JP2000304209A - 気化式石油燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】給湯機や暖房機に用いられる気化式石油燃焼装
置に関し、燃焼用空気を水蒸気で加湿してＮＯ_Ｘ生成を
大幅に抑制しようとすることを目的とする。 【解決手段】加熱用ヒータ１２を備え且つ燃焼ファン３
９からの一次空気の噴出口３及び石油噴射ノズル２を一
側に備えると共に他側に気化ガスの流出口６を備えた気
化器１と、複数の炎孔２５を列状に配置した炎孔部２３
と複数の二次空気孔２６を列状に配置した二次空気供給
部２４とを交互に配置したバーナ部２２と、前記気化器
１の流出口６と前記バーナ部２２の炎孔部２３とを連通
した混合室１６とを備え、前記噴出口３から炎孔部２３
までの間に水蒸気供給手段を設け一次空気のみに水蒸気
を供給した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は給湯機や暖房機に
用いられる加熱用ヒ−タを備えた気化器を有する気化式
石油燃焼装置に関するもので、燃焼用空気を加湿してＮ
Ｏ_Ｘ生成を抑制しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種の燃焼用空気を加湿して
ＮＯ_Ｘ生成を抑制しようとするものに於いては、例えば
図１１に示す如く、加熱用ヒータ１０１を有する円筒状
の気化器１０２と、該気化器１０２に液体燃料を供給す
る燃料用電磁ポンプ１０３及び燃料ノズル１０４と、前
記気化器１０２に燃焼用空気を送風する燃焼ファン１０
５と、気化器１０２の上部に設けられ予混合気を燃焼さ
せるバーナ部１０６とを備え、該バーナ部１０６の外周
に水路１０７を形成し、水用電磁ポンプ１０８で水を水
路１０７に供給するようにしたもので、気化器１０２の
熱及び燃焼熱で水路１０７中の水を蒸発させて水蒸気を
燃焼火炎の外部から供給することで火炎表面温度を低下
させてＮＯ_Ｘ生成を抑制しようとしたものであった。
（特開昭５７−２１０２１０号）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの従来のも
のでは、火炎温度を低下させるために供給される水蒸気
は火炎の外側より供給されて火炎表面の温度を低下させ
るものであるが、火炎表面温度を低下させるのみで水蒸
気は火炎の最高温度点である火炎中心に到達することが
できず、火炎中心温度は高いままであるので、ＮＯ_Ｘ生
成の抑制効果は低いものであった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明はこの点に着目
し上記欠点を解決する為、特にその構成を、加熱用ヒー
タを備え且つ燃焼ファンからの一次空気の噴出口及び石
油噴射ノズルを一側に備えると共に他側に気化ガスの流
出口を備えた気化器と、複数の炎孔を列状に配置した炎
孔部と複数の二次空気孔を列状に配置した二次空気供給
部とを交互に配置したバーナ部と、前記気化器の流出口
と前記バーナ部の炎孔部とを連通した混合室とを備え、
前記噴出口から炎孔部までの間に水蒸気供給手段を設
け、前記炎孔部から噴出され燃焼する一次空気のみに水
蒸気を供給するものである。

【０００５】又請求項２では前記水蒸気供給手段は、前
記混合室底部に設けられた補助ヒータと、前記混合室底
部に向けられた水噴射ノズルとにより構成したものであ
る。

【０００６】又請求項３では前記水蒸気供給手段は、前
記気化器に設けられた水加熱用ヒータと、該水加熱用ヒ
ータに囲まれた気化器内面の水気化面と、該水気化面に
向けられた水噴射ノズルとにより構成したものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】石油の気化ガスと水蒸気とが混合
されて炎孔部２３に供給され、火炎中心に水蒸気を直接
供給することができ火炎中心温度を良好に低下させると
共に、炎孔部２３と交互に配列された二次空気供給部２
４からの二次空気により火炎は空気過剰となり火炎表面
温度も良好に低下させて完全燃焼することによりＮＯ_Ｘ
生成を大幅に抑制され、更には水蒸気と燃焼で発生する
ＣＯとが反応し発熱を伴いながらＣＯ_２及びＨ_２に変化
する水性ガス変成によりＣＯが低減されるものである。

