JP3094795B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料ガスを噴出して燃焼
させる燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の燃焼装置としては、ガス
あるいは灯油等を気化させた液体燃料ガスを燃焼させる
ものがある。以下この液体燃料ガスを燃焼させる燃焼装
置を例にして説明すると、このような燃焼装置は図３に
示すように構成されている。

【０００３】すなわち、まずタンク２４にカートリッジ
タンク２５から燃料が供給され、同タンク２４の燃料は
ポンプ２６によって気化器２７に供給される。そしてこ
の気化器２７で気化されて燃料ガスとなり、ノズル２８
より水平方向に噴出される。このノズル２８から噴出さ
れた燃料は、エジェクター効果により一次空気を吸引し
ながら気化器２７の下流側に離れて設けた混合管２９内
に噴出されここで混合されて、混合管２９と一体のライ
ン形状のバーナ部３０に供給され、そこで燃焼される。
生じた燃焼ガスは、バーナ部３０の周囲を覆うように配
設された燃焼筒３１で上方へ導かれ、上記燃焼筒３１を
覆ったダクト３２で送風機３３からの室内空気流と混合
され、温風として排出されて暖房に利用される。そし
て、この燃焼装置はポンプ２６の駆動周波数や印加電圧
を変えて燃料供給量を調節すると、一次空気量もそれに
つれて増減し、燃料と空気の比が一定に保たれたまま燃
焼量を変えることができるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な構成の燃焼装置は、バーナ部３０が横長のライン形状
となっているため、火炎が左右均一になり難く、どうし
ても両端の燃焼が乱れやすい傾向があり、そして燃焼炎
が真上に吹き出されるため、流れを抑えることが難し
く、リフト燃焼を生じやすいという課題があった。ま
た、経年的にも、ライン形状であるため温度の不均一に
よって、バーナ部３０が変形しやすいという課題もあっ
た。さらに、気化器２７と離れて、混合管２９、バーナ
部３０を配設するため、バーナ部３０の熱を気化器２７
に回収するようにする構成が取り難い問題や、バーナ部
３０が横長であるため、機器の寸法も横長になるという
課題もあった。

【０００５】従来このような課題を解決するために、図
４に示すような燃焼装置が提案されている。すなわちこ
の燃焼装置は、気化器３４で気化された燃料ガスをノズ
ル３５より垂直方向に噴出し、その際に生じるエジェク
ター効果で吸引した一次空気と共に前記気化器３４に一
体形成された混合管３６内に上記燃料ガスを供給して、
この混合管３６内で燃料ガスと一次空気とを混合させ、
この混合管３６の上部開口より有天筒状のバーナ筒３７
内に噴出させ、ここで下向きに折り返させて混合管３６
の外周下方へ流れるようにして、バーナ筒３７の下方周
壁に設けた多数の炎孔３８から混合ガスを噴出し燃焼す
るようになっている。

【０００６】このような構成の燃焼装置では、混合管３
６の外周を混合ガスが折り返し流れて、バーナ部３７の
下方周壁に設けた多数の炎孔３８から混合ガスを均一に
噴出させて燃焼させるため、火炎が均一になり、かつ燃
焼炎が外周方向に噴出されるようになってもこれは燃焼
炎の外周にバーナリング３９を設けて燃焼炎が上方に流
れるようにするといった簡単な構成でリフトするのを抑
えることができ安定した燃焼を行わせることができるよ
うになる。

【０００７】しかしながら、気化器３４で気化されたガ
スをノズル３５より垂直方向に噴出するため、バーナ部
３７の高さが高くなり、燃焼筒３１やダクト３２の高さ
寸法が高くなる傾向があった。そして機器の倒れ易さ
や、メンテ性等の本体構成上の制約でバーナ部３７の高
さを低くすると、混合管３６の長さが足りなくなって、
ノズル３５から噴出された燃料ガスのエジェクター効果
が弱くなり、一次空気の吸引量が減少して、燃焼炎が乱
れやすく、風などの外乱によって黄火の発生、ＣＯ、臭
気そして失火などの異常燃焼を生じやすくなるという課
題があった。

