JPS62268908A - 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′ｉ０１燃注混合気を炎孔体より噴出させて燃
焼する燃焼装置に関し暖房等に供するものである。

従来の技術 従来のこの他燃焼装置を第ら１図〜第６因に示す。

第４図の構成は、例えば特開昭’ｃ３１−１７８１９号
公報に開示されたもので、１は外筒、２は金網筒、３は
金網筒２の一端を外筒１に取付ける取付金金具、４は金
網筒２の他端を閉塞するキャップ、５はつぼ状の気化筒
、６は気化筒５の上部開口部に配設された混合板、７は
ヒータ、８は気化筒５の側壁に挿入された空気ノズル、
９は空気ノズル８のほぼ中央に位置する燃料ノズノペ　
１ｏは金網筒２の内側に延伸された放電点火電極、１１
は気化筒５内に燃焼空気を供給するファン、１２は燃焼
熱を温風とする対流ファン、１３はファン１１と空気ノ
ズル８を接続する給気管、１４は給気管１３の途中に配
設された抵抗体、１５は燃料ノズル９に連通する定油面
装置、１６は抵抗体１４の上流側のファン吐出圧力を定
油面装置１０内（こ導（導圧管である。

次に上記従来の燃焼装置のｂ作について説明する。

ヒータ７に通電されて気化筒５が所定温度まで加熱され
ると、〕７ン１１が作動して燃焼空気を空気ノズル８よ
り気化筒５内に供給する。この時、抵抗体１４および空
気ノズル８の通風抵抗によって生じた圧力すなわちファ
ン吐出圧力は、導圧管１６によって定油面装置１５に導
かれ、定油面装置１５内の燃料を加圧し、燃料を燃料ノ
ズル９より吐出させる。気化筒５内に供給された燃料は
、加熱された気化筒５の内壁にて気化し、燃焼空気と混
合して空気過剰率μｍ１．０〜１．６の予混合気となり
、混合板６を通って金網筒２より内側に噴出する。噴出
した予混合気は点火電極１０に上り　。

点火され、金網筒２の内表面にて全一火燃焼を行なう。

第５因は例えば実公昭５９−３２０９号公報に示された
構成で外筒１７内に金網または多孔金属板から取る燃焼
筒１８を設け、この燃焼筒１８を内側の燃焼筒１９と外
側の燃焼筒２０とで構成すると共に、これに内側と外側
とからガスを導びく流路２１．２２を備え、内側の燃焼
筒１９の外周面１９ａと、外側の燃焼筒２０の内周面２
０ａとを各々焦、焼面とする。２３は枠体、２４は混合
管、２５はガスノズル、２６は分流板、２７は点火用導
火管である。

次に上記従来の燃焼装置の動作について説明する。ガス
ノズル２５より噴出するガスは、混合管２４内で所定の
空気を混入された混合ガスとなり、流路２１，２２とに
分流され一方は内側の燃焼筒１９にその内側から外向と
、他方は外側の燃焼筒２０にその外側から内向とに導び
かれ、各燃焼面１９ａ、２０ａには均一のガスが噴出が
得られここに点火すると各燃焼面１９ａ、２０ａに密着
して燃焼する。

第４図および第５図の従来例は、予混合気を金網又は薄
板の多孔金属板を炎口としてここから噴出させ、これら
の表面に密着して燃焼火炎を形成させるものである。こ
れらの多くは燃料に１次空気として理論空気量以上を供
給して燃焼させる全一次空気燃焼タイブで、炎口での燃
焼負荷を低くして燃焼反応格を薄くすると共に炎口自体
を８００〜９００°Ｃに赤熱させ熱放散を促進して火炎
温度を下げ、窒素酸化物（以下ＮＯｘという）の発生を
抑制しようとするものである。

これらにおいて炎口としての金網等が赤熱状態にありこ
の相互干渉および他物体からの熱反射等によって炎口自
体が高温になり材料劣化、変形を生じやすく耐久的にも
課題かあり、また炎口上流の予混合気の温度も上昇する
ことにより非常に逆火を生じやすい。この現象は都市ガ
ス、プロパン等のガス燃料に比べ、ヒータを有した気化
器に液体燃料と１次空気を供給して予混合気を作り燃焼
させる場合においては、すでに気化器出口で２００〜３
００°Ｃに予熱されてしまうため一層大きな課題となっ
ていた。

第４図の構成においては金網筒２と外筒１との間から金
網筒２の内方に向って石油の予混合気を導ひいて燃焼さ
せるが高温の金網筒２が内向きで対向していること、お
よび外筒１が金網筒２に近接していることによって、金
網筒２自体が著しく高温になりやすく、また気化筒５で
予熱されている予混合気がさらにキャンプ４、外筒１、
金網筒２の仏像１、輻射ｌこよって高温となり耐久性、
逆火しやすいことに問題かあった。

