JPS5941088B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体燃料が気化した気化燃料と送風機からの一
次空気との混合ガス流をバーナーヘッド部で燃焼させて
燃焼炎にし、その燃焼炎に送風機からの二次空気を送り
込む構成の液体燃料燃焼装置に関する。

燃焼装置において、燃焼効率を高めること、および燃焼
範囲を広げることは、最も重要な課題の一つであり、そ
れは燃焼炎の形態を良くすることと、空気との混合を良
くすることによって可能となる。

そのため従来は、燃料と一次空気との混合ガス流をバー
ナヘッド部に送り、そこで燃焼させて燃焼炎を形成する
とともに、燃焼炎の外周から燃焼炎中央へ向けて二次空
気を送り込むようにし、さらに場合によってはその二次
空気を旋回流にして送り込むようにしていたが、燃焼炎
に乱れを生じて燃焼騒音が大きくなる欠点があった。

さらに炎は収束する性質があるので、燃焼炎の中央部に
まで二次空気を取り入れることが困難であり、そのため
に従来の方法では燃焼効率をある程度以上高めることは
不可能となり、かつ燃焼幅もそれ程広くとれない欠点が
あった。

本発明は、燃焼炎の中央部に、さらに好ましくは燃焼炎
と平行に、二次空気を送り込むようにすることによって
、収束傾向にある炎を二次空気で分散させて空気との混
合をきわめて良好にし、かつ炎に乱れを生じさせること
なく層流火炎が形成できるようにし、燃焼効率を高める
とともに燃焼範囲を広げ、さらに炎の乱れによる燃焼騒
音の発生もないようにしたものである。

以下、本発明の一実施例を図面とともに説明する。

第１図はロータリー気化式の液体燃料燃焼装置を示す。

図において、１は円筒状のモータケース、２は第１筒２
ａと第２筒２ｂとによって構成した円筒状のバーナケー
ス、３は同じく円筒状の燃焼筒で、これらは図に示す如
くモータケース１、バーナケース２、燃焼筒３の順に連
結しており、燃焼筒３、第２筒２ｂ、第１筒２ａの間は
それぞれ耐熱性パツキンを介して連結している。

４はモータケース１内に設置したモータで、モータ軸５
の一端はバーナケース２内に突入して燃焼筒３に近い位
置まで伸びている。

モータケース４の側部には空気取入口６を設け、バーナ
ケース側の側面部の周縁にはバーナケース内と連通ずる
複数の連通孔７を設けている。

８はバーナケース２内においてモータ軸５の中程に取付
は固定したターボファンで、ターボファン８は複数段。

図では２段に設けており、各ターボファン８の吐出側に
はバーナケース２に固定されたガイド羽根９を設けてい
る。

ターボファン８とガイド羽根９の組み合せによって起風
室１０を構成しており、その組み合せ段数を増すことに
より静圧を大きくすることができる。

１１は最終段のガイド羽根９と適尚間隔おいてバーナケ
ース２に固定した仕切板で、その中央部にはモータ軸５
が貫通する比較的大きな一次空気人口１２を設け、その
周縁部には小さい数個の二次空気人口１３を設けている
。

最終段のガイド羽根９と仕切板１１との間は分流室１４
となっており、最終段のガイド羽根９を通過した送風空
気は分流室１４で二つに分れ、その一方は仕切板１１の
一次空気人口１２を通過して一次空気となり、他方は仕
切板１１の二次空気人口１３を通過して二次空気となる
。

１５はバーナケース２内の仕切板１１よりも風下側の空
間に設置した略円筒状の気化筒で、アルミダイキャスト
等の熱伝導率のよい金属材料によって構成されており、
仕切板１１に近い端部近くの周壁にシーズヒータ１６を
埋め込んでいる。

この気化筒１５の一端は断熱パツキンを介して仕切板１
１に取付けられ、他端は絞り加工した第２筒２ａの開口
周縁に断熱パツキンを介して密接している。

この気化筒１５の内部空間は一次空気人口１２と連通し
た気化室１７となっており、気化筒１５とバーナケース
２との間は二次空気人口１３と連通した二次空気室１８
となっている。

気化室１７内に突出したモータ軸５の先端部には円錐形
状のコーン１９、円板形状の振り切り根元。

傘形状の攪拌羽根２１が上記の順で固定ナツトで締着さ
れている。

円錐形状のコーン１９はモータ軸先端側が径大となる。

ゆるやかな円錐形状である。

コーン１９の径大側端部に位置した振り切り板２０は円
板の周縁をコーン側へ折曲したものであり、その周縁折
曲部分を平滑化部としている。

振り切り板２０よりも先端側に位置した攪拌羽根２１は
円板の周縁部がテーパ状面となるように絞り加工し、そ
のテーパ状面に多数の羽根を切起し形成したものであり
、振り切り板２０の外周を包囲するようになっている。

