JP4110947B2 - 圧力噴霧式石油燃焼機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼ファンによって燃焼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燃料噴霧ノズルにのぞませた開口を設け、この底板の開口の周囲には旋回羽根が配置されている。
【０００３】
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開口から燃焼筒内に送られる。また、底板中央の開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。
【０００４】
旋回羽根のある底板中央の開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。
【０００５】
燃焼筒の側壁には多数の空気孔を設けてあり、送風筒と燃焼筒の間を流れる空気を空気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。
【０００６】
ところで、燃焼能力が可変できる圧力噴霧式石油燃焼機で燃焼炎の状態が燃料噴霧ノズルからの吐出圧力によって変化する場合、噴霧の拡がりや燃焼スピードに合わせて燃焼筒内の前部と後部とで異なる直径を持つものがあり、前部筒の直径を後部筒の直径よりも大きくしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そして、このような構造の場合、燃焼能力が大きいほど燃焼筒全体で燃焼が行われ燃焼筒の直径が大きい前部筒付近で燃焼が完了するが、燃焼能力が小さくなるほど燃焼筒の直径が小さい後部筒付近で燃焼が完了する。そして、燃焼能力を絞った時に、外乱要因などによって空気不足燃焼となった場合、後部筒で燃焼は完了されず、燃焼炎は前部筒まで伸び、前部筒の側壁空気孔から供給される燃焼空気はその空気不足燃焼となった燃焼炎を前部筒側壁まで引き寄せながら燃焼炎に寄与することになるが、この空気流によって燃焼炎は火炎温度を低下させるから、前部筒側壁に燃料中の揮発しにくい成分、タール分が堆積することとなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記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内に有底筒状で側壁に空気孔３ｃを設けた燃焼筒３を配置し、該燃焼筒３は送風筒２の先端部側の前部筒３ａの直径を大きく、燃焼筒３の底板４付近の後部筒３ｂの直径を小さく設定し、直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとの間にリング状の段部６を配置するとともに、前記燃焼筒３の底板４中央には燃焼噴霧ノズル５にのぞませた開口４ａを設け、この開口４ａの周囲の燃焼筒３の底板４には旋回羽根４ｂを設けた石油燃焼機において、前記燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃは後部筒３ｂの側壁のみに設け、前記燃焼筒３のリング状の段部６に前向き空気孔６ａを配置し、かつ、送風筒２の先端部と前部筒３ａの前縁との間には燃焼筒３前方に空気供給するスリット状の空気供給路７を形成し、前記噴霧ノズル５には吐出圧力可変手段８を備えた燃料ポンプ９を接続し、前記吐出圧力可変手段８によって燃焼量が抑制された燃焼炎に前向き空気孔６ａから前向き燃焼空気を供給して燃焼筒３の中央で燃焼させることを特徴とする燃焼能力を可変する圧力噴霧式石油燃焼機である。
【０００９】
また、前記送風筒２の前縁には内方に向いたリング状の前板２ａを設け、かつ燃焼筒３の前縁には前板２ａの裏面に向かう外フランジ３ｄを形成し、該外フランジ３ｄには、前面側に突出する突起３ｅを複数箇所に設け、該突起３ｅが前板２ａの内壁に当接することで生じる前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間によって前記空気供給路７を形成した構造とすることで、前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間を均一に形成し、燃焼筒３にかかる燃焼空気送風圧を全周にわたり均一にすることができた。
【００１０】
さらに、前記送風筒２の前縁に設けたリング状の前板２ａを斜め前方に向いたテーパー状に形成したことにより、空気供給路７を通って供給される燃焼空気は燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに供給されるようになった。
【００１１】
【作用】
この発明では、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間の段部６に前向き空気孔６ａを設け、前部筒３ａに空気孔３ｃを一切設けないから、吐出圧力可変手段８を備えた燃料ポンプ９により燃焼能力が低下した時において、外乱要因などによって空気不足燃焼となった場合でも、燃焼炎を前部筒３ａの側壁まで引き寄せることなく、前向き空気孔６ａから燃焼空気を供給することで、前部筒３ａまで伸びた空気不足燃焼となった燃焼炎は前方に向かいながら前向き空気孔６ａからの前向き燃焼空気と混合し、燃焼筒３の中央付近で燃焼が促進されるようになった。
【００１２】
【実施例】
