JPH07103963B2

JPH07103963B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH07103963B2
Application number: JP62280002A
Authority: JP
Inventors: 和人中谷; 昭雄多木; 悟新田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1995-11-08
Anticipated expiration: 2010-11-08
Also published as: JPH01121605A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は家庭用の暖房等に用いられている燃焼装置に関
するものである。

従来の技術従来、この種の燃焼装置としては石油ストーブ等に用い
られている吸上げ気化方式の燃焼装置がある。これは第
５図に示す様に、多数の空気孔を有する内炎筒51と外炎
筒52間の燃焼室53に燃料供給部である灯芯54先端を露出
させて燃料を気化、燃焼させるようになっている。そし
て通常外炎筒52は外筒55の絞り部55aより上方では開口
面積の大きな透孔56aを有した赤熱部56を形成してお
り、灯芯54から気化した燃料と透孔56aから燃焼室53内
に導入した空気を混合して燃焼させ、赤熱部56を赤熱さ
せ、輻射熱を得ていた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記従来の構成では次のような問題を生
じていた。すなわち第５図において、通常、強燃焼時で
は図に示す様に内炎筒51と外炎筒52との間の上方に二次
炎f₁を形成し、燃焼室53内を上昇してきた未燃成分を完
全に燃焼させるので良好な特性を示す。しかし、灯芯54
の露出高さを低くして燃焼量を小さくした弱燃焼の場
合、火炎は燃焼室53内に下がってf₂の様に形成される。
この場合の空気の流れを実線矢印で、また未燃ガスの流
れを破線矢印で示すが、不完全燃焼状態の未燃ガスは燃
焼室53から外炎筒52外方の空気通路57へ洩出する流れ58
と、燃焼室53から内炎筒51内部へ洩出する流れ59とにな
る。このうち流れ58は赤熱部56の透孔56aの開孔率が大
きいために燃焼室53へ再流入しやすく、火炎f₂で燃焼さ
れるので弱燃焼時、外炎筒52上方では未燃ガス成分は少
なくなる。ところが、流れ59は内炎筒51の空気孔の開孔
率が小さく抵抗が大きいために、燃焼室53に再流入しに
くく、内炎筒51の上方の空気孔60や、内炎筒の頂部にあ
る通気孔61から高濃度のCOを含んだ未燃ガスが大気中に
放出されてしまう。そのため、弱燃焼においては排ガス
特性（CO/CO₂）が急激に悪化してしまい、それがために
燃焼量調節巾を広くすることができなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、燃焼量を
絞ったときの排ガス特性の急激な悪化を抑止して、燃焼
量調節巾の広い燃焼装置を得ることを目的としたもので
ある。

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では、内
炎筒内方に燃料供給部に対向する位置の近傍から上方へ
伸び、前記内炎筒との間に制流域を形成する制流筒及び
この制流域下部の開口を制限する遮蔽部と、前記制流筒
内方に配され、前記遮蔽部より下方から始まり、前記制
流筒の上端より上方まで伸びる空気制御筒を設けてい
る。

作用本発明は上記した構成により、制流域に未燃ガスを導入
し、この未燃ガスを制流域下部から入り込むわずかな新
鮮空気と混合しながら燃焼室に供給し、燃焼を促進させ
る。すなわち内炎筒内方へ洩入したCOを含んだ未燃ガス
はほとんどが燃焼室に再流入して燃焼してしまうことに
なり、広範囲の燃焼量調節に対して排ガス特性を良好に
保つことができる。

実施例以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する第１
図、第２図において第１図は強燃焼、第２図は弱燃焼の
状態を示す。第１図、第２図中１は燃料供給部である灯
芯で、芯内筒２と芯外筒３の間に上下動自在に設定され
ている。芯内筒２と芯外筒３の上端部はそれぞれ内火皿
４、外火皿５を形成しており、内炎筒６、外炎筒７が載
置されている。灯芯１の先端は燃焼時には内炎筒６と外
炎筒７間に形成される燃焼室８内に露出され、ここで燃
焼の気化が行われる。９は外筒で、内炎筒６、外炎筒
７、外筒９は内方より順次略同心状に配置され固定ピン
10によって一体化されている。11は内炎筒６および外炎
筒７に多数設けられた空気孔である。12は内炎筒６の上
端開口部を閉塞する内炎筒天板で、内炎筒６内方から上
方へ通じる開孔部13を有している。14は内炎筒天板12上
に載置された拡炎板である。外筒９の上端には絞り部15
が形成され、さらにこの絞り部15より上方の外炎筒７に
は赤熱部16が形成され、開口の大きな透孔17が設けられ
ている。18はガラス等の透過性材料よりなる透過筒で、
外筒９上に載置されている。19はトップフレームで、赤
熱部16と透過筒18の間の空気通路20の上端を遮蔽するよ
うに赤熱部16の上端に載置され、透過筒18を固定してい
る。

