JPH0560308A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズルから噴霧される液体燃料をさらに加熱
微粒化するバッフルの熱変形および破損などを防止する
ことにある。 【構成】 バッフルが、中央部分を周縁部分よりも突出
させた形態をもち、中央部分をノズルと反対側に向けて
配置されて具備させられているとともに、中央部分を空
気導出孔列がある領域に、周縁部分をノズルにもっとも
近い空気導出孔列よりもノズル側に位置させて燃焼筒の
内部に配置されている。 【効果】 バッフルが均一に加熱されるため、熱変形お
よび亀裂などの破損がなくなり、バッフルの変形もとづ
く煤の発生もなくせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液体燃料燃焼装置に
かかわり、さらに詳しくは、給湯器や温水暖房システム
において好適な液体燃料燃焼装置に関している。

【０００２】

【従来の技術】この種の液体燃料燃焼装置は、通常、た
とえば実公平１−１６９０９号公報に記載されているよ
うに、中空筒状の形態をなし、周面に複数の空気導出孔
列をもつ燃焼筒と、この燃焼筒の内部に配置された平板
の形態をもつバッフルと、バッフルにむかって液体燃料
を噴霧するノズルを含む燃料噴霧機構とをもっていて、
ノズルから液体燃料を噴射し、点火プラグによって噴射
された液体燃料を着火するとともに、この火炎によって
バッフルを加熱し、未燃焼の液体燃料を微粒化して、空
気導出孔列からの空気によって二次燃焼させるようにし
ている。

【０００３】また、この種の液体燃料燃焼装置として、
バッフルがノズルと反対側に向って突出した形態をもつ
とともに、周縁部分が空気導出孔列におけるノズルにも
っとも近い第一番目の空気導出孔列と第二番目のそれと
のあいだに位置しているように燃焼筒内に配置され、バ
ッフルの両面を二次火炎によって同時に加熱すること
で、バッフルの加熱が短時間でなされるようにする、い
いかえれば、燃料の微粒化が着火後に迅速におこなわれ
るようにさせて、運転の立上りを時間を短縮をはかった
ものが、たとえば実開平１−８８１１号公報において提
供されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の燃焼装置は、バ
ッフルがほぼ平板状のものからなっているため、空気導
出孔列からの空気の流れがバッフルの周縁部分において
乱れて、バッフル中央付近に多量の煤付きを生じ、この
煤を液体燃料燃焼装置の外部に排出しやすいばかりか、
バッフルが空気導出孔列と同心に配置され、二次火炎が
十分にバッフルの中央部分にとどかず、バッフルの中央
部分が直接に加熱されずに、周縁部分のみが二次火炎に
よって直接に加熱されるため、バッフルが中央部分と周
縁部分との温度差によって熱変形し、バッフルが変位し
て、燃焼筒内におけるバッフルの位置決めおこなってい
る支持部材がバッフルの変形によって変形し、空気導出
孔列からの空気の流れの乱れをさらにひどくさせ、煤付
きおよび煤の外部放出を加速したり、バッフルの支持部
材が破断して燃焼装置自体を使用不能させる。

【０００５】後者の液体燃料燃焼装置は、バッフルの形
態が異なっていても、前者の燃焼装置と同様に、バッフ
ルの周縁部分と燃焼筒の内周面との距離が中央部分との
それより短く、しかも、二次火炎がバッフルの中央部分
に十分にとどかず、バッフルの周縁部分が二次火炎によ
って直接に加熱されるため、バッフルの周縁部分と中央
部分との温度差が大きくなることをさけられず、バッフ
ルが熱変形したり、亀裂などを生じる。

【０００６】本発明の目的は、バッフルの熱変形や破損
などをなくすことができる、改良された、この種の液体
燃料燃焼装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液体燃料燃焼装置は、周面に複数の空気
導出孔列をもつ中空筒状の形態をなしている燃焼筒と、
燃焼筒の内部に配置されたバッフルと、バッフルにむか
って液体燃料を噴霧するノズルを含む燃料噴霧機構とを
具備しているが、バッフルは中央部分を周縁部分よりも
突出させた形態をもち、中央部分をノズルと反対側に向
けて配置されているとともに、中央部分を燃焼筒におけ
る空気導出孔列のある領域に、周縁部分を燃焼筒におけ
る空気導出孔列からはずれた領域に配置されている。

