JPS6367086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油給湯機等に用いられる液体燃料
の燃焼装置に関するものである。 〔従来技術及びその問題点〕 従来、液体燃料の燃焼手段としてガンタイプバ
ーナと称するものがあつた。これは、送風機より
送られる空気と、電磁ポンプにより加圧され、ノ
ズルより噴霧された灯油粒子との混合気を、高圧
電気放電により点火し、燃焼を行うものである
が、燃焼空気比が一般に高かつた。そのため、熱
効率は低かつた。しかも、黄炎燃焼のため、カー
ボンが罐体内部に付着して初期効率の低下があ
り、燃焼音も大きかつた。そこで、省エネ、省資
源の観点から効率を向上させようとの要求や、都
市部での近隣公害防止の観点から低騒音化の要求
が生じ、灯油粒子を気化させて青炎燃焼させる、
ロータリーガス化バーナあるいはヒーター気化方
式といつた燃焼方式が開発された。しかし、前者
は着火から炎が安定するまでの間及び消火時に灯
油の不完全な気化により悪臭が発生するという欠
点があり、後者はヒーターの予熱時間が必要なた
め、すぐに燃焼を開始できないという使用上の不
便さがあり、またヒーターの温度コントロール等
の制御機構が複雑であるといつた難点があつた。
いずれの方式も灯油粒子を気化させることが基本
的な改良点であるが、構造が複雑で、保守点検に
際し特殊な技態を必要としていた。 なお、本発明はこれらの従来方式とは異なり、
再循環方式と称するものである。これは、従来、
業務用ボイラーの低NOx対策の一策として知ら
れていた。燃焼ガスの一部を噴霧ノズルの後方へ
再循環させる極めて大掛りな装置により炎を青炎
化し、燃焼ガス中のNOxを制御していた。この
再循環方式を家庭用の石油給湯機等にそのまま適
用することは燃焼音が大きいこと及びコストが高
くつくこと等の問題があり、困難であつた。 〔問題を解決するための手段〕 本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改
良除去したものであつて、家庭用の石油給湯機で
あつても青炎燃焼を得ることのできる燃焼装置を
提供せんとするものである。 而して、前記問題点を解決するために本発明が
採用した手段は、円筒状罐体の周壁の一部に設け
た通孔内に配置され、罐体内の燃焼室に向かつて
その先端を開口させた燃焼用空気の送風管と、該
送風管の先端開口部を覆うべく配設され、中央噴
出孔及び円周部の空気噴出孔を有する高速空気噴
出板と、前記送風管の内部に配設され、高速空気
噴出板の中央噴出孔より燃焼室に向かつて液体燃
料を噴霧する噴霧ノズルと、該噴霧ノズルから噴
霧される液体燃料粒子及び前記送風管から噴出さ
れる燃焼用空気の混合気に点火してこれを燃焼室
させるための点火用電極と、前記送風管の先端開
口より噴霧方向前方において、この送風管と軸芯
を一致させるようにして連結配置され、少なくと
も前半部分がテーパーコーン状に拡径している混
合管と、該混合管の中心部において前記噴霧ノズ
ルの噴霧方向に正対面して設けられた、多孔若し
くは網目状の保炎板とを備え、前記送風管と混合
管との連結部には、円筒状の燃焼室内壁に沿つて
循環する燃焼ガスを混合管の後端開口へ流入でき
る大きさの環状流入口が設けられている。 〔作用〕 送風管内において噴霧ノズルより噴出された灯
油粒子は、送風管により供給される燃焼用空気と
混合され、送風管の前端面側で黄炎燃焼を始め
る。そして、燃焼が進むと、罐体内面を循環する
循環燃焼ガスが、送風管と混合管との間に形成さ
れた循環流入口から、燃焼ガスの燃焼動圧と、送
風管先端の高速空気噴出板より高速で噴出される
燃焼用空気の誘引作用とにより流入して再燃焼
し、順次、前記黄炎燃焼は燃焼動圧により保炎板
へ移行する。しかも、前記循環燃焼ガスは、灯油
燃料と燃焼用空気との混合気を暖め、これをガス
化若しくはより一層微粒子化し、更には燃焼用空
気と再循環した燃焼ガスと液体燃料粒子との混合
比率を適正値にする。このため、前記黄炎燃焼
は、青炎燃焼となり、保炎板で安定し、極めて優
れた燃焼状態が得られる。 〔実施例〕 以下に、本発明の燃焼装置を図面に示す実施例
