JPS61280306A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は給湯や暖房を目的とした給湯機、温水ボイラ
、あるいは温風暖房機などに利用され、ヒータを使用し
ないで液体燃料を気化させガス化燃焼させる液体燃料燃
焼装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、特開昭５９−２００１１６号公報に開示されてい
るように、この種の液体燃料燃焼装置として第５図に示
すものがあった。このものは有底の燃焼筒（１）内の底
部に設けた燃料噴霧ノズル（２）と、このノズル（２）
の周囲から燃焼筒（１）内に燃焼用一次空気を噴出させ
る複数の一次空気供給孔（３）と、ノズル（２）の上方
にノズルと同軸圧して設置され、燃焼ゾーンの燃焼ガス
をノズル近傍に逆輸送する整流筒（４）と、この整流筒
（４）の上方の燃焼筒側壁圧穿設され、ノズル（２）お
よび整流筒（４）の軸線と直交する方向に燃焼用二次空
気を噴出させる多数の二次空気供給孔（５）と、この二
次空気供給孔（５）の上方で、かつノズル（２）の燃料
噴霧範囲の外側に設置され、多数の透孔（６）または切
り欠きを有する環状の保炎板（７）とを備えている。

上述した液体燃料燃焼装置は一次空気供給孔（３）から
流速の速い一次空気を整流筒（４）内に吹き出し、整流
筒（４）と燃焼筒＋１）底壁との間に負圧域を作って鎖
線矢印で示す再循環流を形成するよ５＆ＣＬ、燃焼ゾー
ンの燃焼ガスの一部を整流筒（４）内に戻すことにより
、ノズル（２）から、噴霧された灯油等の液体燃料を気
化させ、ヒータレスでガス化燃焼させるようにしている
。また、整流筒（４）内を通過した気化燃料と一次空気
との混合気体流に、周囲から二次空気が直交するように
衝突し、この衝突圧より気化燃料と空気との混合を促進
するとともに、保炎板（７）の−上部に発生する渦流を
利用して燃焼炎を保炎するようにしている。

しかしながら、整流筒（４）を利用して燃焼ガスを再循
環させる方式のため、部品点数が多くなり、コスト高に
なるばかりでなく、ノズル（２）および整流筒（４）を
燃焼筒（１）に同心を保ちながら取付けなければならず
、組立てに手間取る欠点があった。また、ノズル（２）
が再循環流の影響を受けるため、ノズル（２）の耐熱性
が問題になるとともに、煤の付着によりノズル（２）が
目詰まりしやす（、ノズル（２）の保守点検を頻繁に行
なわなければならなかった。　、さらにまた、保炎板（
力や燃焼筒（１）の上部が高温状態になり、熱変形した
り、高温酸化する心配があるので、これらに高価な耐熱
材料を使用したり、過剰空気にして燃焼炎の温度を低下
させなければならなかった。前者の場合、装置が高価格
になり、後者の場合、運転騒音が大きくなるとともに、
Ｃ０２濃度が増大して熱効率が低下する問題があった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 この発明の課題は構成を複雑にしたり、燃料噴・　　霧
ノズルに悪影響を及ぼすことなくガス化燃焼が良好に行
なわれるようにし、しかも高価な耐熱材料を使用したり
、過剰空気にすることなく、保炎部材や燃焼筒の熱変形
が防止できるようにすることである。

に）問題点を解決するための手段 上記の課題を解決するため、この発明の液体燃料燃焼装
置は上端を開口した燃焼筒の底壁中央部に一次空気供給
口を設け、この一次空気供給口の周囲に燃焼筒内方へ向
って先細りとなる整流筒を底壁と一体に設け、燃焼筒の
上部側壁に多数の二次空気供給孔を設け、燃焼筒内の上
端開口近くで、かつ二次空気供給孔と対向する位置に燃
焼筒と間隔を存して保炎筒を設け、一次空気供給口の近
くの燃焼筒外側に燃料噴霧ノズルを設けた構成とした。