【０００８】バッフルは、上底をとじられた中空円すい
台の形態を具備させられても、中央部分がこの円すい台
における上底に関連する領域によって、周縁部分がこの
円すい台の周面における下底に関連する領域によって形
成されていても、下底が開放された中空円すいの形態を
具備させられ、中央部分がこの円すいにおける頂点に関
連する領域によって、周縁部分がこの円すいの周面にお
ける下底に関連する領域によって形成されていてもよ
い。バッフルに周縁部分にこれから燃焼筒とほぼ平行に
ノズルに向ってのびる壁を具備させて、機械的強さを増
大させてもよい。バッフルと空気導出孔列との精密な位
置関係は、実験によって決定されるが、一般に空気導出
孔列群の中間に配置することによって好ましい結果を得
られる。

【０００９】また、バッフルはすくなくとも中央部分に
関連する領域に多数の小孔を具備していてもよく、バッ
フルの位置決めをなしている支持部材も一方の端部をバ
ッフルに結合され、他方の端部を燃焼筒に結合されてい
るが、バッフル側の端部がバッフルの中央部分に関連す
る領域において結合されているようにさせる、たとえ
ば、バッフルの半径をｒとしたときに、ｒ／２内に位置
する部分においてバッフルに結合されているようにさせ
てもよい。

【００１０】

【作用】液体燃料が着火されると、バッフルはこの一次
火炎によって加熱され、未燃焼の液体燃料がバッフルに
おいて加熱されかつ微粒化させられ、空気導出孔列から
の空気によって二次燃焼される。このときに、バッフル
は、バッフルにおける燃焼筒の内周面からの距離が遠い
中央部分を空気導出孔列における二次火炎によって直接
に加熱するとともに、燃焼筒の内周面からの距離が近い
周縁部分がこれから離れた最上流側にある空気導出孔列
における二次火炎によって加熱されることになるため、
周縁部分と中央部分とが均一に加熱され、バッフルの熱
変形がなくなり、空気導出孔列からの空気の流れも乱れ
ず、バッフルの煤付きおよび煤の外部放出を防げるばか
りか、空気導出孔列からの空気がバッフルにそってスム
−ズに流れ、空気の流れを乱さないので、バッフルの煤
付きをさらに小さくさせられる。そして、バッフルが前
述の配置によってノズルに接近し、バッフルにおける未
燃焼の液体燃料の加熱微粒化が促進されるため、微粒化
を補強するための部材がバッフルとノズルとのあいだに
さらに組み込まれていても、この部材が一次火炎によっ
て過熱され、熱変形するのを防げる。

【００１１】また、バッフルが中央部分に多数の小孔を
具備していると、運転を開始したときに、一次火炎がバ
ッフルのノズル側の面を加熱するとともに、これらの小
孔をとおって、バッフルの中央部分の反対面も加熱し、
バッフル全体を短時間で加熱するため、運転の立上りを
迅速おこなえる。

【００１２】そして、バッフルの位置決めをなしている
支持部材がバッフル側の端部をバッフルの中央部分に関
連する領域において結合されていると、バッフルの熱変
形が前述のように少ないことに加えて、バッフル支持部
材がこのようなバッフルにおける熱変形が小さな中央部
分において結合されているため、バッフルがつねに設計
位置を維持し、空気導出孔列からの空気の流れが乱れな
くなり、長期間の使用においても煤の発生のないものと
させられる。

【００１３】

【実施例】本発明の液体燃料燃焼装置の実施例は、以下
に、図面とともに説明する。

【００１４】この液体燃料燃焼装置は、図１に示すよう
に、燃焼筒１０、バッフル１１および液体燃料を噴霧す
るノズル１２を具備している。

【００１５】燃焼筒１０はほぼ一端がとじた中空の筒状
の形態をなしているが、開口１３が端面壁に設けられて
いるとともに、複数の空気導出孔列１４が燃焼筒１０の
周面に設けられている。これらの空気導出孔列は燃焼筒
１０の中心軸にそって一定間隔で配列されおり、空気導
出孔列の各々は燃焼筒１０の中心軸のまわりに配置され
た複数の空気導出孔からなっている。

【００１６】ノズル１２は燃焼筒１０の端壁側に配置さ
れているとともに、この端壁に固定されたほぼ円すい台
の形態をもつ部材１５に設置されていて、燃焼筒１０の
開口端側にむけて、液体燃料を参照符号Ａで示すエリア
に噴霧することができる。燃焼筒１０の開口端には燃料
流出阻止部材１６が設けられ、噴霧された液体燃料が燃
焼筒１０の内面にぶつかり、液体となって、燃焼筒１０
から外部に流出するのを阻止している。燃料流出阻止部
材自体は、Ｌ字形の断面をもつリングからなっていて、
一辺を燃焼筒１０の内周面に固定されている。さらにノ
ズル１２のそばには点火プラグ１７が配置されている。
この点火プラグは、ノズルから噴霧される液体燃料を着
火するためのもので、ノズル１２といっしょに部材１５
に支持されている。

