JPS5926205B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体燃料が気化ないしは霧化した燃料または
ガス燃料と一次空気との混合ガス流をバーナヘッドに送
り、そこで燃焼させる構成の燃焼装置に関し、特に液体
燃料が気化した気化燃料と送風機からの一次空気との混
合ガス流をバーナヘッドに送り、そこで燃焼させて燃焼
炎にし、その燃焼炎に送風機からの二次空気を送り込む
構成の燃焼装置に関する。

燃焼装置において、燃焼効率を高めること、および燃焼
範囲を広げることは、最も重要な課題の一つであり、そ
れは燃焼炎の形態を良くすることと、空気との混合を良
くすることによって可能となる。

そのため従来は、燃焼と一次空気の混合ガス流をバーナ
ヘッドに送り、そこで燃焼させて燃焼炎を形成するとと
もに、燃焼炎の外周から燃焼炎中央へ向けて二次空気を
送り込むようにし、さらに場合によってはその二次空気
を旋回流にして送り込むようにしていたが、燃焼炎に乱
れを生じて燃焼騒音が大きくなる欠点があった。

さらに炎は収束する性質があるので、燃焼炎中央部にま
で二次空気を取り入れることが困難であり、そのために
従来の方法では燃焼効率をある程度以上高めることは不
可能となり、かつ燃焼幅もそれ程広くとれない欠点があ
った。

本発明の第１の特徴点は、燃焼炎の中央部に、さらに好
ましくは燃焼炎と平行に、二次空気を送り込むようにす
ることによって、収束傾向にある炎を二次空気で分散さ
せて空気との混合をきわめて良好にし、２かつ炎に乱れ
を生じさせることなく層流火炎が形成できるようにし、
燃焼効率を高めるとともに燃焼範囲を広げ、さらに炎の
乱れによる燃焼騒音の発生もないようにしたことである
。

さらに本発明の第２の特徴点は、二次空気流の周囲に形
成される燃焼炎を分割火炎とし、各火炎について中央部
をリフトし、周辺部で保炎するようにして、保炎性のよ
い吹消えにくい火炎としたことにある。

以下、本発明の一実施例を図面とともに説明する。

第１図はロータリー気化式の液体燃料燃焼装置を示す。

図において、１は円筒状のモータケース、２は第１筒２
ａと第２筒２ｂとによって構成した円筒状のバーナケー
ス、３は同じく円筒状の燃焼筒で、これらは図に示す如
くモータケース１、バーナケース２、燃焼筒３の順に連
結しており、燃焼筒３、第２筒２ｂ、第１筒２ａの間は
それぞれ耐熱性パツキンを介して連結している。

１４はモータケース１内に設置したモータで、モータ軸
５の一端はバーナケース２内に突入して燃焼筒３に近い
位置まで伸びている。

モータケース４の側部には空気取入口６を設け、バーナ
ケース側の端面部の周縁にはバーナケース内と連通ずる
複数の連通孔１７を設けている。

８はバーナケース２内においてモータ軸５の中程に取付
は固定したターボファンで、ターボファン８は複数段、
図では２段に設けており、各ターボファン８の吐出側に
はバーナケース２に固定されたガイド羽根９を設けてい
る。

ターボファン８とガイド羽根９の組み合せによって起風
室１０を構成しており、その組み合せ段数を増すことに
より静圧を大きくすることができる。

１１は最終段のガイド羽根９と適当間隔おいてバーナケ
ース２に固定した仕切板で、その中央部にはモータ軸５
が貫通する比較的大きな一次空気人口１２を設け、その
周縁部には小さい数個の二次空気人口１３を設けている
。

最終段のガイド羽根９と仕切板１１との間は分流室１４
となっており、最終段のガイド羽根９を通過した送風空
気は分流室１４で二つに分れ、その一方は仕切板１１の
一次空気人口１２を通過して一次空気となり、他方は仕
切板１１の二次空気人口１３を通過して二次空気となる
。

１５はバーナケース２内の仕切板１１よりも風下側の空
間に設置した略円筒状の気化筒で、アルミダイキャスト
等の熱伝導率のよい金属材料によって構成されており、
仕切板１１に近い端部近くの周壁にシーズヒータ１６を
埋め込んでいる。

この気化筒１５の一端は断熱パツキンを介して仕切板１
１に取付けられ、他端は絞り加工した第２筒２ａの開口
周縁に断熱パツキンを介して密接している。

この気化筒１５の内部空間は一次空気人口１２と連通し
た気化室１７となっており、気化筒１５とバーナケース
２との間は二次空気入口と連通した二次空気室１８とな
っている。

