JPS5847608B2

JPS5847608B2 - 強制排気式燃焼装置

Info

Publication number: JPS5847608B2
Application number: JP6898576A
Authority: JP
Inventors: 謹二榎本; 洋一関川
Original assignee: Toshiba Netsukigu KK
Current assignee: Toshiba Netsukigu KK
Priority date: 1976-06-12
Filing date: 1976-06-12
Publication date: 1983-10-24
Also published as: JPS52151944A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は点火遅れに起因する爆発燃焼を防止して安全
性の向上を図った強制排気式燃焼装置に関する。

強制排気式の燃焼装置においては、爆発燃焼を防止する
ために、燃焼の開始に先立ち、まず燃焼−室内の未然ガ
スをファンにより排出し、こののち点火機構を付勢し、
この付勢以後若しくは同時に可燃ガスを供給し、点火さ
せた燃焼を開始させるのが通常である。

即ち、可燃ガスの供給が点火機構の付勢時機よりも先行
して行なわれると、燃焼室に可燃ガスが多量に充満した
ところで点火がなされる結果、燃焼が狭い燃焼室内にお
いて一挙に進行し，、爆発燃焼となる。

即ち、爆発燃焼は点火遅れによって発生する。

この点火遅れは点火機構を制萌１するシーケンス等の微
妙な狂いによって比較的容易に起りやすく、シたがって
従来においては爆発燃焼を起す危険性が強い。

爆発燃焼の発生時には、急激な圧力上昇を伴うため、装
置の各部が破損ないしは劣化され、また大きな爆発音を
伴うため使用者に大きな不安感、危険感を与えることに
なる。

ところで、一般的に、可燃ガスが爆発燃焼となるのは、
可燃ガスと空気（酸素）とが一定の範囲の割合で混合し
たときに始めて起り、その混合範囲外では爆発撚焼には
ならない。

したがってこの範囲外になるように混合空気量を調整す
れはよく例えば燃焼室へ送る２次空気を大量に供給して
ガス濃度を低く抑え、これにより爆発燃焼を防止するこ
とは理論上可能となる。

しかしながら、通常の燃焼装置においては、燃焼空間が
、ある限定された形状、容積のものであるから、大量の
２次空気でガス濃寒を低く抑えることは、不着火をきた
し燃焼を開始させ得なくなることになる。

また、ガス濃度を上記範囲外となるように濃くすればよ
いが、燃焼室に当初から空気が存在する限り、点火後に
爆発燃焼をする濃度範囲を経ることは当然であり、やは
り爆発燃焼の発生を免れることはできない。

ところで、爆発燃焼といえども、燃焼のメカは通常燃焼
と同じで、ただ上述の混合範囲内では次の点が異なり、
爆発燃焼となるのである。

すなわち、着火により火炎が生じ、この火炎がある速度
をもって可燃ガスの未燃焼部分に進行し、逐に全可燃ガ
スに燃焼がおよぶが、この燃焼速度が速いときに、燃焼
空間が限られていると急激な圧力上昇を生じるようにな
り、このような燃焼を爆発燃焼と呼んでいるのである。

このことから、もし、上記の急速な燃焼速度に対応して
可燃ガスの移動を図れ得れば急激な圧力上昇を生じない
ことになる。

この発明はこのような点に着目されてなされたもので、
燃焼により生成さイ１る燃焼ガスの排出量と、その燃焼
の速度との関係を一定の条件に設定することにより爆発
燃焼を防止しようとするものである。

以下、この発明の一実施例につき図面を参照して説明す
る。

図中１は燃焼用モータで、両側にそれぞれ回転軸を導出
し、その一方の回転軸に燃焼霧化用のデイストリビュー
ク２およびブースタファン３か、また他方の回転軸にイ
ンジューサファン４および冷却用ファン５がそれぞれ取
付けられている。

上記燃焼用モータ１は、室外空気を吸入する給気口６と
連通したモータケース７内に、ブースタファン３は軸廊
ケーシング８内に、デイストリビュータ２は予熱ヒーク
９を偏えた筒状の気化器１０内に、インジューサファン
４および冷却用ファン５は室外に開放した排気口１１と
連通ずるうず巻ケーシング１２内にそれぞれ収納位置さ
れている。

