JP3279432B2 - 燃焼バーナ装置 - Google Patents
燃焼バーナ装置Info
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- JP3279432B2 JP3279432B2 JP11843194A JP11843194A JP3279432B2 JP 3279432 B2 JP3279432 B2 JP 3279432B2 JP 11843194 A JP11843194 A JP 11843194A JP 11843194 A JP11843194 A JP 11843194A JP 3279432 B2 JP3279432 B2 JP 3279432B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2258/00—Materials used
- F02G2258/10—Materials used ceramic
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼バーナ装置に関す
る。この燃焼バーナ装置は機器例えばスターリング機関
等の加熱器に適用できる。
る。この燃焼バーナ装置は機器例えばスターリング機関
等の加熱器に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来より燃焼バーナ装置としてはバッフ
ルバーナが用いられている。バッフルバーナ１００は、
一般的には、図６に示す様にノズル本体１０２と１枚の
バッフル１０４とをもつ燃焼ノズル１０６を備えている
（書籍：ガス燃焼の理論と実際，１９９２年１０月１３
日発行第１版，発行：省エネルギセンタ−）。ノズル本
体１０２は燃料ガス噴出孔１０２ａを備えている。バッ
フル１０４は給気孔１０４ａを備えている。
ルバーナが用いられている。バッフルバーナ１００は、
一般的には、図６に示す様にノズル本体１０２と１枚の
バッフル１０４とをもつ燃焼ノズル１０６を備えている
（書籍：ガス燃焼の理論と実際，１９９２年１０月１３
日発行第１版，発行：省エネルギセンタ−）。ノズル本
体１０２は燃料ガス噴出孔１０２ａを備えている。バッ
フル１０４は給気孔１０４ａを備えている。
【０００３】このものでは、燃料ガス噴出孔１０２ａか
ら噴出される燃料ガスと給気孔１０４ａからの空気とを
バッフル１０４の先方で混合して、燃焼火炎を噴出す
る。
ら噴出される燃料ガスと給気孔１０４ａからの空気とを
バッフル１０４の先方で混合して、燃焼火炎を噴出す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した燃焼ノズル１
０６を備えた燃焼バーナ装置では、燃焼火炎の長さが長
く、つまり燃焼火炎が長炎化する傾向にある。ところで
（燃焼炎の入熱量／燃焼室の容積）を示す燃焼負荷率が
増大することは、加熱器の小型化という長所を招来す
る。しかし上記した燃焼バーナ装置では、長炎化のため
燃焼室の長さの短縮化にも限界がある。そのため燃焼負
荷率の向上にも限度があり、加熱器の小型化には限界が
ある。
０６を備えた燃焼バーナ装置では、燃焼火炎の長さが長
く、つまり燃焼火炎が長炎化する傾向にある。ところで
（燃焼炎の入熱量／燃焼室の容積）を示す燃焼負荷率が
増大することは、加熱器の小型化という長所を招来す
る。しかし上記した燃焼バーナ装置では、長炎化のため
燃焼室の長さの短縮化にも限界がある。そのため燃焼負
荷率の向上にも限度があり、加熱器の小型化には限界が
ある。
【０００５】本発明は上記した実情に鑑みなされたもの
であり、請求項１の課題は、燃焼火炎を対面衝突させる
方式を採用することにより、燃焼火炎の長炎化を防止し
て燃焼負荷率の増大を図り、小型化、燃焼騒音の低減に
有利な燃焼バーナ装置を提供することにある。請求項２
の課題は、被加熱媒体が通るヒータチューブを効果的に
加熱する様にした燃焼バーナ装置を提供することにあ
る。
であり、請求項１の課題は、燃焼火炎を対面衝突させる
方式を採用することにより、燃焼火炎の長炎化を防止し
て燃焼負荷率の増大を図り、小型化、燃焼騒音の低減に
有利な燃焼バーナ装置を提供することにある。請求項２
の課題は、被加熱媒体が通るヒータチューブを効果的に
加熱する様にした燃焼バーナ装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の燃焼バーナ装
置は、内壁面で燃焼室を区画する殻体を有する基体と、
基体の殻体の一端側に配置され、燃焼室内において第１
燃焼火炎を噴出する第１燃焼ノズルと、基体の殻体の他
端側に第１燃焼ノズルと対面して配置され、第１燃焼火
炎に対面衝突する第２燃焼火炎を燃焼室内において噴出
する第２燃焼ノズルとを具備しており、殻体の周壁に
は、厚み方向に貫通すると共に燃焼ガスが通る貫通孔か
らなる貫通孔群が形成されていることを特徴とするもの
である。
置は、内壁面で燃焼室を区画する殻体を有する基体と、
基体の殻体の一端側に配置され、燃焼室内において第１
燃焼火炎を噴出する第１燃焼ノズルと、基体の殻体の他
端側に第１燃焼ノズルと対面して配置され、第１燃焼火
炎に対面衝突する第２燃焼火炎を燃焼室内において噴出
する第２燃焼ノズルとを具備しており、殻体の周壁に
