JP4773292B2 - 気化式石油燃焼装置 - Google Patents

Description

この発明は暖房機や給湯機の燃焼部を構成する加熱用ヒ−タを備えた気化式の石油燃焼装置に関するものである。

従来よりこの種のものに於いては、本出願人が先に出願した、送風路に連通する気化器の噴出口に一次空気を案内する案内路が備えられ、この案内路以外の送風路はバーナ部に二次空気を供給する冷却流路と連通し、この案内路より風上側には逆Ｌ字状のダンパを備え、小火力燃焼時にはダンパを立設させることで送風口を半分以上閉塞すると共に、送風路をダンパ外周の送風隙間による通気面積として、送風圧と送風量及び一次空気と二次空気とを同時に低減し、大火力燃焼時にはダンパを送風口下方に傾斜して位置させ、更に小火力燃焼時及び大火力燃焼時では燃焼ファンの回転数を制御するものであり、燃焼空気の風量の調節には開閉式のダンパを使用して開口面積を可変することで、送風ファンの回転数を保ったまま送風量を増減することで、比例燃焼の燃焼幅を大きくすることが可能となるものだった。（例えば、特許文献１参照）
特許２９５７９３７号公報

ところでこの従来のものでは、燃焼空気の風量の調節には開閉式のダンパを使用しているので、ダンパとその開閉構造がコストアップの要因になっていた、またダンパの可動部分は摩耗等によって故障の原因になりやすく、また可変動作中は火力が制限されるうえに、逆風に弱い状態となり、燃焼に乱れが生じることが有った。
また、ダンパを使用せずダンパに変えて単に開口面積を固定した整流板を使用した場合、送風ファンの回転数の上下限幅が大きくなり、最小燃焼での送風能力を確保するために、送風ファンの最小回転数を上げると最大燃焼の風量が不足し、逆に最大燃焼の風量を確保すると最小燃焼時の送風能力が確保できなくなり、ＴＤＲ（燃焼範囲）が小さくなってしまう。

この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、加熱用ヒータを備え燃油を気化する気化器と、該気化器に燃焼用の一次空気を供給すると共にバーナ部に二次空気を供給する燃焼ファンと、気化器及びバーナ部に連通し前記燃焼ファンは送風口を介してほぼ直角状に連通した送風路とを備えたものに於いて、前記送風路に連通する気化器の噴出口には一次空気を案内する案内路が備えられ、更にこの案内路以外の送風路は前記バーナ部に二次空気を供給する冷却流路と連通し、更にこの案内路より風上側には整流板を備え、この整流板は逆Ｔ字形の開口穴を前記送風路の底面に接して設け、前記燃焼一次空気の流路である案内路と、逆Ｔ字形の開口穴中央部とを対向するように設け、前記燃焼二次空気の流路となる案内路以外の空間に向かう空気が円形通気孔、角形通気孔を通過するよう孔を配置したものである。

この発明によれば、ダンパによる可動構造ではないので、低コストで製造でき耐久性にも優れるものである。
また、整流板の開口穴の形状を工夫することで、高い耐逆風性能を維持すると共に、送風ファンの回転数域を広くすることができ、ダンパを使用した場合と同等のＴＤＲを確保することができるものである。

以下に本発明を実施するために好適な実施例を説明する。

この発明に係る気化式石油燃焼装置を図面に示された一実施例をもとに説明する。１はアルミダイキャストから成る横椀状の気化器で、正面は燃料噴射ノズル２及び一次空気の噴出口３を備えた蓋体４で閉塞され、底部に仕切壁５で２つに仕切られた混合ガスの流出口６を形成している。

前記気化器１は燃料噴射ノズル２と対向する内面を、該燃料噴射ノズル２に対して垂直に形成し垂直気化面７とすると共に、燃油が吹き付けられる部分は該燃油の均一な拡散を計る為に平坦面８とし、更にこの平坦面８の周囲には長さの異なる複数個のビ−ド９を水平方向で且つそれぞれ平行に複数段配置して、流下する燃油の蛇行路１０を形成しているものである。

