JPS59167617A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は家庭用の暖房装置等に用いる比較的低燃焼量の
液体燃料燃焼装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来この種の液体燃料燃焼装置は第１図に示すように、
炉１の底壁中央部に空気吹込口２を形成すると共にこの
吹込口２土に周壁に多数の切起し穴３を設けた空気浴４
を載置し、炉１内底部の空気浴４の外周部に石、油を定
油面装置５から舶油管６を介して供給すると共にファン
７によって導風枠８を介して空気浴４内に送風し、第１
図の如く切起し穴３より炉１と空気浴２間に外周方向に
向って旋回状に燃焼空気を噴出して旋回燃焼させるもの
がある。

この種のポットバーナは構成が比較的簡単でコストも安
いが着火から定常燃焼に達するまでに５〜６分程度かか
り、しかもこの間不完全燃焼による各スＣ○、臭気を発
生し易い。

−また燃料の供給を停止して消火操作をしてもポットの
底部に残っている燃料が徐々に蒸発していく；ｚめ完全
に火炎が無くなる迄に５分程度かかる。

さらに完全に消火してもポットの底部及び側壁は２００
〜４００Ｃの高温度にあり、この状態で再点火操作して
燃料をポット内に供給すると瞬時に気化ガスとなりバー
ナ及び熱交換器内に充満し爆発的な燃焼をして機器を破
損したり火炎が機器外に噴出したりする恐れがある。

このためポット式バーナは消火後１５〜２０分間空気全
供給し冷却してから再点火操作する必要がある。

したがってこの種ポット式バーナは定常時には青炎燃焼
で燃焼特性も良いが瞬間的に着火・消火ができないため
、燃焼部（財）性が極めて悪い欠点を有していた。ざら
に空気搭４より外周方向へ放射状に撚掛を形成するもの
であるから炉壁が加熱され耐熱性が問題となったり、大
径の炉径を必要としコンパクト性に欠けていた。

この他従来家庭用の小形機器の液体燃料バーナとして数
多くのタイプがあるが、大きく分類すれば、ガンタイグ
バーナ、電熱ヒータによって燃料を加熱しガス化して燃
焼させる気化式バーナ、ガラス繊維等よりなる灯芯に燃
料をしみ込ませて自然ドラフトで空気を吸引し燃焼させ
る灯芯式バーナがある。灯油を高圧に加圧してノズルよ
り噴霧し、この周囲で強力な旋回空気流を与えて拡散燃
焼を行なうガンタイプバーナの欠点としてはノズルの加
工上や目詰りの点から一般的には１万Ｋｄ／ｈ以下の低
燃焼量の燃焼が困難で、さらに同一ノズルにおける燃焼
量の可変もできない。また燃焼騒音や送油ポンプの騒音
が高いなど、小型の家庭用＠器に用いる燃焼装置として
は不適なものであった。

電熱ヒータを組み込んだ気化式バーナは燃料の気化ガス
と空気を予混合させ、都市ガス、プロパンガスと同様に
燃焼音の低い青色燃焼をさせることができるが、点火操
作時、電熱ヒータに通電してから気化装置が燃料を気化
できる温度に達するまでに５〜１ｏ分間を要し、すぐに
燃焼を開始することができない。

また燃焼中も気化ガスの温度を常に一定に保つため気化
装置は複雑、高価な温度制御装置が必要となる。気化ガ
スの温度ｌが低すぎる場合は燃焼部に達するまでに再液
化し充分な燃焼量が得られなかったシ空燃比のバランス
がくずれ吹消えを起して燃焼を継続できない。逆に気化
ガスの温度が２高すぎる場合は、スリットなどを有する
燃焼部での予混合ガスの噴出速度と燃焼速度のバランス
がくずれ、逆火を発生しやすくなる。

さらに安定して燃焼する空燃比の許容巾が非常に狭く燃
料及び空気の高精度な洪給装誼が必要である。

灯芯に燃料をしみ込ませて自然ドラフトで燃焼させる灯
芯式バーナはポータプル石油ストーブに多く用いられて
いるが自然ドラフトによってバランスを保ちながら燃焼
しているため燃焼ガスを室外（（強制排出するか、燃焼
用空気を強制供給する送風機を用いた場合、燃焼を安定
化させるのが非常に困難である。