実施例を示す図１によってこの構成を説明すると、２は燃焼用空気が送られる送風筒、３は送風筒２内に配置された有底筒形の燃焼筒、３ａは燃焼筒３のうち送風筒２の先端側に配置された直径の大きい前部筒、３ｂは燃焼筒３のうち前部筒３ａの一方に配置された直径の小さい後部筒、３ｃは送風筒２から燃焼空気が供給できるように燃焼筒３の側壁に設けた多数の空気孔、４は有底筒形の燃焼筒３の底面である底板、４ａは底板中央の開口、４ｂは開口４ａの周囲に設けた旋回羽根である。
【００１３】
１は前記送風筒２内を通り燃焼筒３内に燃焼用空気を供給する燃焼ファンであり、この燃焼ファン１は運転の開始から回転しているので、燃焼空気は開口４ａと、旋回羽根４ｂの間隙と、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃから燃焼筒３内に送られており、空気孔３ｃの位置と大きさにより適切に制御されて燃焼筒３内へ供給されるものである。
【００１４】
５は前記燃焼筒３の底板４中央の開口４ａにのぞませた燃料噴霧ノズル、９は燃料噴霧ノズル５に接続された燃料ポンプであり、燃料ポンプ９を運転すると燃料は燃料ポンプ９の吐出能力に合わせて加圧されて燃料噴霧ノズル５に送られ、開口４ａから霧状燃料となって燃焼筒３内に吹込まれる。
【００１５】
１０は先端が燃料噴霧ノズル５と燃焼筒３の開口４ａとの間に位置した放電点火装置であり、この種の圧力噴霧式石油燃焼機において、図示せざる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、次に放電点火装置１０が作動して先端の電極から放電火花を発生し、その後、燃料ポンプ９が作動すると燃料噴霧ノズル５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。
【００１６】
一方、旋回羽根４ｂから送られる空気は旋回羽根４ｂによって斜め方向に吹出されて、燃焼筒３内を回転する空気流を形成している。そして、開口４ａから燃焼筒３に吹込まれる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４ｂの前方に拡散しており、この可燃ガスは旋回羽根４ｂの間隙から吹出す空気によって燃焼し、旋回羽根４ｂ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放電点火装置１０を停止しても、旋回羽根４ｂの前面のリング状の火種によって燃焼炎が途切れることなく維持できるものである。
【００１７】
また、燃焼筒３内の燃焼炎は旋回羽根４ｂ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、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃからは燃焼炎の側部に向けて空気を供給しているから、燃焼炎は燃焼筒３内で渦巻状に回転しながら前方へ向かって燃焼を促進している。
【００１８】
８は燃料ポンプ９によって燃料噴霧ノズル５から噴出する燃料流量を可変する吐出圧力可変手段であり、該吐出圧力可変手段８によって燃料ポンプ９の吐出流量が大きくなって、燃焼能力が大きいほど前部筒３ａと後部筒３ｂの燃焼筒３全体で燃焼が行われ、直径が大きい前部筒３ａ付近で燃焼が完了する。また、燃料ポンプ９の吐出流量を絞って燃焼能力が小さくなるほど直径が小さい後部筒３ｂ付近で燃焼は完了され、すなわち直径が大きい前部筒３ａの側壁空気孔３ｃから供給される燃焼空気はそのほとんどは燃焼に寄与しないようにすることで、圧力噴霧式石油燃焼機でも燃焼量を可変した燃焼ができるようになっている。
【００１９】
前記吐出圧力可変手段８の実施例を示す図２において、８ａは噴霧圧力を作り出す燃料ポンプ９の吸入側に接続する吐出量可変ポンプ、８ｂは燃料噴霧ノズル５と燃料ポンプ９の吸入側とを接続するリターンパイプ、８ｃはリターンパイプ８ｂに取付けた電磁弁、８ｄはリターンパイプ８ｂに取付けて燃料ポンプ９の吸入側への流れを許す逆止弁であり、前記吐出量可変ポンプ８は燃料噴霧ノズル５から噴出する燃料流量を制御しており、燃料ポンプ９は噴霧する流量が少なくとも燃料噴霧ノズル５から正常に噴霧が得られるように燃料圧力を高めている。
【００２０】
該燃料ポンプ９が噴霧に適する圧力を作り出すためには一定の流量が必要であるから、吐出量可変ポンプ８ａによって流量が抑制された時でも、逆止弁８ｄを介してリターンパイプ８ｂから燃料を吸入側に戻すことによって、燃料ポンプ９を通過する流量を確保して圧力を高め、燃料噴霧ノズル５から吐出量可変ポンプ８ａで制御された燃料流量を噴霧することができる。
【００２１】
また、前記吐出圧力可変手段８の他の実施例として、マイクロコンピュータなどによる燃料ポンプ９の駆動制御装置によって実現することができる。一般に吐出流量を変化する燃料ポンプ９の制御装置では駆動周波数を変化させるだけであるから、その吐出圧力を噴霧に適するほど高圧にすることができないが、図３に示すようにパルス駆動される燃料ポンプ９に対して、この通電幅を変化させることで噴霧流量を変化させることができる。
【００２２】
即ち、燃料ポンプ９を駆動する周波数とその時の通電幅を設定することで燃焼能力の小さな時の噴霧状態を得ることができ、更に、この通電幅を大とすることで噴霧する燃料流量が多くなり、また、駆動周波数を高くして噴霧圧力の適正化を図ることもできるので、吐出圧力可変手段８がマイクロコンピュータを使うポンプ制御装置によっても実現できる。
