JPH0544911A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、燃焼量の可変範囲を狭めることな
く、空気供給時の噴流騒音を下げ、これにより燃焼騒音
を低減することを目的とするものである。 【構成】 第２の空気供給管33の第２のノズル34の径
を、液体燃料を微粒化する第１のノズル32の径よりも大
きくすることにより、第１のノズル32の径を従来より小
さくし、これにより第１の空気供給管31の空気流速を保
ちつつ空気流量を減少させるとともに、第２の空気供給
管33の空気流速を小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】請求項１及び請求項２の発明は、
気化した液体燃料を燃焼用空気と予混合して燃焼させる
液体燃料燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば実公昭５８−２１３７８号
公報に示された従来の液体燃料燃焼装置の燃焼器の断面
図である。図において、１は液体燃料を気化させるため
の気化室、２は気化室１の側壁に埋設され、気化室１を
加熱する電熱ヒータ、３は気化室１の上部に嵌合固定さ
れている絞り部、４は絞り部３上に設けられ、側壁に複
数の炎孔５が設けられているバーナヘッド、６はバーナ
ヘッド４の外周面に密着して巻装されている金網、７は
バーナヘッド４の上部を覆うキャップ、８は絞り部３に
一端部が埋設され、バーナヘッド４及びキャップ７を絞
り部３に固定するための特殊ねじ、９はバーナヘッド４
内に設けられ、底面に複数の穴を有している混合板、10
はバーナヘッド４を囲むように気化室１の上部に取り付
けられている環状の保炎リングである。

【０００３】11は気化室１の側壁に固定され気化室１内
に開口しているノズルであり、このノズル11は、送風機
（図示せず）に連通した空気供給管（図示せず）に接続
されている。また、ノズル11は、入口部11ａ，テーパ部
11ｂ及びのど部11ｃからなっている。12は燃料タンク
（図示せず）からの液体燃料を気化室１に供給する燃料
供給管であり、この燃料供給管12の先端部の燃料供給口
12ａは、ノズル11と同軸上にのど部11ｃから突出するよ
うに配置されている。

【０００４】次に、動作について説明する。電熱ヒータ
２に通電することにより、液体燃料の気化に必要な温度
（２００〜３００℃）まで気化室１が予熱される。予熱
完了後、送風機から空気供給管に送られた燃焼用空気
が、ノズル11から気化室１に供給される。また、燃料供
給管12からは、空気比（＝供給空気量／理論空気量）が
０.８程度になる量の液体燃料が気化室１に供給され
る。

【０００５】供給された液体燃料は、燃焼用空気のせん
断力により微粒化され、予熱された気化面で気化する。
気化した液体燃料（燃焼ガス）は、絞り部３，混合板９
を通過する際に、さらに燃焼用空気と予混合されて濃度
分布が均一になる。この後、燃焼ガスは、バーナヘッド
４の炎孔５上で点火装置（図示せず）により着火され、
一次火炎14及び二次火炎15を形成する。燃焼開始後は、
保炎リング10等により火炎から熱回収が行われることに
より気化室１が加熱されるので、電熱ヒータ２への入力
は不要となる。

【０００６】次に、図５は例えば特公昭５８−３８６９
０号公報に示された従来の他の液体燃料燃焼装置を示す
構成図である。図において、21は先端部にノズル11が接
続されている第１の空気供給管、22は第１の空気供給管
21から分岐され、先端部が底部から気化室１内に挿入さ
れている第２の空気供給管、23は第１及び第２の空気供
給管21，22の分岐部に設けられ、燃焼用空気を所定の割
合で第２の空気供給管22へ分流するコックであり、この
コック23は、入力制御コックを兼ねている。

【０００７】24は配管25を介して燃料タンク（図示せ
ず）に接続されている定油面器であり、この定油面器24
の油面中には、燃料供給管12の基端部が設けられてい
る。26はノズル11の入口部11ａの送風静圧を定油面器24
内の上部空間に導入する静圧管である。なお、他の部分
は、図４のものと同様である。

【０００８】図５に示す液体燃料燃焼装置においては、
送風機（図示せず）により第１の空気供給管21に燃焼用
空気が送風される。送風された燃焼用空気は、第１の空
気供給管21，第２の空気供給管22及び静圧管26に分配さ
れる。この入力は、コック23により調節される。このよ
うに、第１の空気供給管21に加えて第２の空気供給管22
を設けることにより、環境条件の変動に対して、空気比
が常に一定となり、適当な燃焼状態が維持される。

