(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023104414
(43)【公開日】2023-07-28
(54)【発明の名称】燃焼装置
(51)【国際特許分類】
F23D 11/24 20060101AFI20230721BHJP
F23D 11/02 20060101ALI20230721BHJP
F23C 7/02 20060101ALN20230721BHJP
【ＦＩ】
F23D11/24 A
F23D11/02 B
F23C7/02 302
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022005383
(22)【出願日】2022-01-18
(71)【出願人】
【識別番号】000000538
【氏名又は名称】株式会社コロナ
(72)【発明者】
【氏名】宗村 章平
(72)【発明者】
【氏名】山田 周平
【テーマコード（参考）】
3K091
【Ｆターム（参考）】
3K091AA20
3K091BB35
3K091CC02
3K091CC22
(57)【要約】
【課題】専用部材を用いることなく上向きの気流生成を行うことができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】内側に燃料噴射用のノズル体２を備える円筒状の整流筒本体３と、整流筒本体３の下流端で連接したバーナ内筒８と、整流筒本体３は、周壁に複数の第１空気孔１０を設けた第１整流筒４と、第１整流筒４の内側に位置し、周壁に第１空気孔１０と対となる第２空気孔１１を設けた第２整流筒５と、整流筒本体３の上部を覆う天板部１６と、を備え、ノズル体２は、天板部１６との境界に凹部２ａを有し、第１空気孔１０と第２空気孔１１とは連通して第１空気通路６から整流筒本体３の内側に貫通する第２空気通路１３を形成し、第１空気孔１０の孔中心は第２空気孔１１の孔中心より垂直に下方に位置した。
【選択図】図３
【解決手段】内側に燃料噴射用のノズル体２を備える円筒状の整流筒本体３と、整流筒本体３の下流端で連接したバーナ内筒８と、整流筒本体３は、周壁に複数の第１空気孔１０を設けた第１整流筒４と、第１整流筒４の内側に位置し、周壁に第１空気孔１０と対となる第２空気孔１１を設けた第２整流筒５と、整流筒本体３の上部を覆う天板部１６と、を備え、ノズル体２は、天板部１６との境界に凹部２ａを有し、第１空気孔１０と第２空気孔１１とは連通して第１空気通路６から整流筒本体３の内側に貫通する第２空気通路１３を形成し、第１空気孔１０の孔中心は第２空気孔１１の孔中心より垂直に下方に位置した。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内側に燃料噴射用のノズル体を備える円筒状の整流筒本体と、
前記整流筒本体の外側に前記整流筒本体との間に第１空気通路を形成するバーナ外筒と、
前記整流筒本体の下流端で連接したバーナ内筒と、
を備え、
さらに前記バーナ外筒の後方または側方に燃焼空気供給用の送風機を備えたものにおいて、
前記整流筒本体は、
周壁に複数の第１空気孔を設けた第１整流筒と、
前記第１整流筒の内側に位置し、周壁に前記第１空気孔と対となる第２空気孔を設けた第２整流筒と、
前記整流筒本体の上部を覆う天板部と、
を備え、
前記ノズル体は、前記天板部との境界に凹部を有し、
前記凹部よりも前記ノズル体の先端方向を下方とするとき、
前記第２空気孔は、前記凹部より下方に位置し、
前記第１空気孔と前記第２空気孔とは連通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に貫通する第２空気通路を形成し、
前記第１空気孔の孔中心は前記第２空気孔の孔中心より垂直に下方に位置した
ことを特徴とする燃焼装置。
前記整流筒本体の外側に前記整流筒本体との間に第１空気通路を形成するバーナ外筒と、
前記整流筒本体の下流端で連接したバーナ内筒と、
を備え、
さらに前記バーナ外筒の後方または側方に燃焼空気供給用の送風機を備えたものにおいて、
