JPS6312202B2 - - Google Patents

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JPS6312202B2
JPS6312202B2 JP57066646A JP6664682A JPS6312202B2 JP S6312202 B2 JPS6312202 B2 JP S6312202B2 JP 57066646 A JP57066646 A JP 57066646A JP 6664682 A JP6664682 A JP 6664682A JP S6312202 B2 JPS6312202 B2 JP S6312202B2
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JP
Japan
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combustion
fuel
combustion chamber
atomization
liquid fuel
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Application number
JP57066646A
Other languages
English (en)
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JPS58182019A (ja
Inventor
Tadashi Oono
Harumi Aono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57066646A priority Critical patent/JPS58182019A/ja
Publication of JPS58182019A publication Critical patent/JPS58182019A/ja
Publication of JPS6312202B2 publication Critical patent/JPS6312202B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/005Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
    • F23D11/008Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means combination of means covered by sub-groups F23D5/00 and F23D11/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は家庭用の小型給湯・暖房装置の熱源器
等に使用される液体燃料燃焼装置に関するもので
ある。
従来、燃焼室内に微粒化手段を臨ませ、始動初
期に輝炎で拡散燃焼し、その後、燃焼熱により後
続の燃料微粒子を直ちに高速気化し、拡散混合を
促進して一部予混合の状態で空気噴出孔部に保炎
燃焼する液体燃料燃焼装置において、中筒上の各
噴出孔から供給されるトータル空気量によつて安
定した火炎を中筒上部の噴出孔に形成するもので
は、次のような動作が行われる。すなわち着火か
ら定常燃焼に至るまでの過渡燃焼期には中筒上の
中、下部の各噴出孔から噴出する燃焼用空気の不
足状態とかつ微粒化手段による燃料の霧化粒子と
の不十分な混合状態で拡散燃焼が行われつつ新た
な空気が供給され、燃焼室内を旋回上昇する。こ
の結果、煤を生成している火炎が燃焼室内の旋回
流の中心となる中筒表面上に接触し、煤が付着さ
れる。このような過渡燃焼期を繰返すことによ
り、付着煤は成長し、積層化する。また、燃料の
飛翔微粒子の衝突部の中でも、火炎形成部より離
れた位置では、燃料微粒子が付着・再液化し、燃
焼熱を受けて蒸発・気化するため、衝突部表面に
タールが生成し、固着する。このように、煤・タ
ールの中筒上の空気噴出孔部近傍への付着・成長
は定常燃焼時における気化・拡散混合量および混
合比のむらを発生し、不安定保炎による燃焼騒音
を増大し、着火・消火時における排出ガスの成分
(特にCO、HC等)の劣化といつた問題を生じさ
せる。
本発明は上記欠点に鑑み、燃焼室内に構成され
る予混合領域内での過渡燃焼期における混合比
の適正化、混合の促進、燃料の噴出微粒子の
器内主要構成部(特に中筒)への衝突面積の減少
そして定常燃焼における混合の適正化を図るこ
とを目的とするものである。
上記目的を達成するために本発明は有底筒状の
燃焼室と、この燃焼室底部の中央に立設されると
ともにその外周側壁に沿い旋回空気流が生じるよ
うに前記外周側壁に多数の空気噴出孔を有する中
筒と、この中筒外周の同心円上に立設された助燃
筒と、前記燃焼室に臨んで水平方向に並設し、か
つ燃料噴出方向を前記空気噴出孔からの旋回空気
流の方向へ向けた第1微粒化手段と、燃料噴出方
向を前記中筒方向へ向けた第2微粒化手段と、始
動時には前記第1微粒化手段に液体燃料を所定時
間供給し、この所定時間経過後は第2微粒化手段
に液体燃料を供給する流路切替え手段を備えた液
体燃料燃焼装置である。
上記構成によつて、予混合領域内での過渡燃焼
