JP2982437B2

JP2982437B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JP2982437B2
Application number: JP3300070A
Authority: JP
Inventors: 克彦宇野; 克彦石川; 規夫肆矢; 智倫麻生
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-11-15
Filing date: 1991-11-15
Publication date: 1999-11-22
Anticipated expiration: 2014-11-22
Also published as: JPH05133507A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯・暖房機器等の熱
源に使用される液体燃料燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、石油燃焼器においては、瞬間性、
燃料量調節幅の拡大、低騒音化、小型化への要求が強く
なってきている。

【０００３】従来、この種の液体燃料燃焼装置は大別し
て、液体燃料を噴霧装置で微粒化し、燃料粒子をそのま
ま燃焼させる装置と、液体燃料を一旦気化して燃焼させ
る装置のものがある。

【０００４】たとえば、前者の噴霧燃焼の装置は、図５
に示すように、燃料タンク１から供給された液体燃料が
ポンプ２で加圧され、燃料供給管３を通って圧力噴霧ノ
ズル４から噴出して霧化され、燃焼室５に噴霧される。
燃焼用空気は、送風ファン６により送風路７を通り、燃
焼室５へ供給される。このとき、圧力噴霧ノズル４より
噴霧された燃料と燃焼反応し、火炎を形成する。

【０００５】また、後者の気化燃焼の装置は、図６に示
すように、燃料タンク１から供給された液体燃料は、ポ
ンプ８によって送油管９を通り、ノズル１０から電気ヒ
ータ１１の埋め込まれた気化筒１２で形成された高温状
態の気化室１３へ液滴となっし送出され、加熱気化され
る。燃焼用空気は送風ファン１４により送風路を１５を
通り、ノズル１０の外周に設けたスロート部１６から気
化室１３へ供給される。このとき気化した燃料と混合
し、燃焼室１７内に設けられた炎口１８で火炎を形成す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の液体噴霧燃焼の装置（図５）は、圧力噴霧ノズル４か
ら噴出される液体燃料の粒子径が大きいので火炎長が長
くなり、機器の小型化が難しかった。また、燃焼騒音は
燃料粒子が火炎によって急激に沸騰する際の破裂音によ
って発生するため、粒径が大きいと低騒音化を図ること
ができなかった。

【０００７】さらに、燃焼量を小さくするために燃料の
噴出圧を下げると噴出速度も小さくなって、噴霧粒子径
が大きくなり、良好な燃焼が得られなくなるため燃焼量
調節幅は極めて狭いものとなっていた。

