JPH0894010A - 低ｎｏ２ 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機外に排出される温風中に含まれるＮＯ₂ の
量を大きくかつ安定して低減できる低ＮＯ₂ 燃焼装置を
得る。 【構成】 バーナー１１を内蔵するバーナーボックス１
２の周囲に空気流路１４を有し、バーナーボックス１２
から出る燃焼排ガスに外部空気を混入して機外に排出す
る形式の燃焼装置において、バーナーボックス１２の上
方に燃焼排ガスが２次燃焼するのに必要な空気を取り入
れることができる間隙をおいて燃焼排ガス案内用筒体５
０を設けるとともに、該燃焼排ガス案内用筒体５０には
前記降温部材６０の取り付け位置よりも下方位置に縮径
部５２を形成する。 【効果】 縮径部５２にいたる過程で２次燃焼排ガスの
温度分布はほぼ均一なもとのされ、その状態で降温部材
６０と接触することから、２次燃焼ガスの急激な温度降
下が阻止され、それによりＮＯ₂ 変換率は安定して低減
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低ＮＯ₂ 燃焼装置に関
し、特に、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部
空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置におい
て、発生する燃焼排ガスを適切に処理することにより燃
焼装置外に排出されるＮＯ₂ の量を低減することを可能
とした低ＮＯ₂ 燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】バーナーボックスから出る燃焼排ガスに
外部空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置は、
例えば家庭用暖房器具として広く用いられている。その
ような燃焼装置の代表例としてガスファンヒータをあげ
ることができ、それは基本的構成としてバーナーを内蔵
するバーナーボックスと該バーナーボックスの周囲の空
気流路とを少なくとも有していて、バーナーボックスか
ら出る燃焼排ガスに外部空気を導入して２次燃焼を起こ
させ、それにより１４００℃〜１８００℃程度となった
高温の燃焼排ガスにさらに必要な量の外部空気を混入し
て所定の温度（通常１００℃程度）に急冷し、暖房用な
どの温風として機外に排出するようにしている。

【０００３】図７は典型的なガスファンヒータの断面を
示しており、バーナー１１は耐熱性のあるバーナーボッ
クス１２に収容され、該バーナーボックス１２の周囲は
遮熱板としての機能を持つ側壁１３により包囲されてい
て、バーナーボックス１２と側壁１３との間にバーナー
ボックスを包囲する形で空気流路１４が形成されてい
る。側壁１３はその下方部に外部空気導入のための開口
１５を有し、上方部には燃焼排ガスの排出のための開口
１６を有する。また、前記開口１６の上方部には上方遮
熱板１７が設けられる。さらに、通常図示されるように
バーナーボックス１２には微小な開口１８が複数個形成
されていて、バーナー燃焼時にそこから空気が流入す
る。

【０００４】上記の構成からなる燃焼部は全体がファン
ヒータのケーシング２０により覆われている。ケーシン
グ２０の形態は種々存在するが、図示のものにあっては
ケーシング２０の内側前方壁部２１は前記上方遮熱板１
７の上方を後方に向けて延出し、ケーシング２０の後方
壁部２２に達している。また、ケーシング２０の後方壁
部２２には複数のスリットが形成されていてそこにはエ
アーフィルタ２３が取り付けられている。ケーシング２
０内であって前記バーナーボックス１２の下方位置には
吸引アァン３０が取り付けられ、また通常ケーシング２
０の下方には燃料ガス配管接続具３１が取り付けられて
いる。

【０００５】このような形式の燃焼装置の燃焼に際して
は、先ずファン３０が作動する。それにより外部空気が
前記したケーシング２０の後方壁部２２に形成したスリ
ットから内部に吸引されると共に、側壁１３に形成した
開口１５を通して空気流路１４内にも外部空気が導入さ
れる。一方、適宜の燃料ガス源からの燃料ガスは１次空
気と共にバーナー１１に供給され、バーナーボックス１
２内で開口１５を通してさらに供給される空気と共に１
次燃焼する。１次燃焼した燃焼排ガスはバーナーボック
ス１２の出口直後で空気流路１４から供給される２次空
気と混合して２次燃焼する。通常、２次燃焼直後の燃焼
排ガスの温度は１４００℃〜１８００℃程度である。

