JPS62261805A - 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 従来のこの種の燃焼装置を第４図、第５図に示す。第４
図の構成は、例えば実公昭５７−３２３４５号公報に示
された構成で、１＃ｉ空気供給孔ＩＡを設けた燃焼筒で
、２ｔｉ炎口２Ａを開口した炎口板である。３Ａは混合
室３に接続された燃料パイプ、４は仕切壁、５は空気通
路６を構成する外筒、６Ａは空気パイプ、７は空気通路
６の終端に接続された１次空気パイプで混合室３に連通
ずる。ｅは１次火炎、９Ｖｉ燃焼室である。１０は２次
火炎、１１は燃焼室９の中央部、１２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
バイブロＡからの空気は空気通路６の接線方向に供給さ
れ、２次空気は空気供給孔ＩＡに対して一定の角度をも
って燃焼室９に吐出され旋回流となる。燃料バイブロＡ
からの燃料と１次空気パイプ７よりの空気と混合して予
混合気となり炎口２Ａより噴出する。ここに点火すれば
炎口２Ａに密着して１次火炎８とこの後流に２次火炎１
０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
炎温度を下げて窒素酸化物（以下Ｎ　Ｏｘという）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１に密着して１次火炎８が明確に形成さ
れ、この１次火炎８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８が炎口ＩＡ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２自体が高温となり逆火し
やす＜７灯油を燃料とした場合、予混合ガス温度が予め
２００〜３００’Ｃに加熱されているためこの傾向が著
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９に２次空気が旋回して供給されるが、こ
の２次空気は予混合気として作用するのでなく単に追加
２次空気として燃焼筒１の内壁面に沿って流れるため、
炎口板２の中央部には充分到達せず、ここの炎口２人出
口の予混合気および１次火炎８の近傍に２次空気が供給
されない。従って炎口板２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。

又、従来の別の実施例を第６図に示す。第５図の構成は
、下部にガスノズル１３を具備した管状の混合管１４の
上方に熱透過するガラス筒１５と、排気口１６を有する
天板１７を連設して全一次子混合ガス路となる混合室１
８を構成する一方、前記混合室１８内に、前記ガラス筒
１５とガス通路１９を介して、底板２０を固着し、耐熱
性金網等より成る筒状の燃焼筒２１を、前記天板１７に
固着し、吊下げて燃焼室２２を構成すると共に、前記燃
焼室２２に面する燃焼筒２１の内側近傍に、棒状の加熱
体２３を底板２０より金具２４を介し、立設させて燃焼
装置を構成する。

次に上記従来の動作について説明する。混合管１４内に
向けてガスノズル１３から燃料ガスヲ噴射させると、ガ
スノズル１３の周囲より空気が吸引されて、前記混合管
１４内で、所定の予混合ガスを生成し、燃焼筒２１の全
周面より燃焼室２２に向けて前記予混合ガスを噴出させ
る。この時、適当な方法で前記予混合ガスに着火させる
と、燃焼筒２１の全面で燃焼を開始する。この時燃焼火
炎は、前記燃焼筒２１の全表面に密着する。従って、そ
の高温の燃焼ガスによって燃焼筒２１の全周面が高温に
赤熱されると共に、燃焼筒２１の前方に配置した加熱体
２３も、前記高温の燃焼ガスと燃焼筒２１の赤熱輻射を
受けて高温となり、相互の熱干渉により燃焼筒２１は更
に高温となり燃焼反応は促進される。

