JPH03156204A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、可燃性混合気を炎孔ユニットより噴出させ
て燃焼させる燃焼装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第１５図は例えば特開昭８１−２５９０１０号公報に示
された従来の窒素酸化物（以下ＮＯ，と記述）低減対策
を構じた燃焼装置の側断面図を示す。第１６図は第１５
図の一部を示す正面図である。第１５図において、１３
は複数個の炎孔１５を有し、外局面に金網１Ｂを密着巻
装した内筒であり、１８は内筒１３の上部に位置するキ
ャップである。

これら内筒１３．金網１６．キャップ１８によって炎孔
ユニット１９が構成されている。

２０は金網１６の外側に接触又は近接して設置された耐
熱金属材料又はセラミック材料等からなる複数個の放熱
体である。２は気化体１の外壁内に埋設された電熱ヒー
タ、１４は絞り部であり、前記内筒１３．放熱体２０と
ともに気化体１の上部に各々載置固定されている。

８は一端が気化体１に、他端は燃焼用送風機９に連結さ
れた送風管、１２は一端が気化体１に、他端がポンプ１
７に連結された燃料供給用のパイプである。

上記構成において、まず電熱ヒータ２に通電し、気化体
１を液体燃料の気化に必要な温度（約２５０℃〜３００
℃）に予熱する。予熱完了後、送風機９とポンプ１フを
駆動させ、気化体１内に送風管８とパイプ１２より燃焼
用空気と液体燃料を供給する。

そして、気化体１内にて液体燃料を気化させ、燃焼用空
気この混合気が炎孔１５より噴出した際に着火させるこ
とで、１次燃焼火炎１０及び２次燃焼火炎１１を形成し
て燃焼する。

この従来例の構成では、炎孔１５部の金網１６外表面及
びここに設置された放熱体２０の近傍に１次燃焼火炎１
０が形成され、この１次燃焼火炎１０を冷却することに
より、ＮＯｘ排出量の低減を図っている。

すなわち、放熱体２０を１次燃焼火炎１０中に挿入する
と、１次燃焼火炎１０から放熱体２０に熱が伝わり、こ
の熱が放熱体２０から気化体１への伝導熱として、ある
いは輻射熱として周囲に放散される。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来では上述のように、放熱体２０を比較的高温の１次
燃焼火炎１０中に挿入しているため、放熱体２０の温度
が過度に上昇する。また、放熱体２０が炎孔ユニット１
９の炎孔１５に近接かつ対向して設けられているため、
炎孔ユニット１９は放熱体２０からの輻射熱を多量に受
け、炎孔ユニット１９各部の温度上昇をも促進してしま
う。このような過度の温度上昇は炎孔ユニット１９各部
及び放熱体２０自体に変形、損傷を起こし、また逆火を
起こし易くさせる不具合を有する。

さらに、１次燃焼火炎１０が過度に冷却されるため、多
量の一酸化炭素（以下ＣＯと記述）の発生を伴うなどの
問題が起こる。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、ＣＯの多
量な発生を伴うことな（、ＮＯ，の生成を抑制し、逆火
の起きない安定した燃焼と、炎孔ユニット各部及び放熱
体の過度な温度上昇を防ぎ、耐久性の向上を図った燃焼
装置を得ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の燃焼装置は、気化体の上部に炎孔ユニットを設
け、この炎孔ユニットの周囲に環状の保炎リングを設置
するとともに、前記炎孔ユニットの上部には外周部が２
次燃焼火炎と接する放熱体を設けたものである。

また、本発明の燃焼装置は、上記放熱体の外周部を部分
的に切欠いてくし刃部を形成し、このくし刃部を２次燃
焼火炎中に挿入したものである。

〔作用〕

本発明の燃焼装置は、１次燃焼火炎よりも比較的温度の
低い２次燃焼火炎中に放熱体の外周部を挿入し、燃焼火
炎の特に２次燃焼火炎を冷却しているので、ＣＯの発生
を伴うことなく　、ＮＯ，の生成を抑制することができ
る。

