JPH0610524B2 - 人工竜巻式燃焼装置 - Google Patents

人工竜巻式燃焼装置

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JPH0610524B2
JPH0610524B2 JP62171169A JP17116987A JPH0610524B2 JP H0610524 B2 JPH0610524 B2 JP H0610524B2 JP 62171169 A JP62171169 A JP 62171169A JP 17116987 A JP17116987 A JP 17116987A JP H0610524 B2 JPH0610524 B2 JP H0610524B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、人工的に竜巻を発生させる機構と、その機構
によって発生した人工竜巻を用いた人工竜巻式燃焼装置
に関するものである。
〔従来の技術〕
人工竜巻発生機構及びその利用方法については、本出願
人が長年研究を重ね、すでに数々の発明を出願してい
る。例えば、特願昭61-106384号(特開昭62-261842号公
報)の人工竜巻発生機構とその利用法であるが、この発
明の要旨は、吸引口を設けた遮蔽板間に数本のエアー吹
出パイプを配設し、この各エアー吹出パイプ間の自由空
間内に連続してできるエアーカーテン内に循環流(旋回
気流)を形成させ、かつこの循環流(旋回気流)の軸方
向中心部から空気を吸引して人工竜巻を発生させる機構
である。
この発明機構の原理は、空気循環(エアーカーテン)に
よって循環流(旋回気流)に遠心力が与えられると共
に、中心部が吸引されることによって中心部に負圧が生
じて吸引方向に向けて細長い負圧コアー部が形成され、
更にこの負圧コアー部に対する求心力と遠心力とがバラ
ンスする範囲の循環流(旋回気流)が渦流(スパイラル
・フロー)となって、循環流(旋回気流)の中心部に収
束されながら吸引方向に向けて人工的に竜巻を発生させ
るものである。なお、この発明により発生する人工竜巻
の流体特性は、次のとおりである。
a,吸込みに指向性を有していること、(吸引口に向う
流速は吸引口から離れても変化しない) b,竜巻状に中心部へ収束され、かつ流速が加速される
こと、 c,負圧コアー部が循環流の中心部に形成され、かつ吸
引口に向けて平均的に伸びること、 d,遠心力と求心力のバランスがとれて、低速域から高
速域まで自在の竜巻が形成されること、 そして、この発明の効果き、自由空間における吸込みの
指向性を有する上下方向、横方向および傾斜方向の人工
竜巻を発生させること、パイプ内部における吸込みの指
向性を有する上下方向、横方向および傾斜方向の人工竜
巻を発生させること、水中内における吸込みの指向性を
有する人工の水竜巻を発生させることによって、それぞ
れの流体特性を応用して広範囲の用途に利用できるよう
にしたものである。
上記のような人工竜巻を利用したものではないが、旋回
気流を利用した燃焼装置として実開昭50-6172号公報
及び実開昭54-92682号公報が知られている。の燃焼
装置は、燃焼室内に空気が接線方向から入り回転力を持
つように燃焼室の壁面に複数個の孔をあけ、燃焼室上部
から送風機により空気を吸引することによって、燃焼室
内に旋回気流を発生させ、これにより、排気を接触脱臭
させようとするものである。の燃焼装置は、焼却炉枠
体内に、その炉内壁面に沿って旋回気流を形成させる送
風筒と、燃焼炉枠体内中心部にあり炉内壁面に向かって
放射状に拡散空気流を形成させる送風筒とを備え、これ
により、旋回気流は燃焼温度の低下を防止し、拡散空気
流は燃焼促進を行なうものである。
また、燃焼炎を利用した熱的加工装置として、ガラス細
工時に使用されるガスバーナーや金属加工時に使用され
る炉が知られるが、これらは、いずれもふいごや送風機
