JP3891112B2

JP3891112B2 - 二段燃焼装置

Info

Publication number: JP3891112B2
Application number: JP2002375311A
Authority: JP
Inventors: 林謝
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004205119A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１段階目で炎孔面において燃料濃度が過濃な過濃混合気を燃焼させ、この燃焼により生じる未燃成分を多く含む燃焼ガスに対し２段階目において二次空気を吹き出させて完全燃焼させるようにした二段燃焼装置に関し、特に低ＮＯx化のために上記過濃混合気の燃料濃度を可及的に高くしたとしても確実に着火させて燃焼させる得るための技術に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブンゼン式バーナでは燃焼振動（燃焼騒音）が発生し難く、又、高いＴＤＲ（Turn Down Ratio：ターンダウン比又は絞り比）を実現し得るものの、ＮＯx排出量が多いといわれている。低ＮＯx化のために、ブンゼン火炎の外炎に二次空気を吹き出して外炎温度を下げつつ未燃成分の完全燃焼化を図り、これにより低ＮＯx化を図ることが考えられており、このような二次空気の吹き出しを行う燃焼装置も知られている（例えば特許文献１参照）。このものでは、炎孔面に形成される炎孔火炎に対し平行に二次空気を吹き出させている。
【０００３】
他の例として、ボイラ火炉を対象として炎孔火炎から生じる燃焼ガス及び二次空気の混合促進を図るために、燃焼空間内の中央に障害物を設置し、この障害物により上記燃焼ガス及び二次空気の双方に渦流を発生させて積極的に乱流化させるようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平４−３２２８７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１６９９１０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許文献１で提案の燃焼装置においては、炎孔火炎に二次空気が直接に接触するとＮＯx発生の増大化を招くという不都合がある上に、未燃成分と二次空気との混合促進は図り得ない。一方、上記の特許文献２で提案の燃焼装置においては、渦流の積極的形成により著しい燃焼騒音が発生することになる。ボイラ火炉であれば問題とはならないものの、このような技術を例えば給湯器等の燃焼騒音を極力抑制すべき燃焼装置に適用することはできない。
【０００６】
そこで、本出願人は先に出願した特願２００２−２５３５８４号において、燃焼ガスの乱流化を極力抑制して燃焼騒音の発生を抑制しつつも、未燃成分と二次空気との混合促進を図り低ＮＯx化を図り得る二段燃焼装置を提案した。
【０００７】
そして、本出願人は、上記提案の二段燃焼装置と同等以上の所定の作用・効果を得つつも、さらに低ＮＯx化を図り得る二段燃焼装置の開発・実験を進めてきたところ、次の知見を得るに至った。すなわち、二段燃焼において不完全燃焼火炎である一次火炎を形成するための過濃混合気（一次混合気）の燃料濃度をある所定の高濃度域にすれば、言い換えると空気過剰率をできるだけ低くすれば可及的な低ＮＯx化を図り得ることを見いだした。
【０００８】
図３は燃料としてメタンガスを用いた場合の実験結果を示し、この実験結果によれば上記一次混合気の空気過剰率（ｍ値）が０．６５付近まではＮＯxの発生濃度が極めて低い領域で推移するものの、ｍ値が０．６５付近よりも大きくなるとＮＯxの発生濃度はｍ値の増加と共に高率で増加する。つまり、ＮＯxの発生濃度とｍ値との関係においてはｍ値に変曲点（ｍ値＝約０．６５）が存在し、その変曲点までの低ｍ値域ではＮＯxの低濃度域であり、変曲点で極小のＮＯx発生濃度となり、変曲点よりもｍ値が増大するとＮＯxの発生濃度は飛躍的に増加する。このような傾向はメタンガス以外の燃料においても同様傾向を示すと考えられる。なお、以上の実験は同じ送風ファンからの空気供給により一次混合気の生成と二次空気の供給との双方を行うようにしている。このため、一次混合気に含まれる空気量と二次空気量との合計値に基づく全体空気過剰率ｍtは一次混合気の空気過剰率ｍの増加と共にほぼ線形に増加することになるものの、この全体空気過剰率ｍtにおいても弱いながらも変曲点が存在していることが図３より把握される。