【００２３】
そして、この吐出圧力可変手段８において、このように通電幅を狭くしてパルス駆動周波数を下げた燃焼能力が小さい時は、燃料ポンプ９の吐出圧力が噴霧限界圧力に近づくために燃料噴霧ノズル５から噴出する霧状燃料の噴霧粒径は大きく、霧状燃料の気化スピードは遅くなって、燃焼炎が前部筒３ａまで届き、燃焼熱が霧状燃料の気化に使われて火炎温度は低下しており、より空気不足の影響を受けやすくなる。
【００２４】
前記吐出圧力可変手段８によって燃焼能力を小さくして燃焼炎が後部筒３ｂ付近で完了するときに、外乱要因などで空気不足燃焼となった場合、直径が小さい後部筒３ｂでは燃焼が完了されずに燃焼炎は直径が大きい前部筒３ａまで伸び、この時は前部筒３ａ側壁の空気孔から供給される燃焼空気が燃焼炎に供給されることになるが、燃焼炎は前部筒３ａの空気孔に近づいて燃焼を行うので、低温の前部筒３ａで冷やされて火炎温度が低くなり、前部筒３ａ側壁に燃料中の揮発しにくい成分であるタール分などが堆積しやすくなる。
【００２５】
また、一度タール分が前部筒３ａ側壁に堆積すると、着火時および消火時に燃料噴霧ノズル５から噴出された霧状燃料のうち未燃分がそのタール分に吸収され、気化されずにタール化されることを繰返し、タール分がどんどん堆積する悪循環となり、ついには燃焼空気を供給する空気孔３ｃを塞いだり、また、堆積したタール分が剥がれて細かい煤が排出されて、周囲を煤で汚すという恐れがある。
【００２６】
この発明は上記の課題を解決するもので、６は燃焼筒３である直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとの間のリング状の段部、６ａは段部６に前向きに配置した前向き空気孔であり、前記燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃは直径が小さい後部筒３ｂの側壁のみに設け、すなわち、直径が大きい前部筒３ａの側壁には空気孔３ｃを一切設けていない燃焼筒３の構造である。
【００２７】
前記吐出圧力可変手段８によって燃焼量を抑制した燃焼において、上記の構造によれば空気不足となった燃焼炎が直径の大きい前部筒３ａまで伸びた時でも、前部筒３ａに設けた多数の空気孔に代って、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間のリング状の段部６に複数個配置した前向き空気孔６ａから燃焼空気を供給できるようになり、前部筒３ａまで伸びた空気不足燃焼となった燃焼炎は前方に向かいながら前向き空気孔６ａからの前向き燃焼空気と混合し、燃焼筒３の中央付近で燃焼が促進されるため、空気不足燃焼となった場合でも燃焼筒３全体を使って完全燃焼に近づくことができ、燃焼筒３の内面にタールの付着をなくすことができた。
【００２８】
このように、タール分の堆積が無くなったことで、着火時および消火時の燃料噴霧ノズル５から噴出された未燃分の霧状燃料はタール分に吸収されることがなくなり、長期間の使用にわたる着火消火の繰り返しによるタール分の堆積という悪循環が防止できた。また、タール分の堆積による燃焼状態への悪影響はなく、また、堆積したタール分が剥がれることにより周囲を煤で汚すことのない圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【００２９】
ところで、吐出圧力可変手段８が燃焼能力を大にセットした状態では燃焼筒３の空気孔３ｃから供給される空気で完全燃焼できるはずであるが、燃焼能力を小にセットした時と同様に、外乱の要因によって空気不足燃焼になることがある。７は送風筒２の先端部と前部筒３ａの前縁との間で形成される空気供給路であり、空気不足燃焼のまま燃焼筒３の前方に延びる燃焼炎に対して、この空気供給路７から送風筒２内の空気を供給することで、空気不足燃焼が解消されて完全燃焼するようになり、燃焼排気ガス中に煤が混じることを防ぐことができるという効果が得られる。
【００３０】
しかし、段部６に前向き空気孔６ａを設け、前部筒３ａの側壁に空気孔をなくす構造と、前記空気供給路７を設ける構造を組み合わせたときには、段部６によって後部筒３ｂの空気孔３ｃも段部６の前向きの空気孔６ａも、共に送風筒２の先端に向かう空気の流れの影響を受けやすくなる。そして、この空気供給路７が均一に形成されていないと、空気供給路７の部分的に隙間が大きい箇所から燃焼空気が比較的多量に燃焼筒３の前方に供給されることになる。このため、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃから供給される燃焼空気の送風圧が部分的に弱くなる箇所が存在し、その弱くなった部分の燃焼炎が部分的に空気不足燃焼となり、燃焼能力を小にした時には前部筒３ａまで燃焼炎が部分的に伸びるという問題点があった。
【００３１】
このように前部筒３ａまで部分的に伸びる燃焼炎については、燃焼筒３内で供給される燃焼空気だけでは燃焼を補完しづらく、更に外乱要因などによって空気不足燃焼となって伸びる燃焼炎は燃焼筒３の前方の熱交換器まで届き、共鳴音の発生や燃焼スモークを発生させるトラブルを起こしていた。
【００３２】
