(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と一次空気とを混合する混合部と、この混合部からの混合気を燃焼させるバーナヘッドと、このバーナヘッドに形成される火炎の外周に二次空気を供給する多数の環状に並べて設けられた二次空気噴出孔とを備えるとともに、燃料供給量および空気供給量を調整して燃焼能力を切換え可能とした燃焼装置において、前記二次空気噴出孔が、全周にわたって交互に設けられた孔径の異なる大小複数種類の孔で形成されていることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料と一次空気とを混合部で混合し、この混合気をバーナヘッドより噴出させて燃焼させるようにした燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃焼装置としては、たとえば、特開平８−５０２１号公報に示されるように、バーナ本体と、このバーナ本体の外周に設けられた有底筒状のバーナケースと、このバーナケースに連設され、内部において火炎が形成される燃焼筒と、前記バーナケースに連設され、前記バーナ本体に燃焼用空気を供給する送風機とを備え、前記バーナ本体には、前記送風機から燃焼用空気が供給されるとともに、燃料を噴霧する燃料ノズル、および、この燃料ノズルから供給された燃料を遠心力を利用して飛散気化させて前記燃焼用空気と混合する回転霧化器を具備した気化室が設けられ、さらに、前記バーナケースとバーナ本体の間には、前記送風機から供給される燃焼用空気の一部を分岐させて前記燃焼筒内へ送り込む二次空気供給路が形成されている。
【０００３】
そして、前記二次空気供給路の、前記燃焼筒に対峙させられる端部には、図４に示すように、環状の二次空気制御板１が設けられ、この二次空気制御板１には、同一形状を有し、かつ、前記二次空気供給路と燃焼筒との連通をなす二次空気噴出孔２が周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。
【０００４】
このような従来の燃焼装置では、前記気化室の側壁を加熱した後に、この気化室に燃料ノズルによって燃料を噴霧するとともに、送風機によって燃焼用の一次空気を供給し、これらの一次空気と燃料とを回転霧化器によって前記気化室の内壁へ飛散させることにより、前記気化室の側壁の熱によって気化させるとともに、所定の空燃比を有する混合気を生成し、混合気をバーナヘッドから噴出させて点火することによって火炎を形成し、さらに、この火炎の外周に、前記二次空気制御板１の二次空気噴出孔２を介して二次空気を供給することにより、火炎の二次燃焼を促進させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述の燃焼装置においては、通常、燃焼能力が、たとえば、強燃焼と弱燃焼のように多段階に調整可能であることが殆どである。
【０００６】
これは、たとえば、燃焼装置が給湯器等の熱源機に用いられるものであると、要求された温水温度が高い場合と低い場合に、あるいは、温水暖房装置等の熱源機に用いられるものであると、要求熱量が大きい場合と小さい場合等に、前述した多段階の燃焼制御が行なわれる。
【０００７】
そして、このような燃焼制御は、燃焼装置に供給される燃料ならびに燃焼用空気の供給量の調整によって行なわれるが、特に、二次空気を供給する二次空気噴出孔２が同じ孔径に形成されていることから、たとえば、これらの二次空気噴出孔２の孔径を、強燃焼に適した大きさに形成した場合、弱燃焼時には二次空気噴出孔２から噴出する二次空気の流速が著しく低下してしまい、この結果、二次空気流によって火炎の広がりを抑制することができず、前記燃焼筒等が異常に過熱されてしまうことが想定される。
【０００８】
また、このような不具合を抑制するために、弱燃焼時における二次空気量を多くすることが考えられるが、二次空気量の増加に伴って一次空気量も増加してしまうことから、燃料量と一次空気量とのバランスが崩れて、過剰空気によるリフティング燃焼を起こし、騒音を発生するといった不具合が生じ、有効な手段とはなり得ていない。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、燃焼状態を変化させた場合においても、火炎形状を最適に保持するとともに騒音の発生を抑制することのできる燃焼装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の燃焼装置は、前述した目的を達成するために、燃料と一次空気とを混合する混合部と、この混合部からの混合気を燃焼させるバーナヘッドと、このバーナヘッドに形成される火炎の外周に二次空気を供給する多数の環状に並べて設けられた二次空気噴出孔とを備えるとともに、燃料供給量および空気供給量を調整して燃焼能力を切換え可能とした燃焼装置において、前記二次空気噴出孔が、全周にわたって交互に設けられた孔径の異なる大小複数種類の孔で形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明すれば、図１中、符号１０は、本実施形態に係わる燃焼装置が適用された温水暖房装置の熱源機を示し、この熱源機１０は、ハウジング１１と、このハウジング１１内に設けられた温水加熱器１２と、この温水加熱器１２に被加熱水を供給する循環ポンプ１３と、リザーブタンク１４と、前記温水加熱器１２に併設された本実施形態に係わる燃焼装置１５とを備えている。