【０００９】
以上より、一次混合気として上記の変曲点付近のかなり低いｍ値を有する過濃混合気とすれば可及的な低ＮＯx化が図られることになるものの、燃料であるメタンガスの過濃側の可燃限界ｍ値は０．６３であり、上記変曲点のｍ値に極めて近い値となっている。つまり、かなり燃焼し難い領域にある混合気となってしまい、二段燃焼装置の確実な燃焼性、特に燃焼開始時における点火（着火）の確実性を保証し難くなる傾向となる。また、一次混合気の生成のための空気供給と、二次空気用の空気供給とを例えばバルブ等の介装により個別に調整することも考えられるものの、構造の複雑化を招くためこれを回避して構造を単純化するためには上記の図３に示される傾向を前提に低ＮＯx化対策を施す必要がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の過濃混合気を用いて十分な低ＮＯx化を図りつつも、特に燃焼開始時の点火の確実性を担保して燃焼性の確保を図り得る二段燃焼装置を提供することにある。つまり、可及的な低ＮＯx化と燃焼性との両立を図り得る二段燃焼装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、炎孔部の過濃混合気に対し直接にではなくて炎孔部から燃焼空間側に噴出された過濃混合気が最も点火し易い状態となる位置において点火手段を配設することにより、ＮＯx生成量を可及的に低く抑えるために燃料過濃側の可燃限界近くまで混合気の空気過剰率をできるだけ小さくしたとしても、燃焼開始時等の過濃混合気への着火を確実に担保し得るようにしたものである。
【００１２】
具体的には、本発明では、先端が開口し基端が閉塞された筒状内面により区画形成された燃焼空間と、この燃焼空間の基端側に配設され空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃混合気を上記燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔部と、この炎孔部よりも上記燃焼空間の先端開口側に向けて突出するように配設されその突出端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部と、上記炎孔部に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスを上記空気噴出部の突出端部に向けて誘導する誘導手段と、上記炎孔部から噴出される過濃混合気に点火させるための点火手段とを備えたものとする。そして、上記炎孔部として、上記燃焼空間の基端側を区画する基端面であって上記空気噴出部を挟んだ両外側位置から上記筒状内面にかけて配設する。上記誘導手段として、上記空気噴出部の突出端部よりも燃焼空間の先端開口側位置の筒状内面から燃焼空間の内側に突出させて、上記炎孔部からの炎孔火炎の伸長を抑制するように上記炎孔部の燃焼空間先端開口側を覆うと共に上記燃焼空間に狭窄部を形成するように構成する。一方、上記空気噴出部を上記狭窄部の開口位置に臨んで配設し、その空気噴出部の突出端部に対し上記狭窄部に向けて開口されて二次空気を燃焼空間の先端開口側に向けて吹き出させる空気噴出口を形成する。上記誘導手段によって、上記炎孔部に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスのみが上記空気噴出部の突出端部に対し誘導され、上記燃焼ガスの流れが上記空気噴出部の空気噴出口から吹き出される二次空気に対し交差するように誘導されて、上記炎孔部に形成される炎孔火炎と上記空気噴出口から吹き出される二次空気との直接の接触が分離・遮断されるように構成する。さらに、上記点火手段として、上記空気噴出部の突出端部であって、この突出端部の上記燃焼ガスが流れてくる側である最外周側に位置する空気噴出口よりも内側位置に配設して、燃焼開始時において、上記炎孔部から上記誘導手段により誘導されて流れてきた過濃混合気が上記最外周側に位置する空気噴出口から吹き出される二次空気と混合された状態で点火されることにより上記炎孔部に引火させる構成とした（請求項１）。
【００１３】