又上記平坦面８及び蛇行路１０は、燃料噴射ノズル２の噴射孔１１が左右に１つずつ形成されているので、これに対向して垂直気化面７上の左右にそれぞれ１つずつ設けられている。

１２は気化器１に鋳込まれたＵ字状のシ−ズヒ−タから成る加熱用ヒ−タで、垂直気化面７上方から燃料噴射ノズル２側に突出し、該垂直気化面７の上方空間を覆う上側壁１３と、垂直気化面７下方から稍突出し流出口６を形成する下側壁１４とに鋳込まれているものである。

１５は気化器１の蛇行路１０最終端に備えられた平面から見て台形の案内壁で、気化器１内で形成される気化ガスと燃焼用一次空気による混合ガスを、底部の２つの流出口６にスム−ズに分割して案内するものである。

１６は気化器１下部に備えられたアルミダイキャスト製の混合室で、流出口６に連通し混合ガスの整流を行うように１段下方に凹ませて大容量とした整流室１７と、該整流室１７に連通し先細状に区画成形され間に下方に連通する二次空気室１８を交互に有する複数のガス室１９とを一体成形して構成され、更に整流室１７底部にはＵ字状のシ−ズヒ−タから成る補助ヒ−タ２０が鋳込まれており、予熱時の一定時間のみ通電され整流室１７を予熱するものである。

又上記混合室１６内面には、耐熱塗料を塗布し微細凹凸の塗装面２１を形成することで、混合ガスの流通抵抗として該混合ガスの噴出速度を均一にすると共に整流の促進を計るものである。

２２は各ガス室１９入口に上方から垂下して備えられた整流板で、一枚板に切欠部と屈曲片とを交互に形成して構成され、ガス室１９入口面積の約１／６を上方から閉塞することによって、ガス室１９への送風力を抑制して全体的に均一な火炎を形成するようにしているものである。

２３は混合室１６のガス室１９及び二次空気室１８上で気化器１の背面側に形成されたバ−ナ部で、前記ガス室１９上に固定される凸状の炎孔部２４と、該隣接する炎孔部２４間の凹部で形成され二次空気室１８と連通した二次空気供給部２５とで構成され、炎孔部２４頂部にはほぼ中央部から側壁まで延設された細長逆Ｌ字状の炎孔２６が、長手方向に沿って左右交互に形成され、更に二次空気供給部２５底部には二次空気室１８と連通する二次空気孔２７を、炎孔部２４のフランジ部２８に形成した小孔を重合して形成することで、炎孔２６との距離を取り確実に二次空気の整流が行えるようにしているものである。

２９は炎孔部２４両側に固着された保炎ガイドで、炎孔２６と対向する上部を該炎孔２６とは反対側の斜め上方に向かって屈曲させ、炎孔２６に形成される火炎の広がりを抑制すると共に下方から供給される二次空気の案内を行うものである。

３０は炎孔部２４内に備えられた耐熱性の整流アミで、線径０．２９ｍｍの線材を３６メッシュに編み上げて構成され、炎孔２６から噴出する混合ガスの最後の整流を行うものである。

３１は気化器１背面からバ−ナ部２３上に突出した縦長の吸熱フィンで、燃焼ガスとの接触面積を多くしてヒ−トバック量を増大させる為に複数に分割形成され、燃焼時には燃焼熱のヒ−トバックを気化熱として利用し加熱用ヒ−タ１２の省電力化を計るものであり、上端はバ−ナ部２３側に向かって下り傾斜した傾斜部３２とし、上昇してくる燃焼熱の抜けを良くしているものである。

更に前記各吸熱フィン３１間下部には炎孔部２４が位置するように配設され、そしてこの吸熱フィン３１間の炎孔部２４には他の炎孔２６の約１０倍の大きさとなる２つの四角形から成る大炎孔３３を形成し、又各吸熱フィン３１の突出端面には下端から上端へ抜ける縦溝３４をほぼ中央部に１本設け、大火力燃焼時には大炎孔３３に形成される火炎の広がりで、この縦溝３４にも火炎が入り込み吸熱面積が増大するように構成されているものである。