１３は気化器１０の先端罪口面部に装着されたバーナプ
レートで、その板面には多数の透孔１３ａ・・・が穿設
されている。

１５は燃焼筒で、この燃焼筒１５の一端に上記気化器１
０の先端部が挿入位置され、その挿入部に点火プラグ１
４がバーナプレート１３と対向して配設されている。

燃焼筒１５の他端面には円形の導出口１５ａが形成され
、この導出口１５ａに導出ケーシング１７ａを介して複
数の放熱パイプ１６・・・の一端が接続されている。

そして上記放熱パイプ１６・・・の他端は排気ケーシン
グ１７ｂを介して上記うず巻ケーシング１２に形成され
た吸入口１２ａに接続され、これらの導出ケーシング１
７ａ１放出パイプ１６・・・、排気ケーシング１７ｂに
より排気路が構或されている。

１８は油タンクで、このタンク１８からは送油パイプ１
８ａが導出し、このパイプ１８ａは油量調節器１９、電
磁ポンプ２０を経て気化器１０内に臨み、上記電磁ポン
プ２０の動作によりデイストリビューク２に液体燃料を
順次供給するようになっている。

２１は対流用モーク、２２，２２はこのモータ２１に取
着された対流用ファンである。

次に動作について説明する。

予熱ヒーク９への通電により気化器１０が予熱され、こ
れが一定温度に上昇すると、燃焼用モータ１が通電され
、ブースタファン３が回転し、室外空気が燃焼用空気と
し７て給気口６を経てモータケース７内に吸入され、こ
れがさらに気化器１０内に順次送風される。

これとほぼ同待に電磁ポンプが通電され、油タンク１８
の液体燃料が順次デイストリビュータ２に供給される。

この燃料はデイストリビューク２の回転遠心力によりそ
の周囲に噴霧されるとともに、気化器１の内周壁面に当
り、この気化器１の熱で気化するとともに上記燃焼用空
気と混合して可燃ガスを生威し、バーナプレ−１〜１３
の各透孔１３ａ・・・から噴出する。

ここで点火プラグ１４が通電され、上記可燃ガスが着火
し、燃焼筒１５内において燃焼が開始する。

この燃蝕により燃焼ガスが生威され、このガスは、イン
ジューサファン４の回転により、導出ケーシング１７ａ
１各放熱パイプ１６・・・および排気ケーシング１７ｂ
を順次経てうず巻ケーシング１２内に吸入される。

このうず巻ケーシング１２内には冷却用ファン５の回転
によりモータケース７内の空気の一部が吸入されており
、したがって上記燃焼ガスはこの空気と混合して冷却さ
れ、この状態で排気口１１を経て室外に排出される。

一方、燃焼の開始に伴い、対流用モータ２１が起動し、
対流用ファン２２，２２の回転により、室内の空気が燃
焼筒１５および各放熱パイプ１６・・・の周囲に送風さ
れ、これが燃焼筒１５および各放熱パイプ１６・・・と
の熱交換により温風となり、室内に暖房用として供給さ
れる。

ここで本発明においては、インジューサファン４の能力
つまり排出風量Ｑ（ｍ８／” ）を、生成される燃
焼ガス量Ｇ。

（’ Ｎｍ８／／Ｒｊｎ）およびインジューサファン４
の吸込部分のガス温度ｔ，とから次のように設定する。

即ち、燃料の炭素分Ｃ（％）、水素分をＨ（％）、燃焼
ガス中の炭酸ガス分をＣＯ２（％）とすれば、燃料Ｋ
（ｋｇ／ｈ）に対して、燃焼ガス量Ｇ。

（Ｎｍ８／ｍｉｎ）は、で与えられる。

従って、込部分のガス温度をｔ１インジューサファン４の吸（’Ｃ）とすると、となるので、ファン能力は、この（Ｊｔ１（ｍ／
ｍ” ）以上の排出能力に設定する。

例えは、燃料を平均組成がＣ１３Ｈ２６の灯油とすると
、Ｃ＝８５．７（％）、Ｈ＝１４．３（％）であるから
、今６６００Ｋｍ／ｈ（０．６４ｋｇ／
ｈ）（７）入力に対して、ＣＯ２＝１２％、ＣＯキ
Ｏの燃焼ガスが得られた場合、ファンの排出風量Ｑ（
ｍ８／−’）は、となる。