本発明の場合、例えば燃焼開始時には炎孔部から噴出された過濃混合気が誘導手段により空気噴出部の突出端部まで誘導され、この突出端部から吹き出される二次空気と混合されて着火し易い状態になった段階で点火手段により点火されることになる。この着火により炎孔部から噴出される過濃混合気に引火し、以後、過濃混合気により上記炎孔部において空気不足の不完全燃焼状態の炎孔火炎（一次火炎）が形成される。そして、この炎孔火炎から発生する未燃成分を含む燃焼ガスが上記誘導手段により誘導されて空気噴出部の突出端部まで誘導され、この突出端部から吹き出される二次空気と混合されて上記の未燃成分が完全燃焼されることになる。以上により、上記炎孔部から噴出させる過濃混合気としてその空気過剰率を可燃限界近くまで低くした高燃料濃度の混合気にしてＮＯx発生量を可及的に低く抑えるようにしたとしても、二段燃焼装置の燃焼開始時であっても確実に燃焼させ得るようになる。特に燃焼開始時において、炎孔部から噴出された過濃混合気に対し点火手段により点火する際に、その過濃混合気に対し最外周側の空気噴出口からの二次空気と確実に混合された状態で点火させることが可能となる。これにより、炎孔部から噴出させる過濃混合気の空気過剰率を可燃限界近くまで低くしたとしても、燃焼開始時においてより一層確実に引火させて炎孔火炎を形成することが可能になる。又、二次空気と、炎孔火炎との直接の接触が分離・遮断されることにより二次空気が炎孔火炎に直接に接触することに起因するＮＯｘ増大を確実に回避して過濃混合気の空気過剰率の設定に基づく可及的な低ＮＯｘ化を実現することができる。
【００１４】
なお、「空気量が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃混合気」とは、空気過剰率が１．０未満であることであり、完全燃焼に必要な理論燃焼空気量よりも不足した空気量を含む過濃混合気に加え、空気を全く含まない燃料ガスそのものをも含む意であり、可燃限界の空気過剰率近くまで空気量を絞った過濃混合気を用いるのが低ＮＯx化の観点より望ましい。
【００１５】
上記の発明においては、上記燃焼空間の内側に突出する誘導手段の付け根位置であって、燃焼空間の先端開口側及び基端側の両側位置の筒状内面から、上記燃焼空間の内側へ二次空気を吹き出すように開口する噴出口を備えることができる（請求項２）。この場合には、筒状内面及び誘導手段に沿って流れる一部の燃焼ガスが上記噴出口から吹き出された二次空気によって完全燃焼され、これにより、完全燃焼されずに燃焼ガスのまま燃焼空間の先端開口側に流れることを確実に防止される。これと同時に、噴出口から噴出する二次空気によって誘導手段の燃焼空間に露出している壁面の冷却をも行うことができる。
【００１６】
上記の点火手段の具体的構成としては以下のような種々の構成を採り得る。すなわち、第１として、上記点火手段を、上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に電気火花を形成するように配設された放電点火装置により構成することができる（請求項３）。すなわち、放電点火装置の先端電極を上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に位置付ける。この放電点火装置からの電気火花により点火されることになる。
【００１７】
第２として、上記点火手段を、上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に形成されるパイロット火炎により構成することができる（請求項４）。この場合には、パイロット火炎により点火されることになる。
【００１８】
第３として、上記点火手段を、上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に形成されるパイロット火炎と、このパイロット火炎の点火用に電気火花を形成する放電点火装置とにより構成することもできる（請求項５）。この場合には、放電点火装置からの電気火花によりパイロット火炎が点火・形成され、このパイロット火炎により上記の二次空気と混合された過濃混合気に点火させ、この点火により炎孔部に引火して炎孔火炎が形成される。
【００１９】
上記の第２又は第３の構成の場合には、上記空気噴出部の突出端部において、その中央寄り位置にパイロット火炎を形成し、このパイロット火炎を挟んで両側位置に空気噴出口を配設するようにすることができる（請求項６）。この場合には、パイロット火炎を最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に形成する構成がより具体化されることになる。そして、燃焼開始時には過濃混合気が中央寄り位置のパイロット火炎まで誘導される間に上記の両側位置に配設された空気噴出口からの二次空気とより確実に混合されることになり、より点火し易い状態にさせることが可能になる。
