JPH05248612A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃焼の立ち上がりの瞬間性、燃焼量調節幅の
拡大と低騒音化等を図る液体燃料燃焼装置に関する。 【構成】 霧化室１９に併設した混合室２８と、液体燃
料を供給する燃料供給手段２２と、炎口３３を有するバ
ーナ２９と、二次空気を供給する二次空気供給部３４
と、一次空気を供給する一次空気供給部３１と、微粒化
用の空気を供給する空気供給手段２４と、燃料ノズル３
６と空気ノズル４３とを有する微粒化装置２０とによっ
て構成され、燃料ノズル３６は一対所定の角度で対向し
て設け、空気ノズル４３は空気噴出孔４４を有し、この
空気噴出孔４４の下流に噴流を収束する収束部４６とを
設けている。そして液体燃料は旋回作用が付与されて薄
い液膜を形成し液滴となって噴出し、空気は空気噴出孔
４４から高速で旋回しながら噴出し、液膜に旋回空気流
が当たり微粒化された後、この混合流を収束状態で互い
に衝突させるので、さらに微小粒子となって混合室に供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯機・暖房機等に使
用する液体燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液体燃料燃焼装置は、瞬間着火、
燃焼量調節幅の拡大、低騒音化、小型化などの要求が強
くなってきている。

【０００３】従来、この種の液体燃料燃焼装置には、図
４及び図５に示すような構成のものがあった。図４に示
すものは、噴霧装置によって液体燃料を霧化し、燃料粒
子をそのまま燃焼させる霧化燃焼方式の燃焼装置であ
り、燃焼タンク１から供給された液体燃料はポンプ２で
加圧され、燃料供給管３を通って、圧力噴霧ノズル４か
ら噴出して霧化され、燃焼室５に噴霧される。燃焼用空
気は、送風ファン６により送風路７を通り、燃焼室５へ
供給される。このとき、圧力噴霧ノズル４より噴霧され
た燃料と燃焼反応して火炎を形成する。

【０００４】また図５に示すものは、液体燃料を一旦気
化して燃焼させる気化燃焼方式の燃焼装置であり、燃料
タンク１から供給された液体燃料は、ポンプ８によって
送油管９を通り、ノズル１０からヒータ１１の埋め込ま
れた気化筒１２で形成された高温状態の気化室１３へ液
滴となって送出されて加熱気化される。燃焼用空気は送
風ファン１４により送風路１５を通り、ノズル１０の外
周に設けたスロート部１６から気化室１３へ供給され
る。この時気化した燃料と混合し、燃焼室１７内に設け
られた炎口１８で火炎を形成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の霧化燃焼方式の装置（図４）においては、圧力噴霧ノ
ズル４から噴出される液体燃料の粒子径が大きいので火
炎長が長くなり、機器の小型化が困難であり、燃料粒子
が火炎によって急激に沸騰する際の破裂音によって燃焼
騒音が発生し、燃焼量を小さくするために燃料の噴出圧
を下げると、噴出速度も小さくなって噴霧粒子径が大き
くなり、良好な燃焼が得られなくなり燃焼量調節幅は極
めて狭くなる等の問題があった。

【０００６】一方、気化燃焼方式の装置（図５）におい
ては、構造が複雑になるとともに、気化筒１２及び気化
室１３を加熱するための電力が必要であり、また昇温す
るための予熱時間が必要であるため、瞬時に着火燃焼が
できないという欠点があった。

【０００７】本発明は上記の課題を解決するもので、瞬
時に着火燃焼ができ、燃焼音の低減、短炎による装置の
小型化、燃焼量の調節幅の拡大などを図ることができる
液体燃料燃焼装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、霧化室に併設し燃料粒子と空気を混合する混
合室と、この混合室の下流に設け炎口を有するバーナ
と、このバーナに空気を供給する二次空気供給部と、前
記霧化室に一次空気を供給する一次空気供給部と、燃料
の微粒化用の空気を供給する空気供給手段と、液体燃料
を供給する燃料供給手段とを備え、前記燃料供給手段か
ら供給された液体燃料を噴射し、かつ所定の角度で対向
して噴射燃料を衝突させるように配設した２個以上の燃
料ノズルと、この各燃料ノズルを内設し前記空気供給手
段から供給された空気を噴出する空気噴出孔を有する２
個以上の空気ノズルと、前記空気噴出孔の下流に連設し
て前記空気および燃料の噴流を収束する収束部とからな
る微粒化装置を設けた構成を有している。