【００１３】
ついで、前記燃焼装置１５について詳述すれば、この燃焼装置１５は、図２に示すように、有底筒状のバーナケーシング１６と、このバーナケーシング１６の底部外方に併設されたファンケーシング１７と、前記バーナケーシング１６の開口部分に連設された燃焼筒１８と、前記バーナケーシング１６の内部に装着されたバーナ本体１９と、前記ファンケーシング１７内に設置された送風ファン２０と、前記ファンケーシング１７の外部に装着されて、前記送風ファン２０を回転駆動するモータ２１とを備えている。
【００１４】
前記バーナ本体１９は、有底筒状に形成されており、軸方向の中間部には、その内部を２分割するようにバーナヘッドとしてのバーナプレート２２が取り付けられ、このバーナプレート２２には、多数の炎孔２２ａが形成され、また、このバーナプレート２２と前記バーナ本体１９の底部との間の空間部が混合部としての気化室Ａとなされ、さらに、この気化室Ａを形成する周壁には、この周壁を加熱するシーズヒータ等の気化用電気ヒータ２３が埋設されている。
【００１５】
また、前記バーナ本体１９の底部中央およびバーナケーシング１６の底部中央には貫通孔１９ａ・１６ａが形成され、これらの貫通孔１９ａ・１６ａには前記ファンケーシング１７の送風口１７ａが対峙させられており、この送風口１７ａから送り込まれる燃焼用空気が前記貫通孔１９ａ・１６ａを介して前記気化室Ａへ一次空気として供給されるようになされている。
【００１６】
さらに、前記気化室Ａの内部で、前記バーナプレート２２の近傍には、後述する混合気の流路を絞り込む絞り板２４が設けられ、この絞り板２４と前記バーナ本体１９の底部との間には、燃料を気化室Ａの内壁面へ向けて飛散させるとともに、前記貫通孔１９ａ・１６ａを介して供給される一次空気と気化燃料とを攪拌して混合する回転霧化器２５が設けられている。
【００１７】
そして、この回転霧化器２５は、前記送風ファン２０の回転軸２６に取り付けられて、この送風ファン２０とともに回転駆動させられるようになっている。
【００１８】
一方、前記バーナケーシング１６の底部で、前記貫通孔１６ａを取り巻く位置には、周方向に間隔をおいて多数の二次空気供給孔１６ｂが形成されており、後述する蓄気室Ｂは、前記バーナケーシング１６とファンケーシング１７との間に介装されたシール材２７に形成されている連通孔２７ａ、および、前記ファンケーシング１７に形成されている二次空気吐出孔１７ｂを介して、前記ファンケーシング１７に連通させられている。
【００１９】
また、前記バーナケーシング１６とバーナ本体１９との間には、環状の蓄気室Ｂが形成され、この蓄気室Ｂには、前記送風ファン２０から送り込まれる燃焼用空気の一部が、二次空気として供給されるようになされている。
【００２０】
一方、前記蓄気室Ｂの下流側の端部には、この蓄気室Ｂの端部を覆うようにして二次空気制御板２８が設けられており、この二次空気制御板２８には、二次空気を前記蓄気室Ｂから前記バーナ本体１９の前方へ送り込むための二次空気噴出孔２８ａ・２８ｂが形成されている。
【００２１】
さらに詳述すれば、前記二次空気制御板２８は、大径部２９と小径部３０とを備えており、その小径部２９が、前記バーナ本体１９の開口部外周に嵌合させられるとともに、この外周に形成されている段部１９ｂに当接させられてこのバーナ本体１９の所定位置に係合され、かつ、大径部２９の先端部に連設されているフランジ２９ａが、前記バーナケーシング１６と燃焼筒１８との接続部において挟持されることにより、前記バーナ本体１９とともに、前記バーナケーシング１６と燃焼筒１８との間で挟持固定されるようになされている。
【００２２】
そして、前記二次空気噴出孔２８ａ・２８ｂは、図３に示すように、周方向に間隔をおいて多数形成されており、本実施形態では、大小２種類の孔径に形成されて交互に配置され、その開口面積の比率は燃焼装置１５の能力等によっても異なるが、たとえば、２：１に設定される。
【００２３】
さらに、図２中符号３１は、前記バーナ本体１９の側壁に取り付けられたバーナサーミスタであり、３２は、バーナプレート２２の前方に位置させられた点火プラグ、３３はフレームロッド、また、符号３４は、前記ファンケーシング１７の送風口１７ａから前記回転霧化器２５の基端部へ向けて延設され、この回転霧化器２５へ燃料を噴霧する燃料供給ノズル、符号３５は、前記ファンケーシング１７の壁部に設けられた吸気口である。
【００２４】
ついで、このように構成された本実施形態に係わる燃焼装置１５の作用について説明すれば、点火時においては、気化用電気ヒータ２３が通電されてバーナ本体１９が加熱され、このバーナ本体１９の温度が所定温度に到達した時点で、前記送風ファン２０が駆動されるとともに、前記燃料供給ノズル３４から燃料が回転中の回転霧化器２５へ供給され、この燃料は気化室Ａの内壁面に向かって飛散し、この内壁面と接触して気化される。