【００２０】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項６のいずれかの二段燃焼装置によれば、例えば燃焼開始時には炎孔部から噴出された過濃混合気が誘導手段により空気噴出部の突出端部まで誘導され、この突出端部から吹き出される二次空気と混合されて着火し易い状態になった段階で点火手段により点火することができ、この着火により炎孔部から噴出される過濃混合気に引火し、以後、過濃混合気により上記炎孔部において空気不足の不完全燃焼状態の炎孔火炎を確実に形成することができる。以上により、上記炎孔部から噴出させる過濃混合気としてその空気過剰率を可燃限界近くまで低くした高燃料濃度の混合気にしてＮＯx発生量を可及的に低く抑えるようにしたとしても、二段燃焼装置の燃焼開始時であっても確実に燃焼させることができ、可及的な低ＮＯx化と確実な点火・着火の確保との両立を図ることができるようになる。特に燃焼開始時において、炎孔部から噴出された過濃混合気に対し点火手段により点火する際に、その過濃混合気に対し最外周側の空気噴出口からの二次空気と確実に混合された状態で点火させることが可能となる。これにより、炎孔部から噴出させる過濃混合気の空気過剰率を可燃限界近くまで低くしたとしても、燃焼開始時においてより一層確実に引火させて炎孔火炎を形成することが可能になる。又、二次空気と、炎孔火炎との直接の接触が分離・遮断されることにより二次空気が炎孔火炎に直接に接触することに起因するＮＯｘ増大を確実に回避して過濃混合気の空気過剰率の設定に基づく可及的な低ＮＯｘ化を実現することができる。
【００２１】
特に、請求項２によれば、筒状内面及び誘導手段に沿って流れる一部の燃焼ガスが上記噴出口から吹き出された二次空気によって完全燃焼され、これにより、完全燃焼されずに燃焼ガスのまま燃焼空間の先端開口側に流れることを確実に防止される。これと同時に、噴出口から噴出する二次空気によって誘導手段の燃焼空間に露出している壁面の冷却をも行うことができる。
【００２２】
請求項３によれば、放電点火装置からの電気火花により上記の二次空気と混合された過濃混合気に点火させて炎孔部に炎孔火炎をより確実に形成させることができる。
【００２３】
請求項４によれば、パイロット火炎により上記の二次空気と混合された過濃混合気に点火させて炎孔部に炎孔火炎をより確実に形成させることができる。
【００２４】
請求項５によれば、放電点火装置からの電気火花によりパイロット火炎を点火・形成し、このパイロット火炎により上記の二次空気と混合された過濃混合気に点火させて炎孔部に炎孔火炎をより確実に形成させることができる。
【００２５】
請求項６によれば、請求項４又は請求項５のパイロット火炎の形成位置をより具体的に特定することができ、燃焼開始時であってもより一層点火し易い状態にした上で点火して炎孔部に炎孔火炎を形成させることができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る二段燃焼装置を示す。図１において、２は先端（同図の上端）が開口２１とされ基端（同図の下端）側が閉塞された筒状内面２２を有する筒状本体、３はこの筒状本体２の筒状内面２２により区画形成された燃焼空間、４はこの燃焼空間３の基端位置であって燃焼空間３の中央軸Ｘ寄りの中央範囲から燃焼空間３の先端開口２１側に所定量突出させた空気噴出部、５ａ及び５ｂは上記燃焼空間３の基端位置であって上記空気噴出部４の外側位置でこの空気噴出部４を取り囲むように配設された炎孔部、６は上記空気噴出部４の先端部（図１の上端部）よりも燃焼空間３の先端開口２１側位置の筒状内面２２から燃焼空間３の内側に突出された誘導手段としての誘導壁である。上記先端開口２１の図１の上方側には図示省略の加熱対象が配設されるようになっており、例えば給湯器の場合であると、内部を通過する水を熱交換加熱するための熱交換器が加熱対象として配設される。
【００２８】
なお、二段燃焼装置は円筒状又は角筒状等の種々の筒形状に構成することが可能であり、円筒状の場合であれば上記筒状内面２２は円筒内面に、中央軸Ｘは中心軸に、空気噴出部４は円筒状となって中心範囲に、炎孔部５ａ，５ｂは空気噴出部４を取り囲んで外周側位置に、誘導壁６はドーナッツ板状にそれぞれなり、角筒状の場合であれば上記筒状内面２２は角筒内面に、空気噴出部４はその幅方向中央位置に、炎孔部５ａ，５ｂはこれを挟んで両外側位置に、誘導壁６は両側からの張り出し板状にそれぞれなる。以下、二段燃焼装置が円筒状に構成されているものとして説明する。
【００２９】
