(57)【要約】【課題】優れた回転体の温度低減効果を得ることができるとともに、とくに優れた回転体へのタール付着防止効果を得ることのできる燃焼器の構造を提供し、温度低減による構成部品の長寿命化、タール付着防止による燃焼範囲の拡大をはかる。【解決手段】内部に燃料が供給され、供給された燃料を遠心力により微粒化し径方向外方に向けて飛翔させる回転体を備え、微粒化された燃料を気化させ、空気と混合した後燃焼させる燃焼器において、回転体の燃料燃焼部側に向いている面に、空気を該面上に送り出す貫通孔を設けるとともに、回転体径方向における貫通孔の位置を少なくとも含む、前記面の回転体径方向位置に、貫通孔から送り出された空気を前記面に沿って拡散させる羽根を突設した燃焼器。【選択図】図１
2005037030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に燃料が供給され、供給された燃料を遠心力により微粒化し径方向外方に向けて飛翔させる回転体を備え、微粒化された燃料を気化させ、空気と混合した後燃焼させる燃焼器において、前記回転体の燃料燃焼部側に向いている面に、空気を該面上に送り出す貫通孔を設けるとともに、回転体径方向における前記貫通孔の位置を少なくとも含む、前記面の回転体径方向位置に、前記貫通孔から送り出された空気を前記面に沿って拡散させる羽根を突設したことを特徴とする燃焼器。
【請求項２】
前記回転体が互いに対向配置された回転筒と回転板からなり、前記貫通孔および羽根が前記回転板に設けられている、請求項１の燃焼器。
【請求項３】
前記羽根が、実質的に回転体径方向に延設されている、請求項１または２の燃焼器。
【請求項４】
前記貫通孔が、前記羽根に対し、前記回転体の回転方向直上流側に配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼器。
【請求項５】
前記貫通孔が、回転体径方向に延びる前記羽根の回転体径方向根元側に配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼器。
【請求項６】
前記貫通孔および羽根が、それぞれ複数設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の燃焼器。
【請求項７】
前記回転体の回転軸が、水平方向または鉛直方向に延設されている、請求項１〜６のいずれかに記載の燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体により燃料を微粒化して燃焼させる燃焼器に関し、とくに、回転体へのタール付着防止をはかった燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば回転筒と回転板により回転体を構成し、回転体の内部あるいは回転筒に沿って燃料（例えば、灯油）を供給し、供給された燃料を、回転体を回転させることによる遠心力によって径方向外方に向けて飛翔させて微粒化し、微粒化された燃料を加熱部に接触させて気化し、気化した燃料を空気と混合した形態で燃焼させる燃焼器の構造が知られている。このような燃焼器においては、燃料の微粒化を担う回転体部分が高温になりすぎないようにして、回転体構成部品の長寿命化をはかるとともに、回転体を回転させるモータに回転軸を介して過大な熱量が伝達されないようにすることが望まれる。また、この高温化防止により、回転体構成部品にタールが付着するのを極力防止することが望まれる。とくに、タールが付着すると、不完全燃焼の原因となったり、煤や臭いが発生したりする原因となる。
【０００３】
従来は、燃焼部における火炎やその周辺の高温部品からの輻射熱をさえぎるために、例えば回転体の燃焼部側に間隔を開けて遮熱板を配置し、それによって回転体の温度低減、タール付着防止をはかっている。
【０００４】
また、燃料の微粒化、微粒化された燃料の拡散を促進するために、回転体（たとえば、回転体を構成する回転板）に羽根を設けた構造が知られている（例えば、特許文献１）。さらに、回転体を構成する回転板の中央部に孔を設けるとともに回転板の外周に羽根を突設し、孔を通過した燃焼用空気により回転板を冷却するようにした構造も知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】実開昭６０−６６９１８号公報
【特許文献２】特開平５−２５６４１６号公報（図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような従来技術による対応では、広い燃焼範囲（つまり、ごく少量の燃料供給による燃焼から比較的多量の燃料供給による燃焼までの広い燃焼範囲）における回転体の温度低減効果が十分でなく、とくに回転体へのタール付着防止効果が不十分である。とくに、燃料量を小さくした場合において効果が低いことから、結局、燃焼範囲に制約が課せられることとなっている。
【０００６】
