JPS5913641B2 - combustion device - Google Patents

combustion device

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JPS5913641B2
JPS5913641B2 JP6077978A JP6077978A JPS5913641B2 JP S5913641 B2 JPS5913641 B2 JP S5913641B2 JP 6077978 A JP6077978 A JP 6077978A JP 6077978 A JP6077978 A JP 6077978A JP S5913641 B2 JPS5913641 B2 JP S5913641B2
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JP
Japan
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combustion
air
combustion chamber
chamber
fuel
Prior art date
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Application number
JP6077978A
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Japanese (ja)
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JPS54152232A (en
Inventor
修 門間
寿彦 牧野
正 鈴木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Evaporation-Type Combustion Burners (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、旋回空気流を用いるバーナーを有する燃焼
装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a combustion device having a burner using swirling airflow.

旋回空気流を用いるバーナーとして従来より使用されて
いるものを示すと第1図、第2図に示すようなものが代
表的なものとなる。
Typical burners that have been conventionally used as burners that use swirling air flow are those shown in FIGS. 1 and 2.

第1図は燃焼室内に燃焼ガスの反転流入をつくり、空気
と燃料との混合の増進、火炎の安定性の向上をはかった
ものである。
In Figure 1, a reverse flow of combustion gas is created in the combustion chamber to improve the mixing of air and fuel and the stability of the flame.

即ち、第1図において、1は燃焼器壁、2は空気旋回器
、3は燃料噴出ノズル、4は燃焼室、5はその出口であ
る。
That is, in FIG. 1, 1 is a combustor wall, 2 is an air swirler, 3 is a fuel injection nozzle, 4 is a combustion chamber, and 5 is an outlet thereof.

かかる燃焼器では矢印Bで示す如き気流が生じその中で
図示せる如き火炎が形成されるというのが一般的な特徴
である。
A general feature of such a combustor is that an air flow as shown by arrow B is generated within which a flame as shown is formed.

かかる燃焼器は工業の分野で広く使用されているが、旋
回空気の効果を十分ならしめるためには、高い送風圧(
数十ミリメートル水柱以上)が必要である、燃焼騒音が
大である等の欠点を有している。
Such combustors are widely used in the industrial field, but in order to achieve the sufficient effect of swirling air, high blowing pressure (
It has drawbacks such as requiring a water column of several tens of millimeters or more and producing large combustion noise.

第2図のものは、いわゆる小形のガン式石油バーナー等
でよく用いられている構造で、家庭用等の石油温水器で
は、このタイプのバーナーが最も多く使用されている。
The structure shown in Figure 2 is commonly used in so-called small gun-type oil burners, and this type of burner is most commonly used in household oil water heaters.

本図において各番号は第1図の場合とほぼ同一の機能を
有すると考えてよい。
In this figure, each number can be considered to have almost the same function as in FIG. 1.

但し、空気旋回器2は使用される送風機の送風圧が一般
に低いこともあって、空気を旋回させる機能が低く、せ
いぜい空気と燃料の混合距離をのばし、燃焼を若干促進
させる効果を持つ程度であるよって、かかるバーナーで
はずすが発生しゃすく又石油等を燃料とする時は未燃分
がいくらか排出されるという欠点があるとされている。
However, since the blowing pressure of the blower used in the air swirler 2 is generally low, the ability to swirl the air is low, and at most it has the effect of extending the mixing distance of air and fuel and slightly promoting combustion. Therefore, it is said that such burners have the disadvantage that some unburned substances are emitted when petroleum or the like is used as fuel.

又、これらのバーナーの変形として燃焼器壁表面に旋回
空気流を発生させる手段を講じ、この手段によって生じ
た旋回空気流によって器壁上へのすすの付着を防止しな
がら燃焼を進めようとする考え方のものが提案されてい
る。
In addition, as a modification of these burners, means are taken to generate swirling airflow on the combustor wall surface, and the swirling airflow generated by this means attempts to advance combustion while preventing soot from adhering to the combustor wall. Some ideas have been proposed.

この種のバーナーでは、燃焼室の中心部、即ち上記旋回
流が弱い領域ですすの発生がきわめて多く燃焼を良好な
らしめるという観点からはおよそ許容できるものではな
く、したがって実用されるに至ったものはない。
In this type of burner, a large amount of soot is generated in the center of the combustion chamber, that is, in the region where the swirling flow is weak, which is unacceptable from the standpoint of achieving good combustion. There isn't.

この発明は、かかる点にかんがみてなされたもので、火
炎のコンパクト化、器壁へのすす付着の防止の実現は勿
論、火炎中におけるすすの発生の防止を旋回空気流によ
って実現することのできるバーナー構造を提案するもの
である。
This invention was made in view of these points, and it is possible to make the flame more compact and prevent soot from adhering to the vessel wall, as well as to prevent the generation of soot in the flame by using swirling airflow. This paper proposes a burner structure.

