JPH028203B2 - - Google Patents

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JPH028203B2
JPH028203B2 JP58023496A JP2349683A JPH028203B2 JP H028203 B2 JPH028203 B2 JP H028203B2 JP 58023496 A JP58023496 A JP 58023496A JP 2349683 A JP2349683 A JP 2349683A JP H028203 B2 JPH028203 B2 JP H028203B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
combustion chamber
pipe
tube
flame
Prior art date
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Application number
JP58023496A
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Japanese (ja)
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JPS59147913A (en
Inventor
Akihiko Hisamatsu
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Inax Corp
Original Assignee
Inax Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Inax Corp filed Critical Inax Corp
Priority to JP2349683A priority Critical patent/JPS59147913A/en
Publication of JPS59147913A publication Critical patent/JPS59147913A/en
Publication of JPH028203B2 publication Critical patent/JPH028203B2/ja
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  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔産業上の利用分野〕 本発明は、噴霧ノズルの前方に設けた混合管へ
燃焼ガスを循環させて空気と燃料の混合体をガス
化燃焼させるようにした燃焼装置を備えてなる熱
交換装置に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、石油給湯機等の燃焼装置には、ガンタイ
プバーナーと称するものがある。これは、送風機
より送り出される新鮮空気と、電磁ポンプ等で加
圧されて噴霧ノズルから噴出される霧状燃料との
混合気を、高圧電気放電等にて着火し、燃焼させ
るものである。ところが、前記従来のガンタイプ
バーナーと称される燃焼装置では、混合気中の空
気量が多いために黄炎燃焼となり、燃焼効率が悪
くなるという欠点があつた。また黄炎燃焼により
発生したカーボン粒子が、罐体内部の伝熱面に付
着して熱交換効率を低下させるという欠点があ
り、更には、炎の振動により燃焼音が大きくなる
という欠点があつた。 また最近では、省エネルギー及び環境上の観点
から高燃焼効率化,低騒音化及び清浄排ガス化の
要求があり、燃料油をガス化させて青炎燃焼させ
る、所謂ロータリーガス化バーナあるいはヒータ
ーガス化式バーナといつたものが開発されてい
る。ところが、前者のものは着火の立上り時と消
火時に、燃料油のガス化が不十分となつて臭気が
発生するという欠点があつた。また後者のもの
は、ヒーターの予熱に長時間を必要とするため、
使用上の不便さがあり、しかもヒーターのコント
ロール等に複雑な制御を要する欠点があつた。更
に、両者は燃料油のガス化構造が複雑で、保守点
検に際し、特殊な技能を必要とする欠点があつ
た。 そのため、本出願人は上述した欠点を解決する
ものとして、特願昭57―83799号において、第1
図に示す未公知の熱交換装置29を出願済みであ
る。この熱交換装置29は、罐体32の内部に筒
状の燃焼室33が形成され、該燃焼室33に臨ん
で送風管35が設置されている。送風管35の内
部には、噴霧ノズル34が設置されている。また
前記燃焼室33内で且つ噴霧ノズル34の前方位
置には、保炎板31を内部に備えた混合管30が
設置されている。更に、この混合管30と前記送
風管35との間には、燃焼ガス流入口36が形成
されている。混合管30の燃焼炎延長中心線Gと
前記燃焼室33の軸長中心線Hとは、直交するよ
うに配置されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、熱交換装置29の設置場所の制限を
受ける等して筒状燃焼室33の内径を小径にする
必要があるときには、次の点に注意することが必
要である。すなわち、燃焼炎の始端部となる混合
管30から該混合管30と対向する内周壁面32
a′に至る距離を、該内周壁面32a′に局所加熱が
発生しないだけの所定距離にする必要がある。し
かし、前記熱交換装置29では、混合管の燃焼炎
延長中心線Gと、燃焼室33の軸長中心線Hとを
直交させてあるので、混合管30から該混合管3
0と対向する内周壁面32a′に至る距離が最短距
離となるため筒状燃焼室33の小径化に対して制
限を受け、斯る要請を満足出来ない場合があつ
た。 また燃焼ガスは、筒状燃焼室33の全体をその
まま上昇するので、燃焼ガスの排出がスムーズに
なり過ぎる。しかも罐体32の内周壁面32aと
接触する燃焼ガスは、燃焼室33の中央部を除い
た外周側の極一部だけのものとなり、熱交換され
ることなく排出される無駄な燃焼ガスが多くな
る。従つて、不経済な燃焼ガスの流れのために、
極めて熱交換効率が悪くなるという欠点があつ
た。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、従来の前記課題に鑑みて、本出願人