そこで本発明の課題は、従来技術よりもはるかに優れた回転体の温度低減効果を得ることができるとともに、とくに優れた回転体へのタール付着防止効果を得ることのできる燃焼器の構造を提供し、温度低減による構成部品の長寿命化、タール付着防止による燃焼範囲の拡大をはかることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃焼器は、内部に燃料が供給され、供給された燃料を遠心力により微粒化し径方向外方に向けて飛翔させる回転体を備え、微粒化された燃料を気化させ、空気と混合した後燃焼させる燃焼器において、前記回転体の燃料燃焼部側に向いている面に、空気を該面上に送り出す貫通孔を設けるとともに、回転体径方向における前記貫通孔の位置を少なくとも含む、前記面の回転体径方向位置に、前記貫通孔から送り出された空気を前記面に沿って拡散させる羽根を突設したことを特徴とするものからなる。このような構成とすることにより、貫通孔を通して送り出された空気は、その近傍に配置されている羽根によって必ず拡散されることになり、その空気が上記面に沿って拡散されることにより、その面、ひいては回転体全体が良好に冷却されることになる。そしてとくに、この冷却効果に加え、羽根の存在および羽根と貫通孔との径方向位置関係によって、この面に沿う空気流が確実に形成されることになるので、この空気流による拡散、攪拌により、微粒化燃料を含む混合気が回転体表面付近に侵入したり滞留したりすることが確実に防止され、この面上へのタール付着が確実に防止されることになる。
【０００８】
この本発明に係る燃焼器においては、前記回転体は、例えば、互いに対向配置された回転筒と回転板からなり、前記貫通孔および羽根は、回転筒に比べ燃料燃焼部側に配置される回転板に設けられる。
【０００９】
前記羽根の形態は、回転体径方向における前記貫通孔との位置関係が上述の関係にある限り特に限定されず、例えば、実質的に回転体径方向に延設されている形態とすることができる。延設形状は、直線状に延設されてもよいし、湾曲させた曲線状の形態としてもよい。
【００１０】
貫通孔を通して送り出された空気を極力広い範囲にわたって前記面に沿わせて拡散させ、それによってより良好な冷却効果を得るためには、つまり、羽根による空気拡散効果を高めるためには、前記貫通孔が、前記羽根に対し、前記回転体の回転方向直上流側に配置されていることが好ましい。また、前記貫通孔が、回転体径方向に延びる前記羽根の回転体径方向根元側に配置されていることが好ましい。このようにすれば、貫通孔を通して送り出された空気が、孔から出た直後に羽根によって攪拌、拡散され、回転体の上記面に沿ってその面の広い範囲にわたって拡散され、優れた冷却効果、タール付着防止効果が得られる。
【００１１】
上記貫通孔および羽根が、それぞれ単数でも効果は得られるが、より優れた効果を得るために、複数設けられていることが好ましい。例えば、羽根を３枚設け、各羽根に対して単数あるいは複数の貫通孔を配置することができる。
【００１２】
上記回転体は、通常モータ（例えば、直流モータ）によって回転されるが、その回転軸の向きとしては、水平方向、鉛直方向のいずれの形態も可能である。したがって、燃料燃焼部が横向き、上向きのいずれの形態の燃焼器にも本発明を適用できる。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明に係る燃焼器によれば、回転体の温度を大幅かつ確実に低減でき、温度低減により回転体構成部品、さらには回転体へと接続される部品の高温化を防止してそれらの長寿命化をはかることができる。そしてとくに、回転体へのタール付着を確実に防止でき、タール付着付着防止により、燃焼範囲の拡大をはかることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施態様に係る燃焼器を示している。図１において、１は燃料燃焼部、２は燃料微粒化・気化部、３は送風部を示している。燃料微粒化・気化部２には、回転筒４と回転板５からなる回転体６が配置されている。回転筒４は、図２にも示すように、内部空間を形成する略円筒形状に形成されており、軸方向両端は大きく開口されている。この回転筒４には、複数の脚（図示例では３本の脚）を備えた支え７が固定されており、回転筒４の外周側のフランジ部８は、周方向に沿って波打ち形状に形成されている。回転板５は、中央部９が盛り上がった、浅い有底容器形状に形成されており、その外周側に、回転筒４のフランジ部８と対向するフランジ部１０が設けられている。これら回転筒４と回転板５は、燃料受入室１１となる内部空間を形成するように、互いに対向配置され、回転軸１２上に設けられたカラー１３の一端と回転板５の中央部９との間に上記支え７の中央部が挟持されることにより回転筒４が回転軸１２周りに固定されるとともに、同回転軸１２上に、ナット１４により回転板５が締結固定されている。この状態では、回転筒４と回転板５からなる回転体６内部に燃料受入室１１となる内部空間が形成され、回転筒４のフランジ部８と回転板５のフランジ部１０との間には間隔が持たせられて、燃料受入室１１から径方向外方に向けて開口されている。回転軸１２は、直流モータ１５によって回転駆動されるようになっている。この回転軸１２は、直流モータ１５の出力回転軸と一体に構成されてもよく、別体として出力回転軸に連結されてもよい。
