JP4110290B2

JP4110290B2 - 暖房装置用バーナー

Info

Publication number: JP4110290B2
Application number: JP2003131055A
Authority: JP
Inventors: ヴェーバーシュテッフェン; ミーステルフェルトエドガー
Original assignee: ベバストテルモジスティームインターナツィオナールゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2023-05-09
Also published as: EP1363071A1; JP2003336815A; DE10221495A1; DE10221495B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼室に通じる一次燃焼空気供給部を備え、この燃焼室の火炎の範囲内に、燃焼室内の熱を堰止めるためのバッフル板が配置されている、移動式暖房装置用のバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記種類のバーナーの場合、燃焼室内に熱を堰止め、それによって燃焼室全体の大きさ（特に長さ）を小さくするために、バッフル板が使用される。このバッフル板は一般的に燃焼空気または燃焼ガスの主流れ方向に対して横方向に配置された流れじゃま板である。
【０００３】
バッフル板によって次の作用が達成される。
【０００４】
燃焼室内の流れを方向変換し、乱流を発生することができる。この乱流は燃料と燃焼空気を良好に混合する。
【０００５】
始動状態が改善される。なぜなら、特にいわゆる“死水領域”が形成されるからである。
【０００６】
特に燃料の噴霧が充分でないときに、燃焼状態が改善される。なぜなら、蒸発しない燃料粒子がバッフル板上ので流れ方向変換に追従せず、したがってバッフル板に当たるからである。すなわち、燃料粒子はバッフル板上で蒸発する。これはバッフル板の高い温度によって促進される。
【０００７】
冒頭に述べた噴霧バーナーは公知である（例えば特許文献１と特許文献２参照）。このバーナーの場合、堰止め体またはバッフル板はノズル本体の手前に横方向に配置されている。
【０００８】
特に自動車排気装置の微粒子フィルタ再生のための燃焼室が公知である（例えば特許文献３参照）。この場合、燃焼室の内部にバッフル板が配置されている。このバッフル板は運転中赤熱し、したがってグロー要素または点火要素として作用する。燃焼室には更に、第２の燃焼空気供給装置が設けられている。この第２の燃焼空気供給装置は、燃焼ガスの流れ方向においてバッフル板の背後の離れたところで他の燃焼空気を接線方向に向けて燃焼室内に案内する。それによって、燃料と燃焼空気との混合気がきわめて均質に形成される。
【０００９】
バッフル板を備えた気化式オイルバーナーが公知である（例えば特許文献４参照）。このオイルバーナーは炎管の端部に配置され、熱を溜めるために設けられている。この気化式オイルバーナーの場合、二次燃焼空気は燃焼ガスの流れ方向においてバッフル板の手前の離れたところで炎管内に供給される。
【００１０】
火炎を短縮するために炎管の端部にバッフル板を配置したバーナーヘッドが公知である（例えば特許文献５参照）。バッフル板の手前の離れたところに二次燃焼空気穴が設けられている。バッフル板とそのホルダーは耐熱性の金属またはセラミックスで作られている。
【００１１】
公知のバッフル板は、燃焼によって発生する熱によって１０００〜１３００°Ｃの温度まで加熱される。この温度の場合、金属材料の強度が低下し、腐食が促進される。したがって、公知の金属製バッフル板は、部分的に変形および／または酸化する。このようなバッフル板の材料の不利な損傷は、バーナーの故障につながる。バーナーを短い加熱相と冷却相とで周期的に運転すると、この作用が増幅される。公知のバーナーの場合、高熱に耐え、同時に高温腐食に対して抵抗力のある材料を使用することによってのみ、バッフル板の要求寿命を達成することができる。このような材料はバッフル板のコストを上昇させる。
【００１２】
【特許文献１】
独国特許出願公開第１００１９１９８明細書
【００１３】
【特許文献２】
独国特許出願公開第１００３９１５２明細書
【００１４】
【特許文献３】
独国特許出願公開第４２１８６２９明細書
【００１５】
【特許文献４】
独国特許出願公開第３３４１３０５明細書
【００１６】
【特許文献５】
独国特許出願公開第３６１８９８７明細書
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の根底をなす課題は、上記の欠点を回避し、バッフル板を低コストで製作することができる、冒頭に述べたバーナーを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明に従い、冒頭に述べた種類のバーナーにおいて、一次燃焼空気供給部のほかに、空気をバッフル板に流してバッフル板を冷却することができる冷却空気供給部が設けられていることによって解決される。
【００１９】
本発明に従ってバッフル板を冷却することにより、バッフル板温度が低下する。このようにして得られたバッフル板の低い温度に基づいて、低コストの材料を使用する場合でも、バッフル板の強度が高くなり、腐食が低減される。それによって、本発明によるバッフル板の寿命は従来のバッフル板よりも長い。本発明によるバッフル板のために、価格が安く品質のよい材料が使用可能である。この材料は更に、加工コストも安い。
【００２０】
バッフル板の冷却の強さは本発明に従って、単位時間あたりに供給される冷却空気量と、供給時の冷却空気の温度とによって調節可能であり、そしてバッフル板の所望な最高温度が保証可能である。この最高温度は、バッフル板が点火装置としての作用をすることができるような高さに選定可能である。バッフル板は一般的に約９５０〜１０００°Ｃの間の温度に冷却される。
【００２１】
冷却空気の案内は、例えば横断面が円形または長方形の閉じた通路によってあるいは例えば横断面がＵ字形またはＬ字形の開放した通路によって行うことができる。
【００２２】
本発明の有利な実施形では、バッフル板がほぼ円形に形成されているかまたは燃焼室がほぼ円筒形に形成され、冷却空気供給部によって空気がほぼ半径方向からバッフル板に供給される。このような空気供給部によって、燃焼室への冷却空気の流路が短くなり、それによって燃焼ガスによる冷却空気の加熱が比較的に弱い。
【００２３】
更に、バッフル板がほぼ円形に形成されているかまたは燃焼室がほぼ円筒形に形成され、冷却空気供給部によって空気はほぼ接線方向からバッフル板に供給可能である。空気の接線方向の流れによって、バッフル板のエッジがきわめて強く冷却され、バッフル板の中央に比較的に高温の領域が生じる。この高温の領域は例えば火炎の点火のために利用可能である。