が先に出願した前記未公知の燃焼装置に関する技
術を更に改良し、高燃焼効率,低騒音且つ清浄排
ガスを維持させつつ、局所加熱を発生させること
なく筒状燃焼室の内径を小径化することが出来る
熱交換装置を提供せんとするものである。 而して、前記課題を解決するために本発明が採
用した手段は、燃焼室に臨んで先端を開口させた
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
内部に配設された噴霧ノズル及び点火用電極と、
前記送風管の先端開口より噴霧方向前方にあつ
て、この送風管と軸芯を一致させるようにして連
結配置されたテーパーコーン状の混合管と、該混
合管の中心部にあつ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燃焼装置を有する熱交換
装置において、筒状罐体の内部に下端側が開口し
た筒状の燃焼筒を吊下げ配置して筒状罐体と燃焼
筒との間に燃焼排ガス路を形成すると共に、燃焼
筒内に下端側が開口した筒状の燃焼室を形成し、
前記燃焼装置を筒状罐体の上部から下垂して燃焼
室内へ臨ませ、前記燃焼装置の混合管の設置姿勢
を、この混合管を経て噴出される燃焼炎の延長中
心線が前記燃焼室の軸長方向を指向するようにし
ている。 〔作 用〕 本発明の熱交換装置にあつては、一旦下方へ向
かつた燃焼ガスが筒状燃焼室の下端側開口から、
燃焼筒と筒状罐体との間の環状の排ガス路を上昇
して排出される。そのため、燃焼ガスの全体が筒
状罐体の内壁面と接触して熱交換され、極めて高
効率である。また燃焼ガスは、燃焼室を下方へ進
んで燃焼筒を迂回して流れるので、燃焼室及び伝
熱面部分(燃焼排ガス路)での燃焼ガスの滞留時
間が長くなり、更に熱交換効率が良くなる。 また本発明の熱交換装置にあつては、混合管か
ら噴出される燃焼炎の延長中心線が、筒状燃焼室
の軸長方向を指向するようになされているため、
燃焼炎が局所的な加熱を行うというようなことは
ない。従つて、本出願人が先に出願した特願昭57
―83799号に係る熱交換装置の場合よりも、罐体
の内径を小径化することが可能である。 更に本発明の燃焼装置は、前記混合管内に吸引
された循環燃焼ガスが、旋回空気流によつて非常
に微細化された灯油粒子と新鮮空気との混合霧を
暖め、灯油粒子を瞬時にガス化若しくはこれに近
い状態にする。このため、燃焼状態は、ガス化燃
焼若しくはこれに近い状態となり、保炎板からの
青炎燃焼が得られる。すなわち、灯油粒子と新鮮
空気と循環燃焼ガスの三者が混合管内で混和され
た後に整流され、過剰空気で燃焼していたものが
理論空気比に近い、しかも整流された理想の燃焼
となる。したがつて、燃焼音は低く熱交換率に優
れた燃焼が得られる。 〔実施例〕 以下に、本発明の構成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。 第2図及び第3図は、本発明の第1の実施例の
熱交換装置1を示すものである。この熱交換装置
1は、筒状の罐体2の内部に燃焼筒4が配置さ
れ、罐体2の内周壁2aと燃焼筒4との間に環状
の燃焼排ガス路23が形成されている。該燃焼筒
4は、下端開口部4aが形成されていると共に、
罐体2の上端寄りに取り付けた天板6の下垂筒部
6aの下端フランジ部6bに接続固定されてい
る。前記罐体2は、断面円形状,断面多角形状等
の適宜断面形状からなる環状の内周壁2aと、外
周壁2bとの間に水室2cを形成した二重管構造
からなる。前記罐体2の外周は保温材5で覆われ
ている。なお、前記罐体2は、前記二重管構造に
限定するものではなく、図示省略したが、長尺小
径パイプを螺旋状に巻き付ける等して形成した構
造とすることが勿論可能である。 前記燃焼筒4の内部に形成された燃焼室3の上
端部近傍には、前記天板6の下垂筒部6a内へ挿
入した送風管10の先端部が、該燃焼室3の上端
開口部4bを介して燃焼室3内へ向かうように位
置づけられている。該送風管10は、そのフラン
ジ10aが天板6に接続固定されている。該送風
管10の内部には、噴霧ノズル8が設置されてい
る。前記燃焼室3内で且つ前記送風管10の前面
位置には、保炎板17を内蔵した混合管20が設
置されている。該混合管20は、前記送風管10
の先端部との間に所定間隙W(例えば、15mm)を
形成すると共に、該混合管20を経て噴出される
燃焼炎の延長中心線Bが前記燃焼室3の軸長方向
を指向するようになされている。 図示実施例においては、該燃焼炎延長中心線B
と燃焼室3の軸長中心線Aとが同芯になるように
混合管20が設置されているが、何らこれに限定
するものではない。例えば、図示は省略したが、
前記燃焼炎延長中心線Bを軸長中心線Aに対して
適宜傾斜角(例えば、30度)だけ傾斜させること
も、また前記該燃焼炎中心線Bを軸長中心線Aに
対して適宜偏心寸法(例えば、燃焼室3の半経の
1/3乃至1/2)だけ燃焼室3の外側寄りへ偏心させ
ることも勿論可能である。 前記間隙Wにより、混合管20と送風管10と
の間には、循環ガスの流入口(以下、循環流入口
という)16が、前記燃焼筒4の天板部4c近傍
に形成されている。 前記混合管20を有する多重管構造の保炎部1
5は、第3図に示す如く、その中心寄りにステン
レス鋼製パンチングメタル等からなる保炎板17
が設置されている。保炎板17の外周には、下流
方向へ拡開するテーパーコーン状の保炎筒18が
設置されている。そして、この保炎筒18の外周
には、ステンレス鋼製パンチングメタル等からな
る副保炎筒19が設置されている。更に副保炎筒
19の外周には、混合管20が設置されている。
これらの保炎板17,保炎筒18,副保炎筒19
及び混合管20は、支持脚21,21…により連
結されていると共に、混合管20が送風管10に
脚22,22…で懸架されている。尚、前記保炎
筒18及び副保炎筒19は、必要に応じて設置さ
れるものであり、必ず必要とするものではない。 前記保炎部15の後方には、前記燃焼炎延長中
心線Bと略々同芯で噴霧ノズル8が設置されてお
り、油圧ポンプ7(後述する第5図参照)で加圧
された燃料油を霧状の微粒子にして噴出するよう
に構成されている。該噴霧ノズル8の外周には、
送風機9(第2図参照)で起風された新鮮空気を
