JPH0670484B2

JPH0670484B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH0670484B2
Application number: JP5560287A
Authority: JP
Inventors: 克彦宇野; 克彦石川; 昭雄多木; 悟新田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-11
Filing date: 1987-03-11
Publication date: 1994-09-07
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPS63223408A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は家庭用の暖房等に用いられる燃焼装置に関する
ものである。

従来の技術従来、この種の燃焼装置としては石油ストーブ等に用い
られている吸い上げ気化方式の燃焼装置があるが、これ
は一般に第７図に示すようなものであった。第７図にお
いて、１は灯芯で芯内筒２と芯外筒３の間に上下動自在
に設定されている。芯内筒２と芯外筒３の上端部はそれ
ぞれ内火皿４、外火皿５を形成しており、内炎筒６、外
炎筒７が載置されている。灯芯１の先端は燃焼時には内
炎筒６と外炎筒７間に形成される燃焼室８内に露出され
ここで燃料の気化が行われる。９は外筒で内炎筒６、外
炎筒７、外筒９は内方より順次略同心円状に配置され固
定ピン10によって一体化されている。11は内炎筒６およ
び外炎筒７に多数設けられた空気孔である。12は内炎筒
６の上端開口部を閉塞する内炎筒天板で、内炎筒６内方
から上方へ通じる通気孔13を有している。14は内炎天板
12上に載置された拡炎板である。外筒９の上端には絞り
部15が形成され、さらに、この絞り部15より上方の外炎
筒７には赤熱部16が形成され開口の大きな透孔17が設け
られている。18がガラス等の透過性材料よりなる透過筒
で、外筒９の上に載置されている。19はトップフレーム
で赤熱部16と透過筒18の間の空気通路20の上端を遮蔽す
るように赤熱部16の上端に載置され、透過筒18を固定し
ている。上記構成において、灯芯１に点火すると燃焼を
開始し、燃焼による高温の燃焼ガスが燃焼室８を上昇す
ることにより熱ドラフトを生じ、燃焼に必要な空気が内
炎筒６、外炎筒７の空気孔11および赤熱部16の透孔17よ
り燃焼室８内に供給され燃焼が継続され、赤熱部16を赤
熱させて輻射熱を得ていた。通常の強燃焼では第７図に
示すように、内炎筒６と外炎筒７上方に二次炎f₁を形成
し、燃焼室８内を上昇してきた未燃成分を完全に燃焼さ
せるので良好な排ガス特性を示す。しかし、灯芯１の露
出高さを低くして燃焼量を小さくした場合は、火炎は燃
焼室８内に下がってf₂の様に形成される。この場合、内
炎筒６の空気孔11や透孔17に形成されていた火炎f₃は火
炎f₂の上方では形成されなくなる。従来からこのような
状態では排ガス特性、特にCO／CO₂が急激に悪化してい
た。また、燃焼装置を密閉状態の良い部屋で長時間使用
した場合、酸素濃度の減少に従って燃焼量も次第に減少
するが、上述のように火炎が燃焼室８内に下がると多量
のCOが発生する様な状態になっていた。以上の現象は燃
焼装置内の排ガス測定を行った結果、内炎筒６内部およ
び空気室20の流れに主原因があることが明らかになっ
た。第８図は第７図の燃焼装置のＡ−Ａ′線（空気通路
20）とＢ−Ｂ′線（内炎筒６内部）の高さ方向のCO分布
を測定した結果である。Ａ−Ａ′位置では上端付近で強
燃焼時500ppm以上、弱燃焼時では250ppmとなる。またＢ
−Ｂ′位置では上端付近で弱燃焼時でも1000ppm以上の
非常に高い値を示す。強燃焼時は火炎f₁でほぼ完全に燃
焼されるので排ガス特性は良好となるが、弱燃焼時はこ
れらの高濃度のCOが直接大気中に放出されることにな
る。以上のことから、燃焼室８から空気導入路20へ漏出
する波線ａの流れと燃焼室８から内炎筒６内部に漏出す
る波線ｂのような流れが存在することは明らかで、この
高濃度のCOを含む混合ガスが通気孔13や火炎f₂上方の空
気孔11より直接大気中に放出されることになり、CO／CO
₂特性は急激に悪化する。したがって、燃焼量は火炎f₁
が燃焼室上方に形成されている範囲でしか調節できなか
った。