発明の目的 本発明は以上のようなかかる従来の問題を解消するもの
で瞬間的な着火、消火による割部１性の向上と、低燃焼
量を維持してスス、−酸化炭素の発生のない完全燃焼化
を図ると共に燃焼筒内へのタール付着を抑制した燃焼装
置ζ提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明は、送風機と連通し、外周に複数個の空気噴出孔
を有する空気噴出′筒を燃焼筒の略中央部に配設し、こ
の空気噴出孔の外局に設けた有頂筒状の気化筒と、放気
化筒の底部に回転霧化装置を具備した構成からなってい
る。

との構成によって、回転霧化された油滴が着火の後、燃
焼熱を受けて自己加熱によりガス化が促進され、気化筒
上流域で十分に予混合された後、空気噴出孔の強力な旋
回流により層流に近い置火の旋回燃焼炎を形成せしめ−
ることで、瞬間的な着火・消火による制卸性の向上と、
比較的低燃焼音で、スス、−酸化炭素の少ない完全燃焼
化と、気化筒内へのタール堆積を抑制したものである。

実施例 以下本発明の一実症例について第２図〜第６図図に基い
て説明する。

第２図、第３図、第４図、第５図において９は温水暖房
時に用いる多管式熱交換器で、外胴１０と内胴１７間に
水室１２を構成し、その下Ｒ側の水室１２内に複数個の
熱交換パイプ１３を設け、中央部には貫通口１４を開口
している。１５は内胴１１の内側に構成した燃焼室、１
６は排気ヘッダ、１７は排気口、１８は接続口である。

１９は燃焼用空気供給のための送風機で、２段に設けた
ターボファン２０．案内羽根２１．モータ２２．ファン
ケース２３■゛よシ溝成され、パツキンを介して排気ヘ
ッダ１６と連結している。

２４は送風機１９と連通し貫ユウロ１４を貫通せしめ燃
焼室１５の略中央部に配設した空気噴出筒で外局（（切
起三大等によりｆＡ　５５７．した複数個の空気噴出０
２５を燃焼下流側に向うに従って密に穿設しまた噴出気
流の旋回方向が回転霧化体２６の回転方向と同一方向に
なっている。２７は空気噴出孔２５の外周域にある間隙
を有して設けた気化筒で一端が開口し他方が有底状でそ
の内Ｌ”３９部にセラミンク繊維、アスベスト、金銅等
からなる蒸発促進体２８を設けている。空気噴出筒２５
の端部に対向して設けた回転霧化体２６は、モータ２９
のモータ軸３０上に円錐状のコーン３１９円板形状の回
転板３２９円板形状の回転板３２の外周に複数個の切起
こしにより（ｇ成した混合羽根３３′を有し回転板３２
とある間隙をもって設けた混合板３３と遮熱板３４が前
記の順で固定ナンドで締結されている。３５は回転板３
２の外部延長上に位置して設けた点火電極、３６は絶油
バイグで、外部の燃料ポンプ（図示せず）を介して連結
され円錐状のコーン３１上方で、且つ近簾して開口して
いる。３７はバーナケース、３８は燃焼炎の整流板、３
９は燃焼用空気流、４０は燃焼ガス流、４１は燃焼室内
に形成された層流状の旋回燃焼炎を示す。ａ〜Ｃの記号
は、空気噴出筒２４の周暗に設けた空気噴出孔２５配列
を示し、ａ、ｂは主として一次空気とこ、Ｃは２次空気
として噴出される。

第４図は、空気噴出筒２４の噴出孔２５からの旋回噴出
流を示している。

上記構成において、燃焼開始に当っては、まずモータ２
２を運転するとターボファン２０が風圧を起生じ、矢印
２９に沿って燃焼用空気が空気噴出筒２４内を通って空
気噴出孔２５よシ燃焼室１５内に第４図の如く旋回噴出
流を形成して噴出される。その後、モータ３９を運転す
ると“、モータ軸３ｏの回転と共にコーン３１９回転板
３２．混合板３３．遮熱板３４が回転する。

