JPH0989218A - 噴霧燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な燃焼が行えると共に燃焼に際してのＮ
Ｏ_X の発生を低減させることができる噴霧燃焼器の提供
を目的とする。 【解決手段】 燃焼筒20と、旋回羽根７と、燃料噴射弁
８とを有し、燃焼筒20の側壁には２次旋回空気孔群21、
22を上流側から下流側にかけて多段に亘って配すると共
に、多段の２次旋回空気孔群21、22の少なくとも一段の
旋回方向を旋回羽根７の旋回方向に対して逆方向になる
ように構成し、２次旋回空気孔群21、22の各段の下流に
それぞれ対応して空気絞りリング盤23、24を設けると共
にその空気絞りリング盤23、24のリング内径が上流のも
のから下流のものになるにつれて次第に大きくなるよう
に構成し、多段の２次旋回空気孔群21、22の下流の燃焼
筒20の側壁に、向芯空気孔群25を円周上の分割された複
数位置に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、噴霧燃焼器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の噴霧燃焼器として、図９に示す燃
焼器がある。この燃焼器は、保炎器の中心孔7aを通って
送り込まれる空気と、保炎器の本体である旋回羽根７を
通って送り込まれる空気とを供給し、また別の空気を燃
焼筒30の内周面の孔30a から燃焼器の中心軸Ｘに向かっ
て送り込み、また燃料噴射弁８から噴射された燃料は保
炎器の中心孔7aを通して空気と共に燃焼空間に供給する
ようにしている。ところが、このタイプの噴霧燃焼器に
よって形成される火炎は、黄色火炎であり、局所的な高
温領域が多く存在し、多量のＮＯ_X が排出されるという
問題を有していた。そこで、本願出願人は、更に図６、
図７、図８の示す噴霧燃焼器を提案した。図６は従来装
置の縦断面構成図で、図７は図６のＫ−Ｋ断面図、図８
は図６のＬ−Ｌ断面図である。この装置は、燃焼筒40
と、該燃焼筒40の基端面を構成するように配置された旋
回羽根７と、該旋回羽根７の中心部の中心孔7aを介して
燃料を燃焼筒40内に噴霧する噴霧燃料噴射弁８とを有
し、燃焼筒40の側壁には燃焼筒40の中心軸Ｘに向かう向
芯方向とある旋回角度をもって円周上に多数開口されて
なる２次旋回空気孔群41、42を上流側から下流側にかけ
て多段に亘って配すると共に、該多段の２次旋回空気孔
群41、42の少なくとも一段の旋回方向を旋回羽根７の旋
回方向に対して逆方向になるように構成し、２次旋回空
気孔群41、42の各段の間にはそれぞれ空気絞りリング盤
43、44を設けると共にその空気絞りリング盤43、44のリ
ング内径が上流のものから下流のものになるにつれて次
第に大きくなるように構成し、旋回羽根７の中心孔7aか
ら燃料と共に燃焼筒40内に導入される空気及びその周り
の旋回羽根７を介して燃焼筒40内に旋回導入される空気
とを１次空気とし、多段の２次旋回空気孔群41、42から
燃焼筒40内に旋回導入される空気を２次空気とした噴霧
燃焼器である。上記した図６〜図８に図示する噴霧燃焼
器によれば、旋回羽根７の中心孔7aから燃料と共に燃焼
筒40内に導入される空気及びその周りの旋回羽根７を介
して燃焼筒40内に旋回導入される空気とからなる１次空
気に対して、多段の２次旋回空気孔群41、42から燃焼筒
40内に旋回導入される２次空気が作用し、また空気絞り
リング盤43、44により空気の流れが絞られることで、こ
れらの相互作用により、燃料噴霧粒子のガス化が促進さ
れ、火炎基部の混合が活発になり、火炎が青みを帯びた
不輝炎になりやすく、その結果、局所的な高温領域が形
成されにくくなるため、ＮＯ_X の発生量を抑える効果が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
６〜図８に示す従来の噴霧燃焼器では、火炎の基部では
混合が活発となって不輝炎になりやすくなるが、その後
流では、混合気の流速が遅くなり、黄色火炎が大きく広
がり、高温領域が広がる傾向にあった。そしてその結
果、排出されるＮＯ_X 濃度値は低くはなるものの、今一
つ十分な効果は得られなかった。