【０００８】一方、気化燃焼の装置（図６）では、液体
燃料を気化させて燃焼させるため、構造が複雑になると
ともに、気化筒１２および気化室１３を加熱するための
電力が必要であるのに加え、昇温するための予熱時間が
必要なため、瞬時着火燃焼ができず、瞬間性の悪いもの
であった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するもので、液体
燃料燃焼装置における燃焼の瞬間性、低騒音化、小型化
および燃焼量調節幅の拡大を図ることを目的としたもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、液体燃料が供給される燃料ノズルと、前記燃
料ノズルの先端に形成された平坦部と、この平坦部に設
けられ液体燃料を噴出する複数個の微細な燃料噴出孔
と、燃料ノズルの外周にあり液体噴出孔から噴出される
液体燃料に微粒化用空気を供給する空気ノズルとを有す
る微粒化装置と、前記燃料ノズルに液体燃料を供給する
燃料供給手段と、前記空気ノズルに微粒化用空気を供給
する空気供給手段と、前記微粒化装置から噴出した燃料
粒子と空気を混合する混合室と、前記混合室に空気を供
給する一次空気供給部と、前記混合室の下流にあり炎口
を有するバーナと、このバーナに空気を供給する二次空
気供給部とを備えて液体燃料燃焼装置を構成している。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、液体燃料を複数個
の微細な燃料噴出孔から微細な燃料液柱に分散して噴出
し、高速の空気流によるせん断力を作用させるので、噴
霧量の広い調節範囲で、粒子径の非常に小さな粒子を得
ることができ、燃焼量調節幅を大きくとることができ
る。また、小さな燃料粒子を空気と混合した状態で可燃
混合気としてバーナーに送り込むため、瞬時着火燃焼が
可能であるとともに、霧化粒子で予混合的に燃焼させる
ので、火炎の短炎化や機器の小型化を図ることができ
る。また微小な燃料粒子のみを燃焼させるので、燃焼騒
音を低減することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１３】図１において、１９は霧化室で、この霧化
室１９内には微粒化装置２０が設定されている。２１は
燃料供給管で、液体燃料が一定量に保たれた燃料タンク
２２から液体燃料を電磁ポンプ２３で加圧してくみ上
げ、微粒化装置２０に供給する。２４は液体燃料の戻り
管である。微粒化装置２０には空気供給管２５が設けら
れ、空気供給手段２６から送られた微粒化用空気を微粒
化装置２０に供給するようにしている。また霧化室１９
は混合室２８を形成した円筒状の混合室壁２７の一ケ所
にその外周の接線方向に設けた開口部２９に接続されて
いる。混合室２８には中央上部から下端部を混合室２８
に開口した混合筒３０が錘設されている。霧化室１９の
一端は一次空気供給部３１に接続され、送風機３２から
送られた空気の一部を霧化室１９に供給するようにして
いる。混合室２８の下流にはバーナ３３が設けてあり、
空気と混合した燃料粒子は均圧板３４で均一に分散さ
れ、炎口３５に供給されて燃焼する。バーナ３３には送
風機３２から送られた空気の一部をバーナ３３に供給す
る二次空気供給部３６を有し、この二次空気は炎口３５
に細分割された二次空気孔（図示せず）に供給される。

【００１４】次に、微粒化装置２０の構成を図２を用い
て説明する。図において３７は燃料ノズルで、内部に中
心軸Ｘ−Ｘ’に対し同心上に燃料室３８が設けられ、ノ
ズルホルダー３９に接続されている。４０はノズルホル
ダー３９に設けられた燃料通路で、液体燃料はノズルホ
ルダー３９後部に接続された燃料供給管２１から燃料通
路４０を通し燃料室３８に供給される。燃料ノズル３７
先端には平坦部４１が形成され、複数個の微細な燃料噴
出孔４２が設けられている。燃料ノズル３７の下部には
燃料噴出孔４２より気孔径の小さな３次元網目構造体よ
りなるフィルター４３が取付けられている。４４は空気
ノズルで、燃料ノズル３７を装着したノズルホルダー３
９は空気ノズル４４内に装着される。空気ノズル４４先
端には燃料ノズル３７の中心軸に対し軸対称に空気噴出
孔４５が設けられている。この空気噴出孔４５には隙間
規制部４６が設けられ、燃料ノズル３７先端と空気ノズ
ル４４先端の間の隙間４７を規制している。また空気ノ
ズル４４の側部には空気孔４８を有する空気供給管２５
が接続されている。燃料ノズル３７と空気ノズル４４間
には空気通路４９が設けられ、空気供給管２５から微粒
化用空気が供給されるようになっている。

【００１５】上記構成において、電源（図示せず）を投
入すると、電磁ポンプ２３が作動し液体燃料が燃料タン
ク２２から吸い上げられ、加圧状態で燃料供給管２１を
通しノズルホルダー３９内の燃料通路４０に供給され、
フィルター４３で微細な塵等を除去した後、燃料室３８
を通して複数個の微細な燃料噴出孔４２から噴出され
る。

【００１６】これと同時に空気供給手段２６が作動し、
微粒化用空気が空気供給管２５を通して空気孔４８から
空気通路４９に供給され、隙間４７を通して空気噴出孔
４５から高速で噴出される。したがって燃料噴出孔４２
から噴出した燃料は空気流によってせん断され、微粒化
される。

