JPH04177005A - 衝突燃焼装置 - 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２つの空気流を衝突させ、その衝突空間にガス
燃料を供給して燃焼を行う衝突燃焼装置に関する。

〈従来技術とその課題〉 従来、ガス燃料による連続燃焼器ではブンゼン燃焼によ
るものが主流であり、一部で予混合燃焼が実用されてい
る。一方、拡散燃焼による家庭用燃焼器の実用例はほと
んどない。

上記ブンゼン燃焼では、高温の内炎の後流で高。

濃度のＮＯ，が生成されるため、低ＮｏＸ燃焼器の実現
は困難である。また二次燃焼のための空間が大きく必要
であるため、高負荷燃焼の実現も困難である。

一方、排気中のＮＯ，低減の手段として、希薄混合気で
の予混合燃焼が有効であるが、火炎が吹き飛びやすく、
燃焼量が制約される欠点がある。また予混合燃焼では火
炎の安定範囲が狭く、実用燃焼器においては火炎の安定
範囲を広くするための燃焼器構造は一般に複雑となる。

また一部の業務用の大型燃焼器では、排ガスの一部を燃
焼用空気に混合する排ガス再循環（Ｅ、Ｇ。

Ｒ）によりＮＯ，の低減が図られているが、装置が複雑
で高価となり、家庭用燃焼器への適用は困難である。

そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消し、低ＮＯ，
で且つ高負荷燃焼を実現でき、家庭用の連続燃焼器とし
ても好適な新しい衝突燃焼装置の提供を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、本発明の衝突燃焼装置は、燃
焼室の内底面とその垂直上方とに対向して燃焼用空気を
噴出する複数対の衝突空気噴出孔を設け、前記燃焼室内
底面の衝突空気噴出孔の両側から前記燃焼用空気の衝突
空間に向けて燃料ガスを噴出する複数対の燃料ガス噴出
孔を設けたことを特徴としている。

〈作用〉 垂直方向に対向した衝突空気噴出孔からそれぞれ噴出せ
られた燃焼用空気が途中で衝突し、強い擾乱を生じる。

この衝突空間に燃焼室内底面両側の燃料ガス噴出孔から
燃料ガスが供給されることにより、空気と燃料ガスとが
短時間で十分に混合し、燃焼が急速に進行する。と同時
に強い擾乱の下、燃焼途中の未燃ガスと既燃ガスとの混
合が強力に行われながら燃焼が完了する。前記燃焼用空
気は垂直方向に衝突し、水平方向に広がるため、衝突空
間、燃焼空間も水平方向に広がり、燃焼室が有効に利用
される。以上により、空気と燃料ガスとの急激な混合、
燃焼による高負荷燃焼が実現され、また未燃ガスと既燃
ガスとの混合燃焼による低ＮＯｘ燃焼が実現される。

〈実施例〉 第１図は本発明装置の実施例を示す一部断面斜視図、第
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ衝突
空気噴出孔の配列例を示す図、第５図は上部燃焼用空気
供給管の他の例を示す断面図、第６図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。

燃焼缶体１０の最上部に排気部４０が設けられ、その下
の缶体１０内が燃焼室２０とされている。前記排気部４
０には消音材４１が配されている。また排気部４０の手
前には水管３１を配した熱交換器３０が配されている。

前記燃焼室２０は適当な幅Ｌ２、及び高さＨ２を有する
細長い空間からなり、底部へかけて両側から緩やかに縮
小せられている。燃焼室２０の内底面の中心軸線Ｘ上に
沿って複数の衝突空気噴出孔２１が設けられている。そ
してこの各衝突空気噴出孔２１に対して、垂直上方に対
向する形で衝突空気噴出孔２２を設け、複数の衝突空気
噴出孔対２１．２１を構成している。衝突空気噴出孔２
１．２２の対間距離Ｈ１は、両噴出孔２１．２２から噴
出せられる燃焼用空気が衝突点２３で強く衝突し、その
周囲に強い擾乱状態からなる衝突空間を生じるよう、比
較的短い距離になされている。そして燃焼室２０内底面
の前記衝突空気噴出孔２１の両側にそれぞれ対とされた
燃料ガス噴出孔２４．２４が複数対斜め上方の燃料供給
点２５に向けて開孔されている。２６は下部燃焼用空気
供給管、２７は上部燃焼用空気供給管、２８．２８は燃
料ガス供給管である。

前記上部燃焼用空気供給管２７は、耐熱材料若しくは水
冷した金属製とし、反応後の燃焼ガスの流れを妨げない
よう紡錘形としている。また下部の衝突空気噴出孔２１
及び燃料ガス噴出孔２４．２４は燃焼室２０の内底面か
ら突出しないように構成し、炎がそれらの孔２１．２４
．２４に保炎しないようにしている。

