(57)【要約】【課題】燃焼の安定、窒素酸化物の生成量減少を目的としてバーナ上に設けた保炎部材が、燃焼炎に触れて高温になるが、その熱がバーナに熱伝導することを防ぐ。【解決手段】保炎部材３０とバーナ２０のバーナトップ２４との間に、断熱材３２を介装する。保炎部材３０は、燃焼炎によって高温になり、熱がバーナトップ２４に向かって伝導していく。断熱材３２により熱伝導が減少するため、バーナ２０は過度に高温にならない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を気化する気化器と、該気化器にて気化した気化燃料を燃焼させるバーナと、該バーナ上に設けられた保炎部材とを備え、該保炎部材からバーナへの熱伝導を減少させる熱伝導減少手段が設けられたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。
【請求項２】
液体燃料を気化する気化器と、該気化器にて気化した気化燃料を燃焼させるバーナと、該バーナの炎口部の周囲に立設された保炎部材とを備え、該保炎部材とバーナとの間に、前記保炎部材からバーナへの熱伝導を減少させる熱伝導減少手段が設けられたことを特徴とする液体燃料燃焼装置。
【請求項３】
熱伝導減少手段は、保炎部材とバーナとの間に介在する断熱材とされたことを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項４】
熱伝導減少手段として、保炎部材とバーナとを点接触させたことを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項５】
熱伝導減少手段として、保炎部材とバーナとを線接触させたことを特徴とする請求項１または２記載の液体燃料燃焼装置。
【請求項６】
熱伝導減少手段として、保炎部材のバーナに近い部分が他の部分よりも熱伝導率を小さくされたことを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石油ファンヒータ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関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体燃料燃焼装置、例えば石油ファンヒータでは、図６、７に示すように、気化器１０とバーナ２０とを備えている。気化器１０は、熱回収部１１と、燃料を加熱気化させるための気化用ヒータ１２と、気化器１０の温度を検知するサーミスタ１３と、ノズル１４とを有している。なお、熱回収部１１を有さないものもある。１５はノズルを開閉するためのニードルを動作するソレノイドバルブである。
【０００３】
熱回収部１１は、気化用ヒータ１２の消費電力を低減させるために、バーナ２０からの燃焼炎にさらされるように配置される。熱回収部１１の基端が気化器１０に固定される、あるいは気化器１０と一体化されている。そして、先端がバーナ２０の上方に臨んでいる。
【０００４】
バーナ２０は、炎口部が開口されたバーナトップ２４と、これに組み合わされるバーナボトム２１と、両者に挟み込まれる仕切り板２２とからなり、この仕切り板２２に整流板２６が取り付けられている。また、バーナトップ２４の炎口部には、耐熱性、耐酸化性に優れた金属製の炎口網２８と、逆火防止及び混合ガスの静圧化を図るためのバックネット２７とが取り付けられている。
【０００５】
バーナトップ２４の上部には、燃焼の安定、窒素酸化物生成量減少を目的とした保炎部材３０が設けられている。保炎部材３０は、炎口部の周縁を取り囲む壁状のものであり、スポット溶接、かしめ、つめ留め等のいずれかによりバーナトップ２４に取り付けられている。
【０００６】
次に、上記の液体燃料燃焼装置の動作について説明する。まず、液体燃料（灯油）が燃料ポンプ（図示せず）によって気化器１０に圧送され、気化用ヒータ１２の加熱によって気化され、燃料ガスＡとしてノズル１４からバーナボトム２１と仕切り板２２とによって形成される混合管２３に噴射される。混合管２３において、燃料ガスＡはここに流入する１次空気Ｂと混合されて、混合ガスＣとなる。混合ガスＣは、バーナトップ２４と仕切り板２２とによって形成される静圧室２５に入り、整流板２６によって均一化され、バックネット２７を通り、炎口網２８から噴出し、点火装置４０によって点火され燃焼する。そして、炎検出手段（フレームセンサー）５０によって燃焼炎の有無、状態を検出し、マイコンからなる制御装置が炎検出手段５０の出力に基づいて燃焼を制御する。
