JPH0435567Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案はスターリング機関に使用される燃焼器
に関し、詳しくはバーナコーンの係止に係る燃焼
器の改良に関するものである。

（従来の技術） 従来スターリング機関用燃焼器には第４図に示
すような、実開昭58−106542号に開示されたもの
が知られている。

この従来の燃焼器はセラミツク製バーナコーン
３０の外周面をテーパ面とし、且つ金属製隔壁板
３１の筒部３２のテーパ状中空部にバーナコーン
を挿入することで、隔壁板３１にバーナコーンを
支持させている。従つて燃焼熱によりバーナコー
ン３０と隔壁板との熱膨脹に差が生じても、この
テーパ面により、熱膨脹による変形分を吸収でき
る。かくして、バーナコーン３０への応力印加が
なく、バーナコーン３０の破損はない。又、バー
ナコーン３０の着脱は、筒部３２へのバーナコー
ン３０の挿入および筒部３２からのバーナコーン
３０の取出し作業で可能となり、きわめて簡単と
なる、等優れた効果を有している。

（考案が解決しようとする問題点） 上記した従来の燃焼器では、第５図のごとくバ
ーナコーン３０の軸方向を横にして使用すると、
使用時には隔壁板３１の温度が700〜1000℃まで
上昇し、これに伴い、筒部３２の内径は拡がる。
この時、セラミツク製バーナコーン３０は膨脹が
小さいために間〓４０が生じ、重力によりバーナ
コーン３０は傾く。従つて、バーナコーン３０は
スワラー３３の軸心Ａ−A′に対して傾く事から、
形成される火炎の方向が傾き、ヒータパイプ３４
に対し均一な加熱が出来なくなるという問題点が
あつた。

また上記バーナコーン３０が傾いた状態で、消
炎する（エンジン停止時）と隔壁板３１の収縮の
ためにバーナコーン３０に応力がかかり、バーナ
コーン３０を破損させるという不具合が発生する
こともあつた。さらにバーナコーン３０がセラミ
ツク製であり、電気伝導度が小さいため、イグナ
イターのアース極として使用する事ができない。
従つて従来はイグナイターのアース極としてスワ
ラー３３の金属製フランジ３５を利用していた
が、スパークがスワラー３３に近接しているため
に火炎がスワラー３３内に入り、スワラー３３を
焼損させるような不具合も発生していた。

本考案は上記問題点に鑑みてなされたものであ
り、横方向使用でもバーナコーンを確実に係止さ
せ、かつバーナコーンの取付けは容易であり、バ
ーナコーンの破損が生じない燃焼器を提供するこ
とを目的とする。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案はハウジングと、 該ハウジングに外周部が保持され、中央部にテ
ーパ状の筒部をもち、空気室と燃焼室とを分離す
る隔壁板と、 該筒部に挿入保持され、外周面がテーパ形状を
なし、燃料と燃焼用空気との混合気を一次燃焼さ
せるための円筒状のセラミツク製バーナコーン
と、 該ハウジングに保持され、該燃焼室の内周側に
配置された複数個のヒータチユーブと、 該ハウジングに保持され、該バーナコーンの上
流部に該燃料を噴出する燃料噴出ノズルとからな
るスターリング機関用燃焼器において、 該隔壁板は金属材料により形成され、保持され
た該バーナコーンの上流側のリング状内周面と係
合するリング状外周面をもつ係合部を具備し、テ
ーパ状の該筒部と該係合部とで該バーナコーンを
保持するように構成したことを特徴とする。

隔壁板は基本的に従来と同様のものを用いるこ
とができる。この隔壁板は空気室と燃焼室を分離
する中央部に、空気室側に大きく開口し、燃焼室
側に小さく開口するテーパ状の筒部を有する。な
お隔壁板はバーナコーンによつて熱が遮断され、
極端な高温にはさらされないので通常加工の容易
な金属が用いられる。

バーナコーンは円筒状をなし、その内部で燃料
に着火して一次燃焼させ、火炎を燃焼室へ送る役
目を果たす。従つて耐熱性に優れたセラミツクを
用いることが望ましく、窒化ケイ素等から形成す
ることができる。このバーナコーンは外周面が上
記隔壁板の筒部に対応するテーパ形状をなし、上
記筒部に空気室側から挿入されることにより保持
が可能である。

燃焼室内には従来と同様に複数個のヒータチユ
ーブが設けられる。このヒータチユーブはスター
リング機関の作動空間に連通し、ヘリウム、水素
等の作動気体が封入される。そして燃焼熱がヒー
タチユーブを介して作動気体を加熱することによ
りスターリング機関の駆動が可能となる。

燃料噴出ノズルは都市ガス等の燃料をバーナコ
ーンの上流部に噴出するためのものであり、従来
と同様のものを用いることができる。

本考案の最大の特徴はバーナコーンの上流側の
隔壁板に、バーナコーンの上流側のリング状内周
面と係合するリング状外周面をもつ係合部を具備
するところにある。この係合部の形状は種々選択
できる。例えば係合部はバーナコーンの上流側の
開口に挿入され、係合部のリング状外周面が軸方
向に対して垂直方向にバーナコーンを係止する等
とすることができる。

