JPH0240925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この発明は給湯や暖房を目的とした給湯機、温
水ボイラ、あるいは温風暖房機などに利用され、
ヒータを使用しないで液体燃料を気化させガス化
燃焼させる液体燃料燃焼装置に関する。

(ロ) 従来の技術 従来、特開昭59−200116号公報に開示されてい
るように、この種の液体燃料燃焼装置として第５
図に示すものがあつた。このものは有底の燃焼筒
１内の底部に設けた燃料噴霧ノズル２と、このノ
ズル２の周囲から燃焼筒１内に燃焼用一次空気を
噴出させる複数の一次空気供給孔３と、ノズル２
の上方にノズルと同軸にして設置され、燃焼ゾー
ンの燃焼ガスをノズル近傍に逆輸送する整流筒４
と、この整流筒４の上方の燃焼筒側壁に穿設さ
れ、ノズル２および整流筒４の軸線と直交する方
向に燃焼用二次空気を噴出させる多数の二次空気
供給孔５と、この二次空気供給孔５の上方で、か
つノズル２の燃料噴霧範囲の外側に設置され、多
数の透孔６または切り欠きを有する環状の保炎板
７とを備えている。

上述した液体燃料燃焼装置は一次空気供給孔３
から流速の速い一次空気を整流筒４内に吹き出
し、整流筒４と燃焼筒１底壁との間に負圧域を作
つて鎖線矢印で示す再循環流を形成するように
し、燃焼ゾーンの燃焼ガスの一部を整流筒４内に
戻すことにより、ノズル２から噴霧された灯油等
の液体燃料を気化させ、ヒータレスでガス化燃焼
させるようにしている。また、整流筒４内を通過
した気化燃料と一次空気との混合気体流に、周囲
から二次空気が直交するように衝突し、この衝突
により気化燃料と空気との混合を促進するととも
に、保炎板７の上部に発生する渦流を利用して燃
焼炎を保炎するようにしている。

しかしながら、整流筒４を利用して燃焼ガスを
再循環させる方式のため、部品点数が多くなり、
コスト高になるばかりでなく、ノズル２および整
流筒４を燃焼筒１に同心を保ちながら取付けなけ
ればならず、組立てに手間取る欠点があつた。ま
た、ノズル２が再循環流の影響を受けるため、ノ
ズル２の耐熱性が問題になるとともに、煤の付着
によりノズル２が目詰まりしやすく、ノズル２の
保守点検を頻繁に行なわなければならなかつた。
さらにまた、保炎板７や燃焼筒１の上部が高温状
態になり、熱変形したり、高温酸化する心配があ
るので、これらに耐価な耐熱材料を使用したり、
過剰空気にして燃焼炎の温度を低下させなければ
ならなかつた。前者の場合、装置が高価格にな
り、後者の場合、運転騒音が大きくなるととも
に、CO₂濃度が増大して熱効率が低下する問題が
あつた。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 この発明の課題は構成を複雑にしたり、燃料噴
霧ノズルに悪影響を及ぼすことなくガス化燃焼が
良好に行なわれるようにし、しかも高価な耐熱材
料を使用したり、過剰空気にすることなく、保炎
部材や燃焼筒の熱変形が防止できるようにするこ
とである。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するため、この発明の液体燃
料燃焼装置は上端を開口した燃焼筒の底壁中央部
に一次空気供給口を設け、この一次空気供給口の
周囲に燃焼筒内方へ向つて先細りとなる整流筒を
底壁と一体に設け、燃焼筒の上部側壁に多数の二
次空気供給孔を設け、燃焼筒内の上端開口近く
で、かつ二次空気供給孔と対向する位置に燃焼筒
と間隔を存して多数の孔があけられた保炎筒を設
け、一次空気供給口の近くの燃焼筒外側に燃料噴
霧ノズルを設けた構成とした。

(ホ) 作 用 このような構成にすると、一次空気供給口を通
つて整流筒内に入つた燃料および一次空気の混合
気体は流速が保たれ、かつ広がりが抑制されなが
ら燃焼筒内上部へ進む。そして、ここで多数の二
次空気供給孔から二次空気が補給されて燃焼す
る。整流筒の周囲は負圧ゾーンとなるので、燃焼
が行なわれると、燃焼筒内の上部の燃焼ガスの一
部が整流筒の周囲へ逆輸送される。このため、整
流筒内を通過した燃料が燃焼熱を受けて気化さ
れ、燃焼はガス化燃焼となる。このように、燃焼
筒の底壁と一体に先細りの整流筒を設けることに
より、再循環流を形成し、燃焼ガスの一部が逆輸
送されるようにしたので、燃焼筒の底部に燃料噴
霧ノズルを同心に保ちながら取付けるだけで、良
好なガス化燃焼が行なわれることになる。しか
も、燃料噴霧ノズルは再循環流の影響を受けるこ
とがないので、耐熱が問題になつたり、煤が付着
する問題がなく、保守点検が少なくて済む。