０９作用 このような構成にすると、一次空気供給口を通って整流
筒内に入った燃料および一次空気の混合気体は流速が保
たれ、かつ広がりが抑制されながら燃焼筒内上部へ進む
。そして、ここで多数の二次空気供給孔から二次空気が
補給されて燃焼する。

整流筒の周囲は負圧ゾーンとなるので、燃焼が行なわれ
ると、燃焼筒内の上部の燃焼ガスの一部が整流筒の周囲
へ逆輸送される。このため、整流筒内を通過した燃料が
燃焼熱を受けて気化され、燃焼はガス化燃焼となる。こ
のように、燃焼筒の底壁と一体に先細りの整流筒を設け
ることにより、再循環流を形成し、燃焼ガスの一部が逆
輸送されるようにしたので、燃焼筒の底部に燃料噴霧ノ
ズルを同心を保ちながら堰付けるだけで、良好なガス化
燃焼が行なわれることになる。しかも、燃料噴霧ノズル
は再循環流の影響を受けることがないので、耐熱が問題
になったり、煤が付着する問題がなく、保守点検が少な
くて済む。

一方、二次空気供給孔から吐出された二次空気が高速で
保炎筒に衝突するので、燃焼筒内の上部の燃焼炎は保炎
筒の内側へ規制されなから保炎筒に保持される。このた
め、保炎筒や燃焼筒に耐熱性の高い材料を使用したり、
過剰空気にして燃焼炎の温度を下げることなく、これら
の熱変形や高温酸化が防止される。

（へ）実施例 以下、この発明を図面に示す実施例について説明する。

第１図はこの発明の一実施例の液体燃料燃焼装置を示す
ものである。第１図において、（８）は送風装置（図示
せず）から燃焼用空気が供給される外筒、（９）は外筒
（８）内の上部に二次空気通路Ｑｌとなる間隔を存して
配設されるとともに、先端部で閉塞板ａυにて外筒（８
）と結合された有底の燃焼筒、Ｈｔま燃焼筒（９）の底
壁（９ａ）の中央部に設けた円形の一次空気供給口、０
りは一次空気供給口０邊の周囲にノ（＝リング加工を施
すことにより、底壁（９ａ）と一体に設けられた整流筒
であり、燃焼筒（９）内の−Ｆ方に向って先細にしであ
る。Ｉは燃焼筒（９）の底壁（９ａ）に連結され、内部
にノズル室Ｑ５１を区画形成する有底筒状のノズルケー
ス、（１ｅおよびＱ７）はノズル室０均内の一次空気供
給口０邊近くに臨設した燃料噴霧ノズルおよび点火プラ
グ、α唱まノズルケース（１４１の底壁（１４ａ）に固
着されたノズルおよびプラグ保持具、ＯＩは燃焼筒（９
）の上部側壁に複数列にわたって多数穿設した二次空気
供給孔、（イ）は燃焼筒（９）内の上端開口の近くに、
燃焼筒（９）と間隔を存して配設された保炎筒である。

この保炎筒（イ）は多数の小孔（２１１を有し、複数個
の支持片（２りを介して燃焼筒（９）の上端開口部に保
持されている。また、（２３１はノズルケース０４）の
下方に配設された非接触型の炎検出素子であり、フォト
トランジスタやフォトダイオードなどが使用されている
。

ノズルケースＩは第２図および第３図に示すように、燃
料噴霧ノズルａｅのアダプタ一部（１６ａ）および点火
プラグ（１７１の碍石部（１７ａ’）をそれぞれ挿通さ
せる開口（２４）＠と、１１個の一次空気導入孔（２６
）と、ノズルおよびプラグ保持具０１１９取付用の３個
のビス大端とが底壁（１４ａ）に設けられ、２個の一次
空気導入孔（至）が側壁（１４ｂ）に設けられ、燃焼筒
（９）の底壁（９ａ）に取付けるための２個のビス穴（
ハ）が上端開口周縁のフランジ（１４ｃ）に設けられて
いる。