前記混合管20へ噴出するための送風管10が設
置されている。該送風管10の先端開口部には、
高速空気噴出板11が必要に応じて設置されてい
る。この噴出板11は、霧状燃料と新鮮空気とを
噴出する中央噴出孔12と、その中心から所定距
離をもつて適宜周ピツチに穿設された複数個の空
気噴出孔13とを有している。この空気噴出孔1
3は、それぞれが周方向に所定角度傾斜してお
り、噴出空気に旋回流を起こして燃料粒子を更に
微細化すると共に、霧状燃料と新鮮空気との混合
を均一に分布せしめるようにしている。14は、
噴霧ノズル8の先端近傍で高圧電気によるスパー
クを発生させ、噴出された燃料油の微粒子に点火
を行う電極棒である。第2図において、24は排
気煙突,25は燃焼筒,27は給湯口である。 次に、以上のように構成された熱交換装置1の
動作を、被熱交換流体を水とし、燃料油を灯油と
し、更に供給灯油量と供給新鮮空気量を一定とし
た場合に基づいて説明する。 噴霧ノズル8より噴出された霧状の灯油粒子
は、電極棒16のスパークによつて点火され、最
初のうちは、噴出板11の先端近傍で黄炎燃焼を
始める。この状態では、空気が過剰である。その
後、この燃焼炎は次第に噴霧方向へ移動し、副保
炎筒19に伝播され、更に保炎板17に移動し、
この保炎板17に至る途中で整流されて、該保炎
板17で安定し、保炎筒18に案内されて定常燃
焼が維持される。このように副保炎筒19は、燃
焼炎が保炎板17へ移動するに際し、その伝播を
スムーズにさせる働きをする。なお、噴出板1
1,保炎筒18及び副保炎筒19を設置していな
いときは、保炎板17近傍でのスパーク点火によ
つて、保炎板17で安定燃焼が開始維持される。 第2図に示す如く、混合管20から燃焼室3の
軸長方向である下方へ噴出された燃焼ガス(図示
省略)は、その一部が自己の浮力により燃焼室3
内を上昇して循環流入口16に至る。そして、そ
の燃焼ガスは、間隙Wを送風管10から混合管2
0へ高速状態で通過する旋回空気流によつて発生
する負圧により、循環流入口16の周囲から略々
均一な状態で混合管20内へ強制吸引され、灯油
粒子と新鮮空気の混合気へ瞬時に混和する。他
方、混合管20から噴出された残りの燃焼ガス
は、燃焼室3の軸長方向を下方向へ進み、燃焼筒
4の下端開口部4aから燃焼排ガス路23へ流れ
込むようになる。そして、燃焼排ガス路23を通
過する間に罐体2の内周壁2aの全周と接触しつ
つ水室2c内の水と熱交換を十分に行つた後、排
気煙突24を介して外部へ排出される。 このように、本実施例にあつては、混合管20
から噴出される燃焼炎の延長中心線が、筒状燃焼
室3の軸長方向を指向するようになされているた
め、燃焼炎が局所的な加熱を行うというようなこ
とはない。従つて、本出願人が先に出願した特願
昭57―83799号に係る熱交換装置の場合よりも、
罐体2の内径を小径化することが可能である。ま
た燃焼ガスが筒状燃焼室の下端側開口から、燃焼
筒と筒状罐体との間の環状の排ガス路を上昇して
排出される。そのため、燃焼ガスの全体が筒状罐
体の内壁面と接触して熱交換され、極めて高効率
である。また燃焼ガスは、燃焼室を下方へ進んで
燃焼筒を迂回して流れるので、燃焼室及び伝熱面
部分(燃焼排ガス路)での燃焼ガスの滞留時間が
長くなり、更に熱交換効率が良くなる。 ところで、前記混合管20内に吸引された循環
燃焼ガスは、旋回空気流によつて非常に微細化さ
れた灯油粒子と新鮮空気との混合気を暖め、灯油
粒子を瞬時にガス化若しくはこれに近い状態にす
る。このため、燃焼状態は、ガス化燃焼若しくは
これに近い状態となり、保炎板17からの青炎燃
焼が得られる。すなわち、灯油粒子と新鮮空気と
循環燃焼ガスの三者が混合管20内で混和された
後に整流され、過剰空気で燃焼していたものが理
論空気比に近い、しかも整流された理想の燃焼と
なる。したがつて、燃焼音は低く熱交換率に優れ
た燃焼が得られる。以後は、この青炎燃焼が維持
される。 而して、上述の青炎燃焼を得るためには、新鮮
空気と灯油粒子の混合気に燃焼ガスを適当量だけ
混合させることが必要であり、循環流入口16に
発生する負圧(吸引作用)の大きさが問題にな
る。そこで、本実施例では、上記負圧に最も影響
を与える噴出空気の流速を変えて実験を行つた結
果、理想の空気比に必要な燃焼ガス量を吸引する
に足る流速を設定するに至つた。噴出空気の流速
に影響を及ぼす因子は、送風機9の出力及び送風
管10の内径(この場合、直径を80mm)を一定と
すると、中央噴出孔12と空気噴出孔13の孔径
及び両噴出孔12と13の面積比である。なお、
空気噴出品13の数及び中央噴出孔12と空気噴
出孔13の距離は、噴出空気の流速にはほとんど
影響を与えず、無視できるものである。ただし、
両噴出孔12と13間の距離は、それが最適値を
越えると、灯油粒子と空気の良好な混合が得られ
なくなる。送風管10の直径を80mmとした本実施
例(燃焼出力が35000Kcal/Hr)の場合は、中
央噴出孔12と空気噴出孔13の距離は32mmが適
当であつた。 表―1及び表―2は、噴出孔12,13の孔径
と噴出孔12,13から自然大気中へ噴出したと
きの空気流速及び供給空気量との関係を示す実験
結果である。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a heat exchange device comprising a combustion device that gasifies and burns a mixture of air and fuel by circulating combustion gas to a mixing pipe provided in front of a spray nozzle. It is related to. [Prior Art] Conventionally, combustion devices such as oil water heaters include what is called a gun-type burner. In this system, a mixture of fresh air sent out from a blower and atomized fuel pressurized