【０００８】また、一次空気量の不足を補うため、送風
機３３からの風の一部をノズル３５の噴出に合わせて供
給するようにしても、送風機３３からの一次空気供給構
成が複雑になるとともに、その一次空気供給構成のばら
つきや、電圧変動や、ほこり等によって、一次空気供給
量が変動してしまい、結局は上記と同様一次空気吸引量
が減少して異常燃焼を生じてしまうという課題があっ
た。

【０００９】本発明は上記課題を解決したもので、燃焼
装置のコンパクト化を図りつつ良好な燃焼ができるよう
にすることを第１の目的とし、さらに逆火の防止と騒音
低減を図ることを第２の目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を達成するため、燃料ガスを噴出するノズルと、このノ
ズルの下流側に該ノズルから噴出された燃料ガスのエジ
ェクター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わ
せて配置した無底筒状の混合管と、この混合管を覆うよ
うにその上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部
と、この混合管部に連なる燃焼部とを備え、上記混合管
部は前記混合管の周壁に沿うように形成すると共に燃焼
部は混合管部より大径として多数の炎孔を形成し、かつ
上記混合管部の内周壁と前記混合管の外周壁及び上開口
部端との間の断面積は混合管の上開口部断面積と略同一
とした構成としてある。また燃料ガスを噴出するノズル
と、このノズルの下流側に該ノズルから噴出された燃料
ガスのエジェクター効果で一次空気を吸引する入口部を
向かい合わせて配置した無底筒状の混合管と、この混合
管を覆うようにその上開口部側から覆着した有天筒状の
混合管部と、この混合管部に連なる燃焼部とを備え、上
記混合管部は前記混合管の上開口部端との間から燃焼部
に向かってテーパー状に拡大させると共に燃焼部は混合
管部より大径として多数の炎孔を形成した構成としてあ
る。

【００１１】また第２の目的を達成するため、上記記混
合管部はこれを覆う略円錐形状筒部との二重壁構成とし
てある。

【００１２】

【作用】本発明は上記構成によって、混合管の上開口部
からバーナ筒の燃焼部までの間の混合ガス流路断面積が
混合管の上開口部断面積と略同一、あるいはテーパー状
に拡大して、混合管長さがあたかも長くなったような形
となり、混合管が短くても、すなわちバーナ筒のサイズ
がコンパクトでも十分な一次空気が吸引でき、かつこの
一次空気と燃料ガスとの混合も十分に行われるようにな
り、良好な燃焼が可能となる。また、コンパクトであり
ながら混合管部からの混合ガスは大径の燃焼部で混合ガ
スの混合及び均圧化が促進されとともに炎孔面積も大き
く確保することができる。

【００１３】また、第２の構成によれば炎孔に形成され
る火炎によって高温になりやすいバーナ上部は円錐形状
筒部と混合管筒部との二重構造となっていてそれら二重
壁による遮熱及び遮音効果によって、混合ガスの温度は
比較的低く維持され、混合ガスの温度が高くなりすぎて
混合ガスの流れに澱みが生じたときに発生しやすい逆火
現象のような異常燃焼が低減できるとともに、遮音効果
によってノズルからの混合管内への混合ガスの流入音及
び混合管内での混合音などを低減することができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について添付図面に基づ
いて説明する。

【００１５】まず、図２を用いて本発明の燃焼装置を用
いた温風暖機器の構成を説明すると、１は本体ケース
で、その下方側部に液体燃料を保有するタンク２とその
タンク２上部に着脱自在なカートリッジタンク３が配設
してある。４はタンク２の上面に取付けたポンプで、そ
の上端から送油パイプ５を導出して燃焼装置６に燃料を
供給するようになっている。

【００１６】７は燃焼装置６からの燃焼ガスを上方へ導
く燃焼筒で、その背部に室内空気流を取入れ送出する送
風機８が配設してある。９は上記燃焼筒７からの燃焼ガ
スと室内空気流を混合して温風にするダクトである。１
０は前記燃焼装置６の燃焼や送風機８を制御する制御部
で、操作部から入力される運転条件信号に基づいてポン
プ４や送風機８などを予め決められたシーケンスで制御
するようになっている。