図４に示すこの発明の他の実施例において、２ａは送風筒２の前縁に内方に向いたリング状の前板、３ｄは燃焼筒３の前縁に設けた前板２ａの裏面に向かう外フランジ、３ｅは外フランジ３ｄの前面側からリング状の前板２ａに向けて突出する複数の突起であり、前記空気供給路７は突起３ｅが前板２ａの内壁に当接することで生じる前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間によって、全周にわたり均一に形成している。
【００３３】
このように空気供給路７は全周にわたり均一に形成したから、燃焼筒３と送風筒２との間の取付けに多少の誤差が生じても部分的に通過空気量が変動せず、後部筒３ｂの側壁の空気孔３ｃや段部６の前向き空気孔６ａから燃焼空気を燃焼筒３内に供給する送風圧が安定し、燃焼空気は全周にわたり均一に供給されることとなり、部分的な空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びを防止することができた。
【００３４】
図５に示すこの発明の他の実施例では、燃焼筒３の前縁の外フランジ３ｄと送風筒２の前縁の前板２ａとの間隔は突起３ｅによって均一に維持したまま、リング状の前記前板２ａをテーパー状に形成して斜め前方に向くように形成したものである。
【００３５】
このような前板２ａ形状とすることにより、空気供給路７を通って供給される燃焼空気は前板２ａに沿って斜め前方に吹出すから、空気供給路７から供給される燃焼空気が燃焼炎の流れに対して横から直角に吹出される時のように、燃焼ガスや燃焼炎の流れを妨げることはなく、空気供給路７から供給される燃焼空気は燃焼能力が大きいときでも燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに送られて、噴霧燃料が完全燃焼し易くなるとともに、着火遅れが起こらず着火性能が向上し、燃焼音を低減することできた。
【００３６】
【発明の効果】
上記のようにこの発明では、送風筒２の内部に配置した燃焼筒３は直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとで構成し、燃焼筒３の空気孔３ｃは後部筒３ｂだけにあけ、また、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間の段部６に前向き空気孔６ａを配置したから、吐出圧力可変手段８によって燃焼量が抑制された状態で外乱要因などによって空気不足燃焼が発生しても、燃焼筒３全体を使って完全燃焼に近づけることができた。また、煤やタールが前部筒３ａの側壁に堆積しないから、従来のように燃焼筒３内に堆積したタール分が剥がれることにより周囲を煤で汚すことのない圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【００３７】
また、送風筒２前縁にはリング状の前板２ａを、また、燃焼筒３前縁には前板２ａの裏面に向かう外フランジ３ｄを形成し、外フランジ３ｄには前板２ａに向けて突起３ｅを形成し、この前板２ａと外フランジ３ｄとの間に均一な隙間を作って空気供給路７としたから、送風筒２内の送風圧が全周にわたり均一になって空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びは防止できた。そして、更に外乱要因などによって空気不足燃焼が起きた場合でも、安定した燃焼状態を維持することができるようになった。
【００３８】
また、送風筒２の前縁に形成した前板２ａをテーパー状に形成すると、空気供給路７を通って燃焼筒３の前方に供給される燃焼空気は、前板２ａに沿って斜め前方に吹出されるようになった。このため、部分的な空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びがなくなり、かつ、空気供給路７からの燃焼空気は燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに供給されるようになり、着火性能が向上し、さらに燃焼音が低減した圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】吐出圧力可変手段の実施例を示す説明図である。
【図３】吐出圧力可変手段の他の実施例における動作状態を示す説明図である。
【図４】この発明の他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５】この発明の他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。
【符号の説明】
１ 燃焼ファン
２ 送風筒
２ａ 前板
３ 燃焼筒
３ａ 前部筒
３ｂ 後部筒
３ｃ 空気孔
３ｄ 外フランジ
３ｅ 突起
４ 底板
４ａ 開口
４ｂ 旋回羽根
５ 燃料噴霧ノズル
６ 段部
６ａ 前向き空気孔
７ 空気供給路
８ 吐出圧力可変手段
９ 燃料ポンプ
【産業上の利用分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼ファンによって燃焼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燃料噴霧ノズルにのぞませた開口を設け、この底板の開口の周囲には旋回羽根が配置されている。
【０００３】
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開口から燃焼筒内に送られる。また、底板中央の開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。
【０００４】