【０００８】

【実施例】次にこの発明に係る気化式石油燃焼装置を図
面に示された一実施例をもとに説明する。 （第１の実施例）１はアルミダイキャストから成る横椀
状の気化器で、石油を気化させるものであり、該気化器
１の正面は、石油噴射ノズル２と一次空気の噴出口３と
を備えた蓋体４で閉塞され、底部には仕切壁５で２つに
仕切られた混合ガスの流出口６が形成されている。

【０００９】前記気化器１は石油噴射ノズル２と対向す
る内面を、該石油噴射ノズル２に対して垂直に形成し垂
直気化面７とすると共に、石油が吹き付けられる部分は
該石油の均一な拡散を計る為に平坦面８とし、この平坦
面８の周囲には長さの異なる複数個のビ−ド９を水平方
向で且つそれぞれ平行に複数段配置して、流下する石油
の蛇行路１０を形成しているものである。

【００１０】又上記平坦面８は、石油噴射ノズル２の石
油噴射孔１１がノズル先端左右に１つずつ形成されてい
るのに対応して、垂直気化面７上の左右にそれぞれ１つ
ずつ設けられている。

【００１１】１２は気化器１に鋳込まれたＵ字状のシ−
ズヒ−タから成る加熱用ヒ−タで、垂直気化面７上方か
ら一次空気の噴出口３側に突出し、該垂直気化面７の上
方空間を覆う上側壁１３と、垂直気化面７下方から稍突
出し流出口６を形成する下側壁１４とに鋳込まれている
ものである。

【００１２】１５は気化器１の蛇行路１０最終端に備え
られた平面から見て台形の案内壁で、気化器１内の空間
の中央付近を上下に仕切ると共に、気化器１内で気化さ
れる石油気化ガスと燃焼用の一次空気による混合ガスを
底部の２つの流出口６にスム−ズに分割して案内するも
のである。

【００１３】１６は気化器１下部に備えられたアルミダ
イキャスト製でその内壁面を微細凹凸塗装された混合室
で、流出口６に連通し混合ガスの整流を行うように１段
下方に凹ませて大容量とした整流室１７と、該整流室１
７に連通し且つ先細状に区画成形され間に下方に連通す
る二次空気室１８を交互に有する複数のガス室１９とを
一体成形して構成され、更に整流室１７底部にはＵ字状
のシ−ズヒ−タから成る補助ヒ−タ２０が鋳込まれてお
り、予熱時に通電され混合室１６を予熱するものであ
る。

【００１４】２１は一次空気を加湿するための水を噴射
する水噴射ノズルで、その水噴射孔（図示せず）を前記
補助ヒータ２０が鋳込まれた整流室１７の底部に向けて
設けられており、噴射された水は加熱された整流室１７
の底部に吹き付けられて水蒸気となるものである。

【００１５】２２は混合室１６のガス室１９及び二次空
気室１８上で気化器１の背面側に形成されたバ−ナ部
で、前記ガス室１９上に固定される凸状の炎孔部２３
と、該隣接する炎孔部２３間の凹部で形成され二次空気
室１８と連通した二次空気供給部２４とで構成され、炎
孔部２３頂部にはほぼ中央部から側壁まで延設された細
長逆Ｌ字状の炎孔２５が、長手方向に沿って左右交互に
形成され、更に二次空気供給部２４底部には二次空気室
１８と連通する二次空気孔２６を、炎孔部２４のフラン
ジ部２７に形成した小孔を重合して形成することで、炎
孔２５との距離を取り確実に二次空気の整流が行えるよ
うにしているものである。

【００１６】２８は炎孔部２３両側に固着された保炎ガ
イドで、炎孔２５と対向する上部を該炎孔２５とは反対
側の斜め上方に向かって屈曲させ、炎孔２５に形成され
る火炎の広がりを抑制すると共に下方から供給される二
次空気の案内を行うものである。

【００１７】２９は炎孔部２５内に備えられた耐熱性の
整流アミで、線径０．２９ｍｍの線材をメッシュに編み
上げて構成され、炎孔２５から噴出する混合ガスの最後
の整流を行うものである。