【０００６】２次燃焼後の燃焼排ガスの大部分は空気流
路１４から供給される空気とさらに混合することにより
ガス温度は瞬時に降下し、２次燃焼火炎の直後において
８００℃以下となる。８００℃以下に温度降下した燃焼
排ガスはさらに温度降下しつつ上昇して上方遮熱板１７
に衝突して向きを下方に変え、その近傍でさらに導入さ
れる外部空気と混合して温度を降下させ、前記のように
１００℃程度となるように調整されて機外に温風として
排出される。

【０００７】近年、このような燃焼装置から排出される
燃焼排ガスについて多くの研究と分析が行われ、燃焼排
ガス中に微量ではあるが人体にとって好ましくないＮＯ
₂ が含まれていること、また、燃焼排ガス中に含まれる
ＮＯ₂ は火炎体直下流の高温の燃焼排ガス中では生成さ
れずその下流の領域で燃焼排ガスが冷却される過程にお
いて生成されること、また、ＮＯ₂ は燃焼排ガスの温度
が降下する際にＮＯ→ＮＯ₂ の変換反応により生成さ
れ、その生成は燃焼排ガスの温度低下が急激なほど促進
されることが報告されている（Morio Hori ; Exeriment
al Study of Nitrogen Dioxide Formation in Combutio
n System., 21st symposium(International) on Combus
tion Institute(1986)) 。

【０００８】本発明者らは、上記のような報告を基に、
図８ａに示すような燃焼装置を用いて燃焼排ガスに含ま
れるＮＯ₂ の量と燃焼排ガスの温度降下との関係につい
て鋭意実験研究を行いかつ燃焼反応解析シミュレーショ
ンを行った。用いた燃焼装置は、予混合燃焼形式のバー
ナー１の上方に長さ３５０ｍｍの燃焼排ガス用の管路２
を配置し、さらに、該管路２のバーナー１の燃焼面から
５０ｍｍの所に従来知られた形式の水を熱交換媒体とす
る熱交換器３をその水管が交差する状態で２段に重ねて
取り付けたものである。燃焼ガスとして熱量２５００ｋ
ｃａｌの天然ガスを空気比1.２の予混合気としてバーナ
ー１に供給し燃焼させた。

【０００９】管路２内に測温手段として熱電対（図示し
ない）、及び、ＮＯ及びＮＯ₂ 量の計測手段としてサン
プリングプローブにより吸引した燃焼排ガスを化学発光
により分析計測するＮＯ_x 計（図示しない）を配置し
て、バーナー１の燃焼面からの異なった距離における燃
焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ₂ の量を測定した。その
結果を図９ａ（温度）及び図９ｂ（ＮＯ₂ 変換率）に曲
線Ａとして示した。なお、図９ｂの「ＮＯ₂ 変換率
（％）」は、ＮＯ_x （ＮＯ＋ＮＯ₂ ）中のＮＯ₂ の割合
であり、この値が高いほど燃焼排ガスに含有されるＮＯ
₂ の量が多いことが示される。

【００１０】図から明らかなように、約１６００℃であ
った燃焼直後の燃焼排ガスは熱交換器３を通過後に温度
が６５０℃前後に急激に冷却し、以後管路２内を通過す
る過程で管路２の放熱により徐々に冷却して管路２の先
端では５００℃前後となり、大気へ放出された。図９ｂ
から分かるように、燃焼直後の燃焼排ガスにはＮＯ₂は
ほとんど含まれていないが、熱交換器３により急冷され
た直後において燃焼排ガス中のＮＯ₂ 変換率は約４０％
と急激に増加し、以下、下流に行くに従い漸増して、系
外に排出されている。このことは、上記論文などに報告
された現象が実用に供される燃焼装置のモデルにおいて
実際に生じていることを表している。