【０００４】そこで本発明は上記従来技術の欠点を解消
し、良好な燃焼が行えると共に燃焼に際してのＮＯ_X の
発生を低減させることができる噴霧燃焼器の提供を目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の噴霧燃焼器は、燃焼筒と、該燃焼筒の基端
面を構成するように配置された旋回羽根と、該旋回羽根
の中心部の中心孔を介して燃料を燃焼筒内に噴霧する燃
料噴射弁とを有し、前記燃焼筒の側壁には燃焼筒の中心
軸に向かう向芯方向とある旋回角度をもって円周上に多
数開口されてなる２次旋回空気孔群を上流側から下流側
にかけて多段に亘って配すると共に、該多段の２次旋回
空気孔群の少なくとも一段の旋回方向を前記旋回羽根の
旋回方向に対して逆方向になるように構成し、前記２次
旋回空気孔群の各段の下流にそれぞれ対応して空気絞り
リング盤を設けると共にその空気絞りリング盤のリング
内径が上流のものから下流のものになるにつれて次第に
大きくなるように構成し、前記旋回羽根の中心孔から燃
料と共に燃焼筒内に導入される空気及びその周りの前記
旋回羽根を介して燃焼筒内に旋回導入される空気とを１
次空気とし、多段の２次旋回空気孔群から燃焼筒内に旋
回導入される空気を２次空気とした噴霧燃焼器におい
て、前記多段の２次旋回空気孔群の下流の燃焼筒側壁
に、向芯空気孔群を円周上の分割された複数位置に設け
たことを第１の特徴としている。また本発明の噴霧燃焼
器は、上記第１の特徴に加えて、向芯空気孔群の下流の
燃焼筒の拡大段部に、燃焼筒の中心軸と平行な方向に空
気を吹き出す補助空気孔群を、円周上の前記各向芯空気
孔群の中間位置に設けていることを第２の特徴としてい
る。また本発明の噴霧燃焼器は、上記第２の特徴に加え
て、補助空気孔群の下流の燃焼筒の側壁に、燃焼ガス循
環孔を設けていることを第３の特徴としている。

【０００６】上記第１の特徴によれば、燃料噴射弁によ
って旋回羽根の中心孔から燃焼筒内に噴霧される燃料
と、旋回羽根の中心孔から燃料と共に燃焼筒内に導入さ
れる空気及びその周りの前記旋回羽根を介して燃焼筒内
に旋回導入される空気とからなる１次空気と、多段の２
次旋回空気孔群から燃焼筒内に旋回導入される空気から
なる２次空気とによって火炎が構成される。が、この火
炎は、更に向芯空気孔群から吹き込まれる空気流によ
り、円周方向に複数の火炎に分割せられる。これによっ
て火炎の高温領域も複数に分割せられ、ＮＯ_X の発生量
を抑制することができる。また上記第２の特徴によれ
ば、前記向芯空気孔群から吹き込まれる空気流によって
複数の領域（向芯空気孔群のない領域）に分割されて広
がった火炎は、向芯空気孔群の下流の燃焼筒の拡大段部
に設けられた補助空気孔群から吹き出される空気によっ
て更に燃焼せられる。補助空気孔群は円周上の前記各向
芯空気孔群の中間位置に設けられているので、丁度分割
された火炎と一致した位置となる。また上記第３の特徴
によれば、補助空気孔群の下流の燃焼筒の側壁に、燃焼
ガス循環孔を設けることで、補助空気孔群からの空気流
により、燃焼ガス循環孔の付近を負圧にすることがで
き、よって一旦燃焼した燃焼ガスを再び前記燃焼ガス循
環孔から燃焼筒内に循環させて前記補助空気孔群からの
空気流と混合させ、再燃焼させることが容易となり、自
己排ガス循環によるＮＯ_X の発生量を抑えることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
噴霧燃焼器の縦断面構成図、図２は図１に示す噴霧燃焼
器の左側面図、図３は図１に示す噴霧燃焼器のＡ−Ａ断
面図、図４は図１に示す噴霧燃焼器のＢ−Ｂ断面図、図
５は図１に示す噴霧燃焼器のＣ−Ｃ断面図である。

