JP4075837B2

JP4075837B2 - 圧力噴霧式石油燃焼機の空気供給構造

Info

Publication number: JP4075837B2
Application number: JP2004105086A
Authority: JP
Inventors: 智大平野
Original assignee: 株式会社トヨトミ
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005291580A

Description

この発明は圧力噴霧式石油燃焼機の燃焼特性を向上したバーナの構造に関するものである。

燃焼ファンによって燃焼用空気が送られる送風筒の中には有底筒形の燃焼筒を配置し、燃焼筒の底板の中央部には噴霧ノズルにのぞませた燃料流入口を設け、この底板の燃料流入口の周囲には旋回羽根が配置されている。

一方、燃料噴霧ノズルは燃料ポンプの吐出側に取付けられており、燃料ポンプを運転すると加圧された燃料が燃料噴霧ノズルの噴出口から霧状になって噴出し、旋回羽根のある底板中央の燃料流入口から燃焼筒内に送られる。また、底板中央の燃料流入口と燃料噴霧ノズルとの間に先端が位置し放電火花を発生する点火電極が一対取り付けられており、点火電極の先端間に飛ぶ火花によって霧状燃料に着火する。

旋回羽根のある底板中央の燃料流入口から前方に送られる霧状燃料に着火して燃焼が開始されると、燃焼途中の霧状燃料の一部は旋回羽根の前面に可燃ガスとなって拡散するから、燃焼ファンによって旋回羽根から燃焼用空気が供給されると、炎は旋回羽根に付着してリング状の火種を形成するものであり、燃料噴霧ノズルから噴出する霧状燃料は点火電極の放電を止めても消火せずにそのまま燃焼が継続できる。

燃焼筒の側壁には多数の燃焼孔を設けてあり、送風筒と燃焼筒の間を流れる空気を燃焼孔から燃焼炎の側部に向けて供給することで、燃焼筒内での燃焼を促進させるものである。

また、圧力噴霧式燃焼機で着火性能を向上するためには、燃料流入口から供給する空気と旋回羽根から供給する空気のバランスを着火に最適にする必要がある。このため、従来ではこの空気を独立して制御できる空気制御手段を取付けて、燃焼ファンによって最適な空気量が燃料流入口と旋回羽根とに供給できるようなっている。即ち、空気制御手段の一般的な構造として、内部に燃料噴霧ノズルと点火電極が配置できるようにテーパ筒と筒体とで構成した制御筒を設け、制御筒の側壁に空気孔を設けている。燃焼ファンで送られる燃焼空気の一部は旋回羽根に供給され、一部は空気孔から制御筒内に送られて燃料流入口から霧状燃料と一緒に燃焼筒内に送られる（特許文献１参照）。
特開２００１−３０４５０９号公報

最近はバーナのコンパクト化を目的として、燃焼ファンの吐出口を制御筒の外方の送風筒の側壁に開口したものがあるが、この構造では、燃焼ファンから送風筒内に送られる燃焼空気が制御筒の側壁に向かって吹出し、送風筒内の制御筒の周囲で流れを変えながら燃焼筒に向かう空気流を形成するものとなり、燃焼筒側に空気の流れを変えるときに送風筒内の制御筒付近の圧力が上昇し、燃焼筒に向かって空気が流れにくくなってしまう。

このため、空気孔から制御筒内に流入する空気の流速が速くなり、制御筒内に配置した燃料噴霧ノズルから噴霧される霧状燃料は正常な噴霧が形成できなくなり、また、点火電極の先端間につくられる着火のための放電火花も不安定な火花となり、着火時においては着火遅れの原因となり、燃焼時においては噴霧形成の乱れにより燃焼音の増大や火種形成にも悪影響を与えることとなる。

この発明は上記の課題を解決するもので、燃焼ファン１によって燃焼空気が送られる送風筒２の中に有底筒形の燃焼筒３を配置し、かつ、該燃焼筒３の側壁には多数の空気供給口３ａを、底板中央には燃料流入口４を、燃料流入口４の周囲には旋回羽根５を設け、該燃料流入口４にのぞませて燃料ポンプ６の吐出圧力で霧状燃料を燃焼筒３内に供給する燃料噴霧ノズル７を取付けた石油燃焼機において、燃料噴霧ノズル７を囲むように配置した制御筒８を燃焼筒３の底板と送風筒２の底板との間に設け、該制御筒８は燃焼筒３側に配置した直径の小さい前部筒８ａと、送風筒２の底板側に配置した直径の大きい後部筒８ｂとで構成し、制御筒８の前部筒８ａの側壁に空気孔８ｃを設けると共に、前記燃焼ファン１の吐出口１ａは制御筒８を配置した送風筒２の後部側の側壁に開口し、燃焼ファン１の燃焼空気は前部筒８ａと後部筒８ｂに向けて吹出すことを特徴とするものである。