そこで、CO／CO₂特性の改良検討を行ない、その１例と
して第９図に示すようなものを考案した。第９図におい
て、21は内炎筒６内方に設置された制流筒で、灯芯１近
傍から上方へのび、かつ内炎筒６間に形成される制流域
22に底面を有するように設けられている。23は空気導入
路である。24は燃焼制御筒で外炎筒気孔部25内方上部に
設定され、上端は外筒９の絞り部15に対向する位置近傍
まで伸び、気孔部25との間に空気室26が形成されてい
る。27は燃焼制御筒壁面に設けられた連通孔で空気室26
と燃焼室８を連通するごとく、多数均一に設けられてい
る。以上の構成により、内炎筒６内部および空気通路20
の流れを変えることによって弱燃焼時のCO／CO₂特性を
大幅に改良することができた。

発明が解決しようとする問題点しかし、上記の様な構成では、制流筒21によって内炎筒
９の空気孔11から燃焼室８内に供給される空気は抑制さ
れるため、点火時に急速な燃焼促進が行われず、臭気や
COを発生しやすい状態であった。この現象は密閉状態の
良い部屋で長時間燃焼させ、酸度濃度が減少した場合
（酸欠状態）でも同様であった。本発明はかかる従来の
問題を解消するもので、弱燃焼時や酸欠状態での排ガス
特性の急激な悪化を防止するとともに点火特性を改良す
ることにより、燃焼特性が良好で燃焼量調節幅が大き
く、安全かつ快適な燃焼装置を得ることを目的とする。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の燃焼装置では、内
炎筒の内方に配設され、燃料供給部に対向する位置の上
方に位置し、内炎筒との間に形成される制流域の底に横
設された板部を有する制流筒と、この制流筒の壁面の少
なくとも一カ所に、制流域に連通する通気孔を設け、こ
の通気孔の上方に、制流域を上下方向に分割する板部を
設け、外炎筒の赤熱部の下方の内方に、外炎筒との間に
空気室を形成する燃焼制御筒と、この燃焼制御筒の壁面
に連通孔とを設けている。

作用本発明は、上記した構成により、制流域に未熱ガスを導
入し、この未燃ガスを制流筒上方に供給される清浄な空
気によって混合しながら、内炎筒上端部から集中的に燃
焼室に供給し、燃焼を促進させる。また、制流筒壁面に
通気孔を設け、この通気孔の上方に制流域を上下に分割
する板部を備えているので、火炎より上方の制流域へ流
入する燃焼ガスは燃焼がかなり進行した状態のガスとな
り、COの多量の放出を防止することができる。また、通
気孔より燃焼室内に十分な空気を供給することができる
ので燃焼室下方で燃焼を促進させることができる。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図において、１燃料供給部である灯芯で芯内筒２と
芯外筒３の間に上下動自在に設定されている。芯内筒２
と芯外筒３の上端部はそれぞれ内火皿４、外火皿５を形
成しており、内炎筒６、外炎筒７が載置されている。灯
芯１の先端は燃焼時には内炎筒６と外炎筒７間に形成さ
れる燃焼室８内に露出され、ここで燃料の気化が行われ
る。９は外筒で内炎筒６、外炎筒７、外筒９は内方より
順次略同心円状に配置され固定ピン10によって一体化さ
れている。11は内円筒６および外炎筒７に多数設けられ
た空気孔である。12は内炎筒６の上端開口部を閉塞する
内炎筒天板で、内炎筒６内方から上方へ通じる気孔13を
有している。14は内炎筒天板12上に載置された拡炎板で
ある。外筒９の上端には絞り部15が形成され、さらにこ
の絞り部15より上方の外炎筒７には赤熱部16が形成さ
れ、開口の大きな透孔17が設けられている。18がガラス
等の透過性材料よりなる透過筒で、外筒９上に載置され
ている。19はトップフレームで赤熱部16と透過筒18の間
の空気通路20の上端を遮蔽するように赤熱部16の上端に
載置され、透過筒18を固定している。21は内炎筒６内方
に設置された制流筒で、灯芯１に対向する位置の上方に
位置し、内炎筒６との間に形成される制流域22の底に横
設された板部21aが設けられている。23は空気導入路で
ある。24は燃焼制御筒で外炎筒気孔部25内方上部に設定
され、上端は外筒９の絞り部15に対向する赤熱部16の下
方まで延び、気孔部25との間に空気室26が形成されてい
る。27は燃焼制御筒24壁面に設けられた連通孔で空気室
26と燃焼室８を連通するごとく、多数均一に設けられて
いる。28は制流筒21中下部壁面に設けられた通気孔であ
る。29は通気孔28の上方で制流域22を下制流域30と上制
流域31とに分割する鍔部で、ビーディング加工やフレア
加工等を応用して制流筒21を外周方向に突出させること
によって形成している。32は制流筒21と内炎筒天板12の
間に一定の間隔を有するように設定された通気部であ
る。