【０００８】ノズル取付フランジ１の一方の面に、円管
状の１次空気筒２と、該１次空気筒２に所定間隔をあけ
て外嵌する円管状の空気整流筒３と、該空気整流筒３に
所定間隔をあけて外嵌する外筒４とが取り付けられてお
り、外筒４の外周部には燃焼空気供給用ファン５が取り
付けられている。１次空気筒２は、一端部に先すぼまり
状のコーン部2aを一体にして有しており、他端部がノズ
ル取付フランジ１に嵌合している。１次空気筒２のコー
ン部2a側には、旋回羽根取付板６の一端部が嵌合してい
る。旋回羽根取付板６の他端円盤部6aは燃焼筒20の基端
面を構成すると共に旋回羽根７が一体して形成されてい
る。旋回羽根７の中心孔7aは、１次空気筒２の中心孔2b
と嵌合している。前記１次空気筒２には空気整流孔2cが
設けられ、空気整流筒３には空気整流孔3aが設けられ、
外筒４には空気導入孔4aが設けられている。

【０００９】前記１次空気筒２内には燃焼器の中心軸Ｘ
上に燃料噴射弁８が配置され、中心孔7aの手前の位置か
ら燃焼筒20内へ臨んでいる。また１次空気筒２内にはイ
グナイタ９が配置され、燃料噴射弁８から噴霧された燃
料に点火する。１次空気筒２内は第１の空気室10とされ
ている。同様に、１次空気筒２のコーン部2aと旋回羽根
取付板６との間に構成される空間が第２の空気室11とさ
れている。また１次空気筒２と空気整流筒３との間が第
３の空気室12とされている。この第３の空気室12から前
記第２の空気室11へ導入口11a が設けられている。更に
空気整流筒３と外筒４との間が第４の空気室13とされて
いる。燃焼空気供給用ファン５からの空気流は空気導入
孔4aから外筒４内の第４の空気室13に入り、更に第４の
空気室13から空気整流孔3aを通って空気整流筒３内の第
３の空気室12に入り、その第３の空気室12から一部は導
入口11a を通って第２の空気室11に入り、他の一部は空
気整流孔2cを通って１次空気筒２内の第１の空気室10に
入る。前記第１の空気室10内の空気は燃料噴射弁８から
の噴霧燃料と一緒にその中心孔7aを通って、燃焼筒20内
に導入される。また前記第２の空気室11内の空気は旋回
羽根７を介して燃焼筒20内に旋回導入される。この第１
の空気室10から中心孔7aを介して燃焼筒20内に導入され
る空気と、前記第２の空気室11から旋回羽根７を介して
燃焼筒20内に旋回導入される空気を１次空気としてい
る。

【００１０】燃焼筒20は第１筒部材20a と第２筒部材20
b と第３筒部材20c と第４筒部材20d と第５筒部材20e
から構成されており、前記旋回羽根７の中心部の中心孔
7aを介して噴霧導入された燃料を燃焼させる室となる筒
である。燃焼筒20の側壁には、前記旋回羽根７に近い基
端側、即ち上流側から下流側にかけて多段に、複数の２
次旋回空気孔群21、22（実施例では２段）をそれぞれ円
周上に配している。この２次旋回空気孔群21、22に属す
る各孔は円周上において中心軸Ｘに向かう向芯方向とは
ある旋回角度をもって切り起こし開口されている。これ
により２次旋回空気孔群21、22から燃焼筒20内に噴出さ
れた空気流は、２次空気として、中心軸Ｘを中心とした
旋回流となる。前記上流から下流にかけて多段に設けら
れた２次旋回空気孔群21、22の内、少なくとも１段につ
いては、その旋回流の旋回方向を前記旋回羽根７から燃
焼筒20内に導入される旋回流の旋回方向と逆にする。実
施例では上流側の２次旋回空気孔群21による旋回流の旋
回方向が旋回羽根７を通って導入される旋回流の旋回方
向と逆になるようにしている。