【００１７】通常、家庭用の石油給湯器では約０.7ＭＰ
ａ程度の液圧で約４ｌ／ｈ程度の噴霧量のノズルを用い
ているが、単孔でこの程度の噴霧量を得るためには燃料
噴出孔は比較的大きくなるため、噴出される燃料液柱も
大きくなる。したがって微粒化用空気を作用させても微
粒化には限界がある。さらに、燃焼量を増大するために
噴霧量を増加させると燃料の噴出流速が速くなり、微粒
化用空気の作用点は空気流速が遅くなる燃料噴出孔の下
流側に移行し、微粒化効果が弱くなるために粒子径は大
きくなり、したがって広範な噴霧量の調節範囲で微細な
均一粒子径を得ることは難しい。また、燃料に旋回を与
えて、円錐状の液膜を形成し噴霧させるノズルもある
が、液膜を形成するのは液圧の高い場合であり、噴霧量
を調整するために液圧を下げていくと液膜が形成されな
くなり、上述と同様の結果となる。

【００１８】しかし、本実施例では複数個の微細な燃料
噴出孔４２を設けることにより、燃料の噴出流を微細な
液柱に分割し、その微細な液柱に直接、高速の微粒化用
空気を供給するので、微細な粒子を得ることができる。
この場合、噴霧量を変化させると、当然噴出流速も変化
するが、噴出液柱自体が微細であるため、微粒化用空気
が効果的に作用し、粒子径の大きな変化は起こらない。
さらに、燃料ノズル３７先端は平坦部４１を形成してい
るので、液体燃料の噴出流に対し直角に微粒化用空気が
供給され、せん断力を効果的に付与することができる。
したがって、低い空気圧で燃料噴霧量の広い調節範囲で
均一で微細な粒子を得ることができる。

【００１９】このように微粒化装置２０によって液体燃
料は粒径の均一な微粒子群となって混合室２８に噴霧さ
れる。霧化室１９は混合室壁２７の接線方向に設定され
ているので、噴霧された液体燃料は混合室２８内を旋回
する。また、微粒化用空気が一次空気の一部として作用
するので空気と燃料粒子の混合状態は良好に保たれる。
そして混合室２８に噴霧された粒子は旋回しながら一次
空気供給部３１から供給された空気と混合する。噴霧粒
子のうち混合室壁２７や混合筒３０に衝突し、結露した
液体燃料は、戻り管２４によって燃料タンク２２に戻さ
れる。この混合気は混合筒３０内を経てバーナ３３に導
入され、均圧板３４によって均一に分散され、可燃混合
気となって炎口３５に供給され、予混合燃焼する。ま
た、炎口３５には二次空気供給部３６から燃焼用空気が
供給されるので短炎を形成する。

【００２０】また、ノズル形状により、さらに低い空気
圧で効果的な微粒化を行なうことが可能である。たとえ
ば、図３に示すように空気供給管２５を空気ノズル４４
の接線方向に設定すると、微粒化用空気は空気通路４９
内で旋回力が与えられ燃料の噴出流に対し、せん断効果
を増すことができる。図４は燃料噴出孔４２の先端を平
坦部４１より僅かに突出させる構造にしたものである。
空気通路４９から隙間４７を経て供給される微粒化用空
気は、周囲から中心に向かって集中し、中心軸Ｘ−Ｘ’
にそって噴出される。このとき、燃料噴出孔４２近傍で
は、流れのよどみ点が生じ、各燃料噴出孔４２に均一に
空気流を作用させることができない。燃料噴出孔４２の
先端を僅かに投出させることにより、空気流を効果的に
作用させることができる。