前記整流筒本体は、
周壁に複数の第１空気孔を設けた第１整流筒と、
前記第１整流筒の内側に位置し、周壁に前記第１空気孔と対となる第２空気孔を設けた第２整流筒と、
前記整流筒本体の上部を覆う天板部と、
を備え、
前記ノズル体は、前記天板部との境界に凹部を有し、
前記凹部よりも前記ノズル体の先端方向を下方とするとき、
前記第２空気孔は、前記凹部より下方に位置し、
前記第１空気孔と前記第２空気孔とは連通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に貫通する第２空気通路を形成し、
前記第１空気孔の孔中心は前記第２空気孔の孔中心より垂直に下方に位置した
ことを特徴とする燃焼装置。
【請求項2】
前記第２整流筒は、前記第２空気孔より下側が半球状または擂り鉢状に形成された集束部と、下端部は前記ノズル体から噴射された燃料と空気との混合空気の前記バーナ内筒への導入口となる第１開口部と、を備え、
前記第１整流筒は前記第２整流筒の外側に外嵌され、
前記第１整流筒は、前記第１整流筒の底部中央の前記第１開口部を臨む位置に、前記ノズル体から噴射された燃料と空気との混合空気の前記バーナ内筒への導入口となる第２開口部と、
前記第１整流筒の周壁で前記集束部を臨む位置に複数の第３空気孔と、
前記第１整流筒の底部に位置し、前記第２開口部の外周に放射状に切り欠いた旋回羽根で構成された第１スタビライザと、を備え、
前記第１整流筒の上端は前記バーナ外筒の前記天板部に接続され、
前記第１整流筒の下端は前記バーナ内筒と連通された
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
前記第１整流筒は前記第２整流筒の外側に外嵌され、
前記第１整流筒は、前記第１整流筒の底部中央の前記第１開口部を臨む位置に、前記ノズル体から噴射された燃料と空気との混合空気の前記バーナ内筒への導入口となる第２開口部と、
前記第１整流筒の周壁で前記集束部を臨む位置に複数の第３空気孔と、
前記第１整流筒の底部に位置し、前記第２開口部の外周に放射状に切り欠いた旋回羽根で構成された第１スタビライザと、を備え、
前記第１整流筒の上端は前記バーナ外筒の前記天板部に接続され、
前記第１整流筒の下端は前記バーナ内筒と連通された
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に灯油等の液体燃焼を使用する燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
液体燃料を加圧して噴射し、空気と混合して燃焼するガンタイプバーナと称する燃焼装置が知られており、石油給湯機や石油温水暖房機等に広く使用されている。
ガンタイプバーナには、燃料を噴射するノズルの近傍に一次空気を供給して、燃料と空気とが適切に混合され、これにより安定した火炎を発生させようとするものがある。
例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
ガンタイプバーナには、燃料を噴射するノズルの近傍に一次空気を供給して、燃料と空気とが適切に混合され、これにより安定した火炎を発生させようとするものがある。
例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
【0003】
図４に示すように、特許文献１の従来技術の燃焼装置１００において、燃料噴射ノズル１０７から噴射された燃料は送風機１０１からの空気と混合し、点火プラグ１０８により点火されて主として燃焼筒１０６内で燃焼する。
【0004】
燃料噴射ノズル１０７と点火プラグ１０８を内蔵するノズル収納筒１０３は、燃料噴射ノズル１０７を直接内蔵するノズル収納内筒１０３ａと、その外側に設けられたノズル収納外筒１０３ｂとの二重構造になっている。
【0005】
ノズル収納内筒１０３ａの側面に設けられた空気孔１１０からノズル収納内筒１０３ａの内部に入った空気は、燃料噴射ノズル１０７の周囲を通り燃料とともに燃焼筒１０６内に送られる。
【0006】
