JPH094816A - 燃料噴霧式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 噴霧された燃料へ一次空気を安定供給すると
ともに、燃焼炎の安定化のための旋回流を安定させるこ
とのできる燃料噴霧式燃焼装置を提供することを目的と
する。 【構成】 燃焼用空気が送り込まれるバーナダクト４
と、先端がこのバーナダクト内に挿入され燃料を噴射す
るノズル５と、このノズルを取り囲んで設けられる内筒
７と、この内筒に連続して設けられ燃焼空間を形成する
燃焼筒８とを備え、前記内筒には前記燃焼筒との接続側
の端部に前記燃料の噴霧方向前方へ向かって縮径する絞
り部７ａが形成され、前記燃焼筒には前記内筒との接続
側端面に接続部を取り囲むようにして複数の旋回羽根１
３が形成されている燃料噴霧式燃焼装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油給湯機あるいは石
油温水ボイラー等に使用される燃料噴霧式燃焼装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の燃料噴霧式燃焼装置（以
下、燃焼装置と略称する）の一構造例が、たとえば、実
公昭６２ー１８８０９号公報において提案されている。
この燃焼装置は、送風ファンによって燃焼用空気が送り
込まれるバーナダクトと、このバーナダクトの内部に設
置され燃料を噴霧するノズルと、このノズルを取り囲ん
で設けられる内筒と、この内筒に連続して設けられ、前
記燃料の噴霧方向前方に燃焼空間を形成する燃焼筒と、
前記内筒の内部に、前記ノズルの前方に対向するように
して取り付けられた保炎板とを備えた構成となってい
る。

【０００３】そして、前記内筒および燃焼筒は、前記バ
ーナダクトを径方向に２分割して、２系統の空気流路を
同軸状に形成し、軸心側の流路を前記バーナへの一次空
気供給用とし、また、外周部の流路を二次空気供給用と
している。また、前記燃焼筒は、燃料の噴霧方向前方に
いくにしたがい順次拡径するように多段状に形成されて
いるとともに、その外周面には、外側を流れる二次空気
を前記燃焼空間へ径方向に沿って送り込む多数の通気孔
が形成され、また、大径部と小径部との接続部となる軸
方向と直交する面には、前記二次空気を前記燃焼筒の内
面に沿って軸方向に送り込む多数の通気孔が形成されて
いる。

【０００４】このように構成された従来の燃焼装置にお
いては、バーナダクト内へ送り込まれる燃焼用空気が、
内筒の内側へ流れ込む一次空気と外側へ流れ込む二次空
気とに分けられ、前記一次空気の内、前記内筒の中心部
を流れる一次空気が、前記内筒内に設置されているノズ
ルから噴霧される燃料と混合されたのちに、前記保炎板
のノズルと対向する位置に形成されている開口から前記
燃焼空間へ送り込まれ、また、前記内筒の内壁部を流れ
る一次空気が、ノズルの前方に設置されている保炎板の
前記開口を取り囲む位置に設けられた旋回羽根を通過さ
せられることにより、前記燃焼空間において前記保炎板
の前方に旋回流を形成するようになっている。

【０００５】そして、前記ノズルから噴霧される燃料が
着火されることにより形成される燃焼炎は、前記保炎板
の開口から燃焼空間へ延び、かつ、前記旋回羽根によっ
て形成される一次空気の旋回流によって発生させられる
負圧、および、燃焼筒の内面に沿って軸方向に送り込ま
れる二次空気によって発生させられる負圧によって引き
寄せられて、短い安定した燃焼炎に保持されるととも
に、前記燃焼筒の周壁から径方向に送り込まれる二次空
気が前記燃焼炎に混合されることにより、安定した燃焼
が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の燃焼装置においては、前述したように、その一次
空気が内筒内へ供給された後に、その一部が、噴霧され
た燃料と混合され、残りが、保炎板の旋回羽根へ送り込
まれるように分流されるが、この分流に際し、両者を明
確に分離する手段がなく、旋回羽根と開口における流路
抵抗差に基づいて分流されることから、それぞれの供給
量が不安定になり、空燃比が変動してしまう不具合や、
旋回流が不安定になるといった不具合が生じ、燃焼効率
の低下や燃焼炎の不安定化を招くおそれがある。

