JPH08200623A - Burner - Google Patents

Burner

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JPH08200623A
JPH08200623A JP1370395A JP1370395A JPH08200623A JP H08200623 A JPH08200623 A JP H08200623A JP 1370395 A JP1370395 A JP 1370395A JP 1370395 A JP1370395 A JP 1370395A JP H08200623 A JPH08200623 A JP H08200623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
combustion
air
liquid film
nozzle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1370395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Suzuki
護 鈴木
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co Ltd filed Critical Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority to JP1370395A priority Critical patent/JPH08200623A/en
Publication of JPH08200623A publication Critical patent/JPH08200623A/en
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  • Spray-Type Burners (AREA)
  • Nozzles For Spraying Of Liquid Fuel (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

PURPOSE: To realize high load and short flame combustion and to reduce NOX. CONSTITUTION: A spiral groove is formed in a nozzle tip 4 mounted at the end of a nozzle 30 for supplying liquid fuel, turning motion is given to fuel by the groove to spray the fuel from the tip 4 in a hollow conical liquid film state, the turning motion reverse to the turning direction of the fuel is given to the atomizing air by an air swirler 50 for atomizing, and then the air is collided with the liquid film of the fuel to so form the burner as to atomize the liquid film. An air swirler 60 for combustion is provided to give swirling motion to the combustion air, and hence the combustion of more preferable state can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バーナに関し、家庭用
石油給湯器、スターリングエンジン、ヴィルミエサイク
ルヒートポンプ用の小型燃焼器などに装着されるバーナ
として利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a burner, which can be used as a burner mounted on a petroleum water heater for home use, a Stirling engine, a small combustor for a Wilmier cycle heat pump, and the like.

【0002】[0002]

【背景技術】近年、灯油等の液体燃料を用いた燃焼器に
要求される性能としては、環境規制に対処するための低
公害燃焼(低NOX 、低スモーク、低騒音等)に加え、シ
ステム全体を小型軽量化するために、燃焼器自体を小型
化することが挙げられる。そして、燃焼器を小型化し、
かつ高効率燃焼を行うには、噴霧火炎を短くし、かつ単
位体積当たりの燃焼割合を大きくしなければならない。
すなわち、高負荷・短炎化燃焼を行う必要がある。
BACKGROUND ART In recent years, as the performance required for the combustor using a liquid fuel such as kerosene, in addition to the low-pollution combustion to deal with environmental regulations (low NO X, low smoke, low noise, etc.), the system The size of the combustor itself may be reduced in order to reduce the overall size and weight. And downsizing the combustor,
In addition, in order to perform highly efficient combustion, it is necessary to shorten the spray flame and increase the combustion rate per unit volume.
That is, it is necessary to carry out high load / short flame combustion.

【0003】ところで、一般に、高負荷・短炎化燃焼を
行うと炉内燃焼温度が高まり、サーマルNOX の発生が促
進され、排出NOX が増加する傾向にある。このため、短
炎化燃焼を実現して燃焼容積を小型化し、燃焼負荷率を
大きくするとともに、NOX 対策も必要となってくる。
By the way, generally, when high load / short flame combustion is performed, the combustion temperature in the furnace is increased, the generation of thermal NO X is promoted, and the exhaust NO X tends to increase. For this reason, it is necessary to realize flame shortening combustion, reduce the combustion volume, increase the combustion load factor, and take measures for NO X.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
石油給湯器用等のバーナでは、ガンタイプバーナ、ガス
化ロータリーバーナ、気化式バーナ等が用いられている
が、いずれの場合にもNO X は100ppm(0%O2換算
値)前後と高く、低NOX 性に劣っているという問題があ
った。
However, the conventional
For burners for oil water heaters, gun type burners, gas
A rotary rotary burner, a vaporization type burner, etc. are used.
But in any case NO X Is 100 ppm (0% O2Conversion
Value) around and high, low NOX The problem of being inferior in sex
It was.

【0005】一方、水噴射、排気ガス再循環、あるいは
これらの組み合わせによりNOX 対策を講じ、各種の規制
値、例えば、東京都のNOX 規制値80ppm(0%O2
算値)に適合するバーナが数機種開発されている。しか
し、これらの付加装置あるいは後処理等でのNOX 対策は
設備の大型化や設備費の増大に繋がるという問題があっ
た。従って、燃料噴霧特性、燃焼器、燃焼用空気流動を
最適化し、燃焼器本体での低NOX 化を図ることが望まれ
ていた。
On the other hand, measures against NO X are taken by water injection, exhaust gas recirculation, or a combination thereof to meet various regulatory values, for example, the NO X regulatory value of 80 ppm in Tokyo (0% O 2 conversion value). Several burners have been developed. However, there is a problem that measures against NO X in these additional devices or post-treatments lead to enlargement of equipment and increase in equipment cost. Therefore, it has been desired to optimize the fuel spray characteristics, the combustor, and the air flow for combustion to achieve low NO X in the combustor body.

【0006】本発明の目的は、高負荷・短炎化燃焼を実
現でき、かつ低NOX 化を図ることができるバーナを提供
することにある。
An object of the present invention is to provide a burner capable of realizing high load, short flame combustion, and low NO X.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のバーナは、次に
示す構成のノズルチップと微粒化用空気スワーラとを備
えたことを特徴とする。すなわち、ノズルチップは、液
体燃料供給用のノズルの先端に装着され、内部にノズル
の中心軸を中心として巻かれて形成された螺旋状の溝を
有し、この溝によって燃料に旋回運動を与えて燃料を中
空円錐液膜状に噴霧させる構成とされ、微粒化用空気ス
ワーラは、ノズルチップよりも外周側であって、かつ中
空円錐液膜状とされた燃料に交差する状態で衝突させる
ことにより燃料を微粒化する微粒化用空気の通路上に設
けられ、この微粒化用空気に燃料の旋回方向とは逆方向
の旋回運動を与える案内羽根を有する構成とされてい
る。
A burner according to the present invention is characterized by comprising a nozzle tip and an atomizing air swirler having the following construction. That is, the nozzle tip is attached to the tip of the nozzle for supplying liquid fuel, has a spiral groove formed by being wound around the central axis of the nozzle, and imparts a swirling motion to the fuel by this groove. The fuel is sprayed in the form of a hollow conical liquid film, and the atomizing air swirler should collide with the fuel in the form of a hollow conical liquid film on the outer peripheral side of the nozzle tip. The guide vanes are provided on the passage of the atomizing air for atomizing the fuel, and give the atomizing air a swirling motion in the direction opposite to the swirling direction of the fuel.

【0008】また、本発明のバーナには、微粒化用空気
スワーラの外周側であって、かつ燃焼用空気の通路上に
設けられ、この燃焼用空気に旋回運動を与える案内羽根
を有する燃焼用空気スワーラを設けておくことが望まし
い。
Further, the burner of the present invention has a guide vane which is provided on the outer peripheral side of the atomizing air swirler and on the passage for the combustion air, and which has guide vanes for giving a swirling motion to the combustion air. It is desirable to have an air swirler.

