JPH0124966B2 - - Google Patents

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JPH0124966B2
JPH0124966B2 JP58037959A JP3795983A JPH0124966B2 JP H0124966 B2 JPH0124966 B2 JP H0124966B2 JP 58037959 A JP58037959 A JP 58037959A JP 3795983 A JP3795983 A JP 3795983A JP H0124966 B2 JPH0124966 B2 JP H0124966B2
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JP
Japan
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combustion
air
spray nozzle
pipe
diameter
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Application number
JP58037959A
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English (en)
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JPS59164810A (ja
Inventor
Akihiko Hisamatsu
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Inax Corp
Original Assignee
Inax Corp
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Publication date
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Publication of JPS59164810A publication Critical patent/JPS59164810A/ja
Publication of JPH0124966B2 publication Critical patent/JPH0124966B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F23C9/006Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber the recirculation taking place in the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details
    • F23D11/40Mixing tubes; Burner heads
    • F23D11/402Mixing chambers downstream of the nozzle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本出願人は、先に、家庭用の石油給湯器とし
て、燃焼効率及び熱交換率の向上並びに燃焼騒音
の低下を可能とした熱交換装置を開発し、これを
昭和57年5月17日付けで特許出願{特願昭57―
83799号(特開昭58―200911号)}した。
本発明は、この先願に係る熱交換装置(以下、
先願装置という)において用いられる燃焼装置の
改良に関する。
(従来の燃焼装置) 第4図は先願装置を示す側断面図であり、第5
図は先願装置を拡大して示す平面断面図である。
第4図に示す如く、先願装置に備え付けられてい
た燃焼装置1は、ガンタイプバーナ2の先端部
に、所定開口幅の気化熱導入口4を保持して完全
燃焼管体3が連結されて成る。そのため、該燃焼
装置1では、燃焼ガスの再循環方式と呼ばれる燃
焼方法が行われる。第5図に示す如く、この燃焼
方法は、ガンタイプバーナ2において、送風管6
から送られる燃焼用空気と、該送風管6内の噴霧
ノズル5から噴霧される灯油粒子とを混合し、完
全燃焼管体3内では、この混合気に対して、前記
気化熱導入口4から吸引される燃焼ガスを適度に
混入するものである。すなわち、前記混合気は、
燃焼ガスによつて急速に加熱され殊にその中の灯
油粒子は一層微細化又は気化される。しかも、混
合気において空気量過剰の傾向を示す空燃比は、
燃焼ガスの混入により理論混合比に近似する如く
適度に調節(希薄化)される。そのため、前記完
全燃焼管体3では、この種熱交換装置の燃焼状態
として好適とされる青炎燃焼が得られる。また、
このように混合気中に含まれる過剰な空気量が減
少するから、青炎燃焼後における燃焼ガスの冷却