上記燃焼空間３は、基端側が上記両炎孔部５ａ，５ｂ及び空気噴出部４により、外周側が上記筒状内面２２によりそれぞれ区画されたものである。そして、上記誘導壁６の内端縁６１により上記燃焼空間３に狭窄部７が形成されている。この誘導壁６は基端側位置の炎孔部５ｂよりも燃焼空間３の先端開口２１側位置においてその炎孔部５ｂと相対向するように配設される一方、上記狭窄部７の開口位置に臨んで上記空気噴出部４が配設されている。
【００３０】
上記空気噴出部４は、内部に空気が圧送されるようになっており、突出端部４０に開けられた空気噴出口４１，４１，…から上記空気を二次空気として燃焼空間３に噴出させて後述の燃焼ガスに吹き出させるようになっている。上記各空気噴出口４１は上記狭窄部７に向けて開口し、二次空気を燃焼空間３の中心軸Ｘ寄りの中心領域に対し先端開口２１側に向けて吹き出させるようになっている。
【００３１】
上記炎孔部５ａ，５ｂには所定の過濃混合気が供給されて噴出させることにより炎孔部５ａ，５ｂにおいて過濃混合気の一次燃焼により空気不足状態の不完全燃焼火炎である炎孔火炎５１，５１，…が形成されるようになっている。上記炎孔部５ａは燃焼空間３の基端外周側を区画する筒状内面２２において空気噴出部４側（内周側）に臨む位置に配設され、上記炎孔部５ｂは上記燃焼空間３の基端側を区画する基端面２３において燃焼空間３の先端開口２１側に臨む位置に配設されたものである。
【００３２】
上記過濃混合気とは空気過剰率が１．０（１００％）未満に設定された燃料濃度の高い過濃燃料混合気のことであり、空気過剰率を燃料ガスの可燃限界の空気過剰率に近い値（例えば０．６〜０．７）に設定した過濃混合気が望ましい。例えば燃料ガスがメタンガスであれば可燃限界の空気過剰率０．６３に対し０．６４〜０．７０の範囲あるいは０．７０を挟んでプラス・マイナス０．０５の範囲、好ましくは０．６５程度の空気過剰率を有する過濃混合気とする。
【００３３】
また、上記誘導壁６の付け根位置近傍であって燃焼空間３の先端開口２１側及び基端面２３側の両側位置には噴出口２４，２５が開口し、この各噴出口２４，２５から筒状内面２２の背後に沿って供給された空気が誘導壁６に沿って燃焼空間３の内側に向けて吹き出されるようになっている。
【００３４】
以上の構成に加え、上記空気噴出部４の突出端部４０には、その中心部位において燃焼空間３の先端開口２１側に向けて開口するパイロット火炎形成用の凹部８が形成され、この凹部８の開口に先端電極９１を臨ませた放電点火装置９が配設されている。
【００３５】
上記凹部８の底には炎孔８１が形成され、この炎孔８１において燃料ガス自体又は予混合された所定の混合気の供給を受けてパイロット火炎８２を形成するようになっている。このパイロット火炎８２の形成の際には凹部８の側壁の貫通孔８３から空気噴出部４に対する供給空気の一部を引き込むようになっており、パイロット火炎８２の形成もしくは維持を促進するようになっている。
【００３６】
また、上記放電点火装置９は、その本体部分が空気噴出部４の内部に収容され、先端電極９１が突出端部４０を貫通して上記凹部８の開口近傍に位置するようにされている。そして、先端電極９１から凹部８の開口に向けて電気火花を形成してパイロット火炎８２の点火を行うようになっている。上記のパイロット火炎８２と、放電点火装置９とにより点火手段が構成されている。
【００３７】
本実施形態の二段燃焼装置の場合、燃焼開始時において、空気噴出部４へ空気を供給すると共に、炎孔８１に燃料ガス又は混合気を供給し、上記放電点火装置９をＯＮ作動させると、炎孔８１から噴出された燃料ガス等が先端電極９１からの電気火花により点火されてパイロット火炎８２が形成されることになる。そして、炎孔部５ａ，５ｂから噴出された過濃混合気が誘導壁６に誘導されて空気噴出部４の突出端部４０まで流れてくると、上記パイロット火炎８２から引火する。この際には、流れてきた過濃混合気は上記凹部８の外周側位置にある空気噴出口４１から吹き出される二次空気と混合されて点火（着火）し易い状態となるため、確実に引火させることができる。これにより、炎孔部５ａ，５ｂから噴出させる過濃混合気を可燃限界近くの空気過剰率まで極めて低く設定したとしても、その過濃混合気をパイロット火炎８２により確実に引火させ炎孔部５ａ，５ｂにおいて不完全燃焼状態の炎孔火炎５１を形成することができ、これにより、可及的な低ＮＯx化を図ることができる。つまり、上記パイロット火炎８２を炎孔部５ａ，５ｂにおける過濃混合気の点火源とし、燃焼開始時の点火を確実にしようとしたものである。
【００３８】