【００１７】バッフル１１は、燃焼筒１０の内部に配置
されているとともに、支持部材１８によって燃焼筒１０
における位置を決められている。この液体燃料燃焼装置
において、バッフル１１は、ほぼ、上底がとじかつ下底
が開放された中空の円すい台の形態をもち、下底を形成
する後端が燃焼筒１０の胴体と平行にのびる円筒状の延
長壁を具備するものからなっていて、上底が燃焼筒１０
の開口を、下底がノズル１２を向いて配置されている
が、上底が空気導出孔列１４におけるほぼ中央に位置す
る空気導出孔列に位置し、後端となる延長壁の端部がノ
ズル１２にもっと近い空気導出孔列１４、いいかえれ
ば、最上流側に位置する空気導出孔列１４からはずれ
た、よりノズル１２に近い位置にあるように配置されて
いる。バッフルの位置決めをおこなっている部材１８
は、図示されていないが、複数あり、それぞれがバッフ
ル１１の中心のまわりに等間隔に配置されているととも
に、両端をバッフル１１および燃焼筒１０に結合されて
いる。これらのバッフル支持部材自体は、幅狭く細長い
部材を成形加工したもので、一端を燃焼筒１０の内面
に、他端をバッフル１１の背面に固定され、バッフル１
１を燃焼筒１０に支持させているとともに、バッフル１
１の位置決めをおこなっているが、バッフル１１にたい
する結合がバッフル１１の中心においてなされている。

【００１８】さらに、燃焼筒１０の内部には、燃焼筒の
端壁とバッフル１１とのあいだに位置して、逆流阻止部
材１９および受熱部材２０が組み込まれている。逆流阻
止部材１９は、中央に噴霧され燃料を通過させるのに必
要な大きさの孔をもつリング状のもので、バッフル１１
およびノズル１２と同軸に配置されているとともに、周
縁を燃焼筒１０の内面に固定されている。受熱部材２０
は、一端がとじられ中空の筒形の形態をもつもので、端
壁の中央に開口を設けられている。この受熱部材は端壁
を逆流阻止部材１９に向けて、逆流阻止部材１９、バッ
フル１１およびノズル１２と同軸に配置されているとと
もに、逆流阻止部材１９に固定されている。逆流阻止部
材１９は燃焼筒１０からの逆流によるノズル１２および
点火プラグ１７の保護をおこうととともに、受熱部材２
０およびバッフル１１といっしょにこれらのなかで燃焼
する一次火炎によって加熱され、ノズル１２からの噴霧
された液体燃料を加熱して、微粒化させる役目をもって
いる。

【００１９】これらの燃焼筒１０、ノズル１２、逆流阻
止部材１９および受熱部材２０からなるアセンブリは、
燃焼筒１０の周面壁とのあいだに燃焼用空気の導出空間
あるいは導出路２１を、燃焼筒１０の端壁とのあいだに
チャンバ２２を形成して、外胴２３の内部に組み込まれ
ている。そして、外胴２３の背面にはダクト２４が設け
られている。このダクト２４は図示を省略された端部が
タ−ボファンなどの空気圧縮機の吐出口につながれてい
て、チャンバ２２を経由して部材１５にある孔２５から
ノズル１２の先端に一次空気を送り込むようにしている
とともに、導出路２１を経由して空気導出孔列１４から
燃焼筒１０の内部に二次空気を送り込むようにしてい
る。なお、燃焼用空気導出路２１にある部材２６は、燃
焼筒１０からの炎の有無を検知するフレ−ムロッドで、
検出部を燃焼筒１０の前面に位置させて、空気導出路２
１の内部に配置されているとともに外胴２３に固定され
ている。

【００２０】この液体燃料燃焼装置は、たとえば温水ボ
イラに組み込まれ、従来の装置と同様に、ノズル１２か
ら液体燃料を噴霧し、点火プラグ１７によって着火し、
部材１５にある孔２５から空気を供給して、液体燃料を
燃焼させ、この一次火炎によって逆流阻止部材１９、受
熱部材２０およびバッフル１１を加熱し、未燃焼の液体
燃料をこれらの部材によって加熱しかつ微粒化して、空
気導出孔列１４からの空気によって二次燃焼させること
によって、火炎２７を発生させて、水を加熱する。が、
本発明による燃焼装置では、このときに、バッフル１１
が周縁部分と中央部分とが二次火炎によって均一に加熱
される。詳しく説明する。