21は内炎筒６内方に設置された制流筒で、灯芯１先端に
対向する位置近傍から上方へ伸び、内炎筒６との間に下
制流域22aを形成している。21aはこの下制流域22aの下
部に設けた遮蔽部で、下制流域22a下部の開口面積を縮
少するものである。23は制流筒21の内方に設置された空
気制御筒であり、前記制流筒21の上端部より上方まで伸
ばされており、内炎筒６との間に上制流域22bが形成さ
れている。また、空気制御筒23の下方は制流筒21の遮蔽
部21aよりも下方まで伸ばされている。25は制流筒21と
空気制御筒23の間に形成される空気制御域、26は空気制
御筒22内方にある空気導入域である。27は燃焼制御筒
で、外炎筒気孔部28内方上部に設定され、上端は外筒９
の絞り部15に対向する位置近傍まで伸び、気孔部28との
間に空気室29が形成されている。29aは燃焼制御筒24壁
面に設けられた連通孔で、空気室29と燃焼室８を連通す
るごとく多数均一に設けられている。

上記構成において灯芯１に点火すると燃焼開始し、燃焼
による高温の燃焼ガスが燃焼室８を上昇することにより
熱ドラフトを生じ、燃焼に必要な空気が内炎筒６、外炎
筒７の空気孔11および赤熱部16の透孔17より燃焼室８内
に供給され燃焼が継続される。

このとき内炎筒６内方から供給される空気は、大きく
は、制流筒21下方から灯芯１近傍に供給される空気流29
と、制流筒21と空気制御筒23の間に形成される空気制御
域25を上昇する空気流30と、空気導入域26を上昇する空
気流31に分けられる。空気導入域26を上昇した空気流31
は内炎筒６上方に達し、空気流32の様に空気孔11や開孔
部13より燃焼室８およびその上方へ供給される。また一
部は空気流33の様に上制流域22bを下降し、比較的下方
の空気孔11からも燃焼室８に供給される。空気制御域25
を上昇する空気流30についても同様に、上制流域22bに
供給される空気流34と下制流域22aを下降する空気流35
に分かれ、燃焼室８に供給される。

一方気化された燃料は空気との混合ガスとなって主とし
て燃焼室８を上昇する。

その際、燃焼室８内から未燃ガスが下制流域22aに洩出
する。これは未燃ガスの拡散性が高いことと、下制流域
22aの下部に遮蔽部21aが存在していて下制流域22a下部
の開口が遮蔽部21aと内炎筒６との間の隙間開口に制限
されていることから生じる下制流域22aの負圧（遮蔽部2
1aがない場合に比較して負圧気味になっている）のため
である。

しかしながら上記下制流域22aに洩出した未燃ガスは、
下制流域22aの下部開口が遮蔽部21aで制限されているの
で、その分この下部開口（この実施例では遮蔽部21aと
内炎筒６との間の隙間開口）より下制流域外へ逆流洩出
するのを防止される。そして、上記遮蔽部21aと内炎筒
６との間から流入するわずかな新鮮空気と混合されて再
び燃焼室８へ供給される。その際、空気制御筒25を上昇
してきた空気流35と混合してより確実に燃焼室８へ供給
される流れ37となる。また、下制流域22aで燃焼室８に
供給されなかった未燃ガスは、内炎筒６上方での空気流
32、33にて燃焼室８へ供給される。そのため、強燃焼時
には内炎筒６上端付近に未燃ガスと空気を良好に混合し
た状態で燃焼室８上端付近に供給するので、領域Ａで効
率良く燃焼させ、さらにここで燃焼しきれなかった未燃
ガスは上方に形成される火炎f_rで燃焼される。ただし、
強燃焼における排ガス特性（CO/CO₂）は従来の燃焼装置
でも良好であったので、この発明により特に良好となる
ことはなく、従来と変わらないと言える。