も抑えられ、燃焼効率は優れたものとなる。また
同時に、カーボンの発生量は減少するから、缶体
7の内部面に付着するカーボン量が抑えられ、熱
交換率も向上する。勿論、燃焼ガスの再着火が継
続的に生じることはないから、完全燃焼管体3で
の炎が安定状態に保たれ、燃焼騒音も静かにな
る。このように、先願装置は、ガンタイプバーナ
単独より成る燃焼装置を備えた熱交換装置に比し
て、燃焼効率及び熱交換率を格段と向上させるこ
とができると共に、燃焼騒音を低下させることが
でるものであつた。また、ロータリーガス化バー
ナやヒーターガス化バーナ(いずれも図示省略)
などの燃焼装置を備えた熱交換装置とは異なり、
構造が複雑化又は大型化するおそれはない。
なお、先願装置の缶体7は、縦長円筒状に形成
されており、その内部の下半部は燃焼室8となつ
ている。該缶体7の外壁部は、内缶7aと外缶7
bとによる二重缶構造となされており、内外の缶
7a,7b間に被熱交換流体としての水を貯留す
る接触領域14が形成されている。そして、該缶
体7は、その外表面に断熱材15が被着され、外
装体16の内部に収納されるようになつている。
また、該缶体7には、排気用煙突17、出湯口1
8、給水口19、ドレン部20及び燃焼ガスの拡
散筒21(内部構造は図示省略)が設けられてい
る。
(発明が解決しようとする課題) 第4図に示した如く、燃焼装置1のガンタイプ
バーナ2は、その送風管6が中途部において上方
へ曲折して形成されている。この理由は、熱交換
装置を家庭用とするために、その全体大きさを小
型に抑えなければならず、送風フアン9の収納ス
ペースをできるだけ狭くしたいとの要請があつた
からである。そのため、送風管6により送られる
燃焼用空気には、その曲折形状に応じた指向性又
は送風フアン9自体が有する指向特性の影響を受
けることとなる。従つて、噴霧ノズル5(第5図
参照)のノズル端まわりでは、例えばその下層流
が空気量過剰となり上層流が空気量不足となるが
如き偏流が生じるようになつていた。このような
偏流は、混合気に付する燃焼ガス混入量の偏りを
誘発するのをはじめとして、混合気における空燃
比の調節不良、炎の不安定化などを招来すること
となるから、結局、従来の他の燃焼装置ほど劣悪
ではないものの、燃焼効率及び熱交換率の低下並
びに燃焼騒音の発生に至るおそれがあつた。
本発明は、上記の如き事情に鑑みてなされたも
のであつて、構造を複雑化することなく、先願装
置の利点を確実且つ最大限に引き出せるようにし
た、熱交換装置用の新規な燃焼装置(以下、本件
装置という)を提供することを目的とする。
「発明の構成」 (課題を解決するための手段) 本件装置の要旨とするところは、外壁部に被熱
交換流体の接触領域を備え内部に円筒状燃焼室が
形成された缶体に取り付けられる熱交換装置用の
燃焼装置において、前記缶体の燃焼室内へ向かつ
て先端開口部が位置付けられる燃焼用空気の送風
管と、該送風管の内部に配設される液体燃料用の
噴霧ノズルと、前記送風管の先端開口部に所定開
口幅の気化熱導入口を保持して連結される完全燃
焼管体とから成り、前記送風管の先端開口部には
噴霧ノズルのノズル端に対応する中央孔及び該中
央孔の外周部に位置する周部孔を備えた噴出板が
取り付けられており、前記噴霧ノズルの外周面に
は前記噴出板における中央孔の内径よりも径大で
周部孔の穿設位置直径よりも径小に形成された燃
焼用空気の指向矯正鍔が設けられている点にあ
る。
(作用) 送風管の内部を流れる燃焼用空気のうち、噴霧
ノズルの外周面に沿つてそのノズル端側へ送られ
てくる空気は、該噴霧ノズルの外周面に設けられ
た指向矯正鍔にぶつかつて、送風管の内周面寄り
へ押し広げられるようになる。このとき、指向矯
正鍔の上流側において、空気の流れに偏流が生じ
ていたとしても、該偏流は、指向矯正鍔による空
気の押し広げ作用により解消され、送風管の内周
面寄りでは周方向に均一な風量の空気流が生じる
こととなる。そのため、噴霧ノズルから噴霧され
る灯油粒子と前記燃焼用空気との混合、及びこの
混合気と燃焼ガスとの混合が、それぞれ送風管に
おける先端開口部の周方向に沿つて均一に行われ
るようになり、終局的には理論混合値に近似する
如く調節される。また、送風管から完全燃焼管体
へ送られる燃焼用空気の噴出流が、該完全燃焼管
体で青炎燃焼状態にある炎を不安定にするおそれ
もない。
(実施例) 以下本発明を、その実施例を示す図面に基づい
て説明すると次のとおりである。
第1図は、本件装置の主要部を示す斜視図であ
つて、その一部を切り欠いて描いてある。本件装
置は、ガンタイプバーナ13において、送風管6
の内部に配された噴霧ノズル5の外周面に、燃焼
用空気の指向矯正鍔10が設けられている。ま
た、送風管6の先端開口部には噴出板11が取り
付けられており、該噴出板11に、前記噴霧ノズ
ル5及び指向矯正鍔10に対して密接な位置関係
を有した中央孔11a及び周部孔11bが穿設さ
