(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱交換器に連結されて横向きに設置される燃焼装置において、燃料と一次空気を混合する混合部と、中心線を略水平にして混合部の下流に設けられ、その混合部からの混合ガスを炎孔部から噴出して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噴出させる二次空気孔とを備え、前記二次空気孔はバーナヘッドの中心線より上方に位置する開口面積の総和が中心線よりも下方に位置する開口面積の総和よりも大きくなるようにしたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
水熱交換器に連結されて横向きに設置される燃焼装置において、燃料と一次空気を混合する混合部と、中心線を略水平にして混合部の下流に設けられ、その混合部からの混合ガスを炎孔部から噴出して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噴出させる二次空気孔とを備え、前記バーナヘッドの中心線より上方に位置する二次空気孔の孔径を中心線よりも下方に位置する二次空気孔の孔径よりも大きくした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、石油温水ボイラ等に使用される燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に、この種の燃焼装置は、例えば、特開平８−５０２１号公報に開示されているように、気化筒の内部は供給された燃料を気化すると共に一次空気と混合する混合部となっており、この混合部の下流には混合部からの混合ガスを多数の炎孔から噴出して燃焼させる円板状でセラミックス製のバーナヘッドが設けられ、また、気化筒とこの気化筒を収容したバーナケースとの間には、バーナファンからの空気が分流されて送り込まれる環状の蓄気室が形成され、図４に示すように、この蓄気室先端のリング板１には、複数の同一形状の二次空気孔２、２が全周に均等に配列されており、そして、蓄気室内の二次空気は二次空気孔２を介して火炎の外周に噴出し、二次燃焼を促進させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、石油温水ボイラ等の燃焼機器では、燃焼装置を水熱交換器に連結して外装ケース内に横向きに設置する場合が多々ある。その場合、バーナヘッドに形成される火炎は先端部が上向きになる。特に、強燃焼から弱燃焼までの燃焼量可変幅を大きくしたものでは、弱燃焼状態時に、その弱燃焼にバランスするように空気供給量が減少し、そのため、炎孔部から噴出する混合ガスの噴出圧力や二次空気孔から噴出する二次空気の噴出圧力が微弱となり、火炎が極端に上向きとなって水熱交換器の上部壁に接触し、その上部壁の一部を過熱する片寄った燃焼状態となるものであった。このように、火炎が水熱交換器に接触すると、その火炎温度が急激に低下して、一酸化炭素（ＣＯ）やハイドロカーボン（ＨＣ）の発生量が増加し、また、水熱交換器の上部壁の一部が過熱されることで、キシミ音の発生を招いたり、熱交換器が損傷して排ガス漏れが生じる心配があった。
【０００４】
本発明は上述の実情に鑑みてなされたものであり、一酸化炭素やハイドロカーボンの発生を抑制し、燃焼性能を向上させつつ、キシミ音の発生や水熱交換器の損傷を防止できるようにすることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明では、水熱交換器に連結されて横向きに設置される燃焼装置において、燃料と一次空気を混合する混合部と、中心線を略水平にして混合部の下流に設けられ、その混合部からの混合ガスを炎孔部から噴出して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噴出させる二次空気孔とを備え、前記二次空気孔はバーナヘッドの中心線より上方に位置する開口面積の総和が中心線よりも下方に位置する開口面積の総和よりも大きくなるようにした構成である。
【０００６】