気化室１７内に突出したモータ軸５の先端部には、円錐
形状のコーン１９、円板形状の振り切り板２０、傘形状
の攪拌羽根２１が上記の順で固定ナツトで締着されてい
る。

円錐形状のコーン１９はモータ軸先端側が径太となる、
ゆるやかな円錐形状である。

コーン１９の狂犬側端部に位置した振り切り板２０は円
板の周縁をコーン側へ折曲したものであり、その周縁折
曲部分を平滑化部としている。

振り切り板２０よりも先端側に位置した攪拌羽根２１は
円板の周縁部がテーパ状面となるように絞り加工し、そ
のテーパ状面に多数の羽根を切起し形成したものであり
、振り切り板２０の外周を包囲するようになっている。

そして、これらの外周となる気化筒１５の周壁中に前記
ヒータ１６が位置している。

２２は液体燃料供給パイプで、ポンプ（図示なし）から
の液体燃料（灯油）が通るようになっており、分流室１
４内を通してモータ軸５より少し上方へ導き、そこで逆
Ｕ字状にわん曲させ、その先端開口を円錐形状のコーン
１９の上方に、かつ近接させて位置させている。

仕切板１１の一次空気人口１２の外周部は、気化室１７
内に若干突出するようテーパ状に形成しており、その中
央の一次空気人口１２はコーン１９の液体燃料供給箇所
に位置している。

２３は燃焼筒３と対向した気化筒１５の先端開口近くに
取付は固定したバーナヘッドで、詳しくは第２図〜第５
図とともに説明する。

バーナヘッド２３は第３図に示す如くヘッドボディ２４
、均圧板２５、重ね合せた複数板の多孔状炎孔板２６、
押え板２７とを上記の順に重ね合せ結合して構成するも
のであり、さらにバーナヘッド２３の裏面となるヘッド
ボディ２４の一面に整流板２８を重ね合せ、この状態に
おいて気化筒１５内に挿入され、気化筒１５の先端開口
近くで径小となる段部２９に当接してボルト止めしてい
る。

気化筒１５の段部２９より先端側は燃焼炎Ｆによって加
熱される熱回収部３０となる。

ヘッドボディ２４はアルミダイキャスト等によってつく
り、外輪部３１、中央ボス部３２、外輪部３１と中央ボ
ス部３２との間を連結する複数本のアーム部３３によっ
て構成し、各アーム部３３相互間は貫通開口３４となっ
ている。

そして中央ボス部３２には燃焼筒３の中心軸に向けて開
口した二次空気噴射口３５を設けている。

この二次空気噴射口３５には二次空気室１８から二次空
気を導くため、各アーム部３３に二次空気通路３６を設
け、それと対向する気化筒１５の一部にも二次空気通路
３７を設けている。

従って二次空気室１８の二次空気は二次空気通路３７，
３６を通って二次空気噴出口３５から吐出される。

ヘッドボディ２４外周面の裏面側端縁にリング状のフラ
ンジ部３８を設けているので、バーナヘッド２３を気化
筒１５内に固定したときには、ヘッドボディ２４外円面
と気化筒１５内周面との間にリング状の空気溜り部３９
が形成され、二次空気室１８から二次空気噴出口３５に
至る複数本の二次空気通路が途中で相互に連通されるこ
とになる。

均圧板２５は中央にヘッドボディ２４の中央ボス部３２
が嵌合し、かつ中央ボス部３２より少し径大となる中央
開口４０を有し、その外周には比較的大きい複数の貫通
孔４１を環状に配列して設け、さらにその外周側には貫
通孔４１一つにつき二つの小さい貫通孔４２を同じく環
状に配列して設けている。

均圧板２５はこれら大小の貫通孔４１，４２が位置する
部分がへラドボディ２４の貫通開口３４と対向するよう
位置決めされる。

複数枚の多孔状孔板２６は中央にヘッドボディ２４の中
央ボス部３２が丁度嵌合する中央開口４３を設けており
、複数枚重ね合せても全体として良好な通気性が保たれ
る必要がある。

例えば炎孔板２６を金網で構成した場合は、その網目が
直交するように順次重ね合わせ、全体として良好な通気
性が保たれるようにする。

押え板２７は中央にヘッドボディ２４の中央ボス部３２
が丁度嵌合する中央開口４４を有し、その外周には、中
央開口外周縁から放射状に伸びた区画線部４５によって
数個、例えば８つに区切られた炎口４６を設け、炎口４
６の周縁には前方へ突出した立上り縁４Ｔを形成してい
る。

