JPH0730890B2 - 衝突燃焼装置 - Google Patents
衝突燃焼装置Info
- Publication number
- JPH0730890B2 JPH0730890B2 JP2305401A JP30540190A JPH0730890B2 JP H0730890 B2 JPH0730890 B2 JP H0730890B2 JP 2305401 A JP2305401 A JP 2305401A JP 30540190 A JP30540190 A JP 30540190A JP H0730890 B2 JPH0730890 B2 JP H0730890B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- collision
- air
- gas
- combustion chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は空気流を両側から衝突させ、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。
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、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。
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NO
x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。
x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
広くするための燃焼器構造は一般に複雑となる。
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
広く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NOx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。
焼用空気に混合する排ガス再循環（E.G.R）によりNOx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、低NOxで
且つ高負荷燃焼を現実でき、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。
且つ高負荷燃焼を現実でき、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、燃
焼室の内底面を、中心軸線に向けて両側からわずかな登
り勾配を設けた山形形状とし、該山形内底面の頂部尾根
線に沿って複数の燃料ガス噴出孔を設けて、該尾根線に
沿ったガス噴出孔から燃料ガスが上方へ噴出するように
構成すると共に、前記山形内底面の両側の対向する複数
位置において山形形状の登り勾配に沿った上向き角度を
持つ衝突空気噴出孔を設けて、該両側の衝突空気噴出口
からの噴出空気が前記山形形状の頂部の上方で衝突する
ように構成したことを特徴としている。
焼室の内底面を、中心軸線に向けて両側からわずかな登
り勾配を設けた山形形状とし、該山形内底面の頂部尾根
線に沿って複数の燃料ガス噴出孔を設けて、該尾根線に
沿ったガス噴出孔から燃料ガスが上方へ噴出するように
構成すると共に、前記山形内底面の両側の対向する複数
位置において山形形状の登り勾配に沿った上向き角度を
持つ衝突空気噴出孔を設けて、該両側の衝突空気噴出口
からの噴出空気が前記山形形状の頂部の上方で衝突する
ように構成し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せられた燃焼
用空気は山形内底面に沿って流れ、山形内底面の頂部付
近の上方で衝突し、強い擾乱を生じる。そして山形内底
面の頂部の燃料ガス噴出孔から噴出せられた燃料ガス
が、前記燃焼用空気の衝突空間に供給されることによ
り、強い擾乱の下、空気と燃焼ガスとが短時間で混合
し、燃焼が急激に進行する。と同時に燃焼途中の未燃ガ
スが、前記強い擾乱の下、既燃ガスと強力に混合せられ
ながら燃焼を完結する。
用空気は山形内底面に沿って流れ、山形内底面の頂部付
近の上方で衝突し、強い擾乱を生じる。そして山形内底
面の頂部の燃料ガス噴出孔から噴出せられた燃料ガス
が、前記燃焼用空気の衝突空間に供給されることによ
り、強い擾乱の下、空気と燃焼ガスとが短時間で混合
し、燃焼が急激に進行する。と同時に燃焼途中の未燃ガ
スが、前記強い擾乱の下、既燃ガスと強力に混合せられ
ながら燃焼を完結する。
本発明では燃焼室内底面を山形形状とし、該山形形状に
沿った形で両側から燃焼用空気が噴出せられるので、燃
焼用空気は山形形状の頂部の上方、すなわち燃焼室の中
心軸線付近で安定して衝突し、衝突空間を形成すること
ができる。よって衝突空間が燃焼室の一方の壁方向に片
寄ることがないので、燃焼室を有効に利用でき、小容積
で効果的な燃焼を行うことができ、高負荷燃焼を実現で
きる。また未燃ガスと既燃ガスが衝突空間で混合せられ
て燃焼せられるので、排ガス再循環（E.G.R）が働き、N
Oxを低減できる。
沿った形で両側から燃焼用空気が噴出せられるので、燃
焼用空気は山形形状の頂部の上方、すなわち燃焼室の中
心軸線付近で安定して衝突し、衝突空間を形成すること
ができる。よって衝突空間が燃焼室の一方の壁方向に片
寄ることがないので、燃焼室を有効に利用でき、小容積
で効果的な燃焼を行うことができ、高負荷燃焼を実現で
きる。また未燃ガスと既燃ガスが衝突空間で混合せられ
て燃焼せられるので、排ガス再循環（E.G.R）が働き、N
Oxを低減できる。
＜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（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ衝突
空気噴出孔の配列例を示す図、第５図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。
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図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。
