JPS6252203B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は家庭用の小型給湯暖房装置の熱源器等
に使用される液体燃料燃焼装置に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 従来、有底筒状の燃焼室内に微粒化手段を臨ま
せて同室内に微粒子を噴出するとともに、同室内
に立設した中筒の空気噴出孔から空気を噴出する
液体燃料燃焼装置では、初期に輝炎を呈する拡散
燃焼を行わせ、燃焼熱により後続の燃料微粒子を
直ちに高速気化し、拡散混合を促進して予混合の
状態で空気噴出孔部に保炎燃焼するようになつて
いる。ところで、この種の燃焼装置においては、
中筒の各噴出孔から供給されるトータルの空気量
によつて、はじめて安定した火炎を中筒上部の各
噴出孔に形成するようになつており、着火から安
定した青炎形成の定常燃焼に至るまでの過渡期、
つまり遷移燃焼期には、中筒上の下部の各噴出孔
から噴出する燃焼用空気が不足状態となり、しか
も微粒化手段による燃料の微粒子と不十分な混合
状態となる。この結果、煤が発生し、中筒表面上
に接触し、付着する。そして、次の点火動作時に
はこの中筒上の煤付着部等に燃料の飛翔微粒子が
衝突・含浸し、定常燃焼への経過時には気化・蒸
発を行う。このような遷移燃焼期を経過する繰返
し動作により、付着煤は成長し、積層化する。そ
して中筒上の空気噴出孔部近傍への付着・成長は
定常燃焼時における気化・拡散混合量および混合
比のむらを発生し、不安定保炎による燃焼騒音の
増大、そして着火・消火時における排出ガスの性
分（特にCO、HC等）の劣化といつた諸問題を生
じさせていた。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、燃焼室内に構成され
る予混合領域内での遷移燃焼期における混合比
の適正化、混合の促進、燃料の飛翔微粒子の
器内主要構成部（特に中筒）への衝突量の減少を
図ることを目的とするものである。

発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、燃焼室内
に構成される予混合領域内に位置する燃焼室底部
に、底部用空気噴出孔および温度上昇すると前記
底部用空気噴出孔を通る空気を減少もしくは停止
する方向へ作動するように熱膨張率の異なる少な
くとも二種類の金属体を接合して形成した切起し
羽根を設けたものである。

上記構成によつて、予混合領域内に遷移燃焼期
に噴出供給される空気量は増加しかつ形成される
旋回上昇流の旋回強度も強まり混合比の適正化お
よび混合の促進が図れると同時に燃料の飛翔方向
も偏向され、燃焼室内の主要構成部（特に中筒）
への燃料の衝突面積も減少することとなり、煤・
タールの付着・成長が抑制されることとなる。ま
た、遷移燃焼期から定常燃焼へと移行する際に燃
焼室内の温度上昇および輻射熱等により底部の切
起し羽根が熱膨張変形し、開口面を狭くするかも
しくは閉塞し、燃焼用空気は中筒上の各噴出孔よ
り大半あるいは全てが供給されるようになり、安
定した予混合による多段燃焼を行うこととなる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について第１図〜第３図
に基づいて説明する。

第１図〜第３図において、燃料タンク（図示せ
ず）には送油パイプ１を介して燃料ポンプ２およ
び微粒化手段の一手段として用いた渦巻式噴射弁
３が連結されている。前記渦巻式噴射弁３と点火
装置４とは支持筒５内に設けられて、燃焼室６に
臨まされている。缶体７は円筒状の内胴８と外胴
８′とで形成され、内部に前記燃焼室６を構成し
ている。また、前記燃焼室６の底部９の中央には
中筒１０、その外周には助燃筒１１がそれぞれ立
設されている。そして前記燃焼室６の壁面開口部
１２を介して前記渦巻式噴射弁３と前記点火装置
４との先端が前記燃焼室６に臨まされており、前
記渦巻式噴射弁３と相対向する位置の前記助燃筒
１１には燃料の噴霧粒子が衝突しないように十分
大きな穴１３が設けてある。また助燃筒１１の、
前記燃焼室９の近傍には同一円周上に、多数の旋
回循環孔１４が設けてある。一方、前記中筒１０
の側壁周囲には多数の空気噴出孔１５が下より上
方にむかつて、それぞれ開口方向が接線方向から
直角方向に漸次なるように、あるいは接線方向の
みになるように設けてある。このような構成によ
り、前記燃焼室６と前記中筒１０の上部に燃焼領
域ａ、前記中筒１０と前記助燃筒１１とで前記燃
焼室底部９近傍に燃料粒子および気化燃料の強制
混合領域ｂ、そして前記燃焼室６と前記助燃筒１
１との間に再循環領域ｃとが形成されている。さ
らに、前記予混合領域ｂ内に位置する前記燃焼室
底部９に、形成される旋回上昇流を加速し増長す
べく噴出方向を有する底部用空気噴出孔１６を切
起し羽根１６′で多数設けてある。また前記切起
し羽根１６′は熱膨張率の異なる少なくとも二種
類より多くの金属体（例えばバイメタル等）を接
合して構成され前記燃焼室底部９に取付けられて
いる。燃焼室空気はモータ１７、フアン１８、フ
アンケース１９で構成される送風機構からウイン
ドボツクス２０を経由して一部は空気流入部２１
を経て前記中筒１０へと供給される。他の一部は
前記ウインドボツクス２０より底部用空気噴出孔
１６へと供給される。２２は前記燃焼室６内の燃
焼ガスの流れおよび再循環そして内圧を制御する
燃焼リングである。

