JPS6020005A - 固形燃料燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、木炭２石炭、豆炭、練炭、コークス。

木くず等の主として炭素質固形燃料の燃焼器に関する。

従来例の構成とその問題点 従来の固形燃料燃焼器は、燃焼室を耐熱性セラミック材
料あるいは鋳鉄などを用い、肉厚を厚くしだ側壁で構成
するため、燃焼室の熱容量が大きくなり、固形燃料を燃
焼させた場合、燃焼初期においては、固形燃料からの発
熱量を燃焼室壁が吸収し、固形燃料の温度が充分に上が
らず、不完全燃焼生成物である一酸化炭素や炭化水素が
多く発生し、また固形燃料が完全燃焼するのに充分な温
度まで上昇した後は、燃焼室が冷えにくいことから、燃
焼が加速され制御が困難となり、燃焼室の温度も急速に
上昇する。ここにおいて、前記の不完全燃焼生成物であ
る一酸化炭素や炭化水素の発生はなくなるが、一方で、
窒素酸化物や硫黄酸化物が発生し始める。これは燃焼室
内が１０００″Ｃを超えるためであると考えられる、一
般に１０００°Ｃを超えると空気中の窒素と酸素が反応
し窒素酸化物が発生することが知られており、また脱硫
剤もこの温度を超えると脱硫能力を失い、分解して一度
捕集した硫黄酸化物を再び放出するようになることが知
られている。さて、このような燃焼中期における窒素酸
化物や硫黄酸化物の発生を抑制するには燃焼を制御する
必要があるが、現行では、−次空気供給量も増減し、固
形燃料の燃焼を制御する方法しかなく、これでは、燃焼
室内の温度を低下させることはできるが同時に酸欠状態
をもひきおこすため不完全燃焼生成物である一酸化炭素
や炭化水素が再び発生する々どの問題点があった。

また燃焼室の熱容量が大きい為、消火時においても燃焼
室は冷えにくく、空気を遮断してもなかなか消えず、問
題である。

発明の目的 本発明は上記の種々の欠点を解消するためになされたも
のであり、固形燃料を長時間生体に有害な物質を発生さ
せず燃焼させる燃焼器を提供するものである。

発明の構成 本発明は、上記の目的を達成するため、以下の様に固形
燃料燃焼器を構成することを特徴とするすなわち、本発
明は下部と側部に空気供給口を有し、耐熱性金属で形成
される燃焼室と、前記燃焼室外側部より突出した放熱部
とを設け、がっ、前記燃焼室とその外周囲に設けた断熱
層とが空間を形成する構成とした固形燃料燃焼器を提供
するものである。

本発明によれば、燃焼に必要な空気を、下部空気供給Ｄ
（−次空気供給口）よシ燃焼室内に充填した固形燃料に
供給すると共に、前記放熱部と耐熱性断熱材との間で形
成される空間に導入し、前記放熱部との熱交換によシ燃
焼室を冷却すると同時に空気を加熱し、側部空気供給口
（二次空気供給口）よシ供給して固形燃料を燃焼するも
のである。

固形燃料を従来の燃焼器を用いて完全な燃焼させながら
燃焼させると、次第にその燃焼温度が上昇し、前述した
生体への有害ガスである窒素酸化物、硫黄酸化物を発生
させるのであるが、放熱部を有する本発明の構成によシ
、燃焼突内を最適燃焼温度範囲７００〜１０００″Ｃに
調整することができ、有害ガスの発生が著しく低減され
るものである。

実施例の説明 本発明を、添付図面の実施例に基づいて説明する。

第１図において、ＩＵ外装であシ、多数の空気ｈｔ出口
１５を備えている。空気排出口１６はＳ固形燃料が燃焼
中は閉じられておシ、その消火時に開閉弁２によ多開口
され、放熱部４との熱交換により加熱さｔた空気を排出
する。３はセラミックファイバー、ケイソウ士、ケイ酸
カルシウム等の耐熱性断熱材から成る側壁である。燃焼
室壁６は、多数の二次空気供給口１４および放熱部４を
備えｉ１熱性金属よシなシ、放熱部４は、固形燃料燃焼
中および消火時における燃焼室５内の熱を放出し、燃焼
室内の温度コントロールに寄与する。燃焼室壁６の底部
には多数の一次空気供給口９を備えた火格子８が設置さ
れている。この火格子８および燃焼室壁６により燃焼室
５が形成される。本実施例において火格子８は鋳鉄で作
られているが本発明はこれに限定するものではなく、他
の耐熱性金属あるいは合金、あるいは耐熱性金属酸化物
でもよい、また燃焼室壁６と一体成形することも可能で
ある。