３５は吸熱フィン３１上方に備えられたＬ字状の抑止板で、気化器１側から吸熱フィン３１上約２／３まで張り出して該吸熱フィン３１間及び縦溝３４上を覆い、この間を上昇して来る燃焼熱の上昇力を抑制するものであり、又吸熱フィン３１上方全体を覆うまで張り出させた場合には、抑止板３５自体にスリットや穴を形成して抑制力を調節するようにしても良いものである。

３６は吸熱フィン３１間の気化器１背面壁に横方向Ｒ状の凸部を複数個連続して形成した凹凸面で、吸熱面積を増大させると共に、燃焼熱の上昇力を制御し十分なヒ−トバックを得るようにしているもので、特にＲ形状であるから燃焼熱に乱流を起こさせることなく、スム−ズにその上昇力のみを抑制することが出来るものである。

３７は気化器１背面を露呈させバ−ナ部２３の上方を囲った上方開放の燃焼室で、外周は所定間隔を介してカバ−枠３８で覆われており、更に吸熱フィン３１上方の壁面には、一定間隔で横列した複数個の第１噴出孔３９と、該第１噴出孔３９前方を閉塞し上方開放とした第１案内片４０とから成る第１空気噴出部４１が備えられ、燃焼室３７内に二次空気を噴出して火炎の回り込みを防止するものである。

更に前記燃焼室３７の気化器１背面と対向する一側壁下部には、一定間隔で横列した複数個の第２噴出孔４２と、該第２噴出孔４２前方を閉塞し上方は開放とした第２案内片４３とから成る第２空気噴出部４４が備えられ、燃焼室３７内に二次空気を噴出し火炎の片寄りを抑制すると共に、エア−カ−テン作用で一側壁の焼損を防止するものである。

又前記燃焼室３７とカバ−枠３８との所定間隔は、混合室１６外周上端部分から仕切板４５で燃焼室３７側と混合室１６側とに上下に仕切られ、上方を燃焼室３７冷却用の冷却流路４６とすると共に下方を混合室１６保温用の保温流路４７としており、この冷却流路４６と保温流路４７とは気化器１の反対側の混合室１６先端部でのみ連通しているものである。

４８は燃焼量に応じて回転数が制御される燃焼ファンで、送風路４９上面に設けた送風口５０を介して該送風路４９とほぼ直角状に連通し、更に送風路４９は気化器１の噴出口３に一端を開口し燃料噴射ノズル２を上方に固着した案内路５１と連通し、該案内路５１を介して燃焼用の一次空気を供給するものである。

又送風路４９中で案内路５１に流通しなかった燃焼空気は、気化器１外周を通り燃焼室３７を冷却した後、保温流路４７を通って二次空気孔２７からバ−ナ部２３に燃焼用の二次空気として供給されるものである。

５２は前記案内路５１より風上側で送風口５０との間に備えた整流板で、送風口５０に直角に送風路４９を遮るように固定されている。図４で示す一点鎖線の内側は、前記案内路５１に向かって燃焼一次空気を供給する部分であり、一点鎖線の外側は気化器１の外側へ向かって燃焼二次空気空気を供給する部分である。前記整流板５２は逆Ｔ字形の開口穴５３を送風路４９の底面に接して設けることで、小火力での燃焼時は送風路４９底面に沿った開口穴５３のスリット状部５４から高い風圧の一次空気を効率よく送風することができるものである。また、大火力での燃焼時は開口面積の比較的大きな、前記スリット状部５４から続く開口穴５３中央部５５から充分な風量の一次空気を確保することができ、ダンパを使用した場合と同等のＴＤＲを確保することができるものである。

