JPH0235883B2 - - Google Patents
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Landscapes
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Description
「発明の目的」
(産業上の利用分野)
本発明は、石油給湯器等の主要部を成す、熱交
換装置に関するものである。
(従来技術及びその解決しようとする課題)
従来の熱交換装置は、その燃焼手段としてガン
タイプバーナが用いられていた。該バーナは、液
体燃料(例えば灯油)を電磁ポンプにより加圧し
て燃焼室へ噴霧し、噴霧された液体燃料に送風機
からの空気を混合させ、この混合気に高圧電気放
電等により点火して、燃焼させるものであつた。
この場合、混合気中に占める空気の割合は、理論
空気量よりも高くせざるを得ないが、従来のバー
ナーは、火炎に所定長さ及び拡がりをもたせたい
との要請から、一層、空気供給量を増加させる傾
向にあつた。そのため、従来のバーナは、熱交換
装置の燃焼手段としては不向きとされる黄炎状態
が起こりやすく、その燃焼ガスの温度は過剰空気
によつて一層冷却されるから熱効率において劣る
ものであつた。また、空気供給量の増加による冷
却に伴いカーボンの発生量は多くなり、該カーボ
ンが燃焼室の内面に付着するようになるから、熱
交換率においても劣悪なものであつた。更に、燃
焼室内に未燃分を含む燃焼ガスを充満すると、該
燃焼ガス中の未燃分がバーナの炎によつて断続的
に再着火し、この状態が継続するようになるか
ら、該炎が振動して燃焼音が過大となつていた。
そのうえ、バーナからの炎が燃焼室の内壁面へ衝
突すると、その衝突部分で燃焼ガスの乱流が生
じ、該乱流により装置全体に振動騒音が発生する
に至つていた。
一方、省エネ,省資源が叫ばれる今日では、燃
焼手段の高効率化に強い要求があり、また、都市
部での近隣公害防止の観点から低騒音化の希求が
あつた。そのため、熱交換装置の燃焼手段として
好適とされる青炎燃焼が得られる、ロータリーガ
ス化バーナ又はヒーターガス化バーナが開発され
た。しかし、前者は点火から炎が安定するまでの
間及び消火時に液体燃料の不完全な気化により悪
臭が発生する欠点があり、後者はヒーターの予熱
時間が必要なため、燃焼を開始するまでに待ち時
間を要する不便があつた。殊に、上記ヒーターガ
ス化バーナにおいては、ヒーターの温度制御に要
する機構が複雑となるといつた欠点があつた。そ
して、いずれのバーナにおいても液体燃料を気化
させるための基本的な改良を要するものである
が、構造が極めて大型,複雑となることが予測さ
れ、また保守点検に際して特殊な技能を要するこ
ととなるおそれがあつた。そのうえ、ロータリー
ガス化バーナ及びヒーターガス化バーナは、共
に、燃焼ガスの乱流に起因する振動騒音の発生に
ついては未解決のままであつた。
本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、燃焼手段の構造を複雑化することな
く、炎の安定した青炎燃焼が得られるようにし、
これにより、熱交率及び熱交換率を向上させると
共に、燃焼音の低下及び振動騒音の防止を可能と
した、新規な熱交換装置(以下、本件装置とい
う)を提供することを目的とする。
「発明の構成」
(課題を解決するための手段)
本件装置の要旨とするところは、外壁部に被熱
交換流体の接触領域を備え内部に円筒状燃焼室が
形成された缶体と、該缶体に前記燃焼室へ向かつ
て先端開口部が位置付けられた燃焼用空気の送風
管と、該送風管の内部に配設された液体燃料用の
噴霧ノズルと、該噴霧ノズルのノズル端に臨んで
設けられた点火用電極と、前記送風管の先端開口
部に連結され少なくとも先端部が拡径された混合
管と、多孔質板又は網板により形成され前記混合
管の内部において前記噴霧ノズルの噴霧方向に直
交して固定された保炎板とから成る熱交換装置で
あつて、前記燃焼室の内部には噴霧ノズルと対向
する壁面部分を背にして縦長の直射炎受体が立設
され、該直射炎受体の正面にはその左右に位置す
る燃焼室の各筒内面へ滑らかに連続する凹曲面状
の燃焼ガス用回帰面が互いに隣接形成されてお
り、前記送風管と混合管との連結間には燃焼室の
筒内面に沿う燃焼ガスの左右回帰流を再び前記混
合管内へ導く気化熱導入口が形成されている点に
ある。
(作 用)
噴霧ノズルから燃焼室内へ噴霧された液体燃料
の粒子群は、送風管からの燃焼用空気と混合さ
れ、この混合気が、点火用電極により点火され
て、燃焼する。ここまでの状況は、従来のガンタ
イプバーナと略々同様であり、従つてその瞬間的
な炎を観察すれば黄炎燃焼状態にある。
しかし、本件装置にあつて、該黄炎状態の炎
は、その燃焼動圧により、送風管の先端開口部前
方に設けられた保炎板へと移行する。また、該保
炎板を経て放射される直射炎は、燃焼室内におい
て前記噴霧ノズルと対向した筒内面に直接的に衝
突することはなく、その直前に立設された直射炎
受体の正面で遮られるようになる。また該直射炎
受体の正面には、相互に隣接する二つの回帰面が
形成されているため、前記直射炎の燃焼ガスは、
その放射方向の左右側へ無理なく分流されて、燃
焼室における左右それぞれの筒方面へ滑らか且つ
迅速に流される。従つてこの分流時点では乱流が
生じないから、該乱流に起因するが如き装置全体
の振動騒音は発生しない。そして、分流された左
右の燃焼ガス流れは、送風管の先端開口部と、そ
の前方に連結された混合管との間の気化熱導入口
へ向かつて率先して導かれるように回帰する。こ
のような燃焼ガスの回帰流は、混合管内へ噴霧さ
れた液体燃料の粒子を、その燃焼直前において急
速加熱するようになるから、該液体燃料の粒子は
一層微細化又は気化した状態となつて燃焼用空気
と混合される。また当然の如く、燃焼用空気自体