【００２１】以上のように、複数個の微細な燃料噴出孔
４２から噴射した微細な燃料液柱に、高速の空気流によ
るせん断力を作用させて微粒化し、微粒化用空気と混合
しながら炎口３５に供給するとともに、二次空気も供給
されるようになっているので優れた燃焼特性を得ること
ができる。また、本実施例の微粒化装置２０によれば噴
霧量の広い調節範囲で均一な微小粒子を得ることができ
るので、燃焼量調節幅を大きくとることができる。微粒
化用空気は一次空気の一部として作用するので、炎口３
５で予混合的燃焼をすることができる。したがって、燃
焼速度を拡散燃焼よりも大きくし、炎口３５での火炎の
短炎化を図ることができるので装置の小型化が可能とな
る。また、均一で微細な燃料粒子を得ることができるの
で従来の噴霧燃焼のように大きな燃料粒子が火炎によっ
て急激に沸騰する際の破裂音に起因する燃焼騒音を低減
することができる。さらに、微粒化された燃料粒子と微
粒化用空気の混合気に一次空気が供給され可燃混合気と
なって炎口３５に供給されるので、瞬時点火燃焼が可能
になり瞬間性を得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液体燃料燃
焼装置によれば、次の効果が得られる。（１）複数個の微細な燃料噴出孔から噴出した燃料液柱
に高速の空気流によるせん断力を作用させるので、均一
な微小粒子を得ることができる。この微小粒子に微粒化
用空気と一次空気と混合しながら炎口に供給するととも
に、二次空気も供給されるようになっているので、優れ
た燃焼特性を得ることができる。（２）複数個の燃料噴出孔から噴出した液体燃料は微細
な液柱となるので、噴霧量を変化させても粒子径の大き
な変動は起こらず、また噴霧量の広い調節範囲で均一な
微小粒子が得られるので、燃焼量調節幅を大きくとるこ
とができる。（３）均一で微細な燃料粒子を得ることができるので、
従来の噴霧燃焼のように大きな燃料粒子が火炎によって
急激に沸騰する際の破裂音に起因する燃焼騒音を低減す
ることができる。（４）微粒化用空気は一次空気の一部として作用するの
で、炎口で予混合的燃焼をすることができる。したがっ
て、燃焼速度を拡散燃焼よりも大きくし、炎口での火炎
の短炎化を図ることができるので、装置の小型化が可能
となる。（５）微粒化された燃料粒子と微粒化用空気の混合気に
一次空気が供給され可燃混合気となって炎口に供給され
るので、瞬時点火燃焼が可能になり瞬間性を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液体燃料燃焼装置の要部切
欠き断面図

【図２】同液体燃料燃焼装置内の微粒化装置の要部断面
図

【図３】同他の実施例の微粒化装置の噴出孔の平面図

【図４】同他の実施例の微粒化装置の要部断面図

【図５】従来の液体燃料燃焼装置の要部部分断面図

【図６】同他の液体燃料燃焼装置の要部部分断面図

【符号の説明】

２０微粒化装置２２燃料タンク（燃料供給手段）２６空気供給手段２８混合室３１一次空気供給部３３バーナ３５炎口３６二次空気供給部３７燃料ノズル４１平坦部４２燃料噴出孔４４空気ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者麻生智倫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平４−236002（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−251708（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−41328（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−99338（ＪＰ，Ａ) 特開平３−160204（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−170723（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−28923（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−97019（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23D 11/10 F23D 11/38

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体燃料が供給されるノズルと、前記燃料
ノズルの先端に形成された平坦部と、前記平坦部に設け
られ液体燃料を噴出する複数個の微細な燃料噴出孔と、
前記燃料ノズルの外周にあり前記燃料噴出孔から噴出さ
れる液体燃料に微粒化用空気を供給する空気ノズルとを
有する微粒化装置と、前記燃料ノズルに液体燃料を供給
する燃料供給手段と、前記空気ノズルに微粒化用空気を
供給する空気供給手段と、前記微粒化装置から噴出した
燃料粒子と空気を混合する混合室と、前記混合室に空気
を供給する一次空気供給部と、前記混合室の下流にあり
炎口を有するバーナと、前記バーナに空気を供給する二
次空気供給部とを備えた液体燃料燃焼装置。