燃焼缶体10内の最上部に排気部40が設けられ、その下の
缶体10内が燃焼室20とされている。前記排気部40には消
音材41が配されている。また排気部40の手前には水管31
を配した熱交換器30が配されている。
缶体10内が燃焼室20とされている。前記排気部40には消
音材41が配されている。また排気部40の手前には水管31
を配した熱交換器30が配されている。
前記燃焼室20は適当な幅L2、及び高さH2を有する細長い
空間からなり、底部へかけて両側から緩やかに縮小せら
れている。燃焼室20の内底面は両側から中心軸線Ｘに向
けてわずかな登り勾配を設けた山形形状21とし、この山
形形状21の頂部の尾根線に沿って燃料ガス噴出孔22を複
数個、垂直方向に開孔している。23は燃料ガス供給管で
ある。そしてまた燃焼室20の底部には、前記山形形状21
の両側に距離L1をもって対状の衝突空気噴出孔24、24を
複数個設けている。25、25は燃焼用空気供給管である。
各衝突空気噴出孔の対24、24は山形形状21の両側から該
山形形状21の登り勾配に沿った上向きの角度を持って配
置され、噴出された燃焼用空気は山形形状21に沿って流
れ、山形形状の頂部上方に衝突点26を持つ。この衝突点
26の直下に各燃料ガス噴出孔22が位置する。
空間からなり、底部へかけて両側から緩やかに縮小せら
れている。燃焼室20の内底面は両側から中心軸線Ｘに向
けてわずかな登り勾配を設けた山形形状21とし、この山
形形状21の頂部の尾根線に沿って燃料ガス噴出孔22を複
数個、垂直方向に開孔している。23は燃料ガス供給管で
ある。そしてまた燃焼室20の底部には、前記山形形状21
の両側に距離L1をもって対状の衝突空気噴出孔24、24を
複数個設けている。25、25は燃焼用空気供給管である。
各衝突空気噴出孔の対24、24は山形形状21の両側から該
山形形状21の登り勾配に沿った上向きの角度を持って配
置され、噴出された燃焼用空気は山形形状21に沿って流
れ、山形形状の頂部上方に衝突点26を持つ。この衝突点
26の直下に各燃料ガス噴出孔22が位置する。
前記燃焼室20の幅L2と高さH2において「適当な」とはそ
の幅L2と高さH2を持つ空間で燃焼が完結できるという意
である。衝突空気噴出孔の対間距離L1は噴出空気の強い
衝突を確保するために比較的短い距離とされる一方、衝
突による擾乱によって生じた燃焼用空気と燃料ガスの混
合体、及び未燃ガスと既燃ガスとの混合体が十分に広が
って燃焼を完結できる寸法として、前記距離L1より広い
距離L2を採用している。
の幅L2と高さH2を持つ空間で燃焼が完結できるという意
である。衝突空気噴出孔の対間距離L1は噴出空気の強い
衝突を確保するために比較的短い距離とされる一方、衝
突による擾乱によって生じた燃焼用空気と燃料ガスの混
合体、及び未燃ガスと既燃ガスとの混合体が十分に広が
って燃焼を完結できる寸法として、前記距離L1より広い
距離L2を採用している。
上記において、衝突空気噴出孔24の開孔角度は水平方向
から上向きに20度程度以下とする。同様に三角形状21の
登り勾配も20度程度を上限とする。角度を大きくすると
衝突角度が小さくなり、擾乱が少ない状態で速やかにガ
スが上昇し、混合及び燃焼状態が悪くなる。
から上向きに20度程度以下とする。同様に三角形状21の
登り勾配も20度程度を上限とする。角度を大きくすると
衝突角度が小さくなり、擾乱が少ない状態で速やかにガ
スが上昇し、混合及び燃焼状態が悪くなる。
前記衝突空気噴出孔24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24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。
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24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。
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24、24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22から燃料ガスが噴出せられる。燃焼用空気は燃
焼室20の中心軸線Ｘ上付近で衝突し、強い擾乱を起こ
す。そしてこの乱れた空間に燃料ガスが供給されること
により、空気と燃料が短時間で混合し、燃焼が急激に進
行する。火炎は衝突点26付近の空間に安定して保持さ
れ、片寄った位置に安定することはないので、燃焼効率
がよく、高負荷燃焼を実現できる。また強い擾乱によ
り、既燃ガスと未燃ガスが混合しながら燃焼するため、
排ガス再循環（E.G.R）効果による低NOxを実現できる。
中、対向する衝突空気噴出孔24、24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22から燃料ガスが噴出せられる。燃焼用空気は燃
焼室20の中心軸線Ｘ上付近で衝突し、強い擾乱を起こ
す。そしてこの乱れた空間に燃料ガスが供給されること
により、空気と燃料が短時間で混合し、燃焼が急激に進
行する。火炎は衝突点26付近の空間に安定して保持さ
れ、片寄った位置に安定することはないので、燃焼効率
がよく、高負荷燃焼を実現できる。また強い擾乱によ
り、既燃ガスと未燃ガスが混合しながら燃焼するため、
排ガス再循環（E.G.R）効果による低NOxを実現できる。
なお燃焼室20内底面に山形形状21が無い場合には、火炎
は燃焼室20の両側壁の何れかに片寄って安定するため、
燃焼室全体を利用できず、壁の失活作用が強くなるた
め、未燃分の排出が多く、高負荷燃焼ができ難くなる。
両側からの衝突空気量を完全に釣り合わせることは困難
であるが、本発明の山形形状21によれば、衝突空気量の
多少の片寄りがあっても、火炎は燃焼室20の中央に安定
する。
は燃焼室20の両側壁の何れかに片寄って安定するため、
燃焼室全体を利用できず、壁の失活作用が強くなるた
め、未燃分の排出が多く、高負荷燃焼ができ難くなる。
両側からの衝突空気量を完全に釣り合わせることは困難
であるが、本発明の山形形状21によれば、衝突空気量の
多少の片寄りがあっても、火炎は燃焼室20の中央に安定
する。
また第５図に示すように、燃焼室50の短距離で水平に対
向した壁51、51間で、燃焼用空気を衝突空気噴出孔54、