及び混合管も燃焼ガスの回帰流により加熱される
から、前記混合気の完全燃焼を助けるようにな
る。また更に、上記の如き混合により、液体燃料
と燃焼用空気との混合気における空燃比を、理論
混合比に近似させる如く補正をもする。このた
め、前記黄炎燃焼は青炎燃焼へと変わり、安定し
たものとなる。従つて、熱効率及び熱交換率は格
段と向上し、燃焼音も静かになる。
(実施例)
以下本発明を、その実施例を示す図面に基づい
て説明すると次のとおりである。
第1図乃至第4図は、本件装置を備えた石油給
湯器Aを示すものである。該石油給湯器Aは、外
装体1の内部に缶体2が収納され、該缶体2内の
下半部に燃焼室3が形成されるようになつてい
る。また、缶体2は、燃焼室3をも含めて縦長円
筒状に形成されており、外壁部が内筒2aと外筒
2bとによる二重構造となされている。従つて、
内筒2aと外筒2bとの間の環状空間には、被熱
交換流体としての水を貯留する接触領域4が形成
されている。
本件装置の主要部は、燃焼室3の内部構造と、
該燃焼室3に設けられた燃焼手段Bとにある。ま
ず、燃焼手段Bについて説明する。
第1図に示す如く、燃焼手段Bは、基本的に
は、従来と略々同様なガンタイプバーナを利用し
たものである。即ち、液体燃料としての灯油を噴
霧するための油圧ポンプ7と、燃焼用空気を起風
するための送風フアン9と、該燃焼用空気を燃焼
室3内へ案内するための送風管10とから成る。
第3図に平面断面図で示す如く、送風管10の内
部には、缶体2の中心へ向かう如く、当該送風管
10と同軸上に噴霧ノズル8が配設されている。
また、該噴霧ノズル8のノズル端には、点火用電
極14が臨むように設けられている。
前記送風管10の先端部には、従来のガンタイ
プバーナには見られなかつた、完全燃焼筒体15
が、該送風管10と同軸状に連結されている。そ
して、前記送風管10の先端には、高速流化噴出
板11が取り付けられている。第4図に示す如
く、該噴出板11には、中央孔12と、該中央孔
12から所定寸法だけ径方向へ離隔して配設され
た複数の周部孔13,13,…とが穿設されてい
る。前記中央孔12は、灯油粒子を噴出するため
のものであり、該灯油粒子には多少の燃焼用空気
も巻き込まれる。また、前記周部孔13は、燃焼
用空気の大半を噴出させるためのものである。該
周部孔13は、それぞれが円周方向へ所定角度傾
斜して穿設されており、噴出空気に旋回流を起こ
させ、灯油粒子と燃焼用空気との均一な混合を促
すようにしてある。一方、前記完全燃焼筒体15
は、混合管20,炎整流管19,炎定着管18及
び保炎板17より成る。前記混合管20は、前半
部が拡径するように形成されたものであり、この
拡径部分の内部形状に沿わせて、前記炎整流管1
9及び炎定着管18が挿入されるようになつてい
る。また、保炎板17は、完全燃焼筒体15の中
心にあつて、前記噴霧ノズル8における灯油粒子
の噴霧方向に直交するように固定されている。な
お、該保炎板17及び前記炎整流管19は、いず
れも、ステンレス製パンチングメタル(多孔質板
材)を素材として形成されたものである。このよ
うな完全燃焼筒体15において最も重要なところ
は、前記送風管10との間に、所定間隔を保つて
ある点にある。すなわち、該間隔は、完全燃焼筒
体15の混合管20と前記送風管10との連結間
に、燃焼ガスを導く気化熱導入口16(第1図又
は第3図参照)を形成するためのものである。該
気化熱導入口16の作用については後述する。
次に、燃焼室3の内部構造について説明する。
第1図に示す如く、燃焼室3の内部には、その底
部の耐火物26から直射炎受体6が立設されてい
る。該直射炎受体6は、燃焼室3内にあつて、前
記燃焼手段Bの噴霧ノズル8(第3図参照)と対
向する壁部分に背を向けるように位置付けられて
いる。また、該直射炎受体6の断面形状は、第2
図に示す如き変形扇形を横倒した如きものであつ
て、前記燃焼手段Bと対向する正面側に、二つの
回帰面6a,6bが形成されている。これら回帰
面6a,6bは、燃焼手段Bにおける中心軸の延
長線上に合致する部分を尖端6cとして、その左
右に位置付けられた燃焼室3の筒内面に滑らかに
連続するよう、互いに隣接して凹曲面状に形成さ
れたものである。該直射炎受体6の高さ寸法は、
第1図に示す如く、耐火物26から燃焼手段Bの
中心軸までの設置高さHに対して、2Hとなるよ
うに縦長に形成してある。これにより、燃焼室3
の筒内面に対して、燃焼手段Bからの直射炎が直
接的に衝突するのも完全に防止するようになつて
いる。
なお、第1図に示す石油給湯器Aにおいて、符
号5は断熱材,22は排気用煙突,23は出湯
口,24は給水口,25はドレン部,27は燃焼
ガスの拡散筒(内部構造は図示省略)である。
このようにしてなる本件装置の稼働状況は次の
如くである。送風管10内へ燃焼用空気が送風さ
れると共に、噴霧ノズル8から灯油粒子が噴霧さ
れ、且つ電極14でパークが飛ばされると、送風
管10における噴出板11の前部近傍で黄炎燃焼
が開始される。この燃焼炎は、次第に灯油粒子の
噴霧方向へ移行し、炎整流管19及び保炎板17
へ及ぶようになる。該保炎板17では炎の安定し
た状態となり、炎定着管18から、その正面方向
へ向かつてある程度の拡がりをもつた真つ直ぐな
放射炎となる。炎定着管18は、前記放射炎にお
ける火炎分布を均一な状態にし、且つ一層安定化
するものである。このような燃焼手段Bからの直
射炎は、直射炎受体6の両回帰面6a,6bに達
し、その燃焼ガスは尖端6cを境として当該直射
炎受体6の両脇部から缶体2の筒内面にそれぞれ
沿つて滑らかに分流するようになる。燃焼ガスの
左右への流れは、やがて送風管10の先端開口部
と混合管20との間に開口形成された気化熱導入
口16へ至り、該混合管20内へ吸引されるよう
になる。従つて、該混合管20の内部では、燃焼
用空気と灯油粒子との混合気に、更に前記燃焼ガ
