JPS625521Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は燃焼用空気を燃焼室内で旋回するよ
う送り込む旋回燃焼形の燃焼装置の改良に関する
ものである。

従来この種の装置として第１図および第２図に
示されるものがある。まず第１図のものからその
概要を説明すると、図において、１は燃焼室Ａの
外壁、２はこの燃焼室内に燃焼用空気を旋回状態
に生成させる空気旋回器、３は燃料噴出ノズル、
４は燃焼ガス排出口である。このような燃焼装置
では、燃焼室Ａ内に実線矢印Ｂで示した旋回気流
を生じさせ、この気流の内側に点線矢印Ｃのよう
に気体あるいは霧状液体燃料を噴出させるのが一
般的であるが、上記旋回空気による空気と燃料と
の混合作用を高めるには、例えば数10ミリ水柱以
上の送風圧を必要とし、これがためその燃焼音も
きわめて大きいという欠点があつた。

また第２図のものは、いわゆる小形のかご式石
油バーナ等でよく用いられているもので、第１図
の場合とほぼ同一の構成であるが、ただ図中空気
旋回器２による送風圧が第１図のものより一般に
低く、したがつて燃焼音は低いのであるが送り込
まれる燃料の量および空気量の変化に大きく影響
され、これによつて炎の吹き消えあるいは、すす
の発生が多くなるなどの燃焼面での不安定現象が
生じやすいという欠点があつた。

この考案は上記のような欠点を解消するためな
されたもので、燃焼音が低く、しかも広い範囲の
空気／燃料化の変化条件下でも安定した燃焼が期
待できる燃焼装置を提供するものである。

そのためにこの考案は、１次燃焼室と、この１
次燃焼室と連通しかつ１次燃焼室の径よりも大径
の２次燃焼室とを備え、上記１次燃焼室の側壁に
旋回空気流を形成するための空気を導入する複数
個の空気吹込口を設けるとともに、１次燃焼室の
外周に空気供給管を設け、この空気供給管内と空
気吹込口とを連通させ、さらに上記１次燃焼室の
下方位置には燃料と１次空気とがそれぞれ導入さ
れる混合気室を設け、この混合気室と１次燃焼室
とを１次燃焼室の底面となる混合気供給口を有し
た底板で仕切るとともに、１次燃焼室内の空気吹
込口より下部には底板と所定の間隔をおいて、最
外周縁が底板の混合気供給口より外側に位置しか
つその最外周縁と１次燃焼室の側壁との間に混合
気供給口から供給された混合気が通るための間隙
が形成された衝突板を設け、混合気室から混合気
供給口を通して１次燃焼室内へ混合気を供給する
ように構成したものである。

そしてかかる構成により１次空気と燃料との予
混合空気を混合気供給口から供給した際に安定し
た燃焼状態を得ることができるものである。

以下第３図〜第５図に示すこの考案の一実施例
について説明する。図において、Ａは大径の２次
燃焼室、１は円筒状のその側壁、Ｄは上記２次燃
焼室Ａにこれと同軸的に連結された、小径の１次
燃焼室、５はその円筒状側壁、６は上記両側壁
１，５の拡大連結壁部、７は上記１次燃焼室Ｄ内
への空気供給管、８はこの空気供給管から空気の
一部を１次空気として導き燃料と混合させるため
の分配管、９は上記側壁５をかこむ環状の空気供
給管で、下部に分配管８が接続されている。１０
は上記１次燃焼室Ｄ内に旋回空気流を形成するた
めの空気吹込口で、上記側壁５に第４図のように
複数個設けられている。１１は１次燃焼室Ｄの底
板で、１２はこの底板１１に環状に設けた多数個
の混合気供給口、１３は燃料と１次空気の混合気
を上記各混合気供給口１２のそれぞれに分配する
ための混合気室、１４はシール材、１５は上記混
合気室１３内に燃料あるいはその燃料と１次空気
との混合気を送る混合管、１６は混合用１次空気
供給口、１７は気体燃料の噴出ノズル、１８は分
配管８から空気をシールするシール材、１９は空
気供給管７から供給される空気動圧を静圧化する
整流板、２０は点火栓、２１は炎検知素子、２２
は１次燃焼室Ｄ内に突設したリング状突部、２３
は底板１１上に間隔をおいて配設した衝突板、２
４は２次燃焼室Ａの側壁１内面に配設した拡散板
である。

上記衝突板２３の最外周縁は第３図に示すよう
に底板１１の混合気供給口１２よりも外側まで延
びており、かつその最外周縁と１次燃焼室Ｄの側
壁５との間には混合気が通るための間隙が形成さ
れている。

