筒の内面に接触しないようにしている。さらに、外周縁の径が先端部より大きくなるようにして液離れを良くしている。すなわち、本発明の液体燃料を気化して燃焼室に供給可能な気化装置は、燃焼室からの熱を受けて液体燃料を遠心力により拡散しながら気化可能な回転式の気化筒と、この気化筒と共にその中心軸部分で旋回し、中心軸方向に噴出された液体燃料を拡散しながら気化筒の内面に導く拡散体とを有し、この拡散体は気化筒の内面に接する先端部と、液体燃料を気化筒の内面に放出可能な外周縁とを備えており、外周縁が先端部から後退した、気化筒の内面と接触しない位置にあり、先端部より外径が大きいことを特徴としている。
【００１１】
このような拡散体であれば、先端部と外周縁が分離され、外周縁の外径が大きく先端部より外側に出た形態となっているので、先端部の縁は鈍角あるいは曲面にすることができる。したがって、衝撃や外力に対して強く、変形が生じにくい。このため、保管あるいは組み立てするときに外力が加わっても先端部が変形しないので気化筒の内面に所定の状態で取付けることができ、バランスが保持された品質の高い気化装置を簡単に組み立てることができる。したがって、保管あるいは組み立てするときの労力が軽減され、不良の発生率も少なく高品質の気化装置を低コストで提供できる。
【００１２】
燃料を放出するための外周縁は、先端部と同じ径で先端部から後退した位置に設けることも可能であるが、先端部の縁が直角になるために衝撃あるいは外力による影響を受けやすい。これに対し、本発明においては、外周縁の外径を先端部よりも大きくすることにより上述したように先端部の縁を鈍角あるいは曲面にして外力の影響を受け難くしている。さらに、外周縁の径が先端部と同じであると、先端部と外周縁の間の面が遠心力に対して直角となるので液体燃料が先端部に向かって流れ、液離れが悪く液滴が大きくなるなどの現象が見られるが、本発明のように外周縁を先端部より外径が大きくなるようにすると、周囲に対し突出した形状となるので、液体燃料の液離れが良く、スムーズに液体燃料が気化筒の内面に放出される。
【００１３】
本発明の拡散体では外周縁が周囲に対し突出した状態となるので、衝撃あるいは外力によって変形が生じ易くなる。しかしながら、外周縁は先端部から分離されているので、外周縁が変形しても気化装置の組み立て精度に影響を与えることはなく、振動などの原因になることがない。さらに、外周縁からの液離れが良いので、外周縁を気化筒の内面から離しても液体燃料を円滑に内面に供給することができる。また、外周縁の液離れが良いので、外周縁に多少の変形があっても液体燃料の流れにそれほどの乱れを生じさせることなく気化筒の内面に薄く広げることができる。このように、拡散体に多少のばらつきが生じても十分な性能を備えた高品質の気化装置を提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明の気化装置に用いられている拡散体は、外周縁が先端部から離れているので、外周縁よりも先端部の径を小さくすることができ、気化筒と拡散体の接触面積を少なくすることができる。したがって、気化筒に対し拡散体の温度を下げることが可能となり、拡散体で液体燃料が気化するのを防止できる。拡散体で液体燃料が気化すると気化膜が発生するので、拡散体の拡散面における液体燃料の拡散が妨げられるが、本発明においてはそのようなことがなくなる。さらに、拡散体の温度を下げることにより、中心軸の温度も下げることができるので、軸受けの寿命を長くできるという効果も得られる。
【００１５】
気化筒から拡散体への熱伝導をさらに下げるには、気化筒の内面と接触する拡散体の先端部の接触面内に少なくとも１つの凹部を設け、接触面積を減らすことが望ましい。これにより、先端部の外径は広くすることにより取付けするときの安定性を確保すると共に熱伝導を減らして拡散体の温度を下げることができる。
【００１６】
したがって、本発明の気化装置を用い、気化筒の外面の側に燃焼室を設け、さらに、気化装置を通して燃焼用空気を供給する空気供給装置を設けることにより、液体燃料をガス化して燃焼可能な、燃焼効率が高く、品質の安定した燃焼装置を低コストで提供することができる。また、このような燃焼装置と、この燃焼装置の後方から外気を供給する送風装置と用いることにより、燃焼装置の燃焼ガスと外気が混合された温風が燃焼装置の前方から放出される温風発生装置であって、燃焼効率が良く品質の安定した温風発生装置を低コストで提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１に、本発明にかかる気化装置を備えた温風発生機のうち、気化装置に関わる部分を拡大して示してある。この温風発生機１の概略構成は先に図３に示したものと同様であり、円筒状のハウジング３の内部に筒状の燃焼室４を備えた燃焼装置５が設置され、燃焼装置５から放出された燃焼ガスとハウジング３内を通った外気が混合されて温風となり放出される。したがって、共通する部分には同じ符号を付して以下では温風発生装置１の概要についての説明を省略する。