スが混合されるようなる。そのため、混合気は急
速に加熱され殊にその中の灯油粒子は一層微細化
又は気化し、前記の如き黄炎燃焼は青炎燃焼に変
わる。また、混合気の空燃比は、燃焼ガスの混入
により理論混合比(約14.8)に近似する如く適度
に調節され、調節後の混合気が保炎板17へ供給
されるようになる。しかも、このように混合気中
に含まれる過剰空気量が減少するから、燃焼ガス
の冷却も抑えられ、熱交率は優れたものとなる。
更に、カーボンの発生量は減少するから、燃焼室
3の筒内面にカーボンが付着することも抑止さ
れ、熱交換率も向上する。勿論、燃焼ガスの再着
火が継続的に生じることはないから、燃焼音の静
かなものとなる。
上記の如き青炎燃焼を維持させるためには、混
合気に対する燃焼ガス回帰流の混合量を適当量と
することが重要になつてくる。すなわち、送風管
10と混合管20との連結間に形成される気化熱
導入口16での吸引作用(負圧)の大小が、その
重要な因子となる。そこで、本発明者は、燃焼用
空気の流速を種々変更して、理想の吸引作用が得
られる条件を実験によつて求めた。実験は、送風
フアン9の出力及び送風管10の内径を一定なも
のとし、該送風管10の噴出板11に穿設された
中央孔12及び周部孔13の孔径を変えることで
行つた。なお、中央孔12と周部孔13との間隔
の大小は、殆ど無視できるものであるが、混合気
を着火可能とするための空燃比はもとより必要で
あり、適正値を甚だ逸脱した場合は考慮に入れて
ない。
〈表―1〉及び〈表―2〉は、本件装置を石油
給湯器Aの外装体1内から取り外して行つた実験
結果であり、送風管10の内径は80mm、噴出板1
1における中央孔12と周部孔13との間隔は32
mmとした。また、〈表―1〉に示す実験結果は、
中央孔12の孔径を18mm、周部孔13の穿設個数
を16個に仮定して、該周部孔13の孔径を変化さ
せたものである。一方、〈表―2〉に示す実験結
果は、周部孔13の孔径を8mmに決定して中央孔
12の孔径を変化させ、該中央孔12と全部の周
部孔13,13,…との総開口面積に対する当該
中央孔12の開口面積の比が、燃焼ガス回帰流の
混合量(各表中においては「ガス混合量」として
示した)に及ぼす影響を見たものである。
``Object of the Invention'' (Industrial Application Field) The present invention relates to a heat exchange device that forms a main part of an oil water heater or the like. (Prior Art and Problems to be Solved) A conventional heat exchange device uses a gun type burner as its combustion means. The burner pressurizes liquid fuel (for example, kerosene) with an electromagnetic pump and sprays it into a combustion chamber, mixes the sprayed liquid fuel with air from a blower, ignites this mixture by high-pressure electric discharge, etc. It was meant to be burned.
In this case, the proportion of air in the mixture must be higher than the theoretical amount of air, but conventional burners require even more air supply because of the desire to give the flame a predetermined length and spread. There was a tendency to increase the amount. For this reason, conventional burners tend to produce a yellow flame state that is unsuitable as a combustion means for heat exchange devices, and the temperature of the combustion gas is further cooled by excess air, resulting in poor thermal efficiency. Further, the amount of carbon generated increases with cooling due to an increase in the amount of air supplied, and the carbon adheres to the inner surface of the combustion chamber, resulting in poor heat exchange efficiency. Furthermore, when the combustion chamber is filled with combustion gas containing unburned matter, the unburned matter in the combustion gas is intermittently re-ignited by the flame of the burner, and this state continues. was vibrating, making the combustion noise excessive.