【００１１】前記したように今日使用されているガスフ
ァンヒータのような燃焼装置は２次燃焼直後の燃焼排ガ
スを外部から導入した空気により急激に冷却する形式の
ものであり、してみれば上記の実験に供した燃焼装置に
おけると同じ現象がこの種の燃焼装置においても生じて
いるものと充分推定することができる。本発明者らは、
燃焼装置において生じるこの不都合を解消すべく鋭意実
験研究を重ねかつシミュレーションを行うことにより、
燃焼排ガスの冷却を多段階に分けて行い、少なくともそ
の１過程において、燃焼排ガスを特定の温度範囲内にお
いて所定時間保持することにより、系外に排出される燃
料排ガス中のＮＯ₂ の含有量を有効に低減することがで
きる場合のあることを知覚した。そして、そのための最
適条件を確定すべく燃焼反応解析シミュレーションを反
復して行った。その結果を図１０に示す。

【００１２】図１０から明らかなように、保持温度（す
なわち、燃焼排ガスを温度降下させる過程において、所
定期間燃焼排ガスが保持すべき温度）が１２００℃〜８
００℃の温度範囲内の場合にＮＯ₂ 変換率が低くなって
おり、特に、１０００℃〜９００℃の温度範囲の場合に
このことが顕著となっている。そして、この時に保持時
間（すなわち、燃焼排ガスを温度降下させる過程におい
て、上記特定の保持温度に燃焼排ガスを保持すべき時
間）は５０ｍｓ程度より長い時間であれば任意であるこ
とも分かる。

【００１３】本発明者らは、シミュレーションの結果を
実証すべく、図８ｂに示すような装置を用意した。この
装置は前記した図８ａに示した装置とバーナー１、燃焼
ガス用管路２の構成及び配置は同じであるが、バーナー
１の燃焼面から５０ｍｍの箇所に第１の熱交換器３ａ
を、そこからさらに２００ｍｍ下流の箇所に第２の熱交
換器３ｂをそれぞれ配置したものである。管路内には同
様の測温手段及びＮＯ及びＮＯ₂ 量計測手段を配置し
て、バーナー１の燃焼面からの異なった距離における燃
焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ₂ の量を測定した。

【００１４】燃焼は、前記曲線Ａを得た場合と同じ燃焼
ガスを用いかつ同じ燃焼条件で行った。ただし、第１の
熱交換器３ａ及び第２の熱交換器３ｂの通水量を制御し
て、約１６００℃である燃焼直後の燃焼排ガスの温度が
第１の熱交換器３ａにより約１１００℃に降下し、さら
に、第２の熱交換器３ｂにより約５５０℃にまで降下す
るようにした。この場合に、２００ｍｍある第１と第２
の熱交換器の間において、燃焼排ガスは１１００℃から
８００℃程度にまで温度降下した。このときの第１と第
２の熱交換器の間での燃焼排ガスの滞留時間は１７０ｍ
ｓであった。測定結果の平均値を図９ａ（温度）及び図
９ｂ（ＮＯ₂ 変換率）に曲線Ｂとして示す。図から明ら
かなように、ＮＯ₂ 変換率は第１と第２の熱交換器の間
において約１０％程度であり、第２の熱交換器より下流
において変換率は数％増大したが多くて１２％程度であ
った。すなわち、変換率は従来の１／４〜１／５程度で
あり、この実験結果は図１０に示したシミュレーション
による結果とほぼ一致している。

【００１５】上記の結果に基づき、本発明者らは、燃焼
によって発生する燃焼排ガスを人為的に温度降下させる
過程において、好ましくは１２００℃〜８００℃程度の
温度範囲内に好ましくは５０ｍｓさらに好ましくは１０
０ｍｓ以上保持し、その後に大気に開放することによ
り、燃焼排ガス中に含まれるＮＯのＮＯ₂ への変換率を
低減することができることを知覚し、それに基づき新た
な燃焼排ガスの処理方法及びそのための装置を開発し、
すでに出願している（特願平５−１０１４１３号）。