また第５図に示す従来例は炎口に相当する燃焼筒１９，
２０を１０〜２０朋と近接させ、且つ各々対向する面で
燃焼させるため相互干渉によって燃焼筒１９，２０が第
４図に示す従来例以上に高温となり同様の基本的問題点
があった。

これら炎口の温度の問題点は、ガラス筒、放熱フィン等
で放熱促進を図ること、および炎口での燃焼負荷を小さ
く設定すること等によっである程度改良できるが、逆に
燃焼量を少なくした場合、予Ｕ合気の炎口からの噴出速
度が遅くなって逆火しやすく、また広い炎口面積で燃焼
させるため火炎が不安定となること、放熱効果による燃
焼反応温度の過冷却をまねきＣｏ、ＨＣ等不完全燃焼成
分を発生することになる。

従ってこれら従来例では、最適条件に設定してもＮ　Ｏ
ｘ発生を少なくし、且つ完全燃焼とを満足するのはある
限られた燃焼量でしかなく、燃焼量の大小調節中は２／
３程度と狭く暖房等での使用において経済性、快適性の
面で大きな問題となっていた。

第６図は例えば実公昭５７−３２３４５号公報に示され
た構成で、２８は空気供給口孔２８Ａを設けた燃焼筒で
２９は炎口２９Ａを開口した炎口板、３０Ａは混合室３
０に接続された燃料パイプ、３１は仕切壁、３２は空気
通路３３を構成する外筒、３３Ａは空気パイプ、３４は
空気通路３３の終端に接続された１次空気パイプで混合
室３０に連通する。３５は１次火炎、３６は燃焼室であ
る。

３７は２次火炎、３ａは燃焼室３６の中央部、３９は出
口である。

次に上記従来の燃焼装置の動作について説明する。空気
パイプ３３Ａからの空気は空気通路３３の接線方向に供
給され、２次空気は空気供給孔２８Ａに対して一定の角
度をもって燃焼室３６に吐出され旋回流となる。燃料パ
イプ３４からの燃料と１次空気パイプ３４よりの空気と
混合して予混合気となり炎口２９Ａより噴出する。ここ
に点火すれば炎口２９Ａに密着して１次火炎３５とこの
後流に２次火炎を形成して燃焼する。

本構成の狙いは２次空気と予混合気とか良く混合されす
すの発生を少すくシ、また２次空気量を少なくして燃焼
効率を向上させ、１次空気量を比較的低くして使用し火
炎温度を下げてＮＯｘ発生量を減らそうとするものであ
る。しかし１次空気量を減らしても炎口板２９に密着し
て１次火炎３５が明確に形成され、この１次炎炎３５が
まだ１５００”Ｃ程度と高温のため、この領域でのＮＯ
ｘ発生量が多く、室内暖房器等に使用した場合人体への
悪影響が問題となる。

また１次火炎３５か炎口２９Ａに沿着および一部、中に
入り込んで形成されるため炎口板２９自体が高温となり
逆火やすく白灯油を燃料とした場合この傾向が著しく燃
焼量の調節中が非常に少ない欠点がある。

さらに燃焼室３６に２次空気が旋回して供給されるが、
この２次空気は燃焼筒２８の内壁面に沿って流れるため
、炎口板２９の中央部（こは充分到達せず、ここの炎口
２９Ａ出口の予混合気および１次火炎３５の近傍に２次
空気が供給されない。

従って炎口板２９の外周部と中央部で２次空気量の供給
に極端なアンバランスが生じ、トータル的な燃焼効率の
向上を図りにくく、この点からも逆火抑制とＮＯｘ量の
減少に一定の限界があった。

第４図〜第６図に示す従来例の他にも低ＮＯｘを図るた
めの構成が知られており、例えは燃料および空気を燃焼
室に旋回して供給するものもあったが完全燃焼化が困難
であったり燃焼騒音や炎口に１次火炎が密着して形成さ
れるととＩこよる逆火、ＮＯｘ発生量か多い等の基本的
課題をη′していた。