は、厚み方向に貫通すると共に燃焼ガスが通る貫通孔か
らなる貫通孔群が形成されていることを特徴とするもの
である。
【０００８】請求項２の燃焼バーナ装置は、殻体はセラ
ミックス筒体であり、セラミックス筒体の外面側には、
被加熱媒体が通るヒータチューブが略同軸的に巻装され
ていることを特徴とするものである。
ミックス筒体であり、セラミックス筒体の外面側には、
被加熱媒体が通るヒータチューブが略同軸的に巻装され
ていることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用及び発明の効果】請求項１では、第１燃焼ノズル
から第１燃焼火炎が燃焼室において噴出すると共に、第
２燃焼ノズルから第２燃焼火炎が燃焼室において噴出す
る。そして第１燃焼火炎と第２燃焼火炎とが対面衝突す
る。従って、互いの燃焼火炎の燃焼圧力が衝突するの
で、燃焼火炎の長炎化は抑制される。更に長炎化の抑制
により燃焼室の長さ方向の短縮化が図られると共に燃焼
火炎同志の対面衝突により高乱流場の形成で燃焼速度を
増大させるので、（燃焼炎の入熱量／燃焼室の容積）を
示す燃焼負荷率を従来に比較して増大させ得、燃焼室の
容積の小型化を図り得る。
から第１燃焼火炎が燃焼室において噴出すると共に、第
２燃焼ノズルから第２燃焼火炎が燃焼室において噴出す
る。そして第１燃焼火炎と第２燃焼火炎とが対面衝突す
る。従って、互いの燃焼火炎の燃焼圧力が衝突するの
で、燃焼火炎の長炎化は抑制される。更に長炎化の抑制
により燃焼室の長さ方向の短縮化が図られると共に燃焼
火炎同志の対面衝突により高乱流場の形成で燃焼速度を
増大させるので、（燃焼炎の入熱量／燃焼室の容積）を
示す燃焼負荷率を従来に比較して増大させ得、燃焼室の
容積の小型化を図り得る。
【００１０】更に第１燃焼火炎と第２燃焼火炎とが対面
衝突するので、第１燃焼火炎、第２燃焼火炎の長炎化が
抑制されることから、火炎の根元と先端との温度差が小
さくなり、その結果、殻体内の温度が均一にできる。従
って従来に比較して燃焼炎における高温域と低温域との
峻別を軽減でき、燃焼室における温度分布の均一性が向
上すると共に、窒素酸化物の低減に有利である。更に燃
焼の均一化を期待できるので、燃焼騒音の低減にも有利
である。
衝突するので、第１燃焼火炎、第２燃焼火炎の長炎化が
抑制されることから、火炎の根元と先端との温度差が小
さくなり、その結果、殻体内の温度が均一にできる。従
って従来に比較して燃焼炎における高温域と低温域との
峻別を軽減でき、燃焼室における温度分布の均一性が向
上すると共に、窒素酸化物の低減に有利である。更に燃
焼の均一化を期待できるので、燃焼騒音の低減にも有利
である。
【００１１】請求項２では、殻体を構成するセラミック
ス筒体の外面側には、被加熱媒体が通るヒータチューブ
が略同軸的に巻装されているので、ヒータチューブを通
る被加熱媒体を効果的に加熱することができる。殻体
（セラミックス筒体）の周壁には、厚み方向に貫通する
と共に燃焼ガスが通る貫通孔からなる貫通孔群が形成さ
れているので、請求項２では、燃焼ガスがヒータチュー
ブに触れることが可能となり、ヒータチューブの被加熱
媒体を一層効果的に加熱することができる。
ス筒体の外面側には、被加熱媒体が通るヒータチューブ
が略同軸的に巻装されているので、ヒータチューブを通
る被加熱媒体を効果的に加熱することができる。殻体
（セラミックス筒体）の周壁には、厚み方向に貫通する
と共に燃焼ガスが通る貫通孔からなる貫通孔群が形成さ
れているので、請求項２では、燃焼ガスがヒータチュー
ブに触れることが可能となり、ヒータチューブの被加熱
媒体を一層効果的に加熱することができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （実施例の構成）図１に示す様に、この燃焼バーナ装置
１のハウジングとして機能する基体２には室２ａ、壁体
２ｄ、２ｅ、２ｆが形成されている。基体２の一端側に
は、第１ノズル挿通孔２０ｒを備えた第１円筒体２０が
配置され、同様に基体２の他端側には、第２ノズル挿通
孔２２ｒを備えた第２円筒体２２が第１円筒体２０と対
向する位置に配置されている。
１のハウジングとして機能する基体２には室２ａ、壁体
２ｄ、２ｅ、２ｆが形成されている。基体２の一端側に
は、第１ノズル挿通孔２０ｒを備えた第１円筒体２０が
配置され、同様に基体２の他端側には、第２ノズル挿通
孔２２ｒを備えた第２円筒体２２が第１円筒体２０と対
向する位置に配置されている。
【００１３】基体２には殻体としてのセラミックス筒体
３が配置されている。セラミックス筒体３は所定の肉厚
を備えた円筒形状をなしており、内壁面で円筒形状をな
す燃焼室３１が区画されている。セラミックス筒体３の
材質は耐熱性を考慮して炭化珪素であるが、これに限ら
ずアルミナ、窒化珪素でも良い。セラミックス筒体３の
外面側には、多数個のヒータチューブ３３が略同軸的に
かつ排気ガス等の排出性を確保すべく所定の隙間を存し
つつ多重に巻装されている。ここでヒータチューブ３３
は、セラミックス筒体３の一端部から他端部にかけて巻
装されている。ヒータチューブ３３は、被加熱媒体（例
えばヘリウムや空気等の気体、水等の液体）が通る経路
を形成する。