請求項２に記載の本発明では、水熱交換器に連結されて横向きに設置される燃焼装置において、燃料と一次空気を混合する混合部と、中心線を略水平にして混合部の下流に設けられ、その混合部からの混合ガスを炎孔部から噴出して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噴出させる二次空気孔とを備え、前記バーナヘッドの中心線より上方に位置する二次空気孔の孔径を中心線よりも下方に位置する二次空気孔の孔径よりも大きくした構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態例について、図１ないし図３に基づき説明する。図１中の符号１０は、本実施形態に係わる燃焼装置が適応された温水暖房用熱源機等の石油ボイラを示し、この石油ボイラ１０は、箱体状の外装ケース１１を有し、この外装ケース１１内には、瞬間湯沸かし型の水熱交換器１２と、この水熱交換器１２に被加熱水を供給する循環ポンプ１３と、リサーブタンク１４と、灯油などの石油燃料を貯溜する燃料タンク１５と、前記水熱交換器１２の一端に連結され、その水熱交換器１２を加熱する燃焼装置１６とを収容している。また、前記水熱交換器１２とこれに連結された燃焼装置１６は、外装ケース１１内の上部空間に横向き水平に設置されている。
【０００８】
前記水熱交換器１２は、外周に水管１７が巻回された燃焼室となる銅製の熱交換胴１２Ａと、この熱交換胴１２Ａの下流側に設けられたフィンチューブ熱交換部１２Ｂと、このフィンチューブ熱交換部１２Ｂに連結された排気部１２Ｃとから構成され、排気部１２Ｃ内の燃焼排ガスは、排気トップ１８を介して外部に排出される。１９は燃焼装置１６を支える第１支持板、２０は排気部１２Ｃを支える第２支持板である。
【０００９】
次に、前記燃焼装置１６について詳述すると、この燃焼装置１６は、図２に示すように、有底円筒状のバーナケース２１と、このバーナケース２１の底部外方に併設されたファンケース２２と、バーナケース２１内に収容固定された気化筒２３と、ファンケース２２内に収容された送風ファン２４、２４と、ファンケース２２の外部に装着されて送風ファン２４、２４を回転駆動する直流モータ等のモータ２５とを備えて構成され、前記ファンケース２２には空気入口２２Ａを設けている。
【００１０】
前記気化筒２３は、有底筒状に形成され、それの底壁中央に一次空気口２６が設けられると共に周壁にはシーズヒータ等の気化用の電気ヒータ２７が埋設され、また、軸方向で先端寄りの中間部には、多数の炎孔２９、２９を有する平板状でセラミックス製のバーナヘッド３０を、その中心線イを略水平にして装着しており、このバーナヘッド３０の上流の気化筒２３の内部は、石油燃料を気化させると共にこの気化燃料と一次空気口２６を介して流入する送風ファン２４、２４からの一次空気とを混合させる混合部２３Ａとなっている。３１は混合部２３Ａ内に配置された回転霧化攪拌装置であり、この回転霧化攪拌装置３１は、前記モータ２５にて回転駆動され、燃料供給管３２から供給された燃料を遠心力で噴霧させると共に気化燃料と一次空気とを攪拌混合させる。
【００１１】
前記バーナケース２１と気化筒２３との間には環状の蓄気室３３が形成され、この蓄気室３３にはバーナケース２１の底壁に設けた通気孔３４、３４を介して送風ファン２４、２４からの空気の一部が二次空気として送り込まれる。そして、前記蓄気室３３の下流側先端部には、気化筒２３の先端部とバーナケース２１との間に位置してリング板３５が設けられ、このリング板３５とバーナケース２１と気化筒２３とで前記蓄気室３３を形成している。
【００１２】
また、前記リング板３５には気化筒２３の近傍に傾斜面部３５Ａが設けられ、この傾斜面部３５Ａ部には、バーナヘッド３０の前方に形成される火炎Ｆの外周に二次空気を供給する二次空気孔３６Ａ、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｂが全周に略等間隔で列設してあり、これら二次空気孔３６Ａ、３６Ｂは、バーナへッド３０の中心線イより上方に位置する開口面積の総和が中心線よりも下方に位置する開口面積の総和よりも大きくなるように、上方の二次空気孔３６Ａ、３６Ａの孔径を約３ｍｍに設定すると共に、下方の二次空気孔３６Ｂ、３６Ｂの孔径を約２ｍｍに設定している。
【００１３】
図２中の３７は炎検出器、３８は点火プラグ、４０は気化筒２３の温度を検出する温度検出器、図１中の４１は燃料タンク１５内の石油燃料を汲み上げて燃料供給管３２に送り込む電磁ポンプ等の燃料ポンプである。
【００１４】
