JPH02263004A - 回転霧化燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、気化筒の回転により液体燃料を微粒化して
燃焼室内に拡散霧化させるようにした回転霧化燃焼装置
に関する。

（従来の技術） 燃焼装置には、回転霧化式と呼ばれるものかある。これ
には、有底筒状に形成された燃焼室の内底部に霧化用ロ
ータリカップ（気化筒）を設けた構造が用いられる。そ
して、この霧化用ロータリカップの回転で、供給される
液体燃料を微粒化して燃焼室内に拡散霧化させ、これを
燃焼室内で燃焼させるようにしている。詳しくは、燃焼
は着火装置で霧化燃料が着火されると、霧化用ロータリ
カップが火炎で加熱されていく。そして、この熱でロー
タリカップ内の燃料が気化され、燃焼を継続していくよ
うになっている。

ところで、こうした回転霧化燃焼装置では、従来、実開
昭５８−６２４０８号公報に示されるように燃焼用送風
ファンの動力をそのまま用いて、霧化用ロータリカップ
を駆動することが行なわれている。

具体的には、第２図に示されるように二重燃焼筒ａの底
部中央に二軸式のモータｂを設置する。

そして、このモータｂの外側の出力軸部分に羽根Ｃを連
結して燃焼用送風ファンｄを＋１−成し、またもう−力
のモータｂの出力軸部分を燃焼室ｅ内の霧化用ロータリ
カップｆに連結した同軸＋ｊｌ　Ｓか用いられている。

（発明か解決しようとする課題） こうした構造は、モータｂか１ノ、（であるために、霧
化用ロータリカップｆか燃焼用送風ファンｄに応して回
転するか、逆に燃焼用送風ファンｄが霧化用ロータリカ
ップｆに応して回転する構造となる。

このため、モータｂを燃焼量に必要な空気量を送風する
回転数にすると、燃焼用送風ファンでは燃焼量に適した
空気量かＩｌ、ｊられるものの、ロータリカップｆ側は
燃料を適切に微粉するに必要な回転数に病たなくなり、
霧化用ロータリカップｆによる燃料微粉化が悪くなる。

また逆にモータｂを燃料微粒化に適した回転数にすると
、かなり燃焼用送風ファンｄの送風空気量か増大して、
燃焼状態を悪化させる問題かある。

それ故、回転霧化燃焼装置ｉ！’＋：は、燃焼が燃焼用
送風ファンｄの送風空気量又は霧化用ロークリカップｆ
の微粒化状態の制限を受けるので、安定した燃焼状態（
Ｃｏ濃度が低く良好な燃岐状態）での燃焼範囲の拡大が
難しいものであった。

この発明はこのような事情に着１ｍ　してなされたもの
で、その目的とするところは、安定した燃焼状態を維持
しなから燃焼範囲の拡大を大幅に図ることかできる回転
霧化燃焼装置を提供することにある。

上記１］的を達成するためにこの発明の回転霧化燃焼装
置は、液体燃料を周囲へ拡散霧化させる気化筒を回転さ
せる回転霧化用のモータと、燃焼に必要な燃焼用空気を
送る電動式の送風ファンと、燃焼量を１１１変する手段
と、前記回転霧化用のモタおよび前記送風ファンのモー
タの回転数を前記燃焼量に応じてそれぞれ制御する制御
手段を設ける。

（作　用） この発明の回転霧化燃焼装置によると、気化筒は燃焼量
に応じて回転数か制御されていく。つまり、燃焼間の変
化に関わらす燃料の粒子粒を略一定にすることかできる
。一方、送風ファンも燃焼量に応じて回転数が制御され
、燃焼；賃に必要な燃焼空気量を適切に供給できるよう
になり、これにより空燃比（燃焼用空気量と燃料流量の
比）を燃焼量に関わらずに略一定にすることかてきる。

つまり、安定した燃焼状態のままで燃焼量をｊ−，５Ｌ
　”側、低い側に＋ｉＪ変することかできるようになる
。

（実施例） 以ド、この発明を第１図に示ず一実施例にもとついて説
明する。第１図は回転霧化燃焼装置を示し、１は有底筒
状の燃焼￥２を構成する釘底の燃焼内筒、′３はその燃
焼内筒］の周壁に多段（４段）設けた上記燃焼室２内に
燃焼用の二次空気を送るための二次空気孔、４は燃焼内
筒］の外周を囲むように設けた燃焼外筒である。そして
、燃焼内筒］の開口端とそれに並ふ燃焼外ｉ’：ｉｊ　
４の開口端との間の開口部分は閉塞され、隙間に二次空
気孔３と連通ずる二次空気流通路５（風路に相当）をも
Ｉｌ１成している。

