JPS62255708A - 燃焼装置 - 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 本発明は可燃性混合気を炎孔体より噴出させて燃焼する
燃焼装置に関し暖房等に供するものである。

従来の技術 従来のこの種燃焼装置を第４図〜第６図に示す。

第４図の構成は、例えば特開昭６１−１７８１９号公報
に開示されたもので、１は外筒、２は金網筒、３は金網
筒２の一端を外筒１に取付ける取付金具、４は金網筒２
の他端を閉塞するキャップ、５はつぼ状の気化筒、６は
気化筒５の上部開口部に配設された混合板、７はヒータ
、８は気化−筒５の側壁に挿入された空気ノズル、９は
空気ノズル８のほぼ中央に位置する燃料ノズル、１０は
金網筒２の内側に延伸された放電点火電極、１１は気化
筒５内に燃焼空気を供給するファン、１２は燃焼熱を温
風とする対流ファン、１３はファン１１と空気ノズ）ｖ
Ｂを接続する給気管、１４は給気管１３の途中に配設さ
れた抵抗体、１６は燃料ノズ）Ｖ９に連通する定油面装
置、１６は抵抗体１４の上流側のファン吐出圧力を定油
面装置１５内に導く導圧管である。

次に上記従来の燃焼装置の動作について説明する。

ヒータ７に通電されて気化筒５が所定温度まで加熱され
ると、ファン１１が作動して燃焼空気を空気ノズ）ｖＢ
より気化筒５内に供給する。この時、抵抗体１４および
空気ノズ／Ｉ／８の通風抵抗によって生じた圧力すなわ
ちファン吐出圧力は、導圧管１６によって定油面装置１
５に導かれ、定油面装置１５内の燃料を加圧し、燃料を
燃料ノズル９より吐出させる。気化筒５内に供給された
燃料は、加熱された気化筒５の内壁にて気化し、燃焼空
気と混合して空気過剰率μ＝１．０〜１．６の予混合気
とな沙、混合板６を通って金網筒２より内側に噴出する
。噴出した予混合気は点火電極１０により点火され、金
網筒２の内表面にて全−火燃焼を行なう。

第５図は例えば実公昭５９−３２０９号公報に示した構
成で外筒１７内に金網または多孔金属板から成る燃焼筒
１８を設け、この燃焼筒１８を内側の燃焼筒１９と外側
の燃焼筒２０とで構成すると共に、これに内側と外側と
からガスを導びぐ流路２１．２２を備え、内側の燃焼筒
１９の外周面１９ａと、外側の燃焼筒２０の内周面２０
ａとを各々燃焼面とする。２３は枠体、２４は混合管、
２５はガスノズル、２６は分流板、２７は点火用導火管
である。

次に上記従来の学焼装置の動作について説明する。ガス
ノズル２５より噴出するガスは、混合管２４内で所定の
空気を混入された混合ガスとなり、流路２１．２２とに
分流され一方は内側の燃焼筒１．９にその内側から外向
と、他方は外側の燃焼筒２０にその外側から内向とに導
ひかれ、各燃焼面１９ａ　、２０ａには均一のガスが噴
出が得られここに点火すると各燃焼面１９ａ、２０ａに
密着して燃焼する。

第４図および第５図の従来例は、予混合気を金網又は薄
板の多孔金属板を炎口としてここから噴出させ、これら
の表面に密着して燃焼火炎を形成させるものである。こ
れらの多くは燃料に１次空気として理論空気量以上を供
給して燃焼させる全−次空気燃焼タイブで、炎口での燃
焼負荷を低くして燃焼反応帯を薄くすると共に炎口自体
を８００〜９００℃に赤熱させ熱放散を促進して火炎温
度を下げ、窒素酸化物（以下ＮＯｘ　という）の発生を
抑制しようとするものである。

これらにおいて炎口としての金網等が赤熱状態にありこ
の相互干渉および他物体からの熱反射等によって炎口自
体が高温になり材料劣化、変形を生じやすく耐久的にも
課題があり、また炎口上流の予混合気の温度も上昇する
ことにより非常に逆火を生じやすい。この現象は都市ガ
ス・プロパン等のガス燃料に比べ、ヒータを有した気化
器に液体燃料と１次空気を供給して予混合気を作り燃焼
させる場合においては、すでに気化器出口で２００〜３
００℃に予熱されてしまうため一層大きな課題となって
いた。