Moreover, when the flame from the burner collides with the inner wall surface of the combustion chamber, a turbulent flow of combustion gas occurs at the collision portion, and the turbulent flow causes vibration noise throughout the apparatus. On the other hand, in today's era of energy and resource conservation, there is a strong demand for higher efficiency combustion means, and there is also a desire for lower noise from the perspective of preventing neighborhood pollution in urban areas. Therefore, a rotary gasification burner or a heater gasification burner has been developed that provides blue flame combustion and is suitable as a combustion means for a heat exchange device. However, the former has the disadvantage of generating a bad odor due to incomplete vaporization of the liquid fuel from ignition until the flame stabilizes and when extinguishing, while the latter requires time to preheat the heater, so it is necessary to wait before starting combustion. This was an inconvenience that required time. In particular, the above-mentioned heater gasification burner has a drawback in that the mechanism required to control the temperature of the heater is complicated. Both burners require basic improvements to vaporize liquid fuel, but the structure is expected to be extremely large and complex, and maintenance and inspection will require special skills. I was afraid. Moreover, both the rotary gasification burner and the heater gasification burner have not solved the problem of vibration noise caused by the turbulent flow of combustion gas. The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides stable blue flame combustion without complicating the structure of the combustion means.
The purpose of this invention is to provide a novel heat exchange device (hereinafter referred to as the present device) that improves the heat exchange coefficient and the heat exchange rate, and also makes it possible to reduce combustion noise and prevent vibration noise. "Structure of the Invention" (Means for Solving the Problems) The gist of the present device is that the can body has a contact area for a fluid to be heat exchanged on the outer wall and a cylindrical combustion chamber is formed inside; A combustion air blow pipe having a tip opening facing toward the combustion chamber in the can body, a liquid fuel spray nozzle disposed inside the blow pipe, and a spray nozzle facing the nozzle end of the spray nozzle. an ignition electrode provided with an ignition electrode, a mixing tube connected to the tip opening of the blast tube and having at least an expanded diameter at the tip, and a mixing tube formed of a porous plate or a mesh plate and disposed in the spray nozzle inside the mixing tube. It is a heat exchange device consisting of a flame stabilizing plate fixed perpendicular to the spray direction, and a vertically elongated direct flame receiver is erected inside the combustion chamber with its back to the wall portion facing the spray nozzle. , Concave curved return surfaces for combustion gas that smoothly continue to the inner surfaces of the cylinders of the combustion chambers located on the left and right sides of the direct flame receiver are formed adjacent to each other on the front surface of the direct flame receiver, and the blower pipe and the mixing pipe are connected to each other. A vaporization heat inlet is formed between the connections for guiding the left and right return flow of combustion gas along the cylindrical inner surface of the combustion chamber into the mixing tube again. (Function) The liquid fuel particles sprayed from the spray nozzle into the combustion chamber are mixed with the combustion air from the blast pipe, and this mixture is ignited by the ignition electrode and combusts. The situation up to this point is almost the same as that of a conventional gun type burner, and therefore, if you observe the instantaneous flame, you will find that it is in a yellow flame combustion state. However, in the present apparatus, the yellow flame moves to the flame holding plate provided in front of the tip opening of the blast pipe due to its combustion dynamic pressure. In addition, the direct flame radiated through the flame stabilizing plate does not directly collide with the inner surface of the cylinder facing the spray nozzle in the combustion chamber, but rather with the direct flame emitted in front of the direct flame receiver installed directly in front of it. It becomes obstructed. In addition, since two mutually adjacent return surfaces are formed in front of the direct flame receiver, the combustion gas of the direct flame is
The air is naturally divided to the left and right sides in the radial direction, and flows smoothly and quickly to the left and right cylinders in the combustion chamber. Therefore, since no turbulent flow occurs at this point of flow division, vibration noise of the entire apparatus, which is caused by the turbulent flow, does not occur. Then, the divided left and right combustion gas flows return to the vaporization heat introduction port between the tip opening of the blast pipe and the mixing pipe connected in front of it. This return flow of combustion gas rapidly heats the liquid fuel particles sprayed into the mixing pipe just before they are combusted, so that the liquid fuel particles become even finer or vaporized. Mixed with combustion air. Naturally, the combustion air itself and the mixing tube are also heated by the return flow of the combustion gas, which helps complete combustion of the air-fuel mixture. Furthermore, by mixing as described above, the air-fuel ratio in the mixture of liquid fuel and combustion air is corrected so as to approximate the stoichiometric mixture ratio. Therefore, the yellow flame combustion changes to blue flame combustion, which becomes stable. Therefore, thermal efficiency and heat exchange rate are significantly improved, and combustion noise is also reduced. (Example) The present invention will be described below based on drawings showing examples thereof. FIG. 1 to FIG. 4 show an oil water heater A equipped with the present device. The oil water heater A has a can body 2 housed inside an exterior body 1, and a combustion chamber 3 is formed in the lower half of the can body 2. Moreover, the can body 2 is formed into a vertically elongated cylindrical shape including the combustion chamber 3, and the outer wall portion has a double structure consisting of an inner cylinder 2a and an outer cylinder 2b. Therefore,
A contact area 4 that stores water as a fluid to be heat exchanged is formed in an annular space between the inner cylinder 2a and the outer cylinder 2b. The main parts of this device are the internal structure of the combustion chamber 3,
There is a combustion means B provided in the combustion chamber 3. First, the combustion means B will be explained. As shown in FIG. 1, the combustion means B basically utilizes a gun-type burner that is substantially the same as the conventional one. That is, a hydraulic pump 7 for spraying kerosene as liquid fuel, a blower fan 9 for blowing up combustion air, and a blower pipe 10 for guiding the combustion air into the combustion chamber 3. Become.