期における混合比の適正化および混合の促進が図
れると同時に、燃焼室内の主要構成部(特に中
筒)への燃料の衝突量および衝突面積を減少する
ことができるので、煤・タールの付着・成長が抑
制されることとなる。
以下、本発明の一実施例について第1図、第2
図を用いて説明する。
第1図、第2図において、燃料タンク(記載せ
ず)には送油パイプ1を介して燃料ポンプ2、燃
料流路切替え弁3が接続されている。この燃料流
路切替え弁3下流の分岐された先端には微粒化手
段と2個の渦巻式噴射弁4,4′がそれぞれ連結
されており、それぞれの燃料噴出方向は一定の変
角θiで、噴出位置xiを有するように設けてあり、
このうち前記渦巻式噴射弁4による燃料の噴出方
向、噴出位置は燃焼室5内の気体の流れに概略沿
うように設けてある。点火装置6は前記渦巻式噴
射弁4に隣接されて設けてあり、前記渦巻式噴射
弁4,4′と前記点火装置6とは支持筒7内に包
含されて前記燃焼室5内に臨まされている。缶体
8は円筒状の内胴9と外胴9′とで形成され、内
部に前記円筒状の燃焼室5が構成されている。ま
た、前記燃焼室5の底部10の中央には中筒1
1、その外周には助燃筒12がそれぞれ立設され
ている。そして前記燃焼室5の壁面開口部13を
介して前記渦巻式噴射弁4,4′と前記点火装置
6の先端が前記燃焼室5に臨まされているのであ
るが、前記渦巻式噴射弁4,4′と相対向する位
置の前記助燃筒12には燃料の噴霧粒子が衝突し
ないように十分大きな穴12Aが設けてあり、さ
らに前記燃焼室底部10の近傍には同一円周上
に、多数の循環孔14が設けてある。なお、前記
渦巻式噴射弁4,4′はそれぞれ第1微粒化手段、
第2微粒化手段の一例として設けたものである。
このような構成により、前記燃焼室5と前記中筒
11の上部に燃焼領域a、前記中筒11と前記助
燃筒12とで前記燃焼室底部10近傍に燃料粒子
および気化燃料の強制混合を行う予混合領域b、
そして前記燃焼室5と前記助燃筒12との間に再
循環流領域cがそれぞれ形成されている。また、
前記中筒11の側壁周囲には多数の空気噴出孔1
5が下より上方にむかつて接線方向から直角方向
に漸次なるようにあるいは接線方向のみになるよ
うに設けてある。燃焼用空気はモータ16、フア
ン17、フアンケース18で構成される送風機構
から前記中筒11へ供給される。19は前記燃焼
室5内の燃焼ガスの流れ、および再循環量そして
内圧を制御する燃焼リングである。
上記構成において、先ずモータ16へ通電し送
風機構を作動すると、燃焼用空気が中筒11へ供
給され、中筒11上の各空気噴出孔15より燃焼
室5内の予混合領域bへそして燃焼領域aへと一
定比率で噴出される。この時、燃料の流路切替え
弁3は第1渦巻式噴射弁4と燃料ポンプ2とを連
結している。また、送風機構作動の一定時間の遅
延後、点火装置6に通電し、火花を発生する。そ
して第3図Aは燃料ポンプ2への印加電圧V1
V2……VNによる燃料噴出圧の時間変化を示した
特性であり、第3図Bは印加電圧V1,V2……VN
に対応して流量と圧力との変化状態を示した特性
である。この様に第3図A,Bのポンプ特性に示
すごとく、火花発生と同時に、ある一定時間燃料
ポンプ2への印加電圧が漸次調整されつつ入力さ
れ、この結果漸次調圧された液体燃料が第1微粒
化手段に相当する渦巻式噴射弁4より燃焼室5に
噴霧される。またこの時、第1渦巻式噴射弁4へ
の燃料の調圧状態に連動して、燃料の流路切替え
弁3が瞬時に切替わり、第2渦巻式噴射弁4′へ
と流路を切替える。この時、燃料の定格時噴霧量
に対して一定量以下の空気(定常時の空気過剰率
mの2/5m以下)が中筒11の下部空気噴出孔1
5より予混合領域b内に噴出しており、燃焼室5
内に旋回上昇流を形成している。したがつて始動
燃焼時はこの旋回流に概略沿つて定格時の噴霧量
の数分の一の燃料が噴出し、拡散混合を行いつつ
次第に燃料噴霧量を増加し、混合比が一定量に達
した後に着火・燃焼する。この結果、始動燃焼時
の燃料微粒子と中筒11との衝突量および衝突面
積が減少する。そしてこの始動燃焼期における初
期火炎は予混合領域b内での空気過剰率m′が概
略0.9<m′<1.5の範囲にあり、輝度の高い火炎を
形成し中筒11の周囲を旋回上昇しながら新たな
燃焼用空気が供給され、拡散燃焼を行う。また、
一部の火炎は燃焼室5の底部10に停滞しつつ後
続燃料の着火源となる。火炎の輻射熱等あるいは
再循環してきた燃焼ガスの熱を受けて後続の燃料
の蒸発・気化が一段と促進された燃料塊には新た
な空気が供給されつつ燃焼を行う。この後、一段
と予混合気の濃度が高まり燃焼せずに中筒11の
上部へと移動する。すなわち、輝炎は直ちに中筒
11の上方の空気噴出孔15へと移動し、この噴
出孔15からの空気を取り入れて不揮炎燃焼へと
変化しつつ多数の単孔火炎を形成し多段燃焼を行
う。この間、第1渦巻式噴射弁4から第2渦巻式
噴射弁4′へと燃料流路が流路切替え弁3によつ
て切替わり、燃料の噴出方向がθi変角、燃料の噴
出位置がxi偏位するが、燃焼室5内の温度上昇に
伴つて気中における燃料微粒子の蒸発・気化が速
やかに促進され、燃料の噴出方向が変角θi噴出、
位置が偏位xiしても中筒11表面には到達せず、
飛翔途中で、気中で蒸発・気化を完了し、空気と
混合するようになる。このように、初期における