この発明を図を用いて説明すれば、第3図及び第4図は
この発明の一実施例の概略説明図である。
To explain this invention using figures, FIGS. 3 and 4 are schematic illustrations of one embodiment of this invention.

図において100は燃焼室101の壁で100aは旋回
空気供給手段より上方、100bは下方の壁部を示す。
In the figure, 100 indicates a wall of the combustion chamber 101, 100a indicates a wall above the swirling air supply means, and 100b indicates a wall below.

102は燃焼分配室外壁、103゜104は燃焼室下壁
部101と燃料分配室壁102を連結結合するためのフ
ランジ部で103は下壁部101と一体に、また104
は壁102と一体にそれぞれ形成されている。
102 is an outer wall of the combustion distribution chamber, 103 and 104 are flange portions for connecting and connecting the lower wall portion 101 of the combustion chamber and the wall 102 of the fuel distribution chamber, and 103 is integral with the lower wall portion 101;
are formed integrally with the wall 102.

105は上記両フランジ103,104の結合を完全な
らしめるためのネジ、106は両フランジ103゜10
4間に介在したパツキン、121は燃料分配室、122
は燃料分配室121に燃料又は燃料と空気を供給するた
めの管、110は燃焼用空気投入口、107は環状空気
供給室108の壁、109は空気供給管、120は燃焼
室底部に設けられたバーナー板、140はこのバーナ板
に設けられた燃料投入口、130は燃焼室壁100に溶
接等により周方向に等間隔に固着された燃焼用空気の一
部を燃焼室101の中心方向に供給するく字状の案内板
である。
105 is a screw for perfecting the connection between the flanges 103 and 104, and 106 is a screw for the flanges 103 and 104.
A gasket interposed between 4 and 121 is a fuel distribution chamber, 122
110 is a combustion air inlet, 107 is a wall of the annular air supply chamber 108, 109 is an air supply pipe, and 120 is provided at the bottom of the combustion chamber. 140 is a fuel inlet provided on this burner plate; 130 is a burner plate fixed to the combustion chamber wall 100 at equal intervals in the circumferential direction by welding, etc.; a part of the combustion air is directed toward the center of the combustion chamber 101; This is a dogleg-shaped guide board.

第5図は、燃焼用空気の一部を燃焼室の中心軸方向に供
給するための案内板130を設けない場合の、燃焼室の
中心軸に平行な方向の流れを示したもので、300は燃
焼用空気投入口110より下方へ向う成分、301は上
方へ向う成分のものである。
FIG. 5 shows the flow in the direction parallel to the central axis of the combustion chamber when the guide plate 130 for supplying part of the combustion air in the direction of the central axis of the combustion chamber is not provided. 301 is a component directed downward from the combustion air inlet 110, and 301 is a component directed upward.

発明者らは調査の結果、かかる構造のバーナーでは、燃
焼用空気投入口110を設ける高さ、燃焼室の径等のい
かんにかかわらず必ず燃焼室の径より小さい径(図にd
oと示す)の円筒状の気流が燃焼室の出口(上方)へ向
かう領域が形成されることを見出し、同時に上記領域へ
流入する中心軸近傍の流れ302゜303の存在を確認
した。
As a result of our investigation, the inventors found that in burners with such a structure, regardless of the height at which the combustion air inlet 110 is provided, the diameter of the combustion chamber, etc., the diameter is always smaller than the diameter of the combustion chamber (d in the figure).
It was discovered that a region was formed in which the cylindrical airflow (denoted as o) headed toward the outlet (upward) of the combustion chamber, and at the same time, the existence of flows 302 and 303 near the central axis flowing into the region was confirmed.

かかる燃焼装置においては中心軸近傍が空気不足となる
ため、反転流302を強めなければ(そのためには投入
口110からの空気の噴流を上げる必要がある)、燃焼
用空気が理論空気量に近い値を示すに従い中心軸近傍で
の火炎中のすすの発生が増大したり、反転流を強めよう
とすると燃焼用空気供給のための送風圧を上げる必要が
生じ、結果として騒音の上昇をまねくおそれがある。
In such a combustion device, there is a lack of air near the central axis, so unless the reverse flow 302 is strengthened (for that purpose, it is necessary to increase the jet of air from the inlet 110), the combustion air will be close to the theoretical air amount. As the value increases, the generation of soot in the flame near the central axis increases, and if you try to strengthen the reverse flow, it becomes necessary to increase the blowing pressure to supply combustion air, which may result in an increase in noise. There is.

第6図は第5図に示したバーナの火炎の形状を表わした
ものである。
FIG. 6 shows the shape of the flame of the burner shown in FIG.

