JP3402009B2 - 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。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２６にカートリッジ
タンク２８から燃料が供給され、同タンク２６の燃料は
ポンプ２７によって気化器２９に供給される。そしてこ
の気化器２９で気化されて燃料ガスとなり、ノズル３０
より水平方向に噴出される。このノズル３０から噴出さ
れた燃料は、エジェクタ効果により一次空気を吸引しな
がら気化器２９の下流側に離れて設けた混合管３１内に
噴出されここで混合されて、混合管３１と一体のライン
形状のバーナ部３２に供給され、そこで燃焼される。生
じた燃焼排ガスは、バーナ部３２の周囲を覆うように配
設された燃焼筒３３で上方へ導かれ、上記燃焼筒３３を
覆ったダクト３４で送風機３５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２７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
な従来の構成の燃焼装置は、バーナ部３２が横長のライ
ン形状となっているため、火炎が長さ方向で左右均一に
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、さらに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３２が熱変形しやすいと
いう課題もあった。さらに、気化器２９と離れて、混合
管３１、バーナ部３２を配設するため、バーナ部３２の
熱を気化器２９に回収するようにする構成にすることが
難しい問題や、バーナ部３２が横長であるため、機器の
寸法も横長にならざるを得ない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３６で気化された燃料ガスをノズ
ル３７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３６に一
体形成された混合管３８内に上記燃料ガスを供給して、
この混合管３８内で燃料ガスと一次空気とを混合させ、
この混合管３８の上部開口より有天筒状のバーナ筒３９
内に噴出させ、ここで下向きに折り返させて混合管３８
の外周下方へ流れるようにして、バーナ筒３９の下方周
壁に設けた多数の炎孔４０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
８の外周を混合ガスが折り返し流れて、バーナ筒３９の
下方周壁に設けた多数の炎孔４０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がこれは燃焼炎の外周にバ
ーナリング４１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炎を抑えることができる
ようになる。

【０００７】しかしながら、混合管３８の外周壁とバー
ナ筒３９の内周壁との間に形成される空間の断面積が、
混合管３８の上開口部断面積と比較して急激に広くなる
ために、混合ガスの流速が落ちてよどみが発生し、逆火
が発生しやすいという欠点があった。また、バーナをコ
ンパクト化する為にバーナ筒３９の高さを低くすると、
混合管３８の長さが足りなくなって、ノズル３７から噴
出された燃料ガスのエジェクタ効果が弱くなり、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】本発明は上記課題を解決したもので、逆火
の防止と、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、さらに燃
料ガスと一次空気の混合及び整流を促進することを第２
の目的としたものである。

【０００９】

【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、下部周壁に多数の炎孔
を形成した有天筒状のバーナ筒とを備え、上記混合管
は、少なくともその上部周壁を上記バーナ筒の周壁に沿
うように形成し、上記混合管の外周壁と上記バーナ筒の
内周壁で形成される空間の断面積が混合管の上開口部か
ら下流に向かって混合管の上開口部断面積から徐々に増
加するように構成した。

【００１０】また第２の目的を達成するため、上記混合
管の上開口部端にストレート部を設けた構成とした。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、混合管の外周壁と
バーナ筒の内周壁で形成される混合ガスの流路断面積
が、混合管の上開口部からバーナ筒の燃焼部までの間で
急激に広がる部分がなく、徐々に増加するように構成し
てあるため、極端に混合ガスの流速が低下する部分や渦
流等の発生による乱れがないために逆火の発生を低減す
ることができる。さらに、混合ガスの流路断面積が徐々
に増加する構成により、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。

【００１２】また、第二の構成によれば、混合管の上開
口部での燃料ガスと一次空気の混合及び整流の促進、さ
らに、圧力変動を少なくすることができるため、バーナ
筒の燃焼部に均一で安定した火炎を形成させることがで
きる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面に基づい
て説明する。

【００１４】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。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の上面に取付けたしたポンプで、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。

【００１５】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からの燃焼排
ガスと室内空気流を混合して温風にするダクトである。
１０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。

【００１６】次に上記燃焼装置６の構成の一例を図１を
用いて説明する。１１は略リング状のバーナ受け座、１
２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１２の温度を検出するサーミスタ１５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。１６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。

【００１７】１７は上記ノズル１６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あ
る。この混合管１７は入口部１７Ａがスロート形状に形
成されていて、前記ノズル１６と対向しており、ノズル
１６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。

【００１８】１８は前記混合管１７を覆う如く上開口部
１７Ｂ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、上部はテーパ形状とし、下部周壁は多
数の炎孔１９を形成して燃焼部２０となしてある。そし
て、混合管１７の外周壁を上記バーナ筒１８の内周壁に
沿うように形成し、上記混合管１７の外周壁と上記バー
ナ筒１８の内周壁で形成される空間の断面積が混合管１
７の上開口部１７Ｂから下流に向かって混合管１７の上
開口部１７Ｂ断面積から徐々に増加するように構成して
ある。さらに、混合ガスの混合及び整流の促進を行うた
め、混合管１７の上部にストレート部１７Ｄを設けてあ
る。

【００１９】また上記バーナ筒１８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。

【００２０】２１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、２２はバーナ受け座１１に形成した受熱部であり、
２３は点火装置である。

【００２１】上記構成において、カートリッジタンク３
からタック２内に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１６から噴出され、その際エジェクタ効
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１７内で混合されてバーナ筒１８内に供給
され、燃焼部２０の炎孔１９から噴出して、点火装置２
３にて点火され燃焼する。そして生じた燃焼排ガスは燃
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。

