| 【発明の名称】 |
燃焼装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】重岡 武彦
【氏名】川口 友也
【氏名】苅田 督郎
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| 【要約】 |
【課題】燃焼装置の逆火の防止と騒音低減を図る。
【解決手段】燃料ガスのエジェクター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わせて配置した無底筒状の混合管１６と、この混合管を覆うようにその上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部１８と、この混合管部に連なる燃焼部２０とを備え、上記燃焼部２０は混合管部１８より大径とする共に、混合管部１８は二重壁構成としてある。よって、火炎によって高温になりやすいバーナ上部は二重壁による遮熱及び遮音効果によって、バーナ筒内部の混合ガスの温度は比較的低く維持され、混合ガスの温度が高くなりすぎて混合ガスの流れに澱みが生じたときに発生しやすい逆火現象のような異常燃焼が低減できとともに、遮音効果によって混合ガスの混合音などを低減することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】燃料ガスを噴出するノズルと、このノズルの下流側に該ノズルから噴出された燃料ガスのエジェクター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わせて配置した無底筒状の混合管と、この混合管を覆うようにその上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部と、この混合管部に連なる燃焼部とを備え、上記燃焼部は混合管部より大径とする共に、混合管部は二重壁構成とした燃焼装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料ガスを噴出して燃焼させる燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にこの種の燃焼装置としては、ガスあるいは灯油等を気化させた液体燃料ガスを燃焼させるものがある。以下この液体燃料ガスを燃焼させる燃焼装置を例にして説明すると、このような燃焼装置は図３に示すように構成されている。
【０００３】すなわち、まずタンク２４にカートリッジタンク２５から燃料が供給され、同タンク２４の燃料はポンプ２６によって気化器２７に供給される。そしてこの気化器２７で気化されて燃料ガスとなり、ノズル２８より水平方向に噴出される。
【０００４】このノズル２８から噴出された燃料は、エジェクター効果により一次空気を吸引しながら気化器２７の下流側に離れて設けた混合管２９内に噴出されここで混合されて、混合管２９と一体のライン形状のバーナ部３０に供給され、そこで燃焼される。生じた燃焼ガスは、バーナ部３０の周囲を覆うように配設された燃焼筒３１で上方へ導かれ、上記燃焼筒３１を覆ったダクト３２で送風機３３からの室内空気流と混合され、温風として排出されて暖房に利用される。そして、この燃焼装置はポンプ２６の駆動周波数や印加電圧を変えて燃料供給量を調節すると、一次空気量もそれにつれて増減し、燃料と空気の比が一定に保たれたまま燃焼量を変えることができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのような構成の燃焼装置は、バーナ部３０が横長のライン形状となっているため、火炎が左右均一になり難く、どうしても両端の燃焼が乱れやすい傾向があり、そして燃焼炎が真上に吹き出されるため、流れを抑えることが難しく、リフト燃焼を生じやすいという課題があった。また、経年的にも、ライン形状であるため温度の不均一によって、バーナ部３０が変形しやすいという課題もあった。さらに、気化器２７と離れて、混合管２９、バーナ部３０を配設するため、バーナ部３０の熱を気化器２７に回収するようにする構成が取り難い問題や、バーナ部３０が横長であるため、機器の寸法も横長になるという課題もあった。
【０００６】従来このような課題を解決するために、図４に示すような燃焼装置が提案されている。すなわちこの燃焼装置は、気化器３４で気化された燃料ガスをノズル３５より垂直方向に噴出し、その際に生じるエジェクター効果で吸引した一次空気と共に前記気化器３４に一体形成された混合管３６内に上記燃料ガスを供給して、この混合管３６内で燃料ガスと一次空気とを混合させ、この混合管３６の上部開口より有天筒状のバーナ筒３７内に噴出させ、ここで下向きに折り返させて混合管３６の外周下方へ流れるようにして、バーナ筒３７の下方周壁に設けた多数の炎孔３８から混合ガスを噴出し燃焼するようになっている。