に基づいて説明すると次の通りである。 図面は、本発明の一実施例に係る燃焼装置（石
油給湯機）の横断面図である。罐体１７は円筒状
であり、その内壁１０の横断面は円形状である。
８は通常使用されるガンタイプバーナの圧力型噴
霧ノズルである。この噴霧ノズル８の外周には、
送風機（図示せず）に連結された送風管２が取り
付けられている。また噴霧ノズル８は、円筒状の
罐体１７の内壁１０の軸方向に対し、噴霧方向が
実質的に直交するように配置されている。更に、
噴霧ノズル８の先端外縁部には、通常使用される
ガンタイプバーナの点火装置である点火トランス
（図示外）の二次高圧側から導かれた電極棒９が
配置されている。 噴霧ノズル８の外周に取り付けられた送風管２
の前方には、噴霧方向に混合管６が配設され、該
混合管６と送風管２との間の接続部に燃焼ガスの
環状流入口１が開設されている。該混合管６は、
下流に向かい直径が広がるテーパーコーン状のス
テンレス製であり、脚７により送風管２に懸架さ
れている。また混合管６の中心には、ステンレス
製パンチングメタルの保炎板１３が、支持脚１５
により噴霧ノズル８に正対面する如く取り付けら
れている。従つて、前記保炎板１３は、噴霧ノズ
ル８より噴射される灯油粒子と送風管２より供給
される燃焼用空気との混合気に対して衝突するよ
うに配置されている。 また前記送風管２の先端開口部１４には、中央
噴出孔４と円周部の空気噴出孔５とを有する高速
空気噴出板３が開口部１４を覆うべく配設され、
燃焼用空気を高速で噴出するようにしている。ま
たこの実施例の高速空気噴出板３は、空気噴出孔
５に傾斜をつけることにより燃焼用空気を旋回流
として混合管６内へ送るようにしている。孔の個
数，形状，傾斜角度等は罐体の容積などにより適
宜定められる。このような高速空気噴出板３を設
けると混合管６内での混合がスムーズになり、燃
焼動圧，再循環する燃焼ガスの誘引作用が大きく
なる。更に保炎板１３の外周に保炎筒１２及び副
保炎筒１１が設けてある。保炎筒１２を設けると
燃焼炎の安定性が増す。副保炎筒１１は、開口面
積が大きなステンレスのパンチングメタル製であ
り、着火時に黄炎燃焼から青炎燃焼に移る際の燃
焼炎の伝播をスムーズにする。また副保炎筒１１
は、可燃性の灯油微粒子及びガス化した灯油を含
む混合気を整流化し、燃焼炎の安定性を増加させ
る働きがある。 このように構成された燃焼装置にあつて、送風
機（図示せず）によつて起風され、送風管２の開
口部１４に配設された高速空気噴出板３の空気噴
出孔５から送り出された燃焼用空気は、前記送風
管２の前方に設けられた混合管６へ高速で送り込
まれる。その後、加圧油ポンプ（図示せず）で加
圧された油は、円筒状罐体１７の内壁１０の軸方
向に対して噴霧方向が実質的に直交するように配
置された噴霧ノズル８から高速空気噴出板３の中
央噴出孔４を通つて混合管６内に噴霧される。ま
た送風開始と同時に点火トランス（図示せず）に
よる高電圧により電極棒９でスパークされていた
スパーク炎により、噴霧ノズル８から噴霧された
燃料油に点火が行われ、送風管２の開口部１４付
近より黄炎燃焼が開始される。 外周に送風管２を有する噴霧ノズル８の噴霧方
向は、円筒状罐体１７の内壁１０の軸方向に対し
て実質的に直交する方向であり、燃焼ガスは噴霧
方向前方の罐体内壁１０に衝突し、内壁円周に沿
つて熱交換しながら循環する。本発明の特色の一
つは、体内壁円周に沿つて燃焼ガスの循環流を形
成し、この循環流の一部を灯油粒子の活性化のた
めに利用することにある。従つて、罐体１７は、
その内壁１０の横断面形状が円形であること、す
なわち、内壁１０全体の壁面形状が円筒状でなる
ことを要し、且つそれを以て足りる。また噴霧ノ
ズル８の配置も、上記内壁面全体の形成する円筒
の中心軸に対して実質的に直交する方向に噴霧が
できるような配置であることを要し、且つそれを
以て足りる。循環してきた燃焼ガスの一部は、送
風管２の開口部１４に配設された高速空気噴出板
３の空気噴出孔５より混合管６へ高速で送られる
燃焼用空気の誘引作用及び内壁１０の円周に沿い
循環する燃焼ガスの燃焼動作により、混合管６と