【００１５】
燃料受入室１１には、燃焼用燃料（例えば、灯油）を供給する送油管１６が挿通されており、送油管１６の燃料供給端１７は、燃料受入室１１、とくに回転筒４の内面に向けられている。燃料は、燃料タンク１８から電磁ポンプ１９によって調整された所定速度で汲み上げられ、送油管１６を通して燃料受入室１１に供給、滴下されるようになっている。
【００１６】
回転体６と直流モータ１５の間に位置している送風部３には、ターボファン２０が設けられており、本実施態様では、このターボファン２０も回転軸１２によって回転駆動されるようになっている。ターボファン２０によって送風される空気は、その一部が燃料微粒化用として、回転筒４の一端開口から燃料受入室１１に送られ、残りは微粒化燃料の気化、気化燃料の燃焼用として、気化筒２１の内周側に形成された送風路２２へと送られる。気化筒２１の外周側には、予熱用ヒータ２３が設けられており、気化筒２１を加熱することにより、回転体６側から飛翔されてきた微粒化された燃料を気化できるようになっている。気化筒２１の温度は、図示を省略したサーミスタで検知されるようになっており、燃焼開始後燃焼部側からの伝熱により気化筒２１の温度が所定温度以上に維持されるようになると、予熱用ヒータ２３への通電を停止するようになっている。
【００１７】
燃料燃焼部１には、多数の炎口を有するバーナー体２４は、回転体６側に向けて被せるように配置、固定されている。上記気化筒２１部分で気化され、送風されてきた空気とともに送られてきた燃料は、最初に点火プラグ２５によって点火されて燃焼される。所定温度以上に加熱された気化筒２１により気化された燃料の燃焼、つまり気化燃焼に移行されると、その火炎２６が炎センサ２７によって検知され、点火プラグ２５への通電が停止されるようになっている。本実施態様では、燃料燃焼部１における高温の温度の回転体６側への輻射を極力抑えるために、バーナー体２４と回転体６の間に遮熱板２８が配置されている。
【００１８】
本実施態様では、図３に示すように、回転体６の燃料燃焼部１側に向いている面、つまり、回転板５の燃料燃焼部１側に向いている面３１に、ターボファン２０から燃料受入室１１内に送られてきた空気を該面３１上に送り出す複数の貫通孔３２が設けられているとともに、回転体６の径方向に関して、これら貫通孔３２の位置を少なくとも含む、この面３１の回転体径方向位置に、貫通孔３２から送り出された空気をこの面３１に沿って拡散させる複数の羽根３３が突設されている。本実施態様では、羽根３３は回転体回転方向に等配された３枚の羽根から構成されており、図４に示すような、回転板５とは別の羽根部材３４として、前述のナット１４による締結を利用して回転板５上に固定されている。ただし、これら羽根３３は回転板５と一体的に構成してもよい。貫通孔３２は、本実施態様では各羽根３３に対して回転方向に配列された２つの貫通孔に形成されている。なお、本実施態様では、図３に示すように、回転板５の上記面３１上の各羽根３３の近傍位置に、色によって温度を計測可能な温度計測ラベル３５を貼り付けてあるが、これは、後述の温度低減効果を確認するために実験用に貼り付けたもので、実装置においては不要である。
【００１９】
このように構成された本実施態様に係る燃焼器においては、図５にも模式的に示すように、送油管１６を通して燃料受入室１１に供給、滴下された燃料は、回転体６の回転による遠心力によって微粒化されて径方向外方へと飛翔され（破線表示）、気化筒２１部分で気化され、送風されてきた空気とともに燃料燃焼部１側に送られる。このとき、回転体６の回転板５の燃料燃焼部１側に向いている面３１上にも、気化燃料（混合気）が侵入あるいは滞留しようとし、回転板５が高温になっていると、タール付着の原因となる。しかし本実施態様では、図５に示すように、ターボファン２０から燃料受入室１１内に送られてきた空気が、貫通孔３２からこの面３１上に送り出され、送り出された空気は、貫通孔３２の近傍に設けられ貫通孔３２と径方向位置が重複している羽根３３によって、この面３１に沿って回転板５の径方向外方へと拡散される（空気流を実線表示）。とくに、貫通孔３２と羽根３３の径方向位置が重複していることにより、確実に回転板５の面３１に沿う空気流が形成される。この空気流には実質的に燃料は含まれておらず、専ら、冷却用の空気として作用するとともに、回転板５の面３１上に上記混合気が侵入あるいは滞留しようとするのを径方向外方へと追いやることになる。したがって、回転体６の燃料燃焼部１側に向いている面、とくに回転板５の燃料燃焼部１側に向いている面３１が適切に冷却され、かつ、該面３１へのタール付着が適切に防止される。