次に、排気路各部における燃焼ガスθつ流速を設定する
。

これは、上述の燃焼ガス量Ｇ。（ＪＴ１８／Ｍ）に対し
て、排気路各点の温度がわかればその点におけるガス量
Ｏｔ１（ｍ８／ＩＩｌｉｎ）がわかる。

従って、通路断面をＳｉ（ｍ”）とすると、流速Ｖ．
（ｒｒ１Ａｅｃ）” ｖｉ ”” ６０ ” ｆ
（ｍ／ｓｅｃ）’で求められるから、このｖ，が燃焼
速度以上となるように通路断面の面積Ｓｉ（ｍ２）を設
定する。

例えば、燃焼筒１５の導出口１５ａにおける温度５００
℃とし、他を前述の例と同様の条件とするなら、２７３＋５００燃暁ガス量Ｇ５ｏｏ＝０．１６Ｘ
＝０．４５（ｍ８／ｆｎｉｎ）２７３となる。

ここで灯油気化ガスの燃暁速度は、１．５ｍ／ｓｅｃで
あるとされているから、上記導出口１５ａの面積Ｓは、となり、円形の場合その直径ＤはＳ＝■Ｄ２であるから
Ｄ〉７９（ｍｍ２）とすれはよい。

以上のように、インジューサファン４の排出能力は、生
成される燃焼ガス量に見合うように設定されているので
、燃焼開始後は、燃焼ガスは排気路に停滞することなく
、順次確実に室外に排出される。

ここで、運転制御回路のシーケンス等に異常があり、燃
焼開始時に点火プラグ１４に誤動作が発生した場合につ
いて述べる。

すなわち、■可燃ガスの噴出が先行して燃焼筒１５内に
過剰にそのガスが充満した以後に点火プラグ１４が放電
を開始した場合、＠可燃ガスが噴出して燃焼筒１５内に
充満した時点に、その燃焼筒１５や排気路の熱で自然発
火した場合である。

これら■，＠いずれも通常の場合においては、爆発音と
ともに急激な圧力上昇を伴う爆発点火となる。

しかし本発明においては、次のようにしてその防止が図
られる。

すなわち、着火後、火炎は可燃ガスの未燃焼部分に急速
に進行するが、その燃焼速度以上に燃焼ガスがインジュ
ーサファン４により排出され、このため爆発音や急激な
圧力上昇もなく、確実に爆発点火を防止できるのである
。

したがって、燃焼経路の各部を破損させることがないし
、その各部をとくに強固に構成する必要もなく、また防
爆扉などの防爆設備を不要とでき、さらには爆発音がな
いから使用者に対して不安感や危険感を与えることがな
く、そして点火プラグの誤動作が従来のように爆発点火
の原因となることがないからその誤動作防止の安全対策
をとくに厳格強固に構成する必要がなく、このことから
運転制御回路のシーケンスや装置の全体構戒を簡単化す
ることができる。

さらに、燃焼経路内はインジューサファンの吸引作用に
より外気に対して負圧状態に保持できるので不用意なガ
ス漏れを防止することができる等種々優れた効果を奏す
る。

なお、本発明は、液体燃料を気化して燃焼させる場合に
限らず、天然ガス等他の燃料のガスを燃焼させる場合に
も適用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示す概略的な構成図である
。４・・・・・・インジューサファン（排気用のファン）
、１５・・・・・・燃焼筒。

Claims

【特許請求の範囲】

１可燃ガスの燃焼により生戒される燃焼ガスを排気路
を経てファンにより強制的に排気する燃焼装置において
、上記ファンの排気量の能力を、上記燃焼ガスの生戊量
以上に設定し、かつ排気路の各部における燃焼ガス通過
速度を上記可燃ガスの燃焼速度以上に保持するようにし
たことを特徴とする強制排気式燃焼装置。