燃焼室壁６および放熱部４は、オーステナイト系、フェ
ライト系およびマルテンサイト系ステンレδ鋼および鋳
鉄よりなる群よシ選ばれる耐熱性金属材料よシなる。７
は下部空室であり、１０は空気流量調節器、１１は放熱
部４と断熱材３との間に形成した空間に流入する空気の
流量調節器、１２は空気流路切換装置、１３は燃焼空気
導入管である。また、１４ａは燃焼時には開となシ消火
時には閉となる開閉弁であり、１７は複数の排気通孔１
６を有する集熱カバーである。

次に本実施例の操作について簡単に記す。１ず燃焼室５
内に固形燃料を充填し、その一部、例えば上表面を着火
する。この時、空気流量調節器１０１１は全開とし、空
気流路切換装置１２も調節器１０．１１双方で開とし、
また空気排出口１６は、開閉弁２により閉とすると共に
開閉弁１４ａを開とする。燃焼空気は、下部空室７から
火格子８の一次空気供給口９を通り燃焼室５に供給され
ると共に、放熱部４と断熱材３との間の空間を通り、こ
こにおいて十分加熱され熱風となって二次空気口１４よ
シ燃焼室６に供給される。

固形燃料に着火後、しばらくして火が十分に固形燃料全
体に移り、固形燃料の上表面上に立炎が開始され定常燃
焼を行なうようになると、ドラフト効果が急激に増大し
、−次空気供給口９および二次空気供給口１４より流入
する燃焼空気量も急激に増大するだめ、固形燃料の燃焼
量も増大し、同時に燃焼室５内の温度も上昇する。ここ
において生体に有害なガスである窒素酸化物、硫黄酸化
物の発生を抑えるには前述したように燃焼温度を１００
０°Ｃ以下にする必要があり、本発明では空気流量調節
器１０により一次空気量を調節しながら空気流量調節器
１１を用いて放熱部４と断熱材３との間に形成した空間
に流入する空気量を調節することによシ燃焼室５の内部
温度を常に望ましい温度範囲に保つことができる。

発生した燃焼排ガスは、集熱カバー１７の排気通孔１６
から器外に排出される。

次に消火時の操作について述べる。固形燃料燃焼中に消
火を行なう場合、まず空気流路切替装置により一次空気
の流入を止め、排気孔１６を遮蔽し、かつ開閉弁１４ａ
を閉として空気は導入管１３から流量調節器１１を通っ
て放熱部４と断熱材３との間に形成した空間にのみ流入
するようにし、この空間で空気は放熱部４より吸熱し、
燃焼室６を冷却しながら開となった空気排出口１６より
排出される。燃焼室内の固形燃料は燃焼空気を遮断さ九
、かつ上述したようにして冷却されることにより、短時
間で消火する。

固形燃料の燃焼過程において、従来の燃焼器は着火から
ほぼ１時間くらいまでの間、不完全燃焼生成物である一
酸化炭素、炭化水素を多量に発生させ、その後、立炎し
て定常燃焼に入るが、この不完全燃焼生成の多量発生は
従来の燃焼器の燃焼室が、厚い耐熱性材料で構成されて
いるため、その熱容量が大きくなシ、燃焼している固形
燃料からの熱を吸収するため、固形燃料自体の温度上昇
が緩慢となることに帰因するものである。従来の燃焼器
において燃焼室壁を厚くすることは、高温における強度
を保つこと、および断熱層としての働きから必須のこと
であった。しかし本発明の構成によれば、放熱部によシ
燃焼室の強度を上げることが可能となり燃焼室壁を薄く
することができる。また燃焼室と断熱材との間に空気層
を形成させるため、非常によ納所熱効果が得られ、これ
らのことより従来の燃焼器よシも非常に速く立炎する。

