JPH1089624A - 希薄燃焼バ−ナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＴＤＲが広く長期に渡って良好な希薄燃焼を継
続することが出来、ＮＯｘの発生量が少ない希薄燃焼バ
−ナを提供する。 【構成】希薄混合気を内部で燃焼させる多孔質部材７
と、該多孔質部材７の外周を覆い下部に排気孔１０を形
成する断熱材８と、多孔質部材７内に備えられその流通
断面積Ａを該多孔質部材７の燃焼断面積Ｂより小さく
し、先端部を少なくとも排気孔１０より上方に位置させ
た混合気流通路１１とから希薄燃焼バ−ナ１４を形成
し、多孔質部材７内での燃焼によって希薄混合気を順次
加熱することが出来、良好な希薄燃焼が得られるもので
あり、断面積の相違で火炎の吹き飛びや逆火を確実に防
止して広いＴＤＲを得ることが出来るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はファンヒ−タ等の暖房
器や、家庭用の給湯機の燃焼部を構成する希薄燃焼バ−
ナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりこの種のものに於いては、例え
ば特開平６−１８０１０９号公報に開示されている如
く、多孔質部材に未燃混合気を貫流させ他面で希薄燃焼
を行わせて、再び排気ガスを多孔質部材を通過させるこ
とで、熱を回収してこの熱で未燃混合気を加熱して更に
良好な燃焼を得ようとするものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの従来のも
のでは、多孔質部材の他面で表面燃焼を行わせ高い放射
変換効率を実現するものであり、表面燃焼する燃焼断面
積と多孔質部材に混合気を貫流させる流通路とは同一断
面積となっているので、燃焼量を小さくする為に燃焼空
気量を少なくしてくると、送風力も弱まるので燃焼が不
安定となり容易に逆火する危険を有し、広いＴＤＲ（燃
焼可変範囲）を得ることが出来ないものであり、更に燃
焼熱の大部分は放射熱として放出されるので、多孔質部
材での回収熱は少なくなり十分に混合気を加熱すること
は出来ないものであった。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】この発明はこの点に着
目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、空気量過
多の希薄混合気を内部で燃焼させる多孔質部材と、該多
孔質部材の外周を覆い下部に排気孔を形成する断熱材
と、前記多孔質部材内に備えられ、その流通断面積が多
孔質部材の燃焼断面積より小さく、先端部を少なくとも
前記排気孔より上方に位置させた混合気流通路とから構
成したものである。

【０００５】

【作用】気化ヒ−タ２によって気化可能温度まで加熱さ
れた混合気供給手段を構成する気化ポット１内に、燃料
である燃油を噴霧すると共に、通常空燃比の２倍以上の
燃焼空気を供給して、予混合して空気量過多の希薄混合
気を形成する。

【０００６】この希薄混合気は、気化ポット１上方に連
通した混合気流通路１１から多孔質部材７内に噴出さ
れ、該多孔質部材７外周が断熱材８に覆われているの
で、下部の排気孔１０に向かって蛇行流通し、この間に
希薄混合気はランダムな多孔質部材７によって良好に混
合されると共に、燃焼部位からの熱伝導、輻射熱によ
り、着火に必要な熱エネルギ−を十分に得られ、且つ上
流の未燃ガス流れによる冷却と多孔質部材７への熱吸収
により、該多孔質部材７内の直管部分ａでランダムで微
細な網目状に火炎が保持され、安定した希薄燃焼が行わ
れるものである。

【０００７】そして希薄燃焼後の燃焼ガスは、排気孔１
０より流出し燃焼筒１５内を上昇して器具外へ放出され
室内の暖房を行うものであり、この燃焼ガスは希薄燃焼
で断熱火炎温度が極めて低いものであるから、排気ガス
中のＮＯｘ値は１〜２０ｐｐｍと少なく、小形の家庭用
暖房器では初めて環境への影響がなく、人に優しい無公
害の燃焼による暖房を実現したものである。