３が配置されている。セラミックス筒体３は所定の肉厚
を備えた円筒形状をなしており、内壁面で円筒形状をな
す燃焼室３１が区画されている。セラミックス筒体３の
材質は耐熱性を考慮して炭化珪素であるが、これに限ら
ずアルミナ、窒化珪素でも良い。セラミックス筒体３の
外面側には、多数個のヒータチューブ３３が略同軸的に
かつ排気ガス等の排出性を確保すべく所定の隙間を存し
つつ多重に巻装されている。ここでヒータチューブ３３
は、セラミックス筒体３の一端部から他端部にかけて巻
装されている。ヒータチューブ３３は、被加熱媒体（例
えばヘリウムや空気等の気体、水等の液体）が通る経路
を形成する。
【００１４】セラミックス筒体３の周壁の略全面には、
その厚み方向に貫通する多数個の貫通孔３０ｃからなる
貫通孔群３０が形成されている。貫通孔３０ｃには燃焼
室３１の燃焼火炎または燃焼ガスが通る。図３は図１の
Ｙ１−Ｙ１にそう矢視図である。図３から理解できる様
に各ヒータチューブ３３には鍔状の受熱フィン３３ｓが
延設されている。なお図３において一部の受熱フィン３
３ｓは仮想線として略記されている。この受熱フィン３
３ｓにより受熱面積が確保され、ヒータチューブ３３を
効果的に加熱できる。図３から理解できる様に、ヒータ
チューブ３３とセラミックス筒体３の外周面との間には
隙間が形成されている。従って燃料ガスや排気ガスの排
出性が確保されている。
その厚み方向に貫通する多数個の貫通孔３０ｃからなる
貫通孔群３０が形成されている。貫通孔３０ｃには燃焼
室３１の燃焼火炎または燃焼ガスが通る。図３は図１の
Ｙ１−Ｙ１にそう矢視図である。図３から理解できる様
に各ヒータチューブ３３には鍔状の受熱フィン３３ｓが
延設されている。なお図３において一部の受熱フィン３
３ｓは仮想線として略記されている。この受熱フィン３
３ｓにより受熱面積が確保され、ヒータチューブ３３を
効果的に加熱できる。図３から理解できる様に、ヒータ
チューブ３３とセラミックス筒体３の外周面との間には
隙間が形成されている。従って燃料ガスや排気ガスの排
出性が確保されている。
【００１５】更に基体２には、燃焼用の空気が外部から
吸い込まれる空気吸込口２５が形成されており、また、
空気吸込口２５から吸い込まれた空気が流れる空気通路
２６を区画する仕切板２７が形成されている。更に基体
２の上部には、燃焼後の排気ガスが排出される排気口２
９が形成されている。図１から理解できる様に、第１円
筒体２０の第１ノズル挿通孔２０ｒには、１個の第１燃
焼ノズル４が略同軸的に配置されている。第２円筒体２
２の第２ノズル挿通孔２２ｒには、１個の第２燃焼ノズ
ル５が略同軸的に配置されている。従って第１燃焼ノズ
ル４および第２燃焼ノズル５は、互いに対面して配置さ
れている。
吸い込まれる空気吸込口２５が形成されており、また、
空気吸込口２５から吸い込まれた空気が流れる空気通路
２６を区画する仕切板２７が形成されている。更に基体
２の上部には、燃焼後の排気ガスが排出される排気口２
９が形成されている。図１から理解できる様に、第１円
筒体２０の第１ノズル挿通孔２０ｒには、１個の第１燃
焼ノズル４が略同軸的に配置されている。第２円筒体２
２の第２ノズル挿通孔２２ｒには、１個の第２燃焼ノズ
ル５が略同軸的に配置されている。従って第１燃焼ノズ
ル４および第２燃焼ノズル５は、互いに対面して配置さ
れている。
【００１６】第１燃焼ノズル４について図２を参照して
説明する。図２に示す様に、第１燃焼ノズル４は、円筒
状のノズル本体４０と、円盤状の第１バッフルプレート
４１と、円盤状の第２バッフルプレート４２とを備えて
いる。第１バッフルプレート４１は、ノズル本体４０の
先端部に略同軸的に保持されており、適数個の第１給気
孔４１ｈを有する。第２バッフルプレート４２は、ノズ
ル本体４０の先端部よりもやや奥方に位置して略同軸的
に保持されており、適数個の第２給気孔４２ｈを有す
る。第１バッフルプレート４１と第２バッフルプレート
４２とノズル本体４０と第１円筒体２０とで包囲された
空間は、予混合室４５とされている。予混合室４５はリ
ング状をなす。ノズル本体４０には、燃料ガス供給源か
ら燃料ガス（この例では都市ガス）が矢印Ｘ４方向に供
給される燃料供給路４０ｋが形成されている。
説明する。図２に示す様に、第１燃焼ノズル４は、円筒
状のノズル本体４０と、円盤状の第１バッフルプレート
４１と、円盤状の第２バッフルプレート４２とを備えて
いる。第１バッフルプレート４１は、ノズル本体４０の
先端部に略同軸的に保持されており、適数個の第１給気
孔４１ｈを有する。第２バッフルプレート４２は、ノズ
ル本体４０の先端部よりもやや奥方に位置して略同軸的
に保持されており、適数個の第２給気孔４２ｈを有す
る。第１バッフルプレート４１と第２バッフルプレート
４２とノズル本体４０と第１円筒体２０とで包囲された
空間は、予混合室４５とされている。予混合室４５はリ
ング状をなす。ノズル本体４０には、燃料ガス供給源か
ら燃料ガス（この例では都市ガス）が矢印Ｘ４方向に供
給される燃料供給路４０ｋが形成されている。
【００１７】ノズル本体４０の周壁には、燃料供給路４
０ｋに連通する主孔４８及び予混合孔４９が形成されて
いる。図２から理解できる様に、主孔４８は燃料ガスを
先混合するための孔である。主孔４８は、ノズル本体４