前述したようにとの立炎状態での燃焼においては、前記
の不完全燃焼生成物はほとんど発生しなくなる。この立
炎は、前記不完全燃焼生成物が、固形燃料の十分な温度
上昇によって燃焼を開始するためである５、しかし一度
立炎燃焼が開始されると、大きなドラフト効果により、
固形燃料へ流入する空気量が急増し、固形燃料の燃焼が
加速されることによって燃焼室内の温度が急激に上昇し
、それと共に窒素酸化物および硫黄酸化物を発生させる
。これらの有害ガスの発生を抑制するには固形燃料の燃
焼量を制御する必要があるわけであるが、従来の燃焼器
では前述したようにこの燃焼量制御を一次空気量の制御
によって行ってきた。この方法では、燃焼室内の温度が
なかなか低下しないばかシか、燃焼室内が酸欠状態とな
るので前記した不完全燃焼生成物が再び多量に発生する
ようにな乙。このことは既に述べたとうりであるが、本
発明の燃焼器では、燃焼室壁に設置した放熱部から燃焼
室内の熱を効果的に放散し、かつその周囲に設置した断
熱材により保温することにより、′常に望ましい温度範
囲７００℃〜１ｏＯｏ℃に燃焼室を保つことができるた
め、前記した生体に有害なガスの発生を著しく減少する
ことができる。

ここで、第１表に従来例と本発明による実施例との燃焼
特性の比較を示す。比較項目としては、固形燃料の上表
面に着火してから立炎開始までの時間、それまでの時間
内に発生する一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ・・
・・・・ＣＨ４換算）、および立炎後の窒素酸化物（Ｎ
０ｘ）　、二酸化イオウ（ＳＯ）の排ガス中の濃度の最
大値、および燃焼室への空気を遮断した後、消火するま
でに要する時間である、排ガス濃度の測定は、石油スト
ーブＪＩＳの排ガス測定法に準じて行なった。

尚、燃料は市販豆炭を用い、着火には市販木炭５０ｙを
ガスコンロ上で６分間熱し赤熱状態となったものを用い
た、捷た燃焼室の大きさは、従来例、本実施例ともに円
筒形で直径、深さともに１５０脇のものを用いた。

第１表より本発明による効果は非常に顕著であることが
わかる。本発明による実施例は、従来例に比べて、立炎
開始棟での時間が約％となり、その間のＣＱ発生量およ
びＨＣ発生量もほぼ％になっている。すなわち燃焼の立
ち上が９が非常に速くなるため、点火してから様々な用
途で使用可能になる址での時間が短かくな９、使い勝手
がよくなるとともに、不完全燃焼生成物の発生量も著し
く低減できる。さらに立炎後の有害ガスであるＮＯｘ、
Ｓ０２も全く発生ぜず、実使用に際し、より安全な燃焼
器を提供することができだものである。

さらに消火時間も著しく短かくな９、従来の約％に捷で
短縮できるため、火災に対する安全性の面からも非常に
優れたものである。

本発明において、上述したような構成においても十分な
効果が得られるものであるが、さらに望制 御しくけ強Ｖ給気装置（ファン）を用いることが」：い
。

ファンの装着位置としては種々の位置を取り得るもので
あるが、例えば実施例第１図においては燃焼空気導入管
１３の先端に装着することが望ましい。固形燃料を燃焼
させる場合の操作としては前述したファンのない場合と
同様であるが、ファンを用いることにより立炎開始まで
の時間が短縮され、４ノ１ガスに含まれる有害成分も減
少でき、さらに消火に要する時間を短縮することができ
る。

ファンを用いた燃焼器における燃焼特性を第１表に示し
た、表から明らかなように、ファンを用いることにより
、立炎時間は従来の〆に、またＣ０１Ｌ約３Ｑ、ＨＣは
約％、さらに消火時間は従来の％になる。このようにフ
ァンを用いることにより、ずへての面において改善が見
られるのであるが、牛冒・こ消火時間が著しく改善され
る３、木イ１−明で用いるファンは、プロペラファン、
シロッコノアンエアーポンプ等種々考えられ、必ずしも
１つに限られるものではなく、目的とする燃焼量、燃焼
器の大きさ、燃焼器の用途に応じて選択されるべきもの
である。

