JPH04177006A - 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〉 本発明は空気流と両側から衝突させ、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Ｎ
Ｏ，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ＮＯｘ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（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Ｎ低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、ｇ−ＮＯ
Ｘ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、比
較的短い距離を隔てて水平方向に対向して設けられた複
数対の衝突空気噴出孔、及び該対の衝突空気噴出孔から
噴出せられる空気の衝突点に向けて下方から垂直方向に
ガス燃料を噴出させる複数の燃料ガス噴出孔とを設けた
下部燃焼室と、該下部燃焼室の上方に連続的に拡大して
設けられる上部燃焼室とを有し、且つ上部燃焼室内には
前記下部燃焼室からの上昇流を擾乱する邪魔板を設けた
ことを特徴としている。

〈作用〉 対向した衝突空気噴出孔からそれぞれ噴出した空気は下
部燃焼室内で衝突し、強い擾乱を生しる。この衝突空間
に下方から燃料ガスが噴出供給され、着火されることに
より、空気とガス燃料はごく短時間で混合し、強い擾乱
の下で燃焼が急激に進行する。が対向する衝突空気噴出
孔の距離が比較的短いことから、前記衝突空間も狭く、
下部燃焼室内で燃焼は完結しない。この反応（燃焼）途
中の燃焼ガスは上昇流となって上部燃焼室に入り、そこ
で邪魔板によって再び強く擾乱される。この擾乱によっ
て既燃ガスと未燃ガスの混合が促進され、また上部燃焼
室内にガスが広がって、燃焼が完結する。

空気と燃料ガスが下部燃焼室で十分効果的に混合され、
また燃焼途中のガスが上部燃焼室内で十分効果的に混合
されるので、燃焼に必要な燃焼室容積が小さくてすみ、
高負荷燃焼を達成できる。

また上部燃焼室内で邪魔板によって既燃ガスと未燃ガス
の混合燃焼が活発に行われるので、排ガス再循環（Ｅ、
Ｇ、Ｒ）効果により、ＮｏＸを低くすることができる。

〈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（八）、（Ｂ）はそれぞれ衝突
空気噴出孔の配列例を示す図、第５図はあまり好ましく
ない衝突空気噴出孔の例を示す断面図である。

燃焼缶体１０内の下部に下部燃焼室２０が設けられ、燃
焼缶体１０内の中間部に上部燃焼室３０が設けられ、上
部に排気部４０が設けられている。

前記燃焼缶体１０内の下部に設けられる下部燃焼室２０
は水平方向の細長い空間からなり、比較的短い距離であ
る一定距離り、を隔てて対向する長方方向の画壁２工、
２１に、それぞれ水平方向に対向する複数対の衝突空気
噴出孔２２．２２が設けられている。２３．２３はそれ
ぞれ燃焼用空気供給管である。

また下部燃焼室２０の底壁２４には複数の燃料ガス噴出
孔２５が、前記各衝突空気噴出孔２２．２２対からの噴
出空気の空気衝突点２７に向けて垂直方向に開口して設
けられている。２６は燃料ガス供給管である。なお上記
において、比較的短い距離というのは、その距離内に構
成される空気衝突点２７を含む衝突空間が比較的狭く、
供給された燃料ガスの燃焼がその衝突空間では完結しな
いということを意味する。

前記衝突空気噴出孔２２の形状は、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２２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。

前記上部燃焼室３０は、前記下部燃焼室２０の空気衝突
点２７の直上付近から緩やかに連続的に拡大して、幅Ｌ
２を持った比較的広い空間に構成されている。そして上
部燃焼室３０には前記空気衝突点２７の上方に位置して
邪魔板３１が設けられている。該邪魔板３１は耐熱材料
若しくは水冷した金属製とする。なお上記において比較
的広い空間というのは、その空間内で燃焼が完結できる
広さをいうものとする。