【００２１】この燃焼装置では、ノズル１２から噴霧さ
れた液体燃料が着火されると、バッフル１１の背面、つ
まりノズル側の面が一次火炎によって加熱され、反対側
にある正面が二次火炎によって加熱される。このとき
に、バッフル１１の中央部分はこれのまわりにある空気
導出孔列１４およびこの空気導出孔列の両側にある空気
導出孔列１４における二次火炎によって直接に加熱さ
れ、中間部分もこれに対応する空気導出孔列１４におけ
る二次火炎によって直接に加熱されるが、周縁部分は空
気導出孔列１４におけるもっともノズル１２に近い空気
導出孔列における二次火炎によって加熱され、バッフル
１１は中央部分がもっともつよく加熱され、周縁部分に
むかうほどよわく加熱されることになるが、バッフル１
１の中央部分は燃焼筒１０の内周面からもっとも離れて
おり、周縁部分にむかうほど燃焼筒の内周面との距離が
短くなっているため、バッフル全体が均一に加熱され
る。このため、バッフル１１は、変形せず、たとえ変形
しても、変形量がわずかであり、空気導出孔列１４から
の空気の流れが乱れないばかりか、バッフル自体が中央
部分を燃焼筒１０にむかって突出させた形態をもってい
て、空気導出孔列１４からの空気がバッフル１１の周縁
部分から中央部分にむかってバッフルにそってスム−ズ
にながれて、二次燃焼を確実におこなわせるため、煤付
きがバッフル１１に発生するのを防止することができ
る。さらに、空気導出孔列１４の各々における二次火炎
は、バッフル１１の斜面によって中央部分に向ってみち
びかれるため、燃料流出防止部材７の過熱も防止するこ
とができるばかりか、バッフル１１とノズル１２との間
隔が前述のバッフル１１の配置によって小さくなり、ノ
ズル１２から噴霧された液体燃料の微粒化が促進される
ので、一次火炎の量が減少し、逆流阻止部材１９の変形
および亀裂も防ぐことができる。

【００２２】そして、バッフル１１の位置決めをおこな
っている支持部材１８は、このように熱変形が少ないバ
ッフル１１における、熱変形が小さな中心において結合
されているため、バッフル１１の変形にもとづく変形や
損傷がなくなり、バッフルを設計位置に維持させておく
ことができるので、空気導出孔列１４からの空気の流れ
がつねに乱れず、長期間にわたって、煤の発生のないも
のとさせることができる。なお、バッフルにたいする支
持部材１８の結合位置は、厳密にバッフル１１の中心で
ある必要はなく、中央部分の任意の位置であればよく、
一般に、バッフル１１の半径をｒとしたときに、ｒ／２
内に位置する部分においてバッフル支持部材１８をバッ
フル１１に結合することによって好ましい結果を得られ
る。

【００２３】バッフルは、円すい台の形態にかぎらず、
他の形態を採用することができる。図２はそのような液
体燃料燃焼装置を示している。この液体燃料燃焼装置
は、バッフルの構成のみが図１に関連して説明した装置
と異なっている。

【００２４】これにおいて、バッフル１１は、ほぼ、底
面が開放された中空の円すいの形態をもつとともに、周
面における底面側端縁から燃焼筒１０の胴と平行にのび
る壁をもっている。このバッフルは、頂点を燃焼筒１０
の開口にむけ、底面をノズル１２にむけて配置されてい
る。が、中央部分を形成している頂点が空気導出孔列１
４におけるほぼ中央に位置する空気導出孔列に、周縁部
分となる延長壁の端部がもっともノズル１２に近い空気
導出孔列１４よりも、ノズル側に位置しているように配
置されている。

【００２５】この液体燃料燃焼装置においても、ノズル
１２から噴霧された液体燃料が着火されると、バッフル
１１の背面、つまり、ノズル側の面が一次火炎によって
加熱され、反対側の正面が二次火炎によって加熱され
る。バッフル１１は、図１に関連して説明した装置と同
様に、中央部分が燃焼筒１０の内周面からもっとも離れ
ており、周縁部分にむかうほど燃焼筒１０の内面との距
離が短くなっており、中央部分がこれに対応する位置に
ある空気導出孔列１４における二次火炎によって直接に
加熱され、中間部分もこれの対応する空気導出孔列１４
からの二次火炎によって加熱され、周縁部分が空気導出
孔列１４におけるもっともノズル１２に近い空気導出孔
列１４からの二次火炎によって加熱され、バッフル全体
が均一に加熱されて、バッフル１１が熱変形しないの
で、空気導出孔列１４からの空気の流れを乱さず、空気
導出孔列１４からの空気がバッフル１１の後端から先端
にむかって斜面にそってスム−ズにながれるため、バッ
フル１１にたいする煤付きを最小にさせることができ、
そして、バッフル１１が空気導出孔列１４との前記配置
によってノズル１２に接近し、ノズル１２から噴霧され
た液体燃料の微粒を促進して、一次火炎の量を減少させ
るので、逆流阻止部材１９の変形および亀裂も防ぐこと
ができる。

