JPH0211807B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は家庭用の給湯機ボイラー等に使用する
ガンタイプ式の液体燃料気化式バーナーに関す
る。

（従来の技術） この液体燃料気化式バーナーとして、従来種々
の構造が知られており、一例として本願出願人は
実願昭59−12466号として第５図に示すバーナー
を出願している。

上記第５図のバーナーについて説明すると、燃
焼室内に臨んで設けられる燃料の噴霧ノズル１を
囲んで、ノズルと同軸にストレートな円筒状の空
気吹出口２を設け、この空気吹出口２の前方に該
口との間に燃焼ガス吸引口部３を設けて円筒部と
該円筒部の前端に連続して前方へ拡開する拡開部
からなる筒状に形成した多孔質セラミツク製のバ
ーナーコーン４をノズル１の燃料噴霧域を囲んで
ノズル１と同軸に設け、このバーナーコーン４の
出口部にバーナーコーン４と同様の多孔質セミツ
ク製で底面を開口した中空の円錐状又は半球状に
形成して周面に小孔５を穿設したバーナーカツプ
６をその凸面をバーナーコーン４内部に向けてこ
れと同軸に配設し、バーナーカツプ６前方には略
Ｕ字型又は九字型の断面形状を有する環状に形成
した保炎リング７をバーナーカツプ６と同軸に設
けることにより、燃料噴霧ノズルから噴出されて
バーナーコーン及びバーナーカツプにぶつかつた
未燃の油滴を一時バーナーコーン及びバーナーカ
ツプ内部に浸み込ませ、これを燃焼熱で加熱され
たコーンの熱を利用して蒸発させ蒸気として放出
せしめると共に空気吹出口からの空気の吹出しに
より生ずる吸引力によつて燃焼ガス吸引口から高
温の燃焼ガスをバーナーコーン内に吸引して燃料
のガス化を促進し、このガス化燃料と、空気吹出
口から吹き出されバーナー中心部を流れる空気と
をバーナーコーン出口において混合し、バーナー
カツプ背後及び保炎リング背後に滞留する高温燃
焼ガスを着火源として、バーナーカツプの小孔及
び保炎リング周縁に安定した青炎を形成するもの
である。

即ち、このバーナーは第５図に示すようにノズ
ル域(a)、燃焼空気流域(b)、燃料気化域(c)、混合域
(d)と燃焼域(e)、高温燃焼ガス循環域(f)の分離を完
全に行うことにより、該ノズル域のノズルから噴
霧された油滴をまず燃料気化域において油滴の状
態で着火することなしに、循環域を通つて吸引さ
れた高温燃焼ガスによる熱気化としてガス状とな
し、その後、混合域において上記ガス状となつた
燃料を空気と混合して、その後に燃焼域で安定に
着火するようになすものである。

然る処、出願人のその後の研究によれば、上記
バーナーは空気吹出口がストレートな円筒状に形
成されており、吹き出された空気が出口方向に直
線的に流れるため、燃焼ガス吸引口から吸引され
た高温燃焼ガスとコーンの熱とによりガス化され
てコーン内壁面付近を流れる酸素不足で可燃限界
に入らない燃料ガスと、コーン中央部を流れる空
気とが分離したままコーン出口から放出されてし
まい、コーン出口におけるガス化燃料と空気の混
合が完全には行なわれないことが分つた。

そこで、第６図に示す特開昭59−145442号公報
のもののように燃料噴霧ノズル１の周囲に複数個
の空気吹出口２を円周方向に等間隔に配置し、こ
の空気吹出口２をそれぞれ円周方向に所定角度傾
斜させることにより吹き出し空気に旋回流を起こ
し、燃料と空気の混合を計かることも考えられる
が、旋回流は外側に拡がる性質があるため、燃焼
ガス吸引口からの燃焼ガスの吸引を阻害する恐れ
がある。

また、バーナーコーン内部でガス化燃料と空気
が混合すればバーナーコーン内部に炎が立ち完全
な青炎燃焼が出来ず、燃焼騒音も大きいという問
題も生じる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題は、吹き出し空
気を旋回はするが外方へ拡がらないような流れと
すると共にバーナーコーン内部でガス化燃料と空
気が混合してもコーン内部では燃焼しないように
することである。