【００１８】
本例の温風発生機１の燃焼装置５においては、燃焼室４の後方に液体燃料をガス化して燃焼室４に供給する気化装置２０が設けられている。この気化装置２０の主な構成は、先に図４に基づき説明したものと略同じであり、燃焼室４からの輻射熱によって液体燃料をガス化するための気化筒２２と、その気化筒２２の内面２２ａに燃料パイプ２９から供給された液体燃料１９を導く拡散体３０とが中心軸２１によって燃焼装置５に対し回転可能に設けられている。本例の気化装置２０においては、中心軸２１が両軸タイプのモータ５０のシャフトに繋がっている。このモータ５０によりハウジング３の内部に外気を取り入れて送る送風機１３と、燃焼室４に燃焼用空気を供給するブロワーファン１０と共に気化筒２２および拡散体３０が回転駆動されるようになっている。
【００１９】
本例の気化筒２２は、燃焼室４に底が向いた椀型であり、その外面２２ｂが燃焼室４からの輻射熱によって赤熱し、その熱によって内面２２ａに供給された灯油などの液体燃料１９がガス化されるようになっている。ガス化された燃料は、気化筒２２の内側に同心円状に設置された通気筒２４を通して供給された燃焼用空気と、気化筒２２と通気筒２４の混合スペース２５で混合され、気化筒２２の周囲に位置するガス室２３に送られる。そして、液体燃料が気化したガスと燃焼空気との混合ガスがガス室２３と燃焼室４を区切る燃焼盤２６のガス供給口２６ａから燃焼室４の内部に供給され、燃焼が行われる。
【００２０】
燃焼盤２６の燃焼室４の側には、火炎を監視するフレームロッド１８と、着火用の点火棒９が設置されている。本例の回転式の気化装置２０においては、燃焼室４で燃焼が起きないと液体燃料は気化されない。このため、点火するときは、気化筒２２の内面２２ａによって拡散した液体燃料が気化しない状態１９ａで、気化筒２２に設けられた燃料飛散孔２８または燃料飛散用の隙間から放出され、点火棒９によって着火される。そして、燃焼室４で燃焼が起きると気化筒２２で液体燃料が気化し、ガス化した状態で供給され、燃焼が継続される。
【００２１】
気化筒２２に液体燃料を導く拡散体３０は、気化筒２２の内面２２ａに接する先端部３１に向かって徐々に広がった拡散面３２を備えた回転対称なパーツであり、本例の拡散体３０は、先端部３１に対し、燃焼室４と逆方向に後退した位置に周囲から突出した外周縁３３が設けられている。したがって、燃料パイプ２９から拡散体３０に放出された液体燃料は拡散面３２に沿って遠心力により先端部３１に向かって広がりながら移動し、外周縁３３から気化筒２２の内面２２ａに放出される。そして、内面２２を薄膜状に遠心力により広がりながら蒸発してガス状となる。
【００２２】
図２に、本例の拡散体３０を拡大して示してある。図２（ａ）は、拡散体３０を中心軸２１に対し垂直な方向から示してあり、上半分は断面を用いて拡散体３０の内部の構成を示してある。また、図２（ｂ）は、中心軸２１に沿った方向から拡散体３０の先端部３１の構成を示してある。この拡散体３０は、銅合金製で中心に中心軸２１に嵌め込むための取付け孔３９が設けられた回転可能な部材である。拡散体３０の側面は後端３８から先端３１に向かって徐々に外径が広がった拡散面３２となっており、本例の拡散体３０では中心軸２１を含む断面でみると拡散面３２は一定の半径の円弧となるように加工されている。拡散面３２では、拡散体３０の先端３１の近傍で先端３１から後端３８に向かって若干後退した位置が最大径の外周縁３３となっており、この外周縁３３から先端部３１に向かって再び外径が小さくなっている。先端部３１は、気化筒２２に内接するように略平面に加工されており、外周縁３３と先端部３１を接続する短い円錐台状の側面３７に対し鈍角の縁３４が形成されている。
【００２３】
先端部３１は図２（ｂ）に示してあるように、気化筒２２の内面に接触する接触面となっている。この接触面３１には、中心軸に取付ける取付け孔３９と、その周囲に気化筒２２に嵌め込まれるように若干突出した部分３１ａと、円形の溝（凹み）３５が同心円状に形成されている。そして、その外側に先端部３１の縁３４があり、さらに、その外側に外周縁３３が表れている。