As shown in a plan cross-sectional view in FIG. 3, a spray nozzle 8 is disposed inside the blast pipe 10 coaxially with the blast pipe 10 so as to face toward the center of the can body 2.
Further, an ignition electrode 14 is provided at the nozzle end of the spray nozzle 8 so as to face it. At the tip of the blast pipe 10, there is a complete combustion cylinder 15, which is not found in conventional gun-type burners.
is coaxially connected to the blower pipe 10. A high-speed fluidizing jet plate 11 is attached to the tip of the blast pipe 10. As shown in FIG. 4, the ejection plate 11 has a central hole 12 and a plurality of circumferential holes 13, 13, . It is set up. The central hole 12 is for ejecting kerosene particles, and some combustion air is also drawn into the kerosene particles. Further, the peripheral hole 13 is for blowing out most of the combustion air. Each of the peripheral holes 13 is bored at a predetermined angle in the circumferential direction, and is designed to cause a swirling flow in the ejected air and promote uniform mixing of kerosene particles and combustion air. . On the other hand, the complete combustion cylinder 15
consists of a mixing tube 20, a flame rectifying tube 19, a flame fixing tube 18, and a flame holding plate 17. The mixing tube 20 is formed so that its front half has an enlarged diameter, and the flame rectifying tube 1 is aligned along the internal shape of this enlarged diameter portion.
9 and a flame fixing tube 18 are adapted to be inserted. Further, the flame stabilizing plate 17 is located at the center of the complete combustion cylinder 15 and is fixed so as to be perpendicular to the direction in which the kerosene particles are sprayed in the spray nozzle 8 . The flame stabilizing plate 17 and the flame rectifier tube 19 are both made of stainless steel punched metal (porous plate material). The most important point in such a complete combustion cylinder 15 is that it maintains a predetermined distance between it and the blast pipe 10. That is, the interval is determined to form a vaporization heat inlet 16 (see FIG. 1 or FIG. 3) for introducing combustion gas between the mixing pipe 20 of the complete combustion cylinder 15 and the blower pipe 10. It is something. The function of the vaporization heat introduction port 16 will be described later. Next, the internal structure of the combustion chamber 3 will be explained.
As shown in FIG. 1, inside the combustion chamber 3, a direct flame receiver 6 is provided upright from a refractory 26 at the bottom thereof. The direct flame receptor 6 is located in the combustion chamber 3 so as to face a wall portion facing the spray nozzle 8 (see FIG. 3) of the combustion means B. Moreover, the cross-sectional shape of the direct flame receiver 6 is
As shown in the figure, it is like a deformed fan shape turned sideways, and two return surfaces 6a and 6b are formed on the front side facing the combustion means B. These return surfaces 6a, 6b are concave adjacent to each other so as to smoothly continue with the cylindrical surface of the combustion chamber 3 positioned on the left and right sides, with a portion that coincides with the extension of the central axis of the combustion means B as a tip 6c. It is formed into a curved surface. The height dimension of the direct flame receiver 6 is:
As shown in FIG. 1, it is formed vertically so that the installation height H from the refractory 26 to the central axis of the combustion means B is 2H. As a result, the combustion chamber 3
Direct collision of the flame from the combustion means B with the inner surface of the cylinder is also completely prevented. In the oil water heater A shown in Fig. 1, reference numeral 5 indicates a heat insulating material, 22 indicates an exhaust chimney, 23 indicates a hot water outlet, 24 indicates a water supply port, 25 indicates a drain section, and 27 indicates a combustion gas diffusion tube (internal structure). (not shown). The operating status of the device thus constructed is as follows. When combustion air is blown into the blast pipe 10, kerosene particles are sprayed from the spray nozzle 8, and park is blown off by the electrode 14, yellow flame combustion occurs near the front of the blow plate 11 in the blast pipe 10. Begins. This combustion flame gradually moves in the direction of spraying kerosene particles, and the flame rectifying tube 19 and the flame stabilizing plate 17
It comes to extend to The flame becomes stable on the flame stabilizing plate 17, and becomes a straight radiant flame that spreads to a certain extent from the flame fixing tube 18 toward the front thereof. The flame fixing tube 18 makes the flame distribution in the radiant flame uniform and further stabilizes it. The direct flame from the combustion means B reaches both return surfaces 6a and 6b of the direct flame receiver 6, and the combustion gas flows from both sides of the direct flame receiver 6 to the can body 2 with the tip 6c as a boundary. The flow is divided smoothly along the inner surface of each cylinder. The left and right flow of the combustion gas eventually reaches the vaporization heat introduction port 16 formed between the tip opening of the blast pipe 10 and the mixing pipe 20, and is sucked into the mixing pipe 20. Therefore, inside the mixing tube 20, the combustion gas is further mixed with the mixture of combustion air and kerosene particles. Therefore, the air-fuel mixture is rapidly heated, and in particular, the kerosene particles therein become finer or vaporized, and the yellow flame combustion described above changes to blue flame combustion. Further, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is appropriately adjusted to approximate the stoichiometric mixture ratio (approximately 14.8) by mixing the combustion gas, and the adjusted air-fuel mixture is supplied to the flame stabilizing plate 17. Moreover, since the amount of excess air contained in the air-fuel mixture is reduced in this way, cooling of the combustion gas is also suppressed, resulting in an excellent heat exchange coefficient.
