JP6454860B2 - 燃焼促進器及び同燃焼促進器を用いた加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、火炎が形成される燃焼空間の周囲に配置して燃焼空間の内部での火炎の燃焼を促進させるための燃焼促進器、及び同燃焼促進器を用いた加熱装置に関するものである。

火炎は、燃料と酸素との化学反応により空間内に形成される。そして、燃料と酸素とが継続的に供給されるとともに、燃焼によって生成された燃焼ガスが継続的に排出されることで、空間内の所定位置に火炎が保持される。

そのため、火炎は、外気の影響によって燃料や酸素の供給や燃焼ガスの排出が乱されると、不完全燃焼による温度低下や煙の発生が生じたり、燃焼が継続できずに消炎してしまう。

そこで、従来においては、火炎が形成される燃焼空間の周囲に筒状のカバーを設けて、火炎が外気の影響を受けずに継続して燃焼できるようにしている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開平８−２３５９３０号公報

ところが、上記従来のように燃焼空間の周囲に筒状のカバーを設けただけでは、外気の影響を受けることがなくなるものの、燃焼自体を促進させることはできない。

そこで、本発明者は、鋭意研究を重ね、燃焼空間の周囲に設けるカバーの構造を改良することで、燃焼自体を促進させることができるようにした。

請求項１に係る本発明では、燃焼促進器において、火炎が形成される燃焼空間の外側に、燃焼空間に流入する空気を燃焼空間の内部で旋回させるための外側旋回流入部を上下に並べて複数段形成するとともに、各段の外側旋回流入部の間に仕切壁を形成し、火炎が形成される燃焼空間の内側に、燃焼空間に流入する空気を燃焼空間の内部で旋回させるための内側旋回流入部を上下に並べて複数段形成するとともに、各段の内側旋回流入部の間に仕切壁を形成し、外側旋回流入部と内側旋回流入部とで同一方向に向けて旋回させ、前記外側旋回流入部と前記内側旋回流入部とからなる旋回流入部が前記燃焼空間の外側及び内側に上下に並べて複数段形成されるとともに、各段の旋回流入部の間に仕切壁が形成されるように構成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、加熱装置において、前記請求項１に係る燃焼促進器に燃焼空間の内部で旋回する燃焼ガスを排出するための旋回排出部を形成するとともに、旋回排出部に熱交換器を連通することにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、燃焼促進器において、火炎が形成される燃焼空間の外側又は／及び内側に、燃焼空間に流入する空気を燃焼空間の内部で旋回させるための旋回流入部を上下に並べて複数段形成するとともに、各段の旋回流入部の間に仕切壁を形成しているために、燃焼空間の内部で上下に複数段の旋回流が生じ、しかも、各段の旋回流入部の間に形成した仕切壁の作用で各段の旋回流入部で生じた旋回流の上下方向への分散が抑制され、火炎に向かう旋回流の勢いを高いまま保持することができる。そして、各旋回流の作用で火炎の表面に螺旋状の凹凸が形成され、火炎の表面積を増大させることができる。これにより、火炎の燃焼が促進され、燃焼温度を増大させることができるとともに、不完全燃焼による煙の発生を抑制することができる。

燃焼促進器を示す正面図。 同正面断面図。 同平面断面図。 同平面断面図。 加熱装置を示す正面説明図。

以下に、本発明に係る燃焼促進器の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１〜図４に示すように、燃焼促進器１は、円板状の台板２の上方に円環板状の底板３を間隔をあけて配置し、底板３の外周側に概略筒状の外側外気流入部４を形成するとともに、底板３の内周側に概略筒状の内側外気流入部５を形成し、さらに、台板２と底板３との間に下側外気流入部６を形成している。なお、内側外気流入部５と下側外気流入部６とは、底板３の中央部に形成した貫通孔７を介して連通している。

これにより、燃焼促進器１は、底板３の上部に外側外気流入部４と内側外気流入部５とで囲まれる円筒状の空間が形成される。そして、燃焼促進器１は、底板３に燃料（たとえば、固体燃料や可燃材など）を載置して着火することで、外側外気流入部４及び（下側外気流入部６を介して）内側外気流入部５から外気が流入して、底板３の上部に形成された円筒状の空間の内部に火炎が形成される。すなわち、底板３の上部には、外側外気流入部４と内側外気流入部５とで囲まれた円筒状の燃焼空間８が形成される。

外側外気流入部４は、外側から燃焼空間８に流入する空気（外気）を燃焼空間８の内部で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回させるための外側旋回流入部９を上下に並べて複数段（ここでは、４段）形成するとともに、各段の外側旋回流入部９の間を円環板状の仕切壁10で仕切っている。

外側旋回流入部９は、仕切壁10の内周端縁と外周端縁との間に複数枚（ここでは、１２枚）の整流板11を円周方向に向けて一定方向に傾斜させた状態で円周方向に向けて間隔をあけて配置している。ここでは、各整流板11の内側端部及び外側端部を同一円上に配置するとともに、各整流板11の外側端部を内側端部に対して円周方向に向けて一定方向（ここでは、左回り方向）にずらすことで、隣設された整流板11の間を外側から内側に通過した外気が燃焼空間８の内部で右回りに旋回するようにしている。