燃料投入口140を出た燃料は先づバーナ板120近傍
に濃い青色の火炎500を形成し、更に上方(燃焼室出
口側)に薄い青色の火炎501を形成する(一次空気量
が少ない場合には、火炎500は形成されず、火炎50
1のみとなる)。
The fuel that exits the fuel inlet 140 first forms a dark blue flame 500 near the burner plate 120, and further forms a light blue flame 501 above (on the combustion chamber outlet side) (when the primary air amount is small) , flame 500 is not formed and flame 50
(only 1).

そして燃焼用空気が理論空気量に近い値になるにつれ火
炎soo、soiの内側(中心軸近傍)に空気不足の薄
い黄炎502が観察されるようになる。
As the amount of combustion air approaches the theoretical air amount, a thin yellow flame 502 due to lack of air is observed inside the flames soo and soi (near the central axis).

この黄炎502が不完全燃焼の要因となるものである。This yellow flame 502 causes incomplete combustion.

かかる欠点を解消するものが案内板130であり、この
案内板130は燃焼用空気投入口110を出た後、燃焼
室中心軸近傍へ向かう空気の流れ成分304を強める働
きをし火炎502に十分な空気を供給し完全燃焼をうな
がすものである。
The guide plate 130 solves this problem, and the guide plate 130 works to strengthen the flow component 304 of the air that heads toward the vicinity of the central axis of the combustion chamber after exiting the combustion air inlet 110, so that it is sufficient for the flame 502. This provides sufficient air to promote complete combustion.

(第1図は案内板130を設けた場合の火炎の状態を示
したものである。
(Figure 1 shows the state of the flame when the guide plate 130 is provided.

)又、案内板130は上記の働きのほかに火炎501に
多くの空気を供給する作用を有する。
) In addition to the above-mentioned function, the guide plate 130 also has the function of supplying a large amount of air to the flame 501.

第6図に示した如く案内板130を設けない場合には火
炎501゜502を包む形で空気の流れ301が存在し
、この空気の一部は全く燃焼に寄与せずに燃焼室外に放
出されてしまうが案内板130を設けることにより、空
気投入口110の付近で適度な空気の乱れが生じ燃料の
未燃成分と空気の混合が良くなり、数ミリメートル水柱
の所謂低い送風圧で完全燃焼をうながし、すすの発生を
完全に防止するものである。
As shown in FIG. 6, when the guide plate 130 is not provided, an air flow 301 exists surrounding the flames 501 and 502, and a part of this air is emitted outside the combustion chamber without contributing to combustion at all. However, by providing the guide plate 130, moderate air turbulence occurs near the air inlet 110, improving the mixing of unburned components of the fuel and air, and complete combustion can be achieved with a so-called low blowing pressure of several millimeters of water column. It completely prevents the generation of eels and soot.

即ち案内板130は燃焼用空気の十分な活用を促進する
作用を有するものである。
That is, the guide plate 130 has the function of promoting sufficient utilization of combustion air.

この案内板130が大きい場合には、この燃焼装置の特
徴である燃焼用空気の旋回成分が弱まることからバーナ
板120に向かう空気の流れ成分300が微弱となる為
火炎が燃焼室底板上に安定せず燃焼時の騒音の要因とな
り、又案内板130が小さすぎる場合には、前述の働き
を十分になし得ないこととなってしまう。
If this guide plate 130 is large, the swirling component of the combustion air, which is a characteristic of this combustion device, will be weakened, and the flow component 300 of the air toward the burner plate 120 will be weak, so the flame will be stable on the bottom plate of the combustion chamber. If the guide plate 130 is too small, it will cause noise during combustion, and if the guide plate 130 is too small, it will not be able to perform the above-mentioned function satisfactorily.

この点に注意し案内板130の大きさを選定するならば
、案内板130の形状については特に大きな制約はなく
、ただ燃焼用空気の一部が燃焼室近傍に向かうようにさ
えすれば前述の効果が常に期待できるものである。
If the size of the guide plate 130 is selected with this point in mind, there are no particular restrictions on the shape of the guide plate 130, as long as a part of the combustion air is directed to the vicinity of the combustion chamber. The effect can always be expected.

又、案内板130の数についてはその大きさとの相関関
係で決定されるもので、一般に、案内板130が大きい
時はその数は少なく、又小さい時は数を増してやればよ
い。
Further, the number of guide plates 130 is determined depending on the correlation with the size thereof, and generally, when the guide plates 130 are large, the number thereof is small, and when the guide plates 130 are small, the number may be increased.