本構成の狙いは、全−次空気燃焼方式（燃料に理論空気
量以上を混合して燃焼させる方式）で、金網の網目を炎
口と成し、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ｆ：８００〜９００℃に赤熱させて、赤
熱輻射暖房に利用すると共にその熱放散によって、火炎
温度の低下を促進してＮ　Ｏｘの発生量を抑制する一方
、これら低燃焼負荷条件のバーナでは、特に、低燃焼量
領域や高空気過利率領域に於いては、燃焼筒２１の表面
温度が比較的早く低くなりやすい。従って、部分的に火
炎がリフトしたり、燃焼反応が十分完結されないままに
排出されるので、−酸化炭素や炭化水素（以下ＣＯやＨ
Ｃという）の発生量が多くなる。その対策として前記の
燃焼筒２１の前面近傍に加熱体を配置して、燃焼筒２１
と加熱体２１との相互の熱干渉により、燃焼筒２１近傍
の雰囲気温度を上げてＣＯやＨＣの発生量を出来るだけ
抑制しようとするものである。しかし、前記したように
、低Ｎ　Ｏｘ化は、技術的な見地からかなりレベルの高
い値まで達成されているものの、良好な燃焼量可変中（
以下ＴＤＲという）は、実用化条件（良好な燃焼排ガス
特性を安定的に確保できる巾、部品のバラツキ、信頼性
及び安全な燃焼検知手段）等を考慮するとＴＤＲＩ／２
が限界である。即ち、燃焼筒２１表面に火炎が密着して
燃焼筒２１が赤熱するため炎口部の材料劣化や熱変形に
よる燃焼排ガス特性の悪化や赤熱による逆火現象が生じ
やすく、しかも燃焼筒２１自身の信頼性に欠ける。更に
、点火立上りの過渡期や高空気過剰率領域及び、低燃焼
量領域等の条件では、燃焼筒２１の炎口部が平面的であ
ること、及び予混合ガスが旋回せず単に矢印のように燃
焼ガスは上昇気流となって加熱体２３前後を通過するた
め、加熱体２３部分での強い渦流作用や燃焼ガス全体と
して、燃焼室２２中心底部方向への再循環作用は殆んど
生じない関係から、単に前記したように燃焼筒２１と加
熱体２３との熱干渉による燃焼筒２１表面の赤熱や雰囲
気の温度上昇だけでは、完全燃焼反応を完結するに十分
な保炎作用は望めない。従ってＴＤＲＩ／２以上は困難
となる。又炎口部での微少火炎部がリフト現象を誘発し
やすくなって燃焼音が大きくなる。更に又、火炎そのも
のが薄く平面状になることから、燃焼反応、状態の変化
量が少なく平均化しているため、外乱条件や異常条件下
においての燃焼検知や空燃比制御吟には特殊なセンサー
や複雑な手段が必要で、信頼性に欠ける等の点が多かっ
た。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、基本的に低Ｎ　Ｏ
ｘ化は、成る一定条件下でかなり抑制できるものの、暖
房装置として実用化を図るためには、巾広い条件下での
低ＮＯｘ化の達成、ＴＤＲの１／２以上の達成（燃焼筒
２１の赤熱による逆火現象、炎口の材質劣化や変形など
の信頼性確保等）安全かつ高度な燃焼制御、燃焼音の低
下、及び燃焼部の小型化等、実用的な条件達成には問題
が多かった。

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、本発明の燃焼部＠は、燃
焼室に向けて予混合ガスを旋回するよう環状の炎孔体に
、燃焼負荷の高い仕様で気孔を複　１数個穿股し前記燃
焼室に面する炎孔体の前方近傍に、上下が開口した管状
の保炎体を複数本立設させ、赤熱部のない構成を備える
と共に前記保炎体の上部から燃焼ガスの一部を吸込んで
送風機の吸込み口の一部に再循環バイブを連結した構成
を備えたものである。

作　　用 本発明は、上記した構成によって、燃料に対し理論空気
量より多い空気を混入した全一次子混合ガスを炎孔体の
気孔から燃焼室内方へ旋回流となるよう噴出させて、特
に、前記気孔より遊離した環状の旋回青炎帯を形成して
火炎面積を広くなし、前記旋回青炎帯の一部を保炎体に
接触させ乍ら燃焼室の中心下方へ再循環させて極部的に
火炎温度の高い領域を形成することなく平均して火炎温
度を低くし、加えて燃焼帯留時間を短縮させると共に、
前記燃焼して発生した燃焼ガスの一部を前記保炎体の上
部より吸込んで、送風機の吸込み口の一部に供給して、
低ＮＯｘ化を図ると共に、高ＴＤＲ１小型化、低騒音化
及び高信頼性の燃焼装置を提供することができるもので
ある。