【０００８】一般に空気量過多な希薄混合気は燃焼を持
続する為に必要な熱エネルギ−や反応活性基を失い易
く、不安定に陥り易い。しかし、この多孔性部材７に於
いては適宜な燃焼断面積によって、それらを適度に保持
出来る流速にまで抑えている為、大火力燃焼時の火炎の
吹き飛びが防止されるものである。

【０００９】一方多孔質部材７内の燃焼部の燃焼断面積
より混合気流通路１１の流通断面積の方がはるかに小さ
いので、該混合気流通路１１内の流速は小火力燃焼で送
風量が低下してきても、多孔質部材７内よりは速くなる
から、逆火する心配がなく安心して使用出来るものであ
る。

【００１０】従って大火力燃焼から小火力燃焼まで良好
な燃焼が行え、希薄燃焼でありながら広いＴＤＲが得ら
れ家庭用燃焼器には最適である。

【００１１】

【実施例】次にこの発明に係る希薄燃焼バ−ナを暖房器
のファンヒ−タに備えた一実施例で説明する。１は上部
に気化ヒ−タ２を鋳込んだアルミダイキャスト製の気化
ポットで、一側部に燃焼ファン３からの燃焼空気を送風
路４を介して吹き出す噴出口５が連通すると共に、該噴
出口５には電磁ポンプ（図示せず）と連通し燃油を噴霧
するノズル６が備えられ、気化ガスと燃焼空気の予混合
気を形成し混合気供給手段を構成するものである。

【００１２】７は気化ポット１上端開口を閉塞するよう
に備えられた円筒状の多孔質部材で、直径９０φ、高さ
７０mm、空隙率８０％のセラミックスの焼結体で形成さ
れ、多孔部分はランダムに構成されており、上部外周を
アルミナ系耐熱材の断熱材８とステンレス材９とで覆
い、下部全周に燃焼ガスの排気孔１０を形成するもので
ある。

【００１３】１１は気化ポット１内と多孔質部材７とを
連通する混合気流通路で、該多孔質部材７内方下部を逆
凹状にくり抜き中にアルミナ系耐熱材の遮熱材１２と、
直径２０φ、高さ５０mmのステンレス円筒１３とを挿入
して周壁を無孔部とし、その上端部は排気孔１０より上
方に突出させて形成したもので、気化ポット１で形成し
た希薄混合気を多孔質部材７内で蛇行路を形成するよう
に供給し、該多孔質部材７内の直管部分ａで希薄燃焼さ
せるものであり、その流通断面積Ａは約３１４mm²で多
孔質部材７内のド−ナツ状燃焼部分の燃焼断面積Ｂ約５
０００mm²に対して、Ａ：Ｂ＝１：１６とはるかに小さ
くしているものである。

【００１４】前記多孔質部材７と断熱材８と混合気流通
路１１とで、空気量過多の希薄混合気を良好に燃焼させ
る希薄燃焼バ−ナ１４を構成するもので、断熱火炎温度
が１５００〜１６００℃と、通常のこの種ファンヒ−タ
の断熱火炎温度が２１００〜２２００℃であるので、５
００℃以上低い温度の火炎が得られＮＯｘ値を１〜２０
ｐｐｍと低く抑えることが出来るものである。

【００１５】１５は本体枠１６内の仕切板１７上に突出
した希薄燃焼バ−ナ１４を囲う燃焼筒で、発生した燃焼
ガスを上方に案内し上端から放出するものである。

【００１６】１８は燃焼筒１５後方の本体枠１６背面に
備えられた対流ファンで、燃焼筒１５上端より放出され
る燃焼ガスを室内空気と共に本体枠１６前面下方に備え
た吹出口１９から温風として放出し、該室内を温風暖房
するものである。

【００１７】２０は燃焼筒１５上端から吹出口１９まで
の仕切枠２１との間を、対流ファン１８の送風が通る温
風路２２と、冷却空気が通る冷却路２３とに仕切る遮熱
板である。

【００１８】２４は排気孔１０と対向するように位置し
た加熱リングで、気化ポット１上端から立設し燃焼ガス
からの熱を回収し該気化ポット１にヒ−トバックするも
のである。

