JPS643946Y2

JPS643946Y2 -

Info

Publication number: JPS643946Y2
Application number: JP7571584U
Authority: JP
Priority date: 1984-05-22
Filing date: 1984-05-22
Publication date: 1989-02-02
Also published as: JPS60189718U

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本考案は家庭用の給湯機ボイラーに使用するガ
ンタイプ式の液体燃料気化式バーナーに関する。（従来の技術）従来、この液体燃料気化式バーナーとして種々
の構造のものがあるが、液体燃料のガス化方式と
してはおよそ次の二つに大別できる。即ち電気ヒーター、その他の熱源であらかじめ
加熱昇温させた気化面に液体燃料を滴下させて気
化させるものと、回転円板等に燃料を供給して遠
心力により燃料を飛散させ、これをあらかじめ加
熱された気化面に接触させて気化させ、空気と混
合のうえ燃焼させるものである。しかし乍ら、これら従来のものは気化面を予
め加熱する必要があり、燃焼させるまでに時間を
必要とする、気化面の温度制御が困難で温度が
高くなり過ぎると灯油の分解によるタールの付着
が生じ、それにより気化が良好に行なわれず、燃
焼状態の悪化を招く、気化面と燃焼部分が分離
しているため構造が複雑である等の欠点がある。そこで、本願出願人は上記の問題を解消するも
のとして第３図に示す液体燃料用気化式バーナー
を既に出願している。（特願昭58−174975号）第３図のものについて説明すると、バーナーは
燃焼室２内に挿入される燃料噴霧ノズル３と、燃
料噴霧ノズルから噴出される噴霧燃料が内周面に
ぶつかるようにノズルを囲んでこれ同軸に設けた
バーナーコーン６と、バーナーコーンの前端開口
部に設けた整流板８と、ノズル周辺にノズルを囲
んでこれと同軸に設けられた空気吹出口４とを備
えており、バーナーコーン６を吸水性のある多孔
質セラミツクで形成し、その前半部をノズル３の
噴霧角度より若干狭い角度をもつて前方へ拡開せ
しめて該部にノズル３から噴出される燃料噴霧が
ぶつかる様になすことにより、バーナーコーン６
と整流板８にぶつかつた未燃の液体を一時バーナ
ーコーン６と整流板８の内部に浸み込ませ、これ
を燃焼熱で加熱されたコーン６の熱を利用して蒸
発させ蒸気として放出するようになし、しかも空
気吹出口４を高速で空気を吹出させるために一旦
円錐状に絞つた後開口部をストレートな円筒状と
なすと共に整流板８を気流の整流ができ且つ背後
に高温ガスを滞留せしめるようになすために底面
を開口した円錐状に形成して周面に若干の小孔７
を開穿した形となして、空気の吹出しにより生ず
る吸引力と整流板８により空気の整流によるバー
ナーコーン６の後部に設けた燃焼ガス吸引口部５
から高温の燃焼ガスをバーナーコーン６内に吸引
して燃料のガス化を促進し、併せて整流板８背後
の凹部に滞留する高温ガスを着火源としてバーナ
ーコーン６出口に安定した青炎を形成するもので
ある。しかし乍ら、考案者等のその後の研究により、
バーナーコーン及び整流板の気化率が完全な青炎
実現に重大な影響を及ぼすことが判明した。即ち、青炎燃焼においては酸素の拡散（混合）
は蒸発したガス状燃料との拡散である必要がある
が、上記バーナーの場合、上述せる如く、燃料噴
霧ノズルから噴霧された油霧の多くが多孔質セラ
ミツクで形成されているバーナーコーン及び整流
板にぶつかるため燃料はバーナーコーンおよび整