【００１７】次に上記燃焼装置６の構成を図１を用いて
説明すると、１１は略リング状のバーナ受け座、１２は
このバーナ受け座１１にその中心方向に向かって一体形
成した気化器で、前記ポンプ４からの燃料が供給される
ようになっており、この燃料を気化して燃料ガスとする
ようになっている。１３は上記気化器１２内に設けた気
化素子で、燃料の気化効率を上げるためのものである。
１４は気化器１２を所定温度に保つヒータで、気化器１
２の温度を検出するサーミスタ等の温度検出手段１２ａ
からの入力に基づく制御部１０からの出力によって制御
されるようになっている。１５は前記気化器１２の端部
に一体に取り付けたノズルで、気化器１２からの燃料ガ
スを噴出するものである。

【００１８】１６は上記ノズル１５の上方に位置する如
くバーナ受け座１１に載置した無底筒状の混合管で、上
部が若干大径になる上向きテーパー状に形成してある。
この混合管１６は入口部１６Ａがスロート形状に形成さ
れていて、前記ノズル１５と対向しており、ノズル１５
から噴出された燃料ガスとその燃料ガスの噴出によるエ
ジェクター効果で吸引する一次空気とを混合させるよう
になっている。

【００１９】１７は前記混合管１６を覆う如く上開口部
１６Ｂ側からバーナ受け座１１に重ねて覆着した有天筒
状のバーナ筒で、少なくともその上部周壁を前記混合管
１６の周壁に沿うような型に形成して混合管部１８とな
すと共に、下部周壁は多数の縦長の炎孔１９を形成して
燃焼部２０となしてある。そして、このバーナ筒１７は
その混合管部１８の内周壁と前記混合管１６の外周壁及
び上開口部１６Ｂ端との間の断面積は混合管１６の上開
口部１６Ｂの断面積と略同一とした構成としてある。す
なわち、上記バーナ筒１７は、上記混合管１６の上開口
部１６Ｂの断面積Ａと、混合管上開口部１６Ｂの縁とバ
ーナ筒１７の上部内面との間の断面積Ｂと、混合管上開
口部１６Ｂの縁外周とバーナ筒１７内周壁との間の断面
積Ｃと、そして混合管１６の上開口部１６Ｂからバーナ
筒１７の炎孔１９のほぼ上端までの外周壁とバーナ筒１
７の内周壁との間の断面積Ｄをほぼ同一としてある。

【００２０】また上記バーナ筒１７の燃焼部２０は炎孔
１９を数多く形成してその総面積が大きくできるように
するとともに混合ガスの拡散混合及び均圧化促進のため
に円筒状に膨らました構成としてある。

【００２１】さらに、上記バーナ筒１７はその混合管部
１８の外周をキャップ状の略円錐形状筒部２１で覆って
ある。すなわち、混合管部１８の上部から燃焼部２０ま
で円錐状に徐々に大きくなる円錐状筒部２１が覆着して
あり、混合管筒部１８Ａとの二重壁としてある。

【００２２】２２は炎孔１９の外周部を囲む如くバーナ
受け座１１に取り付けた上向きテーパー状のバーナリン
グ、２３はバーナ受け座１１に形成した受熱部である。

【００２３】上記構成において、カートリッジタンク３
から一定油面を保つようにタンク２に供給されている液
体燃料は、ポンプ４によってタンク２から吸い上げら
れ、送油パイプ５を介して燃焼装置６の気化器１２に送
られる。送られた燃料はヒータ１４で所定温度以上に保
たれた気化器１２内で気化し高圧の燃料ガスとなってノ
ズル１５から噴出され、その際エジェクター効果により
一次空気を吸引しながら気化器１２の下流側に設けた混
合管１６内で混合されてバーナ筒１７内に供給され、燃
焼部２０の炎孔１９から噴出して燃焼される。そして生
じた燃焼ガスは燃焼筒７の上方へ流れてゆき、ダクト９
内で送風機８からの室内空気流と混合され、温風として
排出されて暖房に利用される。そして、制御部１０は操
作部で設定された条件に基づいて、ヒータ１４、ポンプ
４、送風機８などを予め決められたシーケンスで制御し
て、運転の開始、停止、また燃焼量の可変等の運転制御
をする。