次に、上述のように構成した燃焼装置１６の動作を説明する。燃焼運転が開始され、燃料ポンプ４１が駆動すると、燃料タンク１５内の石油燃料が燃料ポンプ４１にて汲み上げられ、燃料供給管３２を介して回転中の回転霧化攪拌装置３１に供給される。この回転霧化攪拌装置３１に供給された石油燃料は、予め電気ヒータ２７によって加熱された気化筒２３の混合部２３Ａ内で飛散されて気化し、この気化燃料は一次空気口２６を介して混合部２３Ａ内に流入する送風ファン２４、２４からの一次空気と混合し、この混合ガスはバーナヘッド３０の炎孔２９より噴出して点火プラグ３８で着火され、バーナヘッド３０の前方に火炎Ｆを形成して燃焼を開始する。
【００１５】
一方、通気孔３４を介して送り込まれた蓄気室３３内の二次空気は、リング板３５の傾斜面部３５Ａに設けられた二次空気孔３６Ａ、３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｂから噴出し、火炎Ｆの外周に供給される。
【００１６】
こうして、燃焼装置１６が燃焼を開始することにより、この燃焼装置１６によって水熱交換器１２が加熱され、被加熱水が昇温する。そして、前記熱交換胴１２Ａ内の燃焼ガスは、フィンチューブ熱交換部１２Ｂを通過して排気部１２Ｃ内に入り、この排気部１２Ｃ内の燃焼排ガスは排気トップ１８を介して外部に排出される。
【００１７】
また、前記燃焼装置１６は、熱要求に応じて熱出力が約３０００〜１２００ｋｃａｌ／ｈに可変される。
【００１８】
本実施形態例によれば、水熱交換器１２に連結されて横向き水平に外装ケース１１内に設置される燃焼装置１６であり、バーナヘッド３０の前方に形成される火炎Ｆの外周に二次空気を噴出させて供給する複数の二次空気孔３６Ａ、３６Ｂが、前記リング板３５の傾斜面部３５Ａの全周に列設されており、そして、これら二次空気孔３６Ａ、３６Ｂは、略水平に設けられたバーナへッド３０の中心線イより上方に位置する開口面積の総和が中心線よりも下方に位置する開口面積の総和よりも大きくなるように、上方の二次空気孔３６Ａの孔径を下方の二次空気孔３６Ｂの孔径よりも大きくした構成であるから、例えば、熱出力が、約１２００ｋｃａｌ／ｈの弱燃焼状態の時でも、上方の二次空気孔３６Ａから噴出する二次空気量を下方の二次空気孔３６Ｂから噴出する二次空気量よりも多量（約２倍）とすることが可能となるため、上方より多量に供給される二次空気のエアーカーテン作用で、火炎Ｆを熱交換胴１２Ａの上部壁に接触させないようにできる。
【００１９】
従って、強燃焼時はもとより、弱燃焼時であっても、熱交換胴１２Ａによる火炎温度の急激な低下が抑えられ、一酸化炭素やハイドロカーボンの発生量を減少させることができるばかりでなく、熱交換胴１２Ａの上部壁の局部過熱が防止され、キシミ音の発生を抑えることができると共に局部過熱による熱交換胴１２Ａの穴開きを防止できる。  また、上方より多量に供給される二次空気により、燃焼ガスの流れが熱交換胴１２Ａ内の上部側やフィンチューブ熱交換部１２Ｂの上部側に片寄らないようにできるので、水熱交換器１２の熱交換効率を高めることが可能となった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、水熱交換器による火炎温度の急激な低下を抑えることが可能となるため、一酸化炭素やハイドロカーボンの発生が抑制され、燃焼性能を向上させることができるばかりでなく、水熱交換器の局部過熱が防止され、キシミ音の発生や水熱交換器の損傷を防くことができ、さらに、水熱交換器の熱交換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例が適応された石油ボイラの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態例を示す燃焼装置の断面図である。
【図３】同じくリング板の正面図である。
【図４】従来のリング板の正面図である。
【符号の説明】
１２      水熱交換器
１６      燃焼装置
２３Ａ    混合部
２９      炎孔（炎孔部）
３０      バーナヘッド
３６Ａ    二次空気孔
３６Ｂ    二次空気孔
Ｆ      火炎
イ      中心線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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