により、空気を過剰に燃焼機に送り、燃焼温度を高める
ものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述のの燃焼装置は、旋回気流を発生
させるのに壁があることが条件となり、壁面に沿うこと
により発生した旋回気流により排気を接触酸化して脱
臭、すなわち、燃焼効果を高めるものである。従って、
燃焼装置として、壁が2重となり構造が複雑で、大型化
になり、更に、壁が障害となって燃焼炎を直接利用する
こともできない。
また、の燃焼装置も、旋回気流を発生させるのに壁が
あることが条件となり、しかも、この旋回気流は燃焼に
は直接関係なく、中心部から炉内壁面に向かう拡散空気
流により燃焼を促進するものである。従って、燃焼装置
として、壁が必要であり、しかも焼却炉枠体内に送風筒
が必要であり、その耐熱性も考慮しなければならず、構
造が複雑で、大型化し、更に燃焼炎を直接利用すること
も出来ない。
更に、ガラス細工及び金属加工に使用するガスバーナー
及び炉は、単に空気を過剰に送り温度を高めるものであ
って、燃焼炎の方向、形状を変化させて、ガラスや金属
の加工を行ない易くするものではない。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
構造簡易にして炉壁がなく、燃焼炎を外部から直接利用
でき、しかも燃焼炎の方向、形状も変化できて、空気を
過剰に供給し温度を高めることも可能な人工竜巻式燃焼
装置を提供することを課題とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の人工竜巻式燃焼装置は、上記のような課題を解
決するために開発したものであって、側面に多数のエア
ー吹出孔を設けた複数のエアー吹出パイプを相互に平行
で内部に自由空間を形成するよう配設し、かつ空気をそ
の吹き出し方向が他のエアー吹出パイプに向い同一回転
方向となるように吹き出して、前記自由空間を囲うエア
ーカーテンを形成させ、かつエアーカーテンの伴流作用
によって前記自由空間に旋回気流を形成させ、更に前記
各エアー吹出パイプの両端面を遮蔽し、その遮蔽部の一
方にエアー吸引パイプを他方に燃焼機を旋回気流の略中
心軸線上に位置するようにそれぞれ設けてなり、前記各
エアー吹出パイプから空気を吹き出すと共に、前記エア
ー吸引パイプから空気を吸引することにより、旋回気流
の中心軸線に前記エアー吸引パイプに向う気流を形成さ
せ、前記自由空間内に人工竜巻を発生させて、該人工竜
巻の渦収束性により前記燃焼機からの燃焼炎に空気を供
給し、かつ渦巻状にして前記自由空間内に前記燃焼機か
ら前記エアー吸引パイプに伸びる人工炎を形成させるも
のである。
また、本発明の人工竜巻式燃焼装置は、自由空間内に形
成した燃焼機からエアー吸引パイプに伸びる人工炎を被
加工物の加工に用いてなるものである。
〔作用〕
上記構成になる人工竜巻式燃焼装置によれば、燃焼機を
点火し、各エアー吹出パイプの多数のエアー吹出孔から
空気を吹き出すと共にエアー吸引パイプから空気を吸引
すると、空気がその吹き出し方向が他のエアー吹出パイ
プに向い同一回転方向となるように吹き出すから、各エ
アー吹出パイプ間の自由空間を囲う形にエアーカーテン
が形成し、かつそのエアーカーテンの伴流作用によっ
て、エアーカーテン内の自由空間に各エアー吹出パイプ
の長手方向に連続した旋回気流を形成させ、更にエアー
吸引パイプから空気を吸引しているから、その旋回気流
内の略中心軸線上に沿った負圧コアー部とエアー吸引パ
イプに向かう気流とを形成し、これら負圧コアー部の求
心力と気流の遠心力との合成作用により、旋回気流を渦
流とし、この渦流の中心に沿ってエアー吸引パイプ向か
う人工竜巻が発生し、燃焼機からの燃焼炎は、人工竜巻
により、その負圧コアー部に沿ってエアー吸引パイプ方
向に長く伸び渦巻状になり、しかも人工竜巻の渦収束性