また燃焼内ｉ：？ｊ　１内の底部側には、筒内を仕切る
よう凹状の固定ガイド６が固着されている。これにより
、燃焼内筒］の内底部部分に、燃焼用の一次空気を取り
入れる室を兼ねた機械室７を構成している。なお、機械
室７の周壁には一次空気孔８（風路に相当）が設けられ
ていて、該−欠字気孔８から一次空気を取り込めるよう
にしている。また機械室７の内筒底部側の端面中央には
、回転霧化用のモータ９か設置されている。そして、こ
のモータ９の出力軸にテーパ輔１０が連結されている。

テーパＭ　１．０は、モータ側の端部に同径部（ストレ
ート １０ａの端部分ともう一方の端との間の軸部分に軸端に
向かうにしたがって径か大きくなるテーパ部］Ｏｂを形
成して構成される。このテーパ部１０ｂの先端側が、固
定ガイド６の中央の貫通孔６ａを回転自在に貫通して、
燃焼室２の内底部に人っている。そして、テーパ軸１０
の先端部にロータリカップ１１（気化筒に相当）の内底
面の中央部分か取着されている。ロータリカップ］１は
、開口に向って次第に拡がる周壁をもち、さらに開目端
にフランジ部１１ａを有して構成される。またロークリ
カップ１１の開口端側には、開口側を覆うように、中央
に貫通孔部をもつ皿状の霧化円板１２が設けられている
。つまり、ロータリカップ１１と霧化円板１２とは一体
である。またロータリカップ１１のフランジ部１１　ａ
と霧化円板１２との間には、隙間１３が設けられている
。そして、霧化円板１２が上記固定ガイド６の凹部内に
面一となるように入っている。

また、１５は図示しない端部に液体燃料供給部（図示し
ない）が接続されている燃料供給管である。燃料供給管
１５には流量調整弁１６か介装されていて、燃料流量の
増減から燃焼量を可変できるようになっている。そして
、この燃料供給管１５の先端部は、流出孔が上記テーパ
部１０ｂの傾斜か始まる位置に臨むようにして配置され
ている。これにより、燃料供給管１５から流出される液
体燃料を、回転するテーパ軸１０のテーパ面。

ロータリカップ１１の内面を通じ、隙間１３から燃焼室
２内の周囲へ拡散霧化できるようにしている。また霧化
円板１２の貫通孔部分の開口縁には、テーパ軸１０の軸
沿いにストレート形状の円筒体１２ａか突設されている
。そして、この円筒体１２ａはテーパ面を周囲から近接
した状態で囲うように配置され、この円筒体１２ａにて
テーパ面を伝わる液体燃料が周囲に飛散しないようにし
ている。また同時に、テーパ面と円筒体１２ａとの間に
形成される絞り部で、ロータリカップ１１内に流入され
るテーパ軸１０の周囲の空気の乱れを整流することがで
きる構造ともしている。

一方１．Ｌ記燃焼外筒４の開口端には、モータ１７に羽
根１８を直結してなる送風ファン１９か設置されている
。そして、この上記霧化用の送風ファンとは別体な電動
式の送風ファン１９にて、機械室７および二次空気流通
路５へ燃焼用の一次空気および二次空気を供給できるよ
うにしている。

なお、２０は燃焼室２に設けた点火装置である。

他方、２１は制御部（マイクロコンピュータおよびその
周辺回路からなるもの）である。制御部２１の出力部に
は、回転霧化用のモータ９．流量調整弁１６．燃焼空気
供給用のモーター７が接続されている。また制御部２１
の入力部には燃焼量を可変操作するための操作部２２が
接続されている。そして、制御部２１は操作部２２から
入力される燃焼量の設定情報にしたがって、その燃焼量
に対応した燃料流量となるよう流量調整弁１６の開度を
制御するようにしている。また制御弁２１は、設定され
た燃焼量に応じて回転霧化用のモータ９の回転数を可変
できるようにしている。むろん、どの燃焼量域でも燃料
の微粒化に適した回転数である。さらに制御部２１は、
設定された燃焼量に応じて燃焼空気供給用のモーター７
の回転数を可変できるようにもなっており、これら両者
のモータ回転の制御にて、どの燃焼量域でも空燃比（燃
焼用空気量と燃料流量との比）が略一定になるようにな
っている。むろん、燃焼空気供給用のモータ１７は、ど
の燃焼量域でも燃焼量に必要な空気量に適した回転数で
ある。