第６図に示す如く押え板２７は各炎口４６が均圧板２５
の大きい通気孔４１一つ、および小さい通気性４２二つ
と対向するよう位置決めされる。

このとき第６図に示す如く大小の貫通孔４１，４２は炎
口４６の周縁に位置することなく、それよりも内側に位
置するよつになっている。

均圧板２５、多孔状炎口板２６、押え板２７を順次重ね
合わせ、その全体の周縁部をスポット溶接またはカシメ
によって結合して一体化し、その中央開口をヘッドボデ
ィ２４の中央ボス部３２に嵌合して、中央ボス部３２の
二次空気噴出口３５周縁を押広げてカシメ固定すること
により、バーナヘッド２３を組立てる。

整流板２８はへラドボディ２４との間に小空間をつくる
如くに皿状になっており、その中央にはへ゛ラドボディ
２４の貫通開口３４全体の外径、および攪拌羽根２１の
外径よりも径小な中央開口４８を有し、バーナヘッド２
３とともに気化筒１５内に設置されたときには攪拌羽根
２１の風下側に、かつ近接したところに位置する。

そのため気化筒１５内の気化燃料と一次空気との混合ガ
ス流は、整流板２８の中央開口４８を通る過程で絞られ
、通過量が均一化されるとともに混合度合がいっそう促
進される。

第２図に示す４９は気化筒１５の外周壁一部に一体形成
したサーモ取付部、５０はサーモ取付部４９に密着して
取付けたバーナサーモで、バーナ部の温度制御を行なう
ためのものである。

第１図に示す５２は二次空気室１８に臨ませてバーナケ
ース２に取付けた温度ヒユーズである。

５３は風圧スイッチで、導圧チューブ５４，５５を通じ
て起風室１０、モータケース４内と連通しており、双方
の気圧差から送風中か否かを検出する。

５６は燃焼筒３の一部からバーナヘッド２３に向けて臨
ませた点火用電極である。

５７はバーナヘッド２３前方の燃焼炎Ｆ中に位置するよ
う燃焼筒３の一部に取付けた燃焼検出用のフレームロン
ドである。

上記構成において、燃焼開始にあたっては、まずシーズ
ヒータ１６が通電され気化筒１５が加熱される。

液体燃料を気化するに十分な設定温度まで気化筒１５の
温度が上昇すると、バーナサーモ５０がオンとなり、モ
ータ４が始動する。

モータ軸５の回転とともにターボファン８、コーン１９
、振り切り板２０、攪拌羽根２１も回転する。

ターボファン８が風圧を起生ずると、燃焼用空気が空気
取入ロ６→モータケース４内→連通孔７→起風室１０を
通り、分流室１４で二つに分流し、一方は一次空気人口
１２を通って気化室１１に入る一次空気となり、他方は
二次空気人口１３を通って二次空気室１８に入る二次空
気となる。

一方、送風開始を風圧スイッチ５３で検出した後、燃焼
ボンプが作動し、液体燃料が液体燃料供給パイプ２２を
通ってコーン１９上に供給される。

コーン１９上に供給された液体燃料はコーン１９が円錐
形状となっているので、回転遠心力によってコーン１９
の径の大きい方へ移行し、ついで振り切り板２０に沿っ
て進み、振り切り板２０の外周端で外周方向へ飛散され
る。

このとき液体燃料は薄膜状の油面となって広がるが、そ
の外周で回転中の攪拌羽根２１によって細分割され、微
粒子の霧化燃料となって気化筒１５の内周面に向って飛
んでゆく。

気化筒１５は前述したとおりすでに加熱されているので
、霧化燃料は瞬時に気化燃料となる。

一方、一次空気人口１２から気化筒１５内に一次空気か
送られているので、気化燃料と一次空気が混合されて混
合ガス流となる。

その混合ガス流は整流板２８の中央開口４８を通る過程
で混合度を促進され、ヘッドボディ２４の貫通開口３４
→均圧板２５の大小貫通孔４１，４２→多孔状炎孔板２
６→押え板２７の炎口４６を通る。

ここで点火用電極５６で着火してやれば、バーナヘッド
２３で青炎の燃焼炎Ｆが生成する。

一方、二次空気室１８に送られた二次空気は気化筒１５
を貫通する二次空気通路３Ｔを通り、空気溜り部３９で
一相蓄気されたのちにヘッドボディ２４の二次空気流路
３６を通り、中央の二次空気噴出口３５から吐出される
。

この二次空気噴出口３５から出る二次空気は燃焼炎Ｆの
中央に燃焼炎Ｆと平行に送り込まれる。

そのため二次空気と燃焼炎との混合がスムーズに、かつ
良好に行なわれる。

燃焼検出用フレームロッド５７は燃焼炎Ｆの生成により
、燃焼中であることを検出する。

また燃焼炎Ｆによって気化筒１５の熱回収部３０が加熱
され、気化筒１５全体が高温に保たれるので、フレーム
ロッド５７が燃焼を検出した後の適当な期間経過後にシ
ーズヒータ１６への通電を止め、節電を行なう。

