JP4145188B2 - オイルバーナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水ボイラの燃焼室に設置して好適な油圧噴霧式短炎オイルバーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、火炎制御が困難ではあるものの、安価な液体燃料を用いるためコストが低く抑えられる油圧噴霧式のオイルバーナがボイラに多用されている。この種従来のオイルバーナ101は、図5(a)に示されるように、燃焼筒102と、この燃焼筒102の上流側に設けられ、その燃焼筒102内に燃焼用空気を供給する風箱103を備えており、前記燃焼筒102の内部には、燃料供給管104を介して供給される液体燃料を下流側に向け噴霧する噴霧ノズル105がその燃焼筒102と同軸心に配され、この噴霧ノズル105の近傍には、燃焼筒102の下流側にて保炎循環流を発生させて火炎を保持する保炎板106が設けられている。さらに、図示は省略するが、前記噴霧ノズル105と保炎板106との間には点火装置が配されている。そして、前記噴霧ノズル105から噴霧される液体燃料は、図示されないブロワから供給され、風箱103および燃焼筒102を通過する燃焼用空気と互いに混合し、燃焼室内で火炎を発して燃焼する。
【0003】
しかし、一般にこの種のオイルバーナ101は、燃焼筒102から発生する火炎が燃焼室の炉壁に直接接触することにより、未燃状態の油分が凝結して炉壁に付着するという問題点を有している。そのため、ボイラを小型化する場合には、燃焼室の小型化を図ると同時に、バーナから発生する火炎の短炎化を図って、その火炎が炉壁に接触するのを防止する必要がある。
【0004】
そこで、図5(b)(c)に示されるように、燃焼筒102の先端部に、断面末広がりで、かつ円形の出口開口部110aを絞った形状のフレームファンネル110を取り付けた短炎オイルバーナ101Aが実用化されている。この短炎オイルバーナ101Aによれば、フレームファンネル110の出口開口部110aの下流側に発生した負圧領域部分に強い循環流が発生し火炎の奥行方向の短炎化が可能となる。なお、火炎のボリュームの減少は出口開口部110aの圧力損失に比例する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては、複数台のボイラを並列に配置し負荷に応じて各々のボイラを作動させて、負荷変動に対応するという方法が多用されているが、このような方法を採用する場合、個々のボイラおよび燃焼室をスリム化して設置面積を節約するのが望ましい。しかしながら、前記従来の短炎オイルバーナ101Aにおいては、出口開口部110aが円形であるために、火炎の軸方向に垂直な断面形状が円形形状となり、燃焼室を幅方向および高さ方向に縮める場合に、火炎の半径方向の広がりによって炉壁幅が規定されてしまう。このため、前記短炎オイルバーナ101Aは、スリム化された燃焼室での使用に適していないという問題点がある。
【0006】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、火炎の奥行方向への短炎化を図ると同時に、スリム型の燃焼室あるいは、背の低い燃焼室等に応じた火炎を発生させることができて、それら燃焼室への設置に好適なオイルバーナを提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるオイルバーナは、
燃焼用空気の供給を受ける燃焼筒と、この燃焼筒の内部に配される燃料噴霧ノズルと、この燃料噴霧ノズルの先端近傍に配される保炎板と、前記燃焼筒の下流側に配されるフレームファンネルを備えるオイルバーナにおいて、
前記フレームファンネルを、断面末広がりで先端が絞られた形状に形成するとともに、このフレームファンネルの出口開口部の形状を、長軸と短軸とを有する細長形状に形成し、前記フレームファンネルの出口開口部の短軸方向の両側であってその出口開口部の内周縁よりもやや外側位置に、互いに対向するように一対のガイドプレートを設けるとともに、このガイドプレートの基端部中央部にスリットを設けることを特徴とするものである。
【0008】
本発明によれば、燃焼筒の下流側にフレームファンネルが配されているため、火炎の奥行を短くすることができる。加えて、本発明によれば、前記フレームファンネルの出口開口部の形状が細長形状とされているので、火炎の軸方向に直交する方向の断面形状が細長形状となる。このため、出口開口部の長軸と短軸の向きおよび長軸・短軸の比率(アスペクト比)を適切に調整することによって、燃焼室の形状に対応した火炎を発生させることができることになり、燃焼室の幅方向寸法もしくは高さ方向寸法を短くすることができる。
【0009】
また、本発明によれば、前記出口開口部の短軸方向の両側に設けられた一対のガイドプレートによって、火炎が、前記出口開口部の短軸方向に流動するのを制限することができるので、火炎の軸方向に直交する方向の断面形状を、より細長い楕円形状にすることができる。
【0010】
