JPH09170493A - 外燃機関の燃焼装置 - Google Patents

外燃機関の燃焼装置

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JPH09170493A
JPH09170493A JP34713295A JP34713295A JPH09170493A JP H09170493 A JPH09170493 A JP H09170493A JP 34713295 A JP34713295 A JP 34713295A JP 34713295 A JP34713295 A JP 34713295A JP H09170493 A JPH09170493 A JP H09170493A
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JP
Japan
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heater tube
combustion
combustion gas
annular heater
radiator
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Application number
JP34713295A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshikazu Ishihara
寿和 石原
Junji Matsue
準治 松栄
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱効率を大幅に向上させる。 【解決手段】 燃焼室8内は、燃料と燃焼用空気とによ
り燃焼し、複数のヒータチューブ7は環状に燃焼室8を
囲むように配設され環状ヒータチューブを設けている。
環状ヒータチューブの内側の燃焼ガス上流側から放射状
に外周の燃焼ガス下流側へ燃焼ガスの炎の流れを形成し
て環状ヒータチューブを加熱して内部の作動ガスを温度
上昇させる。輻射体15は、環状ヒータチューブの燃焼
ガス下流側へ流出した燃焼ガスの熱を吸収して輻射熱を
燃焼ガス上流側へ放出して環状ヒータチューブを加熱し
て、加熱効率の改善を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房、給湯、動
力機械などの用途に用いられる外燃機関の燃焼装置に係
り、特に加熱効率の向上を図る外燃機関の燃焼装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来のヴィルミエサイクル機関やスター
リング機関の燃焼装置としては、図10に示すものが知
られている。
【0003】図において、外燃機関の燃焼装置は、燃焼
用空気に旋回を与えて供給するためのスワラ1と燃料を
噴出するための多孔燃料ノズル等の燃料ノズル2と燃料
を着火するための点火プラグ3と火災探知機用センサで
あるフレームロッド4と燃料と燃焼用空気とを混合する
ためのバーナスロート部5と燃料による損失熱量を減少
させるための燃焼ガスの熱を回収するための空気予熱器
としての熱交換器6とヒータチューブ7と燃焼室8によ
り主に構成され、複数のヒータチューブ7は燃焼室8に
環状に配設している。なお、9はヒートポンプ本体を示
している。
【0004】この構成で、燃焼用空気11が図示矢印に
示すように外部から供給され、まず、熱交換器6によっ
て燃焼後の排ガスと熱交換され、燃焼ガスの温度が上昇
されてスワラ1へ供給される。
【0005】スワラ1では、燃焼ガスが旋回されて、バ
ーナスロート部5により燃料ノズル2から噴出されるガ
ス、灯油などの燃料と燃焼用空気とが混合され燃焼室8
内で燃焼される。この場合、燃焼室8内の高温の炎であ
る燃焼ガスが環状に配置されるヒータチューブ7に対し
て図示太線矢印の如く放射状に流れを形成して、ヒータ
チューブ7を加熱する。
【0006】これによって、複数のヒータチューブ7か
らなる環状ヒータチューブ内の作動ガスが加熱され、ヒ
ートポンプ9の熱源とされる。また、燃焼室8で燃焼し
たガスは、ヒータチューブ7の外側から熱交換器6を介
して外へ排ガスとして放出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図10に示
す構成の外燃機関の燃焼装置では、燃焼室8の燃焼ガス
がヒータチューブ7を加熱して内部の作動ガスを温度上
昇させてヒートポンプ9の熱源とするが、燃焼装置とし
て加熱効率が悪いという問題がある。
【0008】すなわち、燃焼ガスの炎は、環状に配置さ
れるチューブ状の複数のヒータチューブ7へ直接当たっ