Furthermore, since the amount of carbon generated is reduced, adhesion of carbon to the cylindrical inner surface of the combustion chamber 3 is also inhibited, and the heat exchange rate is also improved. Of course, since re-ignition of the combustion gas does not occur continuously, the combustion noise is quiet. In order to maintain the above-mentioned blue flame combustion, it is important to set an appropriate amount of the combustion gas return flow to the air-fuel mixture. That is, the magnitude of the suction action (negative pressure) at the vaporization heat inlet 16 formed between the connection between the blast pipe 10 and the mixing pipe 20 is an important factor. Therefore, the inventor of the present invention conducted experiments to find conditions under which an ideal suction effect could be obtained by variously changing the flow rate of the combustion air. The experiment was conducted by keeping the output of the blower fan 9 and the inner diameter of the blower pipe 10 constant, and by changing the hole diameters of the central hole 12 and peripheral hole 13 bored in the ejection plate 11 of the blower pipe 10. Although the size of the distance between the center hole 12 and the peripheral hole 13 can be almost ignored, the air-fuel ratio is necessary to enable ignition of the air-fuel mixture, and if it significantly deviates from the appropriate value, Not taken into account. <Table 1> and <Table 2> are the results of an experiment conducted by removing the subject device from inside the exterior body 1 of the oil water heater A.
The distance between the center hole 12 and the peripheral hole 13 in 1 is 32
mm. In addition, the experimental results shown in Table 1 are as follows:
It is assumed that the diameter of the central hole 12 is 18 mm and the number of peripheral holes 13 is 16, and the diameter of the peripheral holes 13 is varied. On the other hand, the experimental results shown in Table 2 show that the hole diameter of the peripheral hole 13 was determined to be 8 mm and the hole diameter of the central hole 12 was changed, and that the central hole 12 and all the peripheral holes 13, 13, ... The effect of the ratio of the opening area of the central hole 12 to the total opening area on the mixing amount of the combustion gas return flow (indicated as "gas mixing amount" in each table) is examined.
【表】【table】
【表】【table】
【表】
〈表―1〉より明らかな如く、周部孔13の孔
径を小さくすれば、噴出空気の流速は速くなり、
気化熱導入口16で発生する吸引作用は強くなる
ことが伺える。しかし反面、混合管20内へ吸引
される燃焼ガス回帰流の混合量(以下、ガス混合
量という)は減少傾向をたどることが判明した。
従つて、吸引作用が必要とされる範囲内であり、
しかもガス混合量が充分であるものとしては、周
部孔13の孔径が8mmであるときを最適とした。
また、〈表―2〉より明らかなように、中央孔1
2についても略々同様であり、その孔径を小さく
すれば噴出空気の流速は速くなるが、反対に、混
合管20内へ吸引されるガス混合量は減少傾向を
示す。しかも、該ガス混合量の増減は、開口面積
比の増減に比例するものであることが判明した。
そこで、噴出空気の流速とガス混合量とのバラン
スを考慮して、中央孔12の孔径は、18〜20mmを
最適なものとした。
このように、中央孔12の孔径18mm、周部孔1
3の孔径8mm、周部孔13の穿設個数16個、送風
管10の内径80mmとして、本件装置を石油給湯器
Aの外装体1内へ設置した場合の噴出空気流速を
計測したところ、21m/秒であり、気化熱導入口
16においても充分な吸引作用が得られた。従来
より市販されていた燃焼手段についても、同様の
計測を行つてみたが、その噴出空気流速は、せい
ぜい12.5m/秒前後でしかなかつた。勿論、従来
の燃焼手段においては、一旦噴き出した燃焼ガス
を再び吸引するが如き作用は、殆ど表れなかつ
た。
(別態様の検討)
第5図は、本件装置の第2実施例を示す平面断
面図である。本実施例では、第1図乃至第4図に
示した前記実施例の構成に加えて、燃焼室3内に
断面半月状をした仕切体28、28を、2個、立
設させたものである。そして、該仕切体28,2
8の弧状面と缶体2の筒内面との間には、燃焼ガ
スの回帰流通路29,29が形成されるようにし
ている。従つて、燃焼手段Bから放射される直射
炎及び燃焼ガスと、燃焼ガスの左右回帰流とが相
互干渉することは決してなく、燃焼手段Bにおけ
る気化熱導入口16に対して、燃焼ガスの回帰流
が効率よく導かれるようになつている。
第6図は、本件装置の第3実施例を示す平面断
面図である。本実施例では、缶体2及び燃焼室3
を四角柱状に形成することを可能としたものであ
る。そして、該燃焼室3の内部には、直射炎受体
6と共に、四隅部の全部に燃焼ガス誘導体30を
立設するようにしてある。従つて、本実施例で
は、缶体2及び燃焼室3の製造が極めて容易とな
り、製造コストの低廉が図れる。勿論、熱効率及
び熱交換率の向上,振動騒音の防止,燃焼音の低
下等の効果は、第1図乃至第4図に示した実施例
と略々同様なものが得られる。このように、本件
装置の形状及び構成は、実施の態様に応じて適宜
変更可能なものである。
「発明の効果」
以上の説明で明らかなように、本発明に係る熱
交換装置は、従来よりある一般的な燃焼手段に対
して、気化熱導入口を介するように混合管,保炎
板等を設け、且つ燃焼室内へ直射炎受体を立設す
るという簡潔な構成を備たことにより、炎の安定
した青炎燃焼が得られるようにしたものである。
すなわち、燃焼室の筒内面を利用して、燃焼ガス
を滑らか且つ迅速的に送風管の先端開口部へ回帰
させるように流し、この燃焼ガスの回帰流を液体
燃料の気化及び混合気の空燃比調節に用いてい
る。そのため、熱効率及び熱交換率は格段と向上
したものである。また、燃焼室内において燃焼ガ
スの乱流が発生することはないので、該乱流の発
生に起因していた装置全体の振動騒音は防止され
る。更に、燃焼手段において青炎燃焼をしている
場合は、燃焼ガスの再着火が継続して起こること
はないので、その直射炎が振動することはなく、
燃焼音も静かになる。そのうえ、該直射炎は、直
射炎受体により、燃焼室の筒内面へ直交状に衝突
するのを遮られるようになるから、炎による打撃
音が生じることもない。このことは、燃焼室の筒
内面が局部的に熱せられるのを防止することにも
なるため、燃焼室及び缶体の耐久性が向上すると
いう利点をも得られるものである。また、前述し
た如く、本件装置は従来の燃焼手段に数個の構成
を加えるだけで至極簡単に実施できるものであ
り、わざわざ燃焼室や缶体を製造しなおすような
必要はない。しかも、そのメンテナンスについて
は、従来の燃焼手段と同様に、簡単に行えるもの
である等、幾多の優れた利点を有している。[Table] As is clear from Table 1, if the diameter of the peripheral hole 13 is made smaller, the flow velocity of the ejected air becomes faster.