次に、本発明の最も大きな特徴である放熱部４について
述べる。

本発明の放熱部の形状は種々考えられるが、具体的実施
例を述べるならば第２図、第３図の形状が挙げられる。

第２図において、６は燃焼室壁、１８は放熱部であり、
また第３図において、１９は放熱部である。放熱部の形
状は板状、波型、棒状、あるいはそれらの組み合わぜ等
種々の形で形成され得るが、ここで重要なことは、これ
らの放熱部、燃焼室壁、および断熱材壁との間に形成す
る空間に流れる空気ができるだけ層流とならずに乱流と
なる形状および構成にすることである。一般に熱拡散、
熱交換を行なう場合には、層流状態にある流体よりも乱
流状態にある流体の方が効率がよいことが知られてお９
、不発、門においても同様のことが言える。

さらに本発明の燃焼室の容量はその放熱部の構成により
種々の値を取ることが可能であるが、望ましくは２０４
以下であることが望ましい。これは本発明の冷却材が空
気であるため、その熱容量が小さく、大きなボイラーな
どでは、その燃焼室の熱を吸収し冷却するために多量の
空気を通ずる必要があり、また放熱部の放熱面積を非常
に広くしなければならないためである。２０１以上の容
量の燃焼室を有する燃焼器に本発明を用いる場合には水
冷式とすればよい。例えば、本発明の構成における放熱
部と断熱材との形成する空間を密閉型のドーナツ状の殻
とし、その中に水を通じると共に、二次空気供給口１４
にパイプを連結して外部より燃焼空気を導入する構成に
する。尚、この水冷式燃焼器は燃焼室容積が１０１以上
のものに適用可能である。これらは本発明の範囲に含ま
れるものである。

さらに燃焼室壁は、本発明では耐熱性金属により構成さ
れるため十分実使用に耐えうるものであるが、長期間の
使用による燃焼室内壁の酸化腐食に対してさらに耐久性
を持たすためには、この燃焼室内壁に耐熱性無機材料の
薄層あるいは金属酸化物膜層を形成することが望ましい
。ここにおいて、放熱特性に影響が出ないためには、こ
れらの耐腐食層を１０ＷＩＩＬ以下、望ましくは５鵡以
下の厚さになくてはならない。

発明の効果 以上のように、本発明によれば固形燃料を燃焼する際に
発生する有害ガス成分を著しく軽減し、かつ消火が速や
かに行なうことが可能となり、固形燃料を長時間安全に
燃焼し、かつ速やかな消火が可能な固形燃料燃焼器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固形燃料燃焼器の一実施例を示す
要部断面図、第２図、第３図は本発明の放熱部の実施例
を示す斜視図である。 ３・・・・・・断熱材から成る側壁、４・・・・・・放
熱部、５・・・・・・燃焼室、１６・・・・・・燃焼室
壁、９・・・・・・−次空気供給口、１４・・・・・・
二次空気供給口。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 手続補正書（方式） １事件の表示 昭和５８年特許願第１２９７３９号 ２発明の名称 固形燃料燃焼器 ３袖正をする者 事（ｉとの関係　特　許　出　願　人 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　（
５８２）松下電器産業株式会社代表者　山　下　俊　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産
業株式会社内 ７、補正の内容 明細書第１頁第１３行目に記載の「３．特許請求の範囲
」を「３、発明の詳細な説明」と補正します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部と側部に空気供給口を有し、耐熱性金属で形
   成される燃焼室と、前記燃焼室外側部よシ突出した放熱
   部とを設け、かつ、前記燃焼室とその外周囲に設けた断
   熱層とが空間を形成する構成とした固形燃料燃焼器。
2. （２）空気供給口に通ずる空気流路に強制給気装置を設
   けてなる特許請求の範囲第１項記載の固形燃料燃焼器。