次に点火電極３５に通風して高圧電火花を発した状態で
、燃料ポンプ（図示せず）：／Ｃ通取して給油バイブ３
６よりコーン３１上（て給油する。コーン３１上に給油
された液体燃￥４（ζ、コー７３１か円錐形状となって
いるので、口伝遠心力（でよシコーン３１の径の大きい
方向に移行し、回転板３２に沿って進み、回転板３２の
外周端で外筒方向へ飛散する。この時液体燃料は薄膜状
の油面となって広がるがこの外周で混合板３３の混合羽
根３３′で細分割され、微粒子の液滴燃料となって外用
方向の蒸発促進体２８上に飛鉛する。この際、点火電極
により着火され、蒸発促進体の周四上に瞬時に火移シす
る。この時数秒間は蒸発促進体２８上で空気噴出孔２５
の配列ａ部からの一次空気供給により黄炎の拡散燃焼を
行なう。しかる後に、蒸発促進体２８や気化筒２７が火
炎で加熱されるに伴ない液体燃料徴岐□子の気化が促進
される。この気化ガスと噴出孔２５の８部から流入する
一次空気との予混合を促進し青炎の旋回燃焼に移行し、
気化筒２７内上流（ｌＩＩＩのガス残塵上昇に伴ない徐
々に保炎位置が下流側へと移行し、着火後２０〜３０秒
に（は燃焼下流側の密に設けた噴出孔２５配列位置では
０部に第４図に示すような旋回流に沿って完全青火の層
流状の旋回燃焼炎を形成して定常燃焼を持続する。

定常燃焼に移行すると気化筒２７が火炎の輻射熱、混合
板による熱気流の拡拌作用で加熱され、回転霧化した燃
料微粒子が気化筒２７内に飛散する過程で大半が熱気中
で一瞬にして気化されるっそして混合板３３の周囲に設
けた混合羽根３３′の高速回転により燃焼ガスと空気の
予混合が促進されて層流状の旋回燃焼炎を形成するもの
であるから、−酸化炭素や、スス発生のない完全燃焼が
可能となる。

消火に際しては給油を停止することで、従来のポット式
バーナのように気化筒１７内に残留油を保有することな
く一瞬にして燃料微粒子の気化を促進するものであるか
ら瞬間的（１〜２秒）な消火が可能となる。

さらに消火直後の高温再着において′も回転板３１から
飛散した・燃料微粒子が点火我執３５の高圧放電部に飛
散され確実に瞬時着火を行なう。こ、れと同時に高温状
態のためガス化が急速（ζ促進されて一瞬（でシて定常
燃焼へと移行し、ＷＪ記の収量着火と相まって極めて制
茸性の良好なバーナが得られる。

第６図に本発明による燃焼装置における燃焼空気量を削
節しＣＱ２濃度を変化した場合のＣｏ特性、スモーク特
性を示す。

本発明の燃焼装置は前記したように、十分なるガス化促
進と、強制予混合と、燃焼室の上流側を粗に下流側を密
に設けた細分割の旋回流形成用の空気噴出孔２５を設け
ることで、第６図に示すように、空気量の変化に対して
も極めて完全燃焼範囲の広い安定した燃焼装置が得られ
る。また層流状で、且つ細分割炎の形成により燃焼騒音
の低いバーナが提供できるものである。

さらに、気化筒２７の高温加熱による熱回収の促進と、
蒸発促進体２８の蒸発促進効果により液滴微粒子の大半
が高温熱気中でガス化するものであるから気化筒２７内
等へのタール生成も大巾に抑制できる。

また拡散燃焼を主体とする一般的なロータリバーナでは
回転霧化装置が異常高温に加熱されると同時に回転体の
近傍に燃焼空気を供給するものであるから、回転霧化粒
子に直接引火し回転霧化体が赤熱して、霧化体にタール
が堆積したり、脈を生じて安定霧化が不能となったり、
不完全燃焼を起こす問題があったが、本発明では回転霧
化装置２６の近傍には一空気を供給せず回転板近傍のガ
ス濃度を高め、且つ回転霧化装置２６と主燃焼位置（配
例位置Ｃ）を遠ざけると共に空気噴出筒２４端の裏側に
遮熱板３４を介して輻射熱を遮断することで回転霧化装
置２６の異常加熱を大巾に抑制した構成であるから前記
従来例のような回転霧化粒子に筐暎引火して燃焼悪化を
きたすことを完全に防止できる。