【0009】さらに、以上において、燃料がノズルチッ
プから噴霧されて中空円錐液膜状に拡がる際の液膜角度
は、80〜120度の範囲とされ、中空円錐液膜状とさ
れた燃料の液膜と微粒化用空気とが衝突する際の交差角
度は、60〜110度の範囲とされていることが望まし
い。
Further, in the above, the liquid film angle when the fuel is sprayed from the nozzle tip and spreads in the shape of the hollow conical liquid film is in the range of 80 to 120 degrees, and the liquid of the fuel in the hollow conical liquid film is formed. The crossing angle when the film collides with the atomizing air is preferably in the range of 60 to 110 degrees.

【0010】[0010]

【作用】このような本発明においては、液体燃料供給用
のノズルの先端に装着されたノズルチップの内部に螺旋
状の溝を形成しておき、この溝によって燃料に旋回運動
を与えて燃料をノズルチップから中空円錐液膜状に噴霧
させるとともに、微粒化用空気スワーラにより微粒化用
空気に燃料の旋回方向とは逆方向の旋回運動を与えてか
ら、この微粒化用空気を燃料の液膜に所定の交差角度で
衝突させることにより、液膜を微粒化する。
According to the present invention as described above, a spiral groove is formed in the inside of the nozzle tip attached to the tip of the liquid fuel supply nozzle, and the groove gives a swirling motion to the fuel. The atomizing air swirler gives a swirling motion to the atomizing air in the direction opposite to the swirling direction of the fuel, and the atomizing air is applied to the liquid film of the fuel. The liquid film is atomized by colliding with the liquid crystal at a predetermined crossing angle.

【0011】このため、液膜と微粒化用空気とが互いに
逆方向に旋回しながら衝突することにより、微粒化用空
気が液膜を剥ぎ取るような状態となり、微粒化が確実に
行われる。そして、このような燃料の液膜と微粒化用空
気との旋回方向の逆向き設定により、噴霧の旋回方向へ
の液滴の運動量が増し、噴霧の下流方向(軸方向)への
到達距離が押えられる。さらに、液膜から液滴への微粒
化並びに蒸発が早期に完了し、液膜の状態での半径方向
への分散を小さくすることが可能となり、極めて短炎な
燃焼が実現される。また、微粒化用空気の旋回を強くす
るほど噴霧の粒径は小さくなり、不輝炎状態(青い炎)
の短炎が形成される。安定した不輝炎が得られる範囲で
は、燃焼用空気流量を増加させることにより、未燃炭化
水素を増加させることなく、窒素酸化物の減少および燃
焼負荷率の上昇が図られ、これらにより前記目的が達成
される。
Therefore, the liquid film and the atomizing air collide with each other while swirling in opposite directions, so that the atomizing air peels off the liquid film, and atomization is reliably performed. By setting the swirling direction of the liquid film of the fuel and the atomizing air in opposite directions, the momentum of the droplet in the swirling direction of the spray increases, and the reach distance of the spray in the downstream direction (axial direction) is increased. It is held down. Further, atomization from the liquid film to droplets and evaporation are completed early, and dispersion in the radial direction in the state of the liquid film can be reduced, and extremely short-flame combustion is realized. Also, the stronger the swirling of atomizing air, the smaller the particle size of the spray, resulting in a nonflaming flame (blue flame).
A short flame is formed. In the range where a stable flame is obtained, the flow rate of combustion air is increased to reduce the amount of nitrogen oxides and increase the combustion load factor without increasing unburned hydrocarbons. Is achieved.

【0012】また、燃焼用空気スワーラを設けて燃焼用
空気に旋回運動を与えるようにした場合には、低NOX
維持しながら、より一層の高負荷・短炎化が図られる。
さらに、中空円錐液膜状に拡がる燃料の液膜角度を80
〜120度の範囲とし、かつ液膜と微粒化用空気との衝
突する際の交差角度を60〜110度の範囲とした場合
には、より一層良好な微粒化状態が確実に実現されるよ
うになる。
Further, when a combustion air swirler is provided to give a swirling motion to the combustion air, a higher load and a shorter flame can be achieved while maintaining low NO X.
Furthermore, the liquid film angle of the fuel that spreads in the shape of a hollow cone liquid film is set to 80
In the case of a range of up to 120 degrees and a crossing angle when the liquid film and the atomizing air collide with each other within a range of 60 to 110 degrees, it is possible to surely realize a better atomized state. become.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1には、本実施例に係るバーナ20が装着さ
れた燃焼器10の断面図が示されている。燃焼器10
は、図中左側に配置された燃料を微粒化して燃焼させる
バーナ20と、バーナ20の右側に配置された円柱状空
間である燃焼室11と、バーナ20の外周側に配置され
た円筒壁18により囲まれて形成された燃焼用空気を供
給する通路である燃焼用空気供給路12と、燃焼室11
の外周に配置されて二次空気を流通させる二次空気室1
3とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sectional view of a combustor 10 to which a burner 20 according to this embodiment is attached. Combustor 10
Is a burner 20 arranged on the left side of the drawing for atomizing and burning the fuel, a combustion chamber 11 which is a cylindrical space arranged on the right side of the burner 20, and a cylindrical wall 18 arranged on the outer peripheral side of the burner 20. A combustion air supply passage 12 that is a passage for supplying combustion air formed surrounded by
Secondary air chamber 1 that is placed on the outer periphery of
3 is provided.

【0014】二次空気室13には、図中左上側に、二次
空気室13内に二次空気を供給する二次空気供給口14
が設けられている。また、燃焼室11を囲む円筒形状の
周壁15には、燃焼室11と二次空気室13とを連通し
て二次空気を燃焼室11内に導く連通口16が設けられ
ている。さらに、燃焼室11の図中右側端部には、燃焼
排ガス(二次空気、燃焼した燃料、並びに燃焼用空気を
全て含めた呼称)を排出する燃焼排ガス路17が設けら
れている。
The secondary air chamber 13 has a secondary air supply port 14 for supplying secondary air into the secondary air chamber 13 on the upper left side in the figure.
Is provided. Further, a cylindrical peripheral wall 15 surrounding the combustion chamber 11 is provided with a communication port 16 that communicates the combustion chamber 11 and the secondary air chamber 13 and guides the secondary air into the combustion chamber 11. Further, a combustion exhaust gas passage 17 for discharging combustion exhaust gas (a name including all of secondary air, burned fuel, and combustion air) is provided at the right end portion of the combustion chamber 11 in the figure.