発明が解決しようとする問題点 前記のようｔ従来の構成において、ＮＯｘ発生量を抑制
し、巾広く燃焼量を調節しても逆火、炎口の劣化、変形
を生じることがｆＬ　＜　、さらに完全燃焼化が図れる
燃焼装置がなく大きな問題となっていた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、ＮＯｘ
の発生を大巾に抑制して特に室内環境を改善し、巾広く
燃焼量の調節して安定燃焼と完全燃焼化を図り経済性、
決別性を向上させると共に耐久性の向上を図った燃焼装
置を提供す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は、環状
の外炎孔体とこの外炎孔体に形成され内方向に全一次子
混合気を旋回噴出させる複数個の気孔と、外炎孔体の内
側に対向して設け金網、発泡体等からなり全一次子混合
気を表面で匣着燃焼させる内炎孔体と、外炎孔体と内炎
孔体との間に形成した燃焼室とこの燃焼室に外炎孔体の
気孔より遊離して形成した旋回胃炎帯とからなる。

作　　　用 本発明は上記した構成によって、外炎孔体および内炎孔
体より最適空気比に奴定された全一次子混合気を燃焼室
に噴出させ、内炎孔体の表面で比着燃焼させると共に外
炎孔体の気孔から遊離し旋回する青炎火炎帯を形成させ
る。この時気孔から噴出した全一次子混合気に排気ガス
の再循環が行なわれる作用と気孔に密着する１次火炎が
形成されないことから火炎温度の局部上昇防止と全体温
度の引下か因られＮＯｘ発生汝の大巾な減少が因れる。

また外炎孔体が４００〜６００″Ｃまた内炎孔体も８０
０”Ｃ程度にしかと昇せず相互干渉による過熱がないの
で材料劣化、変形がなく耐久性を向上させることができ
、火炎帯が外炎孔体、内炎孔体より予混合気上流側番こ
移行する逆火現象が起らない。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図の添付図面にも
とづいて説明する。４０はヒータ４１を有する気化筒で
この上端に複数個の通孔４３を形成した混合板４２が連
設されている。４４は送風機４５に連通し気化筒４０の
側壁に開口する送風管、４６は液体燃料をポンプ４７よ
り気化筒４０内に供給する燃料パイプである。４ｄは外
筒、４９は複数個の気孔５０を設けた外炎孔体でこの下
端は中央に穴を有する底板５１混合板４２に連設してい
る。５２は外筒４８と炎孔体４９との間に形成した全一
次子混合気の通路、５３は炎孔体４９の内側に位置し金
網、発泡体等よりなる内炎孔体で小孔５４を有する整流
体５３、キャップ５６と一体的に構成され）に板５１上
に連設されている。５７は外炎孔体４９と内炎孔体５３
との間に形成した燃焼室、５８は気孔５０より噴出した
全一次子混合気の燃焼火炎を示す環状の旋回青炎帯であ
る。５９は外炎孔体４９と旋回青炎帯５８との遊離間隙
を、６０は内炎孔体５３と旋回青炎帯５８との間隙を示
す。６１は排気筒、６２は点火電極である。図中の矢印
は１次空気および予混合気の流れを示す。

第２図は第１図Ａ−Ａ線における破断図、第３図は予混
合気の１次空気比に対するＮＯｘ発生量の相対比較を示
す特性−である。

次に上記構成における動作を説明する。

まずヒータ４１（こ通電し気化筒４０を２５０〜３００
″Ｃに予熱し、次に送風機４５、ポンプ４７を駆動する
と液体燃料と理論空気量以上である１次空気が気化筒４
０内に供給されここで全一次子混合ガスとなって混合板
４２の中央通路５２、整流筒５４内に導ひかれる。この
通路５２に入った全一次子混合気は、外炎孔体４９に設
けられた気孔５０から内方に噴出される。この時気孔５
０が接線方向に設けられていることから全１次予混合ガ
スは燃焼室５７に旋回流を与えられて噴出する。

ここに点火電極５７の火花で点火すると旋回青炎帯５８
を形成して燃焼する。この旋回青炎帯５８は最適の空気
比設定によって炎孔体４９の内周壁および気孔５０の出
口より１〜３朋の遊離間隙を形成し、且つ環状で薄膜の
旋回青炎となる。

また整流体５４内に入った予混合気は小孔５５で均一に
整流されて内炎孔体５３より燃焼室５７側に噴出し、こ
の内炎孔体５３の外表面に密着して燃焼し８００”Ｃ程
度に赤熱している。

この燃焼状態時に炎孔体４９の内周壁と旋回青炎帯５８
と遊離間隙５９において気孔５０より噴出した全一次子
混合気に外方に広がろうとする旋回胃炎帯からＤト気ガ
スの一部が混入し、全一次子混合気の温度上昇促進と、
より希Ｒ混合気とする循環作用が発生している。