上記構成において灯芯１に点火すると燃焼を開始し、燃
焼による高温の燃焼ガスが燃焼室８を上昇することによ
り熱ドラフトを生じ、燃焼に必要な空気が内炎筒６、外
炎筒７の空気孔11および赤熱部16の透孔17より燃焼室８
内に供給され燃焼が継続される。このときの内炎筒６内
部および燃焼室８内の燃焼ガスや空気の流れを第２図で
説明する。内炎筒６内方から供給される空気は制流筒21
下方から灯芯１近傍に供給される白矢印（ａ）と空気導
入路23を上方する白矢印（ｂ）の流れに分けられる。上
昇した空気の一部は白矢印（ｃ）の様に通気孔28を通過
し、燃焼室８へ供給される。さらに、内炎筒６上方に供
給された空気は白矢印（ｄ）の様に気孔11や通気孔13か
ら燃焼室８およびその上方へ供給される。また、一部は
白矢印（ｅ）の様に上制流域31に降下し、比較的下方の
空気孔11からも燃焼室８に供給される。一方、空気流白
矢印（ａ）によって気化された燃料は空気との混合ガス
となって主として黒矢印（ｆ）のように燃焼室８を上昇
するが、混合ガスの一部は拡散によって黒矢印（ｇ），
（ｈ）の様に下制流域30、上制流域31内に流入する。し
たがって下制流域30、上制流域31には未燃ガスが充満す
る。この未燃ガスは通気孔28、通気部32で空気流白矢印
（ｃ），（ｄ），（ｅ）と混合され、黒矢印（ｉ），
（ｊ）の様に再び燃焼室８へ供給される。したがって強
燃焼時には内炎筒６上端付近から未燃ガスと空気を良く
混合した状態で燃焼室８上端付近に供給するので領域
（Ａ）付近で効率よく燃焼させ、さらにここで燃焼しき
れなかった未燃ガスは上方に形成される火炎f_rで燃焼さ
れる。つぎに灯芯１の露出高さを低くして燃焼量を小さ
くしていくと、火炎は次第に燃焼室８内に下降し火炎f_r
となる。この場合の流れも強燃焼時と同様であるが、気
化ガスは大幅に減少しているので、上制流域31へ流入す
る未燃ガス量も減少する。従って空気流白矢印（ｅ）と
の混合領域は下方へ下がり、領域（Ｂ）付近が良好な混
合領域となり、この部分で保炎を形成し、内炎筒６壁面
を赤熱させ、さらにその上方に形成される火炎f_sで燃焼
を完結させる。この場合、上制流域31に流入した未燃ガ
スは空気流白矢印（ｄ），（ｅ）によってほとんどが燃
焼室８内に供給され火炎f_sで燃焼されるので、火炎f_sよ
り上方に対向する上制流域31では未燃ガス成分はほとん
どなく、火炎f_sより上方の気孔11や通気孔13から排出さ
れる空気は清浄で、排ガス特性（CO／CO₂）は悪化しな
い、ちなみに、通気部32付近のCO濃度は30〜50ppm程度
で、従来例に比べて大幅に減少していることがわかっ
た。しかし、燃焼量を少なくして火炎がさらに下降する
と、内炎筒６上方の温度が下がるため、空気流白矢印
（ｅ）によって上制流域31内に十分に空気が供給される
にもかかわらず燃焼が促進されなくなり、火炎f_sの上方
から排出される空気には次第にCO成分が多く含まれる様
になり、排ガス特性は徐々に悪化する傾向を示す。しか
し、さらに燃焼量を少なくし火炎が板部29より下方にf_m
のように形成されると、火炎f_m近傍は温度も高く、また
通気孔28から空気流白矢印（ｃ）によって十分空気が供
給されるので領域（Ｃ）付近で燃焼が促進される。この
場合、上制流域31へも排ガスは流入するが、この排ガス
成分は、火炎f_mで燃焼がかなり進んだ状態にあり、排ガ
ス成分中のCO比率はあまり高くならない。したがって排
ガス特性は悪化しない。また、板部21a,29により未燃ガ
スが燃焼室８から制流筒21の下端を経て制流筒21で囲ま
れる空気導入路23を上方へ流れる空気流と合流すること
も抑制できる。また、燃焼室８のドラフト作用により制
流域22の圧力が下がるので、空気導入路23を上方へ流れ
る空気流が通気孔28、および制流筒21の上端に達すると
急に制流域22（下制流域30、上制流域31）の方向に向き
を変え、この制流域22を上昇してくる未燃ガスと合流
し、燃焼室８に流入するのを助長する。