そして、これらの外周となる気化筒１５の周壁中に前記
ヒータ１６が位置している。

２２は液体燃料供給パイプで、ポンプ（図示なし）から
の液体燃料（灯油）が通るようになっており、分流室１
４内を通してモータ軸５より小し上方へ導き、そこで逆
Ｕ字状にわん曲させ、その先端開口を円錐形状のコーン
１９の上方に、かつ近接させて位置させている。

仕切板１１の一字空気人口１２の外周部は、気化室１７
内に若干突出するようテーパ状に形成しており、その中
央の一次空気人口１２はコーン１９の液体燃料供給箇所
に位置している。

２３は燃焼筒３と対向した気化筒１５の先端開口近くに
取付は固定したバーナヘッドで、詳しくは第２図〜第５
図とともに説明する。

バーナヘッド２３は第３図に示す如くヘッドボディ２４
、均圧板２５、重ね合せた複数枚の多孔状炎孔板２６、
押え板２７とを上記の順に重ね合せ結合して構成するも
のであり、さらにバーナヘッド２３の裏面となるヘッド
ボディ２４の一面に整流板２８を重ね合せ、この状態に
おいて気化筒１５内に挿入され、気化筒１５の先端開口
近くで径小となる段部２９に当接してボルト止めしてい
る。

気化筒１５の段部２９より先端側は燃焼炎Ｆによって加
熱される熱回収部３０となる。

ヘッドボディ２４はアルミダイキャスト等によってつく
り、外輪部３１、中央ボス部３２、外輪部３１と中央ボ
ス部３２との間を連結する複数本のアーム部３３によっ
て構成し、各アーム部３３相互間は貫通開口３４となっ
ている。

そしテ中央ボス部３２には燃焼筒３の中心軸に向けて開
口した二次空気噴射口３５を設けている。

この二次空気噴射口３５には二次空気室１８から二次空
気を導くため、各アーム部３３に二次空気通路３６を設
け、それと対向する気化筒１５の一部にも二次空気通路
３７を設けている。

従って二次空気室１８の二次空気は二次空気通路３７．
３６を通って二次空気噴出口３５から吐出される。

ヘッドボディ２４外周面の裏面側端縁にリング状のフラ
ンジ部３８を設けているので、バーナヘッド２３を気化
筒１５内に固定したときには、ヘッドボディ２４外周面
と気化筒１５内周面との間にリング状の空気溜り部器が
形成され、二次空気室１８から二次空気噴出口３５に至
る複数本の二次空気通路が途中で相互に連通されること
になる。

均圧板２５は中央にヘッドボディ２４の中央ボス部３２
が嵌合し、かつ中央ボス部３２より少し径大となる中央
開口４０を有し、その外周には比較的大きい複数の貫通
孔４１を環状に配列して設け、さらにその外周側には貫
通孔４１一つにつき二つの小さい貫通孔４２を同じく環
状に配夕１ルて設けている。

均圧板２５はこれら大小の貫通孔４１．４２が位置する
部分がヘッドボディ２４の貫通開口３４と対向するよう
位置決めされる。

複数枚の多孔状炎孔板２６は中央にヘッドボディ２４の
中央ボス部３２が丁度嵌合する中央開口４３を設けてお
り、複数枚重ね合せても全体として良好な通気性が保た
れる必要がある。

例えば炎孔板２６を金網で構成した場合は、その網目が
直交するように順次重ね合わせ、全体として良好な通気
性が保たれるようにする。

押え板２７は中央にヘッドボディ２４の中央ボス部３２
が丁度嵌合する中央開口４４を有し、その外周には、中
央開口外周縁から放射状に伸びた区画線部４５によって
数個、例えば８つに区切られた炎口４６を設け、炎口４
６の周縁には前方へ突出した立上り縁４７を形成してい
る。

押え板２７は各炎口４６が均圧板２５の大きい通気孔４
１一つ、および小さい通気孔４２二つと対向するよう位
置決めされる。

均圧板２５、多孔状炎口板２６、押え板２７を順次重ね
合わせその全体の周縁部をスポット溶接またはカシメに
よって結合して一体化し、その中央開口をヘッドボディ
２４の中央ボス部３２に嵌合して、中央ボス部３２の二
次空気噴出口あ周縁を押広げてカシメ固定することによ
り、バーナヘッド２３を組立てる。