また、燃焼ファン１の吐出口１ａは送風筒２と同心軸上に配置した制御筒８の中心軸から側方に偏した位置に取付け、燃焼ファン１の燃焼空気が送風筒２の側壁と制御筒８の側壁の間に吹出すことで、燃焼ファン１によって送られる燃焼空気は制御筒８に沿った空気流を形成し、制御筒８の全周に均一に空気を送ることができるので、制御筒８にかかる風圧が均一となり、空気孔８ｃから前部筒８ａ内に均一に空気が流入するものとなる。

また、制御筒８を構成する前部筒８ａと後部筒８ｂとの間には燃料噴霧ノズル７と点火電極９を取付けるベース板８ｄを形成したもので、燃料噴霧ノズル７と点火電極９が送風筒２内に配置できるから、送風筒２を短くして燃焼機のコンパクト化が可能となる。

上記課題を解決するこの発明は、燃焼ファン１の吐出口１ａから送風筒２内に流入する燃焼空気のうち、制御筒８の後部筒８ｂと送風筒２との間の空間に流入した空気は、狭い空間に流れ込むことにより送風筒２の底板付近で高い風圧帯を形成し、送風ファン１の吐出口１ａから制御筒８の前部筒８ａと送風筒２との間の空間に流入する残りの燃焼空気は、送風筒２の底板付近で形成された風圧帯によって燃焼筒３方向へ向かって流れやすくなった。このため、燃焼空気を供給する前部筒８ａへの過大な圧力は減少し、前部筒８ａの空気孔８ｃから制御筒８内に流入する燃焼空気は、噴霧形成や、点火電極の放電火花を乱すことなく適正な燃焼が行えるものとなった。

また、制御筒８の後部筒８ｂ側の風圧は高くなるが、前部筒８ａ側の風圧は低くできるので、燃焼空気が吹出す送風筒２の後部の全体が高い圧力帯となるわけではなく、送風筒２の前方に向かう空気流が形成しやすく、燃焼空気がスムーズに燃焼筒３に向かうことができるようになり、燃焼筒３内にも一定の空気量が供給できるものとなった。

また、燃焼ファン１の燃焼空気を送風筒２の側壁と制御筒８の側壁との間に吹出すことによって、送風筒２内の制御筒８の周囲の風圧を均一にすることができたから、空気孔８ｃから前部筒８ａ内に均一に空気を供給することができるようになり、噴霧パターンや放電火花が安定し、着火性能や燃焼性能が安定するものとなった。

また、制御筒８を構成する前部筒８ａと後部筒８ｂとの間のベース板８ｄに燃料噴霧ノズル７と点火電極９を取付けることで、燃料噴霧ノズル７と点火電極９の取付け部が送風筒２の底板から突出することなく送風筒２内に収納することができるようになり、バーナのコンパクト化が可能となった。

図に示す実施例によってこの発明を説明すると、１はバーナに燃焼空気を供給する燃焼ファン、２は燃焼ファン１からの燃焼空気が送られる筒形の送風筒、１ａは送風筒２に接続される燃焼ファン１の吐出口、３は送風筒２の先端部に先端が位置して送風筒２内に設置した有底筒形の燃焼筒、３ａは燃焼筒３の側壁に設けた多数の空気供給口、４は有底筒形の燃焼筒３の底板に設けた燃料流入口、５は燃料流入口４の周囲の底板に設けた旋回羽根である。

７は燃焼筒３の底板の燃料流入口４にのぞませた燃料噴霧ノズル、１０は図示せざる燃料タンクと燃料噴霧ノズル７との間を接続する燃料パイプ、６は燃料噴霧ノズル７に近い燃料パイプ１０に取付けた燃料ポンプであり、燃料ポンプ６を運転すると図示せざる燃料タンクの燃料は燃料ポンプ６によって加圧されて燃料噴霧ノズル７に送られ、燃料流入口４から霧状の燃料となって燃焼筒３内に吹込まれる。

８は燃焼筒３の底板の燃料流入口４と旋回羽根５から供給する空気を独立して制御するための制御筒、８ｃは制御筒８の側壁に設けた多数の空気孔、８ｅは制御筒８の先端に設けたテーパ筒、９は先端が燃料噴霧ノズル７と燃焼筒３の燃料流入口４との間に配置した一対の点火電極であり、この種の圧力噴霧式石油燃焼機において、運転スイッチが操作されると燃焼ファン１が回転を始め、次に一対の点火電極９の先端部の間に放電火花を発生し、その後、燃料ポンプ６が作動すると燃料噴霧ノズル７から霧状燃料が噴出するので、この霧状燃料は放電火花によって着火し、火炎が燃焼筒３内に吹込まれる。