第４図の構成においては金網筒２と外筒１との間から金
網筒２の内方に向って石油の予混合気を導びいて燃焼さ
せるが高温の金網筒２が対向していること、および外筒
１が金網筒に近接していることによって、金網筒２自体
が著しく高温になりやすく、まだ気化筒５で予熱されて
いる予混合気がさらにキャップ４、外筒１、金網筒２の
伝導、輻射によって高温となり耐久性、逆火しやすいこ
とに問題があった。

また第５図に示す従来例は炎口に相当する燃焼筒１９．
２０を１０〜２０ｍｍと近接させ、且つ各々対向する面
で燃焼させるため相互干渉によって燃焼筒１９．２０が
第４図に示す従来例以上に高温となり同様の基本的問題
点があった。

これら炎口の温度の問題点は、ガラス筒、放熱フィン等
で放熱促進を図ること、および炎口での燃焼負荷を小さ
く設定すること等によっである程度改良できるが、逆に
燃焼量を少なくした場合、予混合気の炎口からの噴出速
度が遅くなつて逆火しやすく、また広い炎口面積で燃焼
させるため火炎が不安定となること、放熱効果による燃
焼反応温度の過冷却をまねきＣｏ　、ＨＣ等不完全燃焼
成分を発生することになる。

従ってこれら従来例では、最適条件に設定してもＮ　Ｏ
ｘ発生を少なくし、且つ完全燃焼とを満足するのはある
限られた燃焼量でしかなく、燃焼量の大小調節中は２／
３程度と狭く暖房等での使用において経済性、快適性の
面で大きな問題となっていた。

第６図は例えば実公昭５７−３２３４５　　号公報に示
された構成で、２８は空気供給口孔２８Ａを設けた燃焼
筒で２９は炎口２９Ａを開口した炎口板、３０Ａは混合
室３０に接続された燃料パイプ、３１は仕切壁、３２は
空気通路３３を構成する外筒、３３Ａは空気パイプ、３
４は空気通路３３の終端に接続された１次空気パイプで
混合室３０に連通する。３５は１次火炎、３６は燃焼室
である。

３７は２次火炎、３８は燃焼室３６の中央部、３９は出
口である。

次に上記従来の燃焼装置の動作について説明する。空気
パイプ３３Ａからの空気は空気通路３ａの接線方向に供
給され、２次空気は空気供給孔２８Ａに対して一定の角
度をもって燃焼室３６に吐出され旋回流となる。燃料パ
イプ３４からの燃料と１次空気パイプ３４よりの空気と
混合して予混合気となり炎口２９Ａより噴出する。ここ
に点火すれば炎口２９Ａに密着して１次火炎３５とこの
後流に２次火炎を形成して燃焼する。

本構成の狙いは２次空気と予混合気とが良く混合されす
すの発生を少なくし、また２次空気量を少なくして燃焼
効率を向上させ、１次空気量を比較的低くして使用し火
炎温度を下げてＮＯｘ発生量を減らそうとするものであ
る。しかし１次空気量を減らしても炎口板２９に密着し
て１次火炎３５が明確に形成され、この１次火炎３５が
まだ１５００℃程度と高温のため、この領域でのＮＯｘ
発生量が多く、室内暖房器等に使用した場合人体への悪
影響が問題となる。

また１次火炎３５が炎口２９Ａに密着および一部、中に
入り込んで形成されるため炎口板２９自体が高温となり
逆火やすく白灯油を燃料とした場合この傾向が著しく燃
焼量の調節中が非常に少ない欠点がある。

さらに燃焼室３６に２次空気が旋回して供給されるが、
この２次空気は燃焼筒２８の内壁面に沿って流れるため
、炎口板２９の中央部には充分到達せず、ここの炎口２
９Ａ出口の予混合気および１次火炎３５の近傍に２次空
気が供給されない。

