JPH0682001B2

JPH0682001B2 - 液体燃料燃焼装置

Info

Publication number: JPH0682001B2
Application number: JP24571986A
Authority: JP
Inventors: 和男藤下; 克彦石川; 克彦宇野; 慶一森
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPS6399405A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は液体燃料燃焼装置に関するもので、芯上下方式
にて燃焼量の可変幅を広範囲にしたことと、芯上下する
駆動機構をモーター駆動と連動し温度検知器にて制御す
るものである。

従来の技術従来、この種の装置として、第６図に示す灯芯１の高さ
を一定にしておいて燃焼量切替えのため燃焼量切替え筒
34を昇降させる駆動機構24を有したものがある。

図に示すように灯芯１の高さを一定にしておいて、内炎
筒６の内部の上端に空気供給孔33を有する燃焼量切替え
筒34を昇降して、燃焼量を切替えるもので、この昇降用
に駆動モータ29を利用したものであり、この駆動モータ
29を、温度検知器32にてコントロールするものがあっ
た。

従来、石油ストーブ等に用いられている自然燃焼方式の
吸上げ気化方式の燃焼装置は第７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。

これには、次の問題点があった。通常の強燃焼では第７
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８図は第７図の従来の燃焼装置のＡ−Ａ′線（すなわ
ち外筒９もしくはガラス外筒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′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以上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７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
な流れが考えられる。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へ露出する流れと、燃焼
室８から内炎筒６内部へ漏出する流れである。このう
ち流れは赤熱部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の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。

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もの
である。

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ような問題が生じてい
た。すなわち、灯芯の高さを一定にし、空気量を増減し
燃焼量を可変する構成である。これでは燃焼量を広範囲
に調節することが難しいものである（発明者らの実証で
は400〜500Kcal/h程度であった。）なぜならば、自然燃
焼方式であり大幅な空気量の調節ができないことによ
り、燃焼量の大巾な変化が期待できないものである。従
って、温度検知器にてモータ駆動し、燃焼量を切替える
という基本的な考え方、構成において素晴しい提案であ
るが、実用的価値より述べると、燃焼量が大幅に可変で
きる（例えば、室温をコントロールしているファンヒー
タなどは燃焼量の調節幅が、強制燃焼であることなどよ
り1,000Kcal/h以上である）ものでないと室温コントロ
ールによる快適性が得られないものであり現実的でな
い。

結局、実用的な期待感より述べると燃焼量の可変幅を広
範囲にした上で、燃焼量の可変コントロールをモータ駆
動に連動し温度検知器などの利用により室温を自動温調
することが待望されているものである。

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では、芯上下にて燃
焼量を調節するものにおいて、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
体との間に制流域に横設された板部を備えたもので、広
範囲に調節可能できる構成を提供するとともに、この構
成をもとに、モータ駆動との連動により、温度検知器の
介在にて自動温調することを実現するものである。

作用本発明は上記した構成により、制流域に未燃ガスを導入
し、この未燃ガスを制流体上方に供給される清浄な空気
によって混合しながら制流体上端付近の内炎体空気孔か
ら集中的に燃焼室に供給し、燃焼を促進させるととも
に、内炎体上端内部は未燃ガス成分の少ない清浄な状態
に保つことができる。これにより、芯上下方式におい
て、燃焼量を大幅に絞った弱燃焼において燃焼特性の優
れた構成を見い出したことになる。

そして、広範囲な燃焼量可変ができるようになった。

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筒芯
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
れれいる。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
るガラス外筒で、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とトップフレーム19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、ガラス外筒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先端近傍から
内炎筒６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、この制流筒21と
内炎筒６の間に制流域22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。

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内に供給され燃焼か継続され、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７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）は内炎筒上方に達し、白矢印
（ｃ）の様に空気孔11や通気孔13より燃焼室８およびそ
の上方へ供給される。また一部は白矢印（ｄ）の様に制
流域22に下降し、比較的下方の空気孔11からも燃焼室８
に供給される。一方、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（ｅ）
の様に燃焼室８を上昇する。しかし、空気流白矢印
（ｃ），（ｄ）によって制流域は負圧になるため、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。この未燃ガスは制流域22を上昇し、制流筒21の上端
付近で黒矢印（ｇ）の様に空気流黒矢印（ｃ），（ｄ）
と混合されて空気孔11から燃焼室８へ供給される。した
がって強燃焼時は内炎筒８上端付近に未燃ガスと空気を
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、この部分に保炎を
形成し、赤熱する。また、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。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。従がって空気流白矢印（ｄ）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、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。

