JP3988590B2 - 二段燃焼装置 - Google Patents

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過濃燃料混合気を燃焼させ、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、特に吹き出させた二次空気と燃焼ガスとを両者の乱流化を防止しつつ十分な混合を図り低ＮＯx化を図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化のために例えば図９に示すように、ブンゼン火炎Ｂの外炎Ｂoに二次空気を吹き出させ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化を図ることも考えられている。このような二次空気の吹き出しを行う燃焼装置として、その一例が特公平４−３２２８７号公報において提案されている。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】
他の例が特開平１０−１６９９１０号公報において提案されている。このものでは、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特公平４−３２２８７号公報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、上記の特開平１０−１６９９１０号公報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。
【０００５】
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、未燃成分を含んだ燃焼ガスの乱流化を極力抑制しつつもその燃焼ガスに対し二次空気を効率良く吹き出させて混合促進を図ることであり、より詳しくは乱流化の抑制により燃焼騒音の発生を抑制しつつも混合促進により低ＮＯx化を図り得る二段燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では炎孔面の炎孔火炎から発生する燃焼ガスを空気噴出部の頂面まで誘導しつつ、この頂面の噴出口からの二次空気を燃焼ガスに対し効率良く吹き出させ得る噴出口の配置を特定したものである。
【０００７】
具体的には、請求項１に係る発明では、燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とを隣接して配設し、かつ、上記空気噴出部を上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設し、上記炎孔面をこの空気噴出部の側部位置に配置する。又、上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁を設け、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部を設け、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面を配置し、上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成する。そして、上記頂面の噴出口の数は、燃焼ガスの流れがその流れ方向手前側の噴出口間を通り抜けて奥側の噴出口まで到達するように、上記燃焼ガスの流れ方向手前側が粗に、奥側が密になる分布で配置することとした。
【０００８】
この発明の場合、上記炎孔面では過濃燃料ガスが燃焼されるためその炎孔火炎は未燃成分を多く含んだ燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスが空気噴出部の側壁面に沿って頂面に誘導され、この頂面に形成された噴出口から吹き出される二次空気によって上記燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼される。この際、上記噴出口が燃焼ガスの流れ方向手前側が粗で奥側が密の分布に配置されているため、流れ方向手前側で燃焼ガスの流れは二次空気の吹き出しを穏やかに受けてあまり大きく乱されることもない上に、粗分布の噴出口の間を通り抜けた燃焼ガスの流れを奥側の密分布の噴出口まで到達させることが可能になる。これにより、上記燃焼ガスの乱流化を極力抑制しつつもその燃焼ガスに対し空気噴出部からの二次空気を効率良く吹き出して混合促進を図ることが可能になる。又、その際、誘導壁が炎孔面の前方を覆っているため炎孔火炎の伸長が抑制され、空気噴出部の前方空間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ことになる。つまり、上記誘導壁が空気噴出部からの二次空気と、炎孔火炎との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部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に直接に接触することに起因するＮＯ x 増大を回避して低ＮＯ x 化を実現することができる。