第１図は灯油を燃焼させたときのＣＯ２とＣＯとの対比
で燃焼巾を示すようにしたものであり、実線で示す従来
例Ａは燃焼巾が約３％しか得られないのが通常であるが
、点線で示す本発明Ｂは燃焼巾が約６％まで拡大してい
る。

これは、本発明では理論空気量近くで完全燃焼し、しか
も過剰空気の状態でも安定して燃焼することを意味して
いる。

前述の構成にもとづき本発明には次のような作用効果が
ある。

（１）バーナヘッドにおける燃焼炎全体の中央に燃焼炎
と平行に二次空気が送り込まれるので、燃焼炎を乱すこ
となく二次空気と燃焼炎との混合が良好になされ、青火
の層流火炎が形成され、きわめて安定した静かな燃焼と
なるとともに、燃焼効率を高め、かつ燃焼範囲を広げる
ことができる。

（２）二次空気流周辺の燃焼炎が押え板でもって分割火
炎となるので、燃焼炎の安定化がよい。

（３）さらに押え板によって分割された各火炎は、均圧
板の貫通孔と押え板の炎口との対向位置関係から、中央
部がリフトし、周辺部で採火される規則正しい火炎とな
り、保炎性のよい吹消えしにくい火炎になる。

もし均圧板の貫通孔が炎口相互間の区画線部と対向して
いると、上述のような作用効果はなくなる。

（４）各炎口と対向する均圧板の貫通孔も、二次空気噴
出口に近い内方に大きい貫通孔を設け、外方に小さい貫
通孔を設けると、大きい貫通孔と対向した位置でリフト
した火炎が形成され、小さい貫通孔と対向した位置で保
炎の良い火炎が形成される。

そのため２次空気噴出口に近いほど火炎ボリュームの大
きい主炎が形成され、二次空気によって火炎が冷却され
ることもなく、ＣＯが発生しにくい火炎となる。

また前記主炎はリフトされた火炎で燃焼範囲が広く逆火
もしにくいものとなるが、リフトの大きいことから吹消
えしやすい欠点が生じるが、その外側にリフトの小さい
保炎ができるので、吹消えの心配もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置の
縦断面図、第２図はその気化筒の一部を切欠いて示した
斜視図、第３図はバーナヘッドの分解斜視図、第４図は
同断面図、第５図は同後面図、第６図は同前面図、第１
図は燃焼巾を示す特性図である。 ２・・・・・・バーナケース、３・・・・・・燃焼筒、
５・・・・・・モータ軸、８・・・・・・ターボファン
、１０・・・・・・起風室、１１・・・・・・仕切板、
１２・・・・・・一次空気入口、１３・・・・・・二次
空気入口、１４・・・・・・分流室、１５・・・・・・
気化筒、１６・・・・・・シーズヒータ、１７・・・・
・・気化室、１８・・・・・・二次空気室、１９・・−
・−・コーン、２０・・−・・−振り切り板、２１・−
・・・攪拌羽根、２２・・・・・・液体燃料供給パイプ
、２３・・・・・・バーナヘッド、２４・・・・・・ヘ
ッドボディ、２５・・・・・・均圧板、２６・・・・・
・多孔状炎孔、２７・・・・・・押え板、２８・・・・
・・整流板、３４・・・・・・貫通開口、３５・・・・
・・二次空気噴出口、３６゜３１・・・・・・二次空気
通路、３９・・・・・・空気溜り部、４１・・・・・・
大きい異通孔、４２・・・・・−小さい貫通孔、４５・
・・・・・区画線部、４６・・・・・・炎口、４１・・
・・・・立上り縁、４８・・・・・・中央開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料と一次空気との混合ガス流苓燃焼させるバーナ
   ヘッドを備え、バーナヘッドは混合ガス流が通過する開
   口をそれぞれ有するヘッドボディ・均圧板・金網などの
   多孔状炎孔板・押え板を、混合ガス流の流れ方向に沿っ
   て上記の順に重ね合せ、押え板には複数に分割された炎
   口を設け、均圧板には上記各炎口と対向する部分に炎口
   よりも小さい貫通孔を設けた燃焼装置。 ２ 各炎口と対向する部分の均圧板の貫通孔は、炎口の
   ほぼ中央に位置する大きい貫通孔と、大きい貫通孔と要
   目端との間に位置する小さい貫通孔とからできている特
   許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。