次に灯芯１の露出高さを低くして弱燃焼としていくと、
第２図に示すように火炎は次第に燃焼室８内に落ち込
み、火炎f_sとなる。この場合の流れも強燃焼時と同様で
あるが、気化ガスは大巾に減少しているので下制流域22
aに洩出する未燃ガス量も減少する。従って空気流34、3
5との混合領域は下方へ下がり、領域Ｂ付近で良好な混
合領域となり、この部分で保炎を形成し、内炎筒６壁面
を赤熱させ、燃焼を促進させ、さらにその上方に形成さ
れる火炎f_sで燃焼を完結させる。すなわち、本発明では
新鮮な空気流34、35によって下制流域22aに導入された
未燃ガスのほとんどが燃焼室８内に供給され、火炎f_sで
燃焼されるので、火炎f_sより上方に対向する内炎筒６内
部では未燃ガス成分はほとんどなく、火炎f_sより上方の
空気孔11や開孔部13から排出される空気は清浄で排ガス
特性は良好となる。特に弱燃焼時には前述したように下
制流域22aに洩出する未燃ガス量も少ないので、下制流
域22aで燃焼を完結することができ、上制流域22bに未燃
ガスが流れることはほとんどない。また、たとえ、下制
流域22aで完結しなくても、強燃焼時で述べたと同様
に、上制流域22bにて空気流33にて燃焼を完結すること
ができるので排ガス特性は良好となる。ちなみに内炎筒
６の内方上端部付近のCO濃度を測定すると、従来例では
1000ppm以上もあったものが、本実施例では30〜50ppm程
度で従来例に比し大巾に減少していた。

特に本実施例においては内炎筒６の内方に制流筒21と空
気制御筒22を設け、強燃焼時には空気制御域25を上昇す
る空気流30により、上制流域22bにて内炎筒６側の空気
孔11にて十分に燃焼させることができるので、火炎f_rを
短炎化することができる。また、弱燃焼時においては、
下制流域22aにてより確実に未燃ガスを再流入できるの
で排ガス特性を良好にできる。

なお、第１図、第２図でわかる通り、制流筒21と空気制
御筒23とは、空気制御筒23を制流筒21上端より上方まで
伸ばすことはもちろんだが、空気制御域25も十分な長さ
を有した方が望ましい。これは、制流筒21と空気制御筒
23の重なり部分が余りない場合には、空気制御域25を未
燃ガスが逆流し、ドラフトの強い空気導入域26にまわり
込み、そのまま排出され排ガス特性が悪化することがあ
るからである。同様の理由から下制流域22a下部の開口
（遮蔽部21aと内炎筒６との間の隙間開口）も少ない方
がよい。そこで本発明の一実施例においては制流筒21の
下端よりも空気制御筒23を下方まで伸ばすとともに遮蔽
部21aは孔のない形状として、前述した空気制御域25を
未燃ガスが逆流する現象をできるだけ少なくするように
している。

以上通常の燃焼において灯芯１の露出高さを低くして燃
焼量を少なくしていった場合について述べたが、密閉状
態の良い部屋で長時間燃焼させ酸欠状態になった場合も
同様の効果が得られる。すなわち、酸欠状態下では、酸
素濃度の低下に伴い燃焼量が低下していくが、この場合
の燃焼室８内の火炎は空気を求め上方へ向かう。つまり
弱燃焼状態とは火炎の形成状況が異なるわけである。し
かしながらこのような火炎に対しても、空気制御域25を
通過し、内炎筒６の上方に集中的に空気を供給できるの
で、そこで燃焼が促進され良好な酸欠特性が得られるこ
とになる。

さらに、上制流域22bに集中的に空気を供給できるの
で、強燃焼において上制流域22bに対向する内炎筒６に
て燃焼が行なわれるので、内炎筒６の空気孔11から押さ
れ燃焼室８内の火炎はやや外炎筒７寄りに形成される。
そのため、外炎筒７の赤熱状況は良好になり、高輝度と
なる。それにより放射効率が上昇し、使用者に快適な暖
房を提供できる。