れている。
前記噴出板11は、送風管6における先端開口
部の全部を閉塞する如く取り付けられている。該
噴出板11には、中央孔11aと、該中央孔11
aから所定寸法だけ径方向へ離隔して配設された
複数の周部孔11b,11b……とが穿設されて
いる。前記中央孔11aは、灯油粒子を噴出する
ためのものであり、該灯油粒子には多少の燃焼用
空気をも巻き込むようになつている。また、前記
周部孔11bは、燃焼用空気の大半を噴出させる
ためのものである。該周部孔11bは、それぞれ
が円周方向へ所定角度傾斜して穿設されており、
噴出空気に旋回流を起こさせて、灯油粒子と燃焼
用空気との混合を均一に行えるようにしてある。
ガンタイプバーナ13において、その噴霧ノズ
ル5の外周面に取り付けられた指向矯正鍔10
は、第2図に側断面図で示す如く、送風管6によ
り送られる燃焼用空気の流れと直交するように設
けられている。噴霧ノズル5の長手方向に対する
指向矯正鍔10の位置付けは、該噴霧ノズル5の
ノズル端において灯油粒子の噴霧状態に悪影響を
及ぼさない限り、任意に決定される。また、該指
向矯正鍔10の外径寸法は、送風管6内へ送られ
る燃焼用空気に対して、前記噴出板11の周部孔
11bから噴出する空気の流れに悪影響を及ぼさ
ないことが必要とされる。すなわち、噴出板11
において、各周部孔11b,11b、……が穿設
配置された直径寸法よりも小さい外径を有してい
ることが重要である。また、噴出板11の中央孔
11aから噴射される灯油粒子と燃焼用空気との
混合気に対して、その燃焼用空気の混入量を少な
目に抑えることができるようにするうえで、該中
央孔11aよりも径大に形成されていることが重
要である。
上記ガンタイプバーナ13の先端部に連結され
た完全燃焼管体3は、混合管22、炎整流管2
3、炎定着管24及び保炎板25より成る。前記
混合管22は、漏斗状に拡径された前半部分内
に、前記炎整流管23及び炎定着管24が挿入さ
れている。また、保炎板25は、完全燃焼管体3
の中心部にあつて、前記噴霧ノズル5における灯
油粒子の噴霧方向に直交するように固定されてい
る。なお、該保炎板25及び前記炎整流管23
は、いずれも、ステンレス製のパンチングメタル
(多孔質板材)を素材として形成されている。そ
して、該完全燃焼管体3と、ガンタイプバーナ1
3の送風管6との間に形成される気化熱導入口4
は、熱交換装置の湯沸かし能力が35000Kcal/h
であるときに、送風管6の内径を80mmとすると、
8〜20mmの範囲内であることが適当とされる。最
適には15mmであつた。
本件装置の稼働状況は次の如くである。送風管
6内へ燃焼用空気が送風されると、該空気のう
ち、噴霧ノズル5の外周面に沿つて流れる空気
は、指向矯正鍔10にぶつかつて送風管6の内周
面寄りへ押し広げられる。そのため、噴霧ノズル
5のノズル端まわりでは、送風管6の内周面寄り
で均一流量となる高速空気流が生じ、また噴霧ノ
ズル5のノズル端寄りで均一流量となる低速空気
流が生じることとなる。すなわち、燃焼用空気の
流れに付与されていた偏流指向は、前記指向矯正
鍔10によつて解消されることとなる。従つて、
噴霧ノズル5から灯油粒子が噴霧されると、該灯
油粒子には前記低速空気流が適度に混合される。
そして、この混合気に対して電極棒12(第2図
参照)の先端でスパークが飛ばされると、送風管
6における噴出板11の前部近傍で黄炎燃焼が開
始される。この燃焼炎は、灯油粒子の噴霧方向に
沿つて次第に前方へ移行し、炎整流管23及び保
炎板25へ及ぶようになる。該保炎板25での炎
は安定した状態となり、炎定着管24から、その
正面方向へ向かつてある程度の拡がりをもつた真
つ直ぐな放射炎となる。炎定着管24は、前記放
射炎における火炎分布を均一な状態にし、且つ一
層安定化するものである。この放射炎から発生さ
れる燃焼ガスは、缶体7の内缶7a内面(第5図
参照)に沿つて流れ、やがて気化熱導入口4へ回
帰して、完全燃焼管体3内へ吸引されるようにな
る。ここで、噴出板11の周部孔11bから噴出
される空気は、前述した如く、前記送風管6の内
周面に沿つて流れる高速空気流であるから、前記
気化熱導入口4において発生する吸引力(負圧)
も、周方向にわたつて均一且つ強力なものとなつ
ている。従つて、該完全燃焼管体3内では、燃焼
用空気(低速空気流)と灯油粒子との混合気に、
更に前記燃焼ガスが積極的に混合されるようにな
る。そのため、先願装置において達成しようとし
ていた利点が、確実且つ最大限に奏し得られるよ
うになる。
(別態様の検討) 第3図は、本件装置の別態様を示す側断面図で
ある。本実施例の指向矯正鍔10には、噴霧ノズ
ル5のノズル端を全周にわたつて包囲する如き隔
離壁10bが一体形成してある。そして、前記指
向矯正鍔10には、噴霧ノズル5へ所定量の熱焼
用空気を供給するための空気流入孔10aが穿設
されている。そのため、前記指向矯正鍔10によ