【００１８】３０は気化器１背面からバ−ナ部２２上に
突出した縦長の吸熱フィンで、燃焼ガスとの接触面積を
多くしてヒ−トバック量を増大させる為に複数に分割形
成され、燃焼時には燃焼熱のヒ−トバックを気化熱とし
て利用し加熱用ヒ−タ１２の省電力化を計るものであ
り、上端はバ−ナ部２２側に向かって下り傾斜した傾斜
部３１とし、上昇してくる燃焼熱の抜けを良くしている
ものである。

【００１９】更に前記各吸熱フィン３０間下部には炎孔
部２３が位置するように配設され、そしてこの吸熱フィ
ン３０間の炎孔部２３には他の炎孔２５の約１０倍の大
きさとなる２つの四角形から成る大炎孔３２を形成し、
又各吸熱フィン３０の突出端面には下端から上端へ抜け
る縦溝３３をほぼ中央部に１本設け、大火力燃焼時には
大炎孔３２に形成される火炎の広がりで、この縦溝３３
にも火炎が入り込み吸熱面積が増大するように構成され
ているものである。

【００２０】３４は気化器１背面を露呈させバ−ナ部２
２の上方を囲った上方開放の燃焼室で、外周は所定間隔
を介してカバ−枠３５で覆われており、該燃焼室３４と
カバ−枠３５との所定間隔は、混合室１６外周上端部分
から仕切板３６で燃焼室３４側と混合室１６側とに上下
に仕切られ、上方を燃焼室３４冷却用の冷却流路３７と
すると共に下方を混合室１６保温用の保温流路３８とし
ており、この冷却流路３７と保温流路３８とは気化器１
の反対側の混合室１６先端部でのみ連通しているもので
ある。

【００２１】３９は燃焼量に応じて回転数が制御される
燃焼ファンで、送風路４０上面に設けた送風口４１を介
して該送風路４０とほぼ直角状に連通し、更に送風路４
０は気化器１の噴出口３に一端を開口し石油噴射ノズル
２を上方に固着した案内路４２と連通し、該案内路４２
を介して燃焼用の一次空気を供給するものである。

【００２２】又送風路４０中で案内路４２に流通しなか
った燃焼空気は、気化器１外周を通り燃焼室３４を冷却
した後、保温流路３８を通って二次空気孔２６からバ−
ナ部２２に燃焼用の二次空気として供給されるものであ
る。

【００２３】４３は上記案内路４２より風上側に備えら
れた逆Ｌ字状のダンパで、小火力燃焼時ステッピングモ
−タ４４の駆動で立設し、送風口４１を半分以上閉塞す
ると共に送風路４０をダンパ４３外周の送風隙間４５
と、案内路４２の延長線上部分に備えた４個の通気孔４
６のみの通気面積として、送風圧と送風量とを同時に低
減して小火力燃焼に応じた最適な燃焼空気量とするもの
であり、又大火力燃焼時にはダンパ４３を送風口４１下
方に傾斜して位置し送風の案内を行い乱流を防止できる
ものである。

【００２４】４７は石油噴射ノズル２に送油管４８を介
して石油を圧送する石油用電磁ポンプで、燃焼ファン３
９及びダンパ４３と連動して石油の供給量を負荷に応じ
て可変し、大火力から小火力燃焼までバ−ナ部２２の燃
焼量を制御するものである。４９は水噴射ノズル２１に
送水管５０を介して水を圧送する水用電磁ポンプで、こ
こでは一定の供給量で水を供給するものである。尚、水
用電磁ポンプ４９の供給量は一定に限らず、予め実験等
で求めた各燃焼量に対応した供給量で駆動しても良いこ
とはもちろんのことである。

【００２５】次にこの第１の実施例の作動について説明
する。今加熱用ヒ−タ１２に通電し気化器１を所定温度
まで加熱すれば、これを適所に備えた温度センサ−（図
示せず）で検知し、燃焼ファン３９及び石油用電磁ポン
プ４７を駆動させることで、気化器１には石油噴射ノズ
ル２から石油が、又噴出口３からは燃焼用の一次空気が
それぞれ供給される。