【００１６】本発明者らは、前記したバーナーボックス
から出る燃焼排ガスに外部空気を混入して機外に排出す
る形式の燃焼装置に上記燃焼方法を適用すべくさらに研
究と実験を継続して行った。それにより、燃焼装置の大
きさを大きく変えることなしに燃焼装置から排出される
燃焼排ガスに含まれるＮＯ₂ の量を大幅に低減すること
のできる新たな低ＮＯ₂ 燃焼装置を開発し、提案した
（特願平５−１９２５３５号）。この提案は、バーナー
ボックスの上方に新たに焼排ガス案内用筒体を設け、該
燃焼排ガス案内用筒体内を２次燃焼排ガスが１２００℃
〜８００℃の範囲の温度を保って流下し得るようにした
ものであり、そのための具体的手段として、燃焼排ガス
案内用筒体の下方部分に燃焼排ガスを降温するための降
温部材を設け、該降温部材の吸熱により２次燃焼排ガス
の温度を１２００℃〜８００℃の範囲に降温し、その温
度を一定時間、好ましくは５０ｍｓ以上さらに好ましく
は１００ｍｓ以上保持するようにしている。

【００１７】上記提案による低ＮＯ₂ 燃焼装置におい
て、１次燃焼排ガスはバーナーボックスと燃焼排ガス案
内用筒体との間において２次燃焼する。１次燃焼排ガス
の２次燃焼は完全に行われるが、バーナーボックスと燃
焼排ガス案内用筒体との間から流入する外部空気の量は
制限を受けており、２次燃焼直後に１８００℃〜１４０
０℃となる２次燃焼排ガスは１２００℃〜８００℃の範
囲に降温される。その状態ですなわち急激な温度降下を
することなく所定時間燃焼排ガス案内用筒体を通過す
る。それにより、従来の燃焼装置のようにバーナーボッ
クスから出た燃焼排ガスが外部空気により急激に冷却さ
れることが阻止され、燃焼排ガスが機外に出る過程での
ＮＯ₂ の生成量（変換率）が大きく低減する。従って、
室内における健全な環境での燃焼装置の使用が可能とな
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
新たな低ＮＯ₂ 燃焼装置を用いて多くの燃焼実験を行っ
た。その過程において、燃焼排ガス案内用筒体内部にお
ける２次燃焼排ガスの温度を測定したところ、燃焼排ガ
ス案内用筒体断面での中央部と周縁部とでは温度分布に
大きな違いがあることを知った。図５は温度分布の測定
に用いた燃焼装置におけるバーナーボックス及び燃焼排
ガス案内用筒体を示す模式図であり、図７に示した形式
の燃焼装置におけるバーナーボックス１２の上方に所定
の間隙をおいて、降温手段として同一の素材からなる複
数本の棒部材６０を短辺方向に等間隔で貫通して取り付
けた燃焼排ガス案内用筒体５０を配置し、前記棒部材６
０の直近の上位位置における温度分布を長辺方向（Ｘ方
向）及び短辺方向（Ｙ方向）について測定した。

【００１９】最初に、中央部分の温度を８００℃〜１２
００℃となるように制御して燃焼させた。図６ａ、ｂは
その測定結果であって、長辺方向（Ｘ方向）（図６ａ）
及び短辺方向（Ｙ方向）（図６ｂ）いずれにおいても、
両端部分においては８００℃以下の温度となっており、
両端部分においては急激な温度降下が生じたことを示し
ている。

【００２０】この急激な温度降下は、該１次燃焼排ガス
がバーナーボックスの出口部分と燃焼排ガス案内用筒体
の下端部との間に形成される間隙から流入する外部空気
により２次燃焼し燃焼排ガス案内用筒体を通過する際
に、該筒体断面に注目した場合には、断面周囲の方がよ
り多くの空気を吸入すると同時に燃焼排ガス案内用筒体
への熱伝導も大きく、それにより長辺方向（Ｘ方向）及
び短辺方向（Ｙ方向）の端部近傍において、中央部分に
比べて急激な温度降下が生じ、そのような温度分布を持
つ２次燃焼排ガスが、等しい間隔で配置されている降温
部材に触れることによってさらに吸熱され、結果とし
て、図６ａ、ｂに示したような温度分布が生じたと考え
られる。