なお本実施例の燃焼筒は外炎筒の側に燃焼制御筒27を設
けているのでさらに排ガス特性が向上する利点がある。
すなわち、発明が解決しようとする問題点で述べたよう
に、外側からの空気は外筒９の上端の絞り部15で外炎筒
７の空気孔11と赤熱部16の透孔17からの空気に分けられ
それぞれ燃焼室８内に供給される。この時外炎筒７の空
気孔11及び赤熱部16の透孔17には保炎が形成されている
が、絞り部15と対向する部分で燃焼室内８の未燃ガスの
一部が内炎筒側ほどではないが空気通路20に漏れる現象
が起きて、そのうちの一部が赤熱部16の透孔17の上部か
らそのまま排出される為、低燃焼時にCO/CO₂を悪化させ
る。これを少なくする為に設けられたのが前述した燃焼
制御筒27で、外炎筒気孔部28からの空気により空気室29
で未燃ガスを局部的に燃焼させて未燃ガスの漏れ量を少
なくし、漏れた未燃ガスが黒矢印Ｃで示す如く燃焼室内
のドラフトで燃焼室８へ引込まれて燃焼するようにする
と共に外炎筒７に沿って空気の流れを起こし、CO/CO₂の
悪化を半減させている。したがって一段と低い所まで燃
焼量を絞ることができ、燃焼調節巾は広いものとなる。

第３図は従来例と本実施例について燃焼量に対する排ガ
ス特性（CO/CO₂）を測定した結果である。この図から明
らかなように本実施例品は燃焼量を絞っていってもCO/C
O₂は0.002を越えず、良好な排ガス特性を示している。
また、第４図は酸欠特性を測定した結果である。酸欠特
性は初期燃焼量を約1300kcal/hにて行なったが本実施例
品は室内CO濃度200ppmを超えずに消失しており、異常な
COを発生するようなことはない。

以上の実施例では制流筒21の内方に空気制御筒23を一つ
設けた場合について説明したが、空気制御筒はそれ以上
に複数個設けてもよく同等もしくはそれ以上の効果が得
られる。

また今までは燃料供給部として灯芯を用いた場合につい
て述べてきたが、燃料として気体燃料を用い、燃焼装置
下方に設けた燃料供給口から気体燃料を燃焼室に導入す
る構成でもかまわない。

発明の効果以上のように本発明の燃焼装置によれば、内炎筒内方に
洩出した未燃ガスを新鮮な空気と混合して燃焼室内に戻
し、燃焼量に応じた位置で良好な混合状態を形成して燃
焼を促進させることができる。その結果高濃度のCOが直
接大気に放出されるようなことはなくなり、高範囲な燃
焼量の可変域に渡り、排ガス特性（CO/CO₂）を良好なも
のとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における燃焼装置の要部断面
図であり、強燃焼状態を示す。第２図は同燃焼装置の要
部断面図であり、弱燃焼状態を示す。第３図、第４図は
同燃焼装置の効果を説明するための特性図であり、第３
図は燃焼量−CO/CO₂特性、第４図は室内O₂濃度−室内CO
濃度を示す。第５図は従来例を示す燃焼装置の要部断面
図である。１……燃料供給部、６……内炎筒、７……外炎筒、８…
…燃焼室、９……外筒、11……空気孔、21……制流筒、
21a……遮蔽部、22a……制流域、23……空気制御筒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の空気孔を有する外炎筒と、前記外炎
筒内方に配された多数の空気孔を有する内炎筒と、前記
外炎筒外方に配された外筒と、前記外炎筒と前記内炎筒
間に形成される燃焼室下端に設定された燃料供給部と、
前記内炎筒内方に配され、前記燃料供給部に対向する位
置の近傍から上方へ伸び、前記内炎筒との間に制流域を
形成する制流筒及びこの制流域下部の開口を制限する遮
蔽部と、前記制流筒内方に配され、前記遮蔽部より下方
から始まり、前記制流筒の上端より上方まで伸びる空気
制御筒とよりなる燃焼装置。