【０００７】
炎口網２８上に形成された燃焼炎は、バーナトップ２４上に取り付けられた保炎部材３０に接触する。これにより燃焼炎は保炎部材３０に熱を奪われ、温度が低下する。そのため、燃焼熱によって空気中の酸素と窒素が反応して生成される窒素酸化物の生成量が減少する。また、保炎部材３０は炎口網２８近傍の最高温度の燃焼炎への２次空気の流入を抑える壁の役目も果たす。これによっても、バーナ２０近傍の部分で最も多く発生する窒素酸化物の生成量を抑える働きもある。
【０００８】
近年、環境問題の観点から、窒素酸化物の排出量には規制が加えられ、また、その数値は年々厳しくなってきている。このため、ほとんどの液体燃料燃焼装置に燃焼の安定化と、窒素酸化物の削減のため、保炎部材３０が取り付けられている。例えば、特許文献１に、保炎部材としての保炎衝立壁が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−３２４１１１（段落００１１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
保炎部材は、燃焼の安定性を高め、さらに窒素酸化物の生成量を減少させるために、燃焼炎に触れるようにバーナトップ上に直接取り付けられている。この取付方法は、スポット溶接、カシメ、つめ留め等のように、保炎部材とバーナトップとを密着させて取り付けている。
【００１１】
燃焼時、特に最大燃焼時において、保炎部材は燃焼炎に熱せられ高温になる。その熱は伝導によりバーナトップに伝わる。これにより、バーナトップも高温となる。バーナトップが高温となると、バーナトップと仕切り板により形成される静圧室も温度が上昇する。静圧室の温度が上昇すると、燃焼速度が大きくなる。すると、燃焼時、特に発熱量を最大燃焼からの切替時等において、炎口部からの混合ガスの噴出が急激に小さくなった際に、燃焼速度が混合ガスの噴出する速度より速くなるため、逆火が発生しやすくなり、バーナ内での異常燃焼となる。また、バーナトップが高温となることにより、耐久性を考慮して、保炎部材と同様に高価な鉄−クロム系の耐熱鋼を使用する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑み、燃焼時、特に最大燃焼時におけるバーナの過度の温度上昇を防ぐことにより、逆火の発生を防止できる液体燃料燃焼装置の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、液体燃料を気化する気化器と、該気化器にて気化した気化燃料を燃焼させるバーナと、該バーナ上に設けられた保炎部材とを備え、該保炎部材からバーナへの熱伝導を減少させる熱伝導減少手段が設けられたものである。
【００１４】
熱伝導減少手段は、燃焼炎に触れて高温になる保炎部材の熱がバーナに伝導しないようにする、あるいは少なくするものである。これによって、保炎部材からバーナに熱が伝わりにくくなって、バーナが過度に高温になることを防止できる。したがって、バーナの静圧室中の混合ガスが過度の高温にならず、発熱量切替時のように混合ガスの噴出が急激に少なくなった際に発生しやすい逆火を防止でき、異常燃焼による運転停止といった事態を避けることができる。
【００１５】
そこで、熱伝導減少手段として、保炎部材とバーナとの間に断熱性の別部材を設けて、熱伝導を減少させる。具体的には、保炎部材とバーナとの間に断熱材を介在させる。
【００１６】
他の手段として、接触面積が大きいと熱伝導しやすいので、保炎部材とバーナとの接触面積を小さくする。例えば、保炎部材とバーナとを点接触あるいは線接触させる。これによって、面接触する場合に比べて、接触面積が減るので、熱伝導も少なくなる。点接触としては、例えば保炎部材の下面に複数の突起、脚を設けて、突起、脚をバーナ上に載せる。面接触としては、例えば保炎部材の下面にビードを設け、ビードをバーナ上に載せる。あるいは、保炎部材の下部の肉厚を薄くしてもよい。