【００２２】ここで、上記バーナ筒１８での燃焼につい
てもう少し説明する。ノズル１６より噴出された燃料ガ
スは、エジェクタ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１７内で流れ込んでこ
こで混合され、混合管１７の上開口部１７Ｂからバーナ
筒１８内に放出されて混合管１７外周を折り返し流れ
て、バーナ筒１８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。

【００２３】このとき上記バーナ筒１８の上部はテーパ
形状をしているため、混合管上開口部１７Ｂから燃焼部
２０までの流路面積は徐々に増加していき、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２１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２２はバーナ筒１８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。

【００２４】ところで、この燃焼装置は逆火が発生しに
くい構成をしている。以下その理由を詳述する。

【００２５】まず、ノズル１６より噴出された燃料ガス
が、エジェクタ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１７内で流れ込んでここ
で混合され、混合管１７の上開口部１７Ｂからバーナ筒
１８内に放出されて混合管１７外周を折り返し流れて、
バーナ筒１８の下方の燃焼部２０に設けた多数の炎孔１
９から噴出し、燃焼する。このとき、混合管１７の外周
壁とバーナ筒１８の内周壁で形成される混合ガスの流路
断面積が、混合管１７の上開口部１７Ｂからバーナ筒１
８の燃焼部２０までの間で急激に広がる部分がなく、徐
々に増加するように構成してあるため、極端に混合ガス
の流速が低下する部分や渦流等の発生による乱れがない
ために逆火の発生を低減することができる。また、混合
管１７の内部には一次空気が流れているため、混合管１
７の温度は比較的低く維持されており、もし、逆火が発
生して燃焼部２０の内側に火炎が入り込んだ場合でも、
混合管１７により火炎が冷却され燃焼が持続しないた
め、逆火の持続性も低減することができる。

【００２６】ところで、この燃焼装置はバーナ筒１８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。以下その理由を説明する。

【００２７】ノズル１６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１７のスロート入口部１７
Ａ（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１７の筒部１７Ｃ（ディフューザ部
分）で圧力を高められて、上開口部１７Ｂよりバーナ筒
１８内に放出される。

【００２８】このスロート入口部１７Ａ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１７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
１７Ｃ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必要であり、この
ため、ディフューザ部１７Ｃの長さはスロート入口部１
７Ａ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、メンテナン
ス性等の本体構成上の制約でバーナ筒１８の高さを低く
すると、混合管１７の長さが足りなくなってしまい、ノ
ズル１６から噴出された気化ガスのエジェクタ効果が弱
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１７の上開口部１７Ｂから燃焼部２０までの
混合ガス流路断面積は徐々に増加する構成となってお
り、極端に混合ガスの流速が低下する部分や渦流等の発
生による乱れがなく、混合管１７の長さがあたかも長く
なったようになり、混合管１７で生じるエジェクタ効果
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１７を長くすることな
く、すなわちバーナ筒１８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】なお、上記実施例では混合管１７の上部に
ストレート部１７Ｄを設けた燃焼装置で説明したが、ス
トレート部を設けなくてもよく、またバーナ筒の上部は
テーパ形状でなくてもよい。その他各部の構成も本発明
の目的を達する範囲であればどのような構成でもあって
もよい。

【００３２】

【発明の効果】以上実施例で説明したように本発明の燃
焼装置は、混合管の外周壁とバーナ筒の内周壁で形成さ
れる混合ガスの流路断面積が、混合管の上開口部からバ
ーナ筒の燃焼部までの間で急激に広がる部分がなく、徐
々に増加するように構成してあるため、極端に混合ガス
の流速が低下する部分や渦流等の発生による乱れがない
ために逆火の発生を低減することができる。また、混合
管の内部には一次空気が流れているため、混合管の温度
は比較的低く維持されており、もし、逆火が発生して燃
焼部の内側に火炎が入り込んだ場合でも、混合管により
火炎が冷却され燃焼が持続しないため、逆火の持続性も
低減することができる。

【００３３】また、混合管の外周壁とバーナ筒の内周壁
で形成される空間が、徐々に増加するように構成してあ
るため、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。

【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要部断面
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】

１６ ノズル １７ 混合管 １７Ｂ 上開口部 １８ バーナ筒 １９ 炎孔 ２０ 燃焼部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−18010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−90027（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−327704（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−29349（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−48224（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭39−4562（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 11/02 F23D 11/40 - 11/44

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、下部周壁に多数の炎孔を
   形成した有天筒状のバーナ筒とを備え、上記混合管は、
   少なくともその上部周壁を上記バーナ筒の周壁に沿うよ
   うに形成し、上記混合管の外周壁と上記バーナ筒の内周
   壁で形成される空間の断面積が混合管の上開口部から下
   流に向かって混合管の上開口部断面積から徐々に増加す
   るように構成した燃焼装置
2. 【請求項２】 上記混合管の上開口部端にストレート部
   を設けた請求項１記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 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、下部周壁に多数の炎孔を
   形成した有天筒状のバーナ筒とを備え、上記バーナ筒の
   上部はテーパ形状に形成し、かつ、上記混合管は、少な
   くともその上部周壁を上記バーナ筒の周壁に沿うように
   形成し、上記混合管の外周壁と上記バーナ筒の内周壁で
   形成される空間の断面積が混合管の上開口部から下流に
   向かって混合管の上開口部断面積から徐々に増加するよ
   うに構成した燃焼装置。