(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用の空気が流入する流入口と、
燃料を噴霧状態にする噴霧ノズルと、
噴霧状態にされた前記燃料に点火するための点火手段と、
前記噴霧ノズルから出た噴霧状態の前記燃料の流れを旋回させる燃焼流旋回手段と、
前記燃焼流旋回手段によって旋回された前記燃料がその内部で燃焼する燃焼筒と、
前記燃焼筒を覆う外筒と、
を有する燃焼装置であって、
前記燃焼筒は、
前記燃焼用の空気を前記燃焼筒内に流入させるために前記燃焼筒の側壁に配置された複数の空気取り入れ口と、
前記複数の空気取り入れ口よりも前記燃焼筒の出口側で、かつ、当該出口との間に前記燃焼筒内に空気を流入させるための流入口が配置されない状態で、前記燃焼筒の出口近傍の内部の側壁に円周方向に設けられ、前記燃焼用の空気を前記燃焼筒内に流入させるとともに、前記燃焼用の空気を旋回させる複数の旋回流発生部と、を有し、
各々の前記旋回流発生部は、前記燃焼筒の側壁から内部に突出した凸形状で、前記燃焼流旋回手段により旋回する前記燃料の回転方向下流側に前記燃焼用の空気を流入させる開口を有し、
前記旋回流発生部の前記開口から流入する前記燃焼用の空気は、前記燃焼筒の中心方向に流入するとともに、前記燃焼筒の前記出口近傍に旋回流を形成し、
前記燃焼筒の前記出口の外周部には、前記燃焼筒と前記外筒との間に前記燃焼用の空気が前記燃焼筒の外部に噴出する複数の噴出口が設けられ、
前記複数の噴出口は、当該複数の噴出口から噴出する前記燃焼用の空気の噴出方向が、前記燃焼筒から出る前記燃料が燃焼した火炎の延びる方向に沿って、かつ、前記火炎の中心に向かう方向に流れるように、前記燃焼筒の中心向きに傾斜して配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記流入口から流入する空気の流れを整流する整流手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記複数の旋回流発生部が、前記燃焼筒の筒壁を切り起こして形成されることを特徴とする請求項１又は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、燃焼効率の向上と低騒音化、及び悪臭の排出抑制を可能とするガンタイプの燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体噴霧燃料を燃焼筒内に供給して燃焼筒内で燃焼させる液体燃料燃焼装置が普及している。例えば、特許文献１には、火炎安定を確保すると共に良好な点火を行うことができる液体燃料燃焼装置に関する技術が開示されている。
【０００３】
図９に沿って、特許文献１の液体燃料燃焼装置９０の構成について説明する。図９（ａ）は、特許文献１の液体燃料燃焼装置９０の縦断面の構成図であり、図９（ｂ）は横断面の構成図である。液体燃料燃焼装置９０は、外ケース６０、送風器７０、噴霧ノズル２９、保炎器２０、燃焼筒２６、第１の仕切り筒４０、第２の仕切り筒５０、点火器８０等で構成されている。噴霧ノズル２９から出た霧状の燃料が導入孔２１に入り、旋回羽根部２２によって渦状の旋回流となって噴出する。同時に点火器８０で霧状の燃料に点火され、燃焼筒２６の内部で火炎が発生する。
【０００４】
液体燃料燃焼装置９０の空気の流れについて述べる。送風器７０によって装置内に送り込まれた空気は、空気流旋回ガイド６３と整流板６２によって第１の旋回流になる。第１の旋回流の一部は、燃焼筒２６の空気流入口２７に入る。また、第１の旋回流の他の流れは、第２の仕切り筒５０の空気受入れ口５１に入り空気流旋回ガイド５２によって旋回流とされる。更に、空気流旋回ガイド５２によって旋回流とされた空気は、その一部が旋回羽根部２２に入ると共に、空気受入れ口４１に入った後第１の仕切り筒４０の空気流旋回ガイド４２によって旋回流とされる。すなわち、液体燃料燃焼装置９０の送風器７０から出た空気の流れは、空気流旋回ガイド６３、空気流旋回ガイド５２、空気流旋回ガイド４２によって多重的に旋回される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２９６８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した液体燃料燃焼装置９０は供給空気を燃焼前に多重的に旋回させているものの、噴霧ノズル２９から出た霧状の燃料は旋回羽根部２２によって旋回されているだけである。