JPH072708U - 噴霧量可変石油バーナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 家庭用の給湯機，給湯機付風呂釜等に使用す
る噴霧量可変石油バーナーにおいて、最小燃焼量から最
大燃焼量まで良好な燃焼状態を得る。 【構成】 送風機１５よりの送風を受ける外筒１内には
両端を開口した大小２つの燃焼筒内筒２，５が形成さ
れ、内筒２，５の基端はそれぞれ旋回羽根４，７を有し
た保炎板３，６に連結される。リターンノズル１６と点
火用電極１８は一次空気取入口２１を有したフランジ２
０に接続され、フランジ２０から第一保炎板開口部９に
向かって形成された整風筒１９で囲まれる。 【効果】 火炎全長を非常に短くすることができ、直圧
式給湯機のコンパクト化につながった。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、家庭用の給湯機，給湯機付風呂釜等に使用する噴霧量可変石油バ ーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年家庭用の石油給湯機として水道直結型の給湯機いわゆる直圧式給湯機が広 く普及するようになってきた。これは従来よりあった家庭用のガス給湯機と同様 銅フィンと銅管で形成された熱交換器部分と、銅板及び銅の巻パイプ等により形 成された燃焼室とを有した銅缶体を使用しており、小型化が容易であると同時に 水道水の圧力をそのまま利用できるという利点から広く普及するに至ったもので ある。

【０００３】 この直圧式の石油給湯機に使用されるバーナーとしてきめ細かな出湯温度の制 御の必要性から、図３，図４，図５に示すような燃焼量可変型の石油バーナーが 知られている。

【０００４】 まず図３の燃焼量可変バーナーは、外筒１の内側に回転数可変型の送風機１５ により通風される空気通路２６を介して内筒３１を設け、内筒３１の後端面に空 気通路２６と連結する多数の一次空気取入口２１を穿設するとともに、内筒３１ 内にリターンノズル１６と点火用電極１８を配設し、リターンノズル１６の前方 に、中心に保炎板開口部３４を有し、その周りに旋回羽根３３を有した保炎板３ ２を設け、さらに保炎板３２の前方側の内筒３１の周部には多数の二次空気噴出 口３６が穿設されている。

【０００５】 上記構成により内筒３１の後端面および保炎板３２ならびに内筒３１の後方で 形成される一次空気室２９に流入する一次空気の総量を、内筒３１の後端面に穿 設した多数の一次空気取入口２１で絞ることにより、保炎板３３に設けた保炎板 開口部３４を通過する一次空気量を抑え、これによりリターンノズル１６より噴 霧された油粒子が一次空気により軸方向に搬送されるのを抑え、保炎板３２に設 けた旋回羽根３３によって発生する旋回流に巻き込まれて一次空気と混合して一 次燃焼を行い、更に内筒３１内の燃焼室３７に拡散して、内筒３１に設けた二次 空気噴出口３６より供給される二次空気と混合して二次燃焼を行う構造となって いる。

【０００６】 次に図４のバーナーは、実開昭６１−２０４１２９号記載の圧力噴霧式石油燃 焼器を、噴霧量可変石油バーナーとして使用した例である。この種のバーナーの 要点は、送風機１５の通風を受ける外筒１内に多数の二次空気噴出口３８を持っ た内筒３１を設け、内筒３１の後端面には、中央部に保炎板開口部３４，その周 辺に旋回羽根３３を有した保炎板３２を取り付け、さらに該保炎板３２の後方に 、内部にリターンノズル１６，点火用電極１８を設け、多数の一次空気取入口２ １を穿設した壁と、整風筒１９とで構成された一次空気室２９を設けて、リター ンノズル１６より噴霧された油粒子の軸方向への空気流による搬送を、一次空気 室２９によって抑えたことにある。

