JPH03170703A

JPH03170703A - 衝突燃焼装置

Info

Publication number: JPH03170703A
Application number: JP31178389A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Matsuda; 松田　孝洋
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1991-07-24

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、燃料ノズルから噴射される燃料を互いに衝突
させて燃焼する衝突燃焼装置に関する。

［従来の技術コ従来の一般的な噴霧燃焼装置として、所謂ガンタイプ式
のものが挙げられる。この装置では、液体燃料は、通常
７ｋｇ／ａＭに加圧され、旋回ノズルによって噴射・微
粒化される。ノズルの前方に適当な距離をおいて保炎器
を設置することにより、燃焼用空気と燃料噴霧の渦を保
炎器の前面に生じさせることができ、火炎が保持される
。そして、その周囲から燃焼に必要な空気を混合し、燃
焼させている。

この種の単一噴霧燃焼装置では、構造がシンプルである
など利点も多い反面、次のような欠点がある。即ち、第
一に、空気との混合を高めるため口径の小さな燃焼筒で
火炎が形或され、燃焼熱の流れに偏りが生じることであ
る。第二に、燃焼室の狭い空間で燃焼させようとすると
、燃料が蒸発する前に燃焼室壁に当たり、不完全燃焼を
引き起こすことがある。第三に、旋回ノズル先端の口径
が小さく、ノズル詰まりを生じ易いことがある。

更に、第四には、燃料噴射量の調節を行うのが難しく、
Ｔ．Ｄ．Ｒ　　（ターン・ダウン・レシオ）の比を大き
くとることができないことが上げられる。

そこで、上記ガンタイプ式燃焼装置の欠点を克服するも
のとして、燃料ノズルから噴射される燃料を互いに衝突
させて燃焼する衝突燃焼装置が提案されている。即ち、
この装置では、燃焼室内で燃料ノズルを有するバーナを
対向配置し、火炎を両側から衝突させて保持するように
したもので、燃焼空間を効率良く利用して温度分布の均
一化が可能とされるとともに、衝突による激しい混合作
用と内部ＥＧＲ（，既燃・未燃部分の混合作用）とによ
り、煤やＮ　Ｏ　ｘの発生の少ないこと等の優れた燃焼
特性が得られる。（なお、燃焼用空気と混合する目的で
燃料ノズルを対向配置し噴霧燃料を衝突させる先行技術
として、特開昭５６−５６５１１号公報が提示される）
。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記の衝突燃焼装置には、解決すべき問題点の
一つに、火炎の安定性に欠けることがある。すなわち、
火炎の保持は単に、燃料・空気の衝突により行われるた
め、火炎の保持位置が変動し易い。そして、このような
保持位置の変動は、衝突距離が大きい場合に起こり易く
、特に、燃焼負荷が小さくなると著しいことが観察され
る。これは、衝突距離の大きい条件で燃焼負荷を小さく
すると、燃料・空気の混合が悪くなって火炎の広がりが
大きくなるためであり、ある燃焼負荷より小さくなると
失火してしまう。

一方、衝突燃焼装置では、Ｎ　Ｏ　ｘ等の有害排出物を
低減する燃焼特性の面からは、衝突距離を大きくする方
が有利なことが実験的に確かめられている。このため、
衝突距離を確保して燃焼特性を維持向上しつつ火炎の安
定性を改善することが、この種燃焼装置における技術的
課題として提起される。

本発明は、衝突燃焼装置における上記の課題を解決する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明では、燃料ノズルの周囲に空気噴出孔を設けた一
対のバーナを対向配置するとともに、各バーナの前面か
ら対向する一対の保炎筒を離間させて設けるようにして
いる。

［作用コこのように構成すると、対向バーナから噴出される燃料
・空気が、それぞれ保炎筒に導かれて燃焼室の中央部で
激しく衝突・混合され、火炎を保炎筒間の空隙部で安定
に保持することができる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を図示して説明する。

