JPS6186508A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気体燃料及び気化装置を有する液体燃料燃焼装
置に関する。

従来例の構成とその問題点 高い輻射効率を得る目的で気体あるいは液体の燃料を用
いて燃焼面を高温化する装置は各種考案されているが、
代表的な２種類の従来の方式の燃焼部を第１図、第２図
に示す。第１図はシュパンク方式と呼ばれるもので輻射
効率３０〜５０％である高温となった燃焼面１より、高
温の排気ガスが上昇する為に輻射効率に限度が生じる。

又第２図に示す従来例はガラス面１を介して輻射熱を得
る方式であるが、この方式では、燃焼体２の表面ａが高
温となって高い輻射を出すもので、裏面ｂからは比較的
低温の排気が排出されている。シュバンク方式に比べて
高い輻射効率が得られ４０〜６０％に達する。しかし、
この方式では、輻射面が燃焼体２の表面ａであり、燃料
ガスが前記表面ａへ送られるため、燃料ガスをシールす
るガラス面１が不可欠である。このガラス面は前記表面
ａの輻射の一部を吸収し、有効に透過しないもので、輻
射効率を更に上昇させるだめには阻害要因となっている
。又、従来例として述べた上記２種の方式に、液体燃料
を気化した燃料ガスを用いた場合、燃焼面にいたる予混
合ガス経路は比較的低温であるために、燃料が前記経路
中で凝縮しやすい欠点を有している。とくに着火したの
ち、前記経路が十分に温度が上昇する間は、著しい燃料
ガスの凝縮を生じるもので、臭気、異常燃焼の原因とな
っていた。

発明の目的 本発明は輻射効率の向上を図り、暖房、乾燥等の効果を
高め、また未燃成分のもれを防止し、衛生上の改良を図
る。

発明の構成 本発明は燃料と燃焼用空気の予混合部と、前記予混合部
下流に設けられだ円筒形の熱透過体と、多数の燃焼孔を
有するたとえば長方形の燃焼面を有するものであって、
前記燃焼面を前記熱透過体の直径部に設けて、前記熱透
過体を予混合気室と排気室に２分割した構成の燃焼装置
である。

実施例の説明 本発明の一実施例を第３図とともに説明する。

第３図において、１は石油タンクであるっ石油タンク１
よりポンプ２で燃料は気化器３へ送られている。気化器
３で液体の燃料は電熱により気化し、送風機４の空気と
混合され予混合ガスとなる。予混合ガスは予混合気経路
５を通って円筒状の熱透過体６の予混合気室７に供給さ
れる。予混合気室７は熱透過性材料たとえばガラスマイ
カなどで形成されるもので特に赤外域の波長の透過率の
高い材料が適する。また、予混合気室７の下流には多数
の燃焼孔８を有する長方形の燃焼体９が設けられている
。燃焼体９は耐熱性合金あるいはセラミック、セメント
系の金網、多孔体、ハニカム等任意の材料、形状が考え
られるもので、燃料の種類。

燃焼量、燃焼負荷高率などの点を考慮して、選択すれば
よいものである。

前述の予混合ガスは燃焼孔８で燃焼し、燃焼面９全体を
加熱する。燃焼体９より放射する輻射の一部は熱透過性
材料で形成される。予混合気室７の壁面である熱透過体
６を通過して外部の被加熱物へ達する、一方熱透過体６
に吸収されやすい波長の長い赤外線は熱透過体６自身を
高温化し、高温となった壁面より輻射を二次輻射として
放出し被加熱物を加熱するものである。通常輻射熱源と
被加熱物の間に前述のようにガラス等の熱透過性材料を
おけば輻射熱源のエネルギーは１００％被加熱物に達す
ることはない。なぜならば二次輻射を放射するべく熱透
過性材料自身が高温化し、対流によって周囲の空気に熱
を与えてしまうからである。

本発明ではこのような対流によるロスを防止するととも
に更に積極的に輻射効率を改善する手段として以下に述
べる作用を利用している。

燃焼体９より排出する排気ガスは排気室１０を流れるが
、この比較的高温である排気は熱透過体６を高温化する
。本発明では排気室１０と予混合気室７が一体となって
いるため、排気熱は熱透過体６の全周を熱伝導によって
高温化し二次輻射の増加を図っている。