【０００７】このような構成の燃焼装置では、混合管３６の外周を混合ガスが折り返し流れて、バーナ部３７の下方周壁に設けた多数の炎孔３８から混合ガスを均一に噴出させて燃焼させるため、火炎が均一になり、かつ燃焼炎が外周方向に噴出されるようになってもこれは燃焼炎の外周にバーナリング３９を設けて燃焼炎が上方に流れるようにするといった簡単な構成でリフトするのを抑えることができ安定した燃焼を行わせることができるようになる。
【０００８】しかしながら、気化器３４で気化されたガスをノズル３５より垂直方向に噴出するため、バーナ部３７の高さが高くなり、燃焼筒３１やダクト３２の高さ寸法が高くなる傾向があった。そして機器の倒れ易さや、メンテ性等の本体構成上の制約でバーナ部３７の高さを低くすると、混合管３６の長さが足りなくなって、ノズル３５から噴出された燃料ガスのエジェクター効果が弱くなり、一次空気の吸引量が減少して、燃焼炎が乱れやすく、風などの外乱によって黄火の発生、ＣＯ、臭気そして失火などの異常燃焼を生じやすくなるという課題があった。
【０００９】また、一次空気量の不足を補うため、送風機３３からの風の一部をノズル３５の噴出に合わせて供給するようにしても、送風機３３からの一次空気供給構成が複雑になるとともに、その一次空気供給構成のばらつきや、電圧変動や、ほこり等によって、一次空気供給量が変動してしまい、結局は上記と同様一次空気吸引量が減少して異常燃焼を生じてしまうという課題があった。
【００１０】本発明は上記課題を解決したもので、燃焼装置のコンパクト化を図りつつ良好な燃焼ができるようにすることを第１の目的とし、さらに逆火の防止と騒音低減を図ることを第２の目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃料ガスを噴出するノズルと、このノズルの下流側に該ノズルから噴出された燃料ガスのエジェクター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わせて配置した無底筒状の混合管と、この混合管を覆うようにその上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部と、この混合管部に連なる燃焼部とを備え、上記燃焼部は混合管部より大径とする共に、混合管部は二重壁構成としてある。
【００１２】
【作用】本発明は上記構成によって、炎孔に形成される火炎によって高温になりやすいバーナ上部は二重構造となっていてそれら二重壁による遮熱及び遮音効果によって、バーナ筒内部の混合ガスの温度は比較的低く維持され、混合ガスの温度が高くなりすぎて混合ガスの流れに澱みが生じたときに発生しやすい逆火現象のような異常燃焼が低減できとともに、遮音効果によってノズルからの混合管内への混合ガスの流入音及び混合管内での混合音などを低減することができる。また混合管部からの混合ガスは大径の燃焼部で混合ガスの混合及び均圧化が促進されとともに炎孔面積も大きく確保することができる。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例について添付図面に基づいて説明する。
【００１４】まず、図２を用いて本発明の燃焼装置を用いた温風暖機器の構成を説明すると、１は本体ケースで、その下方側部に液体燃料を保有するタンク２とそのタンク２上部に着脱自在なカートリッジタンク３が配設してある。４はタンク２の上面に取付けたポンプで、その上端から送油パイプ５を導出して燃焼装置６に燃料を供給するようになっている。
【００１５】７は燃焼装置６からの燃焼ガスを上方へ導く燃焼筒で、その背部に室内空気流を取入れ送出する送風機８が配設してある。９は上記燃焼筒７からの燃焼ガスと室内空気流を混合して温風にするダクトである。１０は前記燃焼装置６の燃焼や送風機８を制御する制御部で、操作部から入力される運転条件信号に基づいてポンプ４や送風機８などを予め決められたシーケンスで制御するようになっている。
【００１６】次に上記燃焼装置６の構成を図１を用いて説明すると、１１は略リング状のバーナ受け座、１２はこのバーナ受け座１１にその中心方向に向かって一体形成した気化器で、前記ポンプ４からの燃料が供給されるようになっており、この燃料を気化して燃料ガスとするようになっている。１３は上記気化器１２内に設けた気化素子で、燃料の気化効率を上げるためのものである。１４は気化器１２を所定温度に保つヒータで、気化器１２の温度を検出するサーミスタ等の温度検出手段１２ａからの入力に基づく制御部１０からの出力によって制御されるようになっている。１５は前記気化器１２の端部に一体に取り付けたノズルで、気化器１２からの燃料ガスを噴出するものである。