【００２４】
拡散体３０は、気化筒２２の内側に組み込まれて一体となり旋回するため、気化筒２２と接触する先端部３１の形状が重要となる。気化筒２２に対し所定の状態で組み込みできないと、拡散体３０あるいは気化筒２２の回転軸が中心軸２１に対し傾いた状態になったり、中心軸２１に対する質量のバランスが崩れる。その状態で旋回させると振動あるいは騒音の原因となり、気化装置２０の性能の劣化および製品寿命を短くする原因ともなる。本例の拡散体３０は、先端部３１の縁３４が鈍角となっているために誤ってこの近傍に外力あるいは衝撃が加えられても変形が生じにくく組み立て後にアンバランスの原因となることが少ない。したがって、気化装置、特に気化筒２２回りの組み立てが簡単となり、組み立て精度を高く維持できる。このため、中心軸２１およびモータの軸受けなどに対する負荷を小さくできる。また、気化筒２２の取付け精度を高く保持できるので、気化筒２２と、その外側に位置する燃焼盤２６とのクリアランスを最小限にすることが可能となる。したがって、それらの隙間２７は、適当な量の燃焼用ガスが噴出することを目的とした適性な値に設定することができる。さらに、拡散体３０の保管および組み立てにおける管理に必要以上の労力を使う必要がなくなるので、組み立て工程が簡略化され、品質の高い気化装置を低コストで提供することが可能となる。
【００２５】
また、先端部３１には接触する面から凹んだ円形の溝３５が設けてあり、これによって拡散体３０の重量を軽減することができるので軸受けおよびモータの負荷が軽減されている。この溝３５は、さらに、気化筒２２から拡散体３０に伝達される熱量を制限する機能も果たしており、拡散体３０および中心軸２１が必要以上に加熱されるのを防止している。拡散体３０の過熱を防止することにより、気化筒の内面２２ａに到達する前に拡散面３２で液体燃料が気化して気化膜が形成され、拡散面から燃料が飛散して気化が不十分のままガス室２３に放出されるのを防止することができる。したがって、本例の拡散体３０を採用すると、液体燃料が気化筒の内面２２ａに滑らかに流れ、気化が良好に行われる。また、中心軸２１の過熱も防止することにより、軸受けなどにおける温度上昇を抑制できるので、これらのパーツの寿命を延ばすことができる。
【００２６】
このような気化筒２２からの熱伝達量を抑制する効果は、先端部３１の外径を外周縁３３よりも小さくすることによっても得られている。すなわち、本例の拡散体３０は、外周縁３３が先端部３１から後退した位置にあり、外周縁３３の外径が大きくなるようにしてあるので、先端部３１の外径は小さくなっている。このため、気化筒２２との接触面積が減少され、熱伝達量が削減されている。また、先端部３１を細くできることにより、拡散体３０の重量もさらに軽減することが可能であり、上述したようにモータおよび軸受けの負荷などを軽減することができる。
【００２７】
気化筒２２の内面２２ａが湾曲している場合は、それに対応して拡散体３０の先端部３１の形状も曲面にすることが望ましいが、その場合であっても上記と同様の効果を得ることができる。さらに、先端部３１の縁３４が曲面となるように加工することももちろん可能であり、この場合も上記と同様の効果が得られる。
【００２８】
このように、外周縁３３を先端部３１から後退した位置に設定し、さらに、先端部３１よりも外径を大きくしたことにより品質の安定した気化装置２０を低コストで提供することができる。さらに、外周縁３３は拡散体３０の外側にもっとも突出した縁となり、この縁３３では先端部３１と連絡する面３７および拡散面３２が中心軸２１に垂直な面に対しそれぞれ鋭角に交わる。したがって、燃料パイプ２９から拡散面３２に放出された液体燃料は遠心力によって拡散面３２を外周縁３３に向かって拡散し、外周縁３３から遠心力によって気化筒２２の内面２２ａに向かってスムーズに、液離れ良く飛散する。このため、気化筒２２の内面２２ａにほぼ均等な薄い液体燃料の膜を形成することが可能であり、高い気化効率を維持することができる。このように、本例の拡散体３０は外周縁３３からの液離れが良いので、外周縁３３が先端部３１から後退し、気化筒２２の内面２２ａに接しない形態となっても液体燃料の流れを阻害することなく気化筒の内面２２ａに液体燃料を滑らかに広げることができる。したがって、気化効率の高い気化装置２０を提供することができる。さらに、気化筒２２の内面２２ａに均等に液体燃料を拡散することにより、気化筒２２が略均等に液体燃料によって冷却されるので、温度分布のバランスも保持することができ、この点でも振動あるいは騒音の発生を抑制することができる。