流板内に一旦吸入保持された後、燃焼により加熱
されたバーナーコーン及び整流板の熱によりすぐ
に蒸発ガス化する。従つて、バーナーコーン及び整流板による燃料
の気化は、これらを構成するセラミツクの吸水性
に負うところが大であり、吸水性はセラミツクの
気孔率により左右される。即ち、気孔率が小さすぎると吸水性が悪くて表
面に油滴が残り、逆に気孔率が大きすぎると吸入
された油が孔中に液状で溜り、いずれの場合も燃
料の蒸発ガス化が円滑に行なわれない。また、気孔率が大きすぎると耐熱衝撃性に問題
がある。（考案が解決しようとする問題点）本考案が解決しようとする問題は、バーナーコ
ーン及び整流板による燃料の蒸発ガス化を円滑か
つ効率的にすると共にバーナーコーン及び整流板
の十分な耐熱衝撃性を確保することである。（問題点を解決するための手段）上記問題を解決するために本考案が講ずる技術
手段は、バーナーコーンと整流体を気孔率20％乃
至50％の焼結体で形成することである。（作用） 20％乃至50％の気孔率は毛細管作用を生じせし
めるのに最適の気孔率であり、20％以下の気孔率
だと吸水性が低く油滴の吸入が不十分となり、一
方50％以上の気孔率にすると耐熱衝撃性が悪くな
り、バーナーコーン及び整流板として実用に耐え
ない。而して、バーナーコーン及び整流板は燃料噴霧
ノズルから噴霧されバーナーコーン及び整流板に
ぶつかつた霧状の油滴を毛細管作用一担吸入し、
その後燃焼により加熱されたバーナーコーン及び
整流板自身の熱と、高熱の燃焼循環ガスにより円
滑に気化して完全にガス状燃料とする。（実施例）以下、本発明の実施の一例を図に基づいて説明
する。この図示例の場合、バーナーＡは給湯機Ｂに搭
載され、円筒状の燃焼室２の周壁部に設けた熱交
換器フランジパイプ１０部分に設けられて燃焼室
２内に臨んでいる。バーナーＡは、燃料噴霧ノズル３と燃料噴霧ノ
ズル３周辺に該ノズル３を囲んで設けられる空気
吹出口４と、燃料噴霧ノズル３の燃料噴霧域を囲
んで設けられるバーナーコーン６と、バーナーコ
ーン６の出口部に設けられる整流板８と、整流板
８の前方に設けられる保炎リング９を備えてい
る。空気吹出口４は熱交換器フランジパイプ１０か
ら燃焼室２の軸方向に対して直交方向に開口する
ストレートな円筒状に形成され、後部を燃焼室２
外部において送風機１１の風道１２に連絡する。また空気吹出口４内にはノズルホルダー１が同
軸に設けられており、該ノズルホルダー１に保持
された燃料噴霧ノズル３の先端が空気吹出口４の
前端開口部から後述のバーナーコーン６中心に臨
んでいる。燃料噴霧ノズル３は従来周知の構造形態を有す
る噴霧角度が60゜のノズルであり、後部がノズル
ホルダー１を軸方向に挿通する送油管１３を介し
て給油源１４に連絡する。送油管１３は中途部に電磁ポンプ１５を備えて
おり、該電磁ポンプ１５の作動によりノズル３か
ら油が噴霧される。バーナーコーン６は図示形状、即ち、後部にス
トレートなあるいは、わずかにテーパーのある円
筒部６ａが形成されると共に該円筒部６ａの前端
に連続して前方へ拡開状に延びる円錐状の拡開部
６ｂが形成されており、適当な保持部材１７によ
り保持せしめて空気吹出口４の前方に、該空気吹
出口４との間に空隙５を存して上記燃料噴霧ノズ
ル３と同軸に設けられる。上記バーナーコーン６後端の開口部と空気吹出
口４との間の空隙５は、空気吹出口４からの高速
な空気吹出により周辺に生ずる負圧を利用して燃
焼室２内の高温燃焼ガスをバーナーコーン６内に
吸引する吸引口部５を構成するものである。整流板８は底面を開口した円錐状又は半球状に
形成して、凸面をバーナーコーン６側に向けて、
その大部分をバーナーコーン６内に挿入した状態