【００２０】
回転板５が適切に冷却されることにより、回転体６全体についても過大な高温化が防止されることになり、回転体６構成部品、さらには回転体６へと接続されている部品の高温化が防止されて、長寿命化がはかられる。また、回転板５の燃料燃焼部１側に向いている面３１へのタール付着防止により、不完全燃焼や、煤や臭いの発生が確実に防止される。したがって、とくに燃料供給量を小さくした場合においても、所望の良好な燃焼状態が得られるようになり、調整可能な燃焼範囲が拡大される。
【００２１】
このような優れた効果を奏する、本発明に係る上記貫通孔および羽根の設置形態は、上記実施態様に示した形態に限定されず、各種の形態を採り得る。以下に、各種形態例を示す。
【００２２】
図６に示す例においては、回転板４１にその径方向に延びる３枚の羽根４２が突設されているとともに、貫通孔４３が、各羽根４２の回転板４１の回転方向（矢印方向）直上流側に設けられている。また、各貫通孔４３は、回転板４１の径方向に延びる各羽根４２の回転板径方向根元側に配置されている。貫通孔４３が各羽根４２の回転方向直前に配置されることにより、貫通孔４３から送り出された空気がより効率よく羽根４２によって拡散されることになり、冷却効果、タール付着防止効果が増大される。また、貫通孔４３が各羽根４２の回転板径方向根元側に配置されることになり、より広い範囲で適切に空気が拡散され、やはり冷却効果、タール付着防止効果が増大される。
【００２３】
図７に示す例においては、回転板５１にその径方向に延びる３枚の羽根５２が突設されているとともに、長穴に形成された貫通孔５３が設けられている。このように貫通孔５３の形状は、丸孔に限定されず、長孔であってもよい。図７に示すような長孔とすることにより、回転板５１の広い面上に空気が送り出されることになり、冷却不足、タール付着防止効果の不足する箇所が生じることが防止される。
【００２４】
図８に示す例においては、回転板６１にその径方向に延びる６枚の羽根６２が突設されているとともに、各羽根６２の回転板６１の回転方向（矢印方向）直上流側に、径方向に配列された複数の貫通孔６３が設けられている。このように羽根６２の数、各羽根に対応する貫通孔６３の数は、適宜、任意に決定することができる。数の増大により、冷却効果、タール付着防止効果の増大を期待することが可能である。
【００２５】
図９に示す例においては、回転板７１には実質的に径方向に延びる３枚の羽根７２が突設されているが、各羽根７２は回転板７１の回転中心を通るようには延設されておらず、回転中心を通る線から若干傾斜されているとともに、湾曲されている。各羽根７２に対応させて、複数の貫通孔７３が設けられている。このように羽根７２の延設方向、延設形状には自由度があり、適宜、任意に決定することができる。
【００２６】
また、羽根自身の形態についても、適宜、任意に決定することができる。例えば図１０の例に示すように、回転板８１に突設される羽根８２の高さを徐々に変化させ、貫通孔から送り出されてきた空気をより効率よく拡散させることを図ることも可能である。また、図１１の例に示すように、回転板９１を構成する部材を切り起こして羽根９２を形成することも可能である。この場合には、切り起こし部分に形成された穴を貫通孔９３として利用することが可能である。さらに、図１２に示すように、切り起こし方向を回転板１０１の逆面側とし、逆方向に羽根１０２を突設することも可能である。
【００２７】
また、図１３に示すように、回転板１１１に開設する貫通孔１１３の形状を長穴とし、その穴を周方向に延設して貫通孔１１３の開口面積を増大させることも可能である。大きな開口面積の貫通孔１１３からより多くの空気を送り出し、それを羽根１１２により拡散させることにより、冷却効果、タール付着防止効果の増大をはかることが可能である。
【００２８】
また、図１４に示すように、回転板１２１に開設する貫通孔１２３を、各羽根１２２に対して複数、千鳥状に配設し、結果的に開口面積を増大させることも可能である。大きな開口面積の貫通孔１２３からより多くの空気を、より適切な場所にて送り出し、それを羽根１２２により拡散させることにより、冷却効果、タール付着防止効果の増大をはかることが可能である。
【００２９】
さらに各種の貫通孔形状、貫通孔配置、羽根形態を、適宜採用することが可能である。例えば図１５に、各種形態が混在した態様を例示する。羽根に関しては回転板１３１の中心部から湾曲しながら径方向に延びる羽根１３２とすることもでき、貫通孔に関しては、径方向に羽根１３２に沿って湾曲しながら延びる複数の長穴からなる貫通孔１３３としたり、径方向に羽根１３２に沿って配列された複数の孔からなり、径方向外方にいくほど孔径が大きくなる貫通孔１３４や、径方向外方にいくほど孔径が小さくなる貫通孔１３５としたりすることもできる。図１５には、各種形態が混在した態様を例示したが、各種類ん形態を単独で、あるいは適宜組み合わせて採用することができる。このように、羽根や貫通孔は各種の形態を採り得る。
