JPH0221105A - 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、高温の燃焼ガスを得るための燃焼器に関する
ものである。

〔従来の技術〕

上記燃焼器で得られる燃焼ガスは、公害物質、すなわち
ＮＯｘ及び未燃物がなく、かつ完全燃焼して残留０２が
低いことが望ましい。

従来のこの種の燃焼器にあっては、（１）空気と燃料を
爆発限界範囲内の濃度で混合し、これを電気のスパーク
等の手段にて着火させて火炎の形成をなし、その後は上
記空気と燃料の混合ガスを継続して燃焼させるようにし
た燃焼器、（２）予熱された空気中に燃料を混合して燃
焼触媒により燃焼させるようにした燃焼器、（３）本願
発明者が先に特開昭６２〜１１［１８０８号公報で提案
したように、主燃焼器の加熱管の外側を補助燃焼器にて
常時燃料の着火温度以上に加熱し、主燃焼器では上記加
熱された加熱管に燃料を接触させて燃焼を継続させるよ
うにした燃焼器がそれぞれ知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の燃焼器のうち、（１）のものにあっては、火
炎を形成するために部分的に高温の部分が存在し、その
ためにＮＯｘの発生が避けられなかった。また空気と燃
料の混合及び燃焼は極めて短かい時間内で行なわれるた
め、燃焼ガス中に未燃物や残留０２が多い等問題がある
。

また上記（２）のものにあっては、低温での燃焼が可能
であるが、燃焼温度が１３００℃以上になると燃焼触媒
の寿命が短＜、長期の運転は不可能であり、また燃焼触
媒の場合、触媒毒となる硫黄分を含有する燃料を使用す
ることができない。

さらに上記（３）のものにあっては、主燃焼器のほかに
、補助燃焼器を常時燃焼させておかなければならないた
め、燃焼の制御を主燃焼器と補助燃焼器の双方について
行なわなければならずやっかいであった。またこの従来
例のものにあっても燃焼ガス中のＮＯｘを完全になくす
ことはできなかった。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、公害物
質であるＮ　Ｏｘ及び未燃物がない燃焼ガスを得ること
ができるようにした燃焼器を提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る燃焼器は、筒
状の往側流路内に復側流路を筒状の壁を隔てて折り返し
状に接続して配置し、上記往側流路の上流側に燃料混合
器を接続した主流入口と、パイロットバーナを接続した
補助流入口とを設け、復側流路の下流側を燃焼ガスの出
口を接続した構成となっている。

また断面形状を円筒状にした枠筒内に、円筒状で、かつ
通路を軸方向に設けたハニカム状通路を回転可能に設け
、また上記枠筒内の軸方向一側部に、仕切壁にて直径方
向に仕切られた流入室と流出室を、また他側部に燃焼ガ
ス室をそれぞれハニカム状通路の軸方向端面に対向させ
て設け、上記流入室に燃料混合ガス流入口とパイロット
バーナを、また流出室に燃焼ガスの出口をそれぞれ設け
、上記ハニカム状通路の支軸を回転装置に接続した構成
となっている。

さらに上記ハニカム状通路の通路壁面に燃焼触媒を担持
させてもよい。

〔作　用〕

往側流路の上流側の壁面をパイロットバーナからの燃焼
ガスにて９０℃以上に加熱してから燃料混合ガスを主流
入口より往側流路の上流側に流入させる。この燃料混合
ガスは加熱された壁面に接触して燃焼され、この燃焼ガ
スは往側流路から復側流路を折り返し流れて出口へ流出
され、往側流路と復側流路を隔てる壁は両流路に面した
両側から加熱される。上記パイロットバーナは往側流路
の上流側が所定の温度に加熱される間にわたってのみ運
転する。

また外筒内でハニカム状通路を回転させるようにした燃
焼器にあっては、ハニカム状通路を回転させることによ
り、燃焼ガスで加熱されたハニカム状通路の側面に順次
流入室に流入した燃料混合ガスが接触してこれが燃焼さ
れる。ハニカム状通路は流入室から流入した燃料混合ガ
スの燃焼と燃焼ガス室から流出室へ流れる燃焼ガスにて
加熱され、燃焼ガス室からの燃焼ガスにて加熱された部
分が回転に従って順次流入室に対向される。