ノズルおよびプラグ保持具０町ま第４図に示すように、
多数の溝（７）を周縁に連設したノズル増付穴００と、
プラグ嵌合部Ｃ３３と、ノズルケース０４）に取付ける
ための３個のビス穴Ｃ３３ｉと、燃料噴霧ノズル（Ｉ６
）のアダプタ一部（ｉ６ａ）および点火プラグａηの碍
石部（１７ａ）をそれぞれ固定するビスを挿通するため
のビス穴（財）Ｇ憧とを有している。そして、炎検出素
子（２阻↓ノズルおよびプラグ保持具０８の溝（７）、
ノズルケース０荀の開口０４）および一次空坏供給口Ｏ
ｚを介して燃焼筒（９）内部を直視している。

次に、上述１〜だ実施例装置の動作を説明する。

まず、燃料ノズルＯｅから灯油等の液体燃料を噴霧（粒
径７０μｎＬ）させると、燃料は一次空気導入孔（２ｆ
９　（ａからノズルケース（１４）内へ供給される一次
空気と混合されながら、一次空気供給口（＋２１から燃
焼筒（９）内へ進む。このとき、点火プラグ（１７１を
作動させると、燃焼が開始する。燃焼はノズル室Ｑ５）
や燃焼筒（９）内の下部の空気線が少ないため、多数の
二次空気供給孔（１特から二次空気が供給される燃焼筒
（９）内の上部で行なわれる。

このようにして、燃焼が開始すると、燃焼は速やかにガ
ス化燃焼に移行する。すなわち、一次空気供給口ａりの
周囲に先細りの整流筒ＯＳが設けられているので、整流
筒０漕を通過する燃料および一次空気の混合気体は流速
が保たれ、かつ、広がりが抑制されながら、燃焼筒（９
）内の上方へと進む。このため、整流筒０りの周囲は負
圧ゾーンとなり、鎖線矢印で示す再循環流が形成される
。また、二次空気供給孔ＯＩから吐出された二次空気に
より小さな補間（カルマン渦）が形成され、これらの渦
６→が再循環流を助勢する。この再循環流が燃焼ガスの
一部を巻込み、これを逆輸送するため、整流筒０■内部
を通過（、た燃料は燃焼熱を受け、気化される。そして
、燃焼筒（９）内の上部に到達するまでに数μｍの微粒
子になり、ここでガス化燃焼を行なう。

燃焼筒（９）内の上部では多数の二次空気供給孔ＯＩか
ら吐出された二次空気が保炎筒（イ）の外周面に高速で
衝突しているため、燃焼筒（９）の周縁部に分散した火
炎は保炎筒−の内側へ規制されながら、保炎筒端にて保
持される。また、保炎筒−に衝突した新鮮な空気は一部
が小孔０υを介して保炎筒（２Ｑの内部へ供給され、残
りが燃焼筒（９）の上端開口部へに 供給され、それぞれ二次空気爬て使用される。

燃焼中は炎検出素子ｔ２Ｓがノズルおよびプラグ保持具
０８のノズル挿入穴Ｃ（１）に連設した溝（７）、ノズ
ルケース０荀の開口ｃ！４１および一次空気供給口０邊
を介して燃焼炎の発する光を感知し、炎検出を行なう。

また、燃焼炎にばらつきがある場合でも、ノズルケース
α蜀の底壁（１４ａ）の一次空気導入孔弼から炎検出素
子ｅ漕へ反射光が供給されるため、炎検出素子（ハ）は
安定した炎検出が可能である。さらにまた、炎検出素子
（ハ）は溝間を介して燃焼筒（９）内の中央部の燃焼炎
を監視し、保炎筒（イ）を視野から外しであるので、燃
焼終了直後に赤熱した保炎筒（軸が発する赤外線を感知
しないようＫでき、誤動作の心配がない。

