JPH0680365B2 - 燃焼装置 - Google Patents

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ている燃焼装置に関
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
られている吸上げ気化方式の燃焼装置があるが、これは
第５図に示す様に、多数の空気孔11を有する内炎体であ
る内炎筒６と外炎体である外炎筒７間に形成される燃焼
室８に燃料供給部である灯芯１先端を露出させて燃料を
気化、燃焼させるものである。通常、外炎筒７は外体で
ある外筒９の絞り部15より上方では開口面積の大きな透
孔17を有した赤熱部16を形成しており、灯芯１から気化
した燃料と透孔17から燃焼室８内に導入した空気を混合
して燃焼させ、赤熱部16を赤熱させ、輻射熱を得てい
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次の様な問題を生じてい
た。

通常の強燃焼では第５図に示す様に内炎筒６と外炎筒７
間で二次炎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
の様な状態では排ガス特性、特にCO/CO₂が急激に悪化し
ていた。この原因は従来明確でなかったが、以下に示す
結果により、内炎筒６内部の空気の流れに主要因がある
ことが明らかになった。

第６図は第５図の従来の燃焼装置のＡ−Ａ′線（すなわ
ち外筒９もしくは透過筒18と外炎筒７間の空気通路20）
とＢ−Ｂ′線（（すなわち内炎筒６内部）の位置で高さ
方向のCOの分布を強弱の燃焼時に測定した結果である。
Ａ−Ａ′線の位置では強燃焼時外筒９の絞り部15以上で
CO濃度は急激に増加し、中上部で最大となり、上端付近
では再び減少するが500ppm以上の高値を示す。しかし強
燃焼時は火炎f₁でほぼ完全に燃焼させるので排ガス特性
は良好となる。弱燃焼時も同様の挙動を示すが、CO濃度
としては低く、上端付近で250ppm程度である。Ｂ−Ｂ′
線の位置では強燃焼時でも弱燃焼時でも同様な挙動を示
し、上方ほどCO濃度は増加し、上端付近では弱燃焼時で
も1000ppmの非常に高い値を示す。

以上の結果から燃焼装置内の空気および排ガスの流れは
次の様になっている。すなわち第５図に示す様に主たる
流れは黒矢印で示されるが、それに加え、破線矢印の様
な流れがある。つまり、不完全燃焼状態の排ガスが、燃
焼室８から空気通路20へ漏出する流れａと、燃焼室８か
ら内炎筒６内部へ漏出する流れｂである。このうち流れ
ａは赤熱部16の透孔17の開口率が大きいために燃焼室８
内に再流入しやすく、火炎f₂で燃焼されるので弱燃焼
時、外炎筒上端付近ではCOは低い値を示す。しかし、流
れｂは内炎筒６の空気孔11が小さく、抵抗が大きいた
め、燃焼室８内に再流入しにくく、弱燃焼時でも内炎筒
６上端付近ではCOは高い値を示す。したがって弱燃焼
時、火炎がf₂の様に燃焼室８内に落ち込んで、それより
上方で火炎が形成されないと、内炎筒６の上部の空気孔
11および通気孔13から高濃度のCOを含んだ排ガスが直接
大気中に放出されることになる。この様に弱燃焼時にお
けるCO/CO₂が急激な悪化の主要因は、内炎筒６内部に漏
出した高濃度のCOを含む排ガスが直接大気中に放出され
るためであることが明確になった。

したがって弱燃焼時のCO/CO₂を改良するには、高濃度の
COを含む排ガスが直接大気中に放出されない様にするこ
とが必要で、そのために、燃焼室８の高さを低くした
り、燃焼室８内での燃焼負荷を小さくし、燃焼量を小さ
くした場合でも燃焼室８上方に火炎が形成される様にし
ていた。しかしこの場合は、赤熱部16の面積が小さくな
ったり、強燃焼時に赤熱温度が低くなり、赤熱ムラが生
じる等の問題があった。また、さらに燃焼量を小さくし
ていくと結局は火炎が燃焼室８内に落ち込み、上述の現
象が現われて、CO/CO₂特性は悪化する。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、弱燃焼時
の燃焼特性の急激な悪化を抑止することにより、燃焼特
性が良好で、燃焼量調節幅の大き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 上記問題を解決するために本発明の燃焼装置では、内炎
体の内方に配設され、燃料供給部に対向する位置の上方
に位置し、内炎体との間に制流域を形成する制流体と、
この制流体と内炎体との間の制流域に横設された板部と
を設け、その制流体上方にわずかに間隙を介して制流体
とほぼ同一もしくは若干大なる制流板を水平方向に設け
ている。