It can be seen that the suction effect generated at the vaporization heat introduction port 16 becomes stronger. However, on the other hand, it has been found that the mixed amount of the combustion gas return flow sucked into the mixing tube 20 (hereinafter referred to as the gas mixed amount) tends to decrease.
Therefore, the suction action is within the required range,
In addition, the optimum gas mixing amount was determined when the diameter of the peripheral hole 13 was 8 mm.
Also, as is clear from Table 2, the center hole 1
The same is true for No. 2, and if the hole diameter is made smaller, the flow velocity of the ejected air becomes faster, but on the contrary, the mixed amount of gas sucked into the mixing tube 20 tends to decrease. Furthermore, it has been found that the increase or decrease in the gas mixture amount is proportional to the increase or decrease in the opening area ratio.
Therefore, in consideration of the balance between the flow velocity of the ejected air and the amount of gas mixture, the diameter of the central hole 12 was set to an optimum value of 18 to 20 mm. In this way, the diameter of the central hole 12 is 18 mm, and the diameter of the peripheral hole 1 is 18 mm.
3, the diameter of the hole 13 is 8 mm, the number of peripheral holes 13 is 16, and the inner diameter of the blast pipe 10 is 80 mm. When this device is installed inside the exterior body 1 of the oil water heater A, the ejected air flow velocity was measured to be 21 m. /second, and a sufficient suction effect was obtained even at the vaporization heat introduction port 16. Similar measurements were made with conventional commercially available combustion methods, but the velocity of the ejected air was only around 12.5 m/sec at most. Of course, in conventional combustion means, there is almost no effect of re-inhaling the combustion gas once ejected. (Study of Alternative Aspects) FIG. 5 is a plan sectional view showing a second embodiment of the present device. In this embodiment, in addition to the structure of the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, two partition bodies 28, 28 each having a semicircular cross section are vertically provided in the combustion chamber 3. be. And the partition body 28,2
Combustion gas return flow passages 29, 29 are formed between the arcuate surface of 8 and the cylindrical inner surface of the can body 2. Therefore, the direct flame and combustion gas radiated from the combustion means B and the left and right return flows of the combustion gas never interfere with each other, and the return flow of the combustion gas to the vaporization heat introduction port 16 in the combustion means B never occurs. The flow has become more efficient. FIG. 6 is a plan sectional view showing a third embodiment of the present device. In this embodiment, the can body 2 and the combustion chamber 3
This makes it possible to form a rectangular prism shape. Inside the combustion chamber 3, combustion gas guides 30 are erected at all four corners along with the direct flame receiver 6. Therefore, in this embodiment, the can body 2 and the combustion chamber 3 can be manufactured extremely easily, and the manufacturing cost can be reduced. Of course, effects such as improvement in thermal efficiency and heat exchange rate, prevention of vibration noise, and reduction in combustion noise can be obtained almost the same as in the embodiments shown in FIGS. 1 to 4. In this way, the shape and configuration of the present device can be changed as appropriate depending on the mode of implementation. ``Effects of the Invention'' As is clear from the above explanation, the heat exchange device according to the present invention is different from the conventional common combustion means by using a mixing tube, a flame stabilizing plate, etc. through the vaporization heat inlet. By providing a simple configuration in which a direct flame receiver is installed in the combustion chamber, stable blue flame combustion can be obtained.
In other words, the cylindrical surface of the combustion chamber is used to flow the combustion gas smoothly and quickly back to the tip opening of the blast pipe, and the return flow of the combustion gas is used to vaporize the liquid fuel and improve the air-fuel ratio of the mixture. It is used for adjustment. Therefore, the thermal efficiency and heat exchange rate are significantly improved. Further, since turbulent flow of combustion gas does not occur within the combustion chamber, vibration noise of the entire apparatus that would otherwise be caused by the occurrence of the turbulent flow is prevented. Furthermore, when the combustion means uses blue flame combustion, the combustion gas does not continue to be re-ignited, so the direct flame does not vibrate.