一部の燃料粒子の再液化分も伝熱・輻射により蒸
発・気化してしまい、安定した火炎と中筒11上
部の各空気噴出孔15に形成し、多段燃焼による
定常燃焼を行う。したがつて定常燃焼時における
燃料の粒子の接触部はなくなる。また、燃料の噴
出方向、噴出位置が変わることにより、燃焼室5
内の旋回流に交差あるいは概略対向することとな
り、噴霧燃料粒子の蒸気・気化と空気との混合が
促進される。
以上のように本実施例の液体燃料燃焼装置によ
れば、始動所定時間における噴霧量を制御する手
段と燃料の飛翔方向θiと噴射位置xiを流路切替え
弁3の切替えによつて調整するので、始動初期に
おいては、 燃料と空気との混合比m′の適正化が図れる。
燃料と空気との混合の促進が図れる。
噴霧燃料の微粒子と中筒11との衝突面積お
よび衝突量を減少することができる。
また、定常燃焼期においては、 混合の促進が図れる。
この結果、始動燃焼からの過渡燃焼期における
煤発生を抑制することができると同時に、定常燃
焼期における大きな燃料粒子による煤粒子の発生
をも抑制することができる。また、燃料衝突部が
減少しタール生成部が減少する。したがつて安定
した蒸気・気化が繰返し維持され、安定した気化
燃料濃度および混合気が得られ、安定した燃焼が
行われる。そしてさらに、クリーンな燃焼・消火
が維持される。
次に他の実施例について第4図、第5図を用い
て説明する。この実施例では上記実施例における
始動時の所定時間における噴霧量を制御する手段
として流路切替え弁3と第1渦巻式噴射弁4との
途中にオリフイス20を介して弁(逃がし弁)2
1を設け、第1渦巻式噴射弁4の容量(定格霧化
量)を第2渦巻式噴射弁4′の容量(定格霧化量)
の2/5〜3/5とし、他の本質的な構成は上記実施例
と同様であり、同一番号は同一構成部品を示して
いる。ただし、分岐後前記オリフイス20および
前記弁21を介して戻し油パイプ22が燃料タン
ク(記載せず)へと連結している。また、動作は
全く同一であるが、第1渦巻式噴射弁4の定格噴
霧量を第2渦巻式噴射弁4′の定格噴霧量に対し
て2/5〜3/5としかつ流路切替え弁3と前記第1渦
巻式噴射弁4との途中に分岐して前記オリフイス
20および前記弁21を設けることにより、燃料
の供給圧を変えることなくかつ噴霧量を制御する
ことができ、かつ燃料の噴出方向θiあるいは噴出
位置xiを変えることができ、上記実施例における
効果と同様の効果が得られる。なお第6図は第3
図、第4図の実施例におけるポンプ特性を示す。
第6図Aは燃料ポンプの始動から時間経過による
圧力の変化状態を示したものであり、第6図Bは
燃焼ポンプの時間経過による流量の変化状態を示
したものでそれぞれの線(実線、一点鎖線)は対
応した変化状態を示しているものである。
以上のように、本発明によれば 始動時の予混合領域内での着火から定常燃焼
へ至る過渡燃焼期において、燃料と空気との混
合促進による煤の発生の抑制が得られる。
燃料の噴出微粒子の器内主要構成部(特に中
筒)への衝突面積が減少し、タール生成部の減
少と安定した蒸気・気化が得られる。
といつた点から燃焼特性の大幅な改善が行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液体燃料燃焼装置の一実施例
を示す縦断面図、第2図は第1図におけるA−
A′線断面図、第3図A,Bはそれぞれポンプ特
性図、第4図は本発明の他の実施例を示す縦断面
図、第5図は第4図におけるA−A′線断面図、
第6図A,Bはそれぞれポンプ特性図である。 1……送油パイプ、3……流路切替え弁、4…
…第1渦巻式噴射弁(第1微粒化手段)、4′……
第2渦巻式噴射弁(第2微粒化手段)、5……燃
焼室、10……燃焼室底部、11……中筒、12
……助燃筒、15……空気噴出孔、20……オリ
フイス、21……弁(逃がし弁)、a……燃焼領
域、b……予混合領域、c……再循環領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 有底筒状の燃焼室と、この燃焼室底部の中央
    に立設されるとともにその外周側壁に沿い旋回空
    気流が生じるように前記外周側壁に多数の空気噴
    出孔を有する中筒と、この中筒外周の同心円上に
    立設された助燃筒と、前記燃焼室に臨んで水平方
    向に並設し、かつ燃料噴出方向を前記空気噴出孔
    からの旋回空気流の方向へ向けた第1微粒化手段
    と、燃料噴出方向を前記中筒方向へ向けた第2微
    粒化手段と、始動時には前記第1微粒化手段に液
    体燃料を所定時間供給し、この所定時間経過後は
    第2微粒化手段に液体燃料を供給する流路切替え
    手段を備えた液体燃料燃焼装置。 2 第1微粒化手段はその霧化量を、第2微粒化
    手段の霧化量の2/5〜3/5とした特許請求の範囲第
    1項に記載の液体燃料燃焼装置。 3 第1微粒化手段はオリフイスを介して流路切
    替え手段に接続した特許請求の範囲第1項に記載
    の液体燃料燃焼装置。
JP57066646A 1982-04-20 1982-04-20 液体燃料燃焼装置 Granted JPS58182019A (ja)

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