従来例では、第７図に示す様に一度内炎筒６内部へ流入
した未燃ガスは内炎筒６の空気孔11の開口が小さいため
に燃焼室８内に再流出しにくく、未燃ガスのまま上方へ
排出されていたために弱燃焼時排ガス特性が非常に悪化
していたが、本実施例では、清浄な空気流白矢印
（ｃ），（ｄ）によって制流域22に導入された未燃ガス
のほとんどが燃焼室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内炎筒６内部では未
燃ガス成分はほとんどなく、火炎f_sより上方の空気孔11
や通気孔13から排出される空気は清浄で、排ガス特性
（CO/CO₂）は良好となる。また、板部21a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
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を上昇してくる未燃ガス
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に流入する未燃
ガスと空気流を燃焼量に応じた位置で良好な混合状態と
なし燃焼室８内に供給することによってその位置の内炎
筒８壁面で保炎を形成し、赤熱させて燃焼を促進させ、
それより上方の内炎筒８内部では未燃ガスをほとんど含
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。

第３図は第１図における実施例のＣ−Ｃ′線（制流域2
2）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の下端から非常に高濃度のCOが検出されるが制
流筒21の上端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。

次に燃焼部分とモータとの関係について説明する。

従来例で説明した第６図では燃焼量切替え筒34を駆動機
構24で昇降させているが、本実施例ではこの駆動機構24
を燃焼量切替え筒34に代わって灯芯１を昇降させるよう
に接続されている。

即ち、第６図に示す駆動部24を燃焼量を調節するため灯
芯の上下に利用したものである。この昇降駆動機構24は
燃料供給部１と一体型に接合されたラック25と、このラ
ック25に噛合う軸26を有するピニオン27を備えている。

さらに、上記軸26に歯車A28を設けるとともに正逆回転
可能な駆動モータ29に歯車B30を備えたもので、歯車A,
B、28,30を噛合せることにより、昇降機構を形成してい
る。

また、駆動モータ29に制御回路装置31を接続する。この
制御回路装置31は、温度検知器32をともに、室温設定ボ
リウム、正転、逆転用を含めて機能するものである。

そうして、温度検知器32により、室温を検知し、制御回
路装置31によって、駆動モータ29の正転および逆転を選
択し駆動モータ29を作動し、ラック25を上下昇降させる
ことで芯が上下し、燃焼量を切替えるものとなる。

この際、設定室温より室温が低い場合には、灯芯が最高
位に達するように上昇させ、最高位に達するとスイッチ
（図示せず）が作動し停止する。ここにて最大燃焼量に
て加熱することになる。また、設定室温に達すると、芯
の高さを中間位に達するように下降させる（スイッチ
（図示せず）との連動による）これにて、中間燃焼量に
て加熱することになる。

その後、室温が設定温に達してしまうと、さらに芯の高
さを最下位に達するように下降させる。

これにて最小燃焼量にて加熱することになる。

また、同一燃焼状態を継続し、室温変化が生じると駆動
モータにより灯芯を昇降して燃焼量を調節する。

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、制流体内方から上方へ向かう空気流に
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、この未燃ガスは空気導入路へは拡散することはな
く、空気導入路の清浄な空気流と制流域の未燃ガスを分
離し、内炎体上方への清浄な空気の供給を可能にしてい
る。

（２）制流体上端付近では未燃ガスと空気が混合状態と
なるが、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。また、その上
方に形成される火炎により、燃焼を完結させる。

（３）内炎体上方へ供給される清浄な空気流によって未
燃ガスの内炎体上方への流れは遮蔽される。この遮蔽効
果により、内炎体上方内部は未燃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、内炎筒上方の空気孔や通気孔から高濃度のCOが直
接大気に放出されることはない。

以上の効果により、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料調節幅の大きな燃焼装置
を得ることができる。

（４）灯芯を昇降する昇降駆動機構を設け、この駆動機
構の駆動モータにこの駆動モータを制御する温度検知器
を接続したことから、この温度検知器によって室温を検
知することで燃焼量を自動的に調節することができ、室
温コントロールできるものである。

以上のことにより、燃焼量を広範囲に可変できる構成の
実現と、モータ駆動との連動により実用的価値の高い、
しかも本来的な自動温調が実現できたものである。これ
により、使い勝手と経済性が大幅に向上したことにな
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図は同装置の特性図、第５図は同装置の駆動部
の要部断面図、第６図は従来の自動温調方式の要部断面
図、第７図は従来の燃焼装置の要部断面図、第８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……外筒、11……空気孔、21……制流筒、
21a……板部、22……制流域、24……駆動機構、25……
ラック、27……ピニオン、29……駆動モータ、31……制
御回路装置、32……温度制御器。

Claims

【特許請求の範囲】

【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を備え、前記燃料供給部を昇降さ
せる駆動機構を設け、この駆動機構の駆動モータにこの
駆動モータを制御する温度検知器を設けた液体燃料燃焼
装置。