て加熱するが、ヒータチューブ7を通過するように外延
へ逃げるエネルギーも多く、燃焼ガスによる熱がヒータ
チューブ7に対して効率良く使われているとは言えなか
った。
【0009】そこで、本発明は、燃焼ガスの熱エネルギ
ーを効率良くヒータチューブへ伝える外燃機関の燃焼装
置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、燃料
と燃焼用空気とにより燃焼する燃焼室を囲むように複数
のヒータチューブを環状に配設した環状ヒータチューブ
を設け、該環状ヒータチューブの内側の燃焼ガス上流側
から放射状に外側の燃焼ガス下流側へ燃焼ガスの炎の流
れを形成して環状ヒータチューブを加熱することにより
内部の作動ガスを温度上昇させる構成の外燃機関の燃焼
装置において、環状ヒータチューブの燃焼ガス下流側へ
流出する燃焼ガスの熱を吸収して輻射熱を燃焼ガス上流
側へ放出して環状ヒータチューブを加熱する輻射体を環
状ヒータチューブの外周に配置するようにしたものであ
る。
【0011】請求項2の発明は、請求項1記載の外燃機
関の燃焼装置において、輻射体は、環状ヒータチューブ
を覆うように金網を巻付けるようにしたものである。
【0012】請求項3の発明は、請求項1記載の外燃機
関の燃焼装置において、輻射体は、環状ヒータチューブ
を覆うように発泡金属板を巻付けるようにしたものであ
る。
【0013】請求項4の発明は、請求項1記載の外燃機
関の燃焼装置において、輻射体は、金網による円筒体を
巻いてリング状に形成した複数の巻体を環状ヒータチュ
ーブの外周に挿入するようにしたものである。
【0014】請求項5の発明は、請求項1記載の外燃機
関の燃焼装置において、輻射体は、環状ヒータチューブ
の外周を覆うように金網による細いチューブを巻付ける
ようにしたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0016】図1および図2は、本発明の第1実施の形
態を示す図であって、従来例を示す図10と同一符号
は、同一部分または相当部分を示し、第1実施の形態
は、複数のヒータチューブ7によって環状に形成される
環状ヒータチューブの外周側に輻射体15を配置した点
に特徴を有する。
【0017】まず、燃焼装置を組立てる際に、図2
(A)に示す厚み0、1〜1mm前後の細かいメッシュ
の長方形状の金網14を用意する。この金網14の縦寸
法L1は、ヒータチューブ7の高さ程度の長さとして、
横寸法L2は、ヒータチューブ7の外周を何回も包囲可
能とする長さとする。そして、金網14を図2(B)に
示す断面図のようにヒータチューブ7の外周を包囲する
ように巻付けて輻射体15とする。この結果、金網14
が筒状として図2(C)に示す平面図のように円形状に
形成される。
【0018】以上の構成により、燃焼室8の燃焼ガスの
炎の流れがヒータチューブ7へ直接当たってヒータチュ
ーブ7を加熱してヒータチューブ7の内部の作動ガスを
温めて温度を上昇させる。さらに、ヒータチューブ7を
通過した燃焼ガスがメッシュ状の金網14からなる輻射
体15を加熱して金網14を赤熱させ、メッシュ状の細
かな隙間から後方へ放出される。輻射体15の金網14
が赤熱されると燃焼ガスの方向と逆方向へ輻射熱が放出
されてヒータチューブ7の後方が加熱される。従って、
ヒータチューブ7へ直接当たる燃焼ガスの熱と輻射体1
5からの輻射熱との双方の熱によってヒータチューブ7
が加熱されることとなり、加熱効率を大幅に向上させ
る。また、この場合、輻射体15がメッシュ状の金網1
4からなっているので、輻射体15が燃焼ガスの流れを
阻止することがなく行われる。
【0019】図3および図4は、本発明の第2実施の形
態を示す図であって、第2実施の形態は発泡金属板16
からなる輻射体17を複数のヒータチューブ7により環
状に形成される環状ヒータチューブの外周側に配置した
点に特徴を有する。
【0020】まず、燃焼装置を組立てる際に、図4
(A)に示すように厚み数mm程度の帯状の空隙率の高
い発泡金属板16を用意しておく。この発泡金属板16
の縦寸法L3はヒータチューブ7の高さよりやや短く、
横寸法L4はヒータチューブ7の外周の長さとほぼ等し
いものとする。そして、発泡金属板16を図4(B)に
示す断面図のようにヒータチューブ7の外周に巻き付け
るように配置する。この結果、発泡金属板16が図4
(C)に示す平面図のように円状となって形成される。
【0021】以上の構成により、燃焼室8の燃焼ガスの
炎がヒータチューブ7へ直接当たってヒータチューブ7
を加熱してヒータチューブ7の内部の作動ガスを温めて
温度を上昇させる。さらに、ヒータチューブ7を通過し