（問題を解決するための手段） 上記問題を解決するために本発明が講ずる技術
的手段は、燃料噴霧ノズルと、燃料噴霧ノズル周
辺に該ノズルを囲んでこれと同軸に設けられた空
気吹出口と、後部を大略円筒状に形成すると共に
該円筒部前端に連続して前方へ上記ノズルの噴霧
角度より稍狭い角度で拡開する円錐状の拡開部を
形成し、上記燃料噴霧ノズルの燃料噴霧区域を囲
んで上記ノズル及び空気吹出口と同軸に設けら
れ、その後端開口部と空気吹出口との間に燃焼ガ
ス吸引口を形成するバーナーコーンと、底面を開
口した中空の円錐状に形成して尖頭部以外の適当
な位置に適宜数の小孔を穿設し、バーナーコーン
前端に開口する出口部に凸面をバーナーコーン内
部に設けてバーナーコーンと同軸に配置し、バー
ナーコーン出口部口縁との間に適当な間隙を有す
るバーナーカツプと、バーナーカツプの前方にこ
れと適宜間隔を存して同軸に設けられた保炎リン
グとを備え、上記バーナーコーンとバーナーカツ
プを吸水性を有する多孔質セラミツク製となした
液体燃料気化式バーナーにおいて、空気吹出口前
端に円周方向に等間隔配置されると共に円周方向
に所定角度傾斜する翼片と前向き斜め内方に傾斜
する縮流形成部とを備える旋回翼を設け、バーナ
ーカツプの尖頭角をバーナーコーンの拡がり角度
より若干大きくすると共にバーナーカツプのバー
ナーコーン内における位置を前記旋回翼の前方に
配置するものである。

（作用） 而して、本発明によれば空気吹出口から吹き出
される空気は旋回翼の翼片により渦巻状の流れと
なつて吹き出され、しかも縮流形成部により内方
に収束するように案内されて外方への拡がりを防
止される。

一方燃料噴霧ノズルから噴霧され、バーナーコ
ーン及び整流板に当たり、その熱により、また燃
焼ガス吸引口よりコーン内に吸引された高温燃焼
ガスによりガス化された燃料は上記渦巻状の空気
の流れにより撹拌されて空気と十分に混合された
状態となつてバーナーコーン出口から放出され
る。

上記ガス化燃料と空気の混合はバーナーコーン
内部で行なわれるが、バーナーカツプの形状とそ
の設置位置によりバーナーコーン内に混合気が滞
留することがなく、しかも上記バーナーカツプの
形状と設置位置により、火炎の伝播速度より混合
気の流速が早くなるので、逆火現象は生じず、バ
ーナーコーン内に炎が立つことはない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。

図面において符号Ａで示されるバーナーは燃料
噴霧ノズル１と燃料噴霧ノズル１周辺に該ノズル
１を囲んで設けられる空気吹出口２と、空気吹出
口２前部に設けられた旋回翼１０と燃料噴霧ノズ
ル１の燃料噴霧域を囲んで設けられるバーナーコ
ーン４と、バーナーコーン４の出口部に挿入状に
設けられるバーナーカツプ６と、バーナーカツプ
６の前方に設けられる保炎リング７を備えてい
る。

空気吹出口２は、燃焼室のフランジパイプ（図
示せず）に取着する取付フランジ１１の中央部を
貫通して設けたストレートな円筒１２により形成
され、後部を送風機１３の風道１４に連絡すると
共に前端には旋回翼１０を配設する。

また空気吹出口２内にはノズルホルダー１３が
同軸に設けられており、該ノズルホルダー１３に
保持された燃料噴霧ノズル１の先端が空気吹出口
２の前端開口部からバーナーコーン４中心に臨ん
でいる。

燃料噴霧ノズル１は従来周知の構造形態を有す
る噴霧角度が60゜のノズルであり、後部がノズル
ホルダー１３を軸方向に貫通して形成された給油
孔１４及び該給油孔１４に接続された送油管１５
を介して給油源に連絡する。