実施例 以下、本発明の実施例を第１図から第３図の添付図面に
基づいて説明する。

２５は外筒でこの内側に底抜２６を具備し、上方は開口
部２７を有した環状の炎孔体２８を配置して、混合室２
９、ガス通路３０、及び主燃焼室３１を構成する。又前
記炎孔体２８には、予混合ガスが主燃焼室３１に向けて
、炎孔体２Ｂの内周壁面の接線方向に噴出するように、
円周方向に複数個の気孔３２が、又上下方向に少なくと
も単数、又は複数段設けられている。更に、前記炎孔体
２８の主燃焼室３１前方には、隙間３３を有して複数本
の棒状で上下が開口３４′、３４＃シた耐熱性物質より
なる保炎体３４が、前記全気孔３２と対向するように、
前記底板２６及び混合室２９底枚を貫通して固着されて
立設されている。３５．３５′は前記炎孔体２８と保炎
体３４の隙間３３内に形成される旋回青炎帯である。又
、３３′は炎孔体２８内周壁と旋回胃炎帯３５との遊離
間隙である。尚、前記保炎体３４の配置位置は、前記旋
回青炎帯３５の内側面に出来るだけ接するように配置さ
れることが保炎作用上効果的である。３６ｆ−ｉ外筒２
５上に連設された排気口３７を有する副燃焼室、３８は
予熱ヒータ３９と給油管４０の一部を共に埋設した気化
器で、前記給油管４０の一端は燃料ポンプ４１を介し燃
焼タンク（図示なし）に連設されると共に、他端は、気
化器３８を介し混合室２９に向けて開口している。４２
は吸込み口４３を有する送風室で、内部には送風機４４
が設置され、４５は炎孔体２８の気孔３２の一部に対向
して設けた点火器である。図中の破線矢印は、旋回胃炎
帯３５の一部の燃焼ガスが炎孔体３４の中心底部方向に
向けて誘発される再循環流の状態を示すものである。４
６は保炎体３４の他端開口３４／を収納した再循環室で
その一部に再循環パイプ４７を具備し、この再循環パイ
プ４７の他端４７′は送風室４２の吸込み口４３の一部
に連結されている。

第２図は、第１図の八−に線における破断図である。第
３図は、予混合気比に対するＮＯｘ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。

先ず、予熱ヒータ３９に通電し気化１３８を２５０℃〜
３００℃に予熱し、次に送風機４４、燃料ポンプ４１を
駆動すると、所定の添体燃料とその量に予め設定された
理論空気以上である一次空気が、混合室２９内に供給さ
れ、気化ガス状になった燃料と一次空気が共に混合され
、全一次子混合ガスとなって、ガス通路ａＯを通って導
かれ、複数、複数段の気孔３２から主燃焼室３１内に向
けて噴出される。この時気孔３２が、炎孔体２８の内周
壁の接線方向に設けられていることから、全一次子混合
ガスは、主燃焼室３１内に向け、旋回流を与えられて噴
出する。ここに点火器（例えば高電圧のスパーク等）で
点火すると、保炎体３４に強力に保炎されつつ旋回胃炎
帯３５を形成して燃焼する。この旋回胃炎帯３５は一次
空気比設定によって炎孔体２８の内周壁および気孔３２
の出口より１〜３＋ｕの遊離隙間３３を形成し、且つ環
状で薄膜の旋回胃炎となる。

この旋回青炎帯３５の炎長は、燃焼量の大小によって、
主燃焼室３１から副燃焼室３６まで、３５〜３５′のよ
うに伸縮する。

即ち、この燃焼状態時に炎孔体２８の内周壁と旋回胃炎
帯３５との間に形成される遊離間隙３３′の間、即ち、
平面的に見ると、気孔３２より旋回噴出する全一次子混
合ガスに外方に広がろうとする旋回胃炎帯３６からの排
ガスの一部が混入し、噴出する全一次子混合ガスの温度
上昇促進と、より希薄混合気とする再循環作用が発生し
ている。

一方、横断的に見ると、旋回胃炎帯３５の中央部にも、
第１図中の破線矢印に示すように、排気ガスの再循環作
用が形成されておりこれらの平面、横断両面からの排ガ
ス再循環作用によって、火炎帯に局部高温部の発生が防
止されると共に、火炎面積が広がって放熱効果を向上さ
せることからＮ　Ｏｘ量が大巾に減歩する。