また制御部２１の出力部には、上記はか、点火装置２０
１図示しないフレイムロッド（炎検知器）が接続されて
いて、操作部２０を始動操作することにより、所定の工
程にしたがって燃焼空気供給用のモータ１７１回転霧化
用のモータ９１点火装置ｕ２０の作動を制御するように
している。これにより、操作部２２を操作すれば、着火
、気化熱を用いた定常の燃焼（設定された燃焼量）の順
に燃焼が行なわれていくようにしている。加えて制御部
２１は、着火初期時は回転霧化用のモータ９の回転数を
高回転数、例えば最大回転数にすると共に、流量調整弁
１６を燃料流量が最小となるようにし、着火後、例えば
一定時間が経過後、モータ９の回転数および流量調整弁
１６の開度を燃焼状態に応じた開度に戻す（低下）よう
に設定されている。

つぎに、このように構成された回転霧化燃焼装置の作用
について説明する。

まず、操作部２２を始動操作する。すると、制御部２１
の指令により、まず、例えば着火に適した回転数で、燃
焼空気用のモータ１７が作動していく。これにより、羽
根１８の回転で発生する燃焼空気が、機械室７および二
次空気流通路５に送風されていく。ついで、制御部２］
の指令により、その後、回転霧化用のモータ９が例えば
最大の回転数で回転していく。続いて、点火装置２０が
作動していく。ついで、流量調整弁１６が最小の開度で
「開」となって、液体燃料が燃料供給管１５から、回転
するテーパ軸１０のテーパ面の始点位置に供給されてい
く。

すると、供給された液体燃料はテーパ面に沿ってローク
リカップ１１の底面方向へ流れていく。

なお、テーパ面の周囲には円筒体１２ａか有るので、こ
の際、ｉｔｋ体燃料が周囲に飛散することはない。

そして、この燃料は、ロータリカップ］１の回転を受け
て、内底面からフランジ部１１ａへと流れていく。この
燃料が隙間１３を通って燃焼室２］１ の周囲に拡散され、ロークリカップ］１内に送られる一
次空気と混合しながら霧化されていく。

そして、この混合気が」−２点火装置２０から発生する
火花によって着火され、二次空気が噴出する二次空気孔
８の周囲に火炎を形成していく。

ここで、着火時は全体が冷えている」二、液体燃料が微
粒化しにくい状態であるので、燃料の微粒化が良好に行
なわれず、ロータリカップ１１の周囲から燃料のたれが
生じたり、煤の発生する原因となる黄炎が生じることが
懸念される。特に、燃料のたれ、煤の発生は、二次空気
孔３の目づまりを生じさせ、二次空気の噴出の抵抗とな
るので、進行すると、二次空気の噴出ができず、不完全
燃焼となって「ＣＯガス」の発生のおそれかある。

しかしながら、着火初期時は、ロータリカップ１１は最
大回転数で回転し、また燃料流量は最小流量に設定され
ている。このことは、燃料の微粒化が促進され、燃料粒
が細かくなる分、空気と燃料との接触が良く、燃えやす
くなる。しかるに、燃料のたれ、煤の発生の原因となる
燃焼状態の悪い黄炎の発生を防いで、燃焼状態の良い炎
を発生させていく。むろん、着火もスムーズとなる。

一方、燃焼室２の周囲に形成される火炎によって、ロー
クリカップ１１は周囲から次第に加熱されていく。これ
により、ロークリカップ１１の内面を流れていた液体燃
料は熱を受けていく。そして、一定時間が経過すると、
流量調整弁１６が設定された燃焼量の開度まで開いてい
く。すると、燃料流量が増え、それにしたがって燃焼ば
か増加していく。これにより、ロークリカップ１１の温
度がさらに上昇していき、ロータリカップ１１の内面を
流れていた液体燃料が微粒化しやすくなっていく。つま
り、高回転していたロータリカップ１１を燃焼量に応じ
た回転数に低下してもよくなる。