【０００７】 さらに図５のバーナーは実願平２−１１７６１号記載の本件考案人出願の燃焼 量可変石油バーナーであり、第一保炎板３及び第一内筒２等で囲まれる小容積の 第一燃焼室２７と、第二保炎板６及び第二内筒５等で囲まれる大容積の第二燃焼 室２８の２段で構成し、各々の保炎板３，６に各々旋回羽根４，７を設けるとと もに、第二旋回羽根７の外径を旋回作用による負圧域の発生が妨げられない程度 に極力小径なものとし、かつ、第二保炎板６と第二内筒５との接合面近くの第二 保炎板６上に多数の一次空気噴出口４２を設ける構成とし、燃焼量が小なる時は 第一燃焼室２７で燃焼をほぼ完了させ、また、燃焼量が大なる時は第一燃焼室２ ７及び第二燃焼室２８の両方で燃焼を行うようにしたものである。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図３の従来例にあっては、リターンノズル１６よりの噴霧油量 の可変比率（以下「ターンダウン比」という）の広い範囲（１〜１／５）におい て、良好な燃焼状態を得るのが困難であり、また燃焼炎の形状を短炎化するのが 困難である。

【０００９】 すなわち前述したように保炎板３２を通過する一次空気の総量は、一次空気取 入口２１によって制限されているために、保炎板３２に設けた旋回羽根３３を通 過する一次空気によって発生する、旋回流による保炎効果を充分に得るためには 保炎板開口部３４の面積をかなり広くしなければならなかった。

【００１０】 これによりターンダウン比が小さい（１〜１／２）領域においては、旋回羽根 ３３を通過する一次空気による旋回流も充分得られ、一次燃焼，二次燃焼共良好 に行われるのであるが、ターンダウン比が１／３〜１／５と大きくなった場合、 噴霧油量の減少と同時に送風機１５より供給される総空気量も減少し、一次空気 室２９に供給される一次空気量も必然的に減少する。

【００１１】 そのため、保炎板３２に設けた旋回羽根３３を通過する一次空気量が減少する と同時に、前述したように保炎板開口部３４の面積はかなり広くしてあるために 、旋回羽根３３を通過する一次空気による旋回流の強度は激減してしまう。これ により保炎板３２の旋回流による保炎効果，および油粒子と一次空気の良好な混 合が阻害され、燃焼状態が非常に悪くなり、排気ガス中へのススの発生およびＣ Ｏ濃度の異常上昇が起こった。

【００１２】 このターンダウン比の大きい領域での燃焼状態の悪化を防止するために、一次 空気量を増加させると、今度はターンダウン比の小さい領域において、保炎板開 口部３４を通過する一次空気量が増大するために、ノズル１６より噴霧された油 粒子はこの一次空気により軸方向に大部分が搬送され、内筒３１内の燃焼室３７ に充分拡散できなくなり、一次燃焼，二次燃焼共良好に行われず、火炎が長大化 する原因となる。

【００１３】 またこの種のバーナーにおいて、給湯機のコンパクト化による燃焼室３７のコ ンパクト化に対応すべく、火炎長さを短く設計しようとする場合、例えば内筒３ １あるいは保炎板３２を径方向に大きくすると、ターンダウン比が大きい場合の 油粒子と空気との混合不良が更に悪くなることが懸念され、また例えば内筒３１ を軸方向に長くして、燃焼室３７を細長くしようとすると、今度は内筒３１の二 次空気噴出口３６近辺への油の未燃粒子の堆積が懸念され、いずれにしても、短 炎化には限界があった。

【００１４】 また図４の従来例にあっては、最大燃焼時においては問題なく燃焼を行うけれ ども、燃焼量が少なくなるに従い、旋回羽根３３における空気流の旋回力はさほ ど低下することはないが、この後内筒３１内に油粒子が拡散した場合、内筒３１ の内容積が余りに大きく、このため内筒３１に設けた二次空気噴出口３８から噴 出する二次空気との混合が悪くなると同時に、空気による油粒子への冷却作用が 発生して燃焼状態が非常に悪くなり、排ガス中のＣＯ値の異常上昇や、ススの発 生等が見られ、この種のバーナーではターンダウン比は約１〜１／２くらいが限 界であった。