【０００９】図６は図５のコック23の流量特性を示す風
量，灯油量及び一次空気比とコック23のつまみ角度との
関係図である。この図に示すように、つまみを回すこと
により、入力はつまみの角度にほぼ比例して変化し、一
次空気比μは使用範囲内でほぼ一定となる。このため、
コック23のつまみを回すことにより、空気比を変えず
に、火力の調整が簡単に行える。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の液体燃料燃焼装置のうち図４に示したものにお
いては、ノズル11の先端部で液体燃料を微粒化するため
に、ノズル11への送風圧力を高くしなければならず、こ
れにより噴流騒音（Ａｉｒ−Ｊｅｔ音）が発生してしま
う。燃焼騒音は、ノズル11での噴流騒音が火炎で増幅さ
れるものであり、噴流騒音を下げれば燃焼騒音も下げる
ことができる。

【００１１】噴流騒音を下げるためには、ノズル11を通
過する燃焼用空気の流量又は流速を小さくすればよい
が、燃焼に必要な一次空気量が決まっているので、ノズ
ル11を通過する空気量を減らすことができない。また、
流量を変えずに、ノズル11の径を大きくして流速を下げ
ると、ノズル11への送風圧力が低下するため、粒径の大
きな粒子が間欠的に飛び出すようになり、液体燃料の微
粒化特性が悪くなってしまう。特に、低入力時に燃焼用
空気と十分に混合されなくなったり、火炎に激しい脈動
を生じたりするため、燃焼可変範囲が狭くなってしま
う。このように、図４の装置では、液体燃料の微粒化特
性を損なうことなく、燃焼騒音を低減することができな
いという問題点があった。

【００１２】一方、図５の装置においても、第２の空気
供給管22は騒音低減を目的として設けられたものではな
いため、ノズル11での噴流騒音は図４のものと同様であ
り、燃焼騒音も図４のものと同様に発生するという問題
点があった。

【００１３】請求項１及び請求項２の発明は、上記のよ
うな問題点を解決することを課題としてなされたもので
あり、燃焼量の可変範囲を狭めることなく、空気供給時
の噴流騒音を下げ、これにより燃焼騒音を低減すること
ができる液体燃料燃焼装置を得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る液
体燃料燃焼装置は、第２の空気供給管の先端部の径を、
液体燃料を微粒化する第１の空気供給管の先端部の径よ
りも大きくしたものである。

【００１５】請求項２の発明に係る液体燃料燃焼装置
は、第２の空気供給管の先端部の径を、液体燃料を微粒
化する第１の空気供給管の先端部の径よりも大きくする
とともに、第１及び第２の空気供給管を、それぞれ供給
された燃焼用空気が気化室内で同方向に旋回するよう
に、気化室の側壁に接線方向へ向けて開口させたもので
ある。

【００１６】

【作用】請求項１の発明においては、第２の空気供給管
の先端部の径を大きくすることにより、第１の空気供給
管の先端部の径を小さくし、第１の空気供給管の空気流
速を保ちつつ空気流量を減少させる。

【００１７】請求項２の発明においては、第２の空気供
給管の先端部の径を大きくすることにより、第１の空気
供給管の先端部の径を小さくし、第１の空気供給管の空
気流速を保ちつつ空気流量を減少させ、また燃焼用空気
を気化室内で旋回させることにより、燃焼用空気の滞留
時間を長くし、燃焼用空気と気化した液体燃料との混合
ガスの濃度分布を均一化する。

【００１８】

【実施例】以下、請求項１及び請求項２の発明の実施例
を図について説明する。図１は請求項１の発明の一実施
例による液体燃料燃焼装置を示す構成図であり、図４及
び図５と同一又は相当部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。図において、31は気化室１と送風機（図
示せず）との間に設けられ、気化室１に燃焼用空気を供
給するとともに、燃料供給管12から放出される液体燃料
を微粒化する第１の空気供給管であり、この第１の空気
供給管31の先端部には、気化室１の側壁に開口した第１
のノズル32が設けられている。また、第１のノズル32
は、第１の入口部32ａ，第１のテーパ部32ｂ及び従来例
のものより小径の第１ののど部32ｃからなっている。さ
らに、燃料供給管12の先端部の燃料供給口12ａは、第１
のノズル32と同軸上にのど部32ｃから突出するように配
置されている。