旋回羽根のある底板中央の開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。
【０００５】
燃焼筒の側壁には多数の空気孔を設けてあり、送風筒と燃焼筒の間を流れる空気を空気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。
【０００６】
ところで、燃焼能力が可変できる圧力噴霧式石油燃焼機で燃焼炎の状態が燃料噴霧ノズルからの吐出圧力によって変化する場合、噴霧の拡がりや燃焼スピードに合わせて燃焼筒内の前部と後部とで異なる直径を持つものがあり、前部筒の直径を後部筒の直径よりも大きくしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そして、このような構造の場合、燃焼能力が大きいほど燃焼筒全体で燃焼が行われ燃焼筒の直径が大きい前部筒付近で燃焼が完了するが、燃焼能力が小さくなるほど燃焼筒の直径が小さい後部筒付近で燃焼が完了する。そして、燃焼能力を絞った時に、外乱要因などによって空気不足燃焼となった場合、後部筒で燃焼は完了されず、燃焼炎は前部筒まで伸び、前部筒の側壁空気孔から供給される燃焼空気はその空気不足燃焼となった燃焼炎を前部筒側壁まで引き寄せながら燃焼炎に寄与することになるが、この空気流によって燃焼炎は火炎温度を低下させるから、前部筒側壁に燃料中の揮発しにくい成分、タール分が堆積することとなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記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内に有底筒状で側壁に空気孔３ｃを設けた燃焼筒３を配置し、該燃焼筒３は送風筒２の先端部側の前部筒３ａの直径を大きく、燃焼筒３の底板４付近の後部筒３ｂの直径を小さく設定し、直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとの間にリング状の段部６を配置するとともに、前記燃焼筒３の底板４中央には燃焼噴霧ノズル５にのぞませた開口４ａを設け、この開口４ａの周囲の燃焼筒３の底板４には旋回羽根４ｂを設けた石油燃焼機において、前記燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃは後部筒３ｂの側壁のみに設け、前記燃焼筒３のリング状の段部６に前向き空気孔６ａを配置し、かつ、送風筒２の先端部と前部筒３ａの前縁との間には燃焼筒３前方に空気供給するスリット状の空気供給路７を形成し、前記噴霧ノズル５には吐出圧力可変手段８を備えた燃料ポンプ９を接続し、前記吐出圧力可変手段８によって燃焼量が抑制された燃焼炎に前向き空気孔６ａから前向き燃焼空気を供給して燃焼筒３の中央で燃焼させることを特徴とする燃焼能力を可変する圧力噴霧式石油燃焼機である。
【０００９】
また、前記送風筒２の前縁には内方に向いたリング状の前板２ａを設け、かつ燃焼筒３の前縁には前板２ａの裏面に向かう外フランジ３ｄを形成し、該外フランジ３ｄには、前面側に突出する突起３ｅを複数箇所に設け、該突起３ｅが前板２ａの内壁に当接することで生じる前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間によって前記空気供給路７を形成した構造とすることで、前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間を均一に形成し、燃焼筒３にかかる燃焼空気送風圧を全周にわたり均一にすることができた。
【００１０】
さらに、前記送風筒２の前縁に設けたリング状の前板２ａを斜め前方に向いたテーパー状に形成したことにより、空気供給路７を通って供給される燃焼空気は燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに供給されるようになった。
【００１１】
【作用】
この発明では、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間の段部６に前向き空気孔６ａを設け、前部筒３ａに空気孔３ｃを一切設けないから、吐出圧力可変手段８を備えた燃料ポンプ９により燃焼能力が低下した時において、外乱要因などによって空気不足燃焼となった場合でも、燃焼炎を前部筒３ａの側壁まで引き寄せることなく、前向き空気孔６ａから燃焼空気を供給することで、前部筒３ａまで伸びた空気不足燃焼となった燃焼炎は前方に向かいながら前向き空気孔６ａからの前向き燃焼空気と混合し、燃焼筒３の中央付近で燃焼が促進されるようになった。
【００１２】
【実施例】
実施例を示す図１によってこの構成を説明すると、２は燃焼用空気が送られる送風筒、３は送風筒２内に配置された有底筒形の燃焼筒、３ａは燃焼筒３のうち送風筒２の先端側に配置された直径の大きい前部筒、３ｂは燃焼筒３のうち前部筒３ａの一方に配置された直径の小さい後部筒、３ｃは送風筒２から燃焼空気が供給できるように燃焼筒３の側壁に設けた多数の空気孔、４は有底筒形の燃焼筒３の底面である底板、４ａは底板中央の開口、４ｂは開口４ａの周囲に設けた旋回羽根である。
【００１３】
１は前記送風筒２内を通り燃焼筒３内に燃焼用空気を供給する燃焼ファンであり、この燃焼ファン１は運転の開始から回転しているので、燃焼空気は開口４ａと、旋回羽根４ｂの間隙と、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃから燃焼筒３内に送られており、空気孔３ｃの位置と大きさにより適切に制御されて燃焼筒３内へ供給されるものである。