さらに、前記ガイドプレートが、前記出口開口部の内周縁よりもやや外側位置に配されているので、出口開口部から排出される液体燃料の直接の接触を避けることができる。また、ガイドプレートの基端部中央部に設けられたスリットから、燃焼に伴ない発生する燃焼ガスを両ガイドプレートの対向面間に還流させることができ、それによって、燃焼状態を緩慢化させNOxの発生を抑制することができる。加えて、このように燃焼ガスを還流させることで、空気の淀みが生じ易いガイドプレートの基端部内面側に燃焼ガスを流動させることができるので、そのような淀みが発生するのを防止することができる。勿論、空気の淀みが生じることに起因する煤等の発生も防止することができる。
【0011】
本発明において、前記出口開口部は、楕円形状に形成されるのが好ましい。こうすることによって、正面視で楕円断面形状の火炎を発生させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるオイルバーナの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0013】
図1には、本発明の一実施形態に係るオイルバーナの上面視断面図(a)、側面視断面図(b)および正面図(c)がそれぞれ示されており、図2には、フレームファンネルの 上面視断面図(a)、側面視断面図(b)、正面図(c)ならびにスリットを持たないガイドプレートを取り付けたフレームファンネルの上面視断面図(d)および側面視断面図(e)がそれぞれ示されている。なお、本実施形態に係るオイルバーナは、幅方向が高さ方向よりも短尺にされたスリム型のボイラの燃焼室内に設置される。
【0014】
本実施形態に係るオイルバーナ1Aは、図1に示されるように、燃焼筒2と、この燃焼筒2の上流側に設けられるとともに燃焼用空気を均一化してその燃焼筒2内に供給する風箱3を備え、前記燃焼筒2の先端部に、火炎の奥行方向の短炎化を図るためのフレームファンネル4が取り付けられて構成されている。また、前記燃焼筒2内部には、燃料供給管5を介して供給される液体燃料(例えば灯油、A重油等)を下流側に向けて噴霧する噴霧ノズル6が設けられており、この噴霧ノズル6の近傍位置には、燃焼室内に保炎循環流を発生させて火炎を保持する保炎板7が配されている。この保炎板7の中央部には、図2(c)に示されるように、噴霧ノズル6から噴霧される液体燃料を下流側に通過させるための小孔7aが設けられており、この小孔7aの外周部には、燃焼用空気を通過させるための複数個のスリット7bが放射状に配されている。また、前記噴霧ノズル6と保炎板7との間には、図示されない点火装置が配されている。
【0015】
一方、前記フレームファンネル4は、図2(a)(b)に示されるように、断面末広がりに形成されるとともに先端部が絞られた形状とされ、その先端中央部には、楕円形状の出口開口部4aが、その長軸方向が燃焼室の上下方向に対応し、短軸方向が幅方向に対応するように設けられている。なお、本実施形態におけるオイルバーナ1の出口開口部4aの開口面積が、従来の短炎オイルバーナ101Aの出口開口部110aの開口面積と同一にされた場合、前記出口開口部4aの圧力損失および燃焼室内に発生する火炎の体積は、従来のものと同一となる。
【0016】
また、前記フレームファンネル4の出口開口部4aの短軸方向の両側で、かつその出口開口部4aの内縁部よりもやや外周位置には、左右一対のガイドプレート11a、11bが、前記出口開口部4aを挟んで互いに対向するように取り付けられている。これらガイドプレート11a、11bの上下両端部は、剛性を増すために内側に向けて屈曲されており、それら各ガイドプレート11a、11bの基端部中央部には、燃焼ガスをガイドプレート11a、11bの対向面間に還流させるためのスリット12a、12bがそれぞれ設けられている(図2(a)、(b)参照)。
【0017】
このように構成されるオイルバーナ1Aによれば、噴霧ノズル6から噴霧され保炎板7の小孔7aを通ってフレームファンネル4内に供給された液体燃料は、その保炎板7のスリット7bを通ってフレームファンネル4内に供給される燃焼用空気と互いに混合し、フレームファンネル4内で、その中央部を迂回するように流動して(図2(a)参照。)、前記出口開口部4aから燃焼室内に排出され、火炎を発して燃焼する。ここで、前記フレームファンネル4の前記出口開口部4aは絞った形状にされているため、燃焼室内のフレームファンネル4の出口開口部4aの下流側近傍位置に強い循環流が発生し、それによって火炎の奥行方向が短炎化される。
【0018】
本実施形態によれば、フレームファンネル4に設けられる楕円形状の出口開口部4aによって、火炎の燃焼室の幅方向への広がりが制限されているため、燃焼室内で発生する火炎の軸方向に直交する方向の断面形状を、従来よりも幅方向が狭く、上下方向に広がった、縦長楕円形状にすることができる。したがって、幅方向を狭くしたスリム型の燃焼室への設置に好適である(但し、燃焼室の高さを従来の燃焼室よりも高くする必要がある。)。
【0019】