【0015】燃焼器10は、燃焼用空気供給路12から
燃焼用空気を供給し、かつバーナ20から燃料を噴射供
給して、燃料を燃焼させるようになっている。また、こ
れと同時に、激しい放熱による燃焼室11の周壁15か
らの熱損失を防ぐために、二次空気室13に二次空気を
流通させて熱を回収することにより総合熱効率を高め、
さらに熱を回収した二次空気を連通口16から燃焼室1
1の中心に向かって流入させることにより、燃焼室11
の内部で発生した燃焼ガスの攪拌、混合を行うようにな
っている。燃焼室11の大きさは、例えば、本実施例の
場合、直径H(図中上下方向の寸法)が200mm程
度、中心軸に沿った奥行きL(図中左右方向の寸法)が
200mm程度のものであるが、これらの数値に限定さ
れるものではない。
The combustor 10 is adapted to supply the combustion air from the combustion air supply passage 12 and to inject the fuel from the burner 20 to burn the fuel. At the same time, in order to prevent heat loss from the peripheral wall 15 of the combustion chamber 11 due to intense heat dissipation, secondary air is circulated through the secondary air chamber 13 to recover heat, thereby increasing the overall thermal efficiency,
Further, the secondary air from which heat has been recovered is passed through the communication port 16 to the combustion chamber 1
1 is made to flow toward the center of the combustion chamber 11
The combustion gas generated inside is stirred and mixed. The size of the combustion chamber 11 is, for example, in this embodiment, a diameter H (dimension in the vertical direction in the figure) of about 200 mm and a depth L along the central axis (dimension in the horizontal direction in the figure) of about 200 mm. However, it is not limited to these numerical values.

【0016】バーナ20は、燃焼室11内に燃料を噴霧
するノズル(渦巻式気流噴射弁)30と、このノズル3
0の外周側であって燃焼用空気供給路12上に設けられ
た燃焼用空気スワーラ60とを備えている。
The burner 20 includes a nozzle (spiral flow injection valve) 30 for spraying fuel into the combustion chamber 11 and the nozzle 3
And a combustion air swirler 60 provided on the combustion air supply passage 12 on the outer peripheral side of 0.

【0017】図2には、ノズル30の拡大状態が示され
ている。図2(A)には、ノズル30の中心軸に沿った
断面が示され、図2(B)には、図2(A)のX−X線
に沿う断面およびノズル30を先端方向から見た側面が
示されている。ノズル30は、ノズル30の中心軸を含
む内側本体31と、この内側本体31の外周側に配置さ
れた外側本体32と、内側本体31の図2(A)中右側
端部に設けられたノズルチップ40と、外側本体32の
図2(A)中右側に固定されたキャップ部33とを備え
ている。
FIG. 2 shows an enlarged state of the nozzle 30. 2A shows a cross section taken along the central axis of the nozzle 30, and FIG. 2B shows the cross section taken along the line XX of FIG. The side is shown. The nozzle 30 includes an inner body 31 including the central axis of the nozzle 30, an outer body 32 arranged on the outer peripheral side of the inner body 31, and a nozzle provided on the right end of the inner body 31 in FIG. 2A. The chip 40 and the cap portion 33 fixed to the right side of the outer body 32 in FIG. 2A are provided.

【0018】内側本体31の中心には、図示されない燃
料ポンプによって加圧された液体燃料を流通させる燃料
供給路34が形成され、この燃料供給路34の端部は、
ノズルチップ40に接続されている。内側本体31と外
側本体32との間には、燃料を微粒化するための微粒化
用空気の通路である微粒化用空気供給路35が形成さ
れ、この微粒化用空気供給路35上には、微粒化用空気
に旋回運動を与える微粒化用空気スワーラ50が設けら
れている。微粒化用空気供給路35は、微粒化用空気ス
ワーラ50を通過直後の位置でノズル30の中心方向に
向かって屈折し、この位置より下流部分は、内側本体3
1とキャップ部33とで挟まれて形成されている。
At the center of the inner body 31, there is formed a fuel supply passage 34 through which the liquid fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is circulated, and the end portion of the fuel supply passage 34 is
It is connected to the nozzle tip 40. Between the inner body 31 and the outer body 32, an atomization air supply passage 35 that is a passage of atomization air for atomizing the fuel is formed, and on the atomization air supply passage 35. An atomizing air swirler 50 that gives a swirling motion to the atomizing air is provided. The atomizing air supply passage 35 is refracted toward the center direction of the nozzle 30 at a position immediately after passing through the atomizing air swirler 50, and the downstream portion from this position is the inner body 3
It is formed by being sandwiched between 1 and the cap portion 33.

【0019】図3には、ノズルチップ40の拡大状態が
示されている。図3(A)には、ノズルチップ40の中
心軸に沿った断面が示され、図3(B)には、図3
(A)を右側から見た側面が示されている。ノズルチッ
プ40の内部には、燃料供給路34に接続された円柱形
状の空間41が設けられ、この空間41内には、空間4
1の内壁面と隙間をあけて円柱形状の中心部材42が設
けられている。この中心部材42の図3(A)中左側端
部は、円錐形状とされ、内側本体31に形成された燃料
供給路34内に挿入されている。また、中心部材42の
右側端部は、空間41の内壁面に溶接等で固定されてい
る。
FIG. 3 shows an enlarged state of the nozzle tip 40. FIG. 3A shows a cross section taken along the central axis of the nozzle tip 40, and FIG.
The side view of (A) viewed from the right side is shown. Inside the nozzle tip 40, a cylindrical space 41 connected to the fuel supply passage 34 is provided, and within this space 41, the space 4 is formed.
A cylindrical central member 42 is provided with a gap from the inner wall surface of No. 1. The left end of the central member 42 in FIG. 3A has a conical shape and is inserted into the fuel supply passage 34 formed in the inner main body 31. Further, the right end portion of the center member 42 is fixed to the inner wall surface of the space 41 by welding or the like.

【0020】中心部材42の周面には、螺旋状の溝43
が形成され、これにより中心部材42は、あたかもボル
ト状のものとなっている。この溝43により、燃料供給
路34から送られてくる加圧された燃料に旋回運動が与
えられ、ノズルチップ40から中空円錐状の液膜が噴射
される。なお、液膜形成の詳細は後述する(図5参
照)。
A spiral groove 43 is formed on the peripheral surface of the central member 42.
The center member 42 has a bolt-like shape. The groove 43 gives a swirling motion to the pressurized fuel sent from the fuel supply passage 34, and a hollow conical liquid film is injected from the nozzle tip 40. The details of the liquid film formation will be described later (see FIG. 5).

【0021】空間41の図3(A)中右側の部分は、中
心に向かって円錐状に狭まり、喉部44を境としてラッ
パ状に拡がったラッパ部45が形成されている。ラッパ
部45の拡がり角度Eは、例えば、100度など、喉部
44の直径Kは、例えば、0.5mmなど、ノズルチッ
プ40の最先端部46におけるラッパ部45の直径M
は、例えば、1mmなどであるが、特にこれらの数値に
限定されるものではない。また、ノズルチップ40の大
きさは、例えば、本実施例では、その外径Pが5mm程
度のものであるが、この数値に限定されるものではな
い。
A portion on the right side in FIG. 3A of the space 41 is formed with a trumpet portion 45 that narrows in a conical shape toward the center and expands in a trumpet shape with the throat portion 44 as a boundary. The spread angle E of the trumpet portion 45 is, for example, 100 degrees, the diameter K of the throat portion 44 is, for example, 0.5 mm, and the diameter M of the trumpet portion 45 at the most distal end portion 46 of the nozzle tip 40.
Is, for example, 1 mm, but is not particularly limited to these numerical values. Further, the size of the nozzle tip 40 is, for example, in the present embodiment, the outer diameter P of which is about 5 mm, but is not limited to this numerical value.