た燃焼ガスが輻射体17に当たって輻射体17の発泡金
属板16を赤熱させる。この結果、赤熱された発泡金属
板16からなる輻射体17が燃焼ガスの流れの方向と逆
方向へ輻射熱を放出してヒータチューブ7の後方を加熱
する。従って、ヒータチューブ7へ直接当たる燃焼ガス
の熱と輻射体17からの輻射熱との双方の熱によってヒ
ータチューブ7が加熱されることとなり、加熱効率を大
幅に向上させる。この場合にも、燃焼ガスは、発泡金属
板16の空隙を経て放出されるので、輻射体17を配置
したことにより、燃焼ガスの流れが止められることがな
い。
【0022】図5乃至図7は、本発明の第3実施の形態
を示す図であって、第3実施の形態は、線材をニット編
み(メリヤス編み)などして形成した金網筒18をリン
グ状に巻回した複数の巻体19を環状に複数のヒータチ
ューブ7を配設した環状ヒータチューブの外周側に巻き
付け輻射体20を配置した点に特徴を有する。
【0023】すなわち、図6(A)の平面図、図6
(B)の断面図に示すように内径がヒータチューブ7に
より形成される環状ヒータチューブの外周よりやや大き
めの金網筒18を必要とする複数個作成しておく。さら
に、図7(A)の平面図、図7(B)の断面図に示すよ
うに複数個の金網筒18を筒軸方向へ靴下を巻くように
巻回してリング状の巻体19を作成する。そして、ヒー
タチューブ7によって形成される環状ヒータチューブの
外側を囲むように巻体19を複数個挿入配置して輻射体
20とする。
【0024】以上の構成により、燃焼室8の燃焼ガスが
ヒータチューブ7へ直接当たってヒータチューブ7を加
熱してヒータチューブ7の内部の作動ガスを温めて温度
を上昇させ、さらに、ヒータチューブ7を通過した燃焼
ガスが輻射体20に当たって赤熱させ輻射体20から燃
焼ガスの方向と逆方向へ輻射熱を放出してヒータチュー
ブ7の後方を加熱する。従って、ヒータチューブ7へ直
接当たる燃焼ガスの熱と輻射体20からの輻射熱との双
方の熱によってヒータチューブ7が熱されることとな
り、加熱効率が大幅に向上する。
【0025】このように第3実施の形態によれば、第1
実施の形態の効果に加え、第1実施の形態および第2実
施の形態のように狭い箇所へ金網14や発泡金属板16
を配置するのに比べて、弾力のある巻体19を重ねるよ
うに配置するので配置が容易に密着してできる。また、
金網14がずれたり、発泡金属板16のように隙間がで
きて、燃焼ガスの流れが無駄な箇所へ逃げることがなく
熱効率が良い。
【0026】図8および図9は、本発明の第4実施の形
態を示す図であって、第4実施の形態は、線材をメッシ
ュ状に編んだ金網からなる細いチューブ21を複数のヒ
ータチューブ7を環状に配設する環状ヒータチューブの
外周を包むように下から上へ巻回して輻射体22を配置
した点に特徴を有する。
【0027】まず、図9(A)の平面図、図9(B)の
断面図に示すように線材をニット編みなどして形成した
内径数mm程度のチューブ21を作成する。このチュー
ブ21の長さは、ヒータチューブ7による環状ヒータチ
ューブの外周全体を何回も包囲するに十分なものとし、
予め計算または実測で長さを求めておく。そして、ヒー
タチューブ7の外周に下端から上端に向かって螺旋状に
巻回して輻射体22とする。
【0028】以上の構成によれば、燃焼室8の燃焼ガス
がヒータチューブ7へ直接当たってヒータチューブ7を
加熱してヒータチューブ7の内部の作動ガスを温めて温
度を上昇させる。さらに、ヒータチューブ7を通過した
燃焼ガスが輻射体20に当たって赤熱させ燃焼ガスの方
向と逆方向へ輻射熱を放出してヒータチューブ7の後方
を加熱する。従って、ヒータチューブ7へ直接当たる燃
焼ガスの熱と輻射体20からの輻射熱との双方の熱によ
ってヒータチューブ7が加熱されることとなり、加熱効
率が大幅に向上する。
【0029】さらに、第1実施の形態または第2実施の
形態では、狭い部所に一体化した金網14をヒータチュ
ーブ7に巻付けたりまたは発泡金属板16をヒータチュ
ーブ7に巻き付けるのに比べ第4実施の形態では、部分
的に順次細いチューブ21を巻回していけばよいので、
巻き付ける作業が容易にできる。その上、チューブ21
を密着して巻き付けることができ、金網14のようにず
れたり、発泡金属板16のように隙間ができて燃焼ガス
の流れが無駄な方向へ流れることがない。従って、燃焼
ガスの熱をヒータチューブ7へ効率良く伝達することが
できる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明によ
れば、環状ヒータチューブを輻射体によって加熱するよ
うにしたために加熱効率を大幅に向上させることができ
る。