【００１７】１６は上記ノズル１５の上方に位置する如くバーナ受け座１１に載置した無底筒状の混合管で、上部が若干大径になる上向きテーパー状に形成してある。この混合管１６は入口部１６Ａがスロート形状に形成されていて、前記ノズル１５と対向しており、ノズル１５から噴出された燃料ガスとその燃料ガスの噴出によるエジェクター効果で吸引する一次空気とを混合させるようになっている。
【００１８】１７は前記混合管１６を覆う如く上開口部１６Ｂ側からバーナ受け座１１に重ねて覆着した有天筒状のバーナ筒で、少なくともその上部周壁を前記混合管１６の周壁に沿うような型に形成して混合管部１８となすと共に、下部周壁は多数の縦長の炎孔１９を形成して燃焼部２０となしてある。そして、このバーナ筒１７はその混合管部１８の内周壁と前記混合管１６の外周壁及び上開口部１６Ｂ端との間の断面積は混合管１６の上開口部１６Ｂの断面積と略同一とした構成としてある。すなわち、上記バーナ筒１７は、上記混合管１６の上開口部１６Ｂの断面積Ａと、混合管上開口部１６Ｂの縁とバーナ筒１７の上部内面との間の断面積Ｂと、混合管上開口部１６Ｂの縁外周とバーナ筒１７内周壁との間の断面積Ｃと、そして混合管１６の上開口部１６Ｂからバーナ筒１７の炎孔１９のほぼ上端までの外周壁とバーナ筒１７の内周壁との間の断面積Ｄをほぼ同一としてある。
【００１９】また上記バーナ筒１７の燃焼部２０は炎孔１９を数多く形成してその総面積が大きくできるようにするとともに混合ガスの拡散混合及び均圧化促進のために円筒状に膨らました構成としてある。
【００２０】さらに、上記バーナ筒１７はその混合管部１８の外周をキャップ状の略円錐形状筒部２１で覆ってある。すなわち、混合管部１８の上部から燃焼部２０まで円錐状に徐々に大きくなる円錐状筒部２１が覆着してあり、混合管筒部１８Ａとの二重壁としてある。
【００２１】２２は炎孔１９の外周部を囲む如くバーナ受け座１１に取り付けた上向きテーパー状のバーナリング、２３はバーナ受け座１１に形成した受熱部である。
【００２２】上記構成において、カートリッジタンク３から一定油面を保つようにタンク２に供給されている液体燃料は、ポンプ４によってタンク２から吸い上げられ、送油パイプ５を介して燃焼装置６の気化器１２に送られる。送られた燃料はヒータ１４で所定温度以上に保たれた気化器１２内で気化し高圧の燃料ガスとなってノズル１５から噴出され、その際エジェクター効果により一次空気を吸引しながら気化器１２の下流側に設けた混合管１６内で混合されてバーナ筒１７内に供給され、燃焼部２０の炎孔１９から噴出して燃焼される。そして生じた燃焼ガスは燃焼筒７の上方へ流れてゆき、ダクト９内で送風機８からの室内空気流と混合され、温風として排出されて暖房に利用される。そして、制御部１０は操作部で設定された条件に基づいて、ヒータ１４、ポンプ４、送風機８などを予め決められたシーケンスで制御して、運転の開始、停止、また燃焼量の可変等の運転制御をする。
【００２３】ここで、上記バーナ筒１７での燃焼についてもう少し説明すると、ノズル１５より噴出された燃料ガスは、エジェクター効果により一次空気を吸引しながら気化器１２の下流側に設けた混合管１６内に流れ込んでここで混合され、混合管１６の上開口部１６Ｂからバーナ筒１７内に放出されて混合管１６外周を折り返し流れて、バーナ筒１７の下方の燃焼部２０に設けた多数の炎孔１９から噴出し、燃焼する。
【００２４】このとき上記燃焼部２０は混合管部１８より大径となっているため混合ガスはこの部分で拡散混合及び圧力の均一化が促進されて炎孔１９から均一に噴出し、均一な火炎を形成する。そしてこの火炎はその外周に位置するように設けたバーナリング２２によって上方向きになるようその火炎形成方向を制御され、リフトのない安定した燃焼を行うようになる。また、受熱部２３はバーナ筒１７の燃焼部２０に形成される火炎で加熱され、この火炎からの熱回収作用によって、気化器１２の温度を一定温度以上に保つようになり、ヒータ１４への通電の一部或いは全部を軽減することが可能となる。
【００２５】ところで、この燃焼装置はすでに記載した通り燃料ガスの噴出時にそのエジェクター効果で一次空気を吸引するのであるが、バーナ筒１７がコンパクトであっても十分な一次空気を吸引することができるようになっている。以下その理由を詳述する。