【０００９】

【作用】本発明は上記構成によって、燃料ノズルから噴
射された液体燃料は、空気ノズルの空気噴出孔から噴出
された高速の旋回空気流により微粒化され、さらに収束
部では燃料粒子と空気の混合流の広がりが抑制されると
ともに高速領域となるので、燃料粒子と空気の混合流の
広がりを抑制し、収束状態での高速流の衝突によって均
一な微小粒子となり、噴霧量の広い調節範囲で、粒子径
の小さな粒子を得ることができるので燃焼量調節幅を大
きくとることができる。また、小さな燃料粒子を空気と
混合した状態で可燃混合気としてバーナに送り込むた
め、瞬時着火燃焼が可能であるとともに、短炎化による
装置の小型化を図ることができる。また微小粒子を燃焼
させるので、燃焼騒音を低減することができる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の一実施例について図１〜図３を
参照しながら説明する。図に示すように、霧化室１９内
には微粒化装置２０を配設しており、液体燃料は燃料タ
ンク２１から電磁ポンプ２２で加圧してくみ上げられ、
燃料供給管２３を経て微粒化装置２０に供給される。空
気供給手段２４から送られた微粒化用空気は空気供給管
２５を通って微粒化装置２０に供給される。霧化室１９
の上部で微粒化装置２０の下流側に混合板２７を設けて
混合室２８を形成しており、混合室２８の下流側にバー
ナ２９を設けている。送風機３０から送られた空気の一
部は一次空気供給部３１によって霧化室１９に供給され
る。混合室２８内で空気と混合された燃料粒子は均圧板
３２で均一に分散され、バーナ２９の炎口３３に供給さ
れ燃焼される。また送風機３０から送られた空気の一部
は二次空気供給部３４でバーナ２９に供給され、この二
次空気は炎口３３で細分割された二次空気孔（図示せ
ず）に供給される。図２に示すように、微粒化装置２０
は２つのノズルブロック３５ａ、３５ｂを所定の角度で
中心線Ａ−Ａに対称に対向させて一対に構成したもので
ある。

【００１１】以下、ノズルブロック３５ａの詳細につい
て説明する。すなわち、燃料ノズル３６はその先端中央
に微細な燃料噴出孔３７が穿設され、ノズルホルダー３
８に螺着している。燃料ノズル３６およびノズルホルダ
ー３８には燃料通路３９を設け、ノズルホルダー３８の
後部に接続された燃料供給管２３から液体燃料が供給さ
れる。燃料ノズル３６内の燃料通路３９の先端に設けた
旋回部４０の先端はテーパ部４１を形成し、このテーパ
部４１上には旋回用の溝（図示せず）を設けている。旋
回部４０は固定具４２を介して燃料ノズル３６の先端に
圧着している。空気ノズル４３の先端部には空気噴出孔
４４が穿設され、空気噴出孔４４の下流側に収束管４５
を連設して収束部４６が形成されている。燃料ノズル３
６を装着したノズルホルダー３８は、空気ノズル４３内
に装着され、空気ノズル４３の先端と燃料ノズル３６の
先端に、わずかな間隙４７を設定するように縮径部４８
にて固定されている。燃料ノズル３６と空気ノズル４３
の間には空気通路４９を設け、空気供給管２５から微粒
化用空気を供給するようにしている。

【００１２】このようにして燃料ノズル３６と空気ノズ
ル４３は中心線Ｂ−Ｂに対し同心上に設定している。ま
た空気ノズル４３は図３に示すように、空気ノズル４３
の側面上方の接線方向に空気供給管２５が接続されてお
り、このため空気供給管２５を通って供給される空気は
空気通路４８で旋回するようにしている。

【００１３】上記構成において動作を説明する。すなわ
ち、電源（図示せず）を投入すると電磁ポンプ２２が作
動し、液体燃料は燃料タンク２１から吸い上げられて加
圧状態となり、燃料供給管２３を経て燃料ノズル３６内
の燃料通路３９に供給され、旋回部４０の溝を通過する
ときに旋回作用が付与され、燃料噴出孔３７から旋回し
ながら噴出して薄い液膜を形成し、その先端で分裂して
液滴となって噴出する。一方、電磁ポンプ２２と同時に
空気供給手段２４が作動し、微粒化用空気は空気供給管
２５を経て空気通路４８に供給され、旋回流となって間
隙４７を通って空気噴出孔４４から高速で旋回しながら
噴出する。この時、薄い液膜となった液体燃料に旋回空
気流が直接当たり、この液膜はせん断されて微粒化され
る。この場合、燃料噴出孔３７から噴出される液体燃料
の旋回方向に対して、微粒化用空気の旋回方向を逆方向
にすると相対速度が大きくなり、さらに微粒化が促進さ
れる。

【００１４】また、２つのノズルブロック３５ａ、３５
ｂを所定の角度で中心線Ａ−Ａに対し対称に対向させて
いるので、微粒化されて噴出された燃料粒子と空気の混
合流は各々の中心線Ｂ−Ｂと中心線Ｃ−Ｃの交点で衝突
し、さらに微粒化される。ここで衝突に至るまでの過程
において、燃料粒子と空気の混合流は残存旋回力によっ
て広がりを生じる。広がりを生じた状態で衝突した場合
には衝突力が減少して衝突による微粒化の効果が小さく
なる。しかし、本実施例では空気噴出孔４４の下流側に
収束管４５を連設して収束部４６を形成しているので、
この収束部４６では燃料粒子と空気の混合流の広がりが
抑制されるとともに高速領域となるので、収束状態での
高速噴流の衝突となり、衝突による微粒化が効果的に行
われる。微粒化された液体燃料は粒径の均一な微粒子群
となって霧化室１９に噴霧され、一次空気供給部３１か
ら供給された空気と混合しながら、混合室２８に導入さ
れ十分に混合される。この空気と燃料の混合気は、混合
度合をより高めながらバーナ２９へ送られ均圧板３２に
よってバーナ２９全体に均一に分散され、可燃混合気と
なって炎口３３に供給されて予混合燃焼する。このとき
炎口３３には二次空気供給部３４から燃焼用空気が供給
されるので短炎を形成する。

