JPS6352282B2 - - 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上に周壁に多数の切起し
穴３を設けた空気搭４を載置し、炉１内底部の空
気搭４の外周部に石油を定油面装置５から給油管
６を介して供給すると共にフアン７によつて導風
枠８を介して空気搭４内に送風し、第１図の如く
切起し穴３より炉１と空気塔２間の外周方向に向
つ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。

この種のポツ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
るススCO、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
ツトの底部に残つている燃料が徐々に蒸発してい
くた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ツトの底部及び側壁
は200〜400℃の高温度にあり、この状態で再点火
操作して燃料をポツ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。

このためポツト式バーナは消火後15〜20分間空
気を供給し冷却してから再点火操作する必要があ
る。

したがつてこの種ポツ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、燃焼制御性が極めて悪い欠点を
有していた。さらに空気搭４より外周方向へ放射
状に燃炎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つたり、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、ガンタイプバーナ、電熱ヒータによつて燃料
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
Kcal／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
型の家庭用機器に用いる燃焼装置としては不適な
ものであつた。

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５〜10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
かつたり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高
すぎる場合は、スリツ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供給装置が必要で
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ブル石油ストーブに
多く用いられているが自然ドラフトによつてバラ
ンスを保ちながら燃焼しているため燃焼ガスを室
外に強制排出するか、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、消火による制御性の向
上と、低燃焼量を維持してスス、一酸化炭素の発
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を提供することを目
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周に設けた有頂筒
状の気化筒と、前記気化筒の底部に回転霧化装置
を具備した構成からなつている。

この構成によつて、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青火
の旋回燃焼炎を形成せしめることで、瞬間的な着
火・消火による制御性の向上と、比較的低燃焼音
で、スス、一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。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について第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１１間に水室１２を構成し、その下流側の
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、１６は排気ヘツ
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
に設けたターボフアン２０、案内羽根２１、モー
タ２２、フアンケース２３等より構成され、パツ
キンを介して排気ヘツダ１６と連結している。２
４は送風機１９と連通し貫通口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
周に切起こし穴等により構成した複数個の空気噴
出口２５を燃焼下流側に向うに従つて密に穿設し
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つている。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周壁部にセラ
ミツク繊維、アスベスト、金鋼等からなる蒸発促
進体２８を設けている。空気噴出筒２４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３１、円板形状
の回転板３２、円板形状の回転板３２の外周に複
数個の切起こしにより構成した混合羽根３３′を
有し回転板３２とある間隙をもつて設けた混合板
３３と遮熱板３４が前記の順で固定ナツトで締結
されている。３５は回転板３２の外周延長上に位
置して設けた点火電極、３６は給油パイプで、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、且つ近接して開口して
いる。３７はバーナケース、３８は燃焼炎の整流
板、３９は燃焼用空気流、４０は燃焼ガス流、４
１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の周壁に
設けた空気噴出孔２５配列を示し、ａ，ｂは主と
して一次空気とし、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、燃焼開始に当つては、まず
モータ２２を運転するとターボフアン２０が風圧
を起生し、矢印３９に沿つて燃焼用空気が空気噴
出筒２４内を通つて空気噴出孔２５より燃焼室１
５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２９を運転すると、モータ
軸３０の回転と共にコーン３１、回転板３２、混
合板３３、遮熱板３４が回転する。

次に点火電極３５に通電して高圧電火花を発し
た状態で、燃料ポンプ（図示せず）に通電して給
油パイプ３６によりコーン３１上に給油する。コ
ーン３１上に給油された液体燃料は、コーン３１
が円錐形状となつているので、回転遠心力により
コーン３１の径の大きい方向に移行し、回転板３
２に沿つて進み、回転板３２の外周端で外周方向
へ飛散する。この時液体燃料は薄膜状の油面とな
つて広がるこの外周で混合板３３の混合羽根３
３′で細分割され、微粒子の液滴燃料となつて外
周方向の蒸発促進体２８上に飛鉛する。この際、
点火電極により着火され、蒸発促進体の周囲上に
瞬時に火移りする。この時数秒間は蒸発促進体２
８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の気化が促進される。この
気化ガスと噴出孔２５のａ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内上流側のガス濃度上昇に伴ない徐々
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ｃ部に第４図に示すような旋回流に沿つて完
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。
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、一酸化炭素や、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
ポツト式バーナのように気化筒２７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３
１から飛散した燃料微粒子が点火電極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に促進され
て一瞬にして定常燃焼へと移行し、前記の瞬間着
火と相まつて極めて制御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
気量を制御しCO₂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つたり、不完全燃焼を
起こす問題があつたが、本発明では回転霧化装置
２６の近傍には一切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
霧化粒子に直接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、完全燃焼が一層促進
される。

さらに、構造が極めて簡単であるから高寿命で
長期に渡つて安定した燃焼が確保できるものであ
る。

発明の効果 以上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２５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を構成することによつて、 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、低燃焼音を維持
しつゝ、一酸化炭素やスス発生の少ない完全燃
焼が達成できる。

３ 燃焼空気量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霧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
に抑制できる。

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霧化微粒子への引
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た孔で構成することで、
噴出抵抗の少ない安定した旋回噴流の形成と、
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つた燃焼装置の
断面図、第２図は本発明液体燃料装置の一実施例
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′断面図で燃焼空気
の旋回噴出流を示す。第５図は第２図のＢ−
B′断面図、第６図は本発明の燃焼特性の特性図
である。 １５……燃焼室、１９……送風機、２４……空
気噴出筒、２５……空気噴出孔、２６……回転霧
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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装置
   を具備してなる液体燃料燃焼装置。 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 回転霧化装置外周の気化筒内壁に、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。