旋回羽根５から送られる空気は燃料流入口４から燃焼筒３内に吹込まれる霧状の燃料の周囲に回転空気流を形成しており、着火した霧状燃料の一部は燃焼熱によって気化し、可燃ガス化して旋回羽根５の前方に拡散しており、この可燃ガスは旋回羽根５の間から吹出す空気によって燃焼し、旋回羽根５に付着したリング状の炎を形成している。この為、着火が確認できてから点火電極９の火花を停止しても、旋回羽根５の前面のリング状の火種によって燃焼炎がとぎれることなく維持できるものである。

燃焼筒３内の燃焼炎は旋回羽根５から吹出す空気流によって方向付けられて回転流を作りながら前方へ吹出しており、また、燃焼筒３の側壁の空気供給口３ａからは燃焼炎の側方に向けて空気を供給しているから、燃焼炎は燃焼筒３の中央に位置して燃焼を促進し、渦巻き状に回転しながら前方へ向かって短い炎で燃焼している。

このような圧力噴霧式石油燃焼機において、従来では送風筒２を制御筒８よりも後方に伸ばし、燃焼ファン１の吐出口１ａを制御筒８よりも後方の送風筒２の側壁に接続し、燃焼ファン１の燃焼空気を制御筒８の後方から供給していたが、最近では燃焼機のコンパクト化を目的として、燃焼ファン１の吐出口１ａを制御筒８の側方の送風筒２の側壁に配置したものがある。

しかし、この構成では燃焼ファン１の燃焼空気が制御筒８の側壁に向けて吹出すため、送風筒２内の制御筒８の周囲の風圧が上昇しないと燃焼筒３に向かう空気流を形成できないが、制御筒８の周囲の風圧が上昇すると空気孔８ｃから制御筒８内に送られる空気の流速が速くなってしまう。

このように燃焼機のコンパクト化を目的とした結果、燃料流入口４を通過する空気の流速が速くなって燃料噴霧ノズル７の噴霧パターンが乱れたり、点火電極９の先端間につくられる放電火花も不安定となり、着火遅れや着火不能が多くなる。また、燃焼時には燃焼音の増大や燃焼のバランスを崩して不完全燃焼の原因となるという問題があり、何らかの対策が必要であった。

この発明は上記の課題を解決するもので、８ａは燃焼筒３の底板に接続して燃料噴霧ノズル７と点火電極９を囲うように形成した制御筒８の前部筒、８ｂは前部筒８ａと送風筒２の底板の間に配置して前部筒８ａよりも直径を大きく設定した制御筒８の後部筒であり、燃焼ファン１の吐出口１ａは燃焼空気が前部筒８ａと後部筒８ｂの両方に向かって吹出すように配置され、前記空気孔８ｃは前部筒８ａの側壁のみに形成している。

燃焼ファン１の吐出口１ａから送風筒２内に送られる燃焼空気のうち、後部筒８ｂ側に吹出す燃焼空気は送風筒２と後部筒８ｂとの間の狭い空間を流れて圧力を高め、送風筒２の底板付近から燃焼筒３方向に向かう空気流を形成し、前部筒８ａ側に吹出す燃焼空気は送風筒２と前部筒８ａとの間の空間を流れ、このとき後部筒８ｂ側から燃焼筒３方向に向かう空気流によって燃焼筒３方向に誘導され、空気の一部が空気孔８ｃから前部筒８ａ内に供給され、一部は後部筒８ｂ側で形成された空気流と一緒に燃焼筒３に向かう。

前部筒８ａ側の風圧と後部筒８ｂ側の風圧に圧力差を生じさせることにより、圧力の高い後部筒８ｂ側から圧力の低い前部筒８ａ側に向かって空気が流れやすくなるので、空気孔８ｃを設けた前部筒８ａの周囲には過大な圧力がかかることはなくなり、空気孔８ｃからは一定の流速の燃焼空気が供給でき、噴霧パターンや放電火花を乱すことなく、安定した着火性能と燃焼性能を維持できるものとなった。

また、燃焼空気が送風筒２の底板付近から燃焼筒３方向に向かってスムーズに流れることができるから、燃焼筒３に向かう空気の流速が低下することはなく、空気供給口３ａからも一定の空気量の流入が可能となり、良好な燃焼状態を維持できるものとなった。