また隔壁板の係合部をリム部がバーナコーンに
向かつて突入するリング状の溝とし、バーナコー
ンの上流側端面に設けられたリング状の凸部を該
溝に嵌合させることで係止することもできる。

本発明により燃焼器を横にして使用する場合
に、熱により隔壁板が膨張してもバーナコーンの
重量は該係合部およびテーパ状の筒部により支え
られ、バーナコーンは傾くことなく確実に係止さ
れる。なおこの場合空気導入用スワラーの一部、
例えばスワラーを保持する金属フランジ部を隔壁
板の一部とし、その金属フランジ部に係合部を設
けることもできる。また燃焼器を縦にして使用す
る場合には従来と同様に、主としてテーパ状の筒
部により、バーナコーンは加熱時にも確実に保持
される。なおバーナコーンをボルトで固定したり
する方法等も考えられるが、バーナコーンには高
熱がかかり、ボルト穴等には極部的に内部熱応力
が加わり破壊する場合もある。従つてバーナコー
ンは単純な形状が望ましく、本考案はこれをも満
足するものである。

（作用） 本考案の燃焼器では、燃焼器を横にして使用す
る場合でも、隔壁板に設けられた係合部がバーナ
コーンの軸方向に対して垂直にかかる重量を係止
してバーナコーンを保持する。そして燃料の燃焼
熱により隔壁板の筒部が膨脹して内径が拡がつた
場合でもバーナコーンは傾くことなく係合部に確
実に係止される。また燃焼器を縦に使用する場合
は、従来の燃焼器と同様に、隔壁板のテーパ状の
筒部により熱膨脹による変形が吸収され、かつ確
実に係止される。

さらに燃焼熱により係合部の内径は広がる方向
へ膨張する。すなわちバーナコーンの係合部に対
向するリング状内周面に近接する方向へ膨張し、
バーナコーンの係止は一層確実となる。

（実施例） 以下実施例により具体的に説明する。

（第１実施例） 第１図、第２図は本考案の一実施例の燃焼器に
係るものである。

スターリング機関用燃焼器１は、その頂壁２の
中央部に、燃料を噴出させるための燃料噴出ノズ
ル３を有する。炉体側にその外周部が固定された
隔壁板４と頂壁２との間に、燃焼用空気通路５が
形成され、空気通路５は燃焼用空気予熱器６に連
通している。隔壁板４の中央部には、テーパ状の
筒部１３が形成され、窒化ケイ素系の耐熱セラミ
ツク体からなるテーパ状の外周面１２をもつ中空
のバーナコーン７が筒部１３に挿入されている。
ノズル３の周囲であつて且つバーナコーン７の上
部にはスワラー８が配され、金属製フランジ１４
を介して隔壁板４のリム部１５にボルトで固定さ
れている。ノズル３は、バーナコーン７内の一次
燃焼室９に向けられており、且つバーナコーン７
は主燃焼室１０に開口している。主燃焼室１０に
は放射状に並べられ、スターリング機関の作動空
間１７および蓄熱器１８に連通するヒータチユー
ブ１６が円周方向に複数個配設されている。

金属製フランジ１４にはリング上外周面２０を
もつ係合部２２が設けられており、この係合部２
２が、バーナコーン７の上流側入口部に挿入され
ている。又、イグナイター２１の電極棒が係合部
２２の近傍に位置している。

上記のように構成された燃焼器の作用を以下に
説明する。

燃焼用空気通路５からの燃焼空気は、スワラー
８により、旋回流となり、バーナコーン７の上流
側入口部内に入る。燃料は燃料噴出ノズル３より
噴出しバーナコーン７の入口部内に入る。燃料と
空気はイグナイター２１と係合部２２間でのスパ
ークにより点火した後、一次燃焼室９内に入り一
次燃焼する。

次いで、この混合気は主燃焼室１０に供給され
る。スワラー８からのバーナコーン７内への旋回
空気流は、ノズル３からの火炎を短炎にし、均一
火炎を作る働きをし、又、一次燃焼室９での空気
と燃料との混合を効果的に促進させ、局部的な過
濃状態を作らない。さらに、バーナコーン７の出
口絞り部１１は、一次燃焼室９内の旋回予燃焼混
合ガスを主燃焼室１０に均一に一様に分布させ、
完全燃焼させるのに効果的である。

ところで燃焼熱により金属製の隔壁板４とセラ
ミツク材のバーナコーン７との熱膨脹差が出、筒
部１３が広がる方向へ膨張した場合、横型の燃焼
室では、バーナコーン７の自重によりバーナコー
ン７が前に出て傾こうとする。この時、係合部２
２は燃焼熱により外方へ広がる方向へ膨張したリ
ング状外周面２０により、バーナコーン７の上流
側のリング状内周面２３を係止し、バーナコーン
７の傾きを防ぐ。従つて空気と燃料との混合気は
同心軸上均一に一次燃焼室９に送り込まれ、又、
主燃焼室１０に均一に、傾きを持つ事なく一様に
分布させ、完全燃焼させる事が出来る。従つてヒ
ータチユーブ１６に対して、均一な加熱を行なう
事が出来、ヒータチユーブ１６内の作動気体は主
燃焼室１０内の熱を受けて均一に加熱される。