整流板２８はへッドボテイ２４との間に小空間をつくる
如くに皿状になっており、中央にはへッドポディ２４の
貫通開口３４全体の外径、および攪拌羽根２１の外径よ
りも径小な中央開口４８を有し、バーナヘッド２３とと
もに気化筒１５内に設置されたときには攪拌羽根２１の
風下側に、かつ近接したところに位置する。

そのため気化筒１５内で気化した気化燃料と一次空気と
の混合ガス流は、整流板２８の中央開口４８を通る過程
でその流れが絞られ、通過量が均一化されるとともに混
合度合が一層促進される。

第２図に示す４９は気化筒１５の外周壁一部に一体形成
したサーモ取付部、５０はサーモ取付部４９に密着して
取付けたバーナサーモで、バーナ部の温度制御を行なう
ためのものである。

第１図に示す５２は二次空気室１８に臨ませてバーナケ
ース２に取付けた温度ヒユーズである。

５３は風圧スイッチで、導圧チューブ５４．５５を通じ
て起風室１０、モータケース４内と連通しており、双方
の気圧差から送風中か否かを検出する。

５６は燃焼筒３の一部からバーナヘッド２３に向けて臨
ませた点火用電極である。

５７はバーナヘッド２３前方の燃焼炎Ｆ中に位置するよ
う燃焼筒３の一部に取付けた燃焼検出用のフレームロン
ドである。

上記構成において、燃焼開始にあたっては、まずシーズ
ヒータ１６が通電され気化筒１５が加熱される。

液体燃料を気化するに十分な設定温度まで気化筒１５の
温度が上昇すると、バーナサーモ５０がオンとなり、モ
ータ４が始動する。

モータ軸５の回転とともにターボファン８、コーン１９
、振り切り板２０、攪拌羽根２１も回転する。

ターボファン８が風圧を起生ずると、燃焼用空気が空気
取入ロ６→モータケース４内→連通孔７→起風室１０を
通り、分流室１４で二つに分流し、一方は一次空気人口
１２を通って気化室１７に入る一次空気となり、他方は
二次空気人口１３を通って二次空気室１８に入る二次空
気となる。

一方、送風開始を風圧スイッチ５３で検出した後、燃料
ポンプが作動し、液体燃料が液体燃料供給パイプ２２を
通ってコーン１９上に供給される。

コーン１９上に供給された液体燃料はコーン１９が円錐
形状となっているので、回転遠心力によってコンン１９
の径の大きい方へ移行し、ついで振り切り板２０に沿っ
て進み、振り切り板２０の外周端で外周方向へ飛散され
る。

このとき液体燃料は薄膜状の油面となって広がるが、そ
の外周で回転中の攪拌羽根２１によって細分割され、微
粒子の霧化燃料となって気化筒１５の内周面に向って飛
んでゆ匂気化筒１５は前述したとおりすでに加熱されて
いるので、霧化燃料は瞬時に気化して気化燃料となる。

一方、一次空気人口１２から気化筒１５内に一次空気が
送られているので、気化燃料と一次空気が混合されて混
合ガス流となる。

その混合ガス流は整流板２９の中央開口４８を通る過程
で混合度を促進され、ヘッドボディ２４の貫通開口３４
→均圧板２５の大小貫通孔４１．４２→多孔状炎孔板２
６→押え板２７の炎口４６を通る。

ここで点火用電極５６で着火してやれば、バーナヘッド
２３で青炎の燃焼炎Ｆが生成する。

一方、二次空気室１８に送られた二次空気は気化筒１５
を貫通する二次空気通路３７を通り、空気溜り部３９で
一相蓄気されたのちにヘッドボディ２４の二次空気流路
３６を通り、中央の二次空気噴出口３５から吐出される
。

この二次空気噴出口３５から出る二次空気は燃焼炎Ｆの
中央に燃焼炎Ｆと平行に送り込まれる。

そのため二次空気と燃焼炎との混合がスムーズに、かつ
良好に行なわれる。

燃焼検出用フレームロッド５７は燃焼炎Ｆの生成により
、燃焼中であることを検出する。

また燃焼炎Ｆによって気化筒１５の熱回収部３０が加熱
し、気化筒１５全体が高温に保たれるので、フレームロ
ッド５７で燃焼が検出された後の適渦な期間経過後にシ
ーズヒータ１６への通電を止め、節電を行なう。