【００１９】２５は燃焼筒１５下部を密閉するパッキン
材、２６は対流ファン１８のファンカバ−、２７は気化
ポット１のバ−ナカバ−である。

【００２０】又２８は本体枠１６上部に備えられた操作
部、２９はカ−トリッジタンク（図示せず）を本体枠１
６内に出し入れする為のタンク蓋、３０は把手、３１は
下皿である。

【００２１】次にこの一実施例の作動について説明す
る。今気化ヒ−タ２に通電し気化ポット１が加熱されて
気化可能温度に達することで、燃焼ファン３が駆動開始
して燃焼空気が気化ポット１内に供給され、そして数十
秒後この燃焼空気量が安定した所で、ノズル６から燃油
が噴霧されて気化ガスとなり、燃焼空気との予混合気が
形成されるものである。

【００２２】しかしこの時の予混合気は多孔質部材７が
まだ加熱されておらず常温であるので、通常の理論空気
量程度のままであり、そのまま混合気流通路１１及び多
孔質部材７を通り、排気孔１０で適宜の着火手段（図示
せず）で着火され、普通の火炎燃焼を行うものである。

【００２３】そしてこの火炎燃焼で多孔質部材７が徐々
に加熱され１〜２分後に、該多孔質部材７の温度が１０
００℃以上になると、これを温度センサや運転、着火か
らのタイマカウント等によって検出し、燃焼空気量を通
常の空燃比の２倍以上に増加させる。

【００２４】これによって気化ポット１内では希薄混合
気が形成され、これが混合気流通路１１を通って高温に
加熱された多孔質部材７内に噴出されることで、希薄混
合気は混合が促進されると共に急速に昇温され、多孔質
部材７内の直管部分ａで良好に希薄燃焼を行うものであ
る。

【００２５】従ってこの燃焼後の燃焼ガスは、排気孔１
０を通り燃焼筒１５上方より放出され、対流ファン１８
よりの送風で吹出口１９から温風として吹き出されるこ
とで室内の暖房を行うものであるが、希薄燃焼による暖
房であるからＮＯｘ値は１〜２０ｐｐｍと、通常のこの
種ファンヒ−タのＮＯｘ値１１０〜１２０ｐｐｍに対し
て極めて低い値で、環境や人への影響が少なく無公害に
近い暖房器を実現出来るものである。

【００２６】一方混合気流通路１１と空隙率８０％の多
孔質部材７とでは、流速が相違し空気比＝２．０で、空
気温度＝０℃では、２５００kcal/hの最大燃焼量で混合
気流通路１１＝５m/sに対し排気孔１０＝０．３m/s（燃
焼の膨張分を入れると１．５m/s）となり、多孔質部材
７では混合気流通路１１に比べて３〜５倍流速が落ちる
ので、大火力燃焼で送風量が増大しても火炎の吹き飛び
もなく良好な燃焼が継続されるものである。

【００２７】又混合気流通路１１の流通断面積Ａと多孔
質部材７内の燃焼断面積Ｂとは、１：１６の関係で流通
断面積Ａの方がはるかに小さく、且つ上記流速の相違も
あって、小火力燃焼で送風量が減少しても混合気流通路
１１の流速は常に速く、逆火しにくいものである。しか
し、Ａ：Ｂの面積比は１：４．５が限度で、これを越え
ると混合気流通路１１の流速のバランスが崩れ逆火が発
生するものである。

【００２８】従って大火力から小火力に渡って良好な燃
焼が行われ、希薄燃焼では従来不可能であったＴＤＲ＝
１：５以上と言う広い燃焼範囲を得ることが出来、極め
て使用勝手が良いものである。

【００２９】更に多孔質部材７外周はほとんど断熱材８
で覆われているので、内方の燃焼音が外部に放出されず
静かな燃焼が実現するものであり、又混合気流通路１１
は排気孔１０より上方に突出し且つ周壁を無孔部として
いるので、多孔質部材７内では排気孔１０に向かう混合
気の蛇行路が形成される。