【００２４】ここで、上記バーナ筒１７での燃焼につい
てもう少し説明すると、ノズル１５より噴出された燃料
ガスは、エジェクター効果により一次空気を吸引しなが
ら気化器１２の下流側に設けた混合管１６内に流れ込ん
でここで混合され、混合管１６の上開口部１６Ｂからバ
ーナ筒１７内に放出されて混合管１６外周を折り返し流
れて、バーナ筒１７の下方の燃焼部２０に設けた多数の
炎孔１９から噴出し、燃焼する。

【００２５】このとき上記燃焼部２０は混合管部１８よ
り大径となっているため混合ガスはこの部分で拡散混合
及び圧力の均一化が促進されて炎孔１９から均一に噴出
し、均一な火炎を形成する。そしてこの火炎はその外周
に位置するように設けたバーナリング２２によって上方
向きになるようその火炎形成方向を制御され、リフトの
ない安定した燃焼を行うようになる。また、受熱部２３
はバーナ筒１７の燃焼部２０に形成される火炎で加熱さ
れ、この火炎からの熱回収作用によって、気化器１２の
温度を一定温度以上に保つようになり、ヒータ１４への
通電の一部或いは全部を軽減することが可能となる。

【００２６】ところで、この燃焼装置はすでに記載した
通り燃料ガスの噴出時にそのエジェクター効果で一次空
気を吸引するのであるが、バーナ筒１７がコンパクトで
あっても十分な一次空気を吸引することができるように
なっている。以下その理由を詳述する。

【００２７】まず、ノズル１５から気化された燃料ガス
が噴出するとこれが駆動流となって、その周囲の空気
が、該駆動流の噴出によって周囲に生じる負圧と駆動流
の粘性とによって引きずられて混合管１６のスロート入
口部１６Ａ（入り口の曲線部）より入り、駆動流とこの
一次空気とが混合し、混合管１６の筒部１６Ｃ（ディフ
ューザ部分）で圧力を高められて、上開口部１６Ｂより
バーナ筒１７内に放出される。

【００２８】このスロート入口部１６Ａの大きさは、炎
孔面積の比率によって決定され、かつ混合管１６内壁の
荒さなどで左右され、これが滑らかな場合は３０〜４５
％、荒い場合は４５〜６０％のとき１次空気の吸引性が
よく、実用上、炎孔面積の３０〜７０％で高率の吸引量
が得られるようになっている。そして、ディフューザ部
１６Ｃは、ここを流れる１次空気と燃料ガスとの混合ガ
スが渦流を起こすことなく適当な膨張を許すよう、その
断面積を急変させずに拡大することが原則で、このた
め、ディフューザ部１６Ｃの長さはスロート入口部１６
Ａの直径の６〜１０倍の長さとし、混合ガスの流れに沿
って直径を角度４〜１０゜で拡大していくのが適当な寸
法となっている。

【００２９】ところが、機器の倒れ易さや、メンテ性等
の本体構成上の制約でバーナ筒１７の高さを低くする
と、混合管１６の長さが足りなくなってしまい、ノズル
１５から噴出された気化ガスのエジェクター効果が弱く
なってしまう。

【００３０】しかしながらこの燃焼装置の構成によれ
ば、混合管１６の上開口部１６Ｂから燃焼部２０までの
混合ガス流路断面積が上記混合管１６の上開口部１６Ｂ
の断面積Ａとほぼ同一、好ましくはテーパー状に若干大
きめとなるようにしてあるため、混合管１６の長さがあ
たかも長くなったようになり、混合管１６で生じるエジ
ェクター効果は混合管自体の長さは短くても大幅に増加
する。これは燃焼量によって異なるが、実験によれば、
１０〜５０％ＵＰした。したがって、混合管１６を長く
することなく、すなわちバーナ筒１７を大きくすること
なく十分な一次空気が吸引できるようになり、良好な燃
焼が可能となる。