送油管１５は中途部に電磁ポンプ１６と、スト
レーナー１７を備えている。

上記電磁ポンプ１６とストレーナー１７は取付
フランジ１１の背面に取着される当板１８に取り
つけられてバーナーＡに一体的に装備されてい
る。

当板１８は風道構成部材１９を取付フランジ１
１に取付けて送風機１３と空気吹出口２とを連絡
する風道１４を形成するもので、背面側に風道構
成部材１９を一体的に備えている。

また、当板１８には取付フランジ１１に当接す
る面側に送油管挿入用及びイグナイター挿着用の
凹部２０，２１が取付フランジ１１との間に間隙
を有するように形成され、上記送油管１５及びイ
グナイター２２が夫々この凹部２０，２１を介し
て設けられている。

イグナイター２２は燃料噴霧ノズル１と旋回翼
１０の間において燃料噴霧ノズル１の中心を通る
垂線に対して上方から略120゜の位置に一対設けら
れ、下方から上方に延びて先端がノズル１に近接
対応している。

尚、第３図において２３は取付フランジ１１に
当板１８を固定する蝶ボルトである。

旋回翼１０は前方に向かつて径を漸減するテー
パー管状の縮流形成部９と、該縮流形成部９を円
周方向等間隔毎に切り起こして形成した夫々周方
向に所定角度傾斜した複数の翼片８からなり、図
示例の場合縮流形成部９後端からストレートな円
筒部２４を延ばすと共に該円筒部２４の後端にフ
ランジ２５を設け、上記円筒部２４を空気吹出口
２の円筒１２前端に嵌着し、フランジ２５を取付
フランジ１１にネジ止めすることにより、空気吹
出口２を覆うように設けてある。

また、旋回翼１０はその中心を通る垂線に対し
て120゜の位置近辺にある翼片８と縮流形成部９の
一部を切欠いて該部２６に火移り板２７を設けて
ある。即ち火移り板２７はイグナイター２２の背
部に設けられていることになる。

火移り板２７は旋回翼１０の外側に沿つて設け
られ、その前半部が旋回翼１０の縮流形成部９と
同様内向き斜め前方に傾斜して翼片８先端より先
に延びており、前端部が空気吹出口２から吹き出
される空気の流れ及び燃料噴霧ノズル１から噴霧
される油霧の一部を遮ぎり、背後に混合気の滞留
を生じせしめるように幅広く形成され、かつ傾斜
角度を緩く形成されている。即ち、この火移り板
２７は背後に混合気の滞留点を形成することによ
り、着火性を向上させ着火を確実にする。

バーナーコーン４は図示形状、即ち、後部にス
トレートなあるいは、わずかにテーパーのある円
筒部４ａが形成されると共に該円筒部４ａの前端
に連続して前方へ拡開状に延びるテーパー管状の
拡開部４ｂが形成されており、取付フランジ１１
にネジ止め固定した適当な保持部材２８により保
持せしめて旋回翼１０の前方に燃料噴霧ノズル１
の燃料噴霧域を囲んで、上記ノズル１と同軸に設
けられる。

上記バーナーコーン４後端の開口部と空気吹出
口２との間には空隙３が設けられ、該空隙３は、
空気吹出口２からの高速な空気吹出により周辺に
生ずる負圧を利用して燃焼室内の高温燃焼ガスを
バーナーコーン４内に吸引する吸引口３を構成し
ている。

バーナーカツプ６は底面を開口した大略円錐状
に形成して、その周壁面には尖頭部の中心を円形
に除くと共に軸方向中間部を環帯状に除いて多数
の小孔５を軸心と平行に開穿する。

そして、バーナーカツプ６は凸面をバーナーコ
ーン４側に向けてその大部分をバーナーコーン４
内に挿入した状態でバーナーコーン４と同軸に設
け、その外周とバーナーコーン４内周との間に環
状の間隙２９を形成する。

