JPH0953809A - 液体燃料用バーナーの混合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低騒音で燃焼効率の高い液体燃料の燃焼装置
を実現可能な混合器を提供する。 【解決手段】 ほぼ筒状のフレームコーン２１と、その
フレームコーン内に同軸状に配置された内筒３０と、内
筒の後端３９に取り付けられた整流板４０とを有してお
り、フレームコーン２１ではその先端から燃焼用空気の
一部が中心軸の方向に供給される。内筒は小径の第１の
筒部３１と、大径の第２の筒部３２を備えており、整流
板４０の孔４１および４２から導入された燃焼用空気が
中心軸とほぼ平行に内部を流れる。このため、燃料と燃
焼用空気は混合されず、予熱された状態でフレームコー
ン２１の先端近傍で混合され急激にかつ完全に燃焼され
る。従って、旋回流はなく、燃焼が燃料の流速の低い領
域で行われるので燃焼騒音が低減される。また、燃料お
よび燃焼用空気が予熱されるので燃焼効率も高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石油などの液体燃
料を噴霧して燃焼させる液体燃焼用バーナーに好適な混
合器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６に、石油などの液体燃料を用いて温
風を発生する温風発生器の概要を示してある。この温風
発生器１は、一方の面が耐熱性の多孔金属板からなるパ
ネル７となり、他の面が断熱材３で覆われた燃焼室４を
備えており、この燃焼室４の内部において、バーナーノ
ズル５から噴霧された灯油などの液体燃料が燃焼用ファ
ン６から供給された燃焼用空気と共に燃焼する。そし
て、燃焼によって発生した熱が赤外線としてパネル７か
ら外部に効率良く放射される。液体燃料は、燃料タンク
８から燃料ポンプ９によってバーナーノズル５に供給さ
れる。バーナーノズル５から噴霧された燃料は、バーナ
ーノズル５の近傍に設けられた点火棒１０によって点火
され、燃焼が開始される。

【０００３】バーナーノズル５の前方には、バーナーノ
ズル５から噴霧された燃料と燃焼用ファン６から供給さ
れた燃焼空気とを混合させる混合器２０が設置されてい
る。

【０００４】従来の混合器２０は、図７に示すように、
筒状の外筒１１および内筒１２によって構成されてお
り、内筒１２の後端に取り付けられた保炎板１３を介し
て燃焼用空気が供給され、さらに、外筒１１と内筒１２
の間の空気通路１４を通って２次燃焼用の空気が供給さ
れる。また、保炎板１３には液体燃料と燃焼用空気を効
率良く混合し、均等に燃焼させるように、燃焼用空気を
旋回させながら内筒１２の内部に導入するスタビライザ
ー１５が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような液体燃料
をバーナーから噴霧して燃焼させるタイプの燃焼装置を
用いた温風発生器は、気化式やポット式のものと比較し
燃焼量を大きくできるので、発熱量の大きな温風発生器
を安価に提供できる。その反面、気化式等の温風発生器
と比較し燃焼音が大きい。上記のような温風発生器で
は、放熱スクリーン等を介してこの燃焼音が外部に直接
あるいは間接的に伝播するので、温風発生器から発生す
る騒音が大きくなる。従って、体育館や待合室などの比
較的低いノイズレベルの要求される箇所に設置するに
は、さらに騒音の低い燃焼装置の設置された温風発生器
が望ましい。そこで、本発明では、噴霧式の液体燃料燃
焼装置における燃焼音を低減することを目的としてお
り、このために好適な混合器を提供することを目的とし
ている。

【０００６】また、気化式等に対して噴霧式の燃焼装置
の燃焼効率を向上することが難しい。そこで、本発明に
おいては、噴霧式の液体燃料燃焼装置おける燃焼効率の
向上を図れる混合器を提供することも目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従来の液体燃料燃焼装置
において燃焼騒音を増大している原因の１つに燃焼炎が
旋回していることが挙げられる。従来の液体燃料燃焼装
置では、上述したように、旋回羽根を用いたスタビライ
ザーによって燃焼用空気を旋回した状態で内筒の内部に
導いているので、燃焼炎が旋回している。従って、混合
器内部および燃焼室内の空気は振動しやすい状態となっ
ており、燃焼音の増大を招いている。

