JPH0152659B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は灯芯気化式の液体燃料燃焼装置に関す
るもので、燃焼量を可変とし、かつ可変範囲に於
ける排気ガスを常にクリーンとすることを目的と
したものである。

一般にこの種の燃焼装置で、燃焼量を可変とす
る方法としては次の２つの方式があり、それぞれ
の内容と問題点を以下に述べる。

１ 灯芯高調節方式 一般的に行われている方式で、灯芯の突出高を
芯上下装置で上下に調節するものである。即ち、
灯芯の気化面積を調節することによつて液体燃料
の気化量を可変とするものであるが、この方式で
は燃焼量は調節できても、排気ガスが悪化するも
のであつた。

排気ガスをクリーンにする為には、気化した燃
料と燃焼用空気を適切な比率で混合し完全燃焼さ
せなければならないものであるが、燃料に対し、
空気量が不足すれば、当然気化した燃料は不完全
燃焼し、未燃ガス、スス等を排出する。又空気量
が過剰となれば、過利分の空気は燃焼温度を低下
させるべく作用し、燃焼反応を不活発なものとす
る為に、反応過程のCO、アルデヒド等の成分を
排出するものである。

この灯芯高調節方式では、燃料の気化量はコン
トロールできるものであるが、燃焼熱によつて生
ずる自然通気力は常に略一定に内・外炎筒間に形
成される燃焼室に作用する為、燃焼用空気も常に
略一定のまま供給されてしまうものである。

従つて灯芯高を低くくすれば空気過剰となり、
又高くすれば空気不足となる為に、排気ガスが実
用に耐えるクリーン度を示す範囲は極めて狭いと
いう問題点を有するものであつた。

本発明者の実験によれば、排気ガスのクリーン
度の指標であるCO／CO₂（排気中のCO₂に対する
COの容積比）が0.002以内である範囲は、約20％
（最大燃焼量に対する調節巾の割合）でしかなか
つた。

２ 気化空気可変方式 この方式は内、外炎筒の空気孔の面積を切替え
て、吸上芯近傍に供給する空気量を調節し燃焼量
を可変する方式である。

灯芯気化式の燃焼装置の燃焼量は、前述の気化
面積を可変とする手段によつてもできるが、気化
面積、即ち灯芯の突出高を一定のままであつて
も、その近傍の空気流速を変化させれば燃焼量は
調節できる。

すなわち灯芯上端は常に液体燃料で飽和されて
いるが、この液体は、周囲の乾装度合即ち周囲と
の蒸気圧差に応じて気化している。この時灯芯近
傍の内、外炎筒の空気孔面積を小さくすれば、灯
芯近傍への流入空気量は減少し、灯芯気傍の気化
ガス濃度即ち蒸気圧が高まり、気化ガスの発生量
が抑制されるのである。

このような原理を応用した従来例に於ては、
内、外炎筒の多数の空気孔を制御する為に非常に
複雑な形状になるのみならず、次に述べる強燃焼
より弱燃焼に移行する時の応答性の問題が生じる
ものであつた。

即ち、強燃焼している時には、燃焼筒全体が高
温となつているが、この時、内、外炎筒の空気量
を、空気孔の面積を制御して可変とすれば、空気
量は瞬時に低下しても、燃焼筒全体の高熱は瞬時
に低下しない。この為に、気化部へは強燃焼時の
残熱が与え続けられる。

このような状態では、灯芯近傍の蒸気圧が高く
なつた以上に灯芯の燃料の蒸気圧が高まり、極め
て濃度の大なる気化混合ガスが発生し、一時的に
スス、異常炎が発生するものであつた。

そして燃焼筒が徐々に低温になるにつれて、弱
燃焼の空気量に応じて気化量に近ずくが、完全に
バランスするものではない。（この点は後に詳述
する。）このような応答性の問題を解決する為に、
むろん従来より種々の対応案は考慮されていた。
その一例は、前述内、外炎筒の空気孔を可変とす
る部分を、灯芯近傍に限り、灯芯より上方の部分
の空気孔は常に全開とした例である。