５６は前記整流板５２の開口穴５３を除く部分に均等間隔に設けられた円形通気孔で、直径５ｍｍで約２０個設けられ、火力燃焼に応じた最適な一次空気量及び二次空気量とするものである。５７は前記円形通気孔５６の左右外側に設けた約横１５ｍｍ×縦４５ｍｍの穴から成る角形通気孔で、二次空気を前記気化器１の周囲から供給するものである。

５８は燃料噴射ノズル２に送油管５９を介して燃油を圧送する電磁ポンプで、燃焼ファン４８と連動して燃油の供給量を負荷に応じて可変し、大火力から小火力燃焼までバ−ナ部２３の燃焼量を制御するものである。６０は遮熱板である。

次にこの発明一実施例の作動について説明する。今加熱用ヒ−タ１２に通電し気化器１を所定温度まで加熱すれば、これを適所に備えた温度センサ−（図示せず）で検知し、燃焼ファン４８及び電磁ポンプ５８を駆動させることで、気化器１には燃料噴射ノズル２から燃油が、又噴出口３からは燃焼用の一次空気がそれぞれ供給される。

そして気化器１では、燃料噴射ノズル２から噴射された燃油は、垂直気化面７の平坦面８に衝突し凹凸がないので均一に周囲に拡散するが、直ぐには落下せず周囲のビ−ド９上を供給される一次空気の送風力もあって蛇行路１０に沿って順次移動し、十分な気化時間となって気化が促進されると共に、ビ−ド９による凹凸で供給される一次空気も乱流を起こし気化ガスとの混合も十分に行われ、良好な混合ガスを得ることが出来るものである。

従って、垂直気化面７によって軽量・コンパクトな気化器１を得て、小型で強力な燃焼装置が得られると共に、気化能力を低下させることなく常に十分な混合ガスを形成することが出来るものである。

又垂直気化面７で気化された気化ガスは、該垂直気化面７に衝突して跳ね返される一次空気と共に、横椀状の気化器１内で加熱用ヒ−タ１２を備えた上下側壁１３・１４側に流れるが、この上下側壁１３・１４は加熱用ヒ−タ１２によって十分加熱されているので、気化ガスの気化は更に促進されると共に、一次空気も良好に加熱され、しかも気化器１は横椀状で気化ガスと一次空気とは直ぐには流出せず、ある程度気化器１内にとどまり十分混合した後、流出口６から流出されるものである。

一方この流出口６から流出した混合ガスは混合室１６内に流入するが、該混合室１６は上記気化器１の予熱と同時に通電される補助ヒ−タ２０によって一定時間加熱され、高温の予熱状態が維持されているので、流入した混合ガスは液化することがないものである。

そして、混合ガスは整流室１７で整流を促進した後、直ぐに複数のガス室１９に細かく分割して流入し、内壁面の塗装面２１による微細凹凸と先細形状とによって、炎孔部２４の炎孔２６から噴出する混合ガスの噴出速度は、長手方向に関係なく全体が均一となり、又混合ガスは炎孔２６から噴出される直前に整流アミ３０を通過して最後に整流されて噴出し、適宜点火手段（図示せず）で点火されれば燃焼が開始されるものである。

又この燃焼時吸熱フィン３１間では、炎孔部２４の大炎孔３３が多量の混合ガスの供給を受けて他の炎孔２６に比べて大火炎で燃焼し、吸熱フィン３１間のみにヒ−トバック専用の火炎が形成される小火力燃焼時でも、ある程度良好なヒ−トバック量を得ることが出来るものであり、更に大火力燃焼時には、大炎孔３３に形成される火炎の広がりによって、隣接する吸熱フィン３１の縦溝３４内に両側から火炎が入り込み、この縦溝３４内を下端から上端にかけて火炎が通過することで、実質的に吸熱面積が増大したこととなり、気化量が増える大火力燃焼時でも十分なヒ−トバック量を得て良好な燃焼が行えるものである。