なお、上記実施例では燃焼室101の径は上下に亘って
同径のものを例示したが、燃焼用空気投入部及びこの燃
焼用空気投入部より上流側の径を、燃焼用空気投入部よ
り下流側の径より/J・さくした燃焼室にこの発明を適
用しても上記実施例と同じ効果が得られる。
In addition, in the above embodiment, the diameter of the combustion chamber 101 is the same across the top and bottom, but the diameter of the combustion air input section and the upstream side of the combustion air input section is different from the combustion air input section. Even if the present invention is applied to a combustion chamber that is smaller than the downstream diameter by /J, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

以上のように、この発明による燃焼装置では、低い空気
供給圧でもって広い空気対燃料比の場合にわたって常に
安定した燃焼が得られ、すすの発生防止を行える効果を
有するものである。
As described above, the combustion apparatus according to the present invention can always achieve stable combustion over a wide range of air-to-fuel ratios with low air supply pressure, and has the effect of preventing soot generation.

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

第1,2図は従来の旋回空気利用のバーナーの概略説明
図、第3図はこの発明の一実施例を示す縦断面図、第4
図は第3図IV−IV線における断面を矢印方向に見た
横断面図、第5図は燃焼用空気案内板を設けない場合の
空気の流れを示した図、第6図は燃焼用空気案内板を設
けない場合の火炎の形状を示す図、第7図は燃焼用空気
案内板がある場合の火炎の形状を説明する図である。 図において、101は燃焼室、110は燃焼用空気投入
口、108は空気供給室、120はバーナ板、130は
案内部材、140は燃料投入口。 尚、図中同一符号は夫々間−又は相当部分を示す。
1 and 2 are schematic illustrations of a conventional burner using swirling air, FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in Figure 3, taken in the direction of the arrow, Figure 5 is a diagram showing the flow of air when no combustion air guide plate is provided, and Figure 6 is a diagram showing the flow of combustion air. FIG. 7 is a diagram showing the shape of the flame when no guide plate is provided, and FIG. 7 is a diagram illustrating the shape of the flame when the combustion air guide plate is provided. In the figure, 101 is a combustion chamber, 110 is a combustion air inlet, 108 is an air supply chamber, 120 is a burner plate, 130 is a guide member, and 140 is a fuel inlet. It should be noted that the same reference numerals in the drawings indicate corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 筒状の燃焼室周壁に沿う旋回流を形成せしむるよう
に燃焼用空気を投入する手段と、該筒燃焼室はゾ軸線方
向に燃料あるいは燃料と空気との混合気を投入する燃料
投入手段とを備えたものにおいて、上記燃焼用空気の一
部を該燃焼室の径方向中心部に供給すべく先端が該中心
部近傍まで延在した案内部材を上記燃焼室内に設けたこ
とを特徴とする燃焼装置。 2 燃焼器の燃焼用空気投入部及びこの燃焼用空気投入
部より上流側の径を、燃焼用空気投入部より下流側の径
より小さくしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の燃焼装置。 3 案内部材が複数個設けられこれら複数個の案内部材
が周方向にはゾ等間隔に設けられていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の燃焼装置
。 4 燃焼用空気投入手段が、燃焼室の外側を囲繞する環
状の空気供給室と、この空気供給室と上記燃焼室とを連
通ずる燃焼用空気投入口とを有していることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項〜第3項の何れか−に記載の燃
焼装置。 5 燃料あるいは燃料と空気との混合気を投入する燃料
投入手段がバーナ板を有していると共に、上記バーナ板
が上記燃焼室の底板となっていることを特徴とする特許
請求の範囲第1項〜第4項の何れか−に記載の燃焼装置
[Scope of Claims] 1. Means for injecting combustion air so as to form a swirling flow along the peripheral wall of a cylindrical combustion chamber, and a means for injecting combustion air so as to form a swirling flow along the circumferential wall of a cylindrical combustion chamber; and a fuel injection means for injecting air into the combustion chamber, the guide member having a tip extending to the vicinity of the center in the radial direction of the combustion chamber in order to supply a part of the combustion air to the center in the radial direction of the combustion chamber. A combustion device characterized by being provided with. 2. The combustion air input portion of the combustor and the diameter upstream of the combustion air input portion are smaller than the diameter downstream of the combustion air input portion. combustion equipment. 3. The combustion device according to claim 1 or 2, wherein a plurality of guide members are provided and the plurality of guide members are provided at equal intervals in the circumferential direction. 4. The combustion air input means has an annular air supply chamber surrounding the outside of the combustion chamber, and a combustion air input port that communicates the air supply chamber with the combustion chamber. A combustion device according to any one of claims 1 to 3. 5. Claim 1, characterized in that the fuel input means for inputting fuel or a mixture of fuel and air has a burner plate, and the burner plate serves as a bottom plate of the combustion chamber. The combustion device according to any one of items 1 to 4.
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