【００１５】 さらに図５の従来例にあっても、最大燃焼時は良好な燃焼を行うが、燃焼量が 少なくなるに従い、第一保炎板開口部９を通過する軸方向への空気流の影響を受 け、ノズル１６より噴霧された油粒子が軸方向へと搬送されやすく、火炎が細長 く伸びて空気との混合状態が悪くなったり、また、第一旋回羽根４と第二旋回羽 根７を通過する空気流によって発生する旋回流回転方向が逆方向となるような設 計を行った場合、全領域において火炎が細長くなり、油粒子と空気の混合状態が 悪くなるという問題点があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、燃焼筒内筒 を大径，小径の多段に成形し、それぞれの段に旋回羽根を設け、２つの旋回羽根 の旋回流の回転方向を同一方向にするとともに、リターンノズルと点火用電極を 一次空気取入口を有したフランジで接続し、該フランジから第一保炎板開口部に 向かって整風筒を設けた構造とすることにより上記問題点を解決することを目的 としている。

【００１７】

【実施例】

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、この考案の一実 施例を示す図である。まず構成を説明すると、１は外筒で、先端には複数の三次 空気噴出口１４を有している。第二内筒５は両端を開口した筒体で、その内周面 に多数の二次空気噴出口１２を有し、基端は第二旋回羽根７，中央部に開口部８ を有した第二保炎板６に連結されている。

【００１８】 第一内筒２は両端を開口した筒体で、内周面に多数の二次空気噴出口１１を有 し、前述した第二内筒５の径よりも小さなものとなっている。第一内筒２の先端 は、第二保炎板６の中央開口部８に連結され、基端は第一旋回羽根４，及び多数 の一次空気噴出口１３を有し、中央部に開口部９を有した第一保炎板３に連結さ れている。

【００１９】 リターンノズル１６は、油の往管２２，戻り管２３を有したノズルホルダー１ ７にネジ込まれている。ノズルホルダー１７は、リターンノズル１６の中心線と 第一保炎板開口部９の中心線が合致するように固定されており、またノズルホル ダー１７上部には点火用電極１８を有している。

【００２０】 ノズルホルダー１７と点火用電極１８は、多数の一次空気取入口２１を有した ノズル・電極取付フランジ２０に接続されており、さらにノズル・電極取付フラ ンジ２０から第一保炎板開口部９に向かって整風筒１９が形成されている。外筒 １，第一内筒２，第一保炎板３，第二内筒５，第二保炎板６，整風筒１９，及び ノズル・電極取付フランジ２０で囲まれた空間は、空気通路２６となっている。

【００２１】 また、第一内筒２及び第一保炎板３で囲われた内側の空間は第一燃焼室２７と なっている。第二内筒５及び第二保炎板６で囲われた内側の空間は第二燃焼室２ ８となっている。整風筒１９及びノズル・電極取付フランジ２０で囲われた内側 の空間は一次空気室２９となっている。

【００２２】

【作用】

次に作用を説明する。油タンク３０より吸入された油は、電磁ポンプ２４で加 圧され、リターンノズル１６に供給される。リターンノズル１６では油の一部は 噴霧され、残りの油は油戻り管２３，油比例弁２５を経て電磁ポンプ２４の吸入 側に戻される。

【００２３】 リターンノズル１６からの噴霧油量の調整は、油戻り管２３途中に設けた油比 例弁２５の開度を調節することにより、戻り油量が増加すれば噴霧油量が減少し 、逆に戻り油量が減少すれば噴霧油量が増加する。このようにして油比例弁２５ の開度を調節することにより、噴霧油量を概略１〜１／５まで比例的に可変する ことができる。油量に対応する空気量の調整は、回転数可変型の送風機１５等に より噴霧油量にあった風量になるように回転数の調整を行う。

【００２４】 ここで燃焼状態を説明すると、噴霧油量が多く燃焼量が大きい状態では、リタ ーンノズル１６より噴霧された油は第一保炎板３に設けた第一旋回羽根４による 旋回流に巻き込まれ、ここで空気と混合して初期燃焼を行い、次に第一内筒２の 周部に設けた二次空気噴出口１１から噴出された空気と混合して、二次燃焼を行 うと共に、第一内筒２内で燃焼しきれなかった油粒子は、第一内筒２内を通過す る間に同内筒内の燃焼炎によって充分に暖められ、同内筒開口部８より第二内筒 ５に送られ、ここでまず第二旋回羽根７による旋回流に巻き込まれ、空気と更に 混合して三次燃焼を行い、更に第二内筒５周部の二次空気噴出口１２よりの空気 と混合して四次燃焼を行い、燃焼過程を終了する。