本実施例によれば、燃焼筒（９）の底壁（９ａ）と一体
の整流筒（ＩＩにて再循環流を形成し、・燃焼ガスの一
部を整流筒崗の周囲に逆輸送するようにしたので、ノズ
ルケースＱ４）と、ノズルおよびプラグ保持具（ＩｇＩ
とを介して燃料噴霧ノズルＨな燃焼筒（９）の底壁（９
ａ）に同心に取付けるだけで、良好なガス化燃焼を行な
わせることができる。また、燃料噴霧ノズル（ＩＦ５は
再循環流と整流筒０騰にて遮断され、かつ−欠字気流に
て冷却されているので、煤が付着したり、耐熱が問題に
なることがなく、保守点検が殆ど不要になる。さらにま
た、燃焼筒（９）の上部側壁に設けた多数の二次空気供
給孔Ｏ１から二次空気を保炎筒（イ）に衝突させ、燃焼
炎を保炎筒（２Ｉの内側に規制しつつ、保炎筒−にて保
炎するようにしたので、保炎筒（９Ａ、支持片（ハ）お
よび燃焼筒（９）が二次空気で効率良く冷却されるとと
もに、燃焼炎で過熱されないようにでき、これらに５Ｕ
Ｓ３０５等の安価な材料を使用しながら、熱変形や高温
酸化を防止することができる。しかも、過剰空気にする
必要がないので、運転騒音の低減が図れ、ＣＯ□濃度を
抑制して熱効率を向上させることができる。さらにまた
、保炎筒−に多数の小孔００を設けたので、保炎筒（２
１に衝突した二次空気の一部な保炎筒（イ）の内部Ｋ、
残りを燃焼筒（９）の上端開口部にそれぞれ導き、安定
したガス化燃焼を行なわせることかできる。

（ト）発明の効果 この発明は以上のように構成されているので、整流筒を
燃焼筒の底壁と一体にし、部品点数の減少が図れるとと
もに、燃焼筒、整流筒および燃料噴霧ノズルの同心を簡
単に得ることができ、構成を簡素にし、組立てを容易に
しつつ、良好なガス化燃焼を行なわせることができる。

しかも、燃料噴霧ノズルの耐熱の問題や煤の付着による
目詰まりの問題が解消され、燃料噴霧ノズルの保守点検
が少なくて済む。また、保炎筒や燃焼筒が二次空気で効
率良く冷却され、かつ燃焼炎が保炎筒の内側に規制され
るので、これらに安価な材料を使用して装置の低価格化
を図ることができる。さらにまた、過剰空気にすること
なく、これらの熱変形や高温酸化を防止できるので、運
転騒音を低減させ、熱効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置の断面図、第２図は第
１図で使用したノズルケースの平面図、第３図は同じく
断面図、第４図は第１図で使用（７たノズルおよびプラ
グ保持具の平面図、第５図は従来装置の１例を示す断面
図である。 （９）・・・燃焼筒、　　（９ａ）・・・底壁、　０り
・・・−欠字気供給口、　ａ３・・・整流筒、　０ｅ・
・・燃料噴緋ノズル、ＯＩ・・・二次空気供給孔、　（
４）・・・保炎筒、　Ｃυ・・・小孔。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　　佐　野　靜　夫 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上端を開口した燃焼筒の底壁中央部に一次空気供
   給口を設け、この一次空気供給口の周囲に燃焼筒内方へ
   向って先細りとなる整流筒を底壁と一体に設け、燃焼筒
   の上部側壁に多数の二次空気供給孔を設け、燃焼筒内の
   上端開口近くで、かつ二次空気供給孔と対向する位置に
   燃焼筒と間隔を存して保炎筒を設け、一次空気供給口の
   近くの燃焼筒外側に燃料噴霧ノズルを設けたことを特徴
   とする液体燃料燃焼装置。
2. （２）保炎筒は多数の小孔を有するものとした特許請求
   の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。