また、出口開口部4aの短軸方向の両側に取り付けられたガイドプレート11a、11bによって、燃焼室の幅方向への火炎の広がりがより制限されるため、幅方向により狭められ、上下方向により広げられた火炎を発生させることができる(図1(c)参照。)。したがって、このオイルバーナ1Aは横幅がより狭められた燃焼室で使用することができる。
【0020】
なお、前記出口開口部4aの内周縁から離れた位置に、ガイドプレート11a、11bを設置した場合、それら各ガイドプレート11a、11bの基端部内方に空気の流れがほとんどない淀み領域bが発生し、煤等の発生要因になる場合がある(図2(d)(e)参照)。しかしながら、本実施形態においては、燃焼により生じる燃焼ガスを、前記各スリット12a、12bを介して両ガイドプレート11a、11bの対向面間に還流させるように構成されているため、そのような空気の淀みを吹き飛ばすことができ、煤等が発生するのを防止することができる。加えて、燃焼ガスを還流させるため、燃焼状態を緩慢化してNOxの発生を抑制することもできる。
【0021】
本実施形態においては、出口開口部4aの内周部から外周方向にやや離れた位置にガイドプレート11a、11bを設けるようにしたが、出口開口部4aの短軸側の内周縁形状に沿うように形成したガイドプレート11a'、11b'を、その出口開口部4aの短軸側の内周縁に取り付けるようにしても良い(図3参照)。こうした場合であっても火炎の幅方向を狭めることができる。
【0022】
本実施形態においては、縦長楕円形状の出口開口部4aを有するオイルバーナ1Aについて説明したが、例えば、両側部が直線状の扁平楕円形状の出口開口部4a'を設けても良く(図4(a)参照。)、あるいは長方形型の出口開口部4a"を設けるようにしても良い(図4(b)参照。)。こうした場合であっても、軸に直交する方向の断面形状が縦長・幅狭となる火炎を発生させることができ、スリム型の燃焼室内での使用に適合させることができる。また、これら出口開口部4a'、4a"の短軸方向の両側にガイドプレートを取り付けるようにすれば、前述と同様に火炎の幅方向を一層狭めることができる。
【0023】
本実施形態においては、スリム型のボイラの燃焼室に適合させるために、縦長の楕円形状の火炎を発生させる場合について説明したが、出口開口部4aの向き、短軸・長軸の比率を適切に調整することで、火炎の形状を変化させて、燃焼室の形状に対応させることができる。例を挙げると、背の低い燃焼室に設置する場合には、出口開口部4aの長軸方向が燃焼室の幅方向に対応するようにオイルバーナ1を設置すると良い。こうすることで、背の低い燃焼室の形状に対応したオイルバーナとすることができ、このオイルバーナによって軸方向に直交する方向の断面形状が横長楕円形状の火炎を発生させることができる。また、前記第1の実施形態のものよりも更に幅方向をスリム化し、背を高くした燃焼室に設置する場合には、出口開口部4aの長軸方向を長くし、短軸方向を短くすると良い。こうすることによって、火炎の幅方向をよりスリム化することができ、火炎が炉壁に接触するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、本発明の一実施形態に係るオイルバーナの上面視断面図(a)および側面視断面図(b)ならびに正面図(c)である。
【図2】 図2は、フレームファンネルの上面視断面図(a)、側面視断面図(b)、正面図(c)ならびにスリットを持たないガードプレートを取り付けたフレームファンネルの上面視断面図(d)および側面視断面図(e)である。
【図3】 図3は、別形状のバーナプレートが設けられた際のフレームファンネルの上面視断面図(a)および側面視断面図ならびに正面図(b)である。
【図4】 図4は、扁平楕円径の出口開口部が設けられるフレームファンネルの正面図(a)ならびに、長方径の出口開口部が設けられるフレームファンネルの正面図(b)である。
【図5】 図5は、従来のオイルバーナの側面視断面図(a)および、従来の短炎オイルバーナの側面視断面図(b)ならびに正面図(c)である。
【符号の説明】
1A オイルバーナ
2 燃焼筒
3 風箱
4 フレームファンネル
4a、4a'、4a" 出口開口部
5 燃料供給管
6 噴霧ノズル
7 保炎板
11a、11b、11a'、11b' ガイドプレート
12a、12b スリット
Claims (2)
- 燃焼用空気の供給を受ける燃焼筒と、この燃焼筒の内部に配される燃料噴霧ノズルと、この燃料噴霧ノズルの先端近傍に配される保炎板と、前記燃焼筒の下流側に配されるフレームファンネルを備えるオイルバーナにおいて、
前記フレームファンネルを、断面末広がりで先端が絞られた形状に形成するとともに、このフレームファンネルの出口開口部の形状を、長軸と短軸とを有する細長形状に形成し、前記フレームファンネルの出口開口部の短軸方向の両側であってその出口開口部の内周縁よりもやや外側位置に、互いに対向するように一対のガイドプレートを設けるとともに、このガイドプレートの基端部中央部にスリットを設けることを特徴とするオイルバーナ。 - 前記出口開口部は、楕円形状に形成される請求項1に記載のオイルバーナ。
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