一方、二次空気供給孔から吐出された二次空気
が高速で保炎筒に衝突するので、燃焼筒内の上部
の燃焼炎は保炎筒の内側へ規制されながら保炎筒
に保持される。このため、保炎筒や燃焼筒に耐熱
性の高い材料を使用したり、過剰空気にして燃焼
炎の温度を下げることなく、これらの熱変形や高
温酸化が防止される。しかも、保炎筒には多数の
孔があけられているので、保炎筒に衝突した二次
空気の一部が保炎筒の内部に、残りが燃焼筒の上
端開口部にそれぞれ導かれ、安定したガス化燃焼
が行われる。

(ヘ) 実施例 以下、この発明を図面に示す実施例について説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の液体燃料燃焼装
置を示すものである。第１図において、８は送風
装置（図示せず）から燃焼用空気が供給される外
筒、９は外筒８内の上部に二次空気通路１０とな
る間隔を存して配設されるとともに、先端部で閉
塞板１１にて外筒８と結合された有底の燃焼筒、
１２は燃焼筒９の底壁９ａの中央部に設けた円形
の一次空気供給口、１３は一次空気供給口１２の
周囲にバーリング加工を施すことにより、底壁９
ａと一体に設けられた整流筒であり、燃焼筒９内
の上方に向つて先細にしてある。１４は燃焼筒９
の底壁９ａに連結され、内部にノズル室１５を区
画形成する有底筒状のノズルケース、１６および
１７はノズル室１５内の一次空気供給口１２近く
に臨設した燃料噴霧ノズルおよび点火プラグ、１
８はノズルケース１４の底壁１４ａに固着された
ノズルおよびプラグ保持具、１９は燃焼筒９の上
部側壁に複数列にわたつて多数穿設した二次空気
供給孔、２０は燃焼筒９内の上端開口の近くに、
燃焼筒９と間隔を存して配設された保炎筒であ
る。この保炎筒２０は多数の小孔２１を有し、複
数個の支持片２２を介して燃焼筒９の上端開口部
に保持されている。また、２３はノズルケース１
４の下方に配設された非接触型の炎検出素子であ
り、フオトトランジスタやフオトダイオードなど
が使用されている。

ノズルケース１４は第２図および第３図に示す
ように、燃料噴霧ノズル１６のアダプター部１６
ａおよび点火プラグ１７の碍石部１７ａをそれぞ
れ挿通させる開口２４，２５と、11個の一次空気
導入孔２６と、ノズルおよびプラグ保持具１８取
付用の３個のビス穴２７とが底壁１４ａに設けら
れ、２個の一次空気導入孔２８が側壁１４ｂに設
けられ、燃焼筒９の底壁９ａに取付けるための２
個のビス穴２９が上端開口周縁のフランジ１４ｃ
に設けられている。

ノズルおよびプラグ保持具１８は第４図に示す
ように、多数の溝３０を周縁に連設したノズル取
付穴３１と、プラグ嵌合部３２と、ノズルケース
１４に取付けるための３個のビス穴３３と、燃料
噴霧ノズル１６のアダプター部１６ａおよび点火
プラグ１７の碍石部１７ａをそれぞれ固定するビ
スを挿通するためのビス穴３４，３５とを有して
いる。そして、炎検出素子２３はノズルおよびプ
ラグ保持具１８の溝３０、ノズルケース１４の開
口２４および一次空気供給口１２を介して燃焼筒
９内部を直視している。

次に、上述した実施例装置の動作を説明する。

まず、燃料ノズル１６から灯油等の液体燃料を
噴霧（粒径70μｍ）させると、燃料は一次空気導
入孔２６，２８からノズルケース１４内へ供給さ
れる一次空気と混合されながら、一次空気供給口
１２から燃焼筒９内へ進む。このとき、点火プラ
グ１７を作動させると、燃焼が開始する。燃焼は
ノズル室１５や燃焼筒９内の下部の空気量が少な
いため、多数の二次空気供給孔１９から二次空気
が供給される燃焼筒９内の上部で行なわれる。

このようにして、燃焼が開始すると、燃焼は速
やかにガス化燃焼に移行する。すなわち、一次空
気供給口１２の周囲に先細りの整流筒１３が設け
られているので、整流筒１３を通過する燃料およ
び一次空気の混合気体は流速が保たれ、かつ、広
がりが抑制されながら、燃焼筒９内の上方へと進
む。このため、整流筒１３の周囲は負圧ゾーンと
なり、鎖線矢印で示す再循環流が形成される。ま
た、二次空気供給孔１９から吐出された二次空気
により小さな渦３６（カルマン渦）が形成され、
これらの渦３９が再循環流を助勢する。この再循
環流が燃焼ガスの一部を巻込み、これを逆輸送す
るため、整流筒１３内部を通過した燃料は燃焼熱
を受け、気化される。そして、燃焼筒９内の上部
に到達するまでに数μｍの微粒子になり、ここで
ガス化燃焼を行なう。