【００２６】まず、ノズル１５から気化された燃料ガスが噴出するとこれが駆動流となって、その周囲の空気が、該駆動流の噴出によって周囲に生じる負圧と駆動流の粘性とによって引きずられて混合管１６のスロート入口部１６Ａ（入り口の曲線部）より入り、駆動流とこの一次空気とが混合し、混合管１６の筒部１６Ｃ（ディフューザ部分）で圧力を高められて、上開口部１６Ｂよりバーナ筒１７内に放出される。
【００２７】このスロート入口部１６Ａの大きさは、炎孔面積の比率によって決定され、かつ混合管１６内壁の荒さなどで左右され、これが滑らかな場合は３０〜４５％、荒い場合は４５〜６０％のとき１次空気の吸引性がよく、実用上、炎孔面積の３０〜７０％で高率の吸引量が得られるようになっている。そして、ディフューザ部１６Ｃは、ここを流れる１次空気と燃料ガスとの混合ガスが渦流を起こすことなく適当な膨張を許すよう、その断面積を急変させずに拡大することが原則で、このため、ディフューザ部１６Ｃの長さはスロート入口部１６Ａの直径の６〜１０倍の長さとし、混合ガスの流れに沿って直径を角度４〜１０゜で拡大していくのが適当な寸法となっている。
【００２８】ところが、機器の倒れ易さや、メンテ性等の本体構成上の制約でバーナ筒１７の高さを低くすると、混合管１６の長さが足りなくなってしまい、ノズル１５から噴出された気化ガスのエジェクター効果が弱くなってしまう。
【００２９】しかしながらこの燃焼装置の構成によれば、混合管１６の上開口部１６Ｂから燃焼部２０までの混合ガス流路断面積が上記混合管１６の上開口部１６Ｂの断面積Ａとほぼ同一、好ましくはテーパー状に若干大きめとなるようにしてあるため、混合管１６の長さがあたかも長くなったようになり、混合管１６で生じるエジェクター効果は混合管自体の長さは短くても大幅に増加する。これは燃焼量によって異なるが、実験によれば、１０〜５０％ＵＰした。したがって、混合管１６を長くすることなく、すなわちバーナ筒１７を大きくすることなく十分な一次空気が吸引できるようになり、良好な燃焼が可能となる。
【００３０】また、この実施例で記載した燃焼装置６はバーナ筒１７の上部、すなわち燃焼部２０の炎孔１９に形成される火炎によって加熱される上部は、混合管部１８の外周に円錐状筒部２１が覆着してあって、この部分は二重壁としてあるから、円錐状筒部２１による遮熱作用が期待できる。これによってこの燃焼装置６では、燃焼部２０に形成される火炎によってバーナ筒１７の混合管部１８が熱せられすぎる心配がなくなり、バーナ筒１７内で混合ガス温度が高くなりすぎて、混合ガスの流れに澱みを生じたときに発生しやすくなる逆火現象のような異常燃焼も低減できる。
【００３１】さらに、上記円錐状筒部２１は遮音作用も期待できるから、ノズル１５より噴出された燃料ガスの噴出音や、混合管１６内に流入する音ならびにその混合管１６内で燃料ガスと一次空気が混合する音を遮音することができ、騒音低減も可能となる。
【００３２】なお、上記実施例では液体燃料をガス化させる方式の燃焼装置で説明したが、これはガスを直接燃焼させる燃焼装置であってもよく、またバーナ筒１７は混合管部１８と燃焼部２０とを一体形成して円錐状筒部２１を別体構成としたもので説明したが、これは円錐状筒部２１を燃焼部２０と一体形成して混合管部１８を別体構成としてもよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置は、二重構造の混合管部による遮熱及び遮音効果によって、混合ガスの温度が高くなりすぎることによって生じやすい逆火現象のような異常燃焼を低減できるとともに、遮音効果によってノズルから噴出された燃料ガスの混合管内への流入音や混合管内での混合音などを遮音することができ、燃焼性能のさらなる向上と騒音低減が可能となる。
【００３４】また混合管部からの混合ガスは大径の燃焼部で混合ガスの混合及び均圧化が促進されとともに炎孔面積も大きく確保することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成６年７月２８日（１９９４．７．２８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２５７８１３（Ｐ２０００−２５７８１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年９月２２日（２０００．９．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−５８４６４（Ｐ２０００−５８４６４） |
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