【００２５】
一方、前記送風ファン２０から供給される燃焼用空気の一部は、図２に矢印イで示すように、一次空気として前記送風口１７ａからバーナ本体１９の気化室Ａへ供給されて、この気化室Ａで気化燃料と混合され、この混合気は、前記絞り板２４を経てバーナプレート２２の炎孔２２ａからバーナ本体１９の前方へ吐出され、この時点で前記点火プラグ３２による点火動作が行なわれて着火され、図２に符号Ｆで示すように、バーナプレート２２の前方に火炎が形成されて燃焼が開始される。
【００２６】
一方、前記送風ファン２０から供給される燃焼用空気の残余の部分は、前記二次空気吐出孔１７ｂ、連通孔２７ａ、および、二次空気供給孔１６ｂを経て前記蓄気室Ｂへ送り込まれた後に、その下流側に設けられている二次空気制御板２８に形成されている二次空気噴出孔２８ａ・２８ｂから、前記火炎Ｆへ向けてその外周部から供給され、これによって、前記火炎Ｆの二次燃焼が促進される。
【００２７】
ここで、燃焼が強燃焼である場合には、前記二次空気の供給量が多く、したがって、前記大径の二次空気噴出孔２８ａから噴出される二次空気の流速が速く、その前方に形成されている火炎Ｆが設定された範囲内に絞り込まれて、安定した燃焼が維持され、また、火炎Ｆの広がりによる燃焼筒１８の過熱が防止されて、燃焼筒１８を保護することができる。
【００２８】
また、前記燃焼が弱燃焼である場合には、燃焼用空気の供給量が全体として減少させられることにより、前記大径の二次空気噴出孔２８ａから供給される二次空気の流速は低下するものの、小径の二次空気噴出孔２８ｂが形成されていることにより、この小径の二次空気噴出孔２８ｂによって、前記二次空気の流速が速められる。
【００２９】
したがって、弱燃焼時においても、前記火炎Ｆの外周部に十分な流速を有する二次空気が供給されることとなり、これによって、前記火炎Ｆの広がりが抑制され、前述した燃焼筒１８の過熱が防止されて、燃焼筒１８を保護することができる。
【００３０】
さらに、弱燃焼時における二次空気の流速が確保されることにより、燃焼用空気の全体としての供給量を増やす必要がなくなり、これに伴い、弱燃焼時における燃料量と一次空気量のバランスが保たれ、この結果、火炎Ｆが前記バーナプレート２２から浮き上がるリフティング燃焼が防止され、燃焼騒音の発生が抑制される。
【００３１】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３２】
たとえば、前記大径の二次空気噴出孔２８ａと小径の二次空気噴出孔２８ｂの面積率は一例であって、燃焼装置１５に対する要求能力等に応じて変更可能であり、その孔径の種類も、２種類以上であってもよいものである。
【００３３】
また、一実施形態として石油等の液体燃料を気化させて燃焼させる液体燃料燃焼装置について説明したが、プロパンガスや都市ガス等の気体燃料を燃焼させる気体燃料燃焼装置であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の燃焼装置においては、燃料と一次空気とを混合する混合部と、この混合部からの混合気を燃焼させるバーナヘッドと、このバーナヘッドに形成される火炎の外周に二次空気を供給する多数の環状に並べて設けられた二次空気噴出孔とを備えるとともに、燃料供給量および空気供給量を調整して燃焼能力を切換え可能とした燃焼装置において、前記二次空気噴出孔が、全周にわたって交互に設けられた孔径の異なる大小複数種の孔で形成されていることを特徴とするものであるから、弱燃焼において、燃料量と一次空気量のバランスを維持しながら十分な二次空気の流速を確保でき、その結果、強燃焼から弱燃焼の広範囲にわたって火炎の広がりやリフティング燃焼を防止し、燃焼筒等の火炎包囲部材の耐久性を向上できるとともに、燃焼騒音の発生を抑制することができ、且つ、火炎の外周の全周にわたって均一な二次空気の供給を可能とし、常に良好で均一な燃焼状態が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用された熱源機の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すもので、二次空気制御板の正面図である。
【図４】従来の二次空気制御板の正面図である。
【符号の説明】
１５  燃焼装置
１６  バーナケーシング
１８  燃焼筒
１９  バーナ本体
２０  送風ファン
２２  バーナプレート（バーナヘッド）
２８  二次空気制御板
２８ａ  大径の二次空気噴出孔
２８ｂ  小径の二次空気噴出孔
Ａ  気化室（混合部）
Ｂ  蓄気室
Ｆ  火炎
【図１】
0003653376.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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