０のうち第１バッフルプレート４１よりも先方に位置し
て、且つノズル本体４０の周方向にそって適数個（適宜
選択できるが、例えば３個〜１０個）形成されている。
予混合孔４９は燃料ガスを予混合するための孔である。
予混合孔４９は、ノズル本体４０のうち第１バッフルプ
レート４１と第２バッフルプレート４２との間に位置し
て、且つノズル本体４０の周方向にそって適数個（適宜
選択できるが、例えば３個〜１０個）形成されている。
０ｋに連通する主孔４８及び予混合孔４９が形成されて
いる。図２から理解できる様に、主孔４８は燃料ガスを
先混合するための孔である。主孔４８は、ノズル本体４
０のうち第１バッフルプレート４１よりも先方に位置し
て、且つノズル本体４０の周方向にそって適数個（適宜
選択できるが、例えば３個〜１０個）形成されている。
予混合孔４９は燃料ガスを予混合するための孔である。
予混合孔４９は、ノズル本体４０のうち第１バッフルプ
レート４１と第２バッフルプレート４２との間に位置し
て、且つノズル本体４０の周方向にそって適数個（適宜
選択できるが、例えば３個〜１０個）形成されている。
【００１８】なお予混合とは、燃焼炎の根元よりも手前
で燃料ガスと空気とを混合する形態を意味する。先混合
とは、燃焼炎の根元付近で燃料ガスと空気とを混合する
形態を意味するものである。本実施例では、図２から理
解できる様に主孔４８の口径は予混合孔４９の口径より
も小さい。適数個の主孔４８の合計開口面積は、適数個
の予混合孔４９の合計開口面積よりも小さい。なお本発
明者による燃焼試験によれば、主孔４８は口径が３．１
ｍｍで個数が６個であり、予混合孔４９は口径が８ｍｍ
で個数が８個のとき、燃焼火炎が良好であり、排気口２
９から排出された排気ガス中のＣＯ濃度が少なかった。
で燃料ガスと空気とを混合する形態を意味する。先混合
とは、燃焼炎の根元付近で燃料ガスと空気とを混合する
形態を意味するものである。本実施例では、図２から理
解できる様に主孔４８の口径は予混合孔４９の口径より
も小さい。適数個の主孔４８の合計開口面積は、適数個
の予混合孔４９の合計開口面積よりも小さい。なお本発
明者による燃焼試験によれば、主孔４８は口径が３．１
ｍｍで個数が６個であり、予混合孔４９は口径が８ｍｍ
で個数が８個のとき、燃焼火炎が良好であり、排気口２
９から排出された排気ガス中のＣＯ濃度が少なかった。
【００１９】第１バッフルプレート４１、第２バッフル
プレート４２は、耐熱性をもつ材質例えば耐熱合金鋼、
ステンレス鋼、セラミックスで形成できる。この例では
第１バッフルプレート４１は耐熱鋼で形成され、第２バ
ッフルプレート４２はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で
形成されている。ここで、図略のブロア等の流体機械が
作動すると、空気は基体２の空気吸込口２５から空気通
路２６を流れる。空気通路２６を通過する空気は、仕切
板２７等に接触するので予熱される。予熱された空気
は、図２に示す矢印Ｘ１方向に流れ、更に、矢印Ｘ２と
して記載した様に第２バッフルプレート４２の第２給気
孔４２ｈから予混合室４５に流入し、更に矢印Ｘ３とし
て記載した様に第１バッフルプレート４１の第１給気孔
４１ｈから燃焼室３１に流入する。
プレート４２は、耐熱性をもつ材質例えば耐熱合金鋼、
ステンレス鋼、セラミックスで形成できる。この例では
第１バッフルプレート４１は耐熱鋼で形成され、第２バ
ッフルプレート４２はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で
形成されている。ここで、図略のブロア等の流体機械が
作動すると、空気は基体２の空気吸込口２５から空気通
路２６を流れる。空気通路２６を通過する空気は、仕切
板２７等に接触するので予熱される。予熱された空気
は、図２に示す矢印Ｘ１方向に流れ、更に、矢印Ｘ２と
して記載した様に第２バッフルプレート４２の第２給気
孔４２ｈから予混合室４５に流入し、更に矢印Ｘ３とし
て記載した様に第１バッフルプレート４１の第１給気孔
４１ｈから燃焼室３１に流入する。
【００２０】この様に空気が第２給気孔４２ｈを通過し
第２給気孔４２ｈで絞られる際に圧力が低減するので、
第１ノズル本体４０の燃料供給路４０ｋ内の燃料ガスは
予混合孔４９から予混合室４５に矢印Ｋ２方向（図２参
照）に効果的に吸入される。この結果、予混合孔４９か
ら予混合室４５に吸入された燃料ガスと空気とは、予混
合室４５において予混合される。更にこの様に予混合さ
れたものが第１給気孔４１ｈを通過し第１給気孔４１ｈ
で絞られる際に圧力が低減するので、第１ノズル本体４
０の燃料供給路４０ｋ内の燃料ガスは主孔４８から燃料
室３１に矢印Ｋ１方向（図２参照）に効果的に吸入され
る。この結果、予混合室４５で予混合されたものと、主
孔４８から吸入された燃料ガスとが先混合する。この様
に燃料ガスと空気とが混合した混合気体により、第１燃
焼ノズル４から噴出する第１燃焼火炎４Ａが形成され
る。
第２給気孔４２ｈで絞られる際に圧力が低減するので、
第１ノズル本体４０の燃料供給路４０ｋ内の燃料ガスは
予混合孔４９から予混合室４５に矢印Ｋ２方向（図２参
照）に効果的に吸入される。この結果、予混合孔４９か