このような方法を用いれば、例え強から弱へ切
替えた場合、気化部に於て発生した一時的な高濃
度の混合ガスも、常に全開状態にある内、外炎筒
の上方の空気孔によつて完全燃焼しうるものであ
る。しかし、この対策案は弱燃焼安定時に逆に、
過剰な空気を与えることになる。これは灯芯高調
節方式の如く全空気孔を常時全開する方式より
は、過剰空気は少ないが、やはり排気ガスのクリ
ーン度に問題を起こすものである。発明者の実験
によればCO／CO₂が0.002以内である範囲は約30
％であつた。

本発明は前述２つの例をもつて説明した従来の
欠点を一掃したもので、以下その一実施例を図面
とともに説明する。

第１、第２図に於て、１は多数の空気孔１ａを
有する内炎筒、２は多数の空気孔２ａを有する外
炎筒、３は外炎筒を囲む外筒である。

灯芯４は、芯内筒５及び芯外筒６間に、灯芯上
下装置７により下上下可能に設けられ、その上端
を、内、外炎筒１，２間で形成された燃焼室８へ
突出させている。

又芯内筒５及び芯外筒６の上端でそれぞれ内に
皿５ａ及び外火皿６ａを形成し、内、外炎筒１，
２を截置している。

又内炎筒１内部は内空気室９、外炎筒２と外筒
３の間に空気室１０となつており、それぞれの空
気孔１ａ，２ａを通して燃焼室８へ燃焼用空気を
供給している。

又芯外筒６は油タンク１１の上面に、芯内筒５
は油タンク１１の下面に直立している。

更に内炎筒５の上端には、通気孔１２ａを有す
る仕切板１２が設けられ、前記仕切板１２が設け
られ、前記仕切板１２の下部に、支軸１３によつ
て回動し、通気孔１２ａの開口率を全開から全閉
の間で任意に調節する通気孔１２ａに対応する孔
を有する可動片１４が設けられている。

前記支軸１３及び可動片１４は、油タンク１１
の下方の連結片１５によつて手動で調節しうるも
のである。

上記構成に於て、燃焼状態を以下に説明する。
油タンク１１より液体燃料は灯芯４の毛細管現象
により上端部へ吸上げられる。

空気孔１ａ，２ａより燃焼室８に流入した燃焼
用空気は、灯芯４上端部近傍に一定の気流を形成
し、気化ガスを燃焼室８の下流へ搬送している。

燃焼は主に、燃焼室８の上方で著るしく行わ
れ、空気孔１ａ，２ａの周辺に気孔炎が形成され
る。燃焼室８の下方は気化ガス濃度が可燃範囲以
上に高く気孔炎は形成しにくいので、燃焼室８上
流部、特に灯芯８に対向して開口する空気孔１
ａ，２ａは主に気化促進用空気を与え、下流部の
ものは主に燃焼用空気を与えていると言える。

燃焼室８の上流で活発に燃焼反応は起り、その
反応熱は、内、外炎筒１，２を加熱し、内、外炎
筒１，２より伝熱・幅射等により灯芯４上端に気
化熱を与えている。

この気化熱のフイードバツク量及び前述の灯芯
４近傍の燃焼用空気の流速によつて決まる範囲気
の蒸気圧によつて自律的に気化量はバランスして
いるものである。

本発明では、この両者を常に平衡して可変とす
ることを目的としたもので、次に述べる手段を採
用した。

内炎筒１の上端の仕切板１２には通気孔１２ａ
が設けられているが、可動片１４を回動させてこ
の通気孔１２ａの開口率を大きくすれば、内炎筒
１内の内空気室９の熱気は上昇気流となつて、前
記通気孔１２ａより多量に上昇し、内空気室９内
部を減圧する。

この時、燃焼室８に生じている排気熱による自
然通気圧の内空気室９の圧力差は縮少し、空気孔
１ａ全体に渡つて燃焼用空気の流入量は減少する
ものである。

そしてこれにより灯芯４近傍に供給される空気
量が減少すると気化量は減少し、かつ内炎筒１下
流の供給空気量も比較的に減少している為、空気
過剰率は変化しないものでありCO等の発生も少
くないまま燃焼量を小に可変にしうるものであ
る。しかし、このような効果だけであるならば従
来例２に比べて構造が簡単という以外の効要を納
得しえないものである。

本発明のポイントはこのような構成によつて従
来例２で得られなかつた良好な応答特性を発揮す
るものであり、次にこれを説明する。

即ち、通気孔１２ａの開口率を大とすれば、前
述の如く、内空気室９の内圧は低下するものであ
る。このことは内空気室９への外気（大気圧）の
流入量が増加することを意味する。