その後、制御部２１の指令により、燃料流量が増加後、
回転霧化用のモータ９の回転数は、燃焼量に応じた回転
数に低下されていく。これにより、燃料は適切な略一定
の粒子粒に微粒化される。そして、点火装置２０が停止
以降、燃料はロータリカップ１１の熱で気化されていく
。ついで、燃焼量の増大と共に、燃焼空気供給用のモー
タ１７が、燃焼量に必要な燃焼用空気量が得られる回転
数に制御され、空燃比を燃焼に適した値にしていく。

これにより、点火装置２０の停止後、−欠字気と混合し
た混合気は、燃焼室２内の周囲に拡散し“て均一な炎で
燃焼していく　（定常燃焼）。なお、この良好な燃焼は
、円筒体１２ａの絞り部で、テパ軸１０の周囲を流れる
一次空気の乱れを絞りながら整流することにもよる。す
なわち、乱れた空気もロータリカップ１１を流れる燃料
と触れるようになるので、その分、燃料の微粒化の促進
と、空気と燃料の微粒子との混合が良くなるからである
。

そして、こうした燃焼状態において、例えば操作部２２
を燃焼量を低下させる側に操作すれば、制御部２１の指
令により、流量調整弁１６の開度が「閉」側に弯わり、
燃料流量を燃焼量に応じた流量に制御していく。回転霧
化用のモータ９の回転数も、制御部２１の指令により低
下され、口タリカップ１］の回転数を燃焼量に応じて制
御していく。これにより、燃焼量の変化に関わらず、燃
料の粒子粒を略一定にすることになる。

またモータ９と共に、燃焼空気供給用のモータ１７の回
転数も、制御部２１の指令により低下していく。これに
より、送風ファン１９の送風空気ｍは燃焼量に応じて制
御されていく。つまり、設定された燃焼量に必要な燃焼
用空気をＪ切に供給できるようになる。

そして、こうした制御により、燃焼量が変化しても、燃
焼に適した空燃比は略一定に維持され、Ｃｏ濃度か低く
良好な燃焼状態のままで、燃焼量が低下していく。

また、燃焼量を増加させる側に操作ずれば、制御部２１
の指令により、燃料流量が燃焼量に応じた流量になるよ
うに流量調整弁１６が制御され、さらに回転霧化用のモ
ータ９および燃焼空気供給用のモータ１７の回転数も燃
焼量に応じた高回転に制御され、先の空燃比を略一定に
維持した良好な燃焼状態のまま、燃焼量が増加していく
。

したかって、安定した燃焼状態のままで、燃焼量を高い
側、低い側に可変することができ、大幅な燃焼範囲の拡
大を図ることができる。しかも、Ｃｏ濃度が低く良好な
燃焼状態なので、ＮＯｘの発生量も少ない。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、空燃比を燃焼量
に関わらずに、略一定にすることができるようになる。

したがって、安定した燃焼状態を維持しながら燃焼範囲
の拡大を大幅に図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回転霧化燃焼装置を示す
断面図、第２図は従来の回転霧化燃焼装置を示す一部断
面した正面図である。 ２・・・燃焼室、５・・・二次空気流通路（風路）、９
・・・回転霧化用のモータ、１０・・・テーパ軸、１１
・・・ロータリカップ、１７・・・燃焼空気供給のモタ
、１８・・・羽根、１９・・・送風ファン、２１・・・
制御部（制御手段）、１６．２２・・・ａ、量調整弁、
操件部（燃焼量を可変する手段）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有底筒状の燃焼室と、この燃焼室内に設けられ液体燃料
   を周囲へ拡散霧化させる気化筒と、この気化筒を回転さ
   せる回転霧化用のモータと、前記燃焼室に設けられ燃焼
   に必要な燃焼用空気を導くための風路と、この風路に空
   気を送る電動式の送風ファンと、燃焼量を可変する手段
   と、前記回転霧化用のモータおよび前記送風ファンのモ
   ータの回転数を前記燃焼量に応じてそれぞれ制御する制
   御手段とを具備したことを特徴とする回転霧化燃焼装置
   。