【０００９】
なお、「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燃料ガス」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燃料混合気に加え、空気を全く含まない燃料ガスそのものをも含む意である。この点は以下の各請求項に係る発明において同じである。
【００１０】
請求項２に係る発明では、燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とを隣接して配設し、かつ、上記空気噴出部を上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設し、上記炎孔面をこの空気噴出部の側部位置に配置する。又、上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁を設け、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部を設け、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面を配置し、上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成する。そして、上記頂面の噴出口を、上記燃焼ガスがその流れ方向手前側の噴出口からの二次空気の吹き出しを受けつつも奥側の噴出口まで到達するように、上記燃焼ガスの流れ方向に対し直列に並ぶことなくその流れ方向に対し重複しないように分散して配置することとした。
【００１１】
この発明の場合、上記炎孔面の炎孔火炎から発生する未燃成分を多く含んだ燃焼ガスが空気噴出部の側壁面に沿って頂面に誘導され、この頂面に形成された噴出口から吹き出される二次空気によって上記燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼される。この際、上記噴出口が燃焼ガスの流れ方向に重複していない、つまり直列に並んでいないため、二次空気の吹き付けにより燃焼ガスが飛ばされてしまい燃焼ガスがそれ以上奥側の噴出口まで到達しなくなるという事態の発生が回避される。このため、上記頂面に誘導された燃焼ガスがその流れ方向手前側の噴出口からの二次空気の吹き出しを受けつつも奥側の噴出口まで到達し、燃焼ガスの流れに対して頂面の全ての噴出口からの二次空気が均一に吹き出されることになり、大きく乱されることもない。これにより、上記燃焼ガスの乱流化を極力抑制しつつもその燃焼ガスに対し空気噴出部からの二次空気を効率良く吹き出して混合促進を図ることが可能になる。又、その際、誘導壁が炎孔面の前方を覆っているため炎孔火炎の伸長が抑制され、空気噴出部の前方空間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ことになる。つまり、上記誘導壁が空気噴出部からの二次空気と、炎孔火炎との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部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に直接に接触することに起因するＮＯ x 増大を回避して低ＮＯ x 化を実現することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明では、は、燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とを隣接して配設し、かつ、上記空気噴出部を上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設し、上記炎孔面をこの空気噴出部の側部位置に配置する。又、上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁を設け、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部を設け、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面を配置し、上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成する。そして、上記空気噴出部の頂面に、上記燃焼ガスの流れ方向手前側の噴出口から相対的に小流量の二次空気が燃焼ガスに対し吹き出され奥側の噴出口から相対的に大流量の二次空気が吹き出されるように、上記燃焼ガスの流れ方向手前側に小開口面積の噴出口を配置し、奥側に大開口面積の噴出口を配置することとした。
【００１３】