従って、ヒ−トバック量がそれほど多く必要でない小火力時には、通常のヒ−トバックが行われ多すぎることによる気化器１の溶解を防止出来、多量のヒ−トバック量が必要な大火力時には、火炎の広がりと縦溝３４を利用して自然にヒ−トバック量が増大することが出来、即ち火力に応じて自動的に吸熱面積を増減出来、常に最適な気化熱で良好な気化が行え良好な燃焼が維持されるものであり、勿論、燃焼開始後は加熱用ヒ−タ１２に通電する必要もなく確実に省電力化を計ることが出来るものである。

更にこの燃焼時吸熱フィン３１間及び縦溝３４内を上昇する燃焼熱は、上方の抑止板３５によって上昇力を抑制され、そして吸熱フィン３１上端の傾斜部３２から斜め上方に抜けるものであり、従って傾斜部３２と抑止板３５との組み合せで、吸熱フィン３１間及び縦溝３４内に熱気をこもらせて異常加熱状態とすることなく、燃焼熱を傾斜部３２と抑止板３５との間から容易に抜けさせることで、上昇力をある程度抑制しながら良好なヒ−トバック量を得るようにしているものである。

一方大火力燃焼時には、燃焼ファン４８の回転数制御と電磁ポンプ５８の駆動制御によって、負荷に応じた燃焼量制御が行われるものであり、この時整流板５２の開口穴５３と円形通気孔５６全体を通過して、直角方向の燃焼ファン４８からの燃焼空気を気化器１及びバ−ナ部２３側に良好に送風案内することが出来、良好な燃焼を得ることが出来るものである。

又小火力燃焼時には、燃焼ファン４８と電磁ポンプ５８を最小回転にし、送風路４９底面に沿った開口穴５３のスリット状部５４から高い風圧の一次空気を効率よく送風することができ、燃焼空気はスリット状部５４と円形通気孔５６を流通して一次空気として気化器１及び二次空気としてバーナ部２３に供給され、最適な空気量で完全燃焼が行えるものである。

又中火力燃焼時には、スリット状部５４から中央部５５へと連続する開口穴５３によってスムーズに燃焼一次空気と燃料のバランスを保つことができ、良好な燃焼を得ることが出来るものである。

更にダンパによる可動構造はないので、低コストで製造でき耐久性にも優れるものである。
又、整流板５２の開口穴５３の形状を工夫することで、高い耐逆風性能を維持すると共に、送風ファンの回転数域を広くすることができ、ダンパを使用した場合と同等のＴＤＲを確保することができるものである。

この発明一実施例を付した気化式石油燃焼装置の断面図。 同燃焼室の横断面図。 同バ−ナ部の断面図。 同送風路の断面図。 同バ−ナ部の分解斜視図。 同バ−ナ部の拡大断面図。 同気化器の正面図。

符号の説明

１ 気化器
２ 燃料噴射ノズル
１２ 加熱用ヒ−タ
２３ バ−ナ部
４８ 燃焼ファン
４９ 送風路
５０ 送風口
５３ 開口穴
５４ スリット状部
５５ 中央部
５６ 通気孔

Claims (1)

1. 加熱用ヒータを備え燃油を気化する気化器と、該気化器に燃焼用の一次空気を供給すると共にバーナ部に二次空気を供給する燃焼ファンと、気化器及びバーナ部に連通し前記燃焼ファンは送風口を介してほぼ直角状に連通した送風路とを備えたものに於いて、前記送風路に連通する気化器の噴出口には一次空気を案内する案内路が備えられ、更にこの案内路以外の送風路は前記バーナ部に二次空気を供給する冷却流路と連通し、更にこの案内路より風上側には整流板を備え、この整流板は逆Ｔ字形の開口穴を前記送風路の底面に接して設け、前記燃焼一次空気の流路である案内路と、逆Ｔ字形の開口穴中央部とを対向するように設け、前記燃焼二次空気の流路となる案内路以外の空間に向かう空気が円形通気孔、角形通気孔を通過するよう孔を配置した事を特徴とする気化式石油燃焼装置。

Images