そして、上記炎孔火炎５１から発生する未燃成分を多く含む燃焼ガス（図１の一点鎖線の矢印参照）が誘導壁６に誘導されて狭窄部７、すなわち、空気噴出部４の突出端部４０側に流れ、流れてきた燃焼ガスに対し空気噴出部４の各空気噴出口４１から二次空気が吹き出され、この二次空気と混合されて燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼（二次燃焼）されることになる。この際、筒状内面２２及び誘導壁６に沿って流れる一部の燃焼ガスが噴出口２４，２５から吹き出された二次空気によって完全燃焼され、これにより、完全燃焼されずに燃焼ガスのまま先端開口２１側に流れることを確実に防止される。これと同時に、噴出口２４，２５から噴出する二次空気によって誘導壁６の燃焼空間３に露出している壁面の冷却をも行うことができる。
【００３９】
また、上記放電点火装置９はその本体部分が空気噴出部４内において空気の流れと接触して冷却されるため、その材質についての耐熱要求が緩和される。さらに、上記パイロット火炎８２はその基部が凹部８内で保護されて燃焼ガスの流れが直接に当たらないようになっているため、パイロット火炎８２が形成された状態を確実に維持することができる。なお、パイロット火炎８２はその先端を突出端部４０から燃焼空間３側に出るように燃焼させるものの、その燃焼はあくまで補助的なものであり、二段燃焼装置全体の燃焼量に対する割合は小さいものである。
【００４０】
なお、上記の二段燃焼の際の誘導壁６の機能について補足すると、上記誘導壁６が炎孔部５ａ，５ｂの先端開口２１側を覆っているため炎孔火炎５１の伸長が抑制され、空気噴出部４の突出端部４０に対し燃焼ガスのみを誘導させることができ、空気噴出部４からの二次空気を燃焼ガスのみに対して吹き出させることができる。つまり、上記誘導壁６が空気噴出部４からの二次空気と、炎孔火炎５１との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎５１から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部４から吹き出される二次空気に対し交差するように誘導する機能とを発揮する。そして、上記分離・遮断機能により二次空気が炎孔火炎５１に直接に接触することに起因するＮＯx増大を確実に回避して過濃混合気の空気過剰率の設定に基づく可及的な低ＮＯx化を実現することができる。また、上記誘導機能により、各空気噴出口４１から二次空気を狭窄部７の開口を貫通して燃焼空間３の先端開口２１側に向けて吹き出させていることと相俟って、燃焼ガスの乱流化を抑制しつつ燃焼ガスの内部まで二次空気を貫通供給させて燃焼ガスと二次空気との混合促進を図ることができる。
【００４１】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、例えば図２に示すようにパイロット火炎８２の形成用の筒部８ａを空気噴出部４の内部に収容し突出端部４０から燃焼空間３に向けて開口させ、炎孔８１と開口との間に絞り部８４を形成し、絞り部８４と炎孔８１との間に空気噴出部４内と連通するスリット８５を設けるようにしてもよい。そして、炎孔８１から燃料ガスを絞り部８４に向けて噴出させ、ベンチュリ効果によりスリット８５を通して空気噴出部４内から空気を吸引しつつ燃料ガスと混合させてパイロット火炎８２を形成するようにしてもよい。
【００４２】
上記の筒部８ａ又は実施形態における凹部８内にパイロット火炎８２の基部を形成して燃焼ガスの流れにより乱されてその影響を受けないようにしているが、パイロット火炎の基部を突出端部４０上に形成するようにしてもよい。この場合にはパイロット火炎の基部を囲んで保炎する壁部を設けるようにすればよい。
【００４３】
上記実施形態ではパイロット火炎８２と、放電点火装置９との組み合わせにより点火手段を構成しているが、これに限らず、パイロット火炎８２のみ、あるいは、放電点火装置９のみによって点火手段を構成するようにしてもよい。
【００４４】
上記実施形態では誘導手段として誘導壁６を用いているが、この誘導壁６に代えて、誘導のための火炎を別に形成するようにしてもよい。すなわち、上記誘導壁６とほぼ同様位置の筒状内面に噴出口を設け、この噴出口から炎孔部からの過濃混合気と例えば同じ混合気を空気噴出部４の突出端部４０側に向けて噴出させ、これにより、炎孔部の炎孔火炎から生じる燃焼ガスを突出端部４０側に誘導するための誘導火炎を形成するようにする。このような誘導火炎により誘導手段が構成される。
【００４５】