この発明の場合、上記炎孔面の炎孔火炎から発生する未燃成分を多く含んだ燃焼ガスが空気噴出部の側壁面に沿って頂面に誘導され、この頂面に形成された噴出口から吹き出される二次空気によって上記燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼される。この際、上記噴出口が燃焼ガスの流れ方向手前側の噴出口が小開口面積に設定されているため、この噴出口から吹き出される二次空気の流量が相対的に小さくなって燃焼ガスの流れをあまり乱すこともない上に、さらに奥側に燃焼ガスが流れて燃焼ガスを頂面の奥側まで到達させることが可能になる。そして、奥側においては大開口面積の噴出口から相対的に大流量の二次空気が吹き出されて、その吹き出し方向に対し未燃成分の燃焼が向けられることになる。これにより、上記燃焼ガスの乱流化を極力抑制しつつもその燃焼ガスに対し空気噴出部からの二次空気を効率良く吹き出して混合促進を図ることが可能になる。又、その際、誘導壁が炎孔面の前方を覆っているため炎孔火炎の伸長が抑制され、空気噴出部の前方空間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ことになる。つまり、上記誘導壁が空気噴出部からの二次空気と、炎孔火炎との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部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に直接に接触することに起因するＮＯ x 増大を回避して低ＮＯ x 化を実現することができる。
【００１４】
以上の請求項１〜請求項３のいずれかの二段燃焼装置において、噴出口として燃焼空間の前方に向けて二次空気を吹き出さるように形成することが好ましい（請求項４）。この場合には、燃焼ガス中の未燃成分の燃焼の向きと、二次空気の吹き出し方向とが合致するため、燃焼ガスの乱流化をより一層確実に抑制して乱流化による燃焼騒音の発生を可及的に抑制させ得る。
【００１５】
また、以上の請求項１〜請求項３のいずれかの二段燃焼装置においては、上記空気噴出部の側壁面から頂面にかけて燃焼ガスの流れ方向に延びる１又は２以上の凹溝を形成することもできる（請求項５）。燃焼ガスの流れが凹溝内に入り込むことにより案内されて、その燃焼ガスを空気噴出部の頂面の奥側にまで到達させることが容易になる。これにより、流れ方向手前側から奥側までの全ての噴出口からの二次空気と燃焼ガスとを接触させ得ることになる。さらに、この場合には、凹溝を２以上形成して隣接する両凹溝間に燃焼ガスの流れ方向に延びる凸部を形成し、この凸部に噴出口を配置するようにしてもよい（請求項６）。この場合には凹溝に入り込んだ燃焼ガスの流れを確実に奥側の噴出口まで案内して到達させることが可能になる。
【００１６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項３のいずれかの二段燃焼装置によれば、炎孔面の炎孔火炎から発生する未燃成分を多く含んだ燃焼ガスが空気噴出部の側壁面に沿って頂面に誘導された際、この頂面の流れ方向手前側の噴出口から二次空気の吹き出しを受けてもあまり大きく乱されることもない上に、奥側の噴出口まで燃焼ガスを到達させることができる。このため、上記燃焼ガスの二次空気の吹き出しに起因する乱流化を極力抑制しつつも、その燃焼ガスに対し空気噴出部の全ての噴出口からの二次空気を効率良く吹き出して混合促進を図ることができる。これにより、乱流化の抑制により燃焼騒音の発生を確実に抑制しつつも混合促進により低ＮＯx化を確実に図ることができる。しかも、誘導壁が炎孔面の前方を覆っているため炎孔火炎の伸長が抑制され、空気噴出部の前方空間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ことになる。つまり、上記誘導壁が空気噴出部からの二次空気と、炎孔火炎との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部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に直接に接触することに起因するＮＯ x 増大を回避して低ＮＯ x 化を実現することができる。
【００１７】
また、上記請求項１〜請求項３のいずれかの二段燃焼装置による効果に加えて、請求項４によれば、二次空気の吹き出し方向の特定により燃焼ガスの乱流化をより一層確実に抑制して乱流化による燃焼騒音の発生を可及的に抑制させることができ、請求項５によれば、凹溝の形成により燃焼ガスの流れを案内して空気噴出部の頂面の奥側にまで容易に到達させることができ、請求項６によれば、両凹溝間の凸部に噴出口を配置することにより凹溝に入り込んだ燃焼ガスの流れを奥側の噴出口まで確実に到達させることができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１は、本発明が適用される二段燃焼装置の例を示し、２は燃焼空間、３は燃焼空間２に臨んで中央位置に配設された空気噴出部、４，４はこの空気噴出部３の側部位置に配置された炎孔面である。上記の「中央位置」及び「側部位置」とは、上記二段燃焼装置が円筒型であればその中心側位置に空気噴出部３が配設されこれを取り囲むように外周側位置に炎孔面４が配設されるということであり、上記二段燃焼装置が平面視矩形の角筒型であればその幅方向中央位置に空気噴出部３が配設されこれを挟んで両外側位置にそれぞれ炎孔面４が配設されるということである。