また、図２に示すこの発明の他の実施例では、送風筒２と同心軸上に配置された制御筒８に対して、燃焼ファン１の吐出口１ａを制御筒８の中心軸から偏した位置に取付けたものであり、燃焼ファン１の吐出口１ａが送風筒２の側壁と制御筒８との間に向かって開口している。

この構成では、燃焼ファン１の吐出口１ａから送風筒２内に吹出す燃焼空気が送風筒２の側壁と制御筒８の側壁との間に送られ、送風筒２と制御筒８との間の空間を制御筒８の側面に沿って流れるので、制御筒８にかかる風圧が均一にすることができ、空気孔８ｃから前部筒８ａ内の全体に均一に空気が流入するものとなり、燃料噴霧ノズル７の噴霧パターンや点火電極９の放電火花が安定し、着火性能や燃焼状態が安定するものとなった。

また、８ｄは制御筒８を構成する前部筒８ａと後部筒８ｂとの間に配置したベース板であり、燃料噴霧ノズル７と点火電極９がベース板８ｄに取付けられている。この発明では制御筒８を構成する後部筒８ｂ内には燃焼ファン１の燃焼空気を供給する必要がないから、この後部筒８ｂの内部空間を燃料噴霧ノズル７と点火電極９の取付け部として利用することで、バーナの前後方向の寸法を短くすることができ、コンパクト化が可能となった。

具体的な実施例として、７ａは先端に燃料噴霧ノズル７を形成したノズルブラケット、９ａは点火電極９を保護しながらベース板８ｄとの間で絶縁状態を作り出す絶縁体であり、燃料噴霧ノズル７や点火電極９はノズルブラケット７ａや絶縁体９ａによってベース板８ｄに固定されている。ノズルブラケット７ａと絶縁体９ａはベース板８ｄを貫通して取付けられ、後部筒８ｂ内に突出した後端部に燃料パイプ６や電源コードの接続端子を備えている。

従来では送風筒２の底板に燃料噴霧ノズル７と点火電極９を取付けていたため、ノズルブラケット７ａや絶縁体９ａの接続端子は送風筒２の底板から突出していたが、この発明ではノズルブラケット７ａや絶縁体９ａの接続端子を送風筒２内に位置させることができたから、その分だけ送風筒２を短く構成することができるようになり、バーナのコンパクト化が実現できるものとなった。

なお、この発明の構造であれば、制御筒８を構成する後部筒８ｂとベース板８ｄを絞り加工によって送風筒２の底板から一体に形成してもよく、その場合は部品点数が減少して製造コストの低減も期待できるものである。

この発明の実施例を示す圧力噴霧式石油燃焼機の要部断面図である。図１に示す実施例の燃焼機を燃焼筒側からのぞむ要部断面図である。

符号の説明

１燃焼ファン
２送風筒
３燃焼筒
３ａ空気供給口
４燃料流入口
５旋回羽根
６燃料ポンプ
７燃料噴霧ノズル
８制御筒
８ａ前部筒
８ｂ後部筒
８ｃベース板
９点火電極

Claims

燃焼ファン１によって燃焼空気が送られる送風筒２の中に有底筒形の燃焼筒３を配置し、かつ、該燃焼筒３の側壁には多数の空気供給口３ａを、底板中央には燃料流入口４を、燃料流入口４の周囲には旋回羽根５を設け、
該燃料流入口４にのぞませて燃料ポンプ６の吐出圧力で霧状燃料を燃焼筒３内に供給する燃料噴霧ノズル７を取付けた石油燃焼機において、
燃料噴霧ノズル７を囲むように配置した制御筒８を燃焼筒３の底板と送風筒２の底板との間に設け、
該制御筒８は燃焼筒３側に配置した直径の小さい前部筒８ａと、送風筒２の底板側に配置した直径の大きい後部筒８ｂとで構成し、
制御筒８の前部筒８ａの側壁に空気孔８ｃを設けると共に、
前記燃焼ファン１の吐出口１ａは制御筒８を配置した送風筒２の後部側の側壁に開口し、
燃焼ファン１の燃焼空気は前部筒８ａと後部筒８ｂに向けて吹出すことを特徴とする圧力噴霧式石油燃焼機の空気供給構造。
前記燃焼ファン１の吐出口１ａは送風筒２と同心軸上に配置した制御筒８の中心軸から側方に偏した位置に取付け、
燃焼ファン１の燃焼空気が送風筒２の側壁と制御筒８の側壁の間に吹出すことを特徴とする請求項１記載の圧力噴霧式石油燃焼機の空気供給構造。
前記制御筒８を構成する前部筒８ａと後部筒８ｂとの間には燃料噴霧ノズル７と点火電極９を取付けるベース板８ｄを形成したことを特徴とする請求項１記載の圧力噴霧式石油燃焼機の空気供給構造。