【0022】溝43は、雄ねじの如く螺旋状に形成され
ているが、その本数(ねじの条数に相当)は、本実施例
では、一本とされているが、多条ねじの如く二本以上の
溝を形成してもよい。溝43の幅Fは、1〜5mmとす
ることが望ましい。溝43の深さGは、1〜5mmとす
ることが望ましい。この深さGが、1mm未満の場合に
は、ノズルチップ40での流量係数が小さくなり所定の
流量を得ることができず、一方、5mmを越える場合に
は、燃料の旋回速度が小さくなり後述するノズル30の
先端での液膜の形成および液滴の微粒化が不十分となる
ためである。また、中心部材42の溝43の形成されて
いない部分の周面(雄ねじの山の位置に相当する部分)
と空間41の内壁面との間の隙間寸法Yは、例えば、5
mm程度であるが、この数値に限定されるものではな
い。
Although the groove 43 is formed in a spiral shape like a male screw, the number of grooves (corresponding to the number of threads of the screw) is one in this embodiment, but it is two as in the case of a multiple thread. More than one groove may be formed. The width F of the groove 43 is preferably 1 to 5 mm. The depth G of the groove 43 is preferably 1 to 5 mm. If the depth G is less than 1 mm, the flow rate coefficient at the nozzle tip 40 becomes small and a predetermined flow rate cannot be obtained, while if it exceeds 5 mm, the swirling speed of the fuel becomes small and the flow rate will be described later. This is because the formation of the liquid film at the tip of the nozzle 30 and the atomization of the droplets become insufficient. Further, the peripheral surface of the portion of the center member 42 where the groove 43 is not formed (the portion corresponding to the position of the crest of the male screw)
The clearance dimension Y between the inner wall surface of the space 41 and the inner wall surface of the space 41 is, for example, 5
Although it is about mm, it is not limited to this value.

【0023】溝43の断面形状は、特に制限はないが、
加工上等の点から、矩形や台形が好ましい。溝43の角
度Q(ノズル30の中心軸に垂直な方向に対する角度)
は、例えば、15度などであり、10〜20度の範囲が
望ましく、この範囲においては、ノズル30の先端での
噴霧の液膜角度ζ(後述の図5参照)が80〜120度
となり、微粒化用空気による液滴の微粒化を良好な状態
にできる。この角度Qが、10度未満の場合には、液膜
角度ζが大きくなりすぎて噴霧の半径方向への到達距離
が大きくなるため、燃料液滴が蒸発、燃焼を完了する前
に燃焼室11の周壁15に衝突してしまい未燃の炭化水
素(THC)が増加する原因となる。一方、角度Qが2
0度より大きくなると、液膜角度ζが小さくなって噴霧
の軸方向への到達距離が大きくなるため、噴霧火炎が長
くなり、短炎化が困難となる。
The cross-sectional shape of the groove 43 is not particularly limited,
A rectangular shape or a trapezoidal shape is preferable in terms of processing. Angle Q of groove 43 (angle with respect to the direction perpendicular to the central axis of the nozzle 30)
Is, for example, 15 degrees, and is preferably in the range of 10 to 20 degrees. In this range, the liquid film angle ζ of the spray at the tip of the nozzle 30 (see FIG. 5 described later) is 80 to 120 degrees, The atomization of the droplets by the atomizing air can be made in a good state. If this angle Q is less than 10 degrees, the liquid film angle ζ becomes too large and the spray reaches a large distance in the radial direction, so that the fuel droplets evaporate and the combustion chamber 11 is completed before the combustion is completed. It collides with the peripheral wall 15 and causes unburned hydrocarbons (THC) to increase. On the other hand, the angle Q is 2
When the angle is larger than 0 degree, the liquid film angle ζ becomes small and the spray reaches a long distance in the axial direction, so that the spray flame becomes long and it becomes difficult to shorten the flame.

【0024】図2に戻って、キャップ部33の中心、つ
まり燃料供給路34からノズルチップ40に至る線の延
長位置には、ノズルチップ40から噴射された燃料が通
過する絞り部36が形成されている。この絞り部36と
ノズルチップ40の最先端部46との間の間隔寸法であ
る混合距離δは、1〜5mmの範囲が望ましく、この範
囲を外れると、ノズル30の先端での液膜角度ζが80
〜120度の範囲から外れるとともに、微粒化状態が著
しく悪化し、すす発生の原因となる。
Returning to FIG. 2, the throttle portion 36 through which the fuel injected from the nozzle tip 40 passes is formed at the center of the cap portion 33, that is, at the extended position of the line from the fuel supply passage 34 to the nozzle tip 40. ing. The mixing distance δ, which is the distance between the narrowed portion 36 and the most distal end portion 46 of the nozzle tip 40, is preferably in the range of 1 to 5 mm. Is 80
When it goes out of the range of 120 degrees, the atomized state is significantly deteriorated, which causes soot generation.

【0025】つまり、混合距離δを変化させることによ
って、ノズルチップ40の最先端部46から噴射された
液膜と微粒化用空気との衝突する位置が微妙に変化し、
ノズル30の内部における微粒化状態に大きく影響す
る。そして、ノズルチップ40内の溝43の角度Qや微
粒化用空気スワーラ50の旋回角度θ(後述の図4参
照)が同じ場合であっても、この混合距離δを変化させ
ることによって、液膜角度ζに変化が見られる。特に、
前述した好適範囲とされる1〜5mmの範囲を外れる
と、液膜角度ζが大きく変化するとともに、微粒化状態
が悪化するという現象が見られる。これは、混合距離δ
が1mmより小さいと、ノズルチップ40により形成さ
れた液膜と微粒化用空気との衝突・混合が不十分であ
り、一方、混合距離δが5mmより大きいと、微粒化さ
れた液滴同士がノズル30の内部で再衝突して液滴径が
粗大化し微粒化状態が悪化するのが主な原因と考えられ
る。
In other words, by changing the mixing distance δ, the position where the liquid film sprayed from the tip portion 46 of the nozzle tip 40 collides with the atomizing air is subtly changed,
It greatly affects the atomization state inside the nozzle 30. Even when the angle Q of the groove 43 in the nozzle tip 40 and the swirling angle θ of the atomizing air swirler 50 (see FIG. 4, which will be described later) are the same, the liquid film is changed by changing the mixing distance δ. There is a change in the angle ζ. In particular,
When it deviates from the above-mentioned preferable range of 1 to 5 mm, the phenomenon that the liquid film angle ζ greatly changes and the atomization state deteriorates is observed. This is the mixing distance δ
Is less than 1 mm, the collision and mixing of the liquid film formed by the nozzle tip 40 with the atomizing air is insufficient, while if the mixing distance δ is greater than 5 mm, the atomized droplets are separated from each other. It is considered that the main cause is that the collision occurs again inside the nozzle 30 and the droplet diameter becomes coarse and the atomized state deteriorates.