by an electromagnetic pump or the like and sprayed from a spray nozzle is ignited and combusted using a high-pressure electric discharge or the like. However, the conventional combustion device known as a gun-type burner has a drawback that yellow flame combustion occurs due to the large amount of air in the air-fuel mixture, resulting in poor combustion efficiency. Another drawback is that carbon particles generated by yellow flame combustion adhere to the heat transfer surface inside the casing, reducing heat exchange efficiency, and furthermore, the vibration of the flame increases combustion noise. . Recently, there has been a demand for high combustion efficiency, low noise, and clean exhaust gas from the viewpoint of energy conservation and the environment, and so-called rotary gasification burners or heater gasification systems that gasify fuel oil and combust it with blue flame have become popular. A burner has been developed. However, the former method had the disadvantage that the gasification of the fuel oil was insufficient at the time of ignition and extinguishment, resulting in odor. Also, the latter requires a long time to preheat the heater, so
It is inconvenient to use, and has the disadvantage of requiring complicated controls such as controlling the heater. Furthermore, both had the disadvantage that their fuel oil gasification structures were complicated and required special skills for maintenance and inspection. Therefore, in order to solve the above-mentioned drawbacks, the present applicant has proposed the
An application has been filed for an unknown heat exchange device 29 shown in the figure. In this heat exchange device 29, a cylindrical combustion chamber 33 is formed inside a housing 32, and a blower pipe 35 is installed facing the combustion chamber 33. A spray nozzle 34 is installed inside the blast pipe 35 . Further, within the combustion chamber 33 and in front of the spray nozzle 34, a mixing pipe 30 having a flame stabilizing plate 31 therein is installed. Further, a combustion gas inlet 36 is formed between the mixing pipe 30 and the blower pipe 35. The combustion flame extension center line G of the mixing tube 30 and the axial length center line H of the combustion chamber 33 are arranged to be perpendicular to each other. [Problems to be Solved by the Invention] By the way, when it is necessary to reduce the inner diameter of the cylindrical combustion chamber 33 due to restrictions on the installation location of the heat exchange device 29, it is necessary to pay attention to the following points. It is. That is, from the mixing tube 30, which is the starting end of the combustion flame, to the inner peripheral wall surface 32 facing the mixing tube 30.