【００２９】
拡散体３０の外周縁３３は、拡散体３０から外側に突出した形態になるので、この部分が外力あるいは衝撃によって変形を受けやすいことは先に説明した従来の拡散体３０と同様である。しかしながら、外周縁３３が多少変形しても拡散筒２２に接する先端部３１は変形しないので気化筒２２の回転性能に影響を及ぼさない。さらに、外周縁３３が気化筒２２の内面２２ａとは非接触な状態であるので、外周縁３３が多少変形しても内面２２ａに対する影響もない。さらに、外周縁３３は液離れが非常に良い形状になっているので、多少の変形が生じても液体燃料はスムーズに気化筒の内面２２ａに放出され、気化性能に対する影響も少ない。
【００３０】
このように、本発明にかかる気化装置２０は拡散体３０の形状を外力に強い形状にしており、良好な気化性能および回転性能を備えた、品質が高く安定した気化装置を低コストで提供することができる。したがって、本発明の気化装置２０を採用することにより、液体燃料を効率良く、また、安定してガス化し燃焼可能な燃焼装置５を提供することができ、振動、あるいは騒音の少ない燃焼装置５を低コストで提供できる。また、この燃焼装置５は、燃焼の輻射熱を供給するタイプのヒータ、あるいは、燃焼ガスを外気と混合して供給するタイプの温風発生機１などに用いることが可能であり、燃焼効率が高く、振動および騒音の低い高品質の温風発生機を低コストで提供できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、回転型の気化装置に用いられる拡散体の外周縁を先端部から後退した位置に設け、さらに外周縁の外径を先端部より大きくして外周縁が気化筒の内面に接しないようにしている。このような拡散体であれば先端部の縁を外力に強い鈍角あるいは曲面にすることが可能であり、組み立てあるいは保管時に外力や衝撃が加わっても製品精度に大きな影響が無いようにすることができる。一方、外周縁は液離れが良い形状になっているので、液体燃料は気化筒の内面にスムーズに放出される。さらに、外周縁を先端部から分離することにより、先端部の面積を小さくして拡散体さらには中心軸の過熱を防止することができる。従って、本発明の拡散体を回転型の気化筒に組み付けて気化装置を製造することにより気化効率が高く、また、振動あるいは騒音の少ない品質の安定した気化装置を容易に組み立てることができ、低コストで提供することが可能となる。そして、この気化装置を用いることにより、高品質の燃焼装置および温風発生機を低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる温風発生機に取付けられた気化装置の周辺を拡大して示す図である。
【図２】図１に示す気化装置に採用されている拡散体を示す図であり、図２（ａ）は上半分が拡散体の断面図であり、下半分が拡散体の側面図である。図２（ｂ）は拡散体の先端部を示す図である。
【図３】温風発生機の一般的な構成を示す図である。
【図４】回転型の気化装置の一般的な構成を示す図である。
【符号の説明】
１温風発生機
３ハウジング
４燃焼室
５燃焼装置
９点火棒
１０ブロワー
１３送風機
２０気化装置
２１回転の中心軸
２２気化筒、２２ａ気化筒の内面
２３ガス室
２４通気筒
２６燃焼盤
２９燃料パイプ
３０拡散体
３１先端部、３２拡散面、３３外周縁、３４先端部の縁
３５凹み（溝）、３７外周縁と先端部を連絡する面
５０モータ

Claims

液体燃料を気化して燃焼室に供給可能な気化装置であって、前記燃焼室からの熱を受け液体燃料を遠心力により拡散しながら気化可能な回転式の気化筒と、この気化筒と共にその中心軸部分で旋回し、中心軸方向に噴出された液体燃料を拡散しながら前記気化筒の内面に導く拡散体とを有し、この拡散体は前記気化筒の内面に接する先端部と、液体燃料を前記気化筒の内面に放出可能な外周縁とを備えており、この外周縁は前記先端部から後退した前記気化筒の内面に接しない位置にあり、前記先端部より外径が大きいことを特徴とする気化装置。
請求項１において、前記拡散体の先端部の縁が鈍角または曲面であることを特徴とする気化装置。
請求項１において、前記気化筒の内面と接触する前記拡散体の先端部の接触面内に少なくとも１つの凹部が設けられていることを特徴とする気化装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の気化装置と、前記気化筒の外面の側に位置する燃焼室と、この燃焼室に前記気化装置を通して燃焼用空気を供給可能な空気供給装置とを有することを特徴とする燃焼装置。