このような構成における燃焼装置の動作につい
て説明する。空気供給管７からの給気開始後噴出
ノズル１７から気体燃料を噴出させる。この気体
燃料は混合用空気供給口１６からの１次空気と混
合され、さらに底板１１の混合気供給口１２に至
るまでに混合気室１３内で互いに良く混合しあつ
て予混合空気となつて混合気供給口１２から１次
燃焼室Ｄへ供給され、点火栓２０の操作により直
ちに燃焼を開始し、特に１次燃焼室Ｄの底板１１
と衝突板２３と１次燃焼室Ｄの側壁５の間から旋
回流の回転方向になびきながら半径方向（中心方
向）へ向く青色炎を生じ燃焼する。

次に１次、２次燃焼室Ｄ，Ａ内での旋回気流の
生成状況を第３図を用いて説明する。図におい
て、Ｅは上記空気吹込口１０より噴出された空気
の一部が、１次燃焼室Ｄ内で旋回し、これが２次
燃焼室Ａを経て、その排気口側に向かういわゆる
外側の上昇１次旋回気流を示し、またＦはその他
部が反対に上記底板１１側に向かう外側の下降２
次旋回気流となることを示すものである。Ｇは２
次燃焼室Ａの中心部に形成され、その軸心部を混
合気供給口１２側に向つて降下する内側の反転３
次旋回気流を示すものであり、さらにＨは上記反
転３次旋回気流Ｇとその流れの向きおよび旋回方
向を同一にし、かつ上記１次燃焼室Ｄの中心部に
生成する反転４次旋回気流であり、これら１次〜
４次旋回気流の流れの様子をさらに明確にするた
めのものが第５図である。第５図のＪは２次燃焼
室Ａ内で上記１次旋回気流Ｅよりわかれて中心部
へ反転する成分を、またＫは上記３次旋回気流Ｇ
の一部が、上記拡大連結壁部６の内側個所で再び
反転して、上方に向くものを示す。混合気供給口
１２から噴出させた混合気が上記２次旋回気流Ｆ
中に混入し、この領域の内側において、上記衝突
板２３の上に上向きに形成される旋回空気流によ
つて、円筒状渦流領域部２７を形成し、点火時に
は青色炎領域を形成する。２５は２次燃焼室Ａ内
での黄色炎領域で、これらはいずれも円環状を呈
する。特に混合気供給量の大なるときに多く生ず
る黄色炎領域２５は図に示すように上記拡大連結
壁部６の内側個所において、その径がなめらかに
拡大するという形態をとる。ここで重要な要素は
Ｆで示すように空気吹込口１０より出たのち、旋
回流の形をとりながら底板１１側に向かい、つい
でこの底板１１上に設けた衝突板２３の上面に沿
つて若干中心軸方向へ向かつたのちこれが上向き
に転じ、ついには上記１次旋回気流Ｈと合流して
上向きの円筒状渦流となるものである。この平均
的直径はdoである。この場合doは上記リング状
突部２２の穴径ｄ（突部を有しないときは１次燃
焼室Ｄの内径）と、do〓（0.65〜0.95）ｄという
関係をもつものである。

この考案のものにおける特徴は、１次燃焼室に
空気と燃料が予混合した状態で供給されること
と、上記した流れとこの流れに対する混合気供給
態様によつて得られる。

すなわち空気供給管９から分配管８により１次
空気が吸引されて燃料とともに混合気室１３内で
良好に予混合状態になることと第５図のように衝
突板２３外周縁と１次燃焼室Ｄの側壁５との間に
形成される間隙が直径doの円筒状渦流領域部２
７からその外側に設けられているという点でこれ
は、混合気供給口１２の位置は衝突板２３外周縁
より内側にあることが条件である。この条件を満
足させぬと、生成する火炎にはきわめてすすを多
く生成するものであり、したがつてこの欠点を除
くためには第１図の従来の燃焼装置におけるよう
に、その送風圧を高めねばならずその結果とし
て、大なる騒音を発生し、また空気対燃料比の広
い範囲における安定燃焼という面においても、格
段におとる結果になる。すなわち、上記のような
混合気供給口の選定条件下では火炎は、衝突板２
３と１次燃焼室側壁５との間の間隙に形成され、
燃料、空気混合領域２６が衝突板２３と１次燃焼
室側壁５内面と底板１１で囲まれる空間に形成さ
れ、衝突板２３と１次燃焼室側壁５内面の間隙
と、円筒状渦流領域部２７で形成される青色炎領
域は一種の予備混合炎となるわけである。通常こ
の予備混合炎を安定させるには、その炎口の出口
における流れの淀み部を利用しなければならない
わけであるがこの渦流領域部２７は衝突板２３上
に円筒状の安定した流れを形成し、さらに４次旋
回気流Ｈによつて加熱されるため燃料、空気混合
領域２６から連続的に供給される混合気を燃焼さ
せるのにきわめて都合がよく、これが広い空気、
燃料比の範囲でも、安定した燃焼が得られる理由
である。

また一方、この予混合炎での燃焼がおこなわれ
る事実は、空気と燃料との混合がスムーズに行な
われていることの証左であり、従つてこれらの混
合の不十分によつて生起するすすの生成がこれに
よつて有効におさえられるものであることはいう
までもない。