上記バーナーカツプ６はバーナーコーン４内に
挿入配備した状態でバーナーコーン４との間の断
面積の変化が小さく、バーナーコーン４内に空気
とガス化燃料が混合した混合気の滞留が生じ難
く、しかも火炎の伝播速度より混合気の流速を早
くなる程度に環状間隙２９の断面積が狭くなるよ
うに形成する。

即ち、バーナーカツプ６はその尖頭角がバーナ
ーコーン４の拡がり角度より若干大きく形成され
ると共に前述の第５図に示した従来のものに比べ
尖頭部がバーナーコーン４内の奥まで入り込み、
ノズル１に近接し得るような長さに形成されてい
る。

尚、バーナーコーン４内の混合気の滞留を無く
し、逆火を生じさせないという観点からはバーナ
ーカツプ６の尖頭部は出来るだけノズル１に近接
することが望ましいが、ノズル１にあまり近付け
ると噴霧燃料の多くがバーナーカツプ６に当た
り、液状となつて垂れ落ちが生じ気化効率が悪く
なるという問題が生じるので、バーナーカツプ６
の尖頭角と長さは上記両方のバランスを考慮して
決定しなければならない。

上記、バーナーコーン４とバーナーカツプ６は
けい素42％、窒化けい素18％、粘土40％を原料と
するセラミツク製であり、50乃至20％の気孔率に
形成されている。

またバーナーコーン４とバーナーカツプ６とは
複数のボルト・ナツト３０，３４により、両者
４，６の間隔を保持して連結固定される。

ボルト３０は軸先端部の適宜長さに亘る部分に
のみ螺子部３０ａが形成されており、該螺子部３
０ａ以外の軸の部分３０ｂは直径が３mm以下の表
面が滑らかな丸棒に形成されている。そして、上
記螺子部３０ａは他の部分に比べて若干大径に形
成されている。

上記ボルト３０は保護筒３８及びバーナーコー
ン４に穿設したボルト挿通孔３１，３２をコーン
止めスリーブ３３を介してバーナーコーン４外側
から挿通し、螺子部３０ａがバーナーカツプ６に
穿設した取付孔３９内に延び、該螺子部３０ａに
バーナーカツプ６内側からナツト３４が螺着され
る。

コーン止めスリーブ３３とナツト３４は夫々鍔
３３ａ，３４ａを有しており、これら鍔３３ａ，
３４ａによりバーナーコーン４とバーナーカツプ
６を挾持する。

上記バーナーコーン４のボルト挿通孔３２と、
バーナーカツプ６の取付孔３９は夫々周方向等間
隔に３カ所設けられている。

従つて、バーナーコーン４とバーナーカツプ６
とは周方向等間隔の３カ所においてボルト３０、
ナツト３４で連結固定され、ボルト３０相互の引
張り合いにより両者間に周間隙２９を保つて同軸
に保持される。

尚、保護筒３８のボルト挿通孔３１はコーン止
めスリーブ３３の鍔３３ａと同程度の径を有し、
内部には環状に形成した加熱膨張性セラミツク４
０を嵌着してある。

従つて、上記加熱膨張性セラミツク４０はバー
ナーＡの使用により加熱されて厚さ方向に膨張
し、ボルト３０、ナツト３４をがたつき無く確実
強固に固定する。

そして、一方加熱膨張性セラミツク４０はその
外周面が保護筒３８により、内周面と上面がコー
ン止めスリーブ３３により、また、下面がバーナ
ーコーン４により夫々被覆されて露出されている
部分が少ないので、燃焼ガス等との接触により風
化して損耗することがない。

ボルト・ナツト３０，３４を斯る構造とするこ
とにより、ボルト３０背後に混合気の滞留が生じ
るのを防止し、バーナーコーン４内部において炎
が立つのを阻止することが可能となる。

保炎リング７は取付フランジ１１に起設した支
柱３５に溶接固定されてバーナーカツプ６前方に
これと同軸に設けられる。

上記保炎リング７は環状の側壁部７ａと、側壁
部７ａ後端より内方斜め前向きに連なる後庇部７
ｂと、側壁部７ａ中途から上記後庇部７ｂより緩
やかな角度をもつて内方斜め前向きに延びる、後
庇部７ｂより長い前庇部７ｃとからなり、上記前
庇部７ｃには多数の小孔３６が穿設されると共に
内周縁に沿つて凹凸状の切欠３７が形成されてい
る。