上記ハニカム状通路の壁面に燃焼触媒を担持することに
より、燃料混合ガスはこの燃焼触媒に接触して燃焼され
、予熱温度が低い燃料混合ガスでも燃焼される。

〔実　施　例〕 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図は本発明の第１の実施例を示すもので、
図中１は外筒、２はこの外筒１の内側に略同心状にして
配置された内筒であり、これらはセラミックスにて構成
されている。そしてこの両筒１，２にてリング状の往側
流路３と、この往側流路３内に配置される円筒状の復側
流路４が構成され、往側流路３の上流端は閉じられ、下
流端は復側流路４の上流端に、外筒１の端部で構成され
る空間にて折り返し状に連通されている。そして上記往
側流路３の上流端部の側壁に主流入口５と、補助流入口
６とが開口されており、また復側流路４の下流端部は出
口７に開口されている。また上記往側流路３の下流端部
と復側流路４の下流端部にはそれぞれドーナツ状、栓状
に形成したセラミックス製の・にカム状流路８．９が介
装されている。

上記外筒１は断熱材１０を介して外枠１０ａに支持さて
いる。

上記往側流路３の上流側に設けられた主流入日５には燃
料混合器１１が、また補助流入口６にはパイロットバー
ナ１２がそれぞれ接続されている。そして上記主燃料混
合器１１には予熱空気流入管１３と、燃料流入管１４と
が接続されており両流入管１３．１４から流入された空
気と燃料は空気−燃料混合部１５にて混合されて燃料混
合ガスとして往側流路３の上流側へ流入されるようにな
っている。またパイロットバーナ１２は空気流入管１６
と燃料流入管１７が接続されていて、このパイロットバ
ーナ１２の燃料ガスは往側流路３の上流側へ流入される
ようになっている。

上記構成において、まずパイロットバーナ１２を運転し
てこれからの燃焼ガスを燃焼器の往側流路３内に流入さ
せてこの往側流路３の上流側の外筒１と内筒２を加熱す
る。そしてこの部分が約９００℃以上に加熱された時点
で燃料混合器１１を作動させて往側流路３の上流側へ燃
料混合空気を流入させる。このとき、上記パイロットバ
ーナ１２は直ちに、あるいは多少オーバラップして停止
させる。

上記状態で、燃料混合器１１より主流入口５を介して流
入した燃料混合ガスは往側流路３の加熱された上流側の
外筒１、内筒２の側壁に接触して燃焼を開始し、その燃
焼ガスは往側流路３から復側流路４を通って出口７より
排出され、この間に上記両流路３，４の各側壁は順次加
熱されてゆき、これにより、上記燃料混合器１１より流
入した燃料混合ガス中の燃料は順次燃焼して復側流路４
の出口に達するまでに完全に燃焼される。この場合、燃
料混合器１１での燃料は燃焼ガスの温度が１２００〜１
４００℃になるように予熱した空気中に混合する。

上記燃焼作用時において、往側流路３の上流部で開始さ
れた燃焼は往側流路３から復側流路４を通る間にわたっ
て継続され、内筒２はこれの往側と復側の双方から加熱
される。また燃焼ガスは往側流路３の下流端と、復側流
路４の下流端にそれぞれ設けられたハニカム状流路８゜
９を通る間に完全燃焼される。またこのとき、外筒１の
内面に赤外線の吸収率の高い塗料を塗布しておくことに
より、内筒２の外面から放射される赤外線の吸収率が高
くなって外筒１の内面温度が高くなり、この外筒２の内
面も燃料混合ガスを燃焼させるための発熱面として利用
できる。

第３図から第５図は本発明の第２の実施例を示すもので
、上記第１の実施例と同じ構成部材は第１図、第２図に
示すものと同一符号を付して説明を省略する。

セラミックス製の外筒２１内に複数本のセラミックス製
の内筒２２を配置してこの内筒２２の周囲に往側流路２
３を構成し、内筒２２の内側に復側流路２４を構成する
。そして上記往側流路２３の上流側は各内筒２２の下流
側を支持する支壁２５にて閉じられており、また往側流
路２３の下流側及び復側流路２４の下流側にはハニカム
状通路２６．２７が介装しである。また、上記往側通路
２３内には、迷路用のバッフルプレート２８が複数枚介
装しである。