ら予混合室４５に吸入された燃料ガスと空気とは、予混
合室４５において予混合される。更にこの様に予混合さ
れたものが第１給気孔４１ｈを通過し第１給気孔４１ｈ
で絞られる際に圧力が低減するので、第１ノズル本体４
０の燃料供給路４０ｋ内の燃料ガスは主孔４８から燃料
室３１に矢印Ｋ１方向（図２参照）に効果的に吸入され
る。この結果、予混合室４５で予混合されたものと、主
孔４８から吸入された燃料ガスとが先混合する。この様
に燃料ガスと空気とが混合した混合気体により、第１燃
焼ノズル４から噴出する第１燃焼火炎４Ａが形成され
る。
【００２１】予混合室４５における燃料ガスの予混合の
割合は、第１燃焼ノズル４における燃料ガスの消費量
（予混合量＋先混合量）を１００％としたとき、３５〜
４５％程度例えば４３％程度である。この様に予混合室
４５では燃料ガスの混合割合が低いので、予混合室４５
において燃焼火炎が着火する不具合つまり逆火現象は回
避される。
割合は、第１燃焼ノズル４における燃料ガスの消費量
（予混合量＋先混合量）を１００％としたとき、３５〜
４５％程度例えば４３％程度である。この様に予混合室
４５では燃料ガスの混合割合が低いので、予混合室４５
において燃焼火炎が着火する不具合つまり逆火現象は回
避される。
【００２２】上記は第１燃焼火炎４Ａを形成する第１燃
焼ノズル４に関する説明であるが、第２燃焼火炎５Ａを
形成する第２燃焼ノズル５についても同様の構造や材質
が採用されており、第２燃焼ノズル５における予混合の
割合も第１燃焼ノズル４と同程度である。即ち図１に示
す様に、第２燃焼ノズル５は、円筒状のノズル本体５０
と、円盤状の第１バッフルプレート５１と、円盤状の第
２バッフルプレート５２とを備えている。従って図１に
示す様に第２燃焼ノズル５には予混合室５５、予混合孔
５９、主孔５８が形成されている。
焼ノズル４に関する説明であるが、第２燃焼火炎５Ａを
形成する第２燃焼ノズル５についても同様の構造や材質
が採用されており、第２燃焼ノズル５における予混合の
割合も第１燃焼ノズル４と同程度である。即ち図１に示
す様に、第２燃焼ノズル５は、円筒状のノズル本体５０
と、円盤状の第１バッフルプレート５１と、円盤状の第
２バッフルプレート５２とを備えている。従って図１に
示す様に第２燃焼ノズル５には予混合室５５、予混合孔
５９、主孔５８が形成されている。
【００２３】上記した実施例では図１から理解できる様
に、第１燃焼ノズル４から第１燃焼火炎４Ａが燃焼室３
１において噴出すると共に、第２燃焼ノズル５から第２
燃焼火炎５Ａが燃焼室３１において噴出する。そして第
１燃焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの先端とが対
面衝突する。これにより燃焼室３１は高温になると共に
セラミックス筒体３も高温（一般的には１０００〜１６
００°Ｃ程度）に加熱される。従ってセラミックス筒体
３からの輻射熱や熱伝達等によってヒータチューブ３３
は加熱され、これによりヒータチューブ３３内を流れる
被加熱媒体は加熱される。更にセラミックス筒体３の貫
通孔３０ｃから燃焼ガスが矢印Ｃ１方向に出てヒータチ
ューブ３３に触れるので、この意味でもヒータチューブ
３３は加熱される。なお燃焼の際における燃焼室３１の
圧力（ゲージ圧）は１７０〜２３０ｍｍＡｑ程度と考え
られている。
に、第１燃焼ノズル４から第１燃焼火炎４Ａが燃焼室３
１において噴出すると共に、第２燃焼ノズル５から第２
燃焼火炎５Ａが燃焼室３１において噴出する。そして第
１燃焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの先端とが対
面衝突する。これにより燃焼室３１は高温になると共に
セラミックス筒体３も高温（一般的には１０００〜１６
００°Ｃ程度）に加熱される。従ってセラミックス筒体
３からの輻射熱や熱伝達等によってヒータチューブ３３
は加熱され、これによりヒータチューブ３３内を流れる
被加熱媒体は加熱される。更にセラミックス筒体３の貫
通孔３０ｃから燃焼ガスが矢印Ｃ１方向に出てヒータチ
ューブ３３に触れるので、この意味でもヒータチューブ
３３は加熱される。なお燃焼の際における燃焼室３１の
圧力（ゲージ圧）は１７０〜２３０ｍｍＡｑ程度と考え
られている。
【００２４】（実施例の効果）以上説明した様に本実施
例では、第１燃焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの
先端とが対面衝突するので、互いの燃焼圧力が衝突し、
燃焼火炎の長炎化は抑制される。この様に本実施例で
は、燃焼炎の長炎化が抑制されるので、燃焼室３１の長
さ方向の寸法Ｌ１（図１参照）の短縮化が図られる。よ
って、（燃焼炎の入熱量／燃焼室３１の容積）を示す燃
焼負荷率を従来に比較して増大させ得、燃焼室３１の容
積の小型化を図り得る。
例では、第１燃焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの
先端とが対面衝突するので、互いの燃焼圧力が衝突し、
燃焼火炎の長炎化は抑制される。この様に本実施例で
は、燃焼炎の長炎化が抑制されるので、燃焼室３１の長
さ方向の寸法Ｌ１（図１参照）の短縮化が図られる。よ
って、（燃焼炎の入熱量／燃焼室３１の容積）を示す燃