作用 本発明は上記した構成により、空気導入路への未燃ガス
の流出を防いで内炎体上方をCOをほとんど含まない清掃
な状態に保つとともに空気導入路から制流域へ空気を導
入し、未然ガスと混合して内炎体の空気孔から燃焼室に
供給し、効率良く燃焼させることにより、内炎体側と外
炎体側の空気バランスを崩すことなく燃焼させることが
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は燃料供給部である円筒状の灯芯
で、芯内体である芯内筒２と芯外体である芯外筒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、
内炎体である内炎筒６、外炎体である外炎筒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
気化が行なわれる。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芯円状に配置され、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は内炎筒天板12上
に載置された拡炎板である。外筒９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は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
を遮蔽する様に赤熱部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体であ
る制流筒で、灯芯１に対向する位置の上方に位置し、内
炎筒６との間に制流域22を形成している。そして制流筒
21と内炎体６との間の制流域22に横設された板部21′が
設けられている。23は空気導入路である。24は制流筒21
と略同一径もしくは若干径大なる制流板で、制流筒21の
上方にわずかに間隙を有して水平方向に設定されてい
る。25は制流板24を制流筒21に固定する固定脚である。

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、強燃焼時には、第２図
に示す様に火炎f_rが形成される。この時の燃焼排ガスや
空気の流れを見ると、空気通路20内の流れは第６図に示
す従来例とほぼ同じである。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近傍へ供給される白
矢印ａと空気導入路23を上昇する白矢印ｂに分けられ
る。白矢印ｂの流れは制流板24によって規制されるた
め、一部は白矢印ｃの様に内炎筒６上方の空気孔11や通
気孔13に供給されるが、多くは白矢印ｄの様に制流域22
のかなり下方まで下降し、比較的下方の空気孔11からも
燃焼室８に供給される。また白矢印ａの流れによって気
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ｅの様に燃焼室８を上昇する。しかし、白矢印ｃ、ｄ
の流れによって制流域22内は負圧になるため混合ガスの
一部は黒矢印ｆの様に制流域22内に流入し上昇する。し
たがって制流域22には未燃ガスが充満する。一方、制流
板24の作用によって制流域22には白矢印ｄの様に清浄な
空気がかなり下方まで導入され、この清浄な空気と黒矢
印ｆの様に流入した未燃ガスと混合され、黒矢印ｇの様
に内炎筒６の空気孔11から燃焼室８内に供給され、内炎
筒６の広範囲にわたって燃焼させるので内炎筒６側と外
炎筒７側の空気バランスを崩すことなく燃焼が行なわれ
る。したがって強燃焼時は赤熱部16も良好な赤熱状態を
得ることができる。

次に灯芯１の露出高さを低くして弱燃焼としていくと火
炎は次第に燃焼室８内に落ち込み、火炎f_s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制流域22へ流入する未燃ガス量も減
少する。従って空気流白矢印（ｄ）と未燃ガスとの混合
領域は下方へ下がり、制流域22の中下部が良好な混合領
域となり、この部分で保炎を形成し、内炎筒６壁面を赤
熱して燃焼を促進させ、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。また火炎f_sの上方の空気孔11
や通気孔13から排出される空気は清浄でほとんどCOを含
んでおらず、排ガス特性（CO/CO₂）は良好となる。ま
た、板部21′により未然ガスが燃焼室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上方へ流れる空気流が制流筒21の上端
に達すると急に制流域22の方向に向きを変え、この制流
域22を上昇してくる未然ガスと合流し、燃焼室８に流入
するのを助長する。

すなわち、本実施例によれば制流域22に未燃ガスと空気
を導入して混合し、燃焼室８に効率良く供給することに
より、内炎筒６側と外炎筒７側の空気バランスを崩すこ
となく燃焼させるので、強燃焼時は良好な赤熱状態を得
ることができるとともに、弱燃焼時は内炎筒６内部上方
では未然ガスをほとんど含まない状態とすることによ
り、排ガス特性を改良することができる。したがって従
来の様に弱燃焼時の排ガス特性改良のため、燃焼室８内
の燃焼負荷を小さくしたり燃焼室高さを低くする必要は
ない。