54から水平方向に噴出し、下方の燃料ガス噴出孔52から
燃料ガスを噴出して、衝突燃焼させた場合には、上向き
の強い流れにより燃焼が完結する以前に燃焼ガスが燃焼
室50を通過するが、本発明の構成では衝突空間が広いた
め燃焼完結が可能である。このため、第５図の構成図で
必要とする邪魔板55も不要となり、構造の簡略化が図れ
る。
向した壁51、51間で、燃焼用空気を衝突空気噴出孔54、
54から水平方向に噴出し、下方の燃料ガス噴出孔52から
燃料ガスを噴出して、衝突燃焼させた場合には、上向き
の強い流れにより燃焼が完結する以前に燃焼ガスが燃焼
室50を通過するが、本発明の構成では衝突空間が広いた
め燃焼完結が可能である。このため、第５図の構成図で
必要とする邪魔板55も不要となり、構造の簡略化が図れ
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。
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、衝突空気噴出孔から噴出せられ
た燃焼用空気の衝突空間に燃料ガス噴出孔からの燃料ガ
スが供給されることによって、強い擾乱の下、燃焼用空
気と燃料ガスとを急速に混合させ且つ急激に燃焼させる
ことができる。しかも燃焼室内底面の山形形状、及び衝
突空気噴出孔と燃料ガス噴出孔の配置により、火炎を燃
焼室の中央に安定させることができ、全体として大幅に
燃焼室容積を減少させた高負荷燃焼を実現できる。しか
も燃焼は燃焼室の中央で強い擾乱状態で行われるので、
供給されてくる未燃ガスと既燃ガスとの混合燃焼も活発
に行われ、その結果、排ガス再循環（E.G.R）効果が発
揮され、NOxの低減を実現できる。
衝突燃焼装置によれば、衝突空気噴出孔から噴出せられ
た燃焼用空気の衝突空間に燃料ガス噴出孔からの燃料ガ
スが供給されることによって、強い擾乱の下、燃焼用空
気と燃料ガスとを急速に混合させ且つ急激に燃焼させる
ことができる。しかも燃焼室内底面の山形形状、及び衝
突空気噴出孔と燃料ガス噴出孔の配置により、火炎を燃
焼室の中央に安定させることができ、全体として大幅に
燃焼室容積を減少させた高負荷燃焼を実現できる。しか
も燃焼は燃焼室の中央で強い擾乱状態で行われるので、
供給されてくる未燃ガスと既燃ガスとの混合燃焼も活発
に行われ、その結果、排ガス再循環（E.G.R）効果が発
揮され、NOxの低減を実現できる。
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２×107kcal/m3ｈ程度が可能となる。またNOxの
排出量は空気過剰率1.2において25ppm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NOxが実現できる。
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２×107kcal/m3ｈ程度が可能となる。またNOxの
排出量は空気過剰率1.2において25ppm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NOxが実現できる。
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図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。 10:燃焼缶体 20:燃焼室 21:山形形状 22:燃料ガス噴出孔 24:衝突空気噴出孔 X:中心軸線
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図は本発明の装置に
対する比較例を示す断面図である。 10:燃焼缶体 20:燃焼室 21:山形形状 22:燃料ガス噴出孔 24:衝突空気噴出孔 X:中心軸線
Claims (1)
- 【請求項１】燃焼室の内底面を、中心軸線に向けて両側
からわずかな登り勾配を設けた山形形状とし、該山形内
底面の頂部尾根線に沿って複数の燃料ガス噴出孔を設け
て、該尾根線に沿ったガス噴出孔から燃料ガスが上方へ
噴出するように構成すると共に、前記山形内底面の両側
の対向する複数位置において山形形状の登り勾配に沿っ
た上向き角度を持つ衝突空気噴出孔を設けて、該両側の
衝突空気噴出口からの噴出空気が前記山形形状の頂部の
上方で衝突するように構成したことを特徴とする衝突燃
焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305401A JPH0730890B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2305401A JPH0730890B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04177007A JPH04177007A (ja) | 1992-06-24 |
| JPH0730890B2 true JPH0730890B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17944684
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2305401A Expired - Lifetime JPH0730890B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 衝突燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0730890B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH577665A5 (ja) * | 1973-07-11 | 1976-07-15 | Fascione Pietro |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP2305401A patent/JPH0730890B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04177007A (ja) | 1992-06-24 |
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