【００２１】そこで、壁部近傍での２次燃焼排ガスの温
度が降温部材６０を通過した後に８００℃〜１２００℃
となるように制御して燃焼させるべく、バーナーボック
スの出口部分と燃焼排ガス案内用筒体の下端部との間に
形成された間隙の幅を狭くし、外部空気の吸い込み量を
少なくして燃焼実験を行った。同様にして測定した温度
分布を図６ｃ、ｄに示す。図示のように、この場合に
は、中央部分での温度は１２００℃を越えてしまい、高
温の２次燃焼排ガスが燃焼排ガス案内用筒体から外部に
排出されて、それが外部空気と接触した時点で急激に温
度降下を起こすことから、ＮＯ₂ 生成の増進を引き起こ
す結果となる。

【００２２】従って、燃焼排ガス案内用筒体内部の断面
方向での２次燃焼直後の燃焼排ガスに温度分布のばらつ
きが生じるのを避けられない以上、どのように燃焼温度
条件を制御して燃焼させたとしても低ＮＯ₂ 燃焼が達成
される部分とされない部分が併存するのを完全に回避す
ることはできないことが分かった。本発明は上記の経験
から得られた不都合を解消した低ＮＯ₂ 燃焼装置を得る
ことを目的としており、より具体的には、大きな温度分
布を持つ２次燃焼排ガスをそれが燃焼排ガス案内用筒体
に取り付けた降温部材に到達する以前に、ほぼ均一な温
度分布を持つものとし、その状態で降温部材を通過させ
ることにより、より安定した低ＮＯ₂ 燃焼を可能とした
燃焼装置を得ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決しかつ
目的を達成するための本発明による低ＮＯ₂ 燃焼装置
は、基本的に、バーナーを内蔵するバーナーボックスと
該バーナーボックスの周囲の空気流路とを少なくとも有
し、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部空気を
混入して機外に排出する形式の燃焼装置であって、該燃
焼装置はバーナーボックスの上方に燃焼排ガスが２次燃
焼するのに必要な空気を取り入れることができる間隙を
おいて燃焼排ガス案内用筒体を有しており、該燃焼排ガ
ス案内用筒体には燃焼排ガスを降温するための降温部材
がその端部を前記周囲の空気流路に位置させて配置され
ており、さらに、前記燃焼排ガス案内用筒体には前記降
温部材の取り付け位置よりも下方位置に縮径部が形成さ
れていることを特徴とする。

【００２４】燃焼排ガスを降温するための降温部材の構
成に特に制限はなく、棒状部材や網状部材であってよ
く、また、その端部に放熱フィンなどの放熱を促進する
ための手段を設けるようにしてもよい。降温部材の素材
は必要な耐熱性、熱伝導性を持つ材料であれば適宜用い
ることができ、ニッケル合金、ステンレス鋼、耐熱鋼、
Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金、高Ｃｒ合金、
高Ｃｒ−Ｎｉ合金、さらにはセラミックスなども用いる
ことができる。

【００２５】また、前記降温部材は、２次燃焼後の燃焼
排ガスの温度を１２００℃〜８００℃の範囲内に降温す
るように設計されることは好ましく、また、前記燃焼排
ガス案内用筒体は、２次燃焼後の燃焼排ガスを５０ｍｓ
以上好ましくは１００ｍｓ以上保持することのできる長
さを有することも好ましい態様である。縮径部を形成す
る手段も任意であり、燃焼排ガス案内用筒体を構成する
ケーシング内に相対向する斜板を介装することによって
もよく、燃焼排ガス案内用筒体を構成するケーシングそ
のものを上方に向けて次第に縮径する逆漏斗状に形成す
ることによってもよい。

【００２６】前記した縮径部の縮径割合をどの程度とす
るか、あるいは降温部材、燃焼排ガス案内用筒体等の具
体的寸法や形状をどのようにするかは当該燃焼装置ごと
に相違するので、その燃焼装置についてのシュミレーシ
ョンによりあるいはその燃焼装置について燃焼テストを
行うことにより最適なものを求めるようにする。