なお、上記において燃焼室２０の幅Ｌ２と高さＨ２にお
いて「適当な」とは、その幅Ｌ２と高さＨ２を持つ空間
で燃焼が完結できるという意である。

また前記衝突空気噴出孔２１．２１は、第１図に示す丸
孔の他、第３図に示すスリット状孔、その他の形状が可
能である。また衝突空気噴出孔２１．２１は、第１図に
示すような単列の他、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す如き
２列、或いは他の複数列としてもよい。

次に本装置による燃焼の動作、作用を説明する。運転中
、上下に対向する衝突空気噴出孔２１．２２から燃焼速
度の数倍の速度で燃焼用空気が同速で噴出せられ、また
両側の燃料ガス噴出孔２４．２４から燃料ガスが噴出せ
られる。燃焼用空気は中央で衝突し、強い擾乱を生しる
。そしてこの乱れた空間に燃料ガスが供給されることに
より、空気と燃料が短時間で混合し、燃焼が急激に進行
する。火炎は空気衝突点２３付近の空間に安定して保持
され、衝突空気噴出孔２１．２２及び燃料ガス噴出孔２
４．２４には保炎しない。このため強い擾乱の下、燃焼
が効率よく行われ、狭い空間での高負荷燃焼が実現でき
る。また強い擾乱により、既燃ガスと未燃ガスが混合し
ながら燃焼するため、排ガス再循環（Ｅ、Ｇ、Ｒ）効果
による低ＮＯＸを実現できる。

また第６図に示す比較例の如く、燃焼室５０の短距離で
水平に対向した壁５５．５５間で、燃焼用空気を衝突空
気噴出孔５１．５１から水平方向に噴出し、下方の燃料
ガス噴出孔５４から燃料ガスを噴出して、衝突燃焼させ
た場合には、上向きの強い流れにより、燃焼が完結する
以前に燃焼ガスが燃焼室５０を上方へ通過してしまうが
、本発明の構成では燃焼ガスが水平方向に広がるため、
燃焼空間全体を有効に利用できる。また第１図、第２図
に示す上部燃焼用空気供給管２７を第５図に示すような
上部燃焼用空気供給管２８にすれば、下部が凹曲面２８
ａになされているので、燃焼ガスに下向きの流れが生じ
るため、既燃ガスと未燃ガスの混合効果が大きくなる。

なお、実施例では燃料供給点２５は燃焼用空気の衝突点
２３より下であるが、燃焼ガスの流れにより擾乱の強い
衝突点２３に効率よく燃料ガスが供給される。

その他、実施例では燃焼用空気からなる衝突空間に燃料
ガスを供給する衝突拡散燃焼器としたが、衝突空気に予
め燃料ガスを混合する予混合衝突燃焼器とすることも可
能である。

く効果〉 本発明は以上の構成、作用よりなり、請求項１に記載の
衝突燃焼装置によれば、垂直方向に対向する衝突空気噴
出孔からの燃焼用空気の衝突空間に対して両側から燃料
ガスが噴出供給されることにより、狭い擾乱空間内で燃
料ガスと燃焼用空気が急激に混合し、燃焼する。よって
小容積の燃焼室で高負荷燃焼を実現できる。しかも水平
方向に擾乱空間が広がることによって、擾乱状態下、未
燃ガスと既燃ガスとの混合燃焼も活発に行われ、その結
果、排ガス再循環（Ｅ、Ｇ、Ｒ）効果が発揮され、ＮＯ
ｘの低減を実現できる。

拡散燃焼器では一般に燃焼室負荷が小さいが、本発明装
置では、拡散燃焼器であっても家庭用燃焼器としては高
負荷の２　Ｘ　１０７ｋｃａｌ／ｍ’ｈ程度が可能とな
る。またＮＯ，の排出量は空気過剰率１．２におイ”？
”　２５ｐｐｍと従来の一般的なブンゼン燃焼器の１／
４以下であり、高価な排ガス再循環装置を用いることな
く低ＮＯｘが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す一部断面斜視図、第
２図は燃焼室の断面図、第３図は衝突空気噴出孔の他の
形状例を示す図、第４図（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ衝突
空気噴出孔の配列例を示す図、第５図は上部燃焼用空気
供給管の他の例を示す断面図、第６図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。 １０：燃焼缶体 ２０：燃焼室 ２１．２２：衝突空気噴出孔 ２４：燃料ガス噴出孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室の内底面とその垂直上方とに対向して燃
   焼用空気を噴出する複数対の衝突空気噴出孔を設け、前
   記燃焼室内底面の衝突空気噴出孔の両側から前記燃焼用
   空気の衝突空間に向けて燃料ガスを噴出する複数対の燃
   料ガス噴出孔を設けたことを特徴とする衝突燃焼装置。