従って炎口板２９の外周部と中央部で２次空気量の供給
に極端なアンバランスが生じ、トータル的な燃焼効率の
向上を図りにくく、この点からも逆火抑制とＮＯｘ量の
減少に一定の限界があった。

第４図〜第６図に示す従来例の他にも低ＮＯｘを図るだ
めの構成が知られており、例えば燃料および空気を燃焼
室に旋回して供給するものもあったが完全燃焼化が困難
であったり燃焼騒音や炎口に１次火炎が密着して形成さ
れることによる逆火、ＮＯｘ発生量が多い等の基本的課
題を有していた。

発明が解決しようとする問題点 前記のような従来の構成において、Ｎ　Ｏｘ発生量を抑
制し、巾広く燃焼量を調節しても逆火、炎口の劣化、変
形を生じることがなく、さらに完全燃焼化が図れる燃焼
装置がなく大きな問題となっていた。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので、ＮＯｘ
の発生を大巾に抑制して特に室内環境を改善し、巾広く
燃焼量の調節して安定燃焼と完全燃焼を図り経済性、快
適性を向上させると共に耐久性の向上を図った燃焼装置
を提供することを目的とする。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の燃焼装置は、環状
の炎孔体とこの炎孔体に形成され内方向に全一次子混合
ガスを旋回噴出させる複数個の気孔と、炎孔体の外側に
設けた全一次子混合ガスの通路と前記炎孔体の内側に設
けた燃焼室と、この燃焼室に気孔より遊離して形成した
環状の旋回前空気比に設定された全一次予混合気を燃焼
室に噴出させ、気孔から遊離し旋回する青炎火炎帯を形
成させる。この時気孔から噴出した全一次予混合気に排
気ガスの再循環が行なわれる作用と炎孔に密着する１次
火炎が形成されないことから、火炎温度の局部上昇防止
と全体温度の引下が図られＮＯｘＯｘ発生穴巾な減少と
、火炎帯が気孔より予混合気上流側に移行する逆火現象
が起らない。

また炎孔体が４００〜６００℃程度しか上昇せず材料劣
化、変形がなく耐久性を向上させることができる。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図の添付図面にも
とづいて説明する。４０はヒータ４１を有する気化筒で
この上端に複数個の通孔４３を形成した混合板４２が連
設されている。４４は送風機４５に連通し気化筒４０の
側壁に開口する送風管、４６は液体燃料をポンプ４７よ
シ気化筒４０内に供給する燃料パイプである。４８は外
筒でこの内側に複数個の気孔５０を設けた炎孔体でこの
下端は底板５１を有し混合板４２に連設している。

５２は外筒４８と炎孔体４９との間に形成した全一次予
混合気の通路、５３は炎孔体４９の内側に形成した燃焼
室、５４は炎孔体４９の内周壁と旋回青炎帯５５との間
に形成された遊離間隙を示す。

５６は排気筒、５７は放電火花を発生するだめの点火電
極である。図中の実線矢印は１次空気および予混合気の
流れを示し、破線矢印は排気ガスの循環流を示す。

第２図は第１図のＡ−Ａ線における破断図、第３図は予
混合気の１次空気比に対するＮ　Ｏｘ発生量の相対比較
を示すグラフである。

次に上記構成における動作を説明する。まずヒータ４１
に通電し気化筒４０を２５０〜３００℃に予熱し、次に
送風機４５、ボンデ４７を駆動すると液体燃料と理論空
気量以上である１次空気が気化筒４０内に供給されここ
で全一次子混合ガスとなって混合板４２の中央および通
孔４３を通って通路５２に導びかれる。この全一次予混
合気は炎孔体４９に設けられた気孔５０から内方に噴出
される。この時気孔５０が接線方向に設けられいること
から全１次予混合ガスは燃焼室５３に旋回流を与えられ
て噴出する。ここに点火電極５７の火花で点火すると旋
回青炎帯５５を形成して燃焼する。この旋回青炎帯５５
は最適の空気比設定によって炎孔体４９の内周壁および
気孔５０の出口より１〜３ｍｍの遊離間隙５４を形成し
、且つ環状で薄膜の旋回胃炎となる。