【００２７】

【作 用】本発明による低ＮＯ₂ 燃焼装置によれば、１
次燃焼排ガスはバーナーボックスと燃焼排ガス案内用筒
体との間において、バーナーボックスと燃焼排ガス案内
用筒体との間から流入する外部空気により２次燃焼す
る。前記のように、２次燃焼排ガスは燃焼排ガス案内用
筒体断面の中央部と周縁部とで大きな温度分布を持って
燃焼排ガス案内用筒体内を前記降温部材に向けて上昇す
る。

【００２８】燃焼排ガス案内用筒体には降温部材の取り
付け位置よりも下方位置に縮径部が形成されており、２
次燃焼排ガスはその縮径部を通過することにより、壁部
近傍の低温燃焼ガスと中央部位の高温燃焼ガスとの混合
が進み、２次燃焼排ガスの断面方向の温度分布の均一化
が促進される。温度分布が均一化した２次燃焼ガスはさ
らに上昇して降温部材に達し、該降温部材により吸熱さ
れて、所定温度に、好ましくは１２００℃〜８００℃の
温度範囲にまで降温される。その状態で、すなわち急激
な温度降下をすることなく燃焼排ガス案内用筒体を通過
し、機外に排出される。それにより、バーナーボックス
から出た燃焼排ガスが外部空気により急激に温度降下す
ることを回避することができ、燃焼排ガスが機外に出る
過程でのＮＯ₂ の生成量（変換率）は確実に低減する。
従って、室内における健全な環境での燃焼装置の使用が
可能となる。

【００２９】

【実施例】以下、添付の図を参照して本発明を実施例に
基づきより詳細に説明する。図１は本発明による低ＮＯ
₂ 燃焼装置を示す断面図であり、複数本の棒状の降温部
材６０を持つ燃焼排ガス案内用筒体５０を新たに設けた
ことを除き、他の構成は前記図７に基づき説明した燃焼
装置と同様であり、同一の部材には同一の符号を付して
いる。すなわち、バーナー１１は従来のこの種の燃焼装
置（例えば、ガスファンヒータ）に使用される通常のも
のであり、従来のものと同様に耐熱性のあるバーナーボ
ックス１２に収容されている。バーナーボックス１２の
周囲は遮熱板としての機能を持つ側壁１３により包囲さ
れており、バーナーボックス１２と側壁１３との間にバ
ーナーボックスを包囲する形で空気流路１４が形成され
る。通常のガスファンヒータの場合と同様にこの空気流
路１４を外部空気が上方に向けて通過する。

【００３０】前記側壁１３に包囲された空間内であって
バーナーボックス１２の上方には１次燃焼による燃焼排
ガスが２次燃焼するのに必要な空気を取り入れることが
できる間隙Ｓをおいて燃焼排ガス案内用筒体５０が取り
付けられる。図２にバーナーボックス１２及び燃焼排ガ
ス案内用筒体５０の部分のみを拡大して示すように、燃
焼排ガス案内用筒体５０は方形断面を持つケーシングの
下方位置に相対向する姿勢で上方に向けて傾斜した一対
の斜板５５を取り付けており、それにより、逆漏斗状部
分５１が形成され、その上部先端部には幅ｗの縮径部５
２が形成される。そして、該縮径部５５には長辺方向の
壁部を貫通した状態で棒状降温部材６０が直線状に配置
され、さらにその棒状降温部材６０の上部には逆への字
状になった２次燃焼ガス案内板５６が取り付けられてい
る。さらに、燃焼排ガス案内用筒体５０の上端部は両側
部が閉鎖部材５７により閉塞されており、中央部のみが
開口５８となっている。