第７図は灯油を燃焼させたときのＣ０２とＣｏとの対比
で燃焼巾を示すようにしたものであり、実線で示す従来
例Ａは燃焼巾が約３％しか得られないのが通常であるが
、点線で示す本発明実施例Ｂは燃焼巾が約６％まで拡大
している。

これは、本発明実施例では理論空気量近くで完全燃焼し
、しかも過剰空気の状態でも安全して燃焼することを意
味している。

なお、前記実施例ではバーナヘッドの中央に一つの二次
空気噴出口を設け、その外周に燃焼炎をつくるようにし
たが、バーナヘッドの複数箇所に二次空気噴出口を設け
、各噴出口の外周に燃焼炎をつくるようにしてもよい。

前述の構成にもとづき本発明には次のような作用効果が
ある。

（１）燃焼炎は一般に収束する傾向があるものの燃焼炎
の中央に二次空気が送り込まれるので、燃焼炎と二次空
気との混合が良好になり、燃焼効率を高めるとともに、
燃焼範囲も広げることができる。

特に本発明のように気化筒内に霧化機構を設けて液体燃
料を気化させる燃焼装置の場合は前記霧化機構が邪魔に
なって炎孔板中央部に二次空気を流すことができないた
め燃焼炎が収束して二次空気との混合が不十分となりや
すく、その結果、燃焼範囲が極めて狭いものとなってい
たが、本発明では気化筒の外周に二次空気室を設けると
ともにヘッドボディの壁中に二次空気通路を設け、これ
ら両者を気化筒壁に設けた二次空気通路孔を介して連通
させているので、気化筒内に霧化機構があっても炎孔板
中央から二次空気を流すことができ、その結果、燃焼範
囲を拡大することができるのである。

（２）バーナヘッドを装着した気化筒はヒータによって
加熱されて高温化しバーナヘッドを高温に加熱するよう
になるが本発明ではバーナヘッド中に二次空気を通して
バーナヘッドを冷却するので、バーナヘッドの温度上昇
に起因して混合ガス液の噴出速度と燃焼速度とのバラン
スがくずれて逆火現象に移行することが少なくなる。

特に本発明では上記二次空気を炎孔板の裏面に沿わせて
流すようにしているので炎孔板を確実かつ効率良く冷却
することができ、逆火現象はほとんど発生しなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における液体燃料燃焼装置の
縦断面図、第２図はその気化筒の一部を切欠いて示した
斜視図、第３図はバーナヘッドの分解斜視図、第４図は
同断面図、第５図は同後面図、第６図は同前面図、第７
図は燃焼巾を示す特性図である。 ２・・・・・・バーナケース、３・・・・・・燃焼筒、
５・・・・・・モータ軸、８・・・・・・ターボファン
、１０・・・・・・起風室、１１・・・・・・仕切板、
１２・・・・・・一次空気入口、１３・・・・・・二次
空気入口、１４・・・・・・分流室、１５・・・・・・
気化筒、１６・・・・・・シーズヒータ、１７・・・・
・・気化室、１８・・・・・・二次空気室、１９・・・
・・・コーン、２０・・・・・・振り切り板、２１・・
・・・・攪拌羽根、２２・・・・・・液体燃料供給パイ
プ、２３・・・・・・バーナヘッド、２４・・・・・・
ヘッドボディ、２５・・・・・・均圧板、２６・・・・
・・多孔状炎孔板、２７・・・・・・押え板、２８・・
・・・・整流板、３４・・・・・・貫通開口、３５・・
・・・・二次空気噴出口、３６．３７・・・・・・二次
空気通路、３９・・・・・・空気溜り音曳 ４１・・・
・・・大きい貫通孔、４２・・・・・・小さい貫通孔、
４６・・・・・・炎口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液体燃料を遠心力により送風機からの一次空気中に
   飛散霧化させる霧化機構を内蔵した気化筒の下流側開口
   にバーナヘッドを装着するとともに気化筒の外周には二
   次空気室を設け、かつ上記バーナヘッドは炎孔板を装着
   したヘッドボディの壁中に炎孔板の裏面に沿う二次空気
   通路を設け、この二次空気通路は一端を気化筒壁に設け
   た二次空気通路孔を介して前記気化筒外周の二次空気室
   に連通させるとともに、他端は炎孔板の中央部に開口さ
   せ、気化筒外周からの二次空気をヘッドボディの二次空
   気通路を介して燃焼炎の中央部へ供給する燃焼装置。