この実施例は燃焼量が多い場合に有利であって、その燃
焼作用は上記第１の実施例と同じである。

すなわち、まずパイロットバーナ１２にて往側流路２３
の上流側の流路壁を所定の温度（９００℃）以上に加熱
してから燃料混合器１１より燃料混合ガスを往側流路２
３内に流入させて燃焼させる。このとき、往側流路２３
内での燃焼ガスはバッフルプレート２８にて構成される
迷路を通ってこれの下流端に流れ、この間に燃料混合ガ
スは充分撹拌されて燃焼される。往側流路２３の下流体
に流れた燃焼ガスはハニカム状通路２６を経て復側流路
２４に入り、この復側流路２４を構成する加熱された内
筒２２の内壁温度でさらに燃焼が促進されてこれの下流
側のハニカム状通路２７を経て出口７より排出される。

第６図、第７図は本発明の第３の実施例を示すもので、
図中３１は軸芯を上下方向に向けて円筒状に構成された
セラミックス製の枠筒であり、この枠筒３１内の中間部
にセラミックにて＋Ｍ成されたハニカム状通路３２が同
軸心上に回転自在に嵌合されている。モして枠筒３１の
上部で、かつハニカム状通路３２の上方に対向する位置
に、仕切壁３３にて左右方向に仕切られたが人口室３４
ａと、出口室３４ｂとが設けられている。上記入口室３
４ａに燃料混合ガスの流入口３５が、また出口室３４ｂ
に燃焼ガスの流出口３６が開口されている。また枠筒３
１の下部で、かつハニカム状通路３２の下方に対向する
位置に燃焼ガス室３７が設けられている。

上記ハニカム状通路３２の軸心に支軸３８が設けてあり
、この支軸３８の下端部が支枠３９に支承されていると
共に回転装置４０に連結さている。ハニカム状通路３２
の全ての断面位置においてハニカム壁で仕切られた細か
い通路が軸方向に構成されており、各通路の上端は入口
室３４ａあるいは出口室３４ｂに開口され、下端は燃焼
ガス室３７に開口されている。

上記入口室３４ａには流入口３５のほかに、第１図に示
すものと同様のパイロットバーナ１２が接続されている
。また枠筒３１は断熱材４１にて囲繞されている。

上記構成において、ハニカム状通路３２は常時所定の回
転速度で回転させておく。この状態でまずスタート用の
パイロットバーナ１２よりの燃焼ガスを人口室３４ａ内
に流入させる。この燃焼ガスにより入口室３４ａ及びハ
ニカム状通路３２の上流側が加熱される。このときハニ
カム状通路３２は回転しているので、ハニカム状通路３
２の上端部全体が順次入口室３４ａにて加熱される。こ
の部分が所定の温度（９００℃）になった状態で上記パ
イロットバーナ１２からの加熱を停止して流入口３５よ
り予熱された燃料混合ガスを流入させる。燃料混合ガス
は入口室３４ａよりハニカム状通路３２に至る往側流路
にて加熱された壁面に接触することにより燃焼を開始し
、この往側流路にて燃焼ガス室３７までで燃焼が終了す
る。燃焼ガス室３７の燃焼ガスは、ハニカム状通路３２
の出口室３４ｂに対向している部分の通路である復側流
路を通って出口室３４ｂに至り、ここから流出口３６へ
流出される。このとき、ハニカム状通路３２の出口室３
４ｂに対向している復側流路は、上記燃焼ガス室３７か
らの燃焼ガスによって加熱され、この部分がハニカム状
通路３２の回転により順次人口室３４ａに対向する往側
流路側の位置に移動する。従って入口室３４ａに流入し
た燃料混合はハニカム状通路３２の加熱された往側流路
の壁面に順次接触してこれの燃焼が継続される。

さらに第４の実施例として、上記第３の実施例において
、第６図、第７図にて示した回転するハニカム状通路３
２の各壁面に燃焼触媒を担持させる。この燃焼触媒は白
金、パラジウム等からなるもので、これの上記各壁面へ
の付着は、溶解した上記燃焼触媒中にハニカム状通路３
２を浸漬することにより行なう。