これにより、外側旋回流入部９は、外側から燃焼空間８に向けて外気を供給する。その際に、外気は、整流板11の作用で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて燃焼空間８の内部に供給される。そのため、燃焼空間８の内部では、外気が一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回した状態となる。

内側外気流入部５は、内側から燃焼空間８に流入する空気（外気）を燃焼空間８の内部で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回させるための内側旋回流入部12を上下に並べて複数段（ここでは、４段）形成するとともに、各段の内側旋回流入部12の間を円環板状の仕切壁13で仕切っている。

内側旋回流入部12は、仕切壁13の内周端縁と外周端縁との間に複数枚（ここでは、１２枚）の整流板14を円周方向に向けて一定方向に傾斜させた状態で円周方向に向けて間隔をあけて配置している。ここでは、各整流板14の内側端部及び外側端部を同一円上に配置するとともに、各整流板14の外側端部を内側端部に対して円周方向に向けて一定方向（ここでは、右回り方向）にずらすことで、隣設された整流板14の間を内側から外側に通過した外気が燃焼空間８の内部で右回りに旋回するようにしている。

これにより、内側旋回流入部12は、内側から燃焼空間８に向けて外気を供給する。その際に、外気は、整流板14の作用で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて燃焼空間８の内部に供給される。そのため、燃焼空間８の内部では、外気が一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回した状態となる。

なお、燃焼促進器１では、外側外気流入部４（外側旋回流入部９）又は内側外気流入部５（内側旋回流入部12）のいずれか一方だけを形成してもよく、また、外側外気流入部４（外側旋回流入部９）及び内側外気流入部５（内側旋回流入部12）を形成する場合には、燃焼空間８に流入する外気の旋回方向が同一方向となるようにする。

下側外気流入部６は、台板２の外周側に概略筒状の外周側旋回吸入部15を形成するとともに、台板２の内周側に概略筒状の内周側旋回吸入部16を形成している。

外周側旋回吸入部15は、台板２の外周部に複数枚（ここでは、１２枚）の整流板17を円周方向に向けて一定方向に傾斜させた状態で円周方向に向けて間隔をあけて配置している。ここでは、各整流板17の内側端部及び外側端部を同一円上に配置するとともに、各整流板17の外側端部を内側端部に対して円周方向に向けて一定方向（ここでは、左回り方向）にずらすことで、隣設された整流板17の間を外側から内側に通過した外気が燃焼空間８の内部で右回りに旋回するようにしている。

これにより、外周側旋回吸入部15は、外側から内側に向けて外気を吸入する。その際に、外気は、整流板17の作用で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて内側に吸入される。そのため、外周側旋回吸入部15の内側では、外気が一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回した状態となる。

内周側旋回吸入部16は、台板２の中央部に複数枚（ここでは、１２枚）の整流板18を円周方向に向けて一定方向に傾斜させた状態で円周方向に向けて間隔をあけて配置している。ここでは、各整流板18の内側端部及び外側端部を同一円上に配置するとともに、各整流板18の外側端部を内側端部に対して円周方向に向けて一定方向（ここでは、左回り方向）にずらすことで、隣設された整流板18の間を外側から内側に通過した外気が内周側旋回吸入部16の内部で右回りに旋回するようにしている。

これにより、内周側旋回吸入部16は、外側から内側に向けて外気を吸入する。その際に、外気は、整流板18の作用で一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて内側に吸入される。そのため、内周側旋回吸入部16の内側では、外気が一定方向（ここでは、平面視で右回り）に向けて旋回した状態となる。

そして、下側外気流入部６は、外気を外周側旋回吸入部15から一定方向（ここでは、平面視で右回り）に旋回させて外周側旋回吸入部15の内側に吸入するとともに、旋回させた外気を内周側旋回吸入部16から一定方向（ここでは、平面視で右回り）に旋回させて内周側旋回吸入部16の内側に吸入し、その旋回させた外気を底板３の貫通孔７を介して内側外気流入部５へと供給する。なお、供給された外気は内側外気流入部５から燃焼空間８へと流入する。

このようにして、燃焼促進器１では、外気を外側外気流入部４及び内側外気流入部５から燃焼空間８に旋回させながら流入させることで、燃焼空間８の内部で燃料を燃焼させる。

その際に、燃焼促進器１では、火炎が形成される燃焼空間８の外側又は／及び内側に、燃焼空間８に流入する空気を燃焼空間８の内部で旋回させるための旋回流入部（外側旋回流入部９、内側旋回流入部12）を上下に並べて複数段（ここでは４段）形成するとともに、各段の旋回流入部（外側旋回流入部９、内側旋回流入部12）の間に仕切壁10,13を形成しているために、燃焼空間８の内部で上下に複数段の旋回流が生じ、しかも、各段の旋回流入部（外側旋回流入部９、内側旋回流入部12）の間に形成した仕切壁10,13の作用で各段の旋回流入部（外側旋回流入部９、内側旋回流入部12）で生じた旋回流の上下方向への分散が抑制され、火炎に向かう旋回流の勢いを高いまま保持することができる。そして、各旋回流の作用で火炎の表面に螺旋状の凹凸が形成され、火炎の表面積を増大させることができる。これにより、火炎の燃焼が促進され、燃焼温度を増大させることができるとともに、不完全燃焼による煙の発生を抑制することができる。