【００２０】
上記の燃焼空間２は装置本体の壁２１により区画されて炎孔面４からその前方（図１の上方）に拡がる空間のことであり、前端側（同図の上端側）には図示省略の加熱対象が配設される。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。
【００２１】
そして、上記空気噴出部３の先端側（図１の上端側）の頂面よりも前方側近傍位置には上記壁２１から中央側に張り出した誘導壁２２が設けられ、この誘導壁２２の内端縁２２１により上記燃焼空間２に狭窄部２３が形成されている。この誘導壁２２は上記炎孔面４の燃焼空間前方側位置において炎孔面４と相対向するように配置される一方、上記狭窄部２３の開口位置に臨んで上記空気噴出部３が配置されている。また、上記誘導壁２２の内端縁２２１は燃焼空間２の前方側に屈曲され、前方に行くに従い狭窄部２３ｅの開口面積が徐々に低減するようなベルマウス形状とされている。
【００２２】
上記空気噴出部３は側壁面３１と頂面３２とを備え、その頂面３２が炎孔面４からの炎孔火炎４２，４２，…よりも燃焼空間２の前方側（下流側）に突出した形状を有している。つまり、二段燃焼装置が上記の如く円筒型であれば空気噴出部３はドーム状又は上面が閉鎖された円筒状の形状とされ、角筒型であれば空気噴出部３は縦断面形状が逆Ｕの字状で内部が空洞とされて列状に延びた形状（例えば角管を横倒しにした形状）とされている。そして、空気噴出部３の内部には空気が圧送供給されるようになっており、上記頂面３２を貫通する複数の噴出口３３，３３，…から上記供給空気が二次空気として燃焼空間２に噴出して後述の燃焼ガスに吹き出されるようになっている。上記各噴出口３３は上記狭窄部２３に向けて開口し、二次空気（図１の点線の矢印参照）を燃焼空間２の前方に向けて吹き出させるようになっている。なお、上記の噴出口３３，３３，…の配置については後述の各実施形態において詳細に説明するが、図１に図示した噴出口３３，３３，…の配置は例示したものに過ぎず上記各実施形態とは必ずしも合致してはいない。
【００２３】
上記炎孔面４には１又は２以上の炎孔４１，４１，…が形成され、この各炎孔４１には空気過剰率が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が供給されるようになっており、炎孔面４において過濃燃料混合気の一次燃焼により不完全燃焼火炎である炎孔火炎４２，４２，…が形成されるようになっている。
【００２４】
そして、この炎孔火炎４２から発生する未燃成分を多く含む燃焼ガスが誘導壁２２に誘導されて狭窄部２３側に流れ、すなわち、空気噴出部３の側壁面３１から頂面３２に沿って流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口３３から二次空気が吹き出されて燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼（二次燃焼）されるようになっている。この際、誘導壁２２が炎孔面４の前方を覆っているため炎孔火炎４２，４２，…の伸長が抑制され、空気噴出部３の前方空間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３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ことになる。
【００２５】
つまり、上記誘導壁２２が空気噴出部３からの二次空気と、炎孔火炎４２，４２，…との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎４２，４２，…から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部３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４２，４２，…に直接に接触することに起因するＮＯx増大を回避して低ＮＯx化を実現することができる。
【００２６】
なお、上記各炎孔４１に対し上記の過濃燃料混合気に代えて空気を予混合しない燃料ガスそのものを供給して一次燃焼させるようにしてもよい。この場合にも燃焼ガス中の未燃成分が増加するだけで以下の各実施形態での二段燃焼を適用することができる。
【００２７】
また、図１中の符号３ａは空気の供給路であり、この供給路３ａからの空気が噴出口３３ａから二次空気として吹き出されて誘導壁２２の前方側（下流側）においても未燃成分の完全燃焼化が図られるようになっている。
【００２８】
以上の構造を前提として、以下に噴出口３３，３３，…の配置についての各実施形態を説明する。
【００２９】
＜第１実施形態＞
図２は図１においてＡ−Ａ線矢視した部分拡大図であり、二段燃焼装置が角筒型である場合の空気噴出部３の各噴出口３３，３３，…の配置を示している。同図中、一点鎖線の矢印Ｂが上記燃焼ガスの流れ方向を示し、一部符号を省略しているものの「○」がそれぞれ頂面３２に形成された噴出口３３を示している（図３〜図７において同じ）。
【００３０】