また燃焼装置の高温中央部を貫通して空気噴出筒２４を
設け、燃焼ガス流と対向して燃焼空気を十分に予熱して
空気噴出孔２５から燃焼室１５内に噴出するものである
から、完全燃焼か一層促進される。

さら（・て、構造が夕めて簡呈であるから高寿命で長期
に渡って安定した燃・絖か確保てきるものである。

不実施例で（ｒニー気化筒２７上流１Ｆ：に霧化装・電
として回転霧化装置を具備する構成をホモたが、この他
、超音波霧化装置等の他の霧化手段を用いて気化筒２７
内下方（て霧化微粒子を噴入せしめてもよい。

発明の詳細 な説明したように本実施例によれば、外周に複数個の空
気噴出孔２６を有し一端が送風機１９と連通した空気噴
出筒２４を燃焼室１５の略中央部に配設し、空気噴出孔
２５の外周域に一端が開口した気化筒２７を具備し、こ
の気化筒２７の中央底部に回転霧化装置全構成すること
によって、１　′電気的な予熱が不要で瞬間的な着火・
消火を可能とし制御性の良い燃焼装置が得られる。

２　燃焼ガスと空気との予混合を促進し、層流状の細分
割旋回燃焼炎の形成で、低燃焼音全維持しつ５、−酸化
炭素やスス発生の少ない完全燃焼が達成できる。

３　燃焼空気ｔの変動に対して完全燃焼範囲の広い安定
したバーナが提供できる。

４　気化筒の高温化による気化熱の回収と、回転霧化装
置外周域での誹化微粒子の熱気中気化を促進して気化筒
内等におけるタール生成を大巾に押部Ｊてきる。

５　回転霧化装置近傍への一次空気と、霧化装置の温度
上昇を抑制することで転化微粒子への引火を防止し、安
定した霧化・燃焼が可能となる。

６　気化筒内周に蒸発促進体を具備することで点火立よ
りの促進と安定化が図れる。

７　空気噴出孔を切起して穴から購成することで、噴出
抵抗の少ない安定した旋回噴流の形故と、加工が容易で
安価に製作できる。

８　燃焼ガスと対向して燃焼用空気を供給することで燃
焼用空気の十分なる予熱を行ない完全燃焼を一層促進で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の旋回燃焼を行なった燃焼装置の断面図、
苑２図ｊζ本発明液体燃料装置の一実弗勿ｊを示す縦断
面図、第３図は第２図の要部拡大断面図、第４図は第２
図のＡ　−Ａ／／面図で熱情空気の旋回噴出流を示す。 第５図（は第２（図のＢ−Ｂ／力力面面図第６ｉλは不
発明の燃焼荷性の特性スである。 １５−・・・燃焼室、１９・・・送風機、２４・・・・
・空気噴出筒、２５　・・・空気噴出孔、２６・・・・
回転感化装置、２７・・・・−気化筒、２８・・・・蒸
発促進体、３９・・・・・燃焼空気流、４０・・・・・
・燃焼ガス流。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４
図 第５図 第　６、図 ６　　　　Ｂ　　　　ｔｏ　　　、／２　　　　／４Ｃ
Ｏｚ　　’（Ｚ） ｌ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端が送風機と連通し外周に複数個の空気噴出孔
   を有して燃焼室の略中央部に配設された有頂筒状の空気
   噴出筒と、前記噴出孔の外周で空気噴出孔とある間隙を
   有して一端が開口した有頂筒状の気化筒と、この気化−
   筒中央底部に回転霧化＆Ｂを具備してなる液体燃料燃焼
   装置。
2. （２）空気噴出孔が切起し穴から構成された特許請求の
   範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。
3. （３）回転霧化装置外筒の気化筒内芸に、蒸発促進体を
   具備した特許請求の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置
   。
4. （４）燃焼用供給空気流と燃焼ガス流を対向して供給せ
   しめた特許請求の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。