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(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】P2023092693
(43)【公開日】2023-07-04
(54)【発明の名称】燃焼装置
(51)【国際特許分類】
F23D 11/24 20060101AFI20230627BHJP
【ＦＩ】
F23D11/24 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021207857
(22)【出願日】2021-12-22
(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】山田 周平
(72)【発明者】
【氏名】星野 健太
(57)【要約】
【課題】専用部材を用いることなく火炎の安定化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を備え、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、を備え、第２空気孔１１はノズル体２と対向する位置に設け、第１空気孔１０と第２空気孔１１とは貫通して第２空気通路１３を形成し、第１空気孔１０の孔中心と第２空気孔１１の孔中心とが整流筒本体３の周方向に所定距離の間隔を形成するように第１整流筒４と第２整流筒５とを周方向に所定角度回転した位置とした。
【選択図】図１
【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を備え、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、を備え、第２空気孔１１はノズル体２と対向する位置に設け、第１空気孔１０と第２空気孔１１とは貫通して第２空気通路１３を形成し、第１空気孔１０の孔中心と第２空気孔１１の孔中心とが整流筒本体３の周方向に所定距離の間隔を形成するように第１整流筒４と第２整流筒５とを周方向に所定角度回転した位置とした。
【選択図】図１
【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、
を備え、
前記第２空気孔は前記ノズル体と対向する位置に設け、
前記第１空気孔と前記第２空気孔とは貫通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に連通する第２空気通路を形成し、
前記第１空気孔の孔中心と前記第２空気孔の孔中心とが前記整流筒本体の周方向に所定距離の間隔を形成するように、
前記第１整流筒と前記第２整流筒とを前記周方向に所定角度回転した位置とした
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、
を備え、
前記第２空気孔は前記ノズル体と対向する位置に設け、
前記第１空気孔と前記第２空気孔とは貫通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に連通する第２空気通路を形成し、
前記第１空気孔の孔中心と前記第２空気孔の孔中心とが前記整流筒本体の周方向に所定距離の間隔を形成するように、
前記第１整流筒と前記第２整流筒とを前記周方向に所定角度回転した位置とした
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空気孔より下側で下側に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整流筒は、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整流筒の底部または前記バーナ内筒の前記第１整流筒と接続する面に位置し、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した
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整流筒は、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整流筒の底部または前記バーナ内筒の前記第１整流筒と接続する面に位置し、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した
ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項3】
前記第１スタビライザによる旋回方向は、前記第２空気通路から前記整流筒本体に流入した空気が前記ノズル体の周囲に形成する第１の旋回流と逆向きとした
ことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
ことを特徴とする請求項２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旋回器を配して、発生した旋回気流によっ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旋回器を配して、発生した旋回気流によっ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６に示した特許文献１のバーナ１００は、燃料噴射ノズル１０８と、ノズル収納内筒１１１とノズル収納外筒１１２とからなるノズル収納筒１０７と、燃焼筒部１１０とを備える。燃料噴射ノズル１０８の近傍に配置した旋回空気流発生部材１０５は、風向板を多数、歯車のように並べて設けられており、図示しない送風機の風を旋回的に付勢してノズル収納筒１０７に導入するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－４１４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ノズル収納筒１０７内に旋回流を発生させるための構成として、ノズル収納筒１０７の外側に風向板を複数設けた旋回空気流発生部材１０５を用いる必要があり、更なる改善の余地があった。
【0006】
本発明はかかる背景を鑑みてなされたものであり、旋回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旋回流の生成を行い、火炎の安定化を行う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】
【0007】
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、を備え、前記第２空気孔は前記ノズル体と対向する位置に設け、前記第１空気孔と前記第２空気孔とは貫通して前記第１空気通路から前記整流筒本体の内側に連通する第２空気通路を形成し、前記第１空気孔の孔中心と前記第２空気孔の孔中心とが前記整流筒本体の周方向に所定距離の間隔を形成するように、前記第１整流筒と前記第２整流筒とを前記周方向に所定角度回転した位置としたことを特徴とした。
【0008】
請求項２では、前記第２整流筒は、前記第２空気孔より下側で下側に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整流筒は、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整流筒の底部または前記バーナ内筒の前記第１整流筒と接続する面に位置し、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したことを特徴とした。
【0009】
請求項３では、前記第１スタビライザによる旋回方向は、前記第２空気通路から前記整流筒本体に流入した空気が前記ノズル体の周囲に形成する第１の旋回流と逆向きとしたことを特徴とした。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、ノズル周辺の旋回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旋回流の生成を行い、火炎の安定化が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【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ＡーＡ端面図