つぎに空気通路20の流れをみる。外炎筒７の赤熱部16の
下方の内方に燃焼制御筒24を有しているため、この燃焼
制御筒24の制流作用により、空気導入路20への燃焼ガス
の漏出を抑制している。すなわち、燃焼制御筒24がない
場合には、燃焼ガスは燃焼室８の幅全体を使って上昇す
るので、赤熱部16へ達すると直ちに空気導入路20へ漏出
する。しかし、本実施例によれば燃焼ガスの流れは空気
室26の幅だけ内炎筒６側へ寄せられることになり、燃焼
室８下方から上昇してきた燃焼排ガスの空気導入路20へ
の漏出は抑制される。また、燃焼制御筒24に対向する気
孔部25の空気孔11から空気室26へ白矢印（Ｋ）のように
供給された一定量の空気は、空気室26の出口から燃焼室
８内へ噴射され、気化ガスと混合されるので、ここで燃
焼し火炎f_tを形成し、燃焼ガスは黒矢印（１）のように
上昇する。従って、赤熱部16内壁付近ではこの燃焼ガス
による層が形成され、燃焼室８下方から上昇してくる未
燃ガス黒矢印（ｆ）の空気通路20への漏出を抑制する。
黒矢印（１）の流れの層は赤熱部16の近傍を上昇するの
で黒矢印（ｍ）のように当然空気通路20への漏出はおこ
るが、黒矢印（ｍ）の流れは空気室26の出口に形成され
る火炎f_tによって燃焼がかなり進んだ状態の燃焼ガスで
CO₂を多く含んでおり、空気通路20から大気中へ放出さ
れたとしてもCO／CO₂の急激な悪化にはつながらない。
第３図は第１図における実施例のＡ−Ａ′線（空気通路
20）とＣとＣ′線（上制流域30）とＤ−Ｄ′線（空気導
入路23）の位置のCO,CO₂の分布を弱燃焼時に測定した結
果である。比較のため、従来のＡ−Ａ′線位置の値も示
した。Ａ−Ａ′線位置ではCOに関しては従来例とほぼ同
様の値とないたが、CO₂は本発明の実施例がかなり高い
値を示しており、CO／CO₂特性の悪化につながらないと
いう上述の説明と一致している。Ｃ−Ｃ′線位置では上
制流域31の下端から非常に高濃度のCOが検出されるが、
上端付近ではしだいに薄くなり、内炎筒６上端付近では
かなり希薄となっておりCO濃度の低い清浄な状態である
ことがわかる。Ｄ−Ｄ′線位置では全域にわたってCO濃
度は希薄であり、清浄な空気が供給されていることがわ
かる。以上の結果も、上述の説明と一致している。以
上、通常の燃焼において灯芯１の露出高さを低くして燃
焼量を少なくしていった場合について述べたが、点火時
においても連通孔27および通気孔28から燃焼室８下方に
効率よく空気が供給されるので迅速な燃焼促進が行わ
れ、CO、臭気の発生は少ない。また、密閉状態の良い部
屋で長時間燃焼させた場合も同様の効果が得られる。す
なわち、酸欠状態下では、酸素濃度の低下にともなって
燃焼量が低下し、灯芯１の露出高さを低くして燃焼量を
少なくしていった場合とほぼ同様な現象が見られるが通
気孔28より燃焼室８に空気を供給するので、そこで燃焼
が促進され、酸欠特性も良好になる。第４図は第６図の
従来例と本実施例について燃焼量に対するCO／CO₂特性
を、また第５図は酸欠特性を測定した結果である。な
お、酸欠特性は初期燃焼量約1250Kcal／h_rで測定した。
本実施例はCO／CO₂特性、酸欠特性とも大幅に改良され
ており本発明の効果が明確である。この効果は制流筒21
と燃焼制御筒24の両構成の相乗効果によるものでありど
ちらか一方のみの構成でもある程度効果はあるが、上述
のような大きな効果は期待できない。参考のために第６
図中に制流筒21のみの場合（Ａ）と燃焼制御筒24のみの
場合（Ｂ）の特性も示した。この結果からも本発明の効
果は明白である。