【００２４】
冷却空気供給部から冷却空気をバッフル板に直接案内することにより、きわめて強い冷却が達成されるという利点がある。
【００２５】
更に、バッフル板が一次燃焼空気供給部とは反対側の背面を備え、冷却空気供給部によって冷却空気をバッフル板の背面に案内可能であることにより、本発明の冷却が一層良好になる。このような構造の場合、バッフル板の冷却は流れ方向においてバッフル板の手前における火炎形成に悪影響を及ぼさない。更に、冷却空気は燃焼ガスの主流からわずかしか離れない。というのは、冷却空気がバッフル板の“風の当たらない個所”とバッフル板の固定フランジ内に存在するからである。
【００２６】
本発明の他の有利な実施形では、単位時間あたりに供給される冷却空気の量が冷却空気供給部によって、特にバッフル板の表面にわたって変更可能である。バッフル板は所定の表面領域を強く冷却可能である。これにより、表面にわたって比較的に均一な温度が得られる。これは特に、バッフル板が点火要素として作用しないときに有利である。
【００２７】
均一で比較的に強い冷却作用をバッフル板全体にわたって達成するために、冷却空気が冷却空気供給部によって同時に複数の方向からバッフル板に供給可能である。その際、部分冷却流の数は変更可能である。
【００２８】
更に、渦を有する冷却空気が冷却空気供給部によってバッフル板の表面に案内されると有利である。これにより、バッフル板の冷却の均一性と強さが同様に改善される。
【００２９】
本発明による冷却空気供給部によって同時に火炎用二次燃焼空気が燃焼室に供給可能であると有利である。これにより（１個の他の空気供給装置によって）一次燃焼空気と二次燃焼空気による段階的な燃焼が可能であり、一方、同時にバッフル板を冷却し、その温度を低下させることができる。
【００３０】
段階的な燃焼の作用をできるだけ利用するために、冷却空気の全量が先ず最初にバッフル板を冷却し、続いて単位時間あたりに供給される冷却空気の全量が燃焼室内で二次燃焼空気としての働きをするように、冷却空気の全量が燃焼室に送り込まれると有利である。これは、燃焼時に冷却空気のほとんど全部の酸素が燃料内の炭素の酸化のために利用されることを意味する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の概略図に基づいて本発明のバーナーの実施の形態を詳しく説明する。
【００３２】
図１には、車両補助暖房のための移動式暖房装置の図示していないバーナーの炎管（内筒）１０の縦断面が示してある。炎管１０は軸線１２に沿って円筒形に形成され、その内部に燃焼室１４を画成している。
【００３３】
燃焼室１４内には、図１において左側に、バーナーの図示していないノズル本体が設けられている。このバーナーは噴霧バーナーとして形成されている。
【００３４】
ノズル本体には液体燃料が送り込まれ、この燃料は一次燃焼空気によって一緒に運ばれる。ノズルホルダ（ノズル棒）で噴霧された燃料はそこで点火され、そして燃焼ガスとして、図１において左側から右側に、図１で矢印１６で示した主流れ方向に沿って炎管１０内で軸線１２方向に流れる。
【００３５】
炎管１０内には、ほぼ円形のバッフル板１８が軸線１２に対して横向きにかつ主流れ方向１６に対してほぼ横向きに、３個または４個の固定フランジ（固定脚部）２０によって炎管１０の内周面に固定されている。この固定フランジはそのうちの２つだけが示してある。バッフル板１８は燃焼ガスとこの燃焼ガスによって一緒に案内された熱を堰止めて炎管１０内に溜める働きをする。バッフル板１８の熱を溜める作用に基づいて、炎管１０ひいてはバーナー全体を軸線１２の方向において比較的に短く形成することが可能である。
【００３６】
バッフル板１８を比較的に低コストの材料によって作ることができ、バッフル板のために高温に耐え耐食性のある高価な材料を使用する必要がないようにするために、冷却空気供給部２２が設けられている。この冷却空気供給部２２によって、冷却空気を、バッフル板１８の図１において右側、すなわち背面２４の側に流すことができる。
【００３７】
冷却空気供給部２２はバーナーの運転中、従来のバーナーのバッフル板と比べて、バッフル板１８の温度を低下させる。
【００３８】
冷却空気供給部２２は穴２６を備えている。この穴２６は炎管１０の内周面の周囲にわたって分配されて１つの円上に配置されている。穴２６が図１においてバッフル板１８の右側に配置されているので、穴２６を経て供給された冷却空気はバッフル板１８の背面２４に直接向けられる。
【００３９】
穴２６には図示していない空気案内通路が接続されている。暖房装置と同様に図示していない燃焼空気供給部から、冷却空気が空気案内通路に供給される。燃焼空気供給部は一般的に燃焼空気ファンを備えている。この燃焼空気ファンは一次空気をノズル本体に供給する働きもする。
【００４０】
穴２６の形は、冷却空気が炎管１０を通って半径方向内向きの流れ方向２８におよびバッフル板１８の中心の方に向けられるように（図２参照）、空気案内面を備えている。これにより、バッフル板１８の中央はそのエッジと比べて比較的に強く冷却される。なぜなら、バッフル板１８の風の当たらないところに、乱流が形成されるからである。
【００４１】
図３には、空気案内面が穴２６とそれに所属する空気案内通路に設けられている実施の形態が示してある。この空気案内通路は冷却空気を接線流れ方向３０からバッフル板１８に案内する。バッフル板へのこのような流れは、バッフル板１８の背面２４に、冷却空気の渦を形成する。この渦３２に基づいて、冷却空気は比較的に長く背面２４にとどまるので、比較的に多くの熱エネルギーがバッフル板１８から冷却空気に移動する。
【００４２】
冷却空気供給部２２は、穴２６の配置に基づいて同時に次のように形成されている。すなわち、供給された空気が燃焼室１４内で燃焼する火炎のための二次燃焼空気としての働きをするように形成されている。これは燃料に含まれる炭素を、効果的にかつ有害物質を減らすように酸化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】移動式暖房装置のための本発明によるバーナーの燃焼室の概略的な縦断面図である。
【図２】図１の燃焼室内のバッフル板の側面図である。
【図３】本発明によるバーナーの第２の実施の形態のバッフル板の側面図である。
【符号の説明】
１０…炎管、１２…軸線、１４…燃焼室、１６…一次空気の主流れ方向，１８…バッフル板、２０…固定フランジ，２２…冷却空気供給部、２４…背面，２６…穴、２８…半径方向の流れ方向、３０…接線方向の流れ方向、３２…渦