また、放熱体を炎孔ユニット上部に設けているので、放
熱体は炎孔ユニットの炎孔部と対向しなくなり、放熱体
の過度な温度上昇がなくなる。

一方、放熱体からの輻射熱は燃焼室の空間全体に放散さ
れるので、炎孔ユニット各部は過度な温度上昇がな（な
り、逆火の起きない安定した燃焼を実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図を用いて説明する。

第１図において、第１３図と同一符号は同−箇所、又は
相当箇所を示す。

第１図において、１３は複数個の炎孔１５を有し、外周
面に金網１６を密着巻装した内筒であり１８は内筒１３
の上部開口を閉塞するキャップである。これら内筒１３
．金網１６．およびキャップ１８により炎孔ユニット１
９を構成している５は炎孔ユニット１日の周囲に設けた
環状の保炎リングであり、前記炎孔ユニット１９と保炎
リング５は気化体１の上部に設置される。

２は気化体１の側壁内に埋設された電熱と−タ、１４は
絞り部で、気化体１内の上部に嵌合固定されている。２
０は炎孔ユニット１９上部のキャップ１８に密着して載
置した耐熱金属材料あるいはセラミック材料等からなる
放熱体である。

８は一端が気化体１に連結された送風管、１２は送風管
８内に同軸上に設けられたパイプ、２１は炎孔ユニット
１９及び放熱体２０を気化体１に固定している特殊ネジ
で、絞り部１４に一体に埋設固定されている。２０ａは
放熱体２０に形成した取付用のネジ押通孔、２２はナツ
トである。

次に、この装置の動作を説明する。

まず、電源スィッチ（図示せず）を入れて電熱ヒータ２
に通電し、気化体１を液体燃料の気化に必要な温度（約
２５０℃〜３００℃）まで予熱する。予熱完了後、送風
機とポンプ（いずれも図示せず）を駆動すると、液体燃
料と燃焼用空気がバイブ１２．送風管８を経て気化体１
内に入り、ここで液体燃料は気化され、次に内筒１３と
キャップ１８内の空間に入り、内筒１３とキャップ１８
内の空間で可燃性混合気となり、整流されて炎孔１５、
金網１６を通って噴出する。この混合気に放電スパーク
等の点火手段（図示せず）により着火すると、１次燃焼
火炎１０と２次燃焼火炎１１を形成して燃焼する。

一般の燃焼装置においては、通常、１次空気比μ、をμ
、＝０．７〜０．８に設定するため、内筒１３の炎孔１
５上に形成される１次燃焼火炎１０は、燃料過濃である
。このため、１次燃焼火炎１０の燃料未燃分及びＣＯ等
が周囲の２次空気と反応して、炎孔ユニット１日を包む
ように２次燃焼火炎１１を形成し、燃焼反応を完了する
。

放熱体２０は２次燃焼火＃Ａ１１中に挿入されるが、２
次燃焼火炎１１は保炎リング５により火炎の広が９を阻
止され、燃焼量の変化に対しても２次燃焼火炎１１の形
成位置が半径方向に変化せず規制されるので、放熱体２
０の直径を保炎リング５とほぼ同程度にすることにより
、放熱体２０が２次燃焼火炎１１から露出しない。

燃焼中、燃焼火炎から金１１１８や保炎リング５に伝わ
った熱は、伝導や輻射によって放熱され、さらに放熱体
２０を２次燃焼火炎１１内に押入することで、２次燃焼
火炎１１から放熱体２０に伝わった熱は主として輻射に
より大量に放熱され、２次燃焼火炎１１が冷却される。

燃焼によって発生するＮ０８の主成分はＮＯである。こ
のＮＯの主成分は１次燃焼火炎１０中及び直後近傍で生
成されることはよく知られているが２次燃焼火炎１１中
でも相当量の成分があり、この２次燃焼火炎１１を冷却
することでも、かなりの低ＮＯｘ化が図られることを発
明者等は見い出した。