【００１１】燃焼筒20の側壁の内面には、前記多段の２
次旋回空気孔群21、22の各段に下流にそれぞれ対応し
て、空気絞りリング盤23、24を設けている（実施例では
２つ）。空気絞りリング盤23、24のリング内径23a 、24
a は前記旋回羽根７の外径よりも大きくし、またリング
内径23a 、24a が上流側の空気絞りリング盤23から下流
側の空気絞りリング盤24になるにつれて次第に大きくな
るようにしている。

【００１２】多段に配された前記空気絞りリング盤23、
24の下流の燃焼筒20の側壁に、複数の向芯空気孔群25を
設けている。各向芯空気孔群25の孔は円周上にあって、
中心軸Ｘに向けて空気を吹き出すように開口されてい
る。複数の向芯空気孔群25は燃焼筒20の側壁の円周上に
おいて、等分割された複数位置に設けられている。本実
施例では６分割された位置にそれぞれ向芯空気孔群25が
設けられている。分割数は４〜８分割とすることができ
る。また実施例では各向芯空気孔群25には３個の孔が設
けられているが、３個に限定されるものではない。上記
のように向芯空気孔群25を燃焼筒20の円周上の複数の分
割された位置に設けることで、この各向芯空気孔群25か
ら燃焼筒20内に吹き込まれる空気流によって、燃焼筒20
内の火炎が円周方向に複数の火炎に分割せられる。これ
によって火炎の高温領域も複数に分割せられ、それぞれ
の高温領域の温度が低下せられる結果、ＮＯ_X の発生量
を抑制することができる。

【００１３】前記向芯空気孔群25の下流の燃焼筒20の拡
大段部26に中心軸Ｘと平行な方向に空気を吹き出す補助
空気孔群27を設けている。この補助空気孔群27は、円周
上において前記各向芯空気孔群25の中間位置に配置する
ようにする。即ち、補助空気孔群27は向芯空気孔群25と
は同数を交互になるように配されている。実施例では各
補助空気孔群27には３個の孔が設けられているが、３個
に限定されるものではない。各補助空気孔群27から燃焼
筒20内に吹き込まれる空気は、前記向芯空気孔群25によ
って複数の領域に分割された火炎の円周上での位置と丁
度一致し、分割された火炎を更に燃焼させる。

【００１４】補助空気孔群27の少し下流の燃焼筒20の側
壁に、燃焼ガス循環孔28を設ける。燃焼ガス循環孔28の
位置は円周上の前記各補助空気孔群27の中間位置に配置
するようにする。各補助空気孔群27から燃焼筒20内に吹
き込まれる空気流によって、その補助空気孔群27からの
空気流の間の領域等が負圧傾向となる。これにより下流
の燃焼筒20側壁に開口された燃焼ガス循環孔28に燃焼筒
20内への吸引力が発生することが可能となり、一旦燃焼
した燃焼ガスが再び前記燃焼ガス循環孔28から燃焼筒20
内に自己循環し、前記補助空気孔群27からの空気流と混
合し、再燃焼する。この燃焼ガスの再燃焼によってＮＯ
_X の発生量が抑えられる。

【００１５】以上の構成において、運転が開始される
と、燃焼空気供給用ファン５が駆動され、石油等の燃料
が燃料噴射弁８に供給されることで、燃料噴射弁８から
燃料が燃焼筒20内に噴霧され、噴霧と一緒に第１の空気
室10から１次空気が燃焼筒20内に導入され、また第２の
空気室11から旋回羽根７を介して１次空気が旋回導入さ
れ、一方、第２の空気室12から２次旋回空気孔群21、22
を介して２次空気が旋回導入される。そしてこれら噴霧
燃料と１次空気と２次空気とにより火炎が構成される。
そして火炎は、更に向芯空気孔群25から吹き込まれる空
気流により、円周方向に複数の火炎に分割せられる。こ
れによって火炎の高温領域も複数に分割せられて温度の
上昇が抑えられ、ＮＯ_X の発生量が抑制される。更に前
記複数に分割された各火炎は、その下流で補助空気孔群
27から導入される空気流によって燃焼せられる。一方、
補助空気孔群27から燃焼筒20内に噴出する空気流によっ
て、その下流の燃焼筒20に設けられた燃焼ガス循環孔28
の付近が負圧状態にされ、一旦燃焼した燃焼ガスが燃焼
ガス循環孔28を通って自己循環する。これによって燃焼
ガスの再燃焼が行われ、ＮＯ_X の発生が抑制される。