したがって、燃焼効率が低く悪臭を排出する。また、燃焼筒２６から出た燃料液滴のうち、燃焼域２５の外側に飛び出した燃料は未燃のままであり、煤や悪臭の原因となる。すなわち、霧状の燃料が燃焼筒２６の内部で充分に燃焼しないで、燃焼筒２６の外側に飛び出してしまう状態であった。一方、燃焼筒２６内の空気の流速を上げて燃料液滴との混合を促進して燃焼させると、騒音が増加するという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。
【０００９】
（１）燃焼用の空気が流入する流入口と、
燃料を噴霧状態にする噴霧ノズルと、
前記噴霧状態にされた燃料に点火するための点火手段と、
前記噴霧ノズルから出た噴霧状態の燃料の流れを旋回させる燃焼流旋回手段と、
前記燃焼流旋回手段によって旋回された燃料がその内部で燃焼する燃焼筒と、を有する燃焼装置であって、
前記燃焼筒が、前記燃焼用の空気を旋回させる複数の旋回流発生部を筒壁の円周方向に有することを特徴とする燃焼装置。
【００１０】
（２）前記流入口から流入する空気の流れを整流する整流手段を更に有することを特徴とする前記（１）記載の燃焼装置。
【００１１】
（３）前記複数の旋回流発生部が、前記燃焼筒の筒壁を切り起こして形成されることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の燃焼装置。
【００１２】
（４）前記燃焼筒の出口の外周部に、前記燃焼用の空気が噴出する複数の噴出口を有することを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の燃焼装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の燃焼装置を用いた貯湯式給湯装置の構成を示す図
【図２】本発明の燃焼装置の構成を示す図
【図３】本発明の燃焼装置の燃焼リングを示す図
【図４】本発明の燃焼装置の燃焼筒を示す図
【図５】本発明の燃焼装置の空気の流れを示す図
【図６】本発明の燃焼装置の燃焼流の流れを示す図
【図７】本発明の燃焼装置の一部に整流板を設置した状態を示す図
【図８】本発明の燃焼装置及び従来の燃焼装置の燃焼状態を比較するための図
【図９】従来の液体燃料燃焼装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。
【実施例】
【００１６】
［貯湯式給湯機の構成］
本発明の燃焼装置を用いた貯湯式給湯機について、図１を参照しつつ説明する。図１（ａ）は貯湯式給湯機３０の外観斜視図であり、図１（ｂ）は貯湯式給湯機３０の断面斜視図である。貯湯式給湯機３０の主な構成品は、熱交換器１、燃焼装置２、送風機３、バーナー４、消音ケース５等である。温度の低い水が給水口６から供給され、貯湯部７に溜められている。そして、燃焼室８で燃焼装置２により発生した火炎により熱交換器１の内部が加熱されることで、貯湯部７に溜められた水が温められる。温められた水は、出湯口９から排出される。なお、図中の矢印Ａは給気の流れを、矢印Ｂは排気の流れを、矢印Ｃは燃料である灯油の流れを示す。
【００１７】
［燃焼装置の構成］
燃焼装置２の構成を、図２を参照しつつ説明する。燃焼装置２は、外側を外筒２ａ、外ケース２ｂで覆われており、また貯湯式給湯機３０本体に取付けるためのフランジ部２ｃを有している。そして、外筒２ａの内部には燃焼筒１０が、燃焼筒１０の底部には燃焼リング１１（燃焼流旋回手段）が設置されている。また、外筒２ａと燃焼筒１０の出口との間には円周方向に複数の噴出口１２が設置されている。更に、燃焼リング１１の中心部には燃料の噴霧ノズル１３が設置されている。
【００１８】
図３に、燃焼筒１０の底部に設置される燃焼リング１１の外観斜視図を示す。燃焼リング１１の中央部には導入孔１１ａが開口しており、また放射状に複数の旋回羽根部１１ｂが設置されている。旋回羽根部１１ｂは導入孔１１ａから入った燃焼流や空気を旋回させる機能を有している。なお、旋回羽根部１１ｂは、板金の切り起こしによって形成されている。
【００１９】