熱透過体６は最も表面積の少ない円形であり、自然対流
による放熱ロスが少ない。

円筒形の熱透過体６は燃焼面の上流および下流両方向へ
輻射を放出する。従来の装置が片面のみの輻射であるこ
とに比べて輻射量は大幅に上昇する。熱反射板１２は下
流方向へ向う輻射を上流方向へ反射するものである。

まだ本発明のもう一つの特徴は未燃成分のもれの少ない
ことである。この理由は■　予混合気室７と排気室１０
が一体でありかつ円筒形というつぎ目のない構造である
ためである。■　通常熱膨張率の低い材料を用いる燃焼
面９に対してその側面を熱膨張率の高いスランレス等の
金属材で保持していない。まだ熱透過体６の円形端面の
シールは容易である。■　平板で構成される予混合室あ
るいは排気室に比べ、円筒形は剛性が高く熱変形シニく
い、■　オーシール部がもれても、大気に未燃ガスが放
出されず、排気室１ｏを流下する間に再燃焼する。

なお、このような構成の本発明では燃焼体９の上流側（
第３図右側）を高温とし、下流面（第３図右側）を上流
面より低温とすることが当然好ましいものである。なぜ
ならば被加熱物を加熱するためには上流側を高温化した
方がより輻射効率が高いからである。この理由は、もし
下流側を高温化するならば、従来例で述べたシュバンク
方式と同じ理由で、燃焼体９の下流面ではそれほど高い
輻射効率を示さない。（輻射熱＝燃焼熱−排気熱ロスー
一対流熱ロス−周辺への熱伝導ロス）という咀念から懇
起できるように、このような方式で生じる高温の排気熱
ロスに高輻射率という要求にそぐわないものであるだめ
である。

一方、上流面を輻射面とすれば高い輻射効率が得られる
。なぜならば、上流面で燃焼させれば、燃焼孔８を流れ
つつ排気ガスは低温化する、すなわち排気熱を再び上流
面へ回収し輻射に変換しうるかもである。

このような理由で本発明では燃焼体９の上流を下流より
高温化している。また前述の燃焼体９の温度分布は燃料
ガスと空気の混合比、流速、燃焼孔８の面積によって定
まるもので、一般に燃焼速度より低い速度の混合ガスが
燃焼孔８を通過するようにこれらの要素を任意に組み合
わせればできるものである。

また、本発明を特に液体燃料に用いた場合、予混合気室
７は排気ガスによって素早く高温化するために、−たん
電熱ヒータ等で気化した気化ガスが、前記の壁面で再凝
縮する量は少くなくなる。

もし、予混合気室７が高温化しにくい構成であれば多量
の凝縮した液体燃料が付着し、消火時に臭気の原因とな
ったり、あるいは、凝縮した燃料が次第に再気化をおこ
なって過大な燃焼量となるなど致命欠点を生じてしまう
ものである。又熱透過体６に多量の凝縮が生じると、こ
の部分で気化・１凝縮のくり返しにより液体燃料の高沸
点成分がタールとなって付着し熱透過体６の熱透過性お
よびその外観を著しく損うものでもある。本発明の構成
では、焼燃体９の輻射により前記の予混合気室７の内面
を高温化するとともに排気ガスにより熱透過体６の全体
を素早く加熱するだめ上述の不都合点を改善しうるもの
である。

一般に可燃範囲に予混合されたガスが高温となりやすい
燃焼体９の上流に触れると逆火という現象を生じやすい
ものである。しかしながら、燃焼体９の少なくとも上流
側に白金族系の触媒を担持せしめると、白金族触媒の発
火抑制機構により燃焼体９が高温になっても予混合ガス
を発火させにくくなるもので、これは逆火の初期に生じ
るミクロ火炎が白金族触媒に極めて接近して生じる為に
火炎が大きく成長しにくいためである。又、前述の如く
火炎が白金族触媒に極めて接近して生じるだめに、触媒
を担持する燃焼体９は高温化しやすく、更に高い輻射効
率を示すようになる。

又本発明の円筒形の熱透過体６は内部の熱を外部に放出
しやすいもので、燃焼体９の異常高温による逆火を抑制
する効果も有する。

第３図において、燃焼体９の下流に点火用ヒータ１１を
設けている。点火時に点火用ヒータ１１に通電すれば、
燃焼体９は点火ヒータ１１の輻射熱のみならず、自然対
流による熱により素早く高温化することが可能である。