そして、燃焼促進器１では、燃料の燃焼によって生じた燃焼ガスを旋回させた状態のまま上端部の旋回排出部19から外部に排出している。

この旋回排出部19は、外側外気流入部４の上端に円環板状の外側天板20を取付けるとともに、内側外気流入部５の上端に円環板上の内側天板21を取付けて、外側天板20と内側天板21との間に燃焼空間８に通じる円環状の排気口を形成している。外側天板20には、左右一対の支持体22を介して円環状のハンドル23を取付けている。これにより、燃焼促進器１をハンドル23を用いて運搬できるようにしている。また、ハンドル23には、調整幕24を巻回させており、調整幕24の端部を下方に引き下げることで、外側外気流入部４の外周外方を上側から徐々に覆うことができるようにして、外側外気流入部４から流入する外気の流量を調整することができるようにしている。

本発明に係る燃焼促進器は、上記構成に限られない。たとえば、上下の仕切壁の間隔を同一にしたものに限られず、上下の仕切壁の間隔を異ならせてもよく、外側と内側とで上下の位置を異ならせてもよい。また、仕切壁を水平にしたものに限られず、外側から内側に向けて上方又は下方に直線状又は曲線状に傾斜するようにしてもよい。また、直線状の整流板を用いたものに限られず、湾曲状の整流板を用いてもよい。また、燃焼促進器を前後に分割して開閉可能として、燃焼空間に燃料を投入しやすくしてもよく、燃焼空間に通じる燃料投入用のパイプなどを設けてもよい。さらに、燃焼促進器とは別個にバーナーなどの燃焼器具を設け、燃焼器具によって形成される燃焼空間を燃焼促進器で囲うようにして使用することもできる。

上記燃焼促進器１では、燃焼促進器自体に燃焼空間８を形成することで、それ自体で加熱装置として利用することもできるようになっている。

また、上記燃焼促進器１は、ボイラーや暖房機器などの加熱装置の熱源に利用することもできる。たとえば、図５に示す加熱装置25では、基台26の上部に上記燃焼促進器１を載置し、燃焼促進器１の上部に熱交換器27を接続し、熱交換器27に排気機器28を接続している。

この加熱装置25では、熱交換器27の内部に上方へ向けて漸次縮幅させた排気通路29を形成し、排気通路29の下端に燃焼促進器１の旋回排出部19を連通させ、排気通路29の外側に通水部30を形成し、排気通路29を介して通水部30を加熱して温水を生成できるようにしている。なお、排気通路29の上端には同一方向に旋回させて排気する羽体31を介して排気ダクト32を接続し、排気ダクト32に煙突33を接続している。

このように、加熱装置25では、燃焼促進器１の旋回排出部19に熱交換器27の熱交換部分（排気通路29）を接続することで、加熱された燃焼ガスが旋回しながら熱交換部分に押し付けられることにより、熱交換の効率が向上するようにしている。

１ 燃焼促進器 ２ 台板
３ 底板 ４ 外側外気流入部
５ 内側外気流入部 ６ 下側外気流入部
７ 貫通孔 ８ 燃焼空間
９ 外側旋回流入部 10 仕切壁
11 整流板 12 内側旋回流入部
13 仕切壁 14 整流板
15 外周側旋回吸入部 16 内周側旋回吸入部
17 整流板 18 整流板
19 旋回排出部 20 外側天板
21 内側天板 22 支持体
23 ハンドル 24 調整幕
25 加熱装置 26 基台
27 熱交換器 28 排気機器
29 排気通路 30 通水部
31 羽体 32 排気ダクト
33 煙突

Claims (2)

1. 火炎が形成される燃焼空間の外側に、燃焼空間に流入する空気を燃焼空間の内部で旋回させるための外側旋回流入部を上下に並べて複数段形成するとともに、各段の外側旋回流入部の間に仕切壁を形成し、
   火炎が形成される燃焼空間の内側に、燃焼空間に流入する空気を燃焼空間の内部で旋回させるための内側旋回流入部を上下に並べて複数段形成するとともに、各段の内側旋回流入部の間に仕切壁を形成し、
   外側旋回流入部と内側旋回流入部とで同一方向に向けて旋回させ、
   前記外側旋回流入部と前記内側旋回流入部とからなる旋回流入部が前記燃焼空間の外側及び内側に上下に並べて複数段形成されるとともに、各段の旋回流入部の間に仕切壁が形成されるように構成したことを特徴とする燃焼促進器。
2. 前記請求項１に記載の燃焼促進器に燃焼空間の内部で旋回する燃焼ガスを排出するための旋回排出部を形成するとともに、旋回排出部に熱交換器を連通したことを特徴とする加熱装置。
   

Images