またバーナコーン７の取外しは、スワラー８を
外し、筒部１３から取り出せばよいので、簡単に
行なうことができる。

以上から明らかなように、この考案によれば、
隔壁板４の筒部１３内面と係合部２２でバーナコ
ーン７を支持させているので、熱膨脹によりバー
ナコーン７が傾く事がなく、又バーナコーン７へ
の応力印加もない。又、イグナイター２１を係合
部２２をアースとして使用できるため従来よりス
パークの位置が下がり、着火が確実で、且つ、火
炎がスワラー８に入るような不具合が防止され
る。また、バーナコーン７の着脱は従来通り、筒
部１３へのバーナコーン７の挿入および筒部１３
からのバーナコーン７の取出し作業で行なわれ、
きわめて簡単である。

（第２実施例） 第３図に本考案の第２実施例に係る燃焼器を示
す。この燃焼器はスワラー２４の金属製フランジ
２５の形状およびバーナコーン２６の形状が異な
ること以外は第１実施例の燃焼器と同様の構成で
ある。

すなわち金属製フランジ２５はリング状の溝部
２７を有し、溝部２７にバーナコーン２６の上流
側入口部に設けられたリング状凸部２８が嵌合し
ている。そして溝部２７を構成する２個のリム部
２９ａ，２９ｂにより、凸部２８は軸方向に対し
て垂直方向の両方向で係止されている。

本実施例の燃焼器も第１実施例の燃焼器と同様
の作用効果を奏し、好ましいものである。

［考案の効果］ 本考案によれば、燃焼器を横にして使用した場
合に、隔壁板とバーナコーンの間に熱膨脹の差が
生じても、バーナコーンは係合部に、傾くことな
く確実に係止される。従つて火炎の方向は傾くこ
となくバーナコーンの同心軸上で均一となり、ヒ
ータチユーブは各々均一に加熱される。またバー
ナコーンは単純形状であるために極部的な内部応
力は加わらない上に、外部より応力が加わること
はない。従つて急激な燃焼量の変化にもバーナコ
ーンは破損するような不具合は発生しない。また
副次的効果として、バーナコーンの上流側入口部
にイグナイターを設置することができる。従つて
スパークの位置をスワラーから離れた位置とする
ことが可能となり、スワラーを焼損させるような
不具合が防止される等、本考案の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本考案の第１の実施例の燃焼
器に関し、第１図はその全体概略断面図、第２図
はその要部拡大断面図である。第３図は本考案の
第２の実施例の燃焼器の要部拡大断面図である。
第４図、第５図は従来の燃焼器を示し、第４図は
その全体概略断面図、第５図はバーナコーンが傾
いているところを示す要部拡大断面図である。 図中、１……スターリング機関用燃焼器、３…
…燃料噴出ノズル、４……隔壁板、５……燃焼用
空気通路、７……バーナコーン、８……スワラ
ー、１０……主燃焼室、１３……筒部、１６……
ヒータパイプ、２０……リング状外周面、２１…
…イグナイター、２２……係合部、２３……リン
グ状内周面。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ハウジングと、 該ハウジングに外周部が保持され、中央部に
   テーパ状の筒部をもち、空気室と燃焼室とを分
   離する隔壁板と、 該筒部に挿入保持され、外周面がテーパ形状
   をなし、燃料と燃焼用空気との混合気を一次燃
   焼させるための円筒状のセラミツク製バーナコ
   ーンと、 該ハウジングに保持され、該燃焼室の内周側
   に配置された複数個のヒータチユーブと、 該ハウジングに保持され、該バーナコーンの
   上流部に該燃料を噴出する燃料噴出ノズルとか
   らなるスターリング機関用燃焼器において、 該隔壁板は金属材料により形成され、保持さ
   れた該バーナコーンの上流側のリング状内周面
   と係合するリング状外周面をもつ係合部を具備
   し、テーパ状の該筒部と該係合部とで該バーナ
   コーンを保持するように構成したことを特徴と
   するスターリング機関用燃焼器。 (2) 隔壁板のテーパ状の筒部の上流側端部は空気
   導入用スワラーの一部で構成され、該スワラー
   に係合部が設けられている実用新案登録請求の
   範囲第１項記載のスターリング機関用燃焼器。 (3) バーナコーンは上流側へ向かつて突出し、そ
   の内周面が係合面となるリング状の凸部を具備
   し、隔壁板の係合部は該リング状の凸部と同心
   円上に設けられたリング状の溝を具備し、該溝
   に該凸部が嵌合して係止されている実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のスターリング機関用
   燃焼器。