上記構成において、先ずモータ１７へ通電し、
送風機構が作動すると、燃焼用空気がウインドボ
ツクス２０を経由して、一部は底部用空気噴出孔
１６から切起し羽根１６′によつて旋回流を形成
しながら燃焼室６内の予混合領域ｂへ、そして他
部はさらに中筒１０を経て中筒１０上の各空気噴
出孔１５から予混合領域ｂ内、燃焼領域ａへと一
定比率で噴出される。そして混合領域ｂから燃焼
領域ａを経た空気の一部は下方へ循環し、旋回循
環孔１４によつて旋回流を加えられながら再度予
混合領域ｂへと流入する。また、送風機構作動の
一定時間の遅延後、点火装置４に通電し火花を発
生する。その後に燃料ポンプ２の作動により加圧
された液体燃料が渦巻式噴射弁３より燃焼室６内
に噴霧される。既に燃焼室底部９の底部用空気噴
出孔１６から供給されている空気および中筒１０
上の各空気噴出孔１５より供給されている空気そ
してさらに再循環してきた再循環空気とにより、
予混合領域ｂ内に形成される旋回上昇流の旋回度
はかなり強められている。従つて始動時はこの旋
回流に沿つて拡散混合を行いつつ一定混合比およ
び一定温度（着火温度）に達した後に着火・燃焼
が行われる。この遷移燃焼期における初期火炎は
予混合領域ｂ内での空気過剰率m′が概略0.8＜
m′＜1.2の範囲にあり、混合が進み輝度の高い火
炎を形成し中筒１０の周囲を旋回上昇しながら拡
散燃焼を行う。また、一部の火炎は燃焼室６の底
部９に保炎・停滞しつつ後続燃料の着火源とな
る。このような拡散燃焼が数秒間続いている間に
火炎の輻射熱あるいは伝導熱等により温度が上昇
すると切起し羽根１６′が膨張変形し底部用空気
噴出孔１６の開口面を狭くするかもしくは閉塞
し、燃焼用空気は中筒１０上の各空気噴出孔１５
より大半あるいは全てが供給されるようになる。
一方、前記熱源により後続燃料の蒸発・気化が一
段と促進され、予混合領域ｂ内の予混合気の濃度
が高まり、中筒１０上部の空気噴出孔１５より供
給される空気によつて燃焼を維持しかつ保炎する
ようになる。すなわち、輝炎は直ちに中筒１０の
上方の燃焼領域ａへと移動し、この噴出孔１５か
らの空気を取り入れて不輝炎燃焼へと変化しつつ
多数の単孔火炎を形成し、多段燃焼を行う。着火
の輝炎から不輝炎への燃焼の遷移時間は数秒であ
り、特別な気化・予混合室を要せずに燃料の気化
濃度の自律的バランスによつて予混合燃焼へと移
行する。

以上のように本実施例の液体燃料燃焼装置によ
れば、燃焼室６の底部９に少なくとも１個ないし
複数個の底部用空気噴出孔１６を切起し羽根１
６′で設け、かつ予混合領域ｂ内の旋回上昇流に
合致するような流入孔とし、また前記切起し羽根
１６′を熱膨張率の異なる少なくとも二種類の金
属体（例えばバイメタル等）を接合して構成する
ことにより、燃焼室内に構成される予混合領域ｂ
内での遷移燃焼期における 燃料と空気との初期混合比m′の適正化が図
れる。

一段と旋回度が増大し、燃料と空気との初期
混合の促進が図れる。

旋回度が増大することにより、噴霧燃料の微
粒子の飛翔方向が偏向し燃焼室内の主要構成部
との衝突面積および衝突量を減少することが出
来る。

この結果、煤を発生する火炎を制御することが
出来、中筒１０への煤の付着・積層化を阻止する
ことが出来る。また、燃料衝突部が減少しタール
生成部も減少する。従つて安定した蒸発・気化が
繰返し維持され安定した気化燃料濃度および混合
が得られ安定した燃焼が行なわれる。そしてさら
に、クリーンな着火燃焼・消火が維持されるとい
つた燃焼の諸特性の改善が大幅に図れる。

発明の効果 以上の実施例からもわかるように本発明によれ
ば、安定した蒸発・気化が繰返し維持され、安定
した気化燃料濃度および混合が自動的に得られ、
安定した燃焼が行われる。そしてさらにクリーン
な着火燃焼・消火が維持されるといつた燃焼の諸
特性が大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液体燃料燃焼装置の一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図におけるＡ―
A′線断面図、第３図は同要部拡大断面図であ
る。 ３……渦巻式噴射弁（微粒化手段）、６……燃
焼室、９……燃焼室底部、１０……中筒、１１…
…助燃筒、１３……壁面開口部、１４……旋回循
環孔、１５……空気噴出孔、１６……空気噴出
孔、１６′……切起し羽根、ａ……燃焼領域、ｂ
……予混合領域、ｃ……再循環領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一端が閉じられた有底筒状の燃焼室と、前記
   燃焼室底部の略中央に立設されるとともに、その
   側壁に多数の空気噴出孔を有する中筒と、前記中
   筒外周に略同心円上に立設した助燃筒とを備え、
   前記燃焼室壁に設けた開口部より液体燃料の微粒
   化手段を同燃焼室内に臨ませると共に、前記中筒
   と前記助燃筒間で構成される予混合領域内に位置
   する前記燃焼室底部に、底部用空気噴出孔および
   温度上昇すると前記底部用空気噴出孔を通る空気
   を減少もしくは停止する方向へ作動するように熱
   膨張率の異なる少なくとも二種類の金属体を接合
   して形成した切起し羽根を設けた液体燃料燃焼装
   置。