【０００７】本発明は、前述した従来の問題点に鑑みて
なされたもので、噴霧された燃料へ一次空気を安定供給
するとともに、燃焼炎の安定化のための旋回流を安定さ
せることのできる燃料噴霧式燃焼装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の燃料噴霧式燃焼装置は、前述した目的を達成するため
に、燃焼用空気が送り込まれるバーナダクトと、先端が
このバーナダクト内に挿入され燃料を噴射するノズル
と、このノズルを取り囲んで設けられる内筒と、この内
筒に連続して設けられ燃焼空間を形成する燃焼筒とを備
え、前記内筒には前記燃焼筒との接続側の端部に前記燃
料の噴霧方向前方へ向かって縮径する絞り部が形成さ
れ、前記燃焼筒には前記内筒との接続側端面にその接続
部を取り囲むように複数の旋回羽根が形成された構成と
したものである。

【０００９】また、本発明の請求項２に記載の燃料噴霧
式燃焼装置は、請求項１における前記燃焼筒が、前記燃
料の噴霧方向前方へ向かって多段階に拡径されていると
ともに、その周面および隣接する小径部と大径部とを接
続する端面のそれぞれに、通気孔が形成された構成とし
たものである。

【００１０】さらに、本発明の請求項３に記載の燃料噴
霧式燃焼装置は、請求項２における前記燃焼筒がその長
さ方向に複数に分割され、その分割されたそれぞれの部
位が耐熱性の異なる材料によって形成された構成とした
ものである。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１に記載の燃料噴霧式燃焼装置
によれば、バーナダクト内に送り込まれた燃焼用空気
は、その一部が内筒内へ導かれて、その下流側の端部に
形成されている絞り部によって、この内筒内に設置され
ているノズルの前方へ案内され、このノズルから噴霧さ
れる燃料と混合されたのちに、前記内筒に連設されてい
る燃焼筒内に形成されている燃焼空間へ送り込まれる。

【００１２】また、前記燃焼用空気の他の部分は、内筒
および燃焼筒の外周部へ導かれ、その一部が、前記内筒
と燃焼筒との接続部に至ると、前記内筒の絞り部の外面
と前記燃焼筒の端面とによって形成された窪みよって案
内されて、前記燃焼筒の上流側の端面へ向けて案内され
た後に、この端面に設けられている旋回羽根を通過させ
られて、この燃焼筒の上流側の端部近傍の燃焼空間内に
旋回流を形成する。

【００１３】この結果、絞り部は、ノズル先端へ供給さ
れる一次空気を、旋回流を生成するための一次空気と完
全に分離する分離部材として作用するとともに、前記ノ
ズルの先端へ確実に案内する案内部材として作用するた
め、安定した空燃比が得られる。

【００１４】また、内筒と燃焼筒との間に形成されてい
る窪みは、内筒の外周部を流れる燃焼用空気を旋回羽根
へ向けて案内するので、この旋回羽根への燃焼用空気の
供給が確実に行なわれて、燃焼空間内に安定した旋回流
が生成される。

【００１５】また、本発明の請求項２に記載の燃料噴霧
式燃焼装置によれば、燃焼筒の隣接する大径部と小径部
との接続面となる端面に形成されている通気孔は、前記
燃焼筒の内面に沿って二次空気を送り込むように作用す
るので、この燃焼筒の内面近傍に負圧帯が形成され、燃
焼空間内の燃焼炎が前記負圧帯へ引き寄せられて燃焼炎
の安定化が図られ、この燃焼筒の内面近傍へ引き寄せら
れた燃焼炎に対して、前記燃焼筒の周面に形成されてい
る通気孔から二次空気が供給されることにより、二次空
気の供給が確実に行なわれ、燃焼効率の向上が図れる。

【００１６】さらに、本発明の請求項３に記載の燃料噴
霧式燃焼装置によれば、その能力を段階的に変化させた
場合、その燃焼炎による発熱量が変化するとともに、燃
焼炎の形成位置が燃料の噴霧方向に沿って変化するが、
前記燃焼筒が燃料の噴射方向に沿って複数に分割されて
いるとともに、分割された各部位が耐熱性の異なる材料
によって形成されているので、この位置変化する燃焼炎
に対応させた燃焼筒の最適な耐熱性が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１および図２中、符号１は、本実施
例に係わる燃料噴霧式燃焼装置（燃焼装置と略称する）
を示し、送風ダクト２と、この送風ダクト２の上流側の
端部に取り付けられた送風ファン３と、前記送風ダクト
２の下流側の端部に、この送風ダクト２と略直交するよ
うにして連設されたバーナダクト４と、このバーナダク
ト４の基端部から前記送風ダクト２へかけて設置された
燃料噴霧用のノズル５と、このノズル５に併設された点
火プラグ６と、これらのノズル５および点火プラグ６の
先端部分を取り囲んで設けられた内筒７と、この内筒７
の、前記燃料の噴霧方向前方側に取り付けられた燃焼筒
８と、前記ノズル５へ燃料を供給する燃料供給手段９と
によって構成されている。