でバーナーコーン６と同軸に設け、その外周とバ
ーナーコーン６出口部との間に環状の間隙１８を
形成する。また整流板８にはその中心部を除いた位置に、
小孔７が多数開穿されている。上記バーナーコーン６と整流板８は多孔質焼結
体で形成する。多孔質焼結体としては気孔率20％乃至50％の焼
結金属又は各種セラミツクを使用することが可能
であるが、本実施例の場合は、けい素42％、窒化
けい素18％、粘土40％を原料とする気孔率30％の
窒化けい素系セラミツクを使用する。ちなみに各種セラミツク材料でバーナーコーン
を試作し、燃焼時の性状を調べた結果は次表の通
りであつた。

【表】上の表から、気孔率が小さい素地では青炎が得
られず、耐熱衝撃性を勘案すればバーナーコーン
及び整流板の材料として窒化けい素素地が最も優
れていることが分かる。保炎リング９は耐熱性に優れた金属にて断面形
状が略Ｖ字型又はＵ字型の環状体に形成して、凸
面を整流板８及びバーナーコーン６側に向けて整
流板８の前方に設けられる。尚、図中１９はイグナイターで、燃料噴霧ノズ
ル３に近接する位置で、空気吹出口４からの空気
の流れを阻害しない位置に１対設けられている。而して、斯るバーナーＡにおいて、送風機１１
及び電磁ポンプ１５を作動させると共にイグナイ
ター１９にイグニツシヨンを生じせしめると、ま
ず燃料噴霧ノズル３から噴霧された燃料と空気吹
出口４とから吹出した空気の混合気にイグナイタ
ー１９の火花が着火し、バーナーコーン６中央部
に黄炎が形成される。また空気は空気吹出口４から吹き出されること
により吸引作用を生じ、周囲空気を吸引する。この結果、バーナーコーン６出口部よりバーナ
ーコーン６入口部と空気吹出口４との間の空隙、
即ち燃焼ガス吸引口５を通つてコーン６内部に至
る循環流が生じる。着火後、上記循環作用により熱い燃焼ガスをバ
ーナーコーン６内に吸込み、その熱により噴霧燃
料を瞬時に気化する。気化された燃料はコーン６
内面に沿つて循環ガスと共に酸素不足層ａを形成
してコーン６出口部と整流板８との間に形成され
る絞り部２０に流れ、該部２０においてコーン６
中央部を流れてきた燃料用空気との混合を促進さ
れる。そして、バーナーコーン６内部の黄炎は、燃焼
ガスを吸込むと同時に整流板８後流部に移動し、
ここで上記混合気が着火して青炎となる。尚、この際空気吹出口４の径は小さすぎると、
空気の吹出速度が速くなりすぎ、整流板８に衝突
して後方に向かつて背圧をかけ、燃焼ガスの吸込
みが悪くなり、逆に大きすぎると空気の流速が遅
くなり燃焼ガスの吸込みがまた悪くなる。また、吹出口４の長さが短すぎると吹出す空気
が軸線方向に流れずイグナイター１９の火花を燃
料噴霧域に流すことができなくなり着火不良を起
す。従つて、空気吹出口４の径と長さの関係は径に
対して長さが約1/2程度とするのが望ましい。また吹出口４の径はバーナーコーン６のストレ
ートな円筒部６ａの径とも密接に関係しており、
両者の径が接近する、例えばコーン６の円筒部６
ａの径が小さくなると、吸引される燃焼ガスと空
気がコーン６の前半部で混合してしまい、コーン
６内部でで立つてしまう。従つて、バーナーコーン６の円筒部６ａの径は
空気吹出口４の径に対してある程度大きくする必
要がある。即ち、これにより空気は中心部分、燃焼ガスは
その外側を流れ、整流板８とコーン６出口の絞り
部２０において初めて両者が混合し、コーン６出
口において炎が形成される。一方、噴霧ノズル３から噴霧され、吸引された
燃焼ガスで気化されなかつた油滴は、バーナーコ
ーン６内周面、特に拡開部６ｂ内周面にぶつかる
が、コーン６が吸水性のある多孔質セラミツク製
であるため、一旦セラミツク内に吸入保持され