【００１９】33は第１の空気供給管31から分岐されてお
り、気化室１に燃焼用空気を供給する第２の空気供給管
であり、この第２の空気供給管33の先端部には、気化室
１の側壁に開口した第２のノズル34が設けられている。
また、第２のノズル34は、第２の入口部34ａ，第２のテ
ーパ部34ｂ及び第２ののど部34ｃからなっている。さら
に、第２ののど部34ｃの径は、第１ののど部32ｃの径よ
り大きくなっている。

【００２０】35は配管36を介して燃料タンク（図示せ
ず）に接続されている定油面器であり、この定油面器35
の油面中には、燃料供給管12の基端部が設けられてい
る。また、定油面器35と第１のノズル32との間には、静
圧管26が接続されている。37は定油面器35内に液体燃料
を送るポンプである。

【００２１】次に、動作について説明する。気化室１が
所定の温度に達したら、従来と同量の燃焼用空気が送風
機より送風される。送風された燃焼用空気は、第１の空
気供給管31と第２の空気供給管33とに分配される。第１
の空気供給管31の燃焼用空気は、第１のノズル32から気
化室１に供給される際に、液体燃料を微粒化する。

【００２２】第１の空気供給管31の燃焼用空気は、第２
の空気供給管33に分岐した分だけ従来より少ない量であ
るが、第１ののど部32ｃが従来より小径になっているた
め、第１ののど部32ｃにおける空気流速は従来と同じで
ある。従って、燃焼用空気のせん断力も従来と同じであ
り、液体燃料の微粒化特性は悪化しない。一方、第２の
空気供給管33の燃焼用空気は、第１のノズル32より大径
の第２のノズル34から気化室１内へ噴出するため、第２
ののど部34ｃを通過する燃焼用空気の流速は小さいもの
である。

【００２３】供給される液体燃料については、第１のノ
ズル32内に生じた送風静圧を静圧管26を介して作用させ
ているため、送風静圧と気化室１の内圧との差圧に応じ
た燃料量が、燃料供給口12ａから気化室１に供給され
る。気化室１内に噴出された液体燃料は、予熱された気
化面で気化し、気化室１内で燃焼用空気と混合されて予
混合気となる。この予混合気は、絞り部３及び混合板９
を通過し、バーナヘッド４の炎孔５上で一次火炎14及び
二次火炎15を形成する。

【００２４】このような液体燃料燃焼装置では、第２の
空気供給管33に分岐した分だけ第１の空気供給管31の空
気流量が少なくなっているので、第１の空気供給管31の
噴流騒音が低減される。また、第２のノズル34の径を大
きくして第２の空気供給管33の空気流速を小さくしてい
るので、第２の空気供給管33の噴流騒音もかなり低減さ
れる。従って、全体としての燃焼騒音が低減される。し
かも、第１の空気供給管31の空気流速を従来と同じにし
ているので、液体燃料の微粒化特性も損なわない。

【００２５】次に、図２は請求項２の発明の一実施例に
よる液体燃料燃焼装置の要部断面図である。図におい
て、第１及び第２のノズル32，34は、それぞれ供給され
た燃焼用空気が気化室１内で内壁面に沿って同方向に旋
回するように、気化室１の側壁に接線方向へ向けて開口
している。なお、他の部分は図１と同様である。

【００２６】図２の装置においては、第１の空気供給管
31からの燃焼用空気は、第１のノズル32を介して気化室
１に供給される。また、第２の空気供給管33からは、第
２のノズル34を介して燃焼用空気の不足分が気化室１に
供給される。このとき、第１及び第２の空気供給管31，
33の両方が、気化室１の側壁に設けられているため、図
５のように気化室１の底部に設けられている場合に比べ
て、燃焼用空気と燃焼ガスとの予混合の濃度分布が均一
に保たれ、火炎分布が良好になる。

【００２７】さらに、それぞれの燃焼用空気は、気化室
１の内壁面に沿うように同方向に噴出されて旋回流とな
るため、気化室１での滞留時間が長くなり、予混合の濃
度分布が一段と均一になる。しかも、第２のノズル34か
らの送風により、第１のノズル32のせん断力が弱められ
るようなこともなく、液体燃料の微粒化が良好に行わ
れ、安定した火炎が形成される。