尚、図中３８はバーナーコーン４外周に嵌着し
たセラミツクフアイバー製の保護筒であり、上記
ボルト３０を挿通せしめるためにこの保護筒３８
に開穿される孔３９は若干大きめに形成され、そ
の内周とボルト３０との間には加熱膨張製セラミ
ツク製環体４０を挾入してボルト３０のがたつき
を防止してある。

また、図中４１は赤火検出ロツド、４２はフレ
ームロツドである。

而して、斯るバーナーＡにおいて、送風機１３
及び電磁ポンプ１６を作動させると共にイグナイ
ター２２にイグニツシヨンを生じせしめると、ま
ずイグナイター２２の火花がイグナイター２２前
方に設けた火移り板２７背後に滞留する混合気に
着火する。

続いて上記火移り板２７背後の炎は空気の渦流
により下方へ押し流され、燃焼初期の段階で気化
されきらずにバーナーコーン４内面に沿つて流下
する油滴に対して下方から着火し油滴の流れにそ
つて上方へ燃え拡がりバーナーコーン４内部に黄
炎を形成する。

従つて上記流下する油滴は確実に燃焼されるを
もつて油滴の垂れ落ち等の不都合は生じない。

一方、空気吹出口２から吹き出される空気は旋
回翼１０の翼片８により旋回を与えられるが、同
時に縮流形成部９の作用により外方への拡開を防
止され、内方へ収束する縮流とされるので、吸引
作用を生じ、高温燃焼ガスを吸引する。

この結果、バーナーコーン４出口部より、バー
ナーコーン４入口部と空気吹出口２との間の空
隙、即ち燃焼ガス吸引口３を通つてコーン４内部
に至る循環流が生じる。

着火後、上記循環作用により熱い燃焼ガスをバ
ーナーコーン４内に吸込み、その熱により噴霧燃
料を瞬時に気化する。気化された燃料はコーン４
内面に沿つて循環ガスと共に酸素不足層を形成す
る。

また、噴霧ノズル１から噴霧され、吸引された
燃焼ガスで気化されなかつた油滴は、バーナーコ
ーン４内周面、特に拡開部内周面にぶつかるが、
コーン４が吸水性のある多孔質セラミツク製であ
るため、一旦セラミツク内に吸入保持される。そ
して、コーン４は高温燃焼ガスによる対流熱伝達
で高温になつているため、吸入された燃料はすぐ
に蒸発、気化する。

即ちコーン４内面部に気化域(c)が形成される。

そして、上記気化域(c)の内側には燃焼用空気が
流れており、この空気が旋回流であるため、気化
域(c)でガス化された燃料は気化域(c)の内側で空気
と十分に混合され、混合気となつてコーン４出口
から放出される。

即ち、気化域(c)の内側に隣接して混合域(d)が形
成される。尚、前述のように空気は旋回流となつ
ているためバーナーコーン４出口部においては均
一な流れとなる。

一方、バーナーコーン４内部の黄炎は、燃焼ガ
スを吸込むと同時にバーナーカツプ６後流部に移
動し、ここで上記混合気が着火して青炎となる。

上記バーナーカツプ６背後の凹部は、気流の滞
留点となり、この部分で高温燃焼ガスが滞留し、
コーン４出口より放出された燃料ガスへの着火源
となる。従つて、バーナーカツプ６に開けた小孔
３６から青炎が立つことになる。

また、バーナーカツプ６は、上記実施例の様に
バーナーコーン４と同様の吸水性を有する多孔質
セラミツク製とすることにより、気流の整流、着
火源に加えてバーナーコーン４と同様に燃料気化
面としての機能を果すことが可能となるが、多数
の小孔を有する金属板で構成することも任意であ
る。