【００２６】そして気化器１では、石油噴射ノズル２か
ら噴射された石油は、垂直気化面７の平坦面８に衝突し
凹凸がないので均一に周囲に拡散するが、直ぐには落下
せず周囲のビ−ド９上を供給される一次空気の送風力も
あって蛇行路１０に沿って順次移動し、十分な気化時間
となって気化が促進されると共に、ビ−ド９による凹凸
で供給される一次空気も乱流を起こし気化ガスとの混合
も十分に行われ、良好な混合ガスを得ることができるも
のである。

【００２７】従って、垂直気化面７によって軽量・コン
パクトな気化器１を得て、小型で強力な燃焼装置が得ら
れると共に、気化能力を低下させることなく常に十分な
混合ガスを形成することができるものである。

【００２８】又垂直気化面７で気化された気化ガスは、
該垂直気化面７に衝突して跳ね返される一次空気と共
に、横椀状の気化器１内で加熱用ヒ−タ１２を備えた上
下側壁１３・１４側に流れるが、この上下側壁１３・１
４は加熱用ヒ−タ１２によって十分加熱されているの
で、気化ガスの気化は更に促進されると共に、一次空気
も良好に加熱され、しかも気化器１は横椀状で気化ガス
と一次空気とは直ぐには流出せず、ある程度気化器１内
にとどまり十分混合した後、流出口６から流出されるも
のである。

【００２９】一方石油用電磁ポンプ４７の駆動とほぼ同
時に水用電磁ポンプ４９が駆動され、水噴射ノズル２１
の水噴射孔から整流室１７底部に向けて一次空気加湿用
の水が吹き付けられる。このとき整流室１７底部は気化
器１の予熱開始と同時に通電される補助ヒータ２０によ
って加熱されているので、吹き付けられた水は整流室１
７底部で気化して水蒸気となるものである。

【００３０】そしてこの水蒸気は流出口６から流出して
きた気化ガスと一次空気の混合ガスと整流室１７で一様
に混合され、このとき整流室１７を含め混合室１６は補
助ヒ−タ２０によって加熱され高温状態が維持されてい
るので、流入した加湿混合ガスは液化することがないも
のである。

【００３１】そして、加湿された混合ガスは整流室１７
で整流を促進した後、直ぐに複数のガス室１９に細かく
分割して流入し、内壁面の塗装面による微細凹凸と先細
形状とによって炎孔部２３の炎孔２５から噴出する混合
ガスの噴出速度は、長手方向に関係なく全体が均一とな
り、又混合ガスは炎孔２５から噴出される直前に整流ア
ミ２９を通過して最後に整流されて噴出し、適宜点火手
段（図示せず）で点火されれば燃焼が開始されるもので
ある。

【００３２】又気化器１外周から冷却流路３７に流入し
た二次空気は、燃焼室３４を両側から冷却しながら流通
し、その後加温された二次空気は混合室１６先端側から
下方の保温流路３８に流通し、混合室１６を保温しなが
ら底部の複数に分割された二次空気室１８を通り二次空
気孔２６へ供給されるものである。

【００３３】そして燃焼中の火炎は、混合ガス自体に水
蒸気を含んでいるため炎孔２５から燃焼火炎の根本に水
蒸気が供給され、火炎中心に水蒸気を直接供給すること
ができ火炎中心温度を良好に低下させると共に、炎孔部
２３と交互に配列された二次空気供給部２４からの二次
空気により火炎は空気過剰となり火炎表面温度も良好に
低下させて完全燃焼することによりＮＯ_Ｘ生成を大幅に
抑制され、更には水蒸気と燃焼で発生するＣＯとが反応
し発熱を伴いながらＣＯ_２及びＨ_２に変化する水性ガス
変成によりＣＯが低減されるものである。