【００２８】図３は発明者らが行った実験結果の一例を
示す燃焼量と燃焼音との関係図である。この実験では、
従来装置のノズル径をφ８.８ｍｍとし、実施例の装置
の第１のノズル32のノズル径をφ５.０ｍｍ、第２のノ
ズル34のノズル径をφ１５.０ｍｍとした。この実験で
は、第１のノズル32のノズル断面積を従来装置の１／３
にして、残りの２／３を第２のノズル34から供給してい
る。実施例の装置では、第１のノズル32の空気流速が従
来装置と同じであるため、微粒化特性及び燃焼分布は悪
化せず、しかも４ｄＢ程度の騒音低減を達成することが
できた。

【００２９】ところで、燃焼中に燃焼量を変えたい場合
には、送風機の回転数により第１及び第２の空気供給管
31，33へ送る空気量を変化させればよい。すると、これ
に伴って静圧管26から定油面器35に伝わる圧力も同様に
変化するため、液体燃料と燃焼用空気との比率（空気
比）は燃焼量によらずほぼ一定となり、良好な燃焼状態
が維持される。

【００３０】なお、上記各実施例では第２の空気供給管
33の先端部に第２のノズル34を設けたものを示したが、
ノズルのような絞りを設けず、径が変化しない円筒状の
先端部にしてもよい。また、上記各実施例では１台の送
風機からの燃焼用空気を第１及び第２の空気供給管31，
33に分配したが、第１及び第２の空気供給管31，33のそ
れぞれに送風機を連結し、それぞれ空気量を制御しても
よい。さらに、第１及び第２の供給管31，33の配置位置
は上記実施例に限定されず、例えば図２のＡに示すよう
な位置でもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明の
液体燃料燃焼装置は、第２の空気供給管の先端部の径
を、液体燃料を微粒化する第１の空気供給管の先端部の
径よりも大きくしたので、第１の空気供給管の先端部の
径を従来より小さくすることができ、これにより第１の
空気供給管の空気流速を保ちつつ空気流量を減少させる
ことができるとともに、第２の空気供給管の空気流速を
小さくすることができ、この結果燃焼量の可変範囲を狭
めることなく、空気供給時の噴流騒音を下げ、これによ
り燃焼騒音を低減することができるという効果を奏す
る。

【００３２】また、請求項２の発明の液体燃料燃焼装置
は、第２の空気供給管の先端部の径を、液体燃料を微粒
化する第１の空気供給管の先端部の径よりも大きくする
とともに、第１及び第２の空気供給管を、それぞれ供給
された燃焼用空気が気化室内で同方向に旋回するよう
に、気化室の側壁に接線方向へ向けて開口させたので、
上記請求項１の発明の効果に加えて、燃焼用空気の滞留
時間を長くし、燃焼用空気と気化した液体燃料との混合
ガスの濃度分布を均一化することができ、液体燃料の微
粒化特性を損なわず、安定した火炎を形成することがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による液体燃料燃焼
装置を示す構成図である。

【図２】請求項２の発明の一実施例による液体燃料燃焼
装置の要部断面図である。

【図３】従来装置及び実施例の装置における騒音特性を
示す燃焼量と燃焼音との関係図である。

【図４】従来の液体燃料燃焼装置の一例の燃焼器の断面
図である。

【図５】従来の液体燃料燃焼装置の他の例を示す構成図
である。

【図６】図５のコックの流量特性を示す風量，灯油量及
び一次空気比とコックのつまみ角度との関係図である。

【符号の説明】 １ 気化室 12 燃料供給管 31 第１の空気供給管 33 第２の空気供給管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料を気化させる気化室と、この気
   化室に液体燃料を供給する燃料供給管と、先端部が前記
   燃料供給管を囲繞しており、前記気化室に燃焼用空気を
   供給するとともに、前記燃料供給管から放出される液体
   燃料を微粒化する第１の空気供給管と、先端部の径が前
   記第１の空気供給管の先端部の径より大きくなってお
   り、前記気化室に燃焼用空気を供給する第２の空気供給
   管とを備えていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 【請求項２】 液体燃料を気化させる気化室と、この気
   化室に液体燃料を供給する燃料供給管と、先端部が前記
   燃料供給管を囲繞しており、前記気化室に燃焼用空気を
   供給するとともに、前記燃料供給管から放出される液体
   燃料を微粒化する第１の空気供給管と、先端部の径が前
   記第１の空気供給管の先端部の径より大きくなってお
   り、前記気化室に燃焼用空気を供給する第２の空気供給
   管とを備え、前記第１及び第２の空気供給管は、それぞ
   れ供給された燃焼用空気が前記気化室内で同方向に旋回
   するように、前記気化室の側壁に接線方向へ向けて開口
   していることを特徴とする液体燃料燃焼装置。