【0026】絞り部36の直径であるノズル30の出口
径Aは、2〜5mmの範囲が望ましい。この出口径Aが
2mmよりも小さい場合には、ノズルチップ40により
旋回を受けた噴霧の液膜がキャップ部33に衝突して液
垂れを起こし、微粒化状態を悪化させる。一方、出口径
Aが5mmよりも大きい場合には、液膜角度ζが120
度より大きくなり、噴霧幅が大きくなりすぎて噴霧が液
状のまま燃焼室11の周壁15に衝突してしまう。
The outlet diameter A of the nozzle 30, which is the diameter of the narrowed portion 36, is preferably in the range of 2 to 5 mm. When the outlet diameter A is smaller than 2 mm, the liquid film of the spray swirled by the nozzle tip 40 collides with the cap portion 33 and causes liquid dripping, which deteriorates the atomized state. On the other hand, when the outlet diameter A is larger than 5 mm, the liquid film angle ζ is 120
The spray width becomes too large and the spray collides with the peripheral wall 15 of the combustion chamber 11 in a liquid state.

【0027】図4には、微粒化用空気スワーラ50の拡
大状態が示されている。微粒化用空気スワーラ50は、
リング状の部材であり、その外周には、微粒化用空気に
旋回運動を与えるための複数の案内羽根51が設けられ
ている。そして、この微粒化用空気スワーラ50により
旋回運動を与えられた微粒化用空気は、ノズルチップ4
0から噴射された燃料の液膜に剪断力を与えて液膜を微
粒化するようになっている。また、微粒化用空気スワー
ラ50による微粒化用空気の旋回方向は、ノズルチップ
40内の溝43による燃料の液膜の旋回方向とは逆方向
である。
FIG. 4 shows an enlarged state of the atomizing air swirler 50. The atomizing air swirler 50 is
The ring-shaped member is provided with a plurality of guide blades 51 on its outer periphery for giving a swirling motion to the atomizing air. Then, the atomizing air given the swirling motion by the atomizing air swirler 50 is the nozzle tip 4
A shear force is applied to the liquid film of fuel injected from 0 to atomize the liquid film. Further, the swirling direction of the atomizing air by the atomizing air swirler 50 is opposite to the swirling direction of the liquid film of fuel by the groove 43 in the nozzle tip 40.

【0028】微粒化用空気スワーラ50の案内羽根51
の角度θ(ノズル30の中心軸に対する案内羽根51の
形成角度)は、−30〜−60度の範囲が望ましい。な
お、角度θにマイナス記号が付されているのは、液膜の
旋回方向とは逆方向に微粒化用空気を旋回させる角度で
あることを意味している。この案内羽根51の角度θの
−30〜−60度という好適範囲は、次のような理由に
基づくものである。すなわち、噴霧の良好な微粒化状態
を得るためには、燃料の液膜の進行方向と微粒化用空気
の進行方向とのなす角度、つまり液体燃料と微粒化用空
気との衝突時の交差角度ω(後述の図5参照)は60〜
110度の範囲が適切である。一方、液膜角度ζは80
〜120度の範囲が望ましいため、案内羽根51の角度
θを−30〜−60度の範囲とすれば、交差角度ωを適
切範囲である60〜110度の範囲内に調整できるから
である。なお、案内羽根51の角度θが−30〜−60
度の範囲外である場合には、噴霧の液膜に与える剪断力
が小さくなり、十分な微粒化状態を得ることができな
い。
Guide vanes 51 of air swirler 50 for atomization
The angle θ (formation angle of the guide blade 51 with respect to the central axis of the nozzle 30) is preferably in the range of −30 to −60 degrees. Note that the minus sign attached to the angle θ means that the atomizing air is swirled in the direction opposite to the swirling direction of the liquid film. The preferable range of the angle θ of the guide blade 51 of −30 to −60 degrees is based on the following reason. That is, in order to obtain a good atomization state of the spray, the angle formed by the advancing direction of the fuel liquid film and the advancing direction of the atomizing air, that is, the intersection angle at the time of collision between the liquid fuel and the atomizing air. ω (see FIG. 5 described later) is 60 to
A range of 110 degrees is suitable. On the other hand, the liquid film angle ζ is 80
This is because the range of ˜120 degrees is desirable, so that if the angle θ of the guide vanes 51 is set in the range of −30 to −60 degrees, the intersection angle ω can be adjusted within the appropriate range of 60 to 110 degrees. The angle θ of the guide vanes 51 is −30 to −60.
When it is out of the range of the degree, the shearing force applied to the liquid film of the spray becomes small, and a sufficient atomized state cannot be obtained.

【0029】また、案内羽根51の形状、大きさ、長
さ、枚数等は、微粒化用空気に所定の旋回運動を与える
ことができれば任意である。例えば、本実施例では、略
矩形状の断面を有し、軸方向長さT=8mm程度、高さ
S=2mm程度の案内羽根51が10枚設けられている
が、これらの数値に限定されるものではない。
Further, the shape, size, length, number, etc. of the guide vanes 51 are arbitrary as long as they can give a predetermined swirling motion to the atomizing air. For example, in the present embodiment, ten guide blades 51 having a substantially rectangular cross section and having an axial length T of about 8 mm and a height S of about 2 mm are provided, but the number is not limited to these values. Not something.

【0030】図1に示された燃焼用空気スワーラ60
は、微粒化用空気スワーラ50と同様な形状のリング状
の部材であり、その外周には、燃焼用空気に旋回運動を
与えるための複数の案内羽根61(不図示)が設けられ
ている。また、燃焼用空気スワーラ60による燃焼用空
気の旋回方向は、ノズルチップ40内の溝43による燃
料の液膜の旋回方向と同方向、つまり微粒化用空気スワ
ーラ50による微粒化用空気の旋回方向とは逆方向であ
る。
The combustion air swirler 60 shown in FIG.
Is a ring-shaped member having the same shape as the atomization air swirler 50, and a plurality of guide blades 61 (not shown) for giving a swirling motion to the combustion air are provided on the outer periphery thereof. Further, the swirling direction of the combustion air by the combustion air swirler 60 is the same as the swirling direction of the liquid film of the fuel by the groove 43 in the nozzle tip 40, that is, the swirling direction of the atomizing air by the atomizing air swirler 50. Is the opposite direction.

【0031】燃焼用空気スワーラ60の案内羽根61の
角度β(図示は省略するが、微粒化用空気スワーラ50
の案内羽根51の角度θに相当する角度であり、ノズル
30の中心軸に対する案内羽根61の形成角度)は、4
0〜70度の範囲が望ましい。そして、案内羽根61の
角度βは、低NOX かつ安定燃焼を実現するためには、4
0〜70度の範囲で十分であるが、低NOX を維持したま
までより高負荷・短炎燃焼を行うためには、55〜60
度の範囲とすることがより望ましい。また、案内羽根6
1の形状、大きさ、長さ、枚数等は、燃焼用空気に所定
の旋回運動を与えることができれば任意である。
The angle β of the guide vanes 61 of the combustion air swirler 60 (not shown, but the atomization air swirler 50).
Is the angle corresponding to the angle θ of the guide blade 51, and the formation angle of the guide blade 61 with respect to the central axis of the nozzle 30 is 4
The range of 0 to 70 degrees is desirable. The angle β of the guide vanes 61 is 4 in order to achieve low NO x and stable combustion.
The range of 0 to 70 degrees is sufficient, but 55 to 60 is required for higher load and short flame combustion while maintaining low NO X.
It is more desirable to set the range of degrees. Also, the guide blade 6
The shape, size, length, number, etc. of 1 are arbitrary as long as a predetermined swirling motion can be given to the combustion air.