【０００８】さらに、旋回した状態で燃焼用空気が導入
されるので、保炎板の近傍で燃料と空気が混合され燃焼
は急激に進む。従って、ノズルから吹き出された直後の
流速が高く加圧された雰囲気で燃焼が行われ、この部分
が燃焼によって容積が急膨張し騒音が発生する箇所とな
っている。このため、エネルギーの大きな燃焼音が発生
し、騒音の低減が難しい要因となっている。

【０００９】そこで、本発明においては、液体燃料用の
バーナーノズルの前方に設置される混合器であって、燃
焼用空気の一部を前方に導き、その先端からほぼ中心軸
方向に燃焼用空気の一部を供給するほぼ筒状のフレーム
コーンと、このフレームコーンの内部にほぼ同軸状に配
置され、前端の径が後端の径より大きく、その前端がフ
レームコーンの先端の後方に位置する内筒と、この内筒
の後端に取り付けられ、燃焼用空気の一部を内筒の内部
に中心軸とほぼ平行に導く整流板とを有することを特徴
とする液体燃焼用バーナーの混合器を採用している。

【００１０】本発明の混合器においては、整流板から中
心軸とほぼ平行に導かれた燃焼用空気によって、バーナ
ーノズルから噴霧された液体燃料がほぼ平行に移動し、
内筒の前端に向かって拡散する。この間、内筒の内部に
おいて輻射熱等により液体燃料が予熱され気化しやすく
なる。また、導入された燃焼用空気も予熱される。しか
しながら、内筒の内部では、液体燃料と燃焼用空気はほ
とんど混合しないので、内筒の内部では燃焼は進まな
い。一方、内筒の前端から先では、フレームコーンと内
筒の間を通って流れ、予熱された燃焼用空気の一部がフ
レームコーンの先端からほぼ中心軸方向に向かって供給
される。このため、予熱によって気化しやすくなった燃
料と、燃焼用空気が急激に混合され燃焼が進む。すなわ
ち、本発明の混合器の出口では、気化しやすくなった液
体燃料と予熱された燃焼用空気によって非常に効率の良
い燃焼が行われる。このように、本発明の混合器におい
ては、燃焼炎を旋回させずに効率の良い燃焼が維持でき
る。さらに、燃焼は混合器出口の流速が低く、圧力の低
い領域で一気に進むので、エネルギーの大きな騒音の発
生も避けられる。従って、本発明の混合器を用いること
により、燃焼音を低減でき、さらに、燃焼効率を向上す
ることが可能となる。

【００１１】内筒の周壁に小径の孔が複数形成すること
により、内筒を通過中に徐々に燃焼用空気を加え、混合
器出口においてさらに効率良く液体燃料と燃焼用空気を
混合することが可能となる。

【００１２】内筒は、整流板の取り付けられた第１の筒
部と、この第１の筒部の前方にフランジを介して取り付
けられた大径の第２の筒部とによって液体燃料が徐々に
拡散する環境を構築することができる。もちろん、２つ
筒部に限らず、徐々に径の大きくなる３つ以上の筒部を
用いて構成することも可能である。また、内筒は、後端
から前端に徐々に広がったほぼ円錐台状であっても良
い。このように、後端を狭く前端を広くすることによ
り、内筒の内部において液体燃料と燃焼用空気とが入り
交じるような乱流の発生を防止し、内筒の内部で燃焼が
急激に進むのを阻止することができる。

【００１３】また、フレームコーンの先端を、径が若干
小さな筒状に延ばし、さらに、その延びた縁を中心軸に
向かってほぼ直角に曲げることによって、中心軸方向に
燃焼用空気の流れを変えることができる。フレームコー
ンの先端をほぼ円錐台状に径を小さくしても良い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、実施例に基づき本発明を
さらに詳しく説明する。