【００１８】そして、この燃焼装置１は、たとえば、図
３に示すように、石油給湯機１０の熱交換部１０ａに取
り付けられて使用されるようになっている。

【００１９】さらに詳述すれば、前記内筒７は、図１お
よび図４に示すように、燃料噴霧方向前方側の端面が、
前方に行くにしたがい漸次小径となるように略円錐台状
に形成されて絞り部７ａとなされており、その小径部す
なわち頂部には開口７ｂが形成されていて、この開口７
ｂに前記ノズル５が対向位置させられている。

【００２０】また、この内筒７に連設される前記燃焼筒
８は、本実施例においては、図４に詳述するように、そ
の軸方向に相互に嵌合させられた２つの燃焼筒構成体１
１・１２によって構成されており、その一方の燃焼筒構
成体１１は有底筒状に形成されており、その底壁１１ａ
において、前記内筒７へ接続されているとともに、前記
開口７ｂを介して相互に連通させられている。

【００２１】さらに、この一方の燃焼筒構成体１１の開
口端部には、半径方向外方へ向かうフランジ１１ｂが形
成され、このフランジ１１ｂの外周端部には、第１の燃
焼筒構成体１１の軸方向に沿って突出する支持リング１
１ｃが一体に形成されており、この支持リング１１ｃの
内側に、前記第２の燃焼筒構成体１２が嵌合固定される
ようになっている。

【００２２】ここで、前記内筒７に絞り部７ａが形成さ
れていることにより、この絞り部７ａの外壁面と、前記
燃焼筒８を構成する第１の燃焼筒構成体１１の底壁１１
ａとの間に環状の窪みＤが形成される。

【００２３】さらに、前記第１の燃焼筒構成体１１の底
壁１１ａには、前記窪みＤと前記第１の燃焼筒構成体１
１の内部とを連通する通気孔１１ｄが軸線回りに所定間
隔をおいて複数設けられているとともに、これらの通気
孔１１ｄに対応する位置に、これらの通気孔１１ｄを通
過する燃焼用空気を旋回流とするための旋回羽根１３が
設けられ、かつ、前記フランジ１１ｂには、図５に示す
ように、第１の燃焼筒構成体１１の軸線方向に沿う通気
孔１１ｅが周方向に所定間隔をおいて多数形成されてい
る。

【００２４】前記燃焼筒８を構成する前記第２の燃焼筒
構成体１２は、前記第１の燃焼筒構成体１１の支持リン
グ１１ｃに嵌合させられる小径部１２ａと、この小径部
１２ａに連続して形成された大径部１２ｂとによって構
成されているとともに、これらの小径部１２ａと大径部
１２ｂとを接続する連続壁１２ｃが、第２の燃焼筒構成
体１２の軸線に対して略直交させられている。

【００２５】また、前記小径部１１ａおよび大径部１２
ｂの周壁には、図４に示すように、多数の通気孔１２ｄ
が径方向に沿って形成されているとともに、前記連続壁
１２ｃには、図５に示すように、軸線方向に沿った多数
の通気孔１２ｅが軸線回りに所定間隔をおいて形成され
ている。

【００２６】これらの両燃焼筒構成体１１・１２が相互
に嵌合させられることによって構成される燃焼筒８は、
図１および図４に示すように、燃料の噴霧方向前方へ向
けて多段階に拡径された形状となされる。

【００２７】また、バーナダクト４の内端のフランジに
は、燃焼筒構成体１２からさらに内方に延びる燃焼炎が
前方へ広がるのを阻止する保炎装置１５が設けられる。
この保炎装置１５により着火時のすすの発生等を抑制で
きる。

【００２８】ついで、このように構成された本実施例の
作用について説明する。まず、送風ファン３が始動させ
られることによって、燃焼用空気が送風ダクト２を経て
バーナダクト４へ向けて送り込まれる。

【００２９】そして、このバーナダクト４へ向けられた
燃焼用空気は、その内部に設置されている内筒７の内部
と外部とに分離されて、内筒７の内部へ導かれた燃焼用
空気は、この内筒７の絞り部７ａへ送り込まれたのち
に、この絞り部７ａの内壁面によって内筒の軸心へ向け
て案内される。