なお以上は１次燃焼室Ｄの側壁５の排気口側に
１次旋回気流Ｅと２次旋回気流Ｆとの分流比を決
めるリング状突部２２を形成したものについて述
べたが、このリング状突部２２がなくてもある程
度と１次旋回気流Ｅと２次旋回気流Ｆとが生じ前
述のような良好な燃焼特性が得られるので、必ず
しもこのリング状突部２２は必要としない。

また２次燃焼室側壁１の内面に、旋回気流と角
度を有して面するように、単数もしくは、複数の
部材、拡散板２４を配設すると、拡大連結壁部６
で滑らかに拡大した黄色炎は旋回しながら、これ
らの拡散板２４に打ち当たるため、さらに黄色炎
の空気との混合が強制的になされ、反転３次旋回
気流Ｇによつて加熱され、燃焼性の向上がみられ
る。これも先に述べた燃焼装置自体で、良好な燃
焼性が得られるので、必ずしも必要としない場合
があるが、炎が拡散板２４に触れて２次燃焼室Ａ
の側壁が効率よく熱せられ、インナーフインの役
目を果たし、熱交換の面で副次的効果を有する。

この考案で特徴としている円筒状渦流領域部２
７は次の構成要素・条件によつて形成されるもの
である。

(ア) 側壁５に旋回空気流を形成させるための複数
の空気吹込口１０を有した１次燃焼室Ｄ。

(イ) １次燃焼室Ｄよりも大径の２次燃焼室Ａ。

(ウ) 混合気供給口１２を多数個循環に設けた底板
１１。

(エ) １次燃焼室Ｄ内に空気吹込口１０より下方で
かつ底板１１の上方に所定の間隔をおいて設け
た衝突板２３。

(オ) 衝突板２３は好ましくは透孔のない皿状であ
つて、その最外周縁は底板１１の混合気供給口
１２より外側まで延び、しかも１次燃焼室Ｄの
側壁５との間に所定の隙間が形成されているこ
と。

（カ） １次燃焼室Ｄの中心方向へ突出するリン
グ状突部２２があること。

そして円筒状渦流領域部２７を形成するための
上記のような構成要素・条件のうち、リング状突
部２２がなくても１次空気はある程度１次旋回気
流Ｅと２次旋回気流Ｆとに分流するので必ずしも
これは必要としない。また底板１１の混合気供給
口１２は底板１１にただ１個設けても良く、さら
に衝突板は大きな透孔が形成されているとその透
孔から混合気が上昇するので実施例で示したよう
な気流の分布が得られないが、小さな透孔であれ
ば実質的な影響は少ないので、必ずしも透孔の全
くない皿状に形成しなくても良いものである。

以上のようにこの考案によれば低い空気供給圧
でもつて広い範囲の空気対燃料比の場合にわたつ
て常に安定した燃焼が得られ、かつきわめて燃焼
音が静かとなる等効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来装置の概要を示す構
成図、第３図はこの考案の一実施例を示す構成
図、第４図は第３図の−断面図、第５図は気
流状態を示す図である。 図において、Ｄは１次燃焼室、Ａは２次燃焼
室、８は分配管、９は空気供給管、１０は空気吹
込口、１１は底板、１２は混合気供給口、１３は
混合気室、２２はリング状突部、２３は衝突板、
２４は拡散板である。なお図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示すものとする。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) １次燃焼室と、この１次燃焼室と連通しかつ
   １次燃焼室の径よりも大径の２次燃焼室とを備
   え、上記１次燃焼室の側壁に旋回空気流を形成
   するための空気を導入する複数個の空気吹込口
   を設けるとともに、１次燃焼室の外周に空気供
   給管を設け、この空気供給管内と空気吹込口と
   を連通させ、さらに上記１次燃焼室の下方位置
   には燃料と１次燃焼室を経由せずに空気供給管
   から送られる１次空気とがそれぞれ導入される
   混合気室を設け、この混合気室と１次燃焼室と
   を１次燃焼室の底面となる混合気供給口を有し
   た底板で仕切るとともに、１次燃焼室内の上記
   空気吹込口より下方位置には上記底板と所定の
   間隔をおいて、最外周縁が底板の混合気供給口
   より外側に位置しかつその最外周縁と１次燃焼
   室の側壁との間に混合気供給口から供給された
   混合気が通るための間隙が形成された衝突板を
   設け、混合気室から混合気供給口を通して１次
   燃焼室内へ混合気を供給するように構成したこ
   とを特徴とする燃焼装置。 (2) １次燃焼室の排気口部に空気吹込口から２次
   燃焼室の排気口側に向う旋回気流を制御する制
   御用リング状突部を有することを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 (3) ２次燃焼室外壁の内側に排気口側に向う旋回
   気流と角度を有して面する１つ以上の拡散板を
   有することを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項または第２項のいずれかに記載の燃焼
   装置。