【００１５】［実施例１］図１に本発明の実施例１の混
合器の平面および断面を示してあり、また、図２に混合
器をフレームコーンと内筒に展開した様子を示してあ
る。さらに、図３に本例の混合器を用いたバーナーの概
略構成を示してある。

【００１６】図１および図２に示すように、本例の混合
器２０は、ほぼ筒状のフレームコーン２１と、その内部
に同軸状にセットされた内筒３０を備えている。内筒３
０は、後方に位置する小径の第１の筒部３１と、前方に
位置する第１の筒部３１より大きな径の第２の筒部３２
を備えており、これらがフランジ３６によって接続され
ている。これら第１および第２の筒部３１および３２は
ステンレス製のパンチングメタルによって構成されてお
り、周囲の壁３３および３４に小径の孔３５が複数開い
た状態となっている。また、第１の筒部３１の周囲の３
か所にフレームコーン２１と接続するための金具３７が
取り付けられており、これらの接続金具３７によって第
１および第２の筒部３１および３２がフレームコーン２
１の内部に同軸状に固定される。

【００１７】フレームコーン２１は、円筒形の本体２２
を備えており、その前方（先端側）２３は第２の筒部３
２の外径より若干大きな内径の円筒部２４となってい
る。この円筒部２４の先端に位置する縁２５は中心軸の
方向に向かってほぼ直角に曲げられている。本例のフレ
ームコーンは、フレームコーン本体２２の内径が第２の
筒部３２の内径より大きく、さらに、第２の筒部３２の
内径が第１の筒部３１の内径より大きく設定されてい
る。また、フレームコーンの先端の円筒部２４の内径
は、フレームコーン本体２２の内径よりも小さく、ま
た、第２の筒部３２の内径よりは大きくなるように設定
されている。そして、その直角に曲げられた先端の縁２
５の内径は先端の円筒部２４の内径よりも小さくなるよ
うに設定されている。

【００１８】フレームコーン２１の内部に配置された内
筒３０は、その前端３８がフレームコーンの先端の円筒
部２４の若干後側となるように固定されている。従っ
て、内筒の前端３８とフレームコーンの先端の円筒部２
４との間に狭い空間２６が確保されており、後述するよ
うにこの空間２６を通って燃焼用空気がフレームコーン
２１の先端まで供給される。

【００１９】一方、内筒３０の後端３９には、円盤状の
整流板４０が取り付けられている。

【００２０】整流板４０は、そのほぼ中央にバーナーノ
ズル５から噴霧された液体燃料を内筒３０の内部に導く
比較的大きな孔４１が設けられている。この孔４１から
は液体燃料と同時に燃焼用ファンから供給された燃焼用
空気も内筒３０の内部に導かれる。さらに、本例の整流
板４０には、その周囲に沿って複数の小径の孔４２が一
列に設けられている。これら中央の孔４１および周囲に
形成された複数の孔４２はすべて内筒の中心軸３０ａと
平行な向きに孔が開けられており、燃焼用ファンから供
給された燃焼用空気はこれらの孔４１および４２から中
心軸３０ａとほぼ平行して内筒３０の内部に導入され
る。

【００２１】図３の本例の混合器を用いたバーナーの概
略構成を用いて、さらに詳しく説明する。バーナーノズ
ル５から前方に噴出された液体燃料は、図３に実線で示
したように、内筒３０の内部においてその前端３８に向
かってほぼ円錐状に広がる。

【００２２】一方、燃焼用ファン６から空気ダクト６ａ
を通って混合器２０の後ろ側に供給された燃焼用空気
は、図３に破線で示したように混合器２０に導かれる。
すなわち、燃焼用空気の一部は、整流板４０の中央の孔
４１を通って内筒３０の内部に導かれる。また、燃焼用
空気の一部は、整流板４０の周囲の孔４２を通って内筒
３０の内部に導かれる。さらに、燃焼用空気の一部は、
内筒３０とフレームコーン２１の間の空間２７を通って
フレームコーン２１の前方に導かれる。内筒とフレーム
コーンの間の空間２７を通る燃焼用空気の一部は、内筒
の周壁に設けられた小径の孔３５を介して内筒の内部に
も導かれる。フレームコーン２１の前方においては、燃
焼用空気が内筒の前端３８とフレームコーンの先端の円
筒部２４との間の空間２６を通って円筒部２４の内面に
沿って流れ、さらに、先端の縁２５に沿って中心軸３０
ａの方向に向きを変えて流れる。この燃焼用空気の流れ
によって後述するように燃料と燃焼用空気の混合が進
む。これと同時に、このフレームコーンの先端における
燃焼用空気の流れは、内筒の内部を加圧する機能も果た
す。