【００３０】これによって、前記内筒７内に流入した燃
焼用空気が、一次空気として、ノズル５から噴霧される
燃料へ向けて流し込まれてこの燃料と混合された後に、
前記絞り部７ａの頂部に形成されている開口７ａから燃
焼筒８内へ流入する。

【００３１】ここで、前記燃料と混合される一次空気
が、内筒７によって他の燃焼用空気と分離されて供給さ
れるとともに、前記絞り部７ａによって前記ノズル５の
燃料の噴霧経路へ確実に案内されることから、燃料と混
合される一次空気が安定供給され、かつ、燃料と一次空
気との混合が確実に行なわれて、安定した空燃比が得ら
れるとともに燃焼効率の向上が図られる。

【００３２】また、内筒７の外側へ分離された燃焼用空
気は、この内筒７の外周に沿って燃焼筒８へ向けて移動
させられるが、その一部が、前記内筒７と燃焼筒８との
間に形成されている窪みＤに流れ込むとともに、前記内
筒７の絞り部７ａの外面の傾斜に沿って案内されて、こ
の窪みＤへ露出させられている燃焼筒８の通気孔１１ｄ
へ送り込まれる。

【００３３】このようにして燃焼筒８の通気孔１１ｄへ
案内された燃焼用空気は、この通気孔１１ｄを通過する
間に、その流れが旋回羽根１３によって燃焼筒８の接線
方向へ向けて変更されることにより、前記燃焼筒８を構
成する第１の燃焼筒構成体１１内に旋回流が生成され
る。

【００３４】ここで、前記旋回羽根１３へ送り込まれる
燃焼用空気は、前記窪みＤによって形成される独立した
流路によって案内されることから、他の部分における燃
焼用空気の流れの影響を受けることなく円滑に前記旋回
羽根１３へ供給され、これによって安定した旋回流が生
成される。

【００３５】さらに、前記窪みＤに流入した燃焼用空気
以外の燃焼用空気は、燃焼筒８の外周部へ流れ込み、そ
の流れ方向と直交して設けられているフランジ１１ｂや
連続壁１２ｃに形成されている通気孔１１ｅ・１２ｅか
ら、前記燃焼筒８内に、その内壁面に沿って流れ込み、
また、残余の燃焼用空気が燃焼筒８の周壁に形成されて
いる通気孔１２ｄから、燃焼筒８の中心へ向けて流れ込
む。

【００３６】そして、前記ノズル５からの燃料の噴霧に
先立って、点火プラグ６へ通電されることにより、前記
燃料に点火されて、前記燃焼筒８内に燃焼炎が生成され
るが、この燃焼炎が、前述した旋回流に伴って発生する
負圧と、前記内壁面に沿って流れ込む二次空気の流れに
伴って発生する負圧によって、燃焼筒８の内壁側へ引き
寄せられることにより、燃焼筒８の長さ方向において短
い安定した燃焼炎が生成される。

【００３７】また、前記燃焼筒８の周壁側へ引き寄せら
れた燃焼炎に対して、前記周壁から燃焼筒８の中心へ向
けて流入する燃焼用空気が混合させられることから、燃
焼炎に対する二次空気の供給が効率よく行なわれて、燃
焼効率が一層高められる。

【００３８】さらに、燃焼装置１への要求能力が段階的
に調整される場合、その能力段階毎に燃焼炎の中心位置
や大きさが異なる。

【００３９】しかしながら、本実施例においては、燃焼
筒８が段階的に拡径する形状となされていることから、
変化する燃焼炎の大きさや位置に対応して燃焼筒８が適
切な位置関係に保持され、この点からも、燃焼炎の安定
化が図られる。

【００４０】なお、前記実施例において示した各構成部
材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づ
き種々変更可能である。