The distance to a' must be a predetermined distance that does not cause local heating on the inner circumferential wall surface 32a'. However, in the heat exchanger 29, since the combustion flame extension center line G of the mixing tube and the axial length center line H of the combustion chamber 33 are perpendicular to each other, the mixing tube 30
Since the distance to the inner circumferential wall surface 32a' facing 0 is the shortest distance, there are restrictions on reducing the diameter of the cylindrical combustion chamber 33, and there are cases where such requirements cannot be met. Further, since the combustion gas rises through the entire cylindrical combustion chamber 33, the combustion gas is discharged too smoothly. Moreover, the combustion gas that comes into contact with the inner circumferential wall surface 32a of the housing 32 is only in a very small part of the outer circumferential side of the combustion chamber 33, excluding the central part, and wasteful combustion gas is discharged without undergoing heat exchange. There will be more. Therefore, due to the uneconomical flow of combustion gases,
The drawback was that the heat exchange efficiency was extremely poor. [Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned conventional problems, the present invention further improves the technology related to the above-mentioned unknown combustion device previously filed by the present applicant, and achieves high combustion efficiency, low noise, and cleanliness. It is an object of the present invention to provide a heat exchange device capable of reducing the inner diameter of a cylindrical combustion chamber without causing local heating while maintaining exhaust gas. Therefore, the means adopted by the present invention to solve the above problem includes a combustion air blower tube having an open end facing the combustion chamber, and a combustion air blower tube arranged to cover the tip opening of the blower tube. , a high-speed air jetting plate having a central jetting hole and a circumferential air jetting hole, a spray nozzle and an ignition electrode disposed inside the blast pipe;
a tapered cone-shaped mixing tube located forward in the spraying direction from the tip opening of the blast tube and connected to the blast tube so that its axis coincides with the blast tube; and a tapered cone-shaped mixing tube located at the center of the mixing tube and connected to the spray nozzle. and a porous or mesh-like flame stabilizing plate provided facing directly in the spraying direction, and a connecting portion between the blast pipe and the mixing pipe is provided with a combustion gas circulating along the wall of the cylindrical combustion chamber. In a heat exchange device having a combustion device provided with an annular inlet large enough to flow into the rear end opening of a mixing tube, a cylindrical combustion tube with an open bottom end is suspended inside a cylindrical case. forming a combustion exhaust gas path between the cylindrical case and the combustion tube, and forming a cylindrical combustion chamber with an open lower end in the combustion tube,
The combustion device is hung down from the top of the cylindrical case and faces into the combustion chamber, and the mixing pipe of the combustion device is installed in such a manner that the extension center line of the combustion flame ejected through the mixing pipe is in the combustion chamber. It is oriented in the axial direction. [Function] In the heat exchange device of the present invention, the combustion gas, which has once directed downward, passes through the opening on the lower end side of the cylindrical combustion chamber.
The exhaust gas ascends through the annular exhaust gas path between the combustion tube and the cylindrical housing and is discharged. Therefore, the entire combustion gas comes into contact with the inner wall surface of the cylindrical case and undergoes heat exchange, resulting in extremely high efficiency. In addition, since the combustion gas flows downward through the combustion chamber and bypasses the combustion tube, the residence time of the combustion gas in the combustion chamber and heat transfer surface area (combustion exhaust gas path) becomes longer, further improving the heat exchange efficiency. Become. Furthermore, in the heat exchange device of the present invention, since the extension center line of the combustion flame ejected from the mixing tube is oriented in the axial direction of the cylindrical combustion chamber,
Combustion flames do not cause localized heating. Therefore, the patent application filed earlier by the applicant in 1983
It is possible to make the inner diameter of the housing smaller than in the case of the heat exchange device according to No. 83799. Furthermore, in the combustion apparatus of the present invention, the circulating combustion gas sucked into the mixing tube warms the mixed mist of extremely fine kerosene particles and fresh air by the swirling air flow, and instantly transforms the kerosene particles into gas. to a state at or close to this. Therefore, the combustion state becomes gasification combustion or a state close to this, and blue flame combustion from the flame stabilizing plate is obtained. In other words, kerosene particles, fresh air, and circulating combustion gas are mixed in a mixing tube and then rectified, and what used to be combustion with excess air becomes an ideal combustion that is close to the stoichiometric air ratio and is rectified. Therefore, combustion with low combustion noise and excellent heat exchange efficiency can be obtained. [Example] Below, the configuration of the present invention will be described based on an example shown in the drawings. 2 and 3 show a heat exchange device 1 according to a first embodiment of the present invention. In this heat exchange device 1, a combustion tube 4 is arranged inside a cylindrical case 2, and an annular combustion exhaust gas path 23 is formed between an inner circumferential wall 2a of the case 2 and the combustion tube 4. The combustion tube 4 has a lower end opening 4a formed therein, and
It is connected and fixed to a lower end flange portion 6b of a hanging cylinder portion 6a of a top plate 6 attached near the upper end of the housing 2. The housing 2 has a double pipe structure in which a water chamber 2c is formed between an annular inner peripheral wall 2a having an appropriate cross-sectional shape such as a circular cross-section or a polygonal cross-section, and an outer peripheral wall 2b. The outer periphery of the housing 2 is covered with a heat insulating material 5. Note that the housing 2 is not limited to the double pipe structure, and although not shown in the drawings, it is of course possible to have a structure formed by winding a long small diameter pipe in a spiral shape. Near the upper end of the combustion chamber 3 formed inside the combustion tube 4, the tip of the blow pipe 10 inserted into the downwardly downward tube portion 6a of the top plate 6 is connected to the upper end opening 4b of the combustion chamber 3. The combustion chamber 3 is positioned so as to be directed into the combustion chamber 3 through the combustion chamber 3. The flange 10a of the air pipe 10 is connected and fixed to the top plate 6. A spray nozzle 8 is installed inside the blast pipe 10 . A mixing pipe 20 having a built-in flame stabilizing plate 17 is installed in the combustion chamber 3 and in front of the blast pipe 10 . The mixing pipe 20 is the same as the blower pipe 10.