【００１４】
５は前記燃焼筒３の底板４中央の開口４ａにのぞませた燃料噴霧ノズル、９は燃料噴霧ノズル５に接続された燃料ポンプであり、燃料ポンプ９を運転すると燃料は燃料ポンプ９の吐出能力に合わせて加圧されて燃料噴霧ノズル５に送られ、開口４ａから霧状燃料となって燃焼筒３内に吹込まれる。
【００１５】
１０は先端が燃料噴霧ノズル５と燃焼筒３の開口４ａとの間に位置した放電点火装置であり、この種の圧力噴霧式石油燃焼機において、図示せざる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、次に放電点火装置１０が作動して先端の電極から放電火花を発生し、その後、燃料ポンプ９が作動すると燃料噴霧ノズル５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。
【００１６】
一方、旋回羽根４ｂから送られる空気は旋回羽根４ｂによって斜め方向に吹出されて、燃焼筒３内を回転する空気流を形成している。そして、開口４ａから燃焼筒３に吹込まれる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４ｂの前方に拡散しており、この可燃ガスは旋回羽根４ｂの間隙から吹出す空気によって燃焼し、旋回羽根４ｂ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放電点火装置１０を停止しても、旋回羽根４ｂの前面のリング状の火種によって燃焼炎が途切れることなく維持できるものである。
【００１７】
また、燃焼筒３内の燃焼炎は旋回羽根４ｂ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、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃからは燃焼炎の側部に向けて空気を供給しているから、燃焼炎は燃焼筒３内で渦巻状に回転しながら前方へ向かって燃焼を促進している。
【００１８】
８は燃料ポンプ９によって燃料噴霧ノズル５から噴出する燃料流量を可変する吐出圧力可変手段であり、該吐出圧力可変手段８によって燃料ポンプ９の吐出流量が大きくなって、燃焼能力が大きいほど前部筒３ａと後部筒３ｂの燃焼筒３全体で燃焼が行われ、直径が大きい前部筒３ａ付近で燃焼が完了する。また、燃料ポンプ９の吐出流量を絞って燃焼能力が小さくなるほど直径が小さい後部筒３ｂ付近で燃焼は完了され、すなわち直径が大きい前部筒３ａの側壁空気孔３ｃから供給される燃焼空気はそのほとんどは燃焼に寄与しないようにすることで、圧力噴霧式石油燃焼機でも燃焼量を可変した燃焼ができるようになっている。
【００１９】
前記吐出圧力可変手段８の実施例を示す図２において、８ａは噴霧圧力を作り出す燃料ポンプ９の吸入側に接続する吐出量可変ポンプ、８ｂは燃料噴霧ノズル５と燃料ポンプ９の吸入側とを接続するリターンパイプ、８ｃはリターンパイプ８ｂに取付けた電磁弁、８ｄはリターンパイプ８ｂに取付けて燃料ポンプ９の吸入側への流れを許す逆止弁であり、前記吐出量可変ポンプ８は燃料噴霧ノズル５から噴出する燃料流量を制御しており、燃料ポンプ９は噴霧する流量が少なくとも燃料噴霧ノズル５から正常に噴霧が得られるように燃料圧力を高めている。
【００２０】
該燃料ポンプ９が噴霧に適する圧力を作り出すためには一定の流量が必要であるから、吐出量可変ポンプ８ａによって流量が抑制された時でも、逆止弁８ｄを介してリターンパイプ８ｂから燃料を吸入側に戻すことによって、燃料ポンプ９を通過する流量を確保して圧力を高め、燃料噴霧ノズル５から吐出量可変ポンプ８ａで制御された燃料流量を噴霧することができる。
【００２１】
また、前記吐出圧力可変手段８の他の実施例として、マイクロコンピュータなどによる燃料ポンプ９の駆動制御装置によって実現することができる。一般に吐出流量を変化する燃料ポンプ９の制御装置では駆動周波数を変化させるだけであるから、その吐出圧力を噴霧に適するほど高圧にすることができないが、図３に示すようにパルス駆動される燃料ポンプ９に対して、この通電幅を変化させることで噴霧流量を変化させることができる。
【００２２】
即ち、燃料ポンプ９を駆動する周波数とその時の通電幅を設定することで燃焼能力の小さな時の噴霧状態を得ることができ、更に、この通電幅を大とすることで噴霧する燃料流量が多くなり、また、駆動周波数を高くして噴霧圧力の適正化を図ることもできるので、吐出圧力可変手段８がマイクロコンピュータを使うポンプ制御装置によっても実現できる。
【００２３】
そして、この吐出圧力可変手段８において、このように通電幅を狭くしてパルス駆動周波数を下げた燃焼能力が小さい時は、燃料ポンプ９の吐出圧力が噴霧限界圧力に近づくために燃料噴霧ノズル５から噴出する霧状燃料の噴霧粒径は大きく、霧状燃料の気化スピードは遅くなって、燃焼炎が前部筒３ａまで届き、燃焼熱が霧状燃料の気化に使われて火炎温度は低下しており、より空気不足の影響を受けやすくなる。
【００２４】