【００３０】この蛇行路下流の直管部分ａを極力長くす
ることにより、燃焼部位（火炎位置）の多少の上下移動
を許容できる。これは燃焼用空気量の増減（空気比の増
減）を容認することであり、燃焼量制御の際の余裕、燃
焼ファン３やその他周辺機器の能力の変動による危険を
未然に防止することが出来るものである。

【００３１】又排気孔１０と対向して加熱リング２４を
備えたので、燃焼ガスによって加熱リング２４は確実に
加熱され、気化ポット１へのヒ−トバックが多量でスム
−ズに行え、燃焼中は気化ヒ−タ２の通電をほとんど停
止させて省電力化が計れるものである。

【００３２】更に混合気流通路１１を遮熱材１２とステ
ンレス円筒１３とで二重に形成しているので、燃焼熱で
混合気流通路１１を通る混合気が着火することを未然に
防止出来るものである。

【００３３】尚この実施例では、燃油を燃料とするファ
ンヒ−タ等の暖房器への実施を基に説明したが、これに
限定されることなく、例えば希薄燃焼バ−ナ１４からの
燃焼ガスで内方を水等の熱媒体が流通する熱交換器を加
熱するようにすれば、家庭用の給湯機でも良く、又燃料
も燃油だけでなくガス等でも十分この発明の効果を得る
ことが出来るものである。

【００３４】

【発明の効果】要するにこの発明は、空気量過多の希薄
混合気を内部で燃焼させる多孔質部材と、該多孔質部材
の外周を覆い下部に排気孔を形成する断熱材と、前記多
孔質部材内に備えられ、その流通断面積が多孔質部材の
燃焼断面積より小さく、先端部を少なくとも前記排気孔
より上方に位置させた混合気流通路とから構成したもの
であるから、多孔質部材内で確実に希薄燃焼が行われ、
ＮＯｘの発生が少ない良好な燃焼を得ることが出来、環
境や人に優しい燃焼器を提供出来るものである。

【００３５】更に大火力燃焼の火炎の吹き飛び及び小火
力燃焼の逆火を確実に防止出来るので、希薄燃焼であり
ながら広いＴＤＲを得ることが出来、使用範囲が広がり
使用勝手も極めて良いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明一実施例の触媒燃焼装置を付した暖房
器の斜視図。

【図２】同断面図。

【図３】同要部断面図。

【符号の説明】

１ 気化ポット ２ 気化ヒ−タ ７ 多孔質部材 ８ 断熱材 １０ 排気孔 １１ 混合気流通路 １４ 希薄燃焼バ−ナ ２４ 加熱リング Ａ 流通断面積 Ｂ 燃焼断面積

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸我 勝已 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 武田 和広 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内 (72)発明者 高地 正喜 新潟県三条市東新保７番７号 株式会社コ ロナ内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気量過多の希薄混合気を内部で燃焼さ
   せる多孔質部材と、該多孔質部材の外周を覆い下部に排
   気孔を形成する断熱材と、前記多孔質部材内に備えら
   れ、その流通断面積が多孔質部材の燃焼断面積より小さ
   く、先端部を少なくとも前記排気孔より上方に位置させ
   た混合気流通路とから構成した事を特徴とする希薄燃焼
   バ−ナ。
2. 【請求項２】 上記多孔質部材は、気化ヒ−タを備え内
   方で気化ガスと燃焼空気の予混合気を形成する気化ポッ
   ト上に位置し、該気化ポット内と混合気流通路とを連通
   させると共に、排気孔には熱回収用の加熱リングを対向
   させた事を特徴とする請求項１記載の希薄燃焼バ−ナ。
3. 【請求項３】 上記多孔質部材は、セラミックスの焼結
   体で形成した事を特徴とする請求項１及び２記載の希薄
   燃焼バ−ナ。
4. 【請求項４】 上記断熱材は、アルミナ系耐熱材で形成
   した事を特徴とする請求項１記載の希薄燃焼バ−ナ。
5. 【請求項５】 上記混合気流通路は、周壁を無孔とした
   事を特徴とする請求項１記載の希薄燃焼バ−ナ。