により、エアーカーテンの自由空間内の空気を燃焼炎の
全長にわたり補給し、完全燃焼する。
又、この人工竜巻式燃焼装置によれば、各エアー吹出パ
イプ間の自由空間内に燃焼炎が発生するから、外部から
直接利用できストーブやバーナーは無論のこと、特にバ
ーナーに使用すると、人工竜巻の渦収束性により、横方
向にも上下方向にも燃焼炎を長く伸ばすことができ、こ
の長い燃焼炎に過剰な空気を供給できるから高温にな
り、工作作業を行ない易くなる。
〔実施例〕
以下、図面に従って本発明の実施例について説明する。
第1図、第2図は、本発明の人工竜巻式燃焼装置を示し
たものであり、多数のエアー吹出口7を穿設したエアー
吹出パイプ6を基板1上に設けている。このエアー吹出
パイプ6は、基板1上の各四隅に正方形状になるように
4本配設され、更に4本のエアー吹出パイプ6の上端面
がエアー吸引パイプ3を具備した遮蔽板2にて遮蔽され
ている。そして、これらエアー吹出パイプ6、基台1及
び遮蔽板2により囲んで自由空間を構成し、この基台1
上の自由空間内に燃焼機4を設置して人工竜巻式燃焼装
置が構成される。この人工竜巻式燃焼装置によれば、エ
アー吹出パイプ6の多数のエアー吹出口7から空気を吹
き出すと、第1図に示すように矢印方向にエアーカーテ
ンAが形成される。このエアーカーテンAによって、燃
焼機4とエアー吸引パイプ3との間に人工竜巻Hが形成
される。この発生した人工竜巻Hによって、第2図に示
すように燃焼機4からの燃焼炎5がエアー吸引パイプ3
の方向に向って渦巻状に上昇されることになる。その場
合、燃焼炎5は後述する人工竜巻Hの負圧コアー部に長
く伸びるので、燃焼時間が長くなると共に、空気が燃焼
炎5の全長に亙って中心部に収束されるので、空気中の
酸素が充分かつ過剰に補給されることになる。その結
果、燃焼機4からの燃焼炎5を完全燃焼させ高温とする
ことができる。
第3図は、第1図及び第2図に示した本発明の人工竜巻
式燃焼装置における人工竜巻発生の原理を示したもので
ある。
すなわち、横流れ方向のエアーカーテンAが形成される
ように空気を吹き出すと、このエアーカーテンAは、同
一回転方向と成っているので、空間部がエアーカーテン
Aで囲まれることになる。このエアーカーテンAの伴流
作用によって、エアー吸引口Dの下方向の空間部に連続
する旋回気流B(循環流)が起こり、更にエアー吸引口
Dの吸引によって旋回気流B内に負圧コアー部Cが形成
される。すなわち、エアーカーテンA内に旋回気流Bが
形成されると、この旋回気流Bにより空気の分子に遠心
力が与えられ、一方旋回気流Bの中心部には吸引により
負圧を生ずるが、この負圧域は遠心力のために周辺部に
は至らず旋回気流Bの中心に負圧域に沿って負圧コアー
部Cを形成し平均的に長く伸びる。この負圧コアー部C
が旋回する空気の分子に求心力を与え、遠心力と求心力
とがバランスする範囲で旋回気流Bは渦流(スパイラル
・フロー)となり、中心部に収束しながらエアー吸引口
Dに向けて人工竜巻Hが発生することになる。
なお、この人工竜巻の流体特性は、a吸い込みに指向性
を有していること(エアー吸引口に向う流速はエアー吸
引口から離れても変化しない)、b竜巻状に中心部へ収
束されかつ流速が加速されること、c負圧コアー部が旋
回気流の中心部に形成されかつエアー吸引口に向けて平
均的に伸びること、d遠心力と求心力のバランスがとれ
て、低速域から高速域まで自在の人工竜巻が形成される
こと、などである。
第4図及び第5図は、本発明の人工竜巻式燃焼装置の具
体的な実施例であるストーブ及び加工装置であるバーナ
ーをそれぞれ示したものである。
第4図のストーブの場合は、第2図に示した人工竜巻式
燃焼装置と同じものを石油又はガスストーブとして利用
する場合を図示したものである。例えば、石油入りの燃
料タンク8の燃焼機4上に送風機12付の燃焼装置を装設
する。そして、送風機12を介してエアー吹出パイプ6の