【００２３】本例の混合器においては、噴霧された燃料
と、燃焼用空気が上記のように流れる。従って、バーナ
ーノズル５から高速で噴霧された燃料は、旋回流が加え
られておらず、噴霧された状態で前方にほぼ平行に移動
しながら図３の実線に沿って拡散する。整流板の円周付
近の孔４２と中央の孔４１から供給された燃焼用空気
は、これらの孔４１および４２の向きに沿って中心軸３
０ａと平行して前方に流れる。また、内筒の周壁３３お
よび３４に形成された孔３５から内部に導かれた燃焼用
空気も、整流板４０の円周付近の孔４２を介して流入し
た燃焼用空気によって前方に押し流される。従って、整
流板の中央の孔４１から供給された燃焼用空気と、整流
板の円周付近の孔４２から供給された燃焼用空気あるい
は内筒の周囲の孔３５から供給された燃焼用空気とは、
混合されず遊離したまま内筒内を前方に流れる。噴霧さ
れた液体燃料は燃焼用空気と混合されないので、その周
囲は低酸素濃度の状態である。従って、燃焼は進まな
い。さらに、本例の内筒３０は、径の小さな第１の筒部
３１と径の大きな第２の筒部３２によって構成してあ
り、燃料はこれらに内接するような状態で広がる。この
ため、筒部３１および３２の内面に沿った乱流の発生は
少なく、内筒の内部における燃料と燃焼用空気の混合が
防止されるので燃焼は進行しない。

【００２４】内筒３０の内部においては噴霧された燃料
と燃焼用空気は混合しない状態で前方に向かって進む。
一方、燃焼室内における燃焼の輻射熱等を受けて内筒３
０およびフレームコーン２１は加熱されている。従っ
て、内筒３０の内部において、噴霧された燃料は内筒３
０からの輻射熱および燃焼室からの輻射熱を受けて加熱
され気化しやすくなる。また、燃焼用空気も同様に輻射
熱を受けて予熱される。

【００２５】内筒３０とフレームコーン２１の間２７を
通って供給される燃焼用空気においても同様である。

【００２６】気化しやすくなった燃料と予熱された燃焼
用空気は、内筒の前端３８に達すると、フレームコーン
と内筒の前端の隙間２６を通り中心軸３０ａの方向に変
流された燃焼用空気によって混合される。すなわち、フ
レームコーンの先端付近において、徐々に拡散し予熱さ
れた燃料と、その近傍に供給された燃焼用空気が減圧さ
れ、混合される。このため、フレームコーンの先端から
燃焼室に向かって急激かつ完全に燃焼が進む。従って、
高い燃焼温度が得られ、また、過剰空気率を低く設定し
ても完全燃焼が得られる。内筒３０の長さはバーナーノ
ズル５の噴霧角に合わせて設定することが望ましく、フ
レームコーン先端の縁２５の内径がバーナーノズル５か
ら噴霧によって拡散する燃料に対し、ほぼ接する位置に
あることが望ましい。内筒３０が長すぎると、前端３８
に煤の付着が見られる。また、内筒３０が短すぎると、
フレームコーンの内部で燃焼が発生し安く騒音を低くす
る効果が少なくなる。