この第１実施形態の噴出口３３，３３，…の配置では、両側の側壁面３１，３１からそれぞれ頂面３２の中心軸Ｃに向けて流れる燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し頂面３２の手前側（頂面３２の幅方向Ｈの両側）が粗分布に、奥側（中心軸Ｃ側）が密分布になるようにしており、かつ、上記流れ方向Ｂに対し手前側から奥側にかけて各噴出口３３が重複しないようにしている。
【００３１】
すなわち、手前側位置の各噴出口３３の中心軸Ｃ方向の間隔が最大に設定され、奥側の各噴出口３３の間隔がより小さく設定され、最奥側の中心軸Ｃ上の各噴出口３３の間隔が最小に設定されている。言い換えると、各噴出口３３が同図に補助線ｐ，ｐ，…で示すようにＸ字状となるように配置され、かつ、Ｘ字状の補助線ｐ，ｐの交点近傍の噴出口数が増加されたような配置になっている。これは千鳥状配置に類似するものである。
【００３２】
このような配置にすると、両側壁面３１側から頂面３２側に流れてきた燃焼ガスは手前側において粗分布の各噴出口３３から穏やかな二次空気の吹き出しを受けるため燃焼ガスの流れが大きく乱されることもない。しかも、粗分布の噴出口３３，３３間から頂面３２の奥側に燃焼ガスが容易に流れ最奥の中心軸Ｃ上に並ぶ密分布の各噴出口３３まで到達することになる。そして、これら密分布の各噴出口３３からより多くの二次空気の吹き出しを受けて、燃焼ガスと二次空気との混合促進が図られ、未燃成分の完全燃焼化が図られる。加えて、二次空気が狭窄部２３の開口を貫通して燃焼空間２の前方に向けて吹き出され、この二次空気により燃焼ガスが燃焼空間２の前方に向けて吹き出されることになるため、燃焼ガスの流れを乱すことなく燃焼空間２の前方に向けて吹き出させつつ燃焼ガス中の未燃成分の二次燃焼を燃焼空間２の前方に向けることができる。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る各噴出口３３の配置を示している。この第２実施形態の噴出口３３，３３，…の配置は、両側の側壁面３１，３１からそれぞれ頂面３２の中心軸Ｃに向けて流れる燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し頂面３２の手前側領域（頂面３２の幅方向Ｈの両側領域）が極めて粗分布に、奥側領域（中心軸Ｃ近傍領域）が密分布になるようにしており、かつ、上記流れ方向Ｂに対し手前側から奥側にかけて各噴出口３３が重複しないようにしている。
【００３４】
すなわち、手前側位置の各噴出口３３の中心軸Ｃ方向の間隔を最大に設定する一方、奥側の中心軸Ｃ近傍に一群の噴出口３３，３３，…を集中させている。この場合には、各噴出口３３が同図に補助線ｍ，ｍ，…で示すようにＵ字状となるように配置されている。
【００３５】
この第２実施形態の場合にも第１実施形態と同様の作用効果を得ることができることになる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
図４は、第３実施形態に係る各噴出口３３の配置を示している。この第３実施形態の噴出口３３，３３，…の配置は、両側の側壁面３１，３１からそれぞれ頂面３２の中心軸Ｃに向けて流れる燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し２列ずつにグループ化された噴出口３３，３３，…を並べ、このグループ化された噴出口群３４を中心軸Ｃ方向に所定間隔毎に配置したものである。加えて、隣接する噴出口群３４の間の中心軸Ｃ位置に噴出口３３，３３をそれぞれ追加している。この追加と、各噴出口群３４の幅方向Ｈの間隔を頂面３２の手前側（頂面３２の幅方向Ｈの両側）から奥側（中心軸Ｃ側）に向けて小さくすることにより、手前側が粗に奥側が密になるようにしている。
【００３７】
この第３実施形態の場合には、隣接する両噴出口群３４，３４間に流れる燃焼ガスは最奥の中心軸Ｃ上の噴出口３３，３３まで到達してこれらから二次空気の吹き出しを受ける一方、各噴出口群３４に流れ込む燃焼ガスはその各噴出口群３４を構成する各噴出口３３から二次空気の吹き出しを受けることになる。
【００３８】
＜第４実施形態＞
図５は図１においてＡ−Ａ線矢視した部分拡大図であり、二段燃焼装置が円筒型である場合の、つまり例えばドーム形状の空気噴出部３の各噴出口３３，３３，…の配置を示している。
【００３９】
この第４実施形態の噴出口３３，３３，…の配置では、周囲の側壁面３１から頂面３２の中心点に向けて径方向に流れる燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し頂面３２の手前側（頂面３２の外周側）が粗分布に、奥側（内周側）が密分布になるようにしており、かつ、上記流れ方向Ｂに対し手前側から奥側にかけて各噴出口３３が重複しないようにしている。
【００４０】
すなわち、最も外周側位置である手前側位置の各噴出口３３の周方向間隔が最大に設定され、以後、内周側に進むに従い周方向間隔が徐々に狭められるように設定されている。言い換えると、中心点の噴出口３３を中心にした同心円上の各位置においてその周方向間隔が順次小さくなるように各噴出口３３を配置している。しかも、各同心円上の各噴出口３３が中心点位置の噴出口３３から径方向に重複しないように配置されている。