【0031】また、請求項2の発明によれば、金網を巻
付けて輻射体としたために輻射熱を増加させて熱効率を
向上させることができ、また、簡単な構成の金網によっ
て燃焼ガスの流れが止められることがなく円滑に燃焼さ
せることができる。
【0032】また、請求項3の発明によれば、発泡金属
板を巻付けて輻射体としたために請求項1の発明の効果
に加え、発泡金属板に形成される空隙を介して、燃焼ガ
スを外部へ円滑に放出できる。
【0033】また、請求項4の発明によれば、円筒体の
金網を巻いてリング状に形成した複数の巻体を環状ヒー
タチューブの外周に挿入するようにしたために、請求項
2および請求項3の発明に比べて輻射体の配置を容易に
でき、しかも、密着して環状ヒータチューブへ配置する
ことができる。
【0034】また、請求項5の発明によれば、細い金網
のチューブを環状ヒータチューブへ巻付けるようにした
から請求項2および請求項3の発明に比べて輻射体の配
置を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態を示す外燃機関の燃焼
装置の構成図。
【図2】図1に配置する輻射体の構成を示す説明図。
【図3】本発明の第2実施の形態を示す外燃機関の燃焼
装置の要部構成図。
【図4】図3に配置する輻射体の構成を示す説明図。
【図5】本発明の第3実施の形態を示す外燃機関の燃焼
装置の要部構成図。
【図6】図5に配置する輻射体の第1構成を示す説明
図。
【図7】図5に配置する輻射体の第2構成を示す説明
図。
【図8】本発明の第4実施の形態を示す外燃機関の燃焼
装置の要部構成図。
【図9】図8に配置する輻射体の構成を示す説明図。
【図10】従来の外燃機関の燃焼装置を示す構成図。
【符号の説明】
1 スワラ 2 燃料ノズル 3 点火プラグ 4 フレームロッド 5 バーナスロート部 6 熱交換器 7 ヒータチューブ 8 燃焼室 9 ヒートポンプ 14 金網 15,17,20,22 輻射体 16 発泡金属板 18 金網筒 19 巻体 21 チューブ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料と燃焼用空気とにより燃焼する燃焼
    室を囲むように複数のヒータチューブを環状に配設した
    環状ヒータチューブを設け、該環状ヒータチューブの内
    側の燃焼ガス上流側から放射状に外側の燃焼ガス下流側
    へ前記燃焼ガスの炎の流れを形成して前記環状ヒータチ
    ューブを加熱することにより内部の作動ガスを温度上昇
    させる構成の外燃機関の燃焼装置において、 前記環状ヒータチューブの前記燃焼ガス下流側へ流出す
    る燃焼ガスの熱を吸収し輻射熱を前記燃焼ガス上流側へ
    放出して前記環状ヒータチューブを加熱する輻射体を前
    記環状ヒータチューブの外周に配置したことを特徴とす
    る外燃機関の燃焼装置。
  2. 【請求項2】 前記輻射体は、前記環状ヒータチューブ
    を覆うように金網を巻付けるようにしたものである請求
    項1記載の外燃機関の燃焼装置。
  3. 【請求項3】 前記輻射体は、前記環状ヒータチューブ
    を覆うように発泡金属板を巻付けるようにしたものであ
    る請求項1記載の外燃機関の燃焼装置。
  4. 【請求項4】 前記輻射体は、金網による円筒体を巻い
    てリング状に形成した複数の巻体を前記環状ヒータチュ
    ーブの外周に挿入したものである請求項1記載の外燃機
    関の燃焼装置。
  5. 【請求項5】 前記輻射体は、前記環状ヒータチューブ
    の外周を覆うように金網による細いチューブを巻付けた
    ものである請求項1記載の外燃機関の燃焼装置。
JP34713295A 1995-12-15 1995-12-15 外燃機関の燃焼装置 Pending JPH09170493A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004070187A1 (ja) * 2003-02-05 2004-08-19 Tetuo Sugioka コジェネレーションシステム
CN106441854A (zh) * 2016-11-18 2017-02-22 清华大学苏州汽车研究院(相城) 侧喷加能式热流系统

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WO2004070187A1 (ja) * 2003-02-05 2004-08-19 Tetuo Sugioka コジェネレーションシステム
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