燃焼筒９内の上部では多数の二次空気供給孔１
９から吐出された二次空気が保炎筒２０の外周面
に高速で衝突しているため、燃焼筒９の周縁部に
分散した火炎は保炎筒２０の内側へ規制されなが
ら、保炎筒２０にて保持される。また、保炎筒２
０に衝突した新鮮な空気は一部が小孔２１を介し
て保炎筒２０の内部へ供給され、残りが燃焼筒９
の上端開口部へ供給され、それぞれ二次空気とし
て使用される。

燃焼中は炎検出素子２３がノズルおよびプラグ
保持具１８のノズル挿入穴３１に連設した溝３
０、ノズルケース１４の開口２４および一次空気
供給口１２を介して燃焼炎の発する光を感知し、
炎検出を行なう。また、燃焼炎にばらつきがある
場合でも、ノズルケース１４の底壁１４ａの一次
空気導入孔２６から炎検出素子２３へ反射光が供
給されるため、炎検出素子２３は安定した炎検出
が可能である。さらにまた、炎検出素子２３は溝
３０を介して燃焼筒９内の中央部の燃焼炎を監視
し、保炎筒２０を視野から外してあるので、燃焼
終了直後に赤熱した保炎筒２０が発する赤外線を
感知しないようにでき、誤動作の心配がない。

本実施例によれば、燃焼筒９の底壁９ａと一体
の整流筒１３にて再循環流を形成し、燃焼ガスの
一部を整流筒１３の周囲に逆輸送するようにした
ので、ノズルケース１４と、ノズルおよびプラグ
保持具１８とを介して燃料噴霧ノズル１６を燃焼
筒９の底壁９ａに同心に取付けるだけで、良好な
ガス化燃焼を行なわせることができる。また、燃
料噴霧ノズル１６は再循環流と整流筒１３にて遮
断され、かつ一次空気流にて冷却されているの
で、煤が付着したり、耐熱が問題になることがな
く、保守点検が殆ど不要になる。さらにまた、燃
焼筒９の上部側壁に設けた多数の二次空気供給孔
１９から二次空気を保炎筒２０に衝突させ、燃焼
炎を保炎筒２０の内側に規制しつつ、保炎筒２０
にて保炎するようにしたので、保炎筒２０、支持
片２２および燃焼筒９が二次空気で効率良く冷却
されるとともに、燃焼炎で過熱されないようにで
き、これらにSUS305等の安価な材料を使用しな
がら、熱変形や高温酸化を防止することができ
る。しかも、過剰空気にする必要がないので、運
転騒音の低減が図れ、CO₂濃度を抑制して熱効率
を向上させることができる。さらにまた、保炎筒
２０に多数の小孔２１を設けたので、保炎筒２０
に衝突した二次空気の一部を保炎筒２０の内部
に、残りを燃焼筒９の上端開口部にそれぞれ導
き、安定したガス化燃焼を行なわせることができ
る。

(ト) 発明の効果 この発明は以上のように構成されているので、
整流筒を燃焼筒の底壁と一体にし、部品点数の減
少が図れるとともに、燃焼筒、整流筒および燃料
噴霧ノズルの同心を簡単に得ることができ、構成
を簡素にし、組立てを容易にしつつ、良好なガス
化燃焼を行なわせることができる。しかも、燃料
噴霧ノズルの耐熱の問題や煤の付着による目詰ま
りの問題が解消され、燃料噴霧ノズルの保守点検
が少なくて済む。また、保炎筒や燃焼筒が二次空
気で効率良く冷却され、かつ燃焼炎が保炎筒の内
側に規制されるので、これらに安価な材料を使用
して装置の低価格化を図ることができる。さらに
また、過剰空気にすることなく、これらの熱変形
や高温酸化を防止できるので、運転騒音を低減さ
せ、熱効率を向上させることができるばかりでな
く、保炎筒に衝突した二次空気の一部を保炎筒の
内部に、残りを燃焼筒の上端開口部にそれぞれ導
き、安定したガス化燃焼を行わせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置の断面図、第
２図は第１図で使用したノズルケースの平面図、
第３図は同じく断面図、第４図は第１図で使用し
たノズルおよびプラグ保持具の平面図、第５図は
従来装置の１例を示す断面図である。 ９……燃焼筒、９ａ……底壁、１２……一次空
気供給口、１３……整流筒、１６……燃料噴霧ノ
ズル、１９……二次空気供給孔、２０……保炎
筒、２１……小孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上端を開口した燃焼筒の底壁中央部に一次空
   気供給口を設け、この一次空気供給口の周囲に燃
   焼筒内方へ向つて先細りとなる整流筒を底壁と一
   体に設け、燃焼筒の上部側壁に多数の二次空気供
   給孔を設け、燃焼筒内の上端開口近くで、かつ二
   次空気供給孔と対向する位置に燃焼筒と間隔を存
   して多数の孔があけられた保炎筒を設け、一次空
   気供給口の近くの燃焼筒外側に燃料噴霧ノズルを
   設けたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。