【００４１】たとえば、前記実施例において燃焼筒８を
多段状に拡径した例について説明したが、均一な内径の
燃焼筒を用いてもよい。また、前記燃焼筒８を長さ方向
に分割した例について示したが、一体構造のものであっ
てもよく、また、分割された燃焼筒８の各燃焼筒構成体
１１・１２を耐熱性の異なる材料によって構成するよう
にしてもよいものである。たとえば、第２の燃焼筒構成
体１２を耐熱性の高い材料によって形成し、第１の燃焼
筒構成体１１を、前記第２の燃焼筒構成体１２よりも耐
熱性の低い材料によって形成することも可能である。こ
のような構成とすることにより、要求能力が小さい場合
における燃焼炎に対して耐熱性の低い材料によって形成
された第１の燃焼筒構成体１１を対向させることによ
り、高価な高耐熱材料の使用量が軽減されて、燃焼装置
１のコスト低減が図られる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係わる燃料噴霧式燃焼装置によれば、ノズルから噴霧
される燃料に供給される一次空気を、内筒によって他の
燃焼用空気から分離して供給するとともに、内筒に形成
した絞り部によって前記ノズルの燃料噴霧経路へ向けて
確実に供給することができ、これによって、燃焼を安定
して行なわせることができるとともに、高効率の燃焼を
得ることができる。

【００４３】また、内筒に絞り部を形成することによ
り、内筒と燃焼筒との間に、内筒の絞り部の外面によっ
て形成される傾斜した案内面を備えた窪みを形成するこ
とができ、これによって、燃焼筒に形成されている旋回
羽根に至る送風通路を形成して、この旋回羽根への燃焼
用空気の供給を確実に行なうとともに、前記燃焼筒内に
安定した旋回流を生成することができる。

【００４４】また、本発明の請求項２に係わる燃料噴霧
式燃焼装置によれば、燃焼筒の隣接する大径部と小径部
との接続面となる端面に形成されている通気孔から、前
記燃焼筒の内面に沿って二次空気を送り込むことができ
るとともに、この二次空気により、この燃焼筒の内面近
傍に負圧帯を形成し、この負圧帯によって燃焼空間内の
燃焼炎を引き寄せることができ、燃焼炎の安定化を図る
ことができ、この燃焼筒の内面近傍へ引き寄せられた燃
焼炎に対して、前記燃焼筒の周面に形成されている通気
孔によって二次空気を供給することにより、二次空気の
供給を確実に行なって燃焼効率の向上を図ることができ
る。

【００４５】さらに、本発明の請求項３に係わる燃料噴
霧式燃焼装置によれば、その能力を段階的に変化させた
場合においても、前記燃焼筒が燃料の噴射方向に沿って
複数に分割されているとともに、分割された各部位が耐
熱性の異なる材料によって形成されていることにより、
位置変化し発熱量が変化する燃焼炎に対応して、燃焼筒
の部位に最適な耐熱性を与えることができる。したがっ
て、低能力時の燃焼炎に対して耐熱性の低い安価な材料
の燃焼筒を対応させることにより、高価な高耐熱性材料
の使用量を軽減してコストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施例を示す側面図である。

【図３】本発明の一実施例が適用された石油給湯機を示
す外観斜視図である。

【図４】本発明の一実施例を示すもので、要部の拡大縦
断面図である。

【図５】本発明の一実施例を示すもので、要部の側面図
である。

【符号の説明】

１ 燃料噴霧式燃焼装置 ２ 送風ダクト ４ バーナダクト ５ ノズル ７ 内筒 ７ａ 絞り部 ７ｂ 開口 ８ 燃焼筒 １１ 第１の燃焼筒構成体 １１ａ 底壁 １１ｂ フランジ １１ｃ 支持リング １１ｄ・１１ｅ 通気孔 １２ 第２の燃焼筒構成体 １３ 旋回羽根 １２ａ 小径部 １２ｂ 大径部 １２ｃ 連続壁 １２ｄ・１２ｅ 通気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 秀和 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼用空気が送り込まれるバーナダクト
   と、先端がこのバーナダクト内に挿入され燃料を噴射す
   るノズルと、このノズルを取り囲んで設けられる内筒
   と、この内筒に連続して設けられ燃焼空間を形成する燃
   焼筒とを備え、前記内筒には前記燃焼筒との接続側の端
   部に前記燃料の噴霧方向前方へ向かって縮径する絞り部
   が形成され、前記燃焼筒には前記内筒との接続側端面に
   その接続部を取り囲むように複数の旋回羽根が形成され
   ていることを特徴とする燃料噴霧式燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記燃焼筒が、前記燃料の噴霧方向前方
   へ向かって多段階に拡径されているとともに、その周面
   および隣接する小径部と大径部とを接続する端面のそれ
   ぞれに、通気孔が形成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の燃料噴霧式燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼筒がその長さ方向に複数に分割
   され、その分割されたそれぞれの部位が耐熱性の異なる
   材料によって形成されていることを特徴とする請求項２
   に記載の燃料噴霧式燃焼装置。