【００３０】
さらに、羽根の立設形態についても、上記各実施態様では回転板の面に対し実質的に垂直に立設した形態を示したが、傾斜させて立設、例えば、隣接する貫通孔側に傾斜した立設形態としてもよい。
【００３１】
また、羽根は、必ずしも回転板の面に接続されている必要はなく、該回転板の面との間に間隔を持たせて立設されるようにしてもよい。例えば図１６、図１７に示すように、回転板１４１の中心部から径方向に３枚の羽根１４２とその回転方向直上流側に設けられた貫通孔１４３を備えた形態において、図１７に示すように、各羽根１４２を貫通孔１４３方向に向けて傾斜させて立設するとともに、羽根１４２の回転方向後縁１４４を回転板１４１の上面１４５から浮かせて（間隔を持たせて）位置させる形態とすることができる。この場合には、各羽根１４２は、例えば回転板中央部に設けたスペーサ１４６に固着すればよい。
【００３２】
なお、以上の各実施態様は主として回転体の回転軸が水平方向に延設されている燃焼器について説明したが、本発明はこれに限らず、回転体の回転軸が鉛直方向に延設されている燃焼器にも同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、回転体を備え、燃料を微粒化して気化燃焼させる、あらゆるタイプの燃焼器に適用でき、優れた回転体の冷却効果、タール付着防止効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施態様に係る燃焼器の概略部分縦断面図である。
【図２】図１の装置の回転体部分の分解斜視図である。
【図３】図１の装置の回転板の拡大斜視図である。
【図４】図３の回転板における羽根部分の斜視図である。
【図５】図１の装置の燃料、空気の流れを示す概略構成図である。
【図６】回転板の別の形態例を示す平面図である。
【図７】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図８】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図９】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図１０】回転板のさらに別の形態例を示す断面図である。
【図１１】回転板のさらに別の形態例を示す斜視図である。
【図１２】回転板のさらに別の形態例を示す断面図である。
【図１３】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図１４】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図１５】回転板のさらに別の形態例を示す平面図である。
【図１６】回転板のさらに別の形態例を示す斜視図である。
【図１７】図１６の回転板の部分側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  燃料燃焼部
２  燃料微粒化・気化部
３  送風部
４  回転筒
５  回転板
６  回転体
７  支え
８  回転筒のフランジ部
９  回転板の中央部
１０  回転板のフランジ部
１１  燃料受入室
１２  回転軸
１３  カラー
１４  ナット
１５  直流モータ
１６  送油管
１７  燃料供給端
１８  燃料タンク
１９  電磁ポンプ
２０  ターボファン
２１  気化筒
２２  送風路
２３  予熱用ヒータ
２４  バーナー体
２５  点火プラグ
２６  火炎
２７  炎センサ
２８  遮熱板
３１  回転板の燃料燃焼部側に向いている面
３２  貫通孔
３３  羽根
３４  羽根部材
３５  温度計測ラベル
４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１、１４１  回転板
４２、５２、６２、７２、８２、９２、１０２、１１２、１２２、１３２、１４２  羽根
４３、５３、６３、７３、９３、１１３、１２３、１３３、１３４、１３５、１４３  貫通孔
１４４  羽根の回転方向後縁
１４５  回転板の上面
１４６  スペーサ
【図１】
2005037030.tif 000003
【図２】
2005037030.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
2005037030.tif 000011
【図１０】
2005037030.tif 000012
【図１１】
2005037030.tif 000013
【図１２】
2005037030.tif 000014
【図１３】
2005037030.tif 000015
【図１４】
2005037030.tif 000016
【図１５】
2005037030.tif 000017
【図１６】
2005037030.tif 000018
【図１７】
2005037030.tif 000019