前記吐出圧力可変手段８によって燃焼能力を小さくして燃焼炎が後部筒３ｂ付近で完了するときに、外乱要因などで空気不足燃焼となった場合、直径が小さい後部筒３ｂでは燃焼が完了されずに燃焼炎は直径が大きい前部筒３ａまで伸び、この時は前部筒３ａ側壁の空気孔から供給される燃焼空気が燃焼炎に供給されることになるが、燃焼炎は前部筒３ａの空気孔に近づいて燃焼を行うので、低温の前部筒３ａで冷やされて火炎温度が低くなり、前部筒３ａ側壁に燃料中の揮発しにくい成分であるタール分などが堆積しやすくなる。
【００２５】
また、一度タール分が前部筒３ａ側壁に堆積すると、着火時および消火時に燃料噴霧ノズル５から噴出された霧状燃料のうち未燃分がそのタール分に吸収され、気化されずにタール化されることを繰返し、タール分がどんどん堆積する悪循環となり、ついには燃焼空気を供給する空気孔３ｃを塞いだり、また、堆積したタール分が剥がれて細かい煤が排出されて、周囲を煤で汚すという恐れがある。
【００２６】
この発明は上記の課題を解決するもので、６は燃焼筒３である直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとの間のリング状の段部、６ａは段部６に前向きに配置した前向き空気孔であり、前記燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃは直径が小さい後部筒３ｂの側壁のみに設け、すなわち、直径が大きい前部筒３ａの側壁には空気孔３ｃを一切設けていない燃焼筒３の構造である。
【００２７】
前記吐出圧力可変手段８によって燃焼量を抑制した燃焼において、上記の構造によれば空気不足となった燃焼炎が直径の大きい前部筒３ａまで伸びた時でも、前部筒３ａに設けた多数の空気孔に代って、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間のリング状の段部６に複数個配置した前向き空気孔６ａから燃焼空気を供給できるようになり、前部筒３ａまで伸びた空気不足燃焼となった燃焼炎は前方に向かいながら前向き空気孔６ａからの前向き燃焼空気と混合し、燃焼筒３の中央付近で燃焼が促進されるため、空気不足燃焼となった場合でも燃焼筒３全体を使って完全燃焼に近づくことができ、燃焼筒３の内面にタールの付着をなくすことができた。
【００２８】
このように、タール分の堆積が無くなったことで、着火時および消火時の燃料噴霧ノズル５から噴出された未燃分の霧状燃料はタール分に吸収されることがなくなり、長期間の使用にわたる着火消火の繰り返しによるタール分の堆積という悪循環が防止できた。また、タール分の堆積による燃焼状態への悪影響はなく、また、堆積したタール分が剥がれることにより周囲を煤で汚すことのない圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【００２９】
ところで、吐出圧力可変手段８が燃焼能力を大にセットした状態では燃焼筒３の空気孔３ｃから供給される空気で完全燃焼できるはずであるが、燃焼能力を小にセットした時と同様に、外乱の要因によって空気不足燃焼になることがある。７は送風筒２の先端部と前部筒３ａの前縁との間で形成される空気供給路であり、空気不足燃焼のまま燃焼筒３の前方に延びる燃焼炎に対して、この空気供給路７から送風筒２内の空気を供給することで、空気不足燃焼が解消されて完全燃焼するようになり、燃焼排気ガス中に煤が混じることを防ぐことができるという効果が得られる。
【００３０】
しかし、段部６に前向き空気孔６ａを設け、前部筒３ａの側壁に空気孔をなくす構造と、前記空気供給路７を設ける構造を組み合わせたときには、段部６によって後部筒３ｂの空気孔３ｃも段部６の前向きの空気孔６ａも、共に送風筒２の先端に向かう空気の流れの影響を受けやすくなる。そして、この空気供給路７が均一に形成されていないと、空気供給路７の部分的に隙間が大きい箇所から燃焼空気が比較的多量に燃焼筒３の前方に供給されることになる。このため、燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃから供給される燃焼空気の送風圧が部分的に弱くなる箇所が存在し、その弱くなった部分の燃焼炎が部分的に空気不足燃焼となり、燃焼能力を小にした時には前部筒３ａまで燃焼炎が部分的に伸びるという問題点があった。
【００３１】
このように前部筒３ａまで部分的に伸びる燃焼炎については、燃焼筒３内で供給される燃焼空気だけでは燃焼を補完しづらく、更に外乱要因などによって空気不足燃焼となって伸びる燃焼炎は燃焼筒３の前方の熱交換器まで届き、共鳴音の発生や燃焼スモークを発生させるトラブルを起こしていた。
【００３２】
図４に示すこの発明の他の実施例において、２ａは送風筒２の前縁に内方に向いたリング状の前板、３ｄは燃焼筒３の前縁に設けた前板２ａの裏面に向かう外フランジ、３ｅは外フランジ３ｄの前面側からリング状の前板２ａに向けて突出する複数の突起であり、前記空気供給路７は突起３ｅが前板２ａの内壁に当接することで生じる前板２ａと外フランジ３ｄとの隙間によって、全周にわたり均一に形成している。
【００３３】
このように空気供給路７は全周にわたり均一に形成したから、燃焼筒３と送風筒２との間の取付けに多少の誤差が生じても部分的に通過空気量が変動せず、後部筒３ｂの側壁の空気孔３ｃや段部６の前向き空気孔６ａから燃焼空気を燃焼筒３内に供給する送風圧が安定し、燃焼空気は全周にわたり均一に供給されることとなり、部分的な空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びを防止することができた。
【００３４】