【0032】このような本実施例においては、以下のよ
うにして液体燃料の燃焼が行われる。図5には、燃料供
給から燃料と燃焼用空気との混合気が形成されるまでの
状況を示すノズル30の先端近傍の模式図が示されてい
る。燃料ポンプにより加圧された液体燃料は、燃料供給
路34を通してノズルチップ40内に導かれ、ノズルチ
ップ40内に形成された螺旋状の溝43により旋回運動
を与えられて中空円錐状の液膜としてノズルチップ40
の最先端部46から噴射される。この際の液膜角度ζ
(円錐の頂点部分の角度)は、80〜120度が望まし
い。
In this embodiment, the liquid fuel is burned as follows. FIG. 5 is a schematic diagram in the vicinity of the tip of the nozzle 30 showing the situation from the fuel supply to the formation of the air-fuel mixture of fuel and combustion air. The liquid fuel pressurized by the fuel pump is guided into the nozzle tip 40 through the fuel supply passage 34, and is given a swirling motion by the spiral groove 43 formed in the nozzle tip 40 to form a hollow conical liquid film. As a nozzle tip 40
It is injected from the most advanced part 46 of. Liquid film angle ζ at this time
The angle of the apex of the cone is preferably 80 to 120 degrees.

【0033】また、微粒化用空気供給路35を通して微
粒化用空気が供給され、この微粒化用空気は、微粒化用
空気スワーラ50により燃料とは逆方向の旋回運動を与
えられて燃料の液膜に交差する状態で衝突する。つま
り、液膜と微粒化用空気とは互いに逆方向に旋回しなが
ら衝突する。この衝突の際の交差角度ω(液膜の進行方
向と微粒化用空気の進行方向とのなす角度)は、60〜
110度が望ましい。
Further, atomizing air is supplied through the atomizing air supply passage 35, and the atomizing air is given a swirling motion in the direction opposite to the fuel by the atomizing air swirler 50 to cause the liquid of the fuel to flow. Collisions crossing the membrane. That is, the liquid film and the atomizing air collide while swirling in opposite directions. The crossing angle ω (the angle between the traveling direction of the liquid film and the traveling direction of the atomizing air) at the time of this collision is 60 to
110 degrees is desirable.

【0034】さらに、微粒化用空気の衝突を受けた液膜
は、微粒化された後、燃焼用空気スワーラ60により旋
回運動を与えられた燃焼用空気と混合され、これにより
燃焼用の混合気が形成される。
Further, the liquid film which has received the collision of the atomizing air is atomized and then mixed with the combustion air swirled by the combustion air swirler 60, whereby the air-fuel mixture for combustion is mixed. Is formed.

【0035】ここで、燃料流量MFおよび燃焼用空気流
量MCについては、例えば、MF=0.5〜1.5g/
s、MC=10〜35g/sという条件とすれば、極め
て短炎で低NOX 燃焼が実現される。そして、燃料流量M
Fが0.5g/sより小さい場合には、微粒化状態が悪
化するため、安定した燃焼は得られない。しかし、燃料
流量MFが1.5g/sより大きい場合であっても、当
量比(実際に燃焼に使用される空気量/理論的に必要な
空気量)がφ=0.5〜1.0の範囲に入るように燃料
流量MFおよび燃焼用空気流量MCを調整することによ
って、低NOX で高負荷・短炎燃焼が可能となる。また、
燃料としては、例えば、上記条件では、灯油の他、A重
油等を好適に用いることができ、さらに条件を変更する
ことで、比較的粘性の高い燃料等、液体燃料であればい
ずれの燃料にも本発明を適用することができる。
Here, regarding the fuel flow rate MF and the combustion air flow rate MC, for example, MF = 0.5 to 1.5 g /
s, if the condition that MC = 10~35g / s, the low NO X combustion is achieved in a very short flame. And the fuel flow rate M
When F is less than 0.5 g / s, the atomized state deteriorates, and stable combustion cannot be obtained. However, even when the fuel flow rate MF is larger than 1.5 g / s, the equivalence ratio (the amount of air actually used for combustion / the theoretically required amount of air) is φ = 0.5 to 1.0. By adjusting the fuel flow rate MF and the combustion air flow rate MC to fall within the range, it is possible to perform high load / short flame combustion with low NO X. Also,
As the fuel, for example, kerosene, A heavy oil, etc. can be preferably used under the above conditions, and by changing the conditions, any fuel can be used as long as it is a liquid fuel such as a relatively viscous fuel. The present invention can also be applied.

【0036】このような本実施例によれば、次のような
効果がある。すなわち、ノズルチップ40の内部に螺旋
状の溝43が設けられているので、燃料に旋回運動を与
え、かつ燃料を中空円錐液膜状に噴霧させることができ
る。また、微粒化用空気スワーラ50が設けられている
ので、微粒化用空気に旋回運動を与えることができる。
そして、これらの螺旋状の溝43と微粒化用空気スワー
ラ50の案内羽根51とは、燃料と微粒化用空気とを逆
方向に旋回させるように形成されているため、燃料の液
膜と微粒化用空気とを互いに逆方向に旋回させながら衝
突させることができ、この際には、微粒化用空気が液膜
を剥ぎ取るような状態となるので、微粒化を確実に行う
ことができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained. That is, since the spiral groove 43 is provided inside the nozzle tip 40, the fuel can be swirled and the fuel can be sprayed in the shape of a hollow conical liquid film. Further, since the atomizing air swirler 50 is provided, the atomizing air can be given a swirling motion.
Since the spiral groove 43 and the guide vanes 51 of the atomizing air swirler 50 are formed so as to swirl the fuel and the atomizing air in opposite directions, the liquid film of the fuel and the fine particles are formed. The atomizing air can be made to collide with each other while swirling in opposite directions, and at this time, the atomizing air is in a state of stripping off the liquid film, so that atomization can be reliably performed.

【0037】そして、このような燃料の液膜と微粒化用
空気との旋回方向の逆向き設定により、噴霧の旋回方向
への液滴の運動量が増し、噴霧の下流方向(軸方向)へ
の到達距離を押えることができる。さらに、液膜から液
滴への微粒化並びに蒸発が早期に完了し、液膜の状態で
の半径方向への分散を小さくすることができるため、極
めて短炎な燃焼を実現できる。さらに、短炎燃焼の実現
により、燃焼器10の小型化を図ることができる。
By setting the swirling directions of the liquid film of the fuel and the atomizing air in opposite directions, the momentum of the liquid droplets in the swirling direction of the spray increases, and the spray moves in the downstream direction (axial direction). You can suppress the reach. Further, atomization from the liquid film into droplets and evaporation are completed at an early stage, and dispersion in the radial direction in the state of the liquid film can be reduced, so that extremely short flame combustion can be realized. Furthermore, the realization of short-flame combustion makes it possible to reduce the size of the combustor 10.