焼負荷率を従来に比較して増大させ得、燃焼室３１の容
積の小型化を図り得る。
【００２５】更に本実施例では第１燃焼火炎４Ａと第２
燃焼火炎５Ａとが対面衝突するので、第１燃焼火炎、第
２燃焼火炎の長炎化が抑制されることから、火炎の根元
と先端との温度差が小さくなり、その結果殻体内の温度
が均一にできる。従って従来に比較して燃焼炎における
高温域と低温域との峻別を軽減でき、燃焼室３１の長さ
方向における温度分布の均一性が向上し、高温で生成し
易い窒素酸化物（ＮＯｘ）の抑制に有利である。
燃焼火炎５Ａとが対面衝突するので、第１燃焼火炎、第
２燃焼火炎の長炎化が抑制されることから、火炎の根元
と先端との温度差が小さくなり、その結果殻体内の温度
が均一にできる。従って従来に比較して燃焼炎における
高温域と低温域との峻別を軽減でき、燃焼室３１の長さ
方向における温度分布の均一性が向上し、高温で生成し
易い窒素酸化物（ＮＯｘ）の抑制に有利である。
【００２６】加えて本実施例では、セラミックス筒体３
の外面側には、被加熱媒体が通るヒータチューブ３３が
略同軸的に巻装されているので、ヒータチューブ３３を
通る被加熱媒体を効果的に加熱することができる。特に
本実施例では燃焼室３１の長さ方向における温度分布の
均一性が向上するので、セラミックス筒体３の一端部か
ら他端部にかけて多数個のヒータチューブ３３が並設状
態で巻装されていても、各ヒータチューブ３３の加熱の
均一性を確保でき、被加熱媒体の均熱化に有利である。
の外面側には、被加熱媒体が通るヒータチューブ３３が
略同軸的に巻装されているので、ヒータチューブ３３を
通る被加熱媒体を効果的に加熱することができる。特に
本実施例では燃焼室３１の長さ方向における温度分布の
均一性が向上するので、セラミックス筒体３の一端部か
ら他端部にかけて多数個のヒータチューブ３３が並設状
態で巻装されていても、各ヒータチューブ３３の加熱の
均一性を確保でき、被加熱媒体の均熱化に有利である。
【００２７】更に本実施例ではセラミックス筒体３の貫
通孔３０ｃから燃焼炎が矢印Ｃ１方向に出てヒータチュ
ーブ３３に触れるので、ヒータチューブ３３の被加熱媒
体を一層効果的に加熱するのに有利である。 （適用例）図４及び図５に示す例は、上記したバーナ装
置１をスターリング機関において作動ガス（ヘリウム）
を加熱して膨張させる加熱器として適用したものであ
る。従って、スターリング機関のハウジングには、上記
した燃焼バーナ装置１が装備されている。この燃焼バー
ナ装置１は、作動ガスを加熱して膨張させる加熱器を構
成する。燃焼用の空気を外部から燃焼バーナ装置１の第
１燃焼ノズル４及び第２燃焼ノズル５に供給する流体機
械としてのブロア８０が装備されている。更に、作動ガ
スと熱交換する蓄熱器８１、作動ガスを冷却する冷却器
８２が装備されている。
通孔３０ｃから燃焼炎が矢印Ｃ１方向に出てヒータチュ
ーブ３３に触れるので、ヒータチューブ３３の被加熱媒
体を一層効果的に加熱するのに有利である。 （適用例）図４及び図５に示す例は、上記したバーナ装
置１をスターリング機関において作動ガス（ヘリウム）
を加熱して膨張させる加熱器として適用したものであ
る。従って、スターリング機関のハウジングには、上記
した燃焼バーナ装置１が装備されている。この燃焼バー
ナ装置１は、作動ガスを加熱して膨張させる加熱器を構
成する。燃焼用の空気を外部から燃焼バーナ装置１の第
１燃焼ノズル４及び第２燃焼ノズル５に供給する流体機
械としてのブロア８０が装備されている。更に、作動ガ
スと熱交換する蓄熱器８１、作動ガスを冷却する冷却器
８２が装備されている。
【００２８】図４から理解できる様に、スターリング機
関のハウジングのシリンダ部８４には多数個のシリンダ
孔８５が矢印Ｅ方向にそって並設されている。各シリン
ダ孔８５にそれぞれ挿入されたピストン部８６により、
膨張室８７（８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄ）及び圧
縮室８８（８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ）が区画さ
れている。
関のハウジングのシリンダ部８４には多数個のシリンダ
孔８５が矢印Ｅ方向にそって並設されている。各シリン
ダ孔８５にそれぞれ挿入されたピストン部８６により、
膨張室８７（８７ａ、８７ｂ、８７ｃ、８７ｄ）及び圧
縮室８８（８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、８８ｄ）が区画さ
れている。
【００２９】ここで、フロント側の膨張室８７ａは、隣
設する圧縮室８８ｂにヒータチューブ３３、蓄熱器８１
及び冷却器８２を介して連通している。別の膨張室８７
ｂは、隣設する圧縮室８８ｃにヒータチューブ３３、蓄
熱器８１を介して連通している。別の膨張室８７ｃは、
隣設する圧縮室８８ｄにヒータチューブ３３、蓄熱器８
１を介して連通している。リヤ側の膨張室８７ｄは、フ
ロント側の圧縮室８８ａにヒータチューブ３３、蓄熱器
８１を介して連通している。
設する圧縮室８８ｂにヒータチューブ３３、蓄熱器８１
及び冷却器８２を介して連通している。別の膨張室８７
ｂは、隣設する圧縮室８８ｃにヒータチューブ３３、蓄