送風管２との接続部に開設した環状流入口１か
ら、混合管６の中へ流入する。燃焼用空気及び灯
油粒子と循環流入した燃焼ガスとは、適度に混合
され、しかも循環流入した燃焼ガスの熱により灯
油粒子の活性化がなされる。すなわち、灯油粒子
は、より一層の微粒子化がなされるか若しくはガ
ス化が行われ、噴霧方向に設けた保炎板１３へと
送り込まれる。従つて、送風管２の開口部１４付
近で燃焼していた炎は、保炎板１３へと移行し、
ここで連続安定した青炎燃焼を始める。この間、
燃焼ガスの再循環は続けられ、燃焼室用空気と再
循環した燃焼ガスと灯油粒子の混合比率が適正値
に達すると、炎は混合管６の下流内壁に沿つて燃
焼を始め、保炎板１３及び混合管６の下流内壁の
広い領域で連続した青炎燃焼を開始する。 しかも、副保炎筒１１の働きにより、微粒子化
及びガス化した混合気が整流化されることと、保
炎筒１２による炎のホールド効果とにより、青炎
燃焼する炎が極めて安定している。すなわち、中
心の保炎板１３から混合管６の内壁面までの広い
断面積にわたつて炎が連続して、且つ安定的にホ
ールドされ、理想的な燃焼形態が得られるもので
ある。 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明にあつては、一旦、
燃焼したガスの一部を、円筒状罐体の内壁面を利
用して再循環させ、これを燃焼用空気と燃料粒子
との混合気へ混合することにより、燃料粒子の活
性化を図ることと、空気燃料との混合比率を適正
値に保つこととができ、燃焼状態に青炎燃焼を得
て、カーボンの発生を減少させることが可能であ
る。空燃比は、従来の場合が1.6であつたのに対
し、本発明では1.1にすることが可能であつた。
そのため、排ガスからの熱損失が低下し、高効率
が得られると共にカーボンの罐体内壁付着による
効率の低下がない。また従来より広い面積の保炎
部で均一に且つ安定的に燃焼させることにより低
騒音が達成できた。 次の表は、従来のガンタイプバーナを用いた石
油給湯機と、図面に示す本発明に係る再循環バー
ナを用いた石油給湯機の性能を比較したものであ
る。

【表】 また本発明は、ほとんど即時に黄炎燃焼から青
炎燃焼へ移行するため、臭気の発生がほとんどな
い。更に、通常使用される罐体を利用することに
より、従来のガンタイプバーナとの互換性があ
る。その上、構造が簡単なため保守点検も容易で
あり、製造コストも低い等頗る有益なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例に係る石油給湯機の横
断面図である。 １７……円筒状罐体、２……送風管、３……高
速空気噴出板、４……中央噴出孔、５……空気噴
出孔、８……噴霧ノズル、９……点火用電極、６
……混合管、１３……保炎板、１……環状流入
口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒状罐体の周壁の一部に設けた通孔内に配
   置され、罐体内の燃焼室に向かつてその先端を開
   口させた燃焼用空気の送風管と、該送風管の先端
   開口部を覆うべく配設され、中央噴出孔及び円周
   部の空気噴出孔を有する高速空気噴出板と、前記
   送風管の内部に配設され、高速空気噴出板の中央
   噴出孔より燃焼室に向かつて液体燃料を噴霧する
   噴霧ノズルと、該噴霧ノズルから噴霧される液体
   燃料粒子及び前記送風管から噴出される燃焼用空
   気の混合気に点火してこれを燃焼させるための点
   火用電極と、前記送風管の先端開口より噴霧方向
   前方において、その送風管と軸芯を一致させるよ
   うにして連結配置され、少なくとも前半部分がテ
   ーパーコーン状に拡径している混合管と、該混合
   管の中心部において前記噴霧ノズルの噴霧方向に
   正対面して設けられた、多孔若しくは網目状の保
   炎板とを備え、前記送風管と混合管との連結部に
   は、円筒状の燃焼室内壁に沿つて循環する燃焼ガ
   スを混合管の後端開口へ流入できる大きさの環状
   流入口が設けられていることを特徴とする液体燃
   料の燃焼装置。