【００３１】燃焼に際して、１次燃焼火炎（１次燃焼排
ガス）は、バーナーボックス１２の上部開口と燃焼排ガ
ス案内用筒体５０の下方部分の前記間隙Ｓを通して供給
される２次空気と混合して２次燃焼し、その燃焼排ガス
は燃焼排ガス案内用筒体５０の逆漏斗状部分５１内を上
昇する。燃焼排ガス案内用筒体５０の周壁部に沿って上
昇する燃焼排ガスはより多くの外部空気と接触すること
から、その温度は燃焼排ガス案内用筒体５０の中央部位
を上昇する２次燃焼排ガスの温度よりも低い温度となる
が、逆漏斗状部分５１内は下端部から上方に向けて次第
に長辺方向の幅が狭くなることから、２次燃焼ガスは全
体として混合が促進し、それにより前記温度分布の均一
化が促進されて断面方向における温度分布がほぼ等しく
なった状態で縮径部分５２を通過する。

【００３２】断面方向における温度分布がほぼ等しくな
った２次燃焼ガスは縮径部分５２に配置された降温部材
６０と熱交換をして等しく吸熱された後、図２に示すよ
うに２次燃焼ガス案内板５６に沿って上昇し、中央開口
５８から燃焼排ガス案内用筒体５０外に排出される。図
４はこの実施例による燃焼装置での燃焼排ガス案内用筒
体内部断面での温度分布を図６の場合と同様にして測定
した結果を示しており、温度分布の均一化が促進された
ことがわかる。

【００３３】燃焼排ガス案内用筒体５０を出た燃焼排ガ
スは空気流路１４内を流れる外部空気に合流し、その時
点でさらに温度低下する。燃焼条件及び棒状降温部材６
０の吸放熱特性を２次燃焼排ガスが降温部材６０通過後
に１２００℃〜８００℃の範囲にまで降温されように設
定しておけば、２次燃焼排ガスに急激な温度降下を生じ
るさせることなく機外に排出することが可能となり、排
出過程でのＮＯ₂ の生成量（変換率）は確実に低減する
ことができる。

【００３４】なお、この実施例においては、図１に示さ
れるように、棒状降温部材６０はその端部６１を燃焼排
ガス案内用筒体５０を越えてその周囲の空気流路１４に
延出し、さらに該空気流路１４の外縁を区画する側壁１
３を越えてさらに外方に延出している。そして、棒状降
温部材６０の前記空気流路１４に位置する部分には空気
の流路方向に平行となるように平板状の放熱フィン６２
を取り付けている。それにより、空気流路１４を通過す
る空気を介して棒状降温部材６０からの放熱が有効に行
われ、また、側壁１３に対する伝熱によっても放熱が促
進され、さらに側壁１３の外側を流れる空気によっても
放熱が促進される。

【００３５】本発明の燃焼装置において、燃焼排ガス案
内用筒体５０内では前記のように外部空気に触れないこ
とから燃焼排ガスの温度降下は抑制され、実質的に棒状
降温部材６０を通過した直後の温度をある程度維持する
ことができ（燃焼排ガス案内用筒体５０の壁部からの放
熱による温度低下は不可避であるが）、低ＮＯ₂ 燃焼が
確実に遂行される。

【００３６】図３は本発明による低ＮＯ₂ 燃焼に用いら
れる燃焼排ガス案内用筒体５０の他の実施例を示してい
る。この例においては、燃焼排ガス案内用筒体５０は、
下端部から上方に向けて次第に長辺方向の幅が狭くなる
逆漏斗状部分５１、該逆漏斗状部分５１の先端に接続す
る縮径部分５２、該縮径部分５２に接続する上方に向け
て次第に拡幅する漏斗状部分５３、及び、該漏斗状部分
５３の先端に接続する筒体部分５４とから構成されてお
り、前記縮径部分５２の上方には複数本の棒状の降温部
材６０が燃焼排ガス案内用筒体５０の長辺方向の壁部を
貫通した状態で取り付けられている。