上記燃焼室３０の上部に水管３２を配した熱交換器３３
が設けられる。また前記排気部４０には消音材４１が配
されている。

次に本装置による燃焼の動作、作用を説明する。運転中
、対向する衝突空気噴出孔２２．２２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、また燃料ガ
ス噴出孔２５から燃料ガスが噴出せられる。両側はぼ同
速で噴出した燃焼用空気は下部燃焼室２０の中央で衝突
し、空気衝突点２７を中心に強い擾乱状態からなる衝突
空間を形成する。

そして前記空気衝突点２７に向けて噴出された燃料ガス
は前記衝突空間で短時間で急速に燃焼用空気と混合せら
れる。その結果、擾乱の下で燃焼が急激に進行する。し
かし対向する衝突空気噴出孔２２間の距離Ｌ１が比較的
短いことから、衝突空間も狭く、下部燃焼室２０では燃
焼は完結しない。反応途中の燃料ガスは、下部燃焼室２
０から上昇流となって上部燃焼室３０に入り、そこで再
び邪魔板３１によって流れを妨害され、強く擾乱される
。この擾乱によって、下からの反応途中の燃焼ガスと上
部燃焼室３０で燃焼が完結した既燃ガスとが速やかに混
合しながら、上部燃焼室３０全体に広がって燃焼を完結
する。燃焼完結したガスは上部燃焼室３０の上部で熱交
換器３３によって熱交換された後、排気部４０から排出
される。

前記邪魔板３１の形状は下側が凹になっているのが好ま
しい。下側が凹になっていることにより、下部燃焼室２
０からの上昇流が邪魔板３１に当たって、下向きの流れ
を生し、既燃ガスとの混合、擾乱効果が大きいからであ
る。なお邪魔板３１がないと、下部燃焼室２０からの上
昇流が上部燃焼室３０の中央を素早く通過し、燃焼がう
まく完結しない。

また前記下部燃焼室２０に設けられる衝突空気噴出孔２
２は壁２１より内部へ突出しないのが好ましい。そのよ
うにすることで、火炎が衝突空気噴出孔２２に保炎する
ことなく、空気衝突点２７付近の空間に安定して保持さ
れる。第５図に示す如く衝突空気噴出孔２８が下部燃焼
室内へ突出した構成では、その突出した部分が加熱され
るため耐久性が劣る。また突出した衝突空気噴出孔２８
部分に火炎が保持されやすく、乱れの効果が減少する。

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。

〈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、下部燃焼室内での強い擾乱下で
の空気と燃料ガスとの急速な混合、及び上部燃焼室内で
の邪魔板による未燃ガスと既燃ガスとの効果的な混合を
達成できるので、全体として小さな燃焼室で大きな出力
を出すことができ、高負荷燃焼を実現できる。

また上記燃焼室内で未燃ガスと既燃ガスの効果的な混合
燃焼が達成できるので、特別な外部付加装置等を用いる
ことなく　、ＮＯ，ｔ１度を十分低減することができる
。

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　１０’ｋｃａｌ／ｍ’ｈ程度が可能とな
る。またＮＯつの排出量は空気過剰率１．２において２
５ｐｐｍ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Ｎ
ｏＸ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図はあまり好ましく
ない衝突空気噴出孔の例を示す断面図である。 １０：燃焼缶体 ２０：下部燃焼室 ２２：衝突空気噴出孔 ２５：燃料ガス噴出孔 ２７：空気衝突点 ３０：上部燃焼室 ３１：邪魔板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、比較的短い距離を隔てて水平方向に対向して設
   けられた複数対の衝突空気噴出孔、及び該対の衝突空気
   噴出孔から噴出せられる空気の衝突点に向けて下方から
   垂直方向にガス燃料を噴出させる複数の燃料ガス噴出孔
   とを設けた下部燃焼室と、該下部燃焼室の上方に連続的
   に拡大して設けられる上部燃焼室とを有し、且つ上部燃
   焼室内には前記下部燃焼室からの上昇流を擾乱する邪魔
   板を設けたことを特徴とする衝突燃焼装置。