【００３１】また、この実施例で記載した燃焼装置６は
バーナ筒１７の上部、すなわち燃焼部２０の炎孔１９に
形成される火炎によって加熱される上部は、混合管部１
８の外周に円錐状筒部２１が覆着してあって、この部分
は二重壁としてあるから、円錐状筒部２１による遮熱作
用が期待できる。これによってこの燃焼装置６では、燃
焼部２０に形成される火炎によってバーナ筒１７の混合
管部１８が熱せられすぎる心配がなくなり、バーナ筒１
７内で混合ガス温度が高くなりすぎて、混合ガスの流れ
に澱みを生じたときに発生しやすくなる逆火現象のよう
な異常燃焼も低減できる。

【００３２】さらに、上記円錐状筒部２１は遮音作用も
期待できるから、ノズル１５より噴出された燃料ガスの
噴出音や、混合管１６内に流入する音ならびにその混合
管１６内で燃料ガスと一次空気が混合する音を遮音する
ことができ、騒音低減も可能となる。

【００３３】なお、上記実施例では液体燃料をガス化さ
せる方式の燃焼装置で説明したが、これはガスを直接燃
焼させる燃焼装置であってもよく、またバーナ筒１７は
混合管部１８と燃焼部２０とを一体形成して円錐状筒部
２１を別体構成としたもので説明したが、これは円錐状
筒部２１を燃焼部２０と一体形成して混合管部１８を別
体構成としてもよく、その他各部の構成も本発明の目的
を達成する範囲であればその構成はどのようなものであ
ってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置
は、混合管の長さを長くすることなく燃料ガスによるエ
ジェクター効果を増加させて十分な一次空気の吸引と混
合を可能とすることができ、コンパクト化を図りつつ良
好な燃焼を行わせることができる。また、コンパクト性
を維持しつつ混合ガスの混合及び均圧化を促進できると
ともに炎孔面積も大きく確保することができる。

【００３５】また、高温になりやすいバーナ上部を円錐
形状筒部と混合管筒部との二重構造としたものにあって
は、その二重壁による遮熱及び遮音効果によって、混合
ガスの温度が高くなりすぎることによって生じやすい逆
火現象のような異常燃焼を低減できるとともに、遮音効
果によってノズルから噴出された燃料ガスの混合管内へ
の流入音や混合管内での混合音などを遮音することがで
き、燃焼性能のさらなる向上と騒音低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃焼装置の断面図

【図２】同燃焼装置を用いた温風暖房機の要部断面図

【図３】従来の燃焼装置の用いた温風暖房機の断面図

【図４】同従来の他の燃焼装置を示す要部断面図

【符号の説明】

１５ ノズル １６ 混合管 １７ バーナ筒 １８ 混合管部 １９ 炎孔 ２０ 燃焼部 ２１ 円錐状筒部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−340516（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−353303（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−22119（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 11/02 F23D 11/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ガスを噴出するノズルと、このノズル
   の下流側に該ノズルから噴出された燃料ガスのエジェク
   ター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わせて
   配置した無底筒状の混合管と、この混合管を覆うように
   その上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部と、こ
   の混合管部に連なる燃焼部とを備え、上記混合管部は前
   記混合管の周壁に沿うように形成すると共に燃焼部は混
   合管部より大径として多数の炎孔を形成し、かつ上記混
   合管部の内周壁と前記混合管の外周壁及び上開口部端と
   の間の断面積は混合管の上開口部断面積と略同一とした
   燃焼装置。
2. 【請求項２】燃料ガスを噴出するノズルと、このノズル
   の下流側に該ノズルから噴出された燃料ガスのエジェク
   ター効果で一次空気を吸引する入口部を向かい合わせて
   配置した無底筒状の混合管と、この混合管を覆うように
   その上開口部側から覆着した有天筒状の混合管部と、こ
   の混合管部に連なる燃焼部とを備え、上記混合管部は前
   記混合管の上開口部端との間から燃焼部に向かってテー
   パー状に拡大させると共に燃焼部は混合管部より大径と
   して多数の炎孔を形成した燃焼装置。
3. 【請求項３】上記混合管部はこれを覆う略円錐形状筒部
   との二重壁構成とした請求項１または２記載の燃焼装
   置。