【００３７】この燃焼排ガス案内用筒体５０も図２に示
したものと同様の機能を奏し得ることは理解されよう。
なお、上記の説明において、燃焼排ガス降温部材として
ニッケル合金などを材料とした棒部材６０から構成され
るものを示したが、これは一例にすぎず、燃焼排ガス降
温部材としては２次燃焼排ガスの温度を少なくとも１２
００℃〜８００℃の温度範囲に降温できるものであれば
任意であり、網目構造を有する部材なども用いることも
できる。また、上記の説明において、図１に示される棒
状降温部材６０の端部６１に設けた放熱フィン６２など
の放熱促進のための手段はいずれも必要に応じて設けら
れるものであって、所要の放熱効果が得られることを条
件に、そのいずれかの放熱手段を用いればよく、場合よ
っては特に設けなくてもよい。さらに、棒状降温部材６
０が中実棒であることも必須でなく、特に図示しない
が、中空のパイプであってもよい。さらにその場合に、
該中空部に水あるいは空気を循環させて放熱特性を向上
させてもよい。

【００３８】さらに、燃焼排ガス降温部材そのものが必
須のものでなく、バーナーボックス１２と燃焼排ガス案
内用筒体５０との間の間隙Ｓを調節して、そこから流入
する外部空気の量を２次燃焼後の排ガス温度が１２００
℃〜８００℃の範囲に保つことのできるだけの量とする
ことができる場合には、燃焼排ガス降温部材そのものが
不要となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明による低ＮＯ₂ 燃焼装置によれ
ば、２次燃焼排ガスの一部が燃焼排ガス案内用筒体内部
で急激に温度降下するのを確実に防止し、それにより燃
焼排ガス案内用筒体断面での温度分布を可能な限り均一
なものとすることができ、一層安定した低ＮＯ₂ 燃焼を
可能とした燃焼装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による低ＮＯ₂ 燃焼装置の概略を示す断
面図。

【図２】バーナーボックスと燃焼排ガス案内用筒体の部
分を示す拡大斜視図。

【図３】燃焼排ガス案内用筒体の他の例を示す拡大斜視
図。

【図４】本発明による燃焼装置での燃焼排ガス案内用筒
体内部断面での温度分布を示す図。

【図５】他の態様による燃焼装置でのバーナーボックス
と燃焼排ガス案内用筒体の部分を示す拡大斜視図。

【図６】図５に示す燃焼装置での燃焼排ガス案内用筒体
内部断面での温度分布を示す図。

【図７】通常の燃焼装置の断面を示す図。

【図８】燃焼排ガス中で生成されるＮＯ₂ の生成態様を
確認するための燃焼実験に用いた燃焼装置を示す図。

【図９】図７の装置装置における燃焼排ガスの温度変化
（ａ）及びＮＯ₂ の変換率（ｂ）を示す図。

【図１０】シミュレーションによるＮＯ₂ の変換率を示
す図。

【符号の説明】

１１…バーナー、１２…バーナーボックス、１３…側
壁、１４…空気流路、５０…燃焼排ガス案内用筒体、５
２…縮径部、６０…燃焼排ガス降温手段としての棒部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナーを内蔵するバーナーボックスと
   該バーナーボックスの周囲の空気流路とを少なくとも有
   し、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部空気を
   混入して機外に排出する形式の燃焼装置であって、該燃
   焼装置はバーナーボックスの上方に燃焼排ガスが２次燃
   焼するのに必要な空気を取り入れることができる間隙を
   おいて燃焼排ガス案内用筒体を有しており、該燃焼排ガ
   ス案内用筒体には燃焼排ガスを降温するための降温部材
   がその端部を前記周囲の空気流路に位置させて配置され
   ており、さらに、前記燃焼排ガス案内用筒体には前記降
   温部材の取り付け位置よりも下方位置に縮径部が形成さ
   れていることを特徴とする低ＮＯ₂ 燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記降温部材は、２次燃焼後の燃焼排ガ
   スの温度を１２００℃〜８００℃の範囲内に降温するよ
   うに設計されることを特徴とする請求項１載の低ＮＯ₂
   燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼排ガス案内用筒体は、２次燃焼
   後の燃焼排ガスを５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以
   上保持することのできる長さを少なくとも有しているこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の低ＮＯ₂ 燃焼装
   置。