昨今、設備機器の小型化に伴い、燃焼機器についても小型化を図る必要があり、そのためには、燃焼時の課題である燃料噴射ノズル１０７のタールの付着による燃焼状態の悪化を回避する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】開平１１－１８２８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
一般に、燃料噴射ノズルは、燃料の噴射オリフィスを有し、ナット部を有した先端部を基端部に螺合している構成であるため、ナット部と基端部の間に凹部形状の段差部が生じる。
しかしながら、燃料噴射ノズルであるノズル体の側面から一次空気を供給する構成においては、図５に示すように、凹部２ａの表面の極小領域を旋回する空気の淀みによって、ノズル体２の放熱が妨げられ、ノズル体２の温度が上昇し灯油の酸化が促進してタールが生成され、その結果、ノズル体２の噴出孔が狭くなり、火炎が不安定になる懸念があった。
しかしながら、燃料噴射ノズルであるノズル体の側面から一次空気を供給する構成においては、図５に示すように、凹部２ａの表面の極小領域を旋回する空気の淀みによって、ノズル体２の放熱が妨げられ、ノズル体２の温度が上昇し灯油の酸化が促進してタールが生成され、その結果、ノズル体２の噴出孔が狭くなり、火炎が不安定になる懸念があった。
【0009】
本発明はかかる背景を鑑みてなされたものであり、燃料噴射ノズルであるノズル体の冷却に用いる一次空気の上向きの風向に風向調整用の部品を必要とせず、燃焼装置を構成する基本部品のみで上向きの気流生成を行い、燃焼装置の火炎の安定化を図ることができる燃焼装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、請求項１では、内側に燃料噴射用のノズル体を備える円筒状の整流筒本体と、前記整流筒本体の外側に前記整流筒本体との間に第１空気通路を形成するバーナ外筒と、前記整流筒本体の下流端で連接したバーナ内筒と、を備え、さらに前記バーナ外筒の後方または側方に燃焼空気供給用の送風機を備えたものにおいて、前記整流筒本体は、周壁に複数の第１空気孔を設けた第１整流筒と、前記第１整流筒の内側に位置し、周壁に前記第１空気孔と対となる第２空気孔を設けた第２整流筒と、前記整流筒本体の上部を覆う天板部と、を備え、前記ノズル体は、前記天板部との境界に凹部を有し、前記凹部よりも前記ノズル体の先端方向を下方とするとき、前記第２空気孔は、前記凹部より下方に位置し、前記第１空気孔と前記第２空気孔とは連通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に貫通する第２空気通路を形成し、前記第１空気孔の孔中心は前記第２空気孔の孔中心より垂直に下方に位置したことを特徴とした。
【0011】
請求項２では、前記第２整流筒は、前記第２空気孔より下側が半球状または擂り鉢状に形成された集束部と、下端部は前記ノズル体から噴射された燃料と空気との混合空気の前記バーナ内筒への導入口となる第１開口部と、を備え、前記第１整流筒は前記第２整流筒の外側に外嵌され、前記第１整流筒は、前記第１整流筒の底部中央の前記第１開口部を臨む位置に、前記ノズル体から噴射された燃料と空気との混合空気の前記バーナ内筒への導入口となる第２開口部と、前記第１整流筒の周壁で前記集束部を臨む位置に複数の第３空気孔と、前記第１整流筒の底部に位置し、前記第２開口部の外周に放射状に切り欠いた旋回羽根で構成された第１スタビライザと、を備え、前記第１整流筒の上端は前記バーナ外筒の前記天板部に接続され、前記第１整流筒の下端は前記バーナ内筒と連通されたことを特徴とした。
【発明の効果】
【0012】
この発明によれば、ノズル体周辺の上向きの空気流の発生に風向調整用の部品を必要とせず、燃焼装置を構成する基本部品のみで上向きの気流生成を行い、燃焼装置の火炎の安定化を図ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第１の実施形態における燃焼装置の概略構成図