熱器８１を介して連通している。別の膨張室８７ｃは、
隣設する圧縮室８８ｄにヒータチューブ３３、蓄熱器８
１を介して連通している。リヤ側の膨張室８７ｄは、フ
ロント側の圧縮室８８ａにヒータチューブ３３、蓄熱器
８１を介して連通している。
【００３０】圧縮室８８ｂ内の作動ガスは、冷却器８
２、蓄熱器８１を介してヒータチューブ３３内を通る
と、燃焼バーナ装置１により高温に加熱されて膨張室８
７ａに至る。他の圧縮室８８ａ、８８ｃ、８８ｄの作動
ガスも同様である。この際において作動ガスは、蓄熱器
８１で奪熱され更に冷却器８２で冷却されるので、圧力
が下がる。この様な圧力の高低により各ピストン部８６
が往復駆動する。ピストン部８６の往復駆動は、出力軸
としてのクランク軸８９の回転として取り出される。な
お９０はオイルポンプ、９１は作動ガスの漏れを防止す
るガスシールである。
２、蓄熱器８１を介してヒータチューブ３３内を通る
と、燃焼バーナ装置１により高温に加熱されて膨張室８
７ａに至る。他の圧縮室８８ａ、８８ｃ、８８ｄの作動
ガスも同様である。この際において作動ガスは、蓄熱器
８１で奪熱され更に冷却器８２で冷却されるので、圧力
が下がる。この様な圧力の高低により各ピストン部８６
が往復駆動する。ピストン部８６の往復駆動は、出力軸
としてのクランク軸８９の回転として取り出される。な
お９０はオイルポンプ、９１は作動ガスの漏れを防止す
るガスシールである。
【００３１】この例においても前述から明らかな様に、
第１燃焼ノズル４から第１燃焼火炎４Ａが燃焼室３１に
おいて噴出すると共に、第２燃焼ノズル５から第２燃焼
火炎５Ａが燃焼室３１において噴出する。そして第１燃
焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの先端とが対面衝
突する。従って燃焼火炎の長炎化は抑制されるので、燃
焼室３１の長さ方向（即ち矢印Ｅ方向）の寸法の短縮化
が図られ、燃焼負荷率を増大させ得る。よって、スター
リング機関の出力を維持しつつ燃焼室３１の容積の小型
化を図り得る。
第１燃焼ノズル４から第１燃焼火炎４Ａが燃焼室３１に
おいて噴出すると共に、第２燃焼ノズル５から第２燃焼
火炎５Ａが燃焼室３１において噴出する。そして第１燃
焼火炎４Ａの先端と第２燃焼火炎５Ａの先端とが対面衝
突する。従って燃焼火炎の長炎化は抑制されるので、燃
焼室３１の長さ方向（即ち矢印Ｅ方向）の寸法の短縮化
が図られ、燃焼負荷率を増大させ得る。よって、スター
リング機関の出力を維持しつつ燃焼室３１の容積の小型
化を図り得る。
【００３２】加えてバーナ装置１では第１燃焼火炎４Ａ
と第２燃焼火炎５Ａとが対面衝突するので、燃料ガスや
空気の乱流化を図り得ることができる。バーナ装置１の
燃焼室３１の長さ方向における温度分布の均一性が向上
するので、並設されている各ヒータチューブ３３の均一
加熱性が向上し、矢印Ｅ方向に並設されている各膨張室
８７の温度の均一化にも有利であり、スターリング機関
の出力確保に有利である。
と第２燃焼火炎５Ａとが対面衝突するので、燃料ガスや
空気の乱流化を図り得ることができる。バーナ装置１の
燃焼室３１の長さ方向における温度分布の均一性が向上
するので、並設されている各ヒータチューブ３３の均一
加熱性が向上し、矢印Ｅ方向に並設されている各膨張室
８７の温度の均一化にも有利であり、スターリング機関
の出力確保に有利である。
【００３３】（付記）上記した例から次の技術的思想も
把握できる。 作動ガスが膨張する膨張室および作動ガスが収縮する
圧縮室を区画するピストン部を有するシリンダ部と、膨
張室と圧縮室との間の間で作動ガスを移送する経路と、
経路を通る作動ガスを加熱する加熱器と、経路を通る作
動ガスと熱交換する蓄熱器とをもつスターリング機関に
おいて、加熱器は、燃焼室を有する基体と、基体に燃焼
室の一端側に配置され、燃焼室内において第１燃焼火炎
を噴出する第１燃焼ノズルと、基体に燃焼室の他端側に
第１燃焼ノズルと対面して配置され、第１燃焼火炎に対
面衝突する第２燃焼火炎を燃焼室内において噴出する第
２燃焼ノズルとを具備することを特徴とするスターリン
グ機関。 膨張室および圧縮室を区画する多数個のシリンダ孔が
並設されており、シリンダ孔の並設方向（矢印Ｅ方向）
における一端側に第１燃焼ノズルが配置され、並設方向
における他端側に第２燃焼ノズルが配置されているに
記載のスターリング機関。
把握できる。 作動ガスが膨張する膨張室および作動ガスが収縮する
圧縮室を区画するピストン部を有するシリンダ部と、膨
張室と圧縮室との間の間で作動ガスを移送する経路と、
経路を通る作動ガスを加熱する加熱器と、経路を通る作
動ガスと熱交換する蓄熱器とをもつスターリング機関に
おいて、加熱器は、燃焼室を有する基体と、基体に燃焼
室の一端側に配置され、燃焼室内において第１燃焼火炎
を噴出する第１燃焼ノズルと、基体に燃焼室の他端側に
第１燃焼ノズルと対面して配置され、第１燃焼火炎に対
面衝突する第２燃焼火炎を燃焼室内において噴出する第
２燃焼ノズルとを具備することを特徴とするスターリン
グ機関。 膨張室および圧縮室を区画する多数個のシリンダ孔が
並設されており、シリンダ孔の並設方向（矢印Ｅ方向）
における一端側に第１燃焼ノズルが配置され、並設方向
における他端側に第２燃焼ノズルが配置されているに