言い替えれば、外気の流入量は、空気孔１ａと
通気孔１２ａに分流しているが、空気孔１ａの流
入量の減少分以上に通気孔１２ａの通過量が増加
し、結果として内空気室９を通過する空気総量は
増加するものである。

この結果、内炎筒１は、前述の増加する空気総
量によつて、より冷却され低温となるものであ
る、即ち、通気孔１２ａの開口率を大とすれば、
空気孔１ａの流入空気は全体に渡つて減少すると
同時に、内炎筒１の高熱は瞬時に、通気孔１２ａ
を通過する空気によつて持ち去られ冷却されるの
である。

この点、従来例２は、空気孔１ａの開口率を直
接絞る為に、燃焼用空気量が減少するだけでな
く、内空気室９を増圧せしめ、従つて通過する空
気総量も減少させられ、かえつて内炎筒１及びそ
れの熱的影響下にある気化部を高温化させる。

前述の如く、気化量は、灯芯４に与えられる熱
量と周囲の蒸気圧によつてバランスするものであ
るから、このような従来例２では、いくら周囲の
流速の低下せしめ蒸気圧を大としても、灯芯４の
温度が上昇することにより、流速の減少以上の気
化量が発生し、全体に減少した空気量との比率を
一定に保つことはできず、スス・立炎等を生じて
いた。

このような現象は、等に、強燃焼を継続した後
に、弱燃焼に切り替えた時その大きな残熱の影響
により大きな影響として生ずるものであるが、切
り替え後の定常弱燃焼時に於ても内炎筒１は十分
に冷却されず、過大な気化量を継続するものであ
る。以上従来例をまじえて説明した如く、本発明
は、空気孔１ａの空気量を全体に小とすると同時
に、内炎筒１の温度を低くする為に、気化部の気
化量は常に灯芯４近傍に供給される空気量に比例
し、内炎筒１下流の空気孔１ａより流入する燃焼
用空気も減少している為気化ガスと空気の混合比
率がくずれることはなく、完全燃焼するものであ
る。又外炎筒２と外筒３の間の外空気室１０より
流入する空気はこの間略一定であり、内炎筒１側
の挙動には影響の少ないものであるが、外空気室
１０の上端にも、仕切板及び可動片を設け内炎筒
側の仕切板の可動片と連動させれば上述の効果は
より著るしく得られる。

更に、外空気室１０のみで上述の操作を行なつ
ても同様の効果が得られるものである。

このように本発明を実施した場合に於ては、広
い範囲で安定した燃焼を得ることが可能となり、
例えば上記実施例品ではCO／CO₂が0.002の燃焼
範囲は40〜50％（最大燃焼量に対する調節範囲の
割合）にもなつた。

更に強燃焼より弱燃焼に切替える場合に於ても
異常な過渡現象を生ずることのないもので、応答
性に優れたものとなる。

又構造上、簡素であり器具の信頼性が高く、製
造コスト上も極めて有利なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す上面図、第２
図はその燃焼部の断面図である。 １……内炎筒、１ａ……空気孔、２……外炎
筒、２ａ……空気孔、３……外筒、４……灯芯、
５……芯内筒、６……芯外筒、５ａ……内火皿、
６ａ……外火皿、７……芯上下装置、８……燃焼
室、９……内空気室、１０……外空気室、１１…
…油タンク、１２……仕切板、１２ａ……通気
孔、１３……支軸、１４……可動片、１５……連
結片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外筒と、多数の空気孔を有する外炎筒及び内
   炎筒を外方から内方に順に設けて三重筒を形成
   し、前記内・外炎筒間の下方に吸上芯上端を突出
   させるとともに、前記空気孔の一部を前記吸上芯
   上端に相対向して開口させ、かつ内炎筒略上部あ
   るいは外筒と外炎筒間の上部の少なくとも一方
   に、通気孔を有する仕切板と、前記通気孔の通気
   量を制御する可動片とを設け、前記通気孔を前記
   可動片で開とすることにより燃焼量を低下させる
   ことを特徴とする液体燃料燃焼装置。 ２ 可動片を回動させることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の液体燃料燃焼装置。