【００３４】又この燃焼時吸熱フィン３０間では、炎孔
部２３の大炎孔３２が多量の混合ガスの供給を受けて他
の炎孔２５に比べて大火炎で燃焼し、吸熱フィン３０間
のみにヒ−トバック専用の火炎が形成される小火力燃焼
時でも、ある程度良好なヒ−トバック量を得ることがで
きるものであり、更に大火力燃焼時には、大炎孔３２に
形成される火炎の広がりによって、隣接する吸熱フィン
３０の縦溝３３内に両側から火炎が入り込み、この縦溝
３３内を下端から上端にかけて火炎が通過することで、
実質的に吸熱面積が増大したこととなり、気化量が増え
る大火力燃焼時でも十分なヒ−トバック量を得て良好な
燃焼が行えるものである。

【００３５】従って、ヒ−トバック量がそれほど多く必
要でない小火力時には、通常のヒ−トバックが行われ多
すぎることによる気化器１の溶解を防止でき、多量のヒ
−トバック量が必要な大火力時には、火炎の広がりと縦
溝３３を利用して自然にヒ−トバック量が増大すること
ができ、即ち火力に応じて自動的に吸熱面積を増減で
き、常に最適な気化熱で良好な気化が行え良好な燃焼が
維持されるものであり、勿論、燃焼開始後は加熱用ヒ−
タ１２に通電する必要もなく確実に省電力化を計ること
ができるものである。

【００３６】一方大火力燃焼時には、燃焼ファン３９の
回転数制御と石油用電磁ポンプ４７の駆動制御によっ
て、負荷に応じた燃焼量制御が行われるものであり、こ
の時ダンパ４３は図１の破線で示すように送風口４１直
下に傾斜状態に位置しているので、直角方向の燃焼ファ
ン３９からの燃焼空気を気化器１及びバ−ナ部２２側に
良好に送風案内することができ、乱流の発生を防止して
良好な燃焼を得ることができるものである。

【００３７】又小火力燃焼時には、燃焼ファン３９の回
転数制御では間に合わないので、該燃焼ファン３９の回
転数を最低回転数よりやや上の安定回転数状態のままに
して、ステッピングモ−タ４４を駆動させダンパ４３を
立設させれば、燃焼空気量は強制的に且つ急激に低下さ
せられ、即ちダンパ４３の立設で送風口４１と送風路４
０の通気面積が同時に減少し、送風口４１の半閉塞で送
風圧が抑制され風切り音等の騒音防止や、乱流の発生を
阻止できるものであり、燃焼空気は送風隙間４５と通気
孔４６を流通して気化器１及びバ−ナ部２２に供給さ
れ、最適な空気量で完全燃焼が行えるものである。

【００３８】第８図及び第９図は、この第１の実施例に
於けるＮＯ_Ｘ生成の抑制効果及びＣＯの低減効果を示す
図である。実線は第１の実施例のＮＯ_Ｘ及びＣＯの濃度
であり、破線は同一の装置を用いて加湿しなかった場合
のＮＯ_Ｘ及びＣＯの濃度である。尚、図中のア、ア’よ
り少油量側はダンパ閉状態であり、イ、イ’より多油量
側はダンパ開状態となっている。このように混合ガスを
加湿することによりＮＯ_Ｘ生成が大幅に抑制されると共
に、ＣＯと水蒸気が反応して発熱を伴いながらＣＯ_２及
びＨ_２に変化する水性ガス変成によりＣＯが低減される
ものである。

【００３９】（第２の実施例）次に図１０に示す本発明
の第２の実施例について説明する。尚、第１の実施例と
同じものについては説明を省略する。この第２の実施例
に於いては、気化器１は石油加熱用ヒータ５１と水加熱
用ヒータ５２とを有しており、該気化器１内面の石油加
熱用ヒータ５１に囲まれる面を石油気化面５３とし、又
水加熱用ヒータ５２に囲まれる面を水気化面５４として
いるものである。

【００４０】石油噴射ノズル２は案内路４２内で噴出口
３近傍に設けられており、該石油噴射ノズル２から噴射
された石油は石油気化用ヒータ５１で高温状態となって
いる石油気化面５３に衝突し加熱された気化するもので
ある。

