JPH0739846B2 - 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６図に示す様に、多数の空気孔を有する内炎筒６と外
炎筒７に形成される燃焼室８に灯芯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
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あり、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６図に示す様に内炎筒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。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、酸素濃度の減少にしたがって燃
焼量も次第に減少するが、上述の様に火炎が燃焼室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なった結
果、内炎筒６内部の流れに主原因があることが明らかに
なった。すなわち、第６図におけるＡ−Ａ′線位置のCO
濃度は弱燃焼時（火炎がf₂となって燃焼室８内に下りて
いる状態）上端部付近で1000ppm以上もあった。このこ
とから、内炎筒６内部には破線ａの様に燃焼室８から内
炎筒６内部への拡散によるCO漏出は明らかで、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/CO₂特性は
急激に悪化する。この現象は密閉状態の良い部屋で長時
間燃焼させ、酸素濃度が減少した場合（酸欠状態）でも
同様である。

本発明はかかる従来の問題を解消するもので、弱燃焼時
や酸欠状態での排ガス特性の急激な悪化を防止すること
により、燃焼特性が良好で燃焼量調節幅が大きく、かつ
安全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
炎筒内方に、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に横設された板部
を有するとともに、上下管に燃焼室と連通する通気武を
形成するように設けられた複数段の制流筒を備え、制流
域の間隔は内炎筒の内径に対して20％以下に設定してい
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、この未燃ガスを通気部より供給される清浄な空気に
よって混合しながら通気部から集中的に燃焼室に供給
し、燃焼を促進させる。また制流筒を複数段備えている
ので火炎より上方の制流域へ流入する燃焼ガスは、燃焼
がかなり進行したガスとなり、COの多量の放出を防止す
ることができる。さらに、制流域の間隔を内炎筒の内径
に対して20％以下に設定しているので、上記の作用を最
大限に活用できる。

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、
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
設置された制流筒Ａで、灯芯１先端に対向する位置の上
方に位置し、かつ内炎筒６との間に制流域A22を形成し
ている。そして、制流筒A21と内炎筒６との間の制流域A
22に横設された板部21aが設けられている。23は制流筒A
21の上方へ設定された制流筒Ｂで、制流筒A21と同様、
制流域B24に横設された板部23aが設けられている。制流
域A22及び制流域B24の間隔ｌは内炎筒６の内径Ｄに対し
て20％以下に設定されている。25は制流筒A21の上方で
制流筒B23との間に燃焼室８、制流域22と制流筒A21の内
方とを連通する一定の間隔を有するように設定された通
気部Ａである。26は制流筒B23と内炎筒天板12の間に燃
焼室８、制流域24と制流筒B23の内方とを連通する一定
の間隔を有する様に設定された通気部Ｂである。27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内に供給され燃焼が継続される。この時の内炎筒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図に
て説明する。内炎筒６内方から供給される空気は制流筒
A21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27を上昇する白矢印ｂに分けられる。上昇した空気
の一部は白矢印ｃの様に通気部A25を通し、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の様に空気孔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の様に制流域
B24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、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の様
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の様に制流域A22、制流域B24内に流入す
る。したがって制流域A22、制流域B24には未燃ガスが充
満する。この未燃ガスは通気部A25、通気部B26で空気流
ｃおよび空気流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Ｃ付近で効率良く燃焼さ
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frで燃焼される。次に灯芯１の露出高さ
を低くして燃焼量を少なくしていくと火炎は次第に燃焼
室８内へ下降し火炎fs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B24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Ｄ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。この場合
制流域B24に流入した未燃ガスは空気流d,eによってほと
んどが燃焼室８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制流域B24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）
は悪化しない。ちなみに通気部B26付近のCO濃度は30〜5
0ppm程度で従来例に比し大幅に減少していることがわか
った。しかし、さらに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
ｅによって制流域B24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。しかしながらさら
に燃焼量を少なくし、火炎が制流筒B23下端より下方にf
mの様に形成されると、火炎fm近傍は温度も高く、また
通気部A25から空気流ｃによって十分空気が供給される
ので領域Ｅ付近で燃焼が促進される。この場合、上方の
制流域B24へ排ガスは流入するが、この排ガス成分は火
炎fmで燃焼がかなり進んだ状態にあり、排ガス成分中の
CO比率はそれほど高くはない。したがって排ガス特性は
悪化しない。

また板部21a,23aにより、未燃ガスが燃焼室８から制流
筒A21、制流筒B23の下端を経て、制流筒A21、制流筒B23
で囲まれる空気導入路27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A22、制流域B24の圧力が下がるので、空気導
入路27を上方へ流れる空気流が制流筒A21、制流筒B23の
上端に達すると急に制流域A22、制流域B24の方向に向き
を変え、この制流域A22、制流域B24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。

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、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減少し、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、酸欠特性も良好になる。

第３図は従来例と本実施例について燃焼量に対するCO/C
O₂特性を、また第４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として測定
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。

更につづいて上記の作用効果を最大限に活用するために
制流域A22及び制流域B24の間隔ｌを最適に設定すること
は極めて重要な構成要素である。第５図は内炎筒６の内
径Ｄに対する制流域A22及び制流域B24の間隔ｌ（l/D×1
00（％））と燃焼量2500〜1000Kcal/hにおけるCO/CO₂最
大値との関係を実験により求めた特性図である。実験に
よると内炎筒６の内径Ｄに対する制流域の間隔は20％以
上になるとCO/CO₂が急激に悪化してJIS規格値のCO/CO
₂0.002を大幅に越えており、制流筒の効果を十分得るこ
とができない。一方20％以下にあってはCO/CO₂値の急激
な悪化は全くみられず、いずれもJIS規格値のCO/CO₂0.0
02以下を確保しており、制流筒の効果が十分に活用され
ている。すなわち、制流域A22及び制流域B24の間隔ｌは
内炎筒の内径Ｄに対して20％以下に設定することが極め
て重要である。尚このことは酸欠特性に関しても同様の
効果がある。

以上の実施例では制流域が２段の場合について述べた
が、３段以上の構成をとっても同時もしくはそれ以上の
効果が得られる。

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。

（３）燃焼量がさらに少なくなって火炎がさらに降下す
ると制流域内に十分空気が導入されるにもかかわらず、
火炎上方の温度が低下するので燃焼が十分促進されず、
次第にCO量が多くなってCO/CO₂特性が徐々に悪化する傾
向を示すが、制流筒を複数段設けているため火炎が上段
の制流筒以下に下がると、その直下の通気部から供給さ
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）制流域の間隔は内炎筒の内径に対して20％以下に
設定してあるから上記（１）〜（３）の効果を最大限に
活用できるので広範な燃焼範囲において良好な排ガス特
性を得ることができる。

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、かつ安全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図は従来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、21,23……制流筒、21
a,23a……板部、22,24……制流域、25,26……通気部、
ｌ……制流域の間隔、Ｄ……内炎筒の内径。

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筒と、この外炎
   筒の内方に配設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
   される制流域に横設された板部を有するとともに、上下
   間に上記燃焼室と連通する通気部を形成するように設け
   られた複数段の制流筒を備え、前記制流域の間隔は前記
   内炎筒の内径に対し20％以下に設定した燃焼装置。