このような構成を白金族系触媒を担持した燃焼体９に用
いれば予混合ガスは、高温となった燃焼体９で自発着火
しフレームレス燃焼を開始する。このようにすれば、高
圧放電等の手段によらず燃焼を開始できる。

また本発明では燃焼体９が長方形であるために点火用ヒ
ータを一本でも加熱しやすく、点火用ヒータ１１は円筒
内部全体をあらかじめ加熱するために、点火初期の不完
全燃焼とくに液体気化燃料の凝縮を防止できるものであ
る。

又消火時に点火用ヒータ１１を通電すれば消火後も触媒
の活性温度を保つことができるだめ、消火中の未然分の
排出を少なくすることも可能である。

前記の点火用ヒータとして、石英ガラス等の声人透過体
で作られた円筒中にコイルを入れた電気ヒータを用いた
ものである。この目的は素早い加熱速度を期待するため
である。ステンレスパイプにコイル状のヒータを入れた
ンーズヒータでは燃焼体９の温度上昇が遅く、着火まで
時間がかかるが、透明な管にコイルヒータを入れればコ
イルの輻射熱の一部はコイルヒータを囲む熱透過材を通
って触媒を担持する燃焼体９を加熱するだめに着火にい
たる時間が早いものである。又コイルは排気ガスに対し
て隔離されているので腐食もしにくい。

前記の点火用ヒータは排気室１０に設けることが好まし
い。なぜならば予混合気室７に設ければ燃焼体９の上流
より放出する輻射を妨害するとともに、本発明の特徴で
ある未然ガスのもれのない構造を維持することが、予混
合気室７に貫通するヒータのため困難になるからである
。

熱透過体６を略爪直に設ければ、熱透過体６の外周を上
昇する自然対流は上昇するにともない高温になっていく
、もし熱透過体６が水平に設けらｈてい／ζら、低τ晶
の対流が熱透過体６全長に渡って生じ大量の放熱ロスを
生じる。本発明のごとく垂直に設ければ対流による冷却
は受けにくく、熱透過体６は高温に保たれるだめに、高
い輻射効率を得られる。

排気室１０の下端に排気孔を設けたので、輻射効率の増
加が図れる。すなわち、燃焼体９より排出する排気ガス
は比較的高温の１１執透過体６外周を上昇するだめ、熱
透過体６の壁面が外部の空気による冷却作用を受けにく
いもので、当然対流による熱エネルギのロスは生じにく
い、このため垂直な予熱混合気室７は容易に高温化し有
効に二次輻射を放出する。さらに第二の作用は、排気ガ
スの燃焼熱は、この場合予混合気室７の壁面を介しての
熱交換により予混合ガスの予熱源となっている点にある
。すなわち、燃焼用空気まだは・１９ｉ料の予熱はよく
知られているように燃焼温度を高くする効果をもつ。し
だがって排気熱を回収した本発明の構成では燃焼体９の
高温化が容易になされ、燃焼体９の輻射量自体が遺訓す
るものである。

発明の効果 本発明の実施により輻射効率の増加が実現し、体感特性
が良く、即暖性にすぐれた赤外暖房効果が得られる。ま
た各種赤外線乾燥装置に応用してもその乾燥効果を著し
く高めるものである。さらに液体燃料を気化した場合に
は臭気あるいは異常・燃焼の防止も可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の燃焼装置の要部概略図、第２図は他の
従来例の燃焼装置の要部概略図、第３図は本発明の一実
施例の燃焼装置の垂直断面図、第４図は同装置の要部水
平断面図である。 ６・・・・・・熱透過材、７・・・・・・予混合気室、
９・・・・・燃・焼体、１ｏ・・・・・・排気室、１１
・・・・・・点火用ヒータ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料と燃焼用空気の予混合部と、前記予混合部下
   流に設けられた円筒形の熱透過体と、多数の燃焼孔を有
   する燃焼体を有し、前記燃焼体を前記熱透過体を仕切る
   ように配置し、前記熱透過体を予混合気室と排気室に２
   分割したことを特徴とする燃焼装置。
2. （２）燃焼体の少なくとも予混合室側に白金族系の触媒
   を担持させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の燃焼装置。
3. （３）熱透過体の内部を貫通する直線状の点火用ヒータ
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   燃焼装置。
4. （４）点火用ヒータを前記熱透過体の排気室に設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の燃焼装置。
5. （５）熱透過体および燃焼体を略垂直に設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。
6. （６）排気室の排気孔を前記熱透過体の下端に設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の燃焼装置。