【0038】また、微粒化用空気の旋回を強くすれば噴
霧の粒径を小さくでき、不輝炎状態(青い炎)の短炎を
形成できる。そして、安定した不輝炎が得られる範囲で
は、燃焼用空気流量を増加させることにより、未燃炭化
水素を増加させることなく、窒素酸化物の減少および燃
焼負荷率の上昇を図ることができる。さらに、高負荷燃
焼の実現により、燃焼器10の高効率化を図ることがで
き、低NOX 化の実現により、環境規制に容易に対処する
ことができる。
Further, if the swirling of the atomizing air is strengthened, the particle size of the spray can be made small, and a short flame in a dull flame state (blue flame) can be formed. Then, in a range where a stable flame is obtained, it is possible to reduce the nitrogen oxides and increase the combustion load factor by increasing the flow rate of the combustion air without increasing the unburned hydrocarbons. Further, by realizing high-load combustion, it is possible to improve the efficiency of the combustor 10, and by realizing low NO X , it is possible to easily cope with environmental regulations.

【0039】また、燃焼用空気スワーラ60が設けられ
ているので、燃焼用空気に旋回運動を与えることがで
き、低NOX を維持しながら、より一層の高負荷・短炎化
を図ることができる。
Further, since the combustion air swirler 60 is provided, it is possible to give a swirling motion to the combustion air, and it is possible to further increase the load and shorten the flame while maintaining low NO X. it can.

【0040】さらに、液膜角度ζを80〜120度の範
囲とし、かつ液膜と微粒化用空気との衝突する際の交差
角度ωを60〜110度の範囲とすれば、より一層良好
な微粒化状態を確実に実現できる。そして、このような
範囲の設定は、ノズルチップ40内の溝43の角度Q、
ノズル30の混合距離δ、ノズル30の出口径A、ある
いは微粒化用空気スワーラ50の案内羽根51の角度θ
の調整により容易に行うことができる。
Further, if the liquid film angle ζ is set in the range of 80 to 120 degrees and the crossing angle ω at the time of collision of the liquid film and the atomizing air is set in the range of 60 to 110 degrees, it is more preferable. The atomized state can be surely realized. The setting of such a range is performed by setting the angle Q of the groove 43 in the nozzle tip 40,
The mixing distance δ of the nozzle 30, the outlet diameter A of the nozzle 30, or the angle θ of the guide blade 51 of the atomizing air swirler 50.
It can be easily performed by adjusting.

【0041】また、燃焼用空気スワーラ60の案内羽根
61の角度βを、40〜70度の範囲に調整すれば、低
NOX かつ安定燃焼をより確実に実現でき、さらに55〜
60度の範囲に調整すれば、低NOX を維持したままでよ
り高負荷・短炎燃焼を実現できる。
Further, if the angle β of the guide vanes 61 of the combustion air swirler 60 is adjusted within the range of 40 to 70 degrees, then it will be lowered.
NO X and stable combustion can be realized more reliably, and further 55-
By adjusting the range to 60 degrees, it is possible to achieve higher load and shorter flame combustion while maintaining low NO X.

【0042】なお、本発明の実施実験を行い、その排気
特性を調べた。図6には、燃料流量MF=0.85g/
sで一定として燃焼用空気流量MCを変化させた場合に
おける燃焼器出口でのNOX 排出濃度およびメタン換算の
THC(未燃の炭化水素)排出濃度の変化、および排気
温度から換算した燃焼負荷率ICの変化が示されてい
る。この結果によれば、燃焼用空気流量MCを増加させ
ると、THC排出濃度は、MC=30g/s以上の範囲
で急増する。一方、NOX 排出濃度は、一旦増加して極大
値をとった後に減少する。図中の斜線で囲まれた燃焼用
空気流量MCの範囲は、安定した青い火炎が得られる範
囲であり、この範囲内であれば、燃焼用空気流量MCを
増加することにより、THC排出量をほとんど増加させ
ることなく、NOX 排出量を減少させることができるとと
もに燃焼負荷率ICの向上を図ることができることがわ
かる。なお、従来のバーナの燃焼負荷率ICは、3.0
MW/m3以下である。以上により、本発明によって、
優れた排気特性が得られることが顕著に示された。
An experiment for carrying out the present invention was conducted to examine the exhaust characteristic. In FIG. 6, the fuel flow rate MF = 0.85 g /
Combustion load factor converted from the NO x emission concentration and methane equivalent THC (unburned hydrocarbon) emission concentration at the combustor outlet and the exhaust temperature when the combustion air flow rate MC is changed with s being constant. The change in IC is shown. According to this result, when the combustion air flow rate MC is increased, the THC emission concentration rapidly increases in the range of MC = 30 g / s or more. On the other hand, the NO X emission concentration once increases, reaches a maximum value, and then decreases. The range of the combustion air flow rate MC surrounded by the diagonal lines in the figure is a range in which a stable blue flame is obtained, and within this range, the THC emission amount is increased by increasing the combustion air flow rate MC. It can be seen that the NO x emission amount can be reduced and the combustion load factor IC can be improved with almost no increase. The combustion load factor IC of the conventional burner is 3.0.
MW / m 3 or less. From the above, according to the present invention,
It was remarkably shown that excellent exhaust characteristics were obtained.

【0043】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形
等は本発明に含まれるものである。すなわち、本発明の
バーナ20は、図1に示すような構造の燃焼器10への
装着に限定されるものではなく、他の多くの機器、例え
ば、家庭用石油給湯器、スターリングエンジン、ヴィル
ミエサイクルヒートポンプ用の小型燃焼器などに広く適
用することができる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and modifications and the like within the range in which the object of the present invention can be achieved are included in the present invention. That is, the burner 20 of the present invention is not limited to being mounted on the combustor 10 having a structure as shown in FIG. 1, and many other devices such as a petroleum water heater for home use, a Stirling engine, and a vilmier. It can be widely applied to small combustors for cycle heat pumps.

【0044】また、前記実施例では、バーナ20は、燃
焼用空気スワーラ60を備えた構成となっているが、本
発明のバーナは、必ずしもこのような燃焼用空気スワー
ラ60を備えている必要はなく、要するに、微粒化され
た燃料の液膜に燃焼用空気を供給できる構成となってい
ればよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, the burner 20 has a structure provided with the combustion air swirler 60, but the burner of the present invention does not necessarily have to have such a combustion air swirler 60. In short, in short, it is sufficient that the combustion air can be supplied to the liquid film of the atomized fuel.