【００４１】
このような配置の場合には、燃焼ガスが放射方向から中心点に向けて流れる点で燃焼ガスが両側から中心軸Ｃに向けて流れる第１実施形態の場合とは異なるものの、第１実施形態の場合とほぼ同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
＜第５実施形態＞
図６は二段燃焼装置が角筒型である場合の空気噴出部３を示したものである。この第５実施形態では空気噴出部３の側壁面３１及び頂面３２に対し燃焼ガスの流れ方向Ｂに沿って連続して延びる凹溝３５を長手方向に所定間隔毎に形成している。つまり、一側の側壁面３１、頂面３２及び他側の側壁面３１にかけて連続するくびれ部（凹溝３５）を形成したものである。
【００４３】
そして、長手方向に隣接する両凹溝３５，３５間に挟まれて相対的に凸部３６となった部位の頂面３２に対し噴出口３３，３３，…を中央側（奥側）に行くに従い小さい間隔となるように配置している。
【００４４】
この第５実施形態の場合には、側壁面３１から各凹溝３５内に入り込んで頂面３２側に流れる燃焼ガスは凹溝３５に案内されて頂面３２の全ての噴出口３３，３３，…まで容易に到達し、二次空気の吹き出しを受けることになる。
【００４５】
＜第６実施形態＞
図７は二段燃焼装置が円筒型である場合の空気噴出部３を示したものである。この第６実施形態では空気噴出部３の側壁面３１に対し燃焼ガスの流れ方向Ｂに沿って延びる凹溝３７を周方向に所定間隔毎に形成している。つまり、側壁面３１には凹溝３７と、周方向に隣接する両凹溝３７，３７間に挟まれて相対的に凸部３８となった部位とが交互に形成されている。そして、頂面３２及び頂面３２近い側壁面３１の凸部３８に対し噴出口３３，３３，…を中央側（頂点側）に行くに従い小さい間隔となるように配置する一方、上記各凹溝３７には噴出口３３を配置しないようにしている。
【００４６】
この第６実施形態の場合も、側壁面３１から各凹溝３７内に入り込んで頂面３２側に流れる燃焼ガスは凹溝３７に案内されて頂面３２の頂点の噴出口３３まで容易に到達し、二次空気の吹き出しを受けることになる。
【００４７】
＜第７実施形態＞
図８は二段燃焼装置が円筒型である場合を例にして第１〜第６実施形態とは異なる噴出口配置を有する空気噴出部３を示したものである。この第７実施形態では、燃焼ガスの流れ方向Ｂに対する頂面３２の位置によって噴出口３３の開口面積を大小異なる設定にしている。すなわち、周囲の側壁面３１から頂面３２の中心点に向けて径方向に流れる燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し頂面３２の手前側（頂面３２の外周側）の各噴出口３３の開口面積を小に、奥側（内周側）の各噴出口３３の開口面積を大になるようにしており、かつ、上記流れ方向Ｂに対し手前側から奥側にかけて各噴出口３３が重複しないようにしている。上記の開口面積の大小は外周側と内周側との２段階で変化させてもよいし、図８の例の如く外周側の小開口面積から内周側に進むに従い開口面積が徐々に大きくなるように変化させてもよい。
【００４８】
この第７実施形態の場合には、各噴出口３３から吹き出される二次空気の流量が外周側であるほど少なくなり、燃焼ガスの流れ方向Ｂに対し手前側（頂面３２の外周側）では比較的小流量の二次空気が吹き出され、奥側（頂面３２の内周側）では比較的大流量の二次空気が吹き出されることになる。ここで、外周側から内周側にかけての全ての噴出口３３，３３，…からの流速は開口面積の大小に拘わらずほぼ一定であるため、流量が少ないほどレイノルズ数は小さい値になる。このため、側壁面３１から頂面３２側に流れてきた燃焼ガスを外周側で大きく乱すことなく内周側の各噴出口３３まで到達させることができ、頂面３２の全体の噴出口３３，３３，…からの二次空気を燃焼ガスに対し効率良く混合させることができる。
【００４９】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１〜第７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。例えば、上記第５実施形態における噴出口３３の配置として第１〜第３実施形態のいずれかの配置を適用してもよく、また、上記第６実施形態における噴出口３３の配置として第４実施形態の配置を適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す断面説明図である。
【図２】第１実施形態の噴出口の配置を示す図１のＡ−Ａ線矢視の拡大図である。
【図３】第２実施形態の噴出口の配置を示す図２対応図である。
【図４】第３実施形態の噴出口の配置を示す図２対応図である。
【図５】第４実施形態の噴出口の配置を示す図１のＡ−Ａ線矢視の拡大図である。
【図６】第５実施形態の空気噴出部を示す斜視図である。
【図７】第６実施形態の空気噴出部を示す斜視図である。
【図８】第７実施形態の噴出口の配置を示す図５対応図である。