本実施例の燃焼装置によれば、金網１Ｂや保炎リング５
により１次燃焼火炎１０が冷却され、この１次燃焼火炎
１０中及び近傍で生成されるＮ０８の低減が図られると
同時に、２次燃焼火炎１１中に放熱体２０を挿入する乙
とで、２次燃焼火炎１１の温度を低下させ、斐に低ＮＯ
ｘ化を図ることができる。この放熱体２０の直径が２次
燃焼火炎１１よりかなり小さい場合には、低ＮＯ，の効
果は減少する。放熱体２０は２次燃焼火炎１１の内側に
接する位置に挿入することにより、ＮＯ，低減は著しい
効果を発揮する。

また、保炎リング５は吹き消え等の発生を防止して燃焼
火炎の安定性を確保する働きと、２次燃焼火炎１１の広
がりを防止して空気比及び燃焼量の変化に対する２次燃
焼火炎１１の形成位置を安定させる働きを有する。

ここで、第１図及び第２図のように、放熱体２０の直径
を保炎リング５とほぼ同程度にするととで、放熱体２０
が２次燃焼火炎１１から外側に露出することを防いで、
ＣＯの多量発生を防止し、常に安全な燃焼が維持できろ
。

本発明者等の試験結果によれば、上記実施例の炎孔ユニ
ット１９を搭載した燃焼装置で、放熱体２０の有無に対
するＮＯ，及びＣＯの排出特性は第３図、第４図の如く
である。

このように、金ｍｌ　Ｂ、保炎リング５によって１次燃
焼火炎１０を冷却することで、従来と同様紙ＮＯ，化が
図られているのは勿論であるが、放熱体２０を２次燃焼
火炎１１中に挿入することにより、ＣＯ特性を悪化させ
ることなく、さらに約３０％のＮＯ□低減を達成できろ
ことがわかる。

なお同図には、従来例で示した放熱体２０を１次燃焼火
炎１０中に押入した場合の結果も併せて表示しである。

従来例の場合、Ｎｏ、については、本実施例より僅かに
良い結果であるが、ＣＯについては、特に低燃焼量での
特性が悪い。これは１次燃焼火炎１０が過度に冷却され
るためである。

また、本実施例のものは、放熱体２０を炎孔ユニット１
９の上部に設けているので、その輻射熱は燃焼空間全体
に放散され、直接炎孔ユニット１９を過熱せず、炎孔ユ
ニット１９の各部、特に金１Ｒ１Ｂの過度な温度上昇を
防ぐことができる。

これらの効果により、放熱体２０自体は勿論のこと、炎
孔ユニット１９の各部の変形、損傷をなくし、耐久性の
向上を図ることができる。

ここで、金網１Ｂの温度特性についての本発明者等の試
験結果を第５図に示す。

第５図は燃焼量に対する金網１８の温度を発明者等の試
験結果に基づいてプロットしたものであり、実使用中で
の異常事態まで考慮し、金網１Ｂ温度が最高となる１次
空気比μ、＝０．９における測定値である。放熱体２０
が全くない場合に比べて、従来例の１次燃焼火炎１０中
への挿入では、温度上昇が激しく１０００℃息上にもな
る。　−方、本発明の実施例によれば、この温度上昇も
痛かであり、通常の金網材料の耐熱潤度以下の十分使用
可能な範囲内の温度であることがわかる。

従って、逆火の心配の全くない安定な燃焼を実現するこ
とができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第６図、第７図に示すものは、本発明の第２の実施例で
あり、放熱体２０の外周部を部分的に切欠いてくし刃部
２０ｂを形成することで、２次燃焼火炎１１を乱すこと
なく、２次燃焼火炎１１この接触面積を増大させて、−
要冷却効果を増大できるようにしたものである。