この実施例によれば、パイロットバーナ１２による壁面
の加熱温度が９００℃以下でも壁面燃焼が可能になる。

すなわち、予熱空気中に燃料を混合して燃料混合ガスを
作るのであるが、燃料がガス体の場合は予熱なしで、ま
た燃料が液体の場合には空気中における燃料の分圧が露
点よりも少し高い温度までの予熱でよく、空気の予熱温
度を極端に低くすることが可能である。

なおこの実施例の場合には、燃料中に硫黄分等の触媒毒
が存在しているものは使用できない。

上記各実施例における外筒１，２１及び内筒２．２２、
枠筒３１さらにハニカム状通路８゜９．２６，２７．３
２を構成するセラミックスの材質は強度、耐熱温度、さ
らに耐熱衝撃の点で優れている炭化硅素が用いられる。

しかしこれに限定されるものではなく、ジルコニア系、
コージライト系のセラミックスでもよい。

また外筒１，２１及び枠筒３１はアルミナ繊維を主成分
とするもので成形したものを使用してもよい。この場合
には筒の内面に赤外線の吸収率の高い５ｉＺｒ０４また
はＭｎＯ２・Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物を主体とする塗料を
スプレ等の手段にて密着するのが望ましい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、往側流路３，２３から復側流路４，２
４へ折り返し流れる燃焼ガスによって、両通路を隔てる
壁は、これの両側から、往側流路３，２３の上流側に流
入される燃料混合ガスが接触して燃焼するに充分な温度
に加熱され、両通路を通る間に完全に燃焼されて復側流
路４．２４の下流側に設けた出口７からは、公害物質で
あるＮＯＸ及び未燃物がなく、また燃焼器を多段にシリ
ーズに接続して使用することにより、燃焼は完全燃焼に
より残留０２が極端に低い燃焼ガスを得ることができる
。

また燃焼ガスの通路となるハニカム状通路３２が燃焼ガ
スの往側流路−復側流路にわたって回転されることによ
り、復側流路にて加熱された部分が順次往側流路側に移
動され、往側流路に流入した燃料混合ガスは上記流路の
壁面により良好な状態で継続燃焼される。

さらに上記ハニカム状通路の壁面に燃焼触媒を担持した
ことにより、予熱温度が低い燃料混合ガスでも良好に燃
焼される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
第１図の■−■線に沿う断面矢視図、第３図は本発明の
第２の実施例を示す断面図、第４図は第３図のＩＶ−Ｉ
Ｖ線に沿う断面矢視図、第５図は第３図ｖ−ｖ線に沿う
断面矢視図、第６図は本発明の第３の実施例を示す断面
図、第７図は第６図の■−■線に沿う断面矢視図である
。 ３．２３は往側流路、４，２４は復側流路、５は主流入
口、６は補助流入口、７は出口、１１は燃料混合器、１
２はパイロットバーナ、３１は枠筒、３２はハニカム状
通路、３３は仕切壁、３４ａは流入室、３４ｂは流出室
、３５は燃料混合ガス流入口、３７は燃焼ガス室、３８
は支軸、４０は回転装置。 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）筒状の往側流路３、２３内に、復側流路４、２４
   を筒状の壁を隔てて折り返し状に接続して配置し、上記
   往側流路４、２４の上流側に燃料混合器１１を接続した
   主流入口５と、パイロットバーナ１２を接続した補助流
   入口６を設け、復側流路４、２４の下流端を出口７に接
   続したことを特徴とする燃焼器。
2. （２）断面形状を円筒状にした枠筒３１内に、円筒状で
   、かつ通路を軸方向に設けたハニカム状通路３２を回転
   可能に設け、また上記枠筒３１内の軸方向一側部に、仕
   切壁３３にて直径方向に仕切られた流入室３４ａと流出
   室３４ｂを、また他側部に燃焼ガス室３７をそれぞれ上
   記ハニカム状通路３２の軸方向端面に対向させて設け、
   上記流入室３４ａに燃料混合ガス流入口３５とパイロッ
   トバーナ１２を、また流出室３４ｂに燃焼ガスの流出口
   ３６をそれぞれ設け、上記ハニカム状通路３２の支軸３
   ８を回転装置４０に接続したことを特徴とする燃焼器。
3. （３）ハニカム状通路３２の通路壁面に燃焼触媒を担持
   させたことを特徴とする請求項２記載の燃焼器。