【００２７】このように、本例の混合器を用いることに
より、混合器内部で旋回流を発生させずとも、効率の高
い燃焼を得ることができる。従って、旋回流に起因する
燃焼騒音の増加を防止できる。さらに、本例の混合器で
は、フレームコーンの先端近傍から前方における減圧さ
れた領域において燃焼が急激に進む。従って、エネルギ
ーの高い騒音の発生を防止でき、さらに燃焼騒音は低く
なる。また、過剰空気率を低減できるので、この点でも
騒音のレベルを下げられる。本願発明者らの実験により
ヒーター出口１．５ｍにおける騒音を測定したところ、
従来の旋回流を起こす混合器を用いた場合と比較し、本
発明の混合器を用いると５〜８ｄＢ程度低減できること
が確かめられている。

【００２８】従って、本発明の混合器を用いることによ
り、温風発生器等に好適な、発熱量が大きく、低騒音の
液体燃料の燃焼装置を実現できる。さらに、本発明の混
合器は、フレームコーン内で燃料および燃焼用空気が予
熱されるので、燃焼効率の向上も図られ、燃えきりも良
くなる。

【００２９】［実施例２］図４に本発明の実施例２の混
合器の平面および断面を示してあり、また、図５にに本
例の混合器を用いたバーナーの概略構成を示してある。
図４に示すように、本例の混合器２０は、ほぼ筒状のフ
レームコーン２１と、その内部に同軸状にセットされた
内筒３０を備えており、実施例１と共通する部分には共
通の符号を付して説明を省略する。

【００３０】本例の内筒５０は、後端５２から前端５１
に向かって徐々に広がったほぼ円錐台状の周壁５３を備
えている。この周壁５３は、ステンレス製のパンチング
メタルによって構成されており、実施例１と同様に小径
の孔３５が複数開いた状態となっている。この内筒５０
の後端５２には、実施例１と同様の整流板４０が装着さ
れており、内筒５０の内部に中心軸３０ａとほぼ平行に
燃焼用空気が導入される。

【００３１】本例のフレームコーン２１の先端部２８は
内径が徐々に狭くなったほぼ円錐台状であり、内筒５０
の前端５１はこの先端部２８の後方に位置している。ま
た、先端部２８と前端５１との間には隙間２６が開いて
おり、本例の混合器２０においてもフレームコーン２１
と内筒５０との間の空間２７を通って前方に供給された
燃焼用空気はフレームコーン２１の先端部２８から中心
軸３０ａの方向に供給される。

【００３２】図５に示してあるように、本例の混合器２
０を用いたバーナーではバーナーノズル５から前方に噴
出された液体燃料は実線で示したように、内筒５０の内
部でフレームコーン先端の縁に向かってほぼ円錐状に広
がる。また、燃焼用ファン６から混合器２０の後ろ側に
供給された燃焼用空気は、破線で示したように混合器２
０に導かれる。すなわち、燃焼用空気の一部は、整流板
４０の中央の孔４１と、周囲の孔４２を通って内筒５０
の内部に導かれる。また、燃焼用空気の一部は、内筒５
０とフレームコーン２１の間の空間２７を通ってフレー
ムコーン２１の前方に導かれると共に、その一部は、内
筒の周壁に設けられた小径の孔３５を介して内筒の内部
にも導かれる。

【００３３】従って、本例の混合器２０の内部において
も、噴霧された燃料と燃焼用空気に対し旋回が加えられ
ておらず、前方にほぼ平行に移動する。その過程におい
て、輻射熱等によって予熱され燃料は気化しやすくな
る。これらの燃料および燃焼用空気がフレームコーンの
先端２８において内側向きの燃焼用空気によって急減に
混合されるので、本例の混合器出口近傍から急速にかつ
完全に燃焼が行われる。

【００３４】従って、本例の混合器２０を用いることに
より、効率の高い燃焼が可能となる。

【００３５】また、旋回流もなく、燃焼がフレームコー
ンの前方の燃料の流速の落ちた部分で行われるので、燃
焼音を小さくできる。従って、本例の混合器を採用する
ことによって、実施例１と同様に低騒音で燃焼効率の高
い液体燃料の燃焼装置を実現することができる。