更に、バーナーカツプ６端部にて着火しなかつ
た未燃ガスは、保炎リング７の内外周面に沿つて
流れ保炎リング７背後の凹部にて着火する。

上記保炎リング７背後の凹部はバーナーカツプ
６背後の凹部同様、気流の滞留点となり、この部
分で高温燃焼ガスが滞留し、バーナーカツプ６部
分で着火しなかつた未燃ガスへの着火源となる。
従つて、保炎リング７の端部及び小孔３６に安定
した青炎が立つことになる。

即ち保炎リング７部分に燃焼域(e)が形成され
る。

本発明は上記の構成であるから以下の利点を有
する。

(1) 空気吹出口前端に円周方向に等間隔配置され
ると共に円周方向に所定角度傾斜する翼片と前
向き斜め内方に傾斜する縮流形成部とを備える
旋回翼を設けたので、空気吹出口から吹き出さ
れる空気は渦流状に旋回し、気化されたガス化
燃料との混合が促進される。しかも上記空気は
縮流形成部により斜め内方へ収束されるように
案内されるので、渦流状態であるにもかかわら
ず外方へ拡がることがなく、燃焼ガス吸引口か
らの燃焼ガスの吸引を阻害しない。

(2) バーナーカツプの尖頭角をバーナーコーンの
拡がり角度より若干大きくすると共にバーナー
カツプのバーナーコーン内における位置を旋回
翼の前方に配置したので、バーナーカツプとバ
ーナーコーンとの間の断面積の変化が小さくて
バーナーコーン内に混合気の滞留が生じず、し
かも火炎の伝播速度より混合気の流速を早くす
ることが出来る程度に上記断面積が狭くなるの
で、バーナーコーン内部においてガス化燃料と
空気の混合が行なわれるにもかかわらず、バー
ナーコーン内部に炎が立つことはない。

(3) 上記(1)(2)によりノズル域、燃焼空気流域、燃
料気化域、混合域、燃焼域、高温燃焼ガス循環
域の分離が一層完全になり、燃焼効率が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す液体燃料気化
式バーナーの正面図で一部切欠して示す、第２図
は第１図の−線断面図、第３図は背面図で一
部切欠して示す。第４図は旋回翼の斜視図、第５
図、第６図は従来の液体燃料気化式バーナーの一
例を示す断面図である。 １……燃料噴霧ノズル、２……空気吹出口、３
……燃焼ガス吸引口、４……バーナーコーン、５
……小孔、６……バーナーカツプ、７……保炎リ
ング、８……翼片、９……縮流形成部、１０……
旋回翼。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃料噴霧ノズルと、燃料噴霧ノズル周辺に該
   ノズルを囲んでこれと同軸に設けられた空気吹出
   口と、後部を大略円筒状に形成すると共に該円筒
   部前端に連続して前方へ上記ノズルの噴霧角度よ
   り稍狭い角度で拡開するテーパー管状の拡開部を
   形成し、上記燃料噴霧ノズルの燃料噴霧区域を囲
   んで上記ノズル及び空気吹出口と同軸に設けら
   れ、その後端開口部と空気吹出口との間に燃焼ガ
   ス吸引口を形成するバーナーコーンと、底面を開
   口した中空の円錐状に形成して尖頭部以外の適当
   な位置に適宜数の小孔を穿設し、バーナーコーン
   前端に開口する出口部に凸面をバーナーコーン内
   部に設けてバーナーコーンと同軸に配置し、バー
   ナーコーン出口部口縁との間に適当な間隙を有す
   るバーナーカツプと、バーナーカツプの前方にこ
   れと適宜間隔を存して同軸に設けられた保炎リン
   グとを備え、上記バーナーコーンを吸水性を有す
   る多孔質セラミツク製となした液体燃料気化式バ
   ーナーにおいて、空気吹出口前端に円周方向に等
   間隔配置されると共に円周方向に所定角度傾斜す
   る翼片と前向き斜め内方に傾斜する縮流形成部と
   を備える旋回翼を設け、バーナーカツプの尖頭角
   をバーナーコーンの拡がり角度より若干大きくす
   ると共にバーナーカツプのバーナーコーン内にお
   ける位置を前記旋回翼の前方に配置したことを特
   徴とする液体燃料気化式バーナー。