さらに上記外炎体４９の気孔５０より噴出した予混合気
に内炎孔体５３の表面て燃焼した排気ガスの一部も混入
し、同様の作用が生じている。内炎孔体５３表面でのＮ
Ｏｘの低い燃焼と、前記した燃焼時の作用によって旋回
青炎帯５８に局部高温部の発生が防止され全体の火炎温
度も低下することから総合的ｆＬ　ＮＯｘの発生量を減
少させることができる。

また内炎孔体５３０表面で常に密着して燃焼しているこ
とおよびこの燃焼と旋回青炎帯５８とが干渉し合うと共
に燃焼室５７中で火炎と排気ガスが循環していることに
よって保炎効果が発揮され高空気比設定や燃焼量の大小
調節時等においても火炎の吹飛び等のない安定した燃焼
と、Ｃｏ、　ＨＣの発生のない完全燃焼化が図れる。

さらに外炎孔体４９の気孔５０には火炎が密着していな
いので４００〜６００°Ｃの温度に保たれることから、
この外炎孔体４９と対向している内炎孔体５３への輻射
熱が減少し、内炎孔体５３自体も過熱を防止でき最高で
も８００°Ｃ程度ｌこ保つことができる。これら（こよ
って両炎孔体の変形、材料劣化が防止され、予混合気の
過熱がなく逆火の発生も防止できる。

この燃焼状態は、燃焼量を大きく変えても同様の作用、
効果を発揮し、燃焼量調節巾を１／３以上と大きくでき
る。

また第３図に示すごとく１次空気比か低い状態ではＮＯ
ｘ発生量が著しく多くなる。これは１次火炎が気孔に盲
着して形成されると、この１次火炎自体が１５００°Ｃ
以上の高温となることと前記した排気ガスの予混合気へ
の循環混入効果が無くなるためである。外炎孔体４９の
気孔５０より遊離した旋回青炎帯５８内炎孔体５３での
屁着した燃焼は、各々の燃焼負荷および１次空気比の任
意な設定によって形成させることができ、−実験データ
を示す第３図の特性図で１次空気比か１．５付近以上で
ＮＯｘ　発生量が急に大巾な減少を示すのはここが上記
の外炎孔体４９から遊離した旋回青炎帯５８を形成する
ポイントである。

実施例は液体燃料を用いたものであるが都市ガス、プロ
パン等のガス燃料であっても同様の作用、効果か得られ
ることはもちろんである。

発明の効果 以上のように本発明の燃焼装置によれば次の効果が得ら
れる。

（１）２つの炎孔体を対向させるが、一方は炎孔体の表
面で密着で密着燃焼させると共に他方は炎孔体より遊離
した旋回胃炎帯を形成させることによって、全一次子混
合気への排気ガスの循環作用および＆焼火炎の局部高温
域の発生を防止してＮＯｘ発生を抑制し、且つ両炎孔体
の熱反射等の相互干渉を少なしで過熱を防止し、予混合
気の温度上昇も抑制することによって逆火を防止でき、
材料劣化、変形も生じることがなく耐久性を向上させる
ことができる。

（２）予混合気に排気ガスか均一に混入することおよび
旋回青炎帯からの伝導、輻射によって適度に温度上昇し
燃焼しやすい状態に継持されると共に旋回による混合促
進、保炎作用でＣｏ、ＨＣの発生のない完全燃焼化と安
定した燃焼状態が得られる。

また内炎孔体に花着した表面燃焼と外炎孔体より遊離し
た旋回青炎帯との相互作用によって上記効果をさらに高
めることができる。

（３）燃焼量調節巾を１，７３以上と大きくすることが
でき経済性、快適性の向上が図れる。

（４）燃焼火炎が短く装置および応用機器の小形化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施例の燃焼装置の側断面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線における断面−、第３図は１次空
気比とＮ　Ｏｘ発生量の相関を示す特性図、第４因、第
５図、第６図は従来の焔、焼装置を示す側断面図である
。 ４９・・・・・・外炎孔体、５０・・・・・気孔、５２
・・・・・・通路、５３・・・・内炎孔体、５８・・・
旋回胃炎帯。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名５３
−一一内炙孔体 第　１　図　　　　　　　　　　　　　　　　　犯−り
絶回嘴づ？テ第２図 Ｄ）３図 −ノ（空気しＩｌ：＋（弛ン　− 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 環状の外炎孔体と、この外炎孔体に形成され内方向に全
   一次子混合気を旋回噴出させる複数個の気孔と、外炎孔
   体の内側に対向して設け金網、発泡体等からなり全一次
   子混合気を表面で密着燃焼させる内炎孔体と、前記外炎
   孔体と内炎孔体との間に形成した燃焼室と、この燃焼室
   に外炎孔体の気孔より遊離して形成した旋回青炎帯とか
   らなる燃焼装置。