る。そして、コーン６は高温燃焼ガスによる対流
熱伝達で高温になつているため、吸入された燃料
はすぐに蒸発、気化してコーン６出口へ流動し、
整流板８とコーン６出口の絞り部２０において空
気と混合され、整流板８後流部、即ち整流板８背
後の凹部にて着火する。上記整流板８背後の凹部は、気流の滞留点とな
り、この部分で高温燃焼ガスが滞留し、コーン６
出口より放出されて気化し、空気と混合した燃料
ガスへの着火源となる。従つて、整流板８に開け
た小孔７から青炎が立つことになる。また、整流板８は、バーナーコーン６と同様の
吸水性を有する多孔質セラミツク製としたことに
より、気流の整流、着火源に加えてバーナーコー
ン６と同様に燃料気化面としての機能を果すこと
が可能となる。更に、整流板８端部にて着火しなかつた未燃ガ
スは、保炎リング９の内外周面に沿つて流れ保炎
リング９背後の凹部にて着火する。上記保炎リング９背後の凹部は、整流板８背後
の凹部同様、気流の滞留点となり、この部分で高
温燃焼ガスが滞留し、整流板８部分で着火しなか
つた未燃ガスへの着火源となる。従つて、保炎リ
ング９の端部に安定した青炎が立つことになる。（効果）本考案は上記構成であるから以下の利点を有す
る。 (1) ノズルから噴霧された油滴をまずバーナーコ
ーン内面及び整流板の凸面において油滴の状態
で着火することなしに、循環域を通つて吸引さ
れた高温燃焼ガスによる熱で気化してガス状と
なし、その後、バーナーコーン出口において上
記ガス状となつた燃料を空気と混合して、その
後にバーナーコーン前端周縁と整流板周縁及び
整流板の小孔で安定に着火し、完全な青炎が得
られる。 (2) バーナーコーン及び整流板を気孔率20％乃至
50％の多孔質焼結体で形成したので、バーナー
コーン及び整流板にぶつかつた油滴を毛細管現
象により一担コーン及び整流板内に吸入し、そ
の後燃焼によるバーナーコーン及び整流板の熱
によりこれを速やかに蒸発気化することができ
ると共にコーン及び整流板自体の温度が上つて
燃料の沸点より相当高くなつても、燃料が粒状
になりタール等を生成する現象が起こらない。 (3) 燃料のガス化が良好に行なわれるので、酸素
の拡散が起り易く、空気過剰率を下げることが
できる。 (4) バーナーコーンの開口端で炎が立つので、燃
焼騒音が小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す液体燃料気化
式バーナーの断面図、第２図は正面図で一部切欠
して示す、第３図は従来の液体燃料気化式バーナ
ーの一例を示す断面図である。３……燃料噴霧ノズル、４……空気吹出口、６
……バーナーコーン、６ａ……円筒部、６ｂ……
拡開部、７……小孔、８……整流板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

燃料噴霧ノズルと、燃料噴霧ノズル周囲に該ノ
ズルを囲んでこれと同軸に設けられた空気吹出口
と、後部に開口した円筒部を有すると共に該円筒
部前端に連続して前方へ上記ノズルの噴霧角度よ
り稍狭い角度で拡開して開口する円筒状の拡開部
を有し、燃料噴霧ノズルの前方に該ノズルの燃料
噴霧区域を囲んで上記ノズル及び空気吸出口と同
軸に設けられたバーナーコーンと、底面を開口す
ると共に周面部に適宜小孔を穿設した中空の円錐
状又は半球状に形成し、バーナーコーン前端の開
口部に凸面をバーナーコーン内部に向け、その外
周面と上記開口部口縁との間に環状の隙間を設け
てバーナーコーンと同軸に設けられた整流板とを
備え、上記バーナーコーンと整流板を気孔率20％
乃至50％の多孔質焼結体で形成してなる液体燃料
気化式バーナー。