Claims

燃焼室（１４）に通じる一次燃焼空気供給部（１６）を備え、この燃焼室の火炎の範囲内に、燃焼室（１４）内の熱を堰止めるためのバッフル板（１８）が配置されている、移動式暖房装置用のバーナーにおいて、一次燃焼空気供給部（１６）のほかに、空気をバッフル板（１８）に流してバッフル板を冷却することができる冷却空気供給部（２２）が設けられ、
バッフル板（１８）がほぼ円形に形成されているかまたは燃焼室（１４）がほぼ円筒形に形成され、冷却空気供給部（２２）によって空気がほぼ接線方向からバッフル板（１８）に供給可能であり、
冷却空気供給部（２２）により、バッフル板（１８）の表面において空気の渦が形成されることを特徴とするバーナー。
バッフル板（１８）がほぼ円形に形成されているかまたは燃焼室（１４）がほぼ円筒形に形成され、冷却空気供給部（２２）によって空気がほぼ半径方向からバッフル板（１８）に供給可能であることを特徴とする請求項１記載のバーナー。
冷却空気供給部（２２）から冷却空気をバッフル板（１８）に直接案内可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のバーナー。
バッフル板（１８）が一次燃焼空気供給部（１６）とは反対側の背面（２４）を備え、冷却空気供給部（２２）によって冷却空気をバッフル板（１８）の前記背面（２４）に案内可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のバーナー。
単位時間あたりに供給される冷却空気の量が冷却空気供給部（２２）によって、特にバッフル板（１８）の表面にわたって変更可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のバーナー。
冷却空気が冷却空気供給部（２２）によって同時に複数の方向（２６，２８，３０）からバッフル板（１８）に案内可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のバーナー。
火炎用二次燃焼空気が冷却空気供給部（２２）によって同時に燃焼室（１４）に供給可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のバーナー。
単位時間あたりに供給される冷却空気の全量がバッフル板（１８）の冷却後二次燃焼空気として使用されることを特徴とする請求項７記載のバーナー。