【００１５】このように実施例の液体燃料燃焼装置によ
れば、燃料ノズル３６から噴射した液体燃料に、高速の
旋回空気流が当たり、せん断力を作用させて微粒化し、
さらに収束部４６では燃料粒子と空気の混合流の広がり
が抑制されるとともに高速領域となるので、燃料粒子と
空気の混合流の広がりを抑制し、収束状態での高速流の
衝突によって均一な微小粒子とし、微粒化用空気と混合
しながら炎口３３に供給するとともに二次空気も供給さ
れるようになっているので、良好な燃焼状態が得られ
る。

【００１６】また微粒化装置２０によって液体燃料に直
接高速の旋回空気流を当てるので、低い空気圧で微粒化
が可能であり、燃料供給圧を下げて燃料噴出量を減少さ
せた場合でも、粒子の状態は殆ど変化しなく、噴霧量の
広い調節範囲で均一な微小粒子となるので、燃焼量調節
幅を大きくとることができる。

【００１７】また一つのノズルブロック３５ａからの噴
出流はかなり高速であるが、中心線Ｂ−Ｂと中心線Ｃ−
Ｃの交点で噴出流を衝突させて、衝突後の粒子速度は低
減されるので空気と燃料粒子の混合状態は良好に保た
れ、微粒化用空気が一次空気の一部として作用し、炎口
３３で予混合的燃焼をすることにより、燃焼速度を拡散
燃焼よりも大きくし、炎口３３での火炎の短炎化ができ
る。また均一で微細な燃料粒子を得ることができるの
で、従来の噴霧燃焼のように大きな燃料粒子が火炎によ
って急激に沸騰する際の破裂音に起因する燃焼騒音を低
減することができる。さらに微粒化された燃料粒子と微
粒化用空気の混合気に一次空気が供給され可燃混合気と
なって炎口３３に供給されるので瞬時に点火して燃焼す
ることができる。

【００１８】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
液体燃料燃焼装置は、霧化室に併設し燃料粒子と空気を
混合する混合室と、この混合室の下流に設け炎口を有す
るバーナと、このバーナに燃焼用空気を供給する二次空
気供給部と、前記霧化室に一次空気を供給する一次空気
供給部と、燃料微粒化用の空気を供給する空気供給手段
と、液体燃料を供給する燃料供給手段とを備え、さらに
前記燃料供給手段から供給された液体燃料を噴射し、所
定の角度で対向して吐出した燃料が衝突するように配設
した２個以上の燃料ノズルと、この各燃料ノズルを内設
し前記空気供給手段から供給された空気を噴出する空気
噴出孔を有する２個以上の空気ノズルと、前記空気噴出
孔の下流に設けて前記空気および燃料の噴流を収束する
収束部とからなる微粒化装置を設けたものである。した
がって、優れた燃焼特性を得ることができ、燃焼量の調
節幅を大きくすることができ、燃焼騒音を低減し、火炎
の短炎化により装置の小型化が可能となり、燃焼の立ち
上がりの瞬間性など実用的価値は顕著である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置の
要部断面図

【図２】本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置内
の微粒化装置の要部断面図

【図３】同微粒化装置の空気ノズルの正面図

【図４】従来の液体燃料燃焼装置の要部断面図

【図５】従来の他の液体燃料燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

１９ 霧化室 ２０ 微粒化装置 ２２ 電磁ポンプ（燃料供給手段） ２４ 空気供給手段 ２８ 混合室 ２９ バーナ ３１ 一次空気供給部 ３３ 炎口 ３４ 二次空気供給部 ３６ 燃料ノズル ４３ 空気ノズル ４４ 空気噴出孔 ４６ 収束部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻生 智倫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】霧化室に併設し燃料粒子と空気を混合する
   混合室と、この混合室の下流に設け炎口を有するバーナ
   と、このバーナに空気を供給する二次空気供給部と、前
   記霧化室に一次空気を供給する一次空気供給部と、燃料
   の微粒化用の空気を供給する空気供給手段と、液体燃料
   を供給する燃料供給手段とを備え、前記燃料供給手段か
   ら供給された液体燃料を噴射し、かつ所定の角度で対向
   して噴射燃料を衝突させるように配設した２個以上の燃
   料ノズルと、この各燃料ノズルを内設し前記空気供給手
   段から供給された空気を噴出する空気噴出孔を有する２
   個以上の空気ノズルと、前記空気噴出孔の下流に連設し
   て前記空気および燃料の噴流を収束する収束部とからな
   る微粒化装置を設けた液体燃料燃焼装置。