又、上記作用と共に火炎が一つの大きな旋回青炎帯３５
となることと排ガスの再循環作用に加えて、旋回胃炎帯
３５の内周炎面に接して複数本の保炎体３４が設けられ
ていることから、旋回胃炎帯３５は平面的、横断的両面
から保炎体３４を軸に強力な渦流作用及び高温作用が共
に干渉しあって強力な保炎作用が発揮され、逆火、吹飛
び（す７ト）等のない安定した燃焼とＣｏ、ＨＣ、スス
等の発生のない完全燃焼が図れる。

特に、保炎体３４の上方の開口３４′より高温の燃焼ガ
スの一部を吸込み、送風室４２に供給するため、保炎体
３４の表面は更に高温かつ均一な温度分布となるために
、保炎作用が向上するばかりでなく、全一次子混合ガス
の一部に高温ガスが供給されて、予混合ガスは加熱され
燃焼特性の向上化が図れるものである。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以上と大きくできる。

また第３図に示すごとく１次空気比が低い状態ではＮＯ
ｘ発生量が著しく多くなる。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１５００℃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ためである。

炎孔体４９の気孔５０より遊離した旋回青炎帯５５は気
孔４９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Ｎ　Ｏｘ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
胃炎帯５５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子混合気の旋回
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循
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ＮＯｘ発生量を著しく少な
くてき又Ｃｏ。

ＨＣ１ススの発生の非常に少ない火気および室内環境の
改善が図れる。

（２）旋回青炎帯の平面的、横断的な再循環作用と共に
、前記旋回青炎帯の内側の一部が接する複数本の保炎体
によって、保炎体が一つの軸となり、強力な渦流作用に
加えて保炎体内を流れる高温ガスによって保炎体自身が
均一な高温化が図れるこれら三つの相乗効果によって旋
回青炎帯は強力に保炎される。従って、燃焼量の大小や
一次空気比の大小、特に−次空気比の大きい側において
、従来にない常時安定した旋回青炎帯を形成して、Ｃ０
１ＨＣ，スス等の発生のない安定した完全燃焼が得られ
ると共に、従来にない燃焼量調節中を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。

（３）高温の燃焼ガスの一部が保炎体を介し、送風室に
再循環されるため、予混合ガスの加熱と予混合ガスの均
一な混合侶進化が図れるため、燃焼反応が侶進しｃｏ％
ＨＣ、スス等の発生がよい一層抑制されるものである。

更に、燃焼ガスの再循環量は保炎体の開口面積によって
調整できるため、上記作用と合せ、低酸素燃焼が図られ
るため低ＮＯｘの促進にも大きく作用し実用的効果が大
きい０ （４）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。

（５）　　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せず安
全である。

（６）更に気孔に密着した火炎が形成されないので、火
炎の微少な脈燃焼がない。従って燃焼音が極めて低い。

（７）燃焼火炎が短か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図中入−に線上部所面図、第３而図である。 ２８・・・・・・炎孔体、３０・・・・・・ガス通路、
３１・・・・・・主燃焼室、３２・・・・・・気孔、３
４・・・・・・保炎体、３Ｓ・・・・・・旋回青炎体、
４６・・・・・・再循環室、４７・・・・・・再循環パ
イプ。 第２図 第３図 一二文差、ヲ（トヒ（灰）　− 第４図 （Ａ）　　　　　（Ｂ）

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
   子混合ガスを旋回噴出させる複数個の気孔と、前記炎孔
   体の外側に設けたガス通路と、前記炎孔体の内側に設け
   た燃焼室に前記気孔より遊離して形成される旋回青炎体
   帯と、この旋回青炎帯の少なくとも内側周面に接するよ
   うに上下が開口した管状の耐熱性物質より成る保炎体を
   燃焼室、混合室を貫通して立設すると共に、前記保炎体
   の下端を収納した再循環室と前記混合室に連通して設け
   た送風室の吸込み口の一部とを再循環パイプで連結した
   燃焼装置。