第１図は、本発明に係る衝突燃焼装置のシステム概要を
図示している。図において１は、円筒、矩形もしくは両
者の中間的な形で形或された燃焼容器で、その内部に燃
焼室２が設けられている。

この燃焼室２には、上方部に熱交換器３が設置される一
方、下方部に左右一対のバーナ４Ａ、４Ｂが燃焼容器■
の側壁を貫いて挿着され、一直線上に対向配置されてい
る。

バーナ４Ａ、４Ｂは、第２図に示すように、中心部に空
気噴射ノズル（燃料ノズル〉５を配し、その周囲に中空
円筒状の空気筒６を配した共通のユニットからなってい
る。そして、ノズル５の先端部には燃料を噴射するノズ
ル孔５ａが開口されるとともに、ノズル孔５ａの周囲に
位置する空気筒６の前壁部６ａには、該空気筒６から燃
焼用空気を軸線方向に噴出する複数の空気噴出孔７が同
心状に開口されている。

各バーナ４Ａ、４Ｂには、その前面から対向する一対の
保炎筒８Ａ、８Ｂを設けている。この保炎筒８Ａ、８Ｂ
は、先端同士が適宜寸法Ｌだけ離間されて、両者間に燃
焼室２の中央部に位置して空隙部９を形或している。保
炎筒８Ａ、８Ｂは、第２図に示すように、空気筒６に設
けられる空気噴出孔７の開口高さ寸法よりも若干内径の
大きい円筒体で形或され、中心に位置する空気噴射ノズ
ル５とその周囲の空気噴出孔７を同心状に囲むようによ
うにして、空気筒６の前面に固定されている。具体的に
は、第３図に示すように、その基端側から適数箇所突設
させたフランジ１０の取付穴１１に、固定具（図示せず
）を締結して、空気筒６の前壁部６ａに固定される。ま
た、保炎筒８Ａ、８Ｂには、第４図に示すように、その
先端側の周面に千鳥状に分布させて、小孔１２を複数開
口させている。

上記バーナ４Ａ、４Ｂの空気噴射ノズル５には、基端側
に燃料導入口５ｂと空気導入口５Ｃとが設けられ（第２
図参照）、燃料導入口５ｂには、定油面器１３と連通す
る送油管１４が接続されて燃料（矢印Ｆ）が供給される
一方、空気導入口５Ｃには、電磁弁ｌ６を介してコンブ
レッサ１５と連通する送風管ｌ７が接続されて噴射用空
気（矢印ａｏ）が供給され、この噴射用空気で燃料がノ
ズル孔５ａから噴霧される。一方、空気筒６には、基端
側に設けた空気導入口６ｂ（第２図参照〉に、ファン１
８と連通する送風管１９が接続され、ここから導入され
た燃焼用空気（矢印ａｔ　）が前方の空気噴出孔７より
噴出される。

なお、上記定油面器１３には、コンブレッサｌ５がら空
気噴射ノズル５に供給される噴射空気の空気圧を導く送
圧管２０が空気圧制御弁２１を介して連通され、コンプ
レッサｌ５の空気圧で定油面器ｌ３がら空気噴射ノズル
５に燃料が供給されるようになっている。また、燃焼用
空気を送り込むファン１８は、ファンダンパ−２２を介
して上記送圧管２０と連通され、第５図のように、ファ
ンｌ８がら空気筒６に供給される空気量が、制御装置２
３により、上記空気圧制御弁２１と連動して制御される
ように構或されている。

このようにコンプレッサ１５と定油面器１３とを組み合
わせることにより、コンブレッサ１５で供給される噴射
空気量に見合った燃料が空気噴射ノズル５に供給される
比例制御が実現されるとともに、ＩＩＩ御装置２３によ
り入力に応じた空燃比に自動調節される。なお、制御装
置２３によるファン１８の空気量制御は、ダンバー駆動
に代えて周波数制御によってもよい。