【００１６】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、請求項１
に記載の噴霧燃焼器によれば、多段の２次旋回空気孔群
の下流の燃焼筒の側壁に、向芯空気孔群を円周上の分割
された複数位置に設けたので、燃焼筒内での火炎を分割
することができ、これによって火炎の高温領域をも分割
して、温度の上昇を防止することができ、ＮＯ_X の発生
を抑制することができる。また請求項２に記載の噴霧燃
焼器によれば、請求項１に記載の構成による効果に加え
て、向芯空気孔群の下流の燃焼筒の拡大段部に、燃焼筒
の中心軸と平行な方向に空気を吹き出す補助空気孔群
を、円周上の前記各向芯空気孔群の中間位置に設けてい
るので、複数の領域（向芯空気孔群のない領域）に分割
されて広がった火炎を更に燃焼させて完全燃焼へ導くこ
とができる。また請求項３に記載の噴霧燃焼器によれ
ば、請求項２に記載の構成による効果に加えて、補助空
気孔群の下流の燃焼筒の側壁に、燃焼ガス循環孔を設け
ているので、補助空気孔群からの空気流により、燃焼ガ
ス循環孔の付近を負圧にすることができ、よって一旦燃
焼した燃焼ガスを再び前記燃焼ガス循環孔から燃焼筒内
に自己循環させて再燃焼させることが可能となり、ＮＯ
_X の発生量を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す噴霧燃焼器の縦断面
構成図である。

【図２】図１に示す噴霧燃焼器の左側面図である。

【図３】図１に示す噴霧燃焼器のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図１に示す噴霧燃焼器のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図１に示す噴霧燃焼器のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】従来装置の縦断面構成図である。

【図７】図６のＫ−Ｋ断面図である。

【図８】図６のＬ−Ｌ断面図である。

【図９】更に他の従来装置の縦断面構成図である。

【符号の説明】 ７ 旋回羽根 7a 中心孔 ８ 燃料噴射弁 20 燃焼筒 21、22 ２次旋回空気孔群 23、24 空気絞りリング盤 25 向芯空気孔群 26 拡大段部 27 補助空気孔群 28 燃焼ガス循環孔 Ｘ 中心軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼筒と、該燃焼筒の基端面を構成する
   ように配置された旋回羽根と、該旋回羽根の中心部の中
   心孔を介して燃料を燃焼筒内に噴霧する燃料噴射弁とを
   有し、前記燃焼筒の側壁には燃焼筒の中心軸に向かう向
   芯方向とある旋回角度をもって円周上に多数開口されて
   なる２次旋回空気孔群を上流側から下流側にかけて多段
   に亘って配すると共に、該多段の２次旋回空気孔群の少
   なくとも一段の旋回方向を前記旋回羽根の旋回方向に対
   して逆方向になるように構成し、前記２次旋回空気孔群
   の各段の下流にそれぞれ対応して空気絞りリング盤を設
   けると共にその空気絞りリング盤のリング内径が上流の
   ものから下流のものになるにつれて次第に大きくなるよ
   うに構成し、前記旋回羽根の中心孔から燃料と共に燃焼
   筒内に導入される空気及びその周りの前記旋回羽根を介
   して燃焼筒内に旋回導入される空気とを１次空気とし、
   多段の２次旋回空気孔群から燃焼筒内に旋回導入される
   空気を２次空気とした噴霧燃焼器において、前記多段の
   ２次旋回空気孔群の下流の燃焼筒の側壁に、向芯空気孔
   群を円周上の分割された複数位置に設けたことを特徴と
   する噴霧燃焼器。
2. 【請求項２】 向芯空気孔群の下流の燃焼筒の拡大段部
   に、燃焼筒の中心軸と平行な方向に空気を吹き出す補助
   空気孔群を、円周上の前記各向芯空気孔群の中間位置に
   設けていることを特徴とする請求項１に記載の噴霧燃焼
   器。
3. 【請求項３】 補助空気孔群の下流の燃焼筒の側壁に、
   燃焼ガス循環孔を設けていることを特徴とする請求項２
   に記載の噴霧燃焼器。