この燃焼状態時に炎孔体４９の内周壁と旋回青炎帯５５
との遊離間隙５４において気孔５ｏよυ噴出した全一次
予混合気に外方に広がろうとする旋回青炎帯５５から排
気ガスの一部が混入し、全一次予混合気の温度上昇促進
と、より希薄混合気とする循環作用が発生している。ま
た旋回青炎帯５５の中央部にも第１図中の破線矢印に示
するような排気ガスの循環流が形成されており、これら
によって火炎帯に局部高温部の発生が防止され火炎温度
も低下することからＮ　Ｏｘ発生量が大巾に減少する。

さらに上記作用と共に火炎が１つの旋回炎として形成さ
れていることから保炎効果が発揮され逆火、吹飛び等の
ない安定した燃焼とＣＯ・ＨＣの発生のない完全燃焼化
が図れる。

この燃焼状態は、燃焼量を大きく変えても同様の作用・
効果を発揮し、燃焼量調節中を１／３以上と太きできる
。

また、第３図に示すごとく１次空気比が低い状態ではＮ
Ｏｘ発生量が多くなる傾向を示す。これは１次火炎が気
孔に密着して形成されると、この１次火炎自体が１５０
０℃以上の高温となることと前記した排気ガスの予混合
気への循環混入効果が無くなるだめである。

炎孔体４９の気孔５０より遊離した旋回青炎帯５５は、
気孔５０の燃焼負荷および１次空気比の任意な設定によ
って形成させることができ、−実験データを示す第３図
のグラフで１次空気比が１．５付近以上でＮＯｘ発生量
が急に大巾な減少を示すのはここが上記の遊離した旋回
青炎帯５６を形成するポイントである。

実施例は液体燃料を用いたものであるが都市ガス、プロ
パン等のガス燃料であっても同様の作用効果が得られる
ことはもちろんである。

発明の効果 以上のように本発明の燃焼装置によれば次の効果が得ら
れる。

（１）炎孔体の気孔より遊離して全一次予混合気の旋回
青炎帯を形成させ、従来のような気孔に密着する高温１
次火炎を消滅させると共に排気ガス予混合気中への再盾
環を生じさせることによって火炎に局部高温域の発生防
止と火炎の全体温度が低下しＮ　Ｏｘ発生量を著しく少
なくでき大気および室内環境の改善が図れる。

（２）気孔より旋回する火炎帯が完全に遊離しているた
め炎孔体自体の過熱がなく材料劣化、変形等が無く耐久
性が向上する。

（３）　　また同時に炎孔体より上流側での予混合気の
温度上昇が抑制されることも付加され逆火が発生しない
。

（４気孔よシ噴出した後の予混合気は、これに排気ガス
が均一に混入することおよび旋回青炎帯からの伝導、輻
射によって適度に温度上昇し燃焼しやすい状態に継持さ
れると共に旋回による混合促進・保炎作用でＣＯ・ＨＣ
の発生のない完全燃焼化と安定した燃焼状態が得られる
。

（５）燃焼量調節中を１／３以上と大きくすることがで
き経済性、快適性の向上が図れる。

（６）燃焼火炎が短く装置および応用機器の小形化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の燃焼装置の側断面図、第２
図は第１図のＡ−Ａ線における断面図、第３図は１次空
気比とＮ　Ｏｘ発生量の相関を示す特性図、第４図、第
５図、第６図は従来の燃焼装置を示す側断面図である。 ４９・・・・・・炎孔体、５ｏ・・・・・気孔、５２・
・・・通路、５３・・・・・・燃焼室、５５・・・・旋
回青炎帯。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４ｑ
−炎孔１本 ５Ｑ−一一気　孔 ５２−−一遵貰釧 第１図　　　　　５３＝添次呈 葛−一−＊８青炎帝 第２図。 第３図 一〕又苫東Ｊヒ（７ｔ）− 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 環状の炎孔体とこの炎孔体に形成され内方向に全一次予
   混合気を旋回噴出させる複数個の気孔と、炎孔体の外側
   に設けた全一次子混合気の通路と前記炎孔体の内側に設
   けた燃焼室と、この燃焼室に気孔より遊離して形成した
   環状の旋回青炎帯とからなる燃焼装置。