エアー吹出口7からエアーを吹出して各エアー吹出パイ
プ6間の自由空間にエアーカーテンAを形成させて、燃
焼機4とエアー吸引パイプ3との間に人工竜巻Hを形成
させる。この人工竜巻Hを介して燃焼機4から立ち上が
る燃焼炎5を渦巻状に上昇させることによって、自由空
間内の空気温度を上昇させる。この上昇温度によって部
屋内暖房が得られることになる。
第5図のバーナーの場合は、第4図に示した燃焼機4を
横方向にして利用した場合を図示したものである。この
ようにセットすることによて、外部から被加工材を自由
空間内の人工炎を利用して加工することができる。例え
ば、従来のようにノズルから強力に空気を吹出さなくて
も人工竜巻Hの渦収束性によって、横向きでも下向きで
も燃焼炎5を長くのばして人工炎とすることができ、さ
らに空気を過剰に供給して高温とすることができるの
で、機能的な作業工程を組込むことができる。
〔発明の効果〕
本発明は、以上のように構成されているので、従来全く
考えられなかった燃焼炎を開放状態で人工的に引き伸ば
すことを可能にし、燃焼時間が長くなると共に空気が燃
焼炎の全長にわたり中心部に収束されるので、酸素供給
が充分になり、完全燃焼を行ない高温とすることにもな
るから、空気を汚染せず、燃焼効率も高いものとなる等
の効果がある。
また、この完全燃焼した燃焼炎をストーブ、バーナーに
利用すると、上記効果をより一層享受できる。特にバー
ナーに利用すると、炉壁がないから、人工炎化して横方
向やたて方向あるいは斜め方向に長く伸びて高温化した
燃焼炎を外部から自由に利用して、被加工物を熱的に加
工することがきわめて容易にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の人工竜巻を利用した燃焼装
置とその原理を示した説明概要図、第4図、第5図は本
発明装置を具体的なストーブやバーナーとして利用した
場合を示した説明概要図である。 1……基板、2……遮蔽板 3……エアー吸引パイプ 4……燃焼機、5……燃焼炎 6……エアー吹出パイプ 7……エアー吹出口 8……燃料タンク、12……送風機 A……エアーカーテン B……旋回気流、C……負圧コアー部 D……エアー吸引口、H……人工竜巻

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】側面に多数のエアー吹出孔を設けた複数の
    エアー吹出パイプを相互に平行で内部に自由空間を形成
    するよう配設し、かつ空気をその吹き出し方向が他のエ
    アー吹出パイプに向い同一回転方向となるように吹き出
    して、前記自由空間を囲うエアーカーテンを形成させ、
    かつエアーカーテンの伴流作用によって前記自由空間に
    旋回気流を形成させ、更に前記各エアー吹出パイプの両
    端面を遮蔽し、その遮蔽部の一方にエアー吸引パイプを
    他方に燃焼機を旋回気流の略中心軸線上に位置するよう
    にそれぞれ設けてなり、前記各エアー吹出パイプから空
    気を吹き出すと共に、前記エアー吸引パイプから空気を
    吸引することにより、旋回気流の中心軸線に前記エアー
    吸引パイプに向う気流を形成させ、前記自由空間内に人
    工竜巻を発生させて、該人工竜巻の渦収束性により前記
    燃焼機からの燃焼炎に空気を供給し、かつ渦巻状にして
    前記自由空間内に前記燃焼機から前記エアー吸引パイプ
    に伸びる人工炎を形成させることを特徴とする人工竜巻
    式燃焼装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の自由空間内に
    形成した燃焼機からエアー吸引パイプに伸びる人工炎を
    被加工物の加工に用いてなる人工竜巻式燃焼装置。
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