さらに、上記の誘導壁６に代えて筒状内面を空気噴出部４の突出端部４０の前方位置で狭窄部を形成するように内断面が徐々に低減する形状にしてもよい。この場合には、かかる筒状内面が誘導手段を構成することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す端面説明図である。
【図２】図１とは異なるパイロット火炎形成用の構成を示す部分端面図である。
【図３】一次混合気の空気過剰率に対するＮＯx濃度及び全体空気過剰率の関係を示す図である。
【符号の説明】
３燃焼空間
４空気噴出部
５ａ，５ｂ炎孔部
６誘導壁（誘導手段）
９放電点火装置（点火手段）
２１先端開口
２２筒状内面
４０突出端部
４１空気噴出口
５１炎孔火炎
８２パイロット火炎

Claims

先端が開口し基端が閉塞された筒状内面により区画形成された燃焼空間と、この燃焼空間の基端側に配設され空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃混合気を上記燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔部と、この炎孔部よりも上記燃焼空間の先端開口側に向けて突出するように配設されその突出端部から二次空気を上記燃焼空間に吹き出させる空気噴出部と、上記炎孔部に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスを上記空気噴出部の突出端部に向けて誘導する誘導手段と、上記炎孔部から噴出される過濃混合気に点火させるための点火手段とを備え、
上記炎孔部は、上記燃焼空間の基端側を区画する基端面であって上記空気噴出部を挟んだ両外側位置から上記筒状内面にかけて配設され、
上記誘導手段は、上記空気噴出部の突出端部よりも燃焼空間の先端開口側位置の筒状内面から燃焼空間の内側に突出されて、上記炎孔部からの炎孔火炎の伸長を抑制するように上記炎孔部の燃焼空間先端開口側を覆うと共に上記燃焼空間に狭窄部を形成するように構成される一方、
上記空気噴出部は上記狭窄部の開口位置に臨んで配設され、その空気噴出部の突出端部には上記狭窄部に向けて開口されて二次空気を燃焼空間の先端開口側に向けて吹き出させる空気噴出口が形成され、
上記誘導手段によって、上記炎孔部に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスのみが上記空気噴出部の突出端部に対し誘導され、上記燃焼ガスの流れが上記空気噴出部の空気噴出口から吹き出される二次空気に対し交差するように誘導されて、上記炎孔部に形成される炎孔火炎と上記空気噴出口から吹き出される二次空気との直接の接触が分離・遮断されるように構成され、
上記点火手段は、上記空気噴出部の突出端部であって、この突出端部の上記燃焼ガスが流れてくる側であって最外周側に位置する空気噴出口よりも内側位置に配設され、燃焼開始時において、上記炎孔部から上記誘導手段により誘導されて流れてきた過濃混合気が上記最外周側に位置する空気噴出口から吹き出される二次空気と混合された状態で点火されることにより上記炎孔部に引火させるように構成されていることを特徴とする二段燃焼装置。
請求項１記載の二段燃焼装置であって、
上記燃焼空間の内側に突出する誘導手段の付け根位置であって、燃焼空間の先端開口側及び基端側の両側位置の筒状内面から、上記燃焼空間の内側へ二次空気を吹き出すように開口する噴出口を備えている、二段燃焼装置。
請求項１又は請求項２に記載の二段燃焼装置であって、
上記点火手段は上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に電気火花を形成するように配設された放電点火装置により構成されている、二段燃焼装置。
請求項１又は請求項２に記載の二段燃焼装置であって、
上記点火手段は上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に形成されるパイロット火炎により構成されている、二段燃焼装置。
請求項１又は請求項２に記載の二段燃焼装置であって、
上記点火手段は、上記最外周側位置の空気噴出口よりも内側位置に形成されるパイロット火炎と、このパイロット火炎の点火用に電気火花を形成する放電点火装置とにより構成されている、二段燃焼装置。
請求項４又は請求項５のいずれかに記載の二段燃焼装置であって、
上記空気噴出部の突出端部には、その中央寄り位置にパイロット火炎が形成され、このパイロット火炎を挟んで両側位置に空気噴出口が配設されている、二段燃焼装置。