【００４１】水噴射ノズル２１は案内路４２の下方で気
化器１内に蓋体４からノズル先端を突出された状態で設
けられており、水噴射ノズル２１から噴射された水は水
加熱用ヒータ５２で高温状態となっている水気化面５４
に衝突し加熱されて水蒸気となるものである。

【００４２】ここで石油気化面５３で気化された石油の
気化ガスは噴出口３より流入してくる一次空気と混合さ
れ、案内壁１５によりその流れを二分されて案内壁１５
下方の空間へ流入する。次にこの混合ガスは水気化面５
４で気化された水蒸気と混合して流出口６より気化器１
外へ流出するものである。

【００４３】このとき石油は石油専用の石油加熱用ヒー
タ５１により加熱される石油気化面５３で気化し、又水
は水専用の水加熱用ヒータ５２により加熱される水気化
面５４で水蒸気化するようにしているので、燃焼量に応
じた適切な量の気化ガス及び水蒸気を気化不良を起こす
ことなく容易に供給できると共に、水と水蒸気とが互い
の気化を阻害することが全くないものである。

【００４４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、石油の
気化ガスと水蒸気とが混合されて炎孔部に供給されるの
で、火炎中心に水蒸気を直接供給することができ火炎中
心温度を良好に低下させると共に、炎孔部と交互に配列
された二次空気供給部からの二次空気により火炎は空気
過剰となり火炎表面温度も良好に低下させて完全燃焼す
ることによりＮＯ_Ｘ生成を大幅に抑制され、更には水蒸
気と燃焼で発生するＣＯとが反応し発熱を伴いながらＣ
Ｏ_２及びＨ_２に変化する水性ガス変成によりＣＯが低減
されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の気化式石油燃焼装置
の断面図。

【図２】同気化器の正面図。

【図３】同燃焼室の横断面図。

【図４】同バ−ナ部の断面図。

【図５】同バ−ナ部の拡大断面図。

【図６】同バ−ナ部の分解斜視図。

【図７】同送風路の断面図。

【図８】この発明の第１の実施例に於ける油量とＮＯ_Ｘ
濃度との関係を示す図。

【図９】同油量とＣＯ濃度との関係を示す図。

【図１０】この発明の第２の実施例の気化式石油燃焼装
置の要部断面図。

【図１１】従来の燃焼装置の断面図。

【符号の説明】

１ 気化器 ２ 石油噴射ノズル ３ 噴出口 ６ 流出口 １２ 加熱用ヒ−タ １６ 混合室 ２０ 補助ヒータ ２１ 水噴射ノズル ２２ バ−ナ部 ２３ 炎孔部 ２４ 二次空気供給部 ２５ 炎孔 ２６ 二次空気孔 ３９ 燃焼ファン ５２ 水用加熱ヒータ ５４ 水気化面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K052 AA06 AB04 AB06 AB11 AB12 AC05 DA03 DB03 DB08 GA06 GB04 GB06 GC01 GC03 GD01 GD03 GE07 JA01 3K065 TA01 TA18 TB08 TC02 TC05 TD04 TF04 TM06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱用ヒータを備え且つ燃焼ファンから
   の一次空気の噴出口及び石油噴射ノズルを一側に備える
   と共に他側に気化ガスの流出口を備えた気化器と、複数
   の炎孔を列状に配置した炎孔部と複数の二次空気孔を列
   状に配置した二次空気供給部とを交互に配置したバーナ
   部と、前記気化器の流出口と前記バーナ部の炎孔部とを
   連通した混合室とを備え、前記噴出口から炎孔部までの
   間に水蒸気供給手段を設け、前記炎孔部から噴出され燃
   焼する一次空気のみに水蒸気を供給することを特徴とす
   る気化式石油燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記水蒸気供給手段は、前記混合室底部
   に設けられた補助ヒータと、前記混合室底部に向けられ
   た水噴射ノズルとにより構成したことを特徴とする請求
   項１記載の気化式石油燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記水蒸気供給手段は、前記気化器に設
   けられた水加熱用ヒータと、該水加熱用ヒータに囲まれ
   た気化器内面の水気化面と、該水気化面に向けられた水
   噴射ノズルとにより構成したことを特徴とする請求項１
   記載の気化式石油燃焼装置。