The combustion noise is also quieter. Moreover, since the direct flame is prevented from colliding orthogonally with the cylinder inner surface of the combustion chamber by the direct flame receiver, no impact noise is generated by the flame. This also prevents the cylindrical inner surface of the combustion chamber from being locally heated, thereby providing the advantage of improving the durability of the combustion chamber and the can body. Further, as mentioned above, the present device can be implemented extremely easily by adding a few components to the conventional combustion means, and there is no need to go to the trouble of remanufacturing the combustion chamber or the can body. Furthermore, it has many excellent advantages, such as being easy to maintain, like conventional combustion means.
第1図乃至第4図は本件装置の第1実施例を示
すものであつて、第1図は側断面図、第2図は平
面断面図、第3図は燃焼手段の平面断面図、第4
図は燃焼手段の一部切欠斜視図、第5図は本件装
置の第2実施例を示す平面断面図、第6図は本件
装置の第3実施例を示す平面断面図である。
2…缶体、3…燃焼室、4…接触領域、6…直
射炎受体、6a,6b…回帰面、8…噴霧ノズ
ル、10…送風管、14…電極、16…気化熱導
入口、17…保炎板、20…混合管。
1 to 4 show a first embodiment of the present device, in which FIG. 1 is a side sectional view, FIG. 2 is a plan sectional view, and FIG. 3 is a plan sectional view of the combustion means. 4
The figure is a partially cutaway perspective view of the combustion means, FIG. 5 is a plan sectional view showing a second embodiment of the present device, and FIG. 6 is a plan sectional view showing a third embodiment of the present device. 2... Can body, 3... Combustion chamber, 4... Contact area, 6... Direct flame receiver, 6a, 6b... Return surface, 8... Spray nozzle, 10... Blower pipe, 14... Electrode, 16... Vaporization heat introduction port, 17...Flame holding plate, 20...Mixing tube.
Claims (1)
に円筒状燃焼室が形成された缶体と、該缶体に前
記燃焼室内へ向かつて先端開口部が位置付けられ
た燃焼用空気の送風管と、該送風管の内部に配設
された液体燃料用の噴霧ノズルと、該噴霧ノズル
のノズル端に臨んで設けられた点火用電極と、前
記送風管の先端開口部に連結され少なくとも先端
部が拡径された混合管と、多孔質板又は網板によ
り形成され前記混合管の内部において前記噴霧ノ
ズルの噴霧方向に直交して固定された保炎板とか
ら成る熱交換装置であつて、前記燃焼室の内部に
は噴霧ノズルと対向する壁面部分を背にして縦長
の直射炎受体が立設され、該直射炎受体の正面に
はその左右に位置する燃焼室の各筒内面へ滑らか
に連続する凹曲面状の燃焼ガス用回帰面が互いに
隣接形成されており、前記送風管と混合管との連
結間には燃焼室の筒内面に沿う燃焼ガスの左右回
帰流を再び前記混合管内へ導く気化熱導入口が形
成されていることを特徴とする熱交換装置。1. A can body with a contact area for a heat exchange fluid on the outer wall and a cylindrical combustion chamber formed inside, and a combustion air blow pipe in which a tip opening is positioned toward the combustion chamber. a spray nozzle for liquid fuel disposed inside the blast pipe; an ignition electrode provided facing the nozzle end of the spray nozzle; and at least a tip portion connected to the tip opening of the blast pipe. A heat exchange device comprising a mixing tube with an enlarged diameter and a flame-holding plate formed of a porous plate or a mesh plate and fixed inside the mixing tube perpendicular to the spray direction of the spray nozzle, Inside the combustion chamber, a vertically elongated direct flame receiver is installed with its back facing the wall portion facing the spray nozzle, and in front of the direct flame receiver, there is a direct flame receiver located on the left and right sides of each of the cylindrical inner surfaces of the combustion chamber. Smoothly continuous concave curved return surfaces for combustion gas are formed adjacent to each other, and between the connection between the blast pipe and the mixing pipe, the left and right return flow of combustion gas along the cylinder inner surface of the combustion chamber is mixed again. A heat exchange device characterized by being formed with a vaporization heat introduction port that leads into the pipe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58028150A JPS59153021A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP58028150A JPS59153021A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Heat exchanger |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59153021A JPS59153021A (en) | 1984-08-31 |
JPH0235883B2 true JPH0235883B2 (en) | 1990-08-14 |
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ID=12240731
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58028150A Granted JPS59153021A (en) | 1983-02-21 | 1983-02-21 | Heat exchanger |
Country Status (1)
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JP (1) | JPS59153021A (en) |
Families Citing this family (1)
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JP5065108B2 (en) * | 2008-03-12 | 2012-10-31 | 東邦瓦斯株式会社 | heating furnace |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5148838A (en) * | 1974-07-17 | 1976-04-27 | Weishaupt Max Gmbh | |
JPS5245735A (en) * | 1975-10-09 | 1977-04-11 | Sanree Reinetsu Kk | Burner with restricted nox generation |
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---|---|---|---|---|
JPS5473534U (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 |
-
1983
- 1983-02-21 JP JP58028150A patent/JPS59153021A/en active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5148838A (en) * | 1974-07-17 | 1976-04-27 | Weishaupt Max Gmbh | |
JPS5245735A (en) * | 1975-10-09 | 1977-04-11 | Sanree Reinetsu Kk | Burner with restricted nox generation |
Also Published As
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JPS59153021A (en) | 1984-08-31 |
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