【0045】さらに、前記実施例では、ノズルチップ4
0の内部において、中心部材42に螺旋状の溝43が形
成され、この雄ねじ状に形成された溝43(雄ねじの谷
に相当)により燃料に旋回運動が与えられるようになっ
ていたが、本発明のノズルチップ内の溝は、このような
構成に限定されるものではなく、例えば、空間41の内
壁面に雌ねじ状の溝(雌ねじの谷に相当)を形成しても
よく、あるいは、雄ねじ状の溝43および雌ねじ状の溝
を両方形成するようにしてもよい。しかし、燃料に効果
的に旋回運動を与えるためには、雌ねじ状の溝よりも、
前記実施例のような雄ねじ状の溝43のほうが好まし
い。
Further, in the above embodiment, the nozzle tip 4
In the inside of 0, a spiral groove 43 was formed in the central member 42, and the fuel was given a swirling motion by the groove 43 formed in the male screw shape (corresponding to the valley of the male screw). The groove in the nozzle tip of the invention is not limited to such a configuration, and for example, an internal thread-shaped groove (corresponding to a valley of an internal thread) may be formed on the inner wall surface of the space 41, or an external thread. Both the groove 43 and the female screw groove may be formed. However, in order to give the swirling motion to the fuel effectively,
The male screw-shaped groove 43 as in the above embodiment is preferable.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、ノ
ズルチップの内部に形成された螺旋状の溝によって燃料
に旋回運動を与えて燃料をノズルチップから中空円錐液
膜状に噴霧するとともに、微粒化用空気スワーラにより
微粒化用空気に燃料の旋回方向とは逆方向の旋回運動を
与えてから、この微粒化用空気を燃料の液膜に所定の交
差角度で衝突させるので、高負荷・短炎化燃焼を実現で
きるうえ、低NOX 化を図ることができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention, the spiral groove formed inside the nozzle tip imparts a swirling motion to the fuel to spray the fuel from the nozzle tip in the form of a hollow conical liquid film. At the same time, the atomizing air swirler imparts a swirling motion to the atomizing air in a direction opposite to the swirling direction of the fuel, and the atomizing air collides with the liquid film of the fuel at a predetermined intersecting angle. In addition to achieving load and flame reduction combustion, there is an effect that low NO X can be achieved.

【0047】また、燃焼用空気スワーラを設けて燃焼用
空気に旋回運動を与えるようにした場合には、低NOX
維持しながら、より一層の高負荷・短炎化を図ることが
できるという効果がある。さらに、中空円錐液膜状に拡
がる燃料の液膜角度を80〜120度の範囲とし、かつ
液膜と微粒化用空気との衝突する際の交差角度を60〜
110度の範囲とした場合には、より一層良好な微粒化
状態を確実に実現できるという効果がある。
Further, when a combustion air swirler is provided to give a swirling motion to the combustion air, it is possible to achieve a higher load and a shorter flame while maintaining low NO X. effective. Further, the liquid film angle of the fuel that spreads in the shape of a hollow cone liquid film is set in the range of 80 to 120 degrees, and the crossing angle when the liquid film and the atomizing air collide is 60 to 60 degrees.
When the range is 110 degrees, there is an effect that a more excellent atomization state can be surely realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す燃焼器の断面図。FIG. 1 is a sectional view of a combustor showing an embodiment of the present invention.

【図2】前記実施例のノズルの拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of the nozzle of the embodiment.

【図3】前記実施例のノズルチップの拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of the nozzle tip of the above embodiment.

【図4】前記実施例の微粒化用空気スワーラの拡大図。FIG. 4 is an enlarged view of the air swirler for atomization of the above embodiment.

【図5】前記実施例の燃料供給から燃料と燃焼用空気と
の混合気が形成されるまでの状況を示すノズルの先端近
傍の模式図。
FIG. 5 is a schematic diagram in the vicinity of the tip of the nozzle showing the situation from the fuel supply to the formation of the air-fuel mixture of fuel and combustion air in the embodiment.

【図6】本発明を実施した場合の排気特性を示す説明
図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an exhaust characteristic when the present invention is implemented.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 燃焼器 12 燃焼用空気供給路 20 バーナ 30 ノズル 35 微粒化用空気供給路 40 ノズルチップ 43 溝 50 微粒化用空気スワーラ 60 燃焼用空気スワーラ ζ 液膜角度 ω 交差角度 10 Combustor 12 Combustion air supply path 20 Burner 30 Nozzle 35 Atomization air supply path 40 Nozzle tip 43 Groove 50 Atomization air swirler 60 Combustion air swirler ζ Liquid film angle ω Crossing angle

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 液体燃料供給用のノズルの先端に装着さ
れ、内部に前記ノズルの中心軸を中心として巻かれて形
成された螺旋状の溝を有し、この溝によって前記燃料に
旋回運動を与えて前記燃料を中空円錐液膜状に噴霧させ
るノズルチップと、 このノズルチップよりも外周側であって、かつ中空円錐
液膜状とされた前記燃料に交差する状態で衝突させるこ
とにより前記燃料を微粒化する微粒化用空気の通路上に
設けられ、この微粒化用空気に前記燃料の旋回方向とは
逆方向の旋回運動を与える案内羽根を有する微粒化用空
気スワーラとを備えたことを特徴とするバーナ。
1. A spiral groove, which is attached to a tip of a nozzle for supplying liquid fuel and is formed by being wound around a central axis of the nozzle, has a swirling motion of the fuel by the groove. A nozzle tip for giving the fuel to spray the fuel in the shape of a hollow conical liquid film, and the fuel by colliding with the fuel in the shape of the hollow conical liquid film on the outer peripheral side of the nozzle tip. An atomizing air swirler having guide vanes provided on a passage for atomizing air for atomizing the atomizing air, and providing the atomizing air with a swirling motion in a direction opposite to the swirling direction of the fuel. Characteristic burner.
【請求項2】 請求項1に記載したバーナにおいて、前
記微粒化用空気スワーラの外周側であって、かつ燃焼用
空気の通路上に設けられ、この燃焼用空気に旋回運動を
与える案内羽根を有する燃焼用空気スワーラを備えたこ
とを特徴とするバーナ。
2. The burner according to claim 1, further comprising guide vanes provided on the outer peripheral side of the atomizing air swirler and on the passage for the combustion air, for giving a swirling motion to the combustion air. A burner characterized by being provided with an air swirler for combustion.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載したバー
ナにおいて、前記燃料が前記ノズルチップから噴霧され
て中空円錐液膜状に拡がる際の液膜角度は、80〜12
0度の範囲とされ、中空円錐液膜状とされた前記燃料の
液膜と前記微粒化用空気とが衝突する際の交差角度は、
60〜110度の範囲とされていることを特徴とするバ
ーナ。
3. The burner according to claim 1 or 2, wherein a liquid film angle when the fuel is sprayed from the nozzle tip and spreads in a hollow conical liquid film shape is 80 to 12.
The crossing angle when the liquid film of the fuel, which is in the form of a hollow conical liquid film, and the air for atomization is in a range of 0 degree, is:
A burner characterized by being in the range of 60 to 110 degrees.
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