り、一旦送風管6の内周面寄りへ押し広げられた
空気流は、隔離壁10bによつて噴霧ノズル5か
ら完全に遮断される。すなわち、噴霧ノズル5の
ノズル端へは、指向矯正鍔10の空気流入孔10
aを通過した量の空気だけが供給されることとな
り、灯油粒子と燃焼用空気との混合気において、
その空燃比を理論混合比に近似させやすくなる。
このように、本件装置の形状及び構成は、実施の
態様に応じて適宜変更可能なものである。
「発明の効果」 以上の説明で明らかなように、本発明に係る燃
焼装置は、そのガンタイプバーナにおいて、送風
管の内周面寄りでは周方向に均一流量となつた高
速空気流が生じ、噴霧ノズルのノズル端寄りでは
周方向に均一流量となつた低速空気流が生じるよ
うになつている。そのため、灯油粒子と燃焼用空
気との混合気は、その空気混入量が少な目に抑え
られるようになる。また、ガンタイプバーナと完
全燃焼管体との間に形成された気化熱導入口で
は、前記混合気の噴出流を中心として、そのまわ
りを高速空気流が噴出している状態にある。従つ
て、該気化熱導入口からは、缶体における燃焼室
内の燃焼ガスが強く吸引されるから、前記高速空
気流及び混合気は一気に加熱されるようになる。
このようにして、混合気と燃焼ガスとの混合比
は、終局的に理論混合比に近似するように調節さ
れ、この種熱交換装置として好適とされる青炎燃
焼が得られる。その結果、本件装置を備えた熱交
換装置は、先願装置による利点を確実且つ最大限
に引き出せるようになり、燃焼効率及び熱交換率
の向上並びに燃焼騒音の低下が可能となる。ま
た、本件装置は先願装置の燃焼装置に数個の構成
を加えるだけで至極簡単に実施できる利点がある
等、幾多の優れた利点を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本件装置を示すものであつ
て、第1図は主要部を示す一部切欠斜視図、第2
図は側断面図、第3図は別態様の実施例を示す側
断面図、第4図は先願に係る熱交換装置を示す側
断面図、第5図はこの先願装置を拡大して示す平
面断面図である。 3……完全燃焼管体、4……気化熱導入口、5
……噴霧ノズル、6……送風管、7……缶体、8
……燃焼室、10……指向矯正鍔、11……噴出
板、11a……中央孔、11b……周部孔、13
……ガンタイプバーナ、14……接触領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 外壁部に被熱交換流体の接触領域を備え内部
    に円筒状燃焼室が形成された缶体に取り付けられ
    る熱交換装置用の燃焼装置において、前記缶体の
    燃焼室内へ向かつて先端開口部が位置付けられる
    燃焼用空気の送風管と、該送風管の内部に配設さ
    れる液体燃料用の噴霧ノズルと、前記送風管の先
    端開口部に所定開口幅の気化熱導入口を保持して
    連結される完全燃焼管体とから成り、前記送風管
    の先端開口部には噴霧ノズルのノズル端に対応す
    る中央孔及び該中央孔の外周部に位置する周部孔
    を備えた噴出板が取り付けられており、前記噴霧
    ノズルの外周面には前記噴出板における中央孔の
    内径よりも径大で周部孔の穿設位置直径よりも径
    小に形成された燃焼用空気の指向矯正鍔が設けら
    れていることを特徴とする燃焼装置。
JP3795983A 1983-03-07 1983-03-07 燃焼装置 Granted JPS59164810A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3795983A JPS59164810A (ja) 1983-03-07 1983-03-07 燃焼装置

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JP3795983A JPS59164810A (ja) 1983-03-07 1983-03-07 燃焼装置

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JP3795983A Granted JPS59164810A (ja) 1983-03-07 1983-03-07 燃焼装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4716030U (ja) * 1971-03-26 1972-10-25
DE2918416C2 (de) * 1979-05-08 1985-05-15 Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V., 5000 Köln Vergasungsölbrenner

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