【図2】本発明の第１の実施形態における燃焼装置の要部拡大図
【図3】本発明の第１の実施形態における燃焼装置の要部端面図
【図4】従来技術の燃焼装置の断面図
【図5】課題を説明するための要部端面図
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
１は第１の実施形態の圧力噴霧式の燃焼装置１で、下部に設けられた熱交換器２１を加熱するもので、バーナ外筒７内にバーナ本体２０が下向きに配されている。
【0016】
バーナ本体２０は、下向きに燃料噴射を行う燃料噴射用のノズル体２と、ノズル体２を中心に備えた円筒状の整流筒本体３と、整流筒本体３の下流端で連接したバーナ内筒８と、図示しない点火プラグを備えている。
【0017】
ノズル体２と整流筒本体３とはバーナ外筒７の上部を覆う天板部１６に固定される。バーナ本体２０の後方に燃焼空気供給用の送風機９と、バーナ内筒８の燃焼ガス下流方向に熱交換器２１が備わる。
ノズル体２は天板部１６を貫通し、バーナ外筒７の外側に備えた図示しない燃料ポンプに接続される。
ノズル体２は天板部１６を貫通し、バーナ外筒７の外側に備えた図示しない燃料ポンプに接続される。
【0018】
また、バーナ外筒７とバーナ本体２０の間に第１空気通路６を備える。
【0019】
図２に示すように、整流筒本体３は二重構造になっており、第２整流筒５と、第２整流筒５の外側に外嵌される第１整流筒４とを備える。
【0020】
図３に示すように、ノズル体２は、燃料の噴射オリフィスを有し、ナット部を有した先端部２ｂを基端部２ｃに螺合している構成である。基端部２ｃは天板部１６に貫通して固定されている。
先端部２ｂと、天板部１６の整流筒本体３の内部側の壁部１６ａとの間に、基端部２ｃを底辺とする凹部２ａが形成されている。
先端部２ｂと、天板部１６の整流筒本体３の内部側の壁部１６ａとの間に、基端部２ｃを底辺とする凹部２ａが形成されている。
【0021】
第２整流筒５は、第２整流筒５の周壁５１におけるノズル体２の周壁と対向する位置に、ノズル体２の先端方向を下方とするとき、凹部２ａより下方に複数の第２空気孔１１と、第２空気孔１１より下側で下側に擂り鉢状に形成された集束部１８と、下端部にノズル体２から噴射された燃料と空気との混合空気のバーナ内筒８への導入口となる第１開口部１４とを備えている。
【0022】
第１整流筒４は、第１整流筒４の周壁４１に第２空気孔１１と対となるように複数の第１空気孔１０が備えられており、第１空気孔１０と第２空気孔１１とは貫通して第１空気通路６から整流筒本体３の内側に連通して一次空気を供給する第２空気通路１３を形成する。
【0023】
第１空気孔１０と第２空気孔１１の実質的な中心軸はノズル体２の中心軸と交差する。これにより、第２空気通路１３を通過した一次空気はノズル体２を冷却することができるものである。
【0024】
さらに、第１空気孔１０の孔中心が第２空気孔１１の孔中心より垂直に下方に位置した状態で第２空気通路１３が形成されている。
これにより、風向調整用の部品を必要とせずに、整流筒本体３の内部に一次空気の上向きの風向を生成することができ、この上向きの一次空気が、凹部２ａの表面の極小領域を旋回する空気の淀みを解消するものである。
これにより、風向調整用の部品を必要とせずに、整流筒本体３の内部に一次空気の上向きの風向を生成することができ、この上向きの一次空気が、凹部２ａの表面の極小領域を旋回する空気の淀みを解消するものである。
【0025】
また、第１整流筒４は、第１整流筒４の底部中央の第１開口部１４を臨む位置に、ノズル体２から噴射された燃料と空気との混合空気のバーナ内筒８への導入口となる第２開口部１７と、第１整流筒４の周壁４１で集束部１８を臨む位置に複数の第３空気孔１２と、を備える。
さらに、第１整流筒４は、第１整流筒４の底部に位置し、第３空気孔１２を経由してバーナ内筒８に二次空気を供給する放射状に切り欠いた旋回羽根で構成された第１スタビライザ１５を第２開口部１７の外周に備えている。