図４に燃焼筒１０の外観斜視図を示す。燃焼筒１０は、筒部１０ａと内部の円周上に形成された複数の旋回流発生部１０ｂにより構成さている。旋回流発生部１０ｂは、筒部１０ａの筒壁を切り起こして作成される。また、空気取り入れ口２８が複数円周上に形成されている。この空気取り入れ口２８は外部の空気を燃焼筒１０内に取り込むための穴である。
【００２０】
［燃焼流及び空気の流れ］
図５に燃焼装置２の空気の流れを示す。燃焼装置２の外ケース２ｂに形成された空気取り入れ口３１から流入した空気は矢印Ｆの方向に流れる。そして、矢印Ｆの流れは仕切り筒１５の内部に入るものと、燃焼リング１１に入るもの、及び外筒２ａと燃焼筒１０の隙間に入るものに分岐する。仕切り筒１５に入った空気は噴霧ノズル１３からの燃料と混合されて燃焼筒１０の内部に入る。噴霧ノズル１３から出た噴霧状態の燃料は点火器１６（点火手段）によって点火され燃焼する。また、燃焼リング１１に入った空気は旋回羽根部１１ｂによって旋回流となる。更に、外筒２ａと燃焼筒１０の隙間に入った空気は、一部は空気取り入れ口２８から燃焼筒１０内に入り、一部は複数の噴出口１２から噴出される。なお、図５の整流板１４（整流手段）については後述する。
【００２１】
燃料の噴霧ノズル１３から噴射された燃焼流の燃料液滴は、図６に示したように螺旋状の軌道Ｄを描き、噴霧の周縁部に大型の液滴が、中心部に小型の液滴が分布する。なお、燃焼流とは、霧状の燃料と空気の混合したものをいう。噴出口１２から出た空気は、直線的な軌道Ｅの方向に流れる。また、燃焼筒１０の出口から出る空気の流速を抑えることにより、燃焼筒１０の中心付近の液滴は低騒音の気流中で燃焼することができる。噴霧の周縁部の液滴は、旋回流発生部１０ｂから生成された渦巻き状の軌道Ｄに乗ることにより、大型の液滴でも蒸発するまでの間、高温領域にとどまることができ、貯湯式給湯機３０の燃焼室８の内部で燃焼することが可能となる。
【００２２】
また、貯湯式給湯機３０の燃焼室８内では、Ｘ軸方向（図６参照）の風速が低く、渦巻き状の気流の中で燃焼が起こるので、高温の排気ガスが燃焼室８の上部にある熱交換器１に直接流れ込んで燃焼効率も向上する。
【００２３】
本発明の燃焼装置２は、燃焼筒１０におけるＸ軸方向の流速を抑えると同時に、出口付近に旋回流を発生させることにより、噴霧された燃料を完全に燃焼させつつ騒音を低減することが可能となる。
【００２４】
図７に燃焼装置の一部に整流板１４を設置した状態を示す。整流板１４を設けることにより、燃焼筒１０に入る空気の流れの変動量を抑制することができ、燃焼効率を向上させることができる。整流板１４は、図７では空気取り入れ口３１の箇所と噴霧ノズル１３の手前に設置されている。
【００２５】
図８（ａ）に、本発明の燃焼装置によって燃料を燃焼させた場合の燃焼状態を示す。この図から火炎が燃焼筒１０より離れた位置まで延び、十分な燃料の燃焼が実現していることが分かる。一方、図８（ｂ）には従来の燃焼装置による燃焼状態を示す。未燃焼の燃料粒子が多く、十分な燃料の燃焼がなされていないことが分かる。
【００２６】
本発明の燃焼装置によれば、燃焼効率の向上、低騒音化及び悪臭の排出抑制が可能な燃焼装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１      熱交換器
２      燃焼装置
２ａ    外筒
２ｂ    外ケース
２ｃ    フランジ部
３      送風機
４      バーナー
５      騒音ケース
７      貯湯部
８      燃焼室
９      出湯口
１０    燃焼筒
１０ａ  筒部
１０ｂ  旋回流発生部
１１    燃焼リング（燃焼流旋回手段）
１１ａ  導入孔
１１ｂ  旋回羽根部
１２    噴出口
１３    噴霧ノズル
１４    整流板（整流手段）
１５    仕切り筒
１６    点火器（点火手段）
２８    空気取り入れ口
３０    貯湯式給湯機
３１    空気取り入れ口
【図１】
0006466303.tif 000002
【図２】
0006466303.tif 000003
【図３】
0006466303.tif 000004
【図４】
0006466303.tif 000005
【図５】
0006466303.tif 000006
【図６】
0006466303.tif 000007
【図７】
0006466303.tif 000008
【図８】
0006466303.tif 000009
【図９】
0006466303.tif 000010