A predetermined gap W (for example, 15 mm) is formed between the mixing tube 20 and the tip of the mixing tube 20, and the extension center line B of the combustion flame ejected through the mixing tube 20 is oriented in the axial direction of the combustion chamber 3. being done. In the illustrated embodiment, the combustion flame extension center line B
Although the mixing tube 20 is installed so that the axial center line A of the combustion chamber 3 and the axial center line A of the combustion chamber 3 are concentric, the present invention is not limited thereto. For example, although not shown,
The combustion flame extension center line B may be inclined with respect to the axial length center line A by an appropriate inclination angle (for example, 30 degrees), and the combustion flame extension center line B may be appropriately eccentric with respect to the axial length center line A. Of course, it is also possible to eccentrically shift it toward the outside of the combustion chamber 3 by a dimension (for example, 1/3 to 1/2 of the half diameter of the combustion chamber 3). Due to the gap W, a circulating gas inlet (hereinafter referred to as a circulating inlet) 16 is formed between the mixing pipe 20 and the blower pipe 10 near the top plate portion 4c of the combustion tube 4. Flame stabilizing section 1 having a multi-tube structure having the mixing tube 20
As shown in FIG. 3, 5 has a flame-holding plate 17 made of punched stainless steel metal or the like near its center.
is installed. A tapered cone-shaped flame stabilizing tube 18 that expands in the downstream direction is installed on the outer periphery of the flame stabilizing plate 17. On the outer periphery of this flame-holding tube 18, a sub-flame-holding tube 19 made of stainless steel punched metal or the like is installed. Further, a mixing pipe 20 is installed around the outer periphery of the sub-flame stabilizing cylinder 19.
These flame-holding plates 17, flame-holding tubes 18, and sub-flame-holding tubes 19
and the mixing tube 20 are connected by support legs 21, 21..., and the mixing tube 20 is suspended on the blower tube 10 by legs 22, 22.... Note that the flame-holding tube 18 and the sub-flame-holding tube 19 are installed as necessary, and are not necessarily required. A spray nozzle 8 is installed behind the flame holding section 15 so as to be substantially coaxial with the combustion flame extension center line B, and sprays fuel oil pressurized by a hydraulic pump 7 (see FIG. 5 described later). It is configured to eject the particles into atomized fine particles. On the outer periphery of the spray nozzle 8,
A blower pipe 10 is installed for blowing fresh air generated by a blower 9 (see FIG. 2) to the mixing pipe 20. The opening at the tip of the air pipe 10 includes:
A high-speed air jet plate 11 is installed as required. This jetting plate 11 has a central jetting hole 12 that jets atomized fuel and fresh air, and a plurality of air jetting holes 13 that are formed at appropriate circumferential pitches at a predetermined distance from the center. There is. This air outlet 1
3, each of which is inclined at a predetermined angle in the circumferential direction, causes a swirling flow in the ejected air to further refine the fuel particles, and evenly distributes the mixture of the atomized fuel and fresh air. . 14 is
This is an electrode rod that generates a spark using high-voltage electricity near the tip of the spray nozzle 8 and ignites the fine particles of fuel oil that are ejected. In FIG. 2, 24 is an exhaust chimney, 25 is a combustion tube, and 27 is a hot water supply port. Next, the operation of the heat exchange device 1 configured as above will be explained based on the case where the fluid to be heat exchanged is water, the fuel oil is kerosene, and the amount of supplied kerosene and the amount of fresh air supplied are constant. do. The atomized kerosene particles ejected from the spray nozzle 8 are ignited by the spark of the electrode rod 16, and at first, yellow flame combustion begins near the tip of the ejection plate 11. In this condition there is an excess of air. After that, this combustion flame gradually moves in the spray direction, propagates to the sub flame stabilizing tube 19, and further moves to the flame stabilizing plate 17,
The flame is rectified on the way to the flame stabilizing plate 17, stabilized by the flame stabilizing plate 17, and guided to the flame stabilizing tube 18 to maintain steady combustion. In this way, the auxiliary flame stabilizing cylinder 19 functions to smooth the propagation of the combustion flame when it moves to the flame stabilizing plate 17. In addition, the ejection plate 1
1. When the flame-holding tube 18 and the sub-flame-holding tube 19 are not installed, stable combustion is started and maintained on the flame-holding plate 17 by spark ignition near the flame-holding plate 17. As shown in FIG. 2, part of the combustion gas (not shown) ejected from the mixing pipe 20 downward in the axial direction of the combustion chamber 3 flows into the combustion chamber 3 due to its own buoyancy.
It rises inside and reaches the circulation inlet 16. Then, the combustion gas passes through the gap W from the blower pipe 10 to the mixing pipe 2.