第３図は第１図に示す実施例のＣ−Ｃ′線（制流域22）
とＤ−Ｄ′線（空気導入路23）の位置のCO濃度分布を弱
燃焼時に測定した結果である。Ｃ−Ｃ′線位置では制流
筒21の下端から高濃度のCOが検出されるが、制流筒21の
中上部付近で次第に薄くなり、内炎筒６上端ではかなり
希薄となっており、内炎筒６上方はCO濃度の低い清浄な
状態であることがわかる。制流筒21内方の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。以上の結果により、従
来例に比べて内炎筒21内部上方の排ガス特性が大幅に改
良されている。

第４図は本実施例と従来例について燃焼量−CO/CO₂特性
を測定した結果である。従来例（破線）は燃焼量を小さ
くするに従ってCO/CO₂値は急激に上昇し、排ガス特性が
悪化しているが、本実施例（実線）では燃焼量を小さく
してもCO/CO₂は0.002以下を維持しており、特性の改良
が大幅になされ、本発明の効果が明確である。

以上の実施例では円筒状の燃焼装置について述べたが平
板状の構造のものでも同様である。また燃料供給部とし
ては灯芯を用いずに、別の気化手段で気化した液体燃料
を供給する方式でも、気体燃料を供給する方式としても
良い。

発明の効果 以上の様に本発明の燃焼装置によれば次の効果が得られ
る。

（１）内炎体内方に、燃料供給部に対向する位置近傍か
ら内炎体の上端部より下方位置まで伸び、かつ内炎体と
の間に形成される制流域をその底面で遮蔽する制流体を
設けているため、空気導入路を上昇して内炎体上方へ供
給させる空気流により制流域は負圧になり、燃焼室から
未然ガスが導入される。したがって制流域は高濃度のCO
を含む混合ガスによって満たされるが、この混合ガスは
空気導入路へ流出することはほとんどなく、空気導入路
の清浄な空気流と制流域の混合ガスは分離され、内炎体
上方へは清浄な空気が供給される。

（２）制流体の上方にわずかに間隙を介して制流板を設
けているため、清浄な空気が制流域のかなり下方まで導
入され、未然ガスと混合されて内炎体の空気孔から燃焼
室に供給され、内炎体の広い範囲にわたって燃焼を促進
させることができる。したがって内炎体側と外炎体側の
空気バランスを崩すことなく燃焼させることができ、強
燃焼時に良好な赤熱状態を得ることができる。

（３）制流域では未然ガスと空気が混合状態となるが、
弱燃焼時は燃焼量に応じて内炎体のある高さ位置で良好
な混合状態を形成し、その位置の内炎体空気孔に保炎を
形成し、内炎体壁面を赤熱させ、燃焼を促進させる。さ
らに、その上方に形成される火炎により燃焼を完結させ
る。

（４）内炎体上方へ供給される清浄な空気流によって未
然ガスの内炎体上方への流出は遮蔽される。この遮蔽効
果により、内炎体上方内部は未然ガスをほとんど含んで
おらず、したがって弱燃焼時火炎が燃焼室内に落ち込ん
でも、内炎体上方の空気孔や通気孔から高濃度のCOが直
接大気中に放出されることはない。

以上の効果により、強燃焼時に良好な赤熱状態を得ると
ともに弱燃焼時の排ガス特性を大幅に改良し、燃焼特性
が良好でかつ燃焼調節幅の大きな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を示す断面図、第３
図、第４図は同装置の効果を説明するための特性図、第
５図は従来の燃焼装置の要部断面図、第６図は従来の燃
焼装置の特性図である。 １……燃料供給部、６……内炎体、７……外炎体、８…
…燃焼室、９……外体、11……空気孔、21……制流筒、
21′……板部、22……制流域、23……空気導入路、24…
…制流板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の空気孔を有する外炎体と、この外炎
   体の内方に配置された多数の空気孔を有する内炎体と、
   前記外炎体の外方に位置した外体と、前記外炎体と前記
   内炎体間に形成される燃焼室下端に設定された燃料供給
   部と、前記内炎体の内方に配設され、前記燃料供給部に
   対向する位置の上方に位置し、前記内炎体との間に制流
   域を形成する制流体と、この制流体と内炎体との間の制
   流域に横設された板部と、前記制流体の上方にわずかに
   間隙を介して水平方向に配設され、前記制流体と略同一
   もしくは若干大なる制流板を備えた燃焼装置。