次いで、燃焼装置の作動について説明する。

燃焼の開始は、まずファン１８を起動させるとともに、
燃焼室２でバーナ４Ａ、４Ｂの近傍に配した点火用電極
棒２４にスパークさせる。次に、コンブレッサｌ５を起
動させると、定油面器ｌ３に内圧がかかり、このとき電
磁弁ｌ６を開にしておくと、空気噴射ノズル５に定油面
器１３からの燃料とコンブレッサ１５からの噴射用空気
とが供給されて、ノズル孔５ａから噴霧状に噴射される
燃料がスパークにより点火する。この際、バーナ４Ａ、
４Ｂから噴出される燃料・空気は、それぞれ保炎筒８Ａ
、８Ｂの内空を通って導かれ、燃焼室中央部分で激しく
衝突・混合して可燃混合気となり、火炎を形戒しながら
環状に広がる。これにより、燃焼室内では既燃ガスと未
燃ガスが激しく衝突・混合することになり、いわゆる内
部ＥＧＲの効果を生じる。また、燃焼室中央の空隙部９
から環状に広がる火炎は、保炎筒８Ａ、８Ｂの間から噴
き出し、部分的に保炎筒８Ａ、８Ｂに保持されることに
なる。

本燃焼装置によると、バーナ４Ａ、４Ｂを対向配置する
とともに、対向バーナ４Ａ、４Ｂの前面から対向する一
対の保炎筒８Ａ、８Ｂを離間させて設けたことにより、
該保炎筒８Ａ、８Ｂにより既燃・未燃ガスの流れをそれ
ぞれ燃焼室２の中心部分に導いて衝突燃焼させることが
できるので、衝突距離を大きく設定しても、衝突火炎を
保炎筒８Ａ、８Ｂの間の空隙部９に安定に保持すること
ができる。このような火炎の安定性に及ぼす改善効果は
、燃焼負荷が小さい条件において、特に顕著となる。ま
た、燃焼負荷が大きいときには、保炎筒８Ａ、８Ｂの先
端部に燃焼ガスの渦が発生し、この部分で火炎を保持す
るようになり、燃焼音を低減させる効果も得られる。

なお、上記実施例では液体燃料を対象とする場合につい
て述べたが、ガス燃料を使用することもできる。すなわ
ち、空気噴射ノズルに代えてガスノズルを組み込み、ガ
ス流量の制御弁を取り付けることにより、同様の効果が
期待できる。また、燃料ノズルには、空気噴射ノズルに
代えてバリフローノズルのような無気ノズルを使用する
ことも可能である。無気ノズルを使用する場合は、比例
制御を行うことはできないが、例えば０．　５Ｇ／ｈの
ノズルをそれぞれに配し、１．０Ｇ／Ｈ相当の入力の燃
焼器として使用可能である。

［発明の効果１以上の通り、本発明の衝突燃焼装置では、対向バーナの
前面に一対の保炎筒を追加して設置したことにより、火
炎を燃焼室中心部の衝突領域に安定に保持して衝突燃焼
させることができ、燃焼特性に悪化を招くことなく、火
炎の安定性を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第■図は本発明の一実施例を示す衝突燃焼装置のシステ
ム図、第２図は対向バーナの拡大断面図、第３図は保炎
筒の拡大正面図、第４図は同側面図、第５図は第１図の
部分詳細図である。１・・・燃焼容器　　　　　２・・・燃焼室４Ａ、４Ｂ
・・・バーナ　　５・・・燃料ノズル６・・・空気筒　
　　　　　７・・・空気噴出孔８Ａ、８Ｂ・・・保炎筒
　　９・・・空隙部１０・・・フランジ　　　　ｌ１・
・・取付穴１２・・・小孔

Claims

【特許請求の範囲】

１、燃料ノズルの周囲に空気噴出孔を設けた一対のバー
ナを対向配置するとともに、各バーナの前面から対向す
る一対の保炎筒を離間させて設けたことを特徴とする衝
突燃焼装置。