Due to the negative pressure generated by the swirling air flow passing through the air at high speed, air is forcibly drawn into the mixing tube 20 from around the circulation inlet 16 in a substantially uniform state, and becomes a mixture of kerosene particles and fresh air. Mix instantly. On the other hand, the remaining combustion gas ejected from the mixing pipe 20 travels downward in the axial direction of the combustion chamber 3 and flows into the combustion exhaust gas path 23 from the lower end opening 4a of the combustion tube 4. While passing through the combustion exhaust gas path 23, the combustion exhaust gas comes into contact with the entire circumference of the inner circumferential wall 2a of the housing 2, and after sufficiently exchanging heat with the water in the water chamber 2c, is discharged to the outside via the exhaust chimney 24. be done. In this way, in this embodiment, the mixing tube 20
Since the extension center line of the combustion flame ejected from the cylindrical combustion chamber 3 is oriented in the axial direction of the cylindrical combustion chamber 3, the combustion flame does not cause local heating. Therefore, compared to the case of the heat exchange device related to Japanese Patent Application No. 57-83799, which was filed earlier by the present applicant,
It is possible to reduce the inner diameter of the housing 2. Further, the combustion gas is discharged from the lower end side opening of the cylindrical combustion chamber, rising through the annular exhaust gas path between the combustion tube and the cylindrical casing. Therefore, the entire combustion gas comes into contact with the inner wall surface of the cylindrical case and undergoes heat exchange, resulting in extremely high efficiency. In addition, since the combustion gas flows downward through the combustion chamber and bypasses the combustion tube, the residence time of the combustion gas in the combustion chamber and heat transfer surface area (combustion exhaust gas path) becomes longer, further improving the heat exchange efficiency. Become. By the way, the circulating combustion gas sucked into the mixing tube 20 warms the mixture of extremely fine kerosene particles and fresh air by the swirling air flow, and instantly gasifies or converts the kerosene particles into gas. make it close. Therefore, the combustion state becomes gasification combustion or a state close to this, and blue flame combustion from the flame stabilizing plate 17 is obtained. In other words, kerosene particles, fresh air, and circulating combustion gas are mixed in the mixing tube 20 and then rectified, and what used to be combustion with excess air becomes an ideal combustion that is close to the stoichiometric air ratio and is rectified. Become. Therefore, combustion with low combustion noise and excellent heat exchange efficiency can be obtained. From then on, this blue flame combustion is maintained. In order to obtain the above-mentioned blue flame combustion, it is necessary to mix an appropriate amount of combustion gas into the mixture of fresh air and kerosene particles. ) is the problem. Therefore, in this example, we conducted an experiment by changing the flow rate of the ejected air, which has the greatest effect on the negative pressure, and as a result, we were able to set a flow rate that was sufficient to suck in the amount of combustion gas required for the ideal air ratio. . The factors that affect the flow velocity of the ejected air are the diameters of the central ejection hole 12 and the air ejection hole 13 and the diameters of both the air ejection holes 12 and The area ratio is 13. In addition,
The number of air jets 13 and the distance between the central jet hole 12 and the air jet hole 13 have little effect on the flow velocity of the jet air and can be ignored. however,
If the distance between the two nozzles 12 and 13 exceeds an optimum value, good mixing of kerosene particles and air will not be achieved. In the case of this embodiment in which the diameter of the blast pipe 10 was 80 mm (combustion output was 35000 Kcal/Hr), the appropriate distance between the central nozzle 12 and the air nozzle 13 was 32 mm. Tables 1 and 2 are experimental results showing the relationship between the diameter of the ejection holes 12 and 13 and the air flow velocity and amount of air supplied when ejected from the ejection holes 12 and 13 into the natural atmosphere.

【表】 表―1から明らかなように、空気噴出孔13の
孔径を小さくすれば、噴出空気の流速は速くな
り、循環流入口16で発生する負圧は大きくな
る。ところが、供給空気量は空気噴出孔13の径
が小さくなると減少する傾向にある。このため、
供給空気量が十分にとれ、且つ流速の速い孔の直
径としては8mmが必要である。
[Table] As is clear from Table 1, if the diameter of the air jet holes 13 is made smaller, the flow velocity of the jet air becomes faster and the negative pressure generated at the circulation inlet 16 becomes larger. However, the amount of supplied air tends to decrease as the diameter of the air jet hole 13 becomes smaller. For this reason,
A hole diameter of 8 mm is required to ensure a sufficient amount of supplied air and a high flow rate.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明に係る熱交換装置
は、次の如き優れた効果を有する。 燃焼ガスが筒状燃焼室の下端側開口から、燃
焼筒と筒状罐体との間の環状の排ガス路を上昇
して排出される。そのため、燃焼ガスの全体が
筒状罐体の内壁面と接触して熱交換され、極め
て高効率である。また燃焼ガスは、燃焼室を下
方へ進んで燃焼筒を迂回して流れるので、燃焼
室及び伝熱面部分(燃焼排ガス路)での燃焼ガ
スの滞留時間が長くなり、更に熱交換効率が良
くなる。 混合管から噴出される燃焼炎の延長中心線が
筒状の燃焼室の軸長方向を指向するようになさ
れているので、罐体の内周壁を局所的に加熱す
ることが無くなるため、従来の混合管の燃焼炎