図５に示すこの発明の他の実施例では、燃焼筒３の前縁の外フランジ３ｄと送風筒２の前縁の前板２ａとの間隔は突起３ｅによって均一に維持したまま、リング状の前記前板２ａをテーパー状に形成して斜め前方に向くように形成したものである。
【００３５】
このような前板２ａ形状とすることにより、空気供給路７を通って供給される燃焼空気は前板２ａに沿って斜め前方に吹出すから、空気供給路７から供給される燃焼空気が燃焼炎の流れに対して横から直角に吹出される時のように、燃焼ガスや燃焼炎の流れを妨げることはなく、空気供給路７から供給される燃焼空気は燃焼能力が大きいときでも燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに送られて、噴霧燃料が完全燃焼し易くなるとともに、着火遅れが起こらず着火性能が向上し、燃焼音を低減することできた。
【００３６】
【発明の効果】
上記のようにこの発明では、送風筒２の内部に配置した燃焼筒３は直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとで構成し、燃焼筒３の空気孔３ｃは後部筒３ｂだけにあけ、また、前部筒３ａと後部筒３ｂとの間の段部６に前向き空気孔６ａを配置したから、吐出圧力可変手段８によって燃焼量が抑制された状態で外乱要因などによって空気不足燃焼が発生しても、燃焼筒３全体を使って完全燃焼に近づけることができた。また、煤やタールが前部筒３ａの側壁に堆積しないから、従来のように燃焼筒３内に堆積したタール分が剥がれることにより周囲を煤で汚すことのない圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【００３７】
また、送風筒２前縁にはリング状の前板２ａを、また、燃焼筒３前縁には前板２ａの裏面に向かう外フランジ３ｄを形成し、外フランジ３ｄには前板２ａに向けて突起３ｅを形成し、この前板２ａと外フランジ３ｄとの間に均一な隙間を作って空気供給路７としたから、送風筒２内の送風圧が全周にわたり均一になって空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びは防止できた。そして、更に外乱要因などによって空気不足燃焼が起きた場合でも、安定した燃焼状態を維持することができるようになった。
【００３８】
また、送風筒２の前縁に形成した前板２ａをテーパー状に形成すると、空気供給路７を通って燃焼筒３の前方に供給される燃焼空気は、前板２ａに沿って斜め前方に吹出されるようになった。このため、部分的な空気不足燃焼による部分的な燃焼炎の伸びがなくなり、かつ、空気供給路７からの燃焼空気は燃焼ガスや燃焼炎を乱すことなくスムーズに供給されるようになり、着火性能が向上し、さらに燃焼音が低減した圧力噴霧式石油燃焼機を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２】吐出圧力可変手段の実施例を示す説明図である。
【図３】吐出圧力可変手段の他の実施例における動作状態を示す説明図である。
【図４】この発明の他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５】この発明の他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。
【符号の説明】
１ 燃焼ファン
２ 送風筒
２ａ 前板
３ 燃焼筒
３ａ 前部筒
３ｂ 後部筒
３ｃ 空気孔
３ｄ 外フランジ
３ｅ 突起
４ 底板
４ａ 開口
４ｂ 旋回羽根
５ 燃料噴霧ノズル
６ 段部
６ａ 前向き空気孔
７ 空気供給路
８ 吐出圧力可変手段
９ 燃料ポンプ
Claims (3)
- 燃焼ファン１によって燃焼空気が送られる送風筒２内に有底筒状で側壁に空気孔３ｃを設けた燃焼筒３を配置し、
該燃焼筒３は送風筒２の先端部側の前部筒３ａの直径を大きく、燃焼筒３の底板４付近の後部筒３ｂの直径を小さく設定し、直径の異なる前部筒３ａと後部筒３ｂとの間にリング状の段部６を配置するとともに、
前記燃焼筒３の底板４中央には燃焼噴霧ノズル５にのぞませた開口４ａを設け、この開口４ａの周囲の燃焼筒３の底板４には旋回羽根４ｂを設けた石油燃焼機において、
前記燃焼筒３の側壁の空気孔３ｃは後部筒３ｂの側壁のみに設け、前記燃焼筒３のリング状の段部６に前向き空気孔６ａを配置し、
かつ、送風筒２の先端部と前部筒３ａの前縁との間には燃焼筒３前方に空気供給するスリット状の空気供給路７を形成し、
前記噴霧ノズル５には吐出圧力可変手段８を備えた燃料ポンプ９を接続し、
前記吐出圧力可変手段８によって燃焼量が抑制された燃焼炎に前向き空気孔６ａから前向き燃焼空気を供給して燃焼筒３の中央で燃焼させることを特徴とする燃焼能力を可変する圧力噴霧式石油燃焼機。 - 前記送風筒２の前縁には内方に向いたリング状の前板２ａを設け、
かつ、燃焼筒３の前縁には前板２ａの裏面に向かう外フランジ３ｄを形成し、
該外フランジ３ｄには前面側に突出する突起３ｅを複数箇所に設け、
該突起３ｅが前板２ａの内壁に当接することで生じる前板２ａと外フランジ３ｄとの間隙によって、前記空気供給路７を形成した請求項１に記載の圧力噴霧式石油燃焼機。 - 前記送風筒２の前縁に設けたリング状の前板２ａを斜め前方に向いたテーパー状に形成したことを特徴とする請求項２に記載の圧力噴霧式石油燃焼機。
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