以上の実施例では通気孔28およびその上方に設けた板部
29が１カ所の場合について述べたが、第６図に示す様に
２カ所以上の構成をとっても同様もしくはそれ以上の効
果が得られる。

発明の効果以上のように、本発明の燃焼装置によれば、次の効果が
えられる。

（１）内炎筒内方に制流筒を設けているため、空気導入
路を上昇する空気流によって制流域内に高濃度のCOを含
む未燃ガスが流入するが、通気部および通気孔に供給さ
れる空気によって混合され、燃焼量に応じて内炎筒のあ
る高さ位置で良好な混合状態を形成し、燃焼を促進させ
ることができる。

（２）通気部および通気孔から供給される空気によって
未燃ガスの内炎筒内部への拡散は遮蔽される。この遮蔽
効果により、火炎より上方の制流域内および空気導入路
は未燃ガスをほとんど含んでおらず、火炎上方の内炎筒
空気孔や内炎筒天板の気孔から高濃度のCOが直接大気中
に放出されることはない。

（３）制流筒の壁面に通気孔を設け、その通気孔の上方
に制流域を分割する板部を設けているため、火炎が鍔部
以下に下がると、その下方の通気孔から効率良く供給さ
れる空気によって再び燃焼は促進され、上方の制流域へ
流入する排ガスは燃焼のかなり進んだCO比率の低いガス
となるため、この燃焼ガスが放出されても燃焼特性の悪
化につながらない。

（４）通気孔から燃焼室下方に効率よく空気を供給する
ことができるので燃焼室下方で燃焼を促進させる。

（５）燃焼制御筒の制流作用により、燃焼室下部から上
昇する燃焼ガスの空気通路への流出を抑制し、CO／CO₂
の悪化を抑制する。

（６）空気室から燃焼室へ噴出される空気によって赤熱
部内壁近傍で燃焼が促進され、CO₂を多く含む燃焼ガス
層を形成するので燃焼室下部から上昇する未燃ガスの空
気通路への流出を抑制し、CO／CO₂の悪化を抑制する。

（７）赤熱部内壁近傍に形成される排ガス層はCO₂を多
く含んでいるため、空気通路へ流出して赤熱部上部から
放出されてもCO／CO₂特性の悪化につながらない。

（８）通気孔および通気部から燃焼室内へ供給される空
気によって混合が良好となって燃焼が促進されるので燃
焼室内への黄火の混入が少なく、良好な燃焼状態が得ら
れる。

（９）通気孔および通気部から燃焼室内へ積極的に空気
が供給されるので燃焼室内は空気不足になることはな
く、点火特性、酸欠特性も良好になる。

以上の効果により、弱燃焼時や酸欠状態での排ガス特性
の急激な悪化を防止し、点火特性も良好となるので、燃
焼特性が良好で燃焼量調節幅が大きく、安全かつ快適で
あり製造上のメリットの大きい燃焼装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼装置の要部断面
図、第２図は同燃焼装置内の流れの断面図、第３図、第
４図、第５図は同装置の効果を説明するための特性図、
第６図本発明の他の実施例の燃焼装置の要部断面図、第
７図は従来例を示す燃焼装置の要部断面図、第８図は従
来例の燃焼装置の排ガス分布図、第９図は別の従来例の
燃焼装置の要部断面図である。１……灯芯、６……内炎筒、７……外炎筒、８……燃焼
室、９……外筒、11……空気孔、16……赤熱部、18……
透過筒、21……制流筒、22……制流域、24……燃焼制御
筒、25……気孔部、26……空気室、27……連通孔、28…
…通気孔21a,29……板部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の空気孔を有し、上方に赤熱部を設け
た外炎筒と、前記外炎筒の内方に配置された多数の空気
孔を有する内炎筒と、前記外炎筒の外方に位置した外筒
と、前記外炎筒と前記内炎筒間に形成される燃焼室下端
に設定された燃料供給部と、前記内炎筒の内方に配設さ
れ、前記燃料供給部に対向する位置の上方に位置し、前
記内炎筒との間に形成される制流域の底に横設された板
部を有する制流筒と、前記制流筒壁面の上下方向の少な
くとも一カ所に設けられた通気孔と、前記通気孔の上方
で前記制流域を上下に分割する板部と、前記外炎筒の内
方に配設され、前記燃料供給部の上方近傍から前記外炎
筒の赤熱部の下方まで延び、前記外炎筒との間に空気室
を形成する燃焼制御筒と、前記燃焼制御筒壁面に設けら
れた連通孔とを備えた燃焼装置。