延長中心線と燃焼室の軸長中心線が直交する熱
交換装置に比べて罐体の内径を小径にすること
が出来、小径化の要請に応えることが可能とな
る。 燃焼ガスを混合管に循環させて燃焼粒子を暖
めることにより、ガス化若しくはこれに近い状
態にすると共に、新鮮空気と燃料粒子との混合
気に燃焼ガスを加えて理論空気比に近い空気比
で燃焼させることにより、青炎燃焼させること
ができ、一定量の燃料に対する発生熱量が多
く、装置の熱効率に優れている。 燃焼炎が定常の青炎であることと、混合管に
よる整流効果により、燃焼音が低いという利点
がある。
As explained above, the heat exchange device according to the present invention has the following excellent effects. Combustion gas is discharged from the lower end side opening of the cylindrical combustion chamber, rising through an annular exhaust gas path between the combustion tube and the cylindrical casing. Therefore, the entire combustion gas comes into contact with the inner wall surface of the cylindrical case and undergoes heat exchange, resulting in extremely high efficiency. In addition, since the combustion gas flows downward through the combustion chamber and bypasses the combustion tube, the residence time of the combustion gas in the combustion chamber and heat transfer surface area (combustion exhaust gas path) becomes longer, further improving the heat exchange efficiency. Become. Since the extension center line of the combustion flame ejected from the mixing tube is oriented in the axial direction of the cylindrical combustion chamber, local heating of the inner circumferential wall of the casing is eliminated, which is different from conventional Compared to a heat exchange device in which the combustion flame extension center line of the mixing tube and the axial length center line of the combustion chamber are perpendicular to each other, the inner diameter of the casing can be made smaller, making it possible to meet the demand for smaller diameters. By circulating the combustion gas through the mixing pipe and warming the combustion particles, they are brought to a state close to gasification, and at the same time, the combustion gas is added to the mixture of fresh air and fuel particles to create an air ratio close to the stoichiometric air ratio. By burning it, blue flame combustion can be achieved, a large amount of heat is generated for a given amount of fuel, and the device has excellent thermal efficiency. It has the advantage of low combustion noise due to the combustion flame being a steady blue flame and the rectification effect of the mixing tube.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の熱交換装置の横断面図、第2図
及び第3図は本発明の第1の実施例に係るもの
で、第2図は熱交換装置の縦断面図、第3図は混
合管及び送風管等を示す部分切欠き斜視図、第4
図は本発明の第2の実施例を示す熱交換装置の縦
断面図である。 2…罐体、3…燃焼室、4c…仕切壁、8…噴
霧ノズル、10…送風管、16…循環流入口、1
7…保炎板、20…混合管、23…燃焼排ガス
路、A…軸長中心線、B…燃焼炎延長中心線。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional heat exchange device, FIGS. 2 and 3 are according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the heat exchange device, and FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing the mixing pipe, blower pipe, etc.
The figure is a longitudinal cross-sectional view of a heat exchange device showing a second embodiment of the present invention. 2... Housing, 3... Combustion chamber, 4c... Partition wall, 8... Spray nozzle, 10... Air pipe, 16... Circulation inlet, 1
7... Flame holding plate, 20... Mixing tube, 23... Combustion exhaust gas path, A... Axial length center line, B... Combustion flame extension center line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 燃焼室に臨んで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
された噴霧ノズル及び点火用電極と、前記送風管
の先端開口より噴霧方向前方にあつて、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た
テーパーコーン状の混合管と、該混合管の中心部
にあつ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
けられている燃焼装置を有する熱交換装置におい
て、筒状罐体の内部に下端側が開口した筒状の燃
焼筒を吊下げ配置して筒状罐体と燃焼筒との間に
燃焼排ガス路を形成すると共に、燃焼筒内に下端
側が開口した筒状の燃焼室を形成し、前記燃焼装
置を筒状罐体の上部から下垂して燃焼室内へ臨ま
せ、前記燃焼装置の混合管の設置姿勢を、この混
合管を経て噴出される燃焼炎の延長中心線が前記
燃焼室の軸長方向を指向するようにしたことを特
徴とする熱交換装置。
1. A combustion air blast pipe with an open end facing the combustion chamber, and a high-speed air jet plate arranged to cover the opening at the end of the blast pipe and having a central jet hole and a circumferential air jet hole. and a spray nozzle and an ignition electrode disposed inside the blast pipe, which are located forward in the spraying direction from the tip opening of the blast pipe and are connected and arranged so that their axes coincide with the blast pipe. A tapered cone-shaped mixing pipe, and a porous or mesh-like flame holding plate provided in the center of the mixing pipe and facing directly in the spraying direction of the spray nozzle, and the blower pipe and the mixing pipe are connected to each other. In a heat exchanger having a combustion device, the connecting portion is provided with an annular inlet having a size that allows combustion gas circulating along the wall of the cylindrical combustion chamber to flow into the rear end opening of the mixing tube. A cylindrical combustion tube with an open bottom end is suspended inside the cylindrical case to form a combustion exhaust gas path between the cylindrical case and the combustion tube. A combustion chamber is formed, the combustion device is made to hang down from the upper part of the cylindrical case and faces into the combustion chamber, and the installation position of the mixing pipe of the combustion device is set such that the combustion flame ejected through the mixing pipe is extended. A heat exchange device characterized in that a center line is oriented in the axial direction of the combustion chamber.
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