さらに、第１整流筒４は、第１整流筒４の底部に位置し、第３空気孔１２を経由してバーナ内筒８に二次空気を供給する放射状に切り欠いた旋回羽根で構成された第１スタビライザ１５を第２開口部１７の外周に備えている。
【0026】
次に燃焼動作について説明する。
【0027】
次に、第１の実施形態の燃焼装置１の燃焼動作について説明する。
送風機９により第１空気通路６に送風された空気のうち一部は、第１空気孔１０と第２空気孔１１とを備える第２空気通路１３を通過して整流筒本体３の内部に一次空気として送風される。
当該一次空気は、整流筒本体３の内部に上向きに送風され、ノズル体２と壁部１６ａの境界の凹部２ａを旋回して、ノズル体２を冷却する。
ノズル体２から噴射された油滴は、当該一次空気と混合空気を成し、図示しない点火プラグの放電により着火し、第１開口部１４と第２開口部１７と第３開口部２２を通過して、バーナ内筒８に下向きの火炎を形成する。
送風機９により第１空気通路６に送風された空気のうち一部は、第１空気孔１０と第２空気孔１１とを備える第２空気通路１３を通過して整流筒本体３の内部に一次空気として送風される。
当該一次空気は、整流筒本体３の内部に上向きに送風され、ノズル体２と壁部１６ａの境界の凹部２ａを旋回して、ノズル体２を冷却する。
ノズル体２から噴射された油滴は、当該一次空気と混合空気を成し、図示しない点火プラグの放電により着火し、第１開口部１４と第２開口部１７と第３開口部２２を通過して、バーナ内筒８に下向きの火炎を形成する。
【0028】
一方、送風機９により第１空気通路６に送風された空気のうち一部は、第３空気孔１２を通過し、第１スタビライザ１５を経由して二次空気としてバーナ内筒８内で旋回流を形成する。
この旋回流によって、バーナ内筒８に形成された火炎は、二次空気との混合が促進され、不完全燃焼による一酸化炭素と煤の発生が抑制される。
この旋回流によって、バーナ内筒８に形成された火炎は、二次空気との混合が促進され、不完全燃焼による一酸化炭素と煤の発生が抑制される。
【0029】
以上により、一次空気供給用の第２空気通路１３を整流筒本体３の周壁に形成することで、整流筒本体３を小型化し、風向調整用の部品を必要とせずに、第２空気通路１３を通過する一次空気を整流筒本体３の内部に上向きに送風して、凹部２ａの表面の極小領域を旋回する空気の淀みを解消してノズル体２の伝熱面積が増加し放熱を促進してノズル体２のタールの生成を抑制することができるものである。さらに、第１スタビライザ１５による旋回流によって、二次空気との混合が促進され、不完全燃焼による一酸化炭素と煤の発生を抑制でき、火炎の安定燃焼が行えるものである。
【0030】
なお、第１の実施形態で、第２整流筒５は、下側に擂り鉢状に形成された集束部１８を備えているとして説明したが、第２整流筒５は、下側に半球状に形成された集束部１８を備えているものでもよいものである。
【0031】
なお、燃焼空気供給用の送風機９は、バーナ本体２０の後方に備えたとして説明したが、バーナ本体２０の側方に備えてもよいものである。
【0032】
なお、本実施形態で用いたその他の構成は一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図しておらず、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0033】
１ ：燃焼装置
２ ：ノズル体
２ａ：凹部
３ ：整流筒本体
４ ：第１整流筒
５ ：第２整流筒
６ ：第１空気通路
７ ：バーナ外筒
８ ：バーナ内筒
９ ：送風機
１０：第１空気孔
１１：第２空気孔
１２：第３空気孔
１４：第１開口部
１５：第１スタビライザ
１６：天板部
１７：第２開口部
１８：集束部
２ ：ノズル体
２ａ：凹部
３ ：整流筒本体
４ ：第１整流筒
５ ：第２整流筒
６ ：第１空気通路
７ ：バーナ外筒
８ ：バーナ内筒
９ ：送風機
１０：第１空気孔
１１：第２空気孔
１２：第３空気孔
１４：第１開口部
１５：第１スタビライザ
１６：天板部
１７：第２開口部
１８：集束部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】