【００２６】本発明において、バッフルに多数の小孔を
具備させることによって、バッフルの温度を迅速に均一
にさせらることができる。図３はそのようなバッフルを
もつ液体燃料燃焼装置の一例を示している。

【００２７】この液体燃料燃焼装置は、図１に関連して
説明した装置と同様に構成され、バッフル１１も円すい
台の形態をもっているが、バッフル１１には多数の小孔
３０が上底となる部分および斜面となる部分に設けられ
ている。このようなバッフルをもつ液体燃料燃焼装置で
は、着火したときに、一次火炎がバッフル１１における
ノズル側にある背面を加熱するのみならず、小孔３０を
とおってバッフル１１の正面も加熱するので、バッフル
１１の加熱時間が短くなり、着火後、液体燃料の微粒化
を短時間でおこなえ、運転の立上り時間を短縮すること
ができるばかりか、燃焼を開始したあとも、二次火炎が
小孔３０をとおって、バッフル１１の背面も加熱するの
で、バッフル１１がより均一に加熱され、バッフルの熱
変形をよりすくなくさせることができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、バッフルが熱変形せ
ず、変形しても、きわめてこれを小さなものとさせるこ
とができ、しかも、空気導出孔列からの空気の流れがバ
ッフルによって乱されず、つねに安定した燃焼をおこな
うことができるので、耐久性および信頼性にすぐれ、バ
ッフルの煤付きがなく、煤が外部に飛散しない液体燃料
燃焼装置を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体燃料燃焼装置の一実施例を示す縦
断面図である。

【図２】本発明の液体燃料燃焼装置の他の一実施例を示
す縦断面図である。

【図３】本発明の液体燃料燃焼装置のさらに他の一実施
例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１０…燃焼筒、１１…バッフル、１２…ノズル、１４…
空気導出孔列。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 正昭 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周面に複数の空気導出孔列をもつ中空筒
   状の形態をなしている燃焼筒と、燃焼筒の内部に配置さ
   れたバッフルと、バッフルにむかって液体燃料を噴霧す
   るノズルを含む燃料噴霧機構とを具備している液体燃料
   燃焼装置において、バッフルが中央部分を周縁部分より
   も突出させた形態をもち、中央部分をノズルと反対側に
   向けて配置されているとともに、中央部分を燃焼筒にお
   ける空気導出孔列のある領域に、周縁部分を燃焼筒にお
   ける空気導出孔列からはずれた領域に配置されているこ
   とを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 バッフルがすくなくとも中央部分に関連
   する領域に多数の小孔を具備している請求項１に記載の
   装置。
3. 【請求項３】 バッフルが上底をとじられた中空円錐台
   の形態を具備させられ、中央部分がこの円すい台におけ
   る上底に関連する領域によって、周縁部分がこの円すい
   台の周面における下底に関連する領域によって形成され
   ている請求項１に記載の装置。
4. 【請求項４】 バッフルが下底を開放された中空円すい
   の形態を具備させられ、中央部分がこの円すいにおける
   頂点に関連する領域によって、周縁部分がこの円すいの
   周面における下底に関連する領域によって形成されてい
   る請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 バッフルが周縁部分にこれから燃焼筒と
   ほぼ平行にノズルに向ってのびる筒壁を具備している請
   求項３あるいは請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】 バッフルが前記筒壁をのぞく領域に多数
   の小孔を設けられている請求項５に記載の装置。
7. 【請求項７】 バッフルが中央部分を空気導出孔列群の
   中間に位置させて燃焼筒内部に配置されている請求項１
   ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
8. 【請求項８】 バッフルの位置決めをなす支持部材を含
   み、この支持部材が一方の端部をバッフルに、他方の端
   部を燃焼筒に結合されているとともに、前者の端部をバ
   ッフルの中央部分に関連する領域において結合されてい
   る請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】 支持部材が、バッフルの半径をｒとした
   ときに、ｒ／２内に位置する部分においてバッフルに結
   合されている請求項８に記載の装置。