【図4】本発明の第１の実施形態における燃焼装置のＢ矢視図
【図5】本発明の第２の実施形態における燃焼装置の要部拡大図
【図6】従来技術の燃焼装置の断面図
【発明を実施するための形態】
【0012】
【0013】
【0014】
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。
【0015】
ノズル体２と整流筒本体３とはバーナ外筒７の天板部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。
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
図３は、第１の実施形態の燃焼装置１のＡーＡ端面図である。
第１整流筒４と第２整流筒５との位置関係は、第１空気孔１０の孔中心と第２空気孔１１の孔中心とが整流筒本体３の周方向に所定距離の間隔を形成するように、周方向の水平面内で所定角度回転した位置関係とした。
これによって、全ての第２空気通路１３の実質的な中心軸は、ノズル体２の中心軸に垂直な平面上でノズル体２の中心軸と交わらない方向となり、ノズル体２の中心軸線とねじれの関係が形成される。第２空気通路１３の実質的な中心軸は、好ましくは、ノズル体２の周壁に接する方向である。
これにより、ノズル体２の周辺に第２空気通路１３を通過した空気の旋回流を形成できるものである。
第１整流筒４と第２整流筒５との位置関係は、第１空気孔１０の孔中心と第２空気孔１１の孔中心とが整流筒本体３の周方向に所定距離の間隔を形成するように、周方向の水平面内で所定角度回転した位置関係とした。
これによって、全ての第２空気通路１３の実質的な中心軸は、ノズル体２の中心軸に垂直な平面上でノズル体２の中心軸と交わらない方向となり、ノズル体２の中心軸線とねじれの関係が形成される。第２空気通路１３の実質的な中心軸は、好ましくは、ノズル体２の周壁に接する方向である。
これにより、ノズル体２の周辺に第２空気通路１３を通過した空気の旋回流を形成できるものである。
【0022】
図４は、第１の実施形態の燃焼装置１のＢ矢視図である。
第１スタビライザ１５は、第１スタビライザ１５による第２の旋回流の旋回方向が、第２空気通路１３から整流筒本体３に流入した空気がノズル体２の周囲に形成する第１の旋回流と逆向きとなるように形成してある。
第１スタビライザ１５は、第１スタビライザ１５による第２の旋回流の旋回方向が、第２空気通路１３から整流筒本体３に流入した空気がノズル体２の周囲に形成する第１の旋回流と逆向きとなるように形成してある。
【0023】
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、ノズル体２の周囲に第１の旋回流を形成し、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、第１の旋回流を形成する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、ノズル体２の周囲に第１の旋回流を形成し、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、第１の旋回流を形成する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。
【0024】
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内で第２の旋回流を形成する。
第１の旋回流と第１の旋回流と旋回方向が逆方向の第２の旋回流とによって、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ものである。
第１の旋回流と第１の旋回流と旋回方向が逆方向の第２の旋回流とによって、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ものである。
【0025】
第１の実施形態の燃焼装置１が従来技術と相違する点は、従来技術のバーナ１００の旋回空気流発生部材１０５を必要とせず、すなわち、旋回流の発生に風向調整用の部品を必要とせず、ゆえに、燃焼装置１を構成する基本部品である第１整流筒４と第２整流筒５とによって旋回流の生成を行える点である。
【0026】
第１空気通路６から第２空気通路１３を通過して整流筒本体３に流入した空気は、ノズル体２の周囲に第１の旋回流を形成する。これにより、ノズル体２の表面で均一で強い熱伝導が促進され、ノズル体２の冷却を効果的に促進することができるものである。
さらに、ノズル体２から噴射された油滴が、近傍の第１の旋回流に巻き込まれ、旋回しながら初期火炎からの熱を得て、油滴の気化が促進されてスムーズに火炎を形成することができるため、着火性が向上するものである。
さらに、ノズル体２から噴射された油滴が、近傍の第１の旋回流に巻き込まれ、旋回しながら初期火炎からの熱を得て、油滴の気化が促進されてスムーズに火炎を形成することができるため、着火性が向上するものである。
【0027】
また、第１スタビライザ１５は、第１スタビライザ１５による第２の旋回流の旋回方向が、第２空気通路１３から整流筒本体３に流入した空気がノズル体２の周囲に形成する第１の旋回流と逆向きとした。これにより、ノズル体２の周囲に形成された第１の旋回流が、整流筒本体３からバーナ内筒８に吹き出したとき、第１スタビライザ１５による第２の旋回流の旋回方向と逆の方向になるため、整流筒本体３からバーナ内筒８へ吹き出した火炎は、第１スタビライザ１５からの二次空気によって衝突拡散され、燃焼に必要な空気を火炎の中心部まで供給でき、火炎と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。
【0028】
図５は、第２の実施形態の燃焼装置１である。
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。
バーナ内筒８の第１整流筒４と接続する面に、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３開口部２２とを備え、さらに、第３空気孔１２と第２開口部１７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３開口部２２の外周に備えている。
これにより、第１の実施形態と同様の効果を奏するものである。
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。
バーナ内筒８の第１整流筒４と接続する面に、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３開口部２２とを備え、さらに、第３空気孔１２と第２開口部１７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３開口部２２の外周に備えている。
これにより、第１の実施形態と同様の効果を奏するものである。
【0029】
なお、第１および第２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。
【0030】
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。
【0031】
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】
【0032】
１ ：燃焼装置
２ ：ノズル体
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
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】
【図6】