また、第８図、第９図に示すものは、本発明の第３の実
施例であり、放熱体２０のくし刃部２０ｂの一部を保炎
リング５のほぼ直上部で上方に直角に折り曲げることで
断面り字状とし、２次燃焼火炎１１この接触面積をさら
に増大すると同時に、放熱面積をも増やしたもので、放
熱及び月射効率を向上することができる。

また、第１０図、第１１図に示すものは、本発明の第４
の実施例であり、炎孔ユニット１９上部のキャップ１８
外周部にくし刃部２０ｂを一体に形成してキャップ１８
に放熱体２０を兼用させたものである。

さらに、第１２図、第１３図に示すものは、本発明の第
５の実施例であり、放熱体２０のくし刃部２０ｂを断面
Ｕ字状に形成することで、２次燃焼火炎１１の中でも特
に高温部分に放熱体２０を位置させることができるよう
にしたものである。

さらにまた、第１４図に示すものは、本発明の第６の実
施例を示すものであって、放熱体２０とキャップ１８こ
の間に所定の隙間２３を設けたものであり、放熱体２０
から炎孔ユニット１９への熱伝導を少なくすることによ
り炎孔ユニット１９の温度上昇をさらに抑え、より効果
的に２次燃焼火炎１１の冷却を行うことができるように
したものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の燃焼装置によれば、炎孔ユニッ
トの上部に放熱体を設け、この放熱体の外周部を２次燃
焼火炎と接触させろ構成としているので、ＣＯの発生を
誘起することなく、２次燃焼火炎の温度を低下させ、Ｎ
Ｏ，の発生量を引き下げることができ、従来の１次燃焼
火炎を冷却するものに比較して人体に対する健康面への
害の減少をより一層図ることができる。

また、放熱体の２次燃焼火炎と接する外周部分に、くし
刃部を形成したので、このくし刃部が火炎この接触面積
を増大して冷却効果を高めるとともに、火炎の整流作用
をおこなって、２次燃焼火炎を乱すことなく、リフト・
吹き消え等の起こしにくい、安定した燃焼状態が得られ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による燃焼装置を示す要部断
面図、第２図はその放熱体の平面図、第３図、第４図及
び第５図は本発明と従来例この試験結果による特性比較
図、第６図〜第１４図は本発明の他の実施例を示す燃焼
装置の要部断面図と放熱体の平面図、第１５図は従来の
燃焼装置を示す断飴図、第１６図はその一部を示す正面
図である。 図中、１は気化体、５は保炎リング、１０は１次燃焼火
炎、１１は２次燃焼火炎、１５は炎孔、１Ｂは金網、１
８はキャップ、１日は炎孔ユニット、２０ば放熱体、２
０ｂはくし刃部である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体燃料を気化する気化体の上部に炎孔ユニット
   を設置し、この炎孔ユニットの外周を所定間隔を有して
   囲繞する保炎リングを設けるとともに、前記炎孔ユニッ
   トの上部にはその外周部が２次燃焼火炎と接する放熱体
   を設けてなる燃焼装置。
2. （２）上記放熱体を炎孔ユニットと一体に形成したこと
   を特徴とする請求項（１）記載の燃焼装置。
3. （３）上記放熱体を保炎リングと同等の直径をもつ円板
   状に形成したことを特徴とする請求項（１）記載の燃焼
   装置。
4. （４）上記放熱体の外周部を部分的に切欠いてくし刃部
   を形成し、このくし刃部が２次燃焼火炎と接するように
   したことを特徴とする請求項（１）記載の燃焼装置。
5. （５）上記くし刃部を保炎リングの直上部分において上
   方に立ち上げて断面Ｌ字状に折曲したことを特徴とする
   請求項（４）記載の燃焼装置。
6. （６）上記くし刃部を断面Ｕ字状に折曲して、炎孔ユニ
   ットの上面よりも下方に位置する部分で２次燃焼火炎と
   接するようにしたことを特徴とする請求項（４）記載の
   燃焼装置。
7. （７）上記放熱体を炎孔ユニットに対して所定の隙間を
   有して設置したことを特徴とする請求項（６）記載の燃
   焼装置。