【００１７】
さらに、他の手段として、保炎部材は燃焼炎から熱を奪わなければならないので、燃焼炎に触れる部分では熱伝導率を大きくしなければならないが、バーナに近い部分では熱伝導率を小さくして、熱伝導を抑える。すなわち、バーナに近い部分が断熱材としての役割を果たし、バーナへの熱伝導を少なくできる。保炎部材として、複数の材料を合体させ、熱伝導率の異なる構造とする。あるいは、保炎部材に、機能傾斜材料のような同一部材において熱伝導率を異ならせることができる材料を用いる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一実施形態の液体燃料燃焼装置は、図１、２に示すように、石油ファンヒータとされ、気化器１０と、バーナ２０と、保炎部材３０とを備え、従来と同じ構造である。気化器１０およびバーナ２０は取付け台６０に固定されている。
【００１９】
バーナ２０は、図３に示すように、仕切り板２２をバーナトップ２４とバーナボトム２１とにより挟み込んだ構造とされる。バーナトップ２４の炎口部には、耐熱性、耐高温酸化性に優れた金属製の炎口網２８と逆火防止及び混合ガスＣの静圧化を図るためのバックネット２７が嵌め込まれている。
【００２０】
炎口網２８は、バーナトップ２４よりも上方に盛り上がるような形状とされ、炎口網２８の周囲に保炎部材３０が設けられる。保炎部材３０は、炎口網２８を取り囲むようにその周縁に立設された環状の壁であり、炎口網２８よりも高くされる。保炎部材３０は、燃焼炎に熱せられ高温になるため、一般には耐高温酸化性に優れた鉄−クロム系の耐熱鋼が用いられ、筒状に成形され、下部に内側に突出するフランジ３１が形成される。
【００２１】
ここで、バーナ２０のバーナトップ２４と保炎部材３０との間には、保炎部材３０からバーナトップ２４への熱伝導を減少させるために熱伝導減少手段として、断熱材３２が設けられている。断熱材３２は、セラミックファイバーあるいはカーボンファイバー等の耐火繊維をシート状にした断熱シートとされ、保炎部材３０に合わせて環状に形成されている。
【００２２】
断熱材３２は、バーナトップ２４と保炎部材３０のフランジ３１との間に挟み込まれ、かしめ、つめ留め等によりバーナトップ２４に着脱可能に取り付けられている。なお、保炎部材３０は、断熱材３２上に載せられて、つめ、フック等の係止部材によりバーナトップ２４に取り付けられている。
【００２３】
以上のように構成された液体燃料燃焼装置において、従来と同様に燃焼して、燃焼炎が形成される。燃焼時、特に最大燃焼時において、保炎部材３０は燃焼炎に熱せられて高温になる。保炎部材３０に蓄えられた熱は、外周に放熱され、一部はバーナ２０に向かって熱伝導する。しかし、バーナトップ２４との間には断熱材３２が存在しているので、熱はバーナトップ２４には伝導されない。
【００２４】
断熱材３２による断熱効果により、バーナトップ２４への熱伝導が減少するので、バーナトップ２４は過度の高温にならない。バーナトップ２４と仕切り板２２から形成される静圧室２５の温度も過度に上昇しない。
【００２５】
これによって、混合ガスが過熱されることによる燃焼速度の過剰な増大は起こらず、発熱量切替時における逆火を防止でき、異常燃焼が発生しない。しかも、バーナ２０と保炎部材３０間に隙間ができないので、炎口網２８近傍への２次空気の流入を防止でき、窒素酸化物の発生が抑制される。また、バーナトップ２４において、耐高温酸化性はやや劣るが鉄−クロム系耐熱鋼に比べて安価なフェライト系ステンレス鋼の使用が可能となる。
【００２６】
第２実施形態の液体燃料燃焼装置におけるバーナ、保炎部材を図４に示す。本実施形態では、熱伝導減少手段として、保炎部材３０とバーナトップ２４とを点接触させた構造とする。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００２７】
保炎部材３０のフランジ３１に、外向きに凸状のプレス加工を施して、バーナトップ２４に向かって突出する複数の突起３５が一定間隔に形成される。なお、断熱材３２は用いない。
【００２８】