【図９】従来の問題点を説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
２ 燃焼空間
３ 空気噴出部
４ 炎孔面
３１ 側壁面
３２ 頂面
３３ 噴出口
３５，３７ 凹溝
３６，３８ 凸部
４２ 炎孔火炎

Claims (6)

1. 燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とが隣接して配設され、かつ、上記空気噴出部が上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設され、上記炎孔面がこの空気噴出部の側部位置に配置され、
   上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁が設けられ、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部が設けられ、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面が配置され、
   上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成され、
   上記頂面の噴出口の数は、燃焼ガスの流れがその流れ方向手前側の噴出口間を通り抜けて奥側の噴出口まで到達するように、上記燃焼ガスの流れ方向手前側が粗に、奥側が密になる分布で配置されている
   ことを特徴とする二段燃焼装置。
2. 燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とが隣接して配設され、かつ、上記空気噴出部が上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設され、上記炎孔面がこの空気噴出部の側部位置に配置され、
   上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁が設けられ、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部が設けられ、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面が配置され、
   上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成され、
   上記頂面の噴出口は、上記燃焼ガスがその流れ方向手前側の噴出口からの二次空気の吹き出しを受けつつも奥側の噴出口まで到達するように、上記燃焼ガスの流れ方向に対し直列に並ぶことなくその流れ方向に対し重複しないように分散されて配置されている
   ことを特徴とする二段燃焼装置。
3. 燃焼空間が装置本体の壁により区画されて炎孔面の前方に拡がり、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燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の前方に突出した頂面に複数の孔状の噴出口を有する空気噴出部とが隣接して配設され、かつ、上記空気噴出部が上記燃焼空間に臨んで中央位置に配設され、上記炎孔面がこの空気噴出部の側部位置に配置され、
   上記炎孔面の燃焼空間前方側位置においてその炎孔面と相対向するように上記壁から中央側に張り出した誘導壁が設けられ、この誘導壁の張り出し端である内端縁により上記燃焼空間に狭窄部が設けられ、この狭窄部の開口位置に臨んで上記空気噴出部の頂面が配置され、
   上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスが上記誘導壁に誘導されて狭窄部側に流れることにより上記空気噴出部の側壁面から上記頂面にかけて誘導されて流れ、流れてきた燃焼ガスに対し上記各噴出口から二次空気が吹き出されるように構成され、
   上記空気噴出部の頂面には、上記燃焼ガスの流れ方向手前側の噴出口から相対的に小流量の二次空気が燃焼ガスに対し吹き出され奥側の噴出口から相対的に大流量の二次空気が吹き出されるように、上記燃焼ガスの流れ方向手前側に小開口面積の噴出口が配置され、奥側に大開口面積の噴出口が配置されている
   ことを特徴とする二段燃焼装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の二段燃焼装置であって、
   噴出口は燃焼空間の前方に向けて二次空気を吹き出させるように形成されている、二段燃焼装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の二段燃焼装置であって、
   上記空気噴出部の側壁面から頂面にかけて燃焼ガスの流れ方向に延びる１又は２以上の凹溝が形成されている、二段燃焼装置。
6. 請求項５に記載の二段燃焼装置であって、
   上記凹溝は２以上形成されて隣接する両凹溝間に燃焼ガスの流れ方向に延びる凸部が形成され、この凸部に噴出口が配置されている、二段燃焼装置。

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