記載のスターリング機関。
【図１】燃焼バーナ装置の断面図である。
【図２】燃焼バーナ装置の要部の断面図である。
【図３】図１のＹ１−Ｙ１線にそう矢視図である。
【図４】燃焼バーナ装置を備えたスターリング機関の断
面図である。
面図である。
【図５】図４のＹ２−Ｙ２線にそう矢視図である。
【図６】従来例に係る燃焼バーナ装置の断面図である。
図中、１は燃焼バーナ装置、２は基体、３はセラミック
ス筒体（殻体）、３１は燃焼室、３３はヒータチュー
ブ、３０ｃは貫通孔、３０は貫通孔群、４は第１燃焼ノ
ズル、４Ａは第１燃焼火炎、４０はノズル本体、４１は
第１バッフルプレート、４２は第２バッフルプレート、
５は第２燃焼ノズル、５Ａは第２燃焼火炎、５０はノズ
ル本体、５１は第１バッフルプレート、５２は第２バッ
フルプレートを示す。
ス筒体（殻体）、３１は燃焼室、３３はヒータチュー
ブ、３０ｃは貫通孔、３０は貫通孔群、４は第１燃焼ノ
ズル、４Ａは第１燃焼火炎、４０はノズル本体、４１は
第１バッフルプレート、４２は第２バッフルプレート、
５は第２燃焼ノズル、５Ａは第２燃焼火炎、５０はノズ
ル本体、５１は第１バッフルプレート、５２は第２バッ
フルプレートを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 勝洋 岐阜県羽島郡岐南町みやまち１丁目177 番地 株式会社加藤鉄工バーナー製作所 内 (72)発明者 小林 尚雄 岐阜県羽島郡岐南町みやまち１丁目177 番地 株式会社加藤鉄工バーナー製作所 内 (56)参考文献 特開 昭58−122341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 14/12 F02G 1/055 F23D 14/22
Claims (2)
- 【請求項１】内壁面で燃焼室を区画する殻体を有する基
体と、 該基体の殻体の一端側に配置され、該燃焼室内において
第１燃焼火炎を噴出する第１燃焼ノズルと、 該基体の殻体の他端側に該第１燃焼ノズルと対面して配
置され、該第１燃焼火炎に対面衝突する第２燃焼火炎を
該燃焼室内において噴出する第２燃焼ノズルとを具備し
ており、該殻体の周壁には、厚み方向に貫通すると共に
燃焼ガスが通る貫通孔からなる貫通孔群が形成されてい
ることを特徴とする燃焼バーナ装置。 - 【請求項２】殻体はセラミックス筒体であり、該セラミ
ックス筒体の外面側には、被加熱媒体が通るヒータチュ
ーブが略同軸的に巻装されていることを特徴とする請求
項１に記載の燃焼バーナ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11843194A JP3279432B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 燃焼バーナ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11843194A JP3279432B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 燃焼バーナ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07324710A JPH07324710A (ja) | 1995-12-12 |
| JP3279432B2 true JP3279432B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=14736479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11843194A Expired - Fee Related JP3279432B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 燃焼バーナ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279432B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7635264B2 (en) * | 2007-12-20 | 2009-12-22 | 3M Innovative Properties Company | Attenuating combustion noise of premixed flames |
| JP7319621B1 (ja) * | 2022-10-24 | 2023-08-02 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | バーナ |
-
1994
- 1994-05-31 JP JP11843194A patent/JP3279432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07324710A (ja) | 1995-12-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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