保炎部材３０が炎口網２８を取り囲むようにバーナトップ２４に載置されると、突起３５がバーナトップ２４に当接する。保炎部材３０は、バーナトップ２４に点接触した状態で保持される。なお、保炎部材３０は、バーナトップ２４につめ、フック等の係止部材により取り付けられる。
【００２９】
この突起３５を通じて保炎部材３０とバーナトップ２４は点接触となり、接触面積が減る。そのため、保炎部材３０からの熱伝導が減少し、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
第３実施形態の液体燃料燃焼装置におけるバーナ、保炎部材を図５に示す。本実施形態では、熱伝導減少手段として、保炎部材３０とバーナトップ２４とを線接触させた構造とする。その他の構成は第１実施形態と同じである。
【００３１】
保炎部材３０のフランジ３１に、外向きに環状にプレス加工を施して、バーナトップ２４に向かって突出するビード３６が形成される。なお、断熱材３２は用いない。
【００３２】
保炎部材３０が炎口網２８を取り囲むようにバーナトップ２４に載置されると、ビード３６がバーナトップ２４に当接する。保炎部材３０は、バーナトップ２４に線接触した状態で保持される。なお、保炎部材３０は、バーナトップ２４につめ、フック等の係止部材により取り付けられる。
【００３３】
このビード３６を通じて保炎部材３０とバーナトップ２４は線接触となり、接触面積が減る。そのため、保炎部材３０からの熱伝導が減少し、第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、線接触の場合、点接触に比べて若干熱伝導しやすくなるが、面接触よりは熱伝導を阻止できる。また、ビード３６により、フランジ３１の強度を高めることができる。しかも、バーナ２０との間に隙間ができないので、２次空気の流入を防止でき、窒素酸化物の発生を抑制できる。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。バーナトップに複数の突起を形成したり、ビードを形成して、保炎部材と点接触あるいは線接触させるようにしてもよい。
【００３５】
保炎部材のバーナに近い部分が他の部分よりも熱伝導率を小さくする熱伝導減少手段として、保炎部材において、バーナ側に断熱材を一体的に設けた構造とする。例えば、バーナ側端部に断熱材としてセラミックを接合した複合材料を用いる。あるいは、保炎部材として、上端からバーナ側に向かって熱伝導率が徐々に小さくなる機能傾斜材料を用いる。上記の材料を用いれば、バーナに近い部分の熱伝導率が他の部分の熱伝導率より小さくなり、バーナトップへの熱伝導を抑えることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、燃焼炎によって高温になった保炎部材からバーナへの熱伝導を減らすことができるので、バーナが高温になることを防止できる。そのため、バーナの静圧室中の混合ガスが過度の高温にならず、発熱量切り替え時のように混合ガスの噴出が急激に少なくなった際に発生しやすい逆火を防止でき、安全性を高めることができる。
【００３７】
また、バーナの過度の温度上昇を抑制できるので、バーナに耐熱性の高い高価な耐熱材料を用いなくても、耐熱性の低い安価な耐熱材料を使用することが可能となり、材料費のコストダウンを図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の液体燃料燃焼装置の要部正面図
【図２】同じく要部平面図
【図３】バーナおよび保炎部材の分解斜視図
【図４】第２実施形態のバーナおよび保炎部材の分解斜視図および保炎部材の裏面図
【図５】第３実施形態のバーナおよび保炎部材の分解斜視図および保炎部材の裏面図
【図６】従来の液体燃料燃焼装置の要部正面図
【図７】同じく要部平面図
【符号の説明】
１０    気化器
２０    バーナ
２４    バーナトップ
３０    保炎部材
３２    断熱材
３５    突起
３６    ビード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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