【００２５】 またリターンノズル１６より噴射される油は、ノズル近辺を通る空気が整風筒 １９により絞られているために、軸方向の搬送力は少なく、また２つの旋回羽根 ４，７による旋回流により半径方向にかなり広がるため、火炎全長を短く形成す ることが可能である。

【００２６】 また２つの旋回羽根４，７で発生する旋回流の回転方向を同一方向としている ため、２つの旋回流間での相互干渉による火炎の細長化を防止して、第１内筒２ から第２旋回羽根７への油と空気の混合気の流れをスムーズに行うことが可能で ある。

【００２７】 また噴霧量が少なく燃焼量が少ない時には、送風機１５より送られる空気量も 少なくなるが、第一旋回羽根４による旋回力は、途中に空気の絞り部分がないた めにさほど低下せず、噴霧量に見合った旋回流を形成できるとともに、第一旋回 羽根４及び第二旋回羽根７で形成される空間は、噴霧される油量に応じるほど小 さいために、油粒子と空気との混合が良好に行われ、更に空間が小さいことによ り、空気による火炎温度の低下も見られず、またノズル部分を通過する空気も更 に絞られるために、空気流による油粒子の軸方向への搬送力も弱まり、常に良好 な燃焼を維持することが可能である。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、ノズルの周囲を整風筒で囲み、ノズル近く を通る軸方向の空気流を、ノズル・電極取付フランジに穿設した一次空気取入口 により絞ることにより、油粒子の軸方向への搬送力を弱めるとともに、最小燃焼 量に見合った燃焼空間を第一保炎板と第一内筒とで形成することにより、最小燃 焼時の燃焼特性を良好に保つことができ、更に最大燃焼量に見合った燃焼空間を 前記第一保炎板と第一内筒で形成される第一の空間と、第二保炎板及び第二内筒 で形成される第二の空間とで形成することにより、最小燃焼量から最大燃焼量ま で、ターンダウン比にして１〜１／５までの全範囲において、良好な燃焼特性を 得ることができた。

【００２９】 また、前記整風筒による油粒子の軸方向への搬送力を弱め、更に２つの旋回羽 根による旋回流によって油粒子を有効に半径方向に拡散させることにより、火炎 全長を非常に短くできた。このことにより、直圧式給湯機の燃焼室空間のコンパ クト化に対しても充分対応できる噴霧量可変バーナーを提供することが可能とな った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す図である。

【図２】本考案の第２の実施例を示す図である。

【図３，図４，図５】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 第１内筒 ３ 第１保炎板 ４ 第１旋回羽根 ５ 第２内筒 ６ 第２保炎板 ７ 第２旋回羽根 ８ 第１内筒開口部（第２保炎板開口部） ９ 第１保炎板開口部 １０ 第２内筒開口部 １１，１２，３６，３８，４０，４１ 二次空気噴出口 １３，４２ 一次空気噴出口 １４，３９，４３ 三次空気噴出口 １５ 回転数可変型送風機 １６ リターンノズル １７ ノズルホルダー １８ 点火用電極 １９ 整風筒 ２０ ノズル・電極取付フランジ ２１，４４ 一次空気取入口 ２２ 油往管 ２３ 油戻り管 ２４ 電磁ポンプ ２５ 油比例弁 ２６ 空気通路 ２７ 第１燃焼室 ２８ 第２燃焼室 ２９ 一次空気室 ３０ 油タンク ３１ 外筒 ３２ 保炎板 ３３ 旋回羽根 ３４ 保炎板開口部 ３５ 内筒開口部 ３７ 燃焼室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風機よりの送風を受ける外筒内に、内
   周面に多数の二次空気噴出口を有した第一内筒，及び第
   一旋回羽根を有した第一保炎板とで構成される小容積の
   第一燃焼室と、内周面に多数の二次空気噴出口を有した
   第二内筒，及び第二旋回羽根を有した第二保炎板とで構
   成される大容積の第二燃焼室と、多数の一次空気取入口
   を有しリターンノズル及び点火用電極を取り付けるノズ
   ル・電極取付フランジ，及び該ノズル・電極取付フラン
   ジから第一保炎板開口部に向かって形成された整風筒と
   で囲まれた一次空気室を設けたことを特徴とする噴霧量
   可変石油バーナー。