【００３６】なお、上記の実施例の組み合わせは自由で
あり、例えば、実施例１に示した内筒と実施例２に示し
たフレームコーンを組み合わせても良い。また、上記の
実施例は例示にすぎず、本発明が上記の実施例に限定さ
れるものではない。例えば、整流板に設けられた円周付
近の孔は、一列に限らず複数列であってももちろん良
く、また、形状も円形に限定されず方形の孔であっても
良い。さらに、内筒をパンチングメタルを用いずに構成
しても良い。さらに、内筒を実施例１の２段にかぎら
ず、３段以上の多段で構成しても良い。また、本発明の
混合器は、液体燃料を燃焼するバーナーを備えた燃焼装
置であれば上述したような赤外線放射型の温風発生器用
の燃焼装置に限らず適用できることはもちろんである。

【００３７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係る混
合器を用いることにより、燃焼位置がフレームコーンよ
り前方なるのでフレームコーン内において燃焼および燃
焼用空気の予熱が図られ、燃焼効率が向上する。さら
に、燃焼用空気を混合器に導入するときに旋回させてお
らず、また、燃焼が燃料の流速の低い領域で行われる。
このため、燃焼騒音を大幅に低減できる。従って、本発
明の液体燃料用バーナーの混合器は、液体燃料噴霧式の
温風発生器などに用いられる燃焼装置に好適なものであ
り、低騒音で燃焼効率の高い燃焼装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の実施例１の混合器の平面
図であり、図１（ｂ）はその一部を欠いて示す側断面図
である。

【図２】図１に示す混合器を展開して示す展開斜視図で
ある。

【図３】図１に示す混合器を用いたバーナーの概要を示
す断面図である。

【図４】図４（ａ）は本発明の実施例２の混合器の平面
図であり、図４（ｂ）はその一部を欠いて示す側断面図
である。

【図５】図４に示す混合器を用いたバーナーの概要を示
す断面図である。

【図６】温風発生器の一例を示す図である。

【図７】図７（ａ）は従来の混合器の平面図であり、図
１（ｂ）はその断面図である。

【符号の説明】

５・・バーナーノズル ６・・燃焼用ファン １０・・点火棒 ２０・・混合器 ２１・・フレームコーン ２２・・フレームコーンの本体 ２４・・先端の円筒部 ２５・・先端の縁 ２８・・先端の円錐台状の部分 ３０、５０・・内筒 ３１・・第１の筒部 ３２・・第２の筒部 ３５・・筒部の周壁に設けられた小径の孔 ３８、５１・・内筒の前端 ３９、５２・・内筒の後端 ４０・・整流板 ４１・・中央の孔 ４２・・円周付近の孔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体燃料用のバーナーノズルの前方に設
   置される混合器であって、 燃焼用空気の一部を前方に導き、先端からほぼ中心軸方
   向に前記燃焼用空気の一部を供給するほぼ円筒状のフレ
   ームコーンと、 このフレームコーンの内部にほぼ同軸状に配置され、前
   端の径が後端の径より大きく、その前端が前記フレーム
   コーンの先端の後方に位置する内筒と、 この内筒の後端に取り付けられ、燃焼用空気の一部を前
   記内筒の内部に前記中心軸とほぼ平行に導く整流板とを
   有することを特徴とする液体燃焼用バーナーの混合器。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記内筒の周壁に小
   径の孔が複数形成されていることを特徴とする液体燃焼
   用バーナーの混合器。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記内筒は、前記整
   流板の取り付けられた第１の筒部と、この第１の筒部の
   前方にフランジを介して取り付けられた大径の第２の筒
   部とを備えていることを特徴とする液体燃焼用バーナー
   の混合器。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記内筒は、前記後
   端から前端に徐々に広がったほぼ円錐台状であることを
   特徴とする液体燃焼用バーナーの混合器。
5. 【請求項５】 請求項１において、前記フレームコーン
   の先端は、径が若干小さな筒型に延びており、その延び
   た縁の部分が前記中心軸に向かってほぼ直角に曲がって
   いることを特徴とする液体燃焼用バーナーの混合器。
6. 【請求項６】 請求項１において、前記フレームコーン
   の先端は、ほぼ円錐台状に径が小さくなっていることを
   特徴とする液体燃焼用バーナーの混合器。