JPH10110910A

JPH10110910A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH10110910A
Application number: JP8280186A
Authority: JP
Inventors: Takashi Morimatsu; 隆史森松; Takashi Sunada; 崇砂田
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】液体燃料においても、ガス燃料を用いた燃焼
装置と同等、あるいはそれ以上の低ＮＯx 化を達成した
燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃料供給手段１の外周にほぼ同軸状に配
置した第一筒部材１０と、第一筒部材１０の外周にほぼ
同軸状に配置した第二筒部材２０と、前記第一筒部材１
０と第二筒部材２０との先端間に配置したバッフル部材
３０とを備え、前記第一筒部材１０と第二筒部材２０と
の間に、燃焼用空気を供給する環状流路４０を形成し、
前記バッフル部材３０に、燃焼用空気を噴出する空気噴
出孔３１を所定個数、前記第一筒部材１０の周縁に沿っ
て形成した構成であり、前記空気噴出孔３１の開口部
に、少なくとも第一筒部材１０側の開口縁と、隣り合う
空気噴出孔３１と対向する開口縁とにまたがり、燃焼用
空気の噴出方向に延びるガイド部材３２を設けた構成で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、燃焼装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃焼機器における有害燃焼排
気物の低減化には、種々の提案がなされてきたが、近年
では、環境汚染などの問題から有害燃焼排気物の中でも
特にＮＯx の低減に注意が向けられている。そのため
に、燃料自体に窒素分の少ないガス燃料を用い、その燃
焼過程においてサーマルＮＯx （thermal ＮＯx ）の低
減化を図ったガス燃焼装置は数多く提案されている。し
かし、灯油、Ａ重油などの液体燃料を使用した燃焼装置
においては、ガス燃焼装置のレベルまでＮＯx を低減し
たものは未だ無かった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、液体燃料においても、ガス燃料を用いた
燃焼装置と同等、あるいはそれ以上の低ＮＯx 化を達成
した燃焼装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、燃料供給手
段の外周にほぼ同軸状に配置した第一筒部材と、第一筒
部材の外周にほぼ同軸状に配置した第二筒部材と、前記
第一筒部材と第二筒部材との先端間に配置したバッフル
部材とを備え、前記第一筒部材と第二筒部材との間に、
燃焼用空気を供給する環状流路を形成し、前記バッフル
部材に、燃焼用空気を噴出する空気噴出孔を所定個数、
前記第一筒部材の周縁に沿って形成した構成によって、
前述の課題を解決する。

【０００５】さらに、この発明は、空気噴出孔の開口部
に、少なくとも第一筒部材側の開口縁と、隣り合う空気
噴出孔３１と対向する開口縁とにまたがり、燃焼用空気
の噴出方向に延びるガイド部材を設けたことによって、
前述の課題を解決する。

【０００６】さらに、この発明は、前記第一筒部材の外
側と前記第二筒部材の内側とを連通する排ガス循環経路
を備えた構成によって、前述の課題を解決する。

【０００７】さらに、この発明は、前記第二筒部材の少
なくとも一部分を、先端側が細くなるテーパー状に形成
した構成により、また、前記バッフル部材は、前記第二
筒部材の先端部よりも大径とした構成とすることによ
り、前述の課題を解決する。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明は、燃料供給手段の外周
にほぼ同軸状に配置した第一筒部材と、第一筒部材の外
周にほぼ同軸状に配置した第二筒部材と、前記第一筒部
材と第二筒部材との先端間に配置したバッフル部材とを
備え、前記第一筒部材と第二筒部材の間に、燃焼用空気
を供給する環状流路を形成し、前記バッフル部材に、燃
焼用空気を噴出する空気噴出孔を所定個数、前記第一筒
部材の周縁に沿って形成することにより、燃焼装置前面
の燃焼空間に、第一筒部材から燃料を、バッフル部材の
各空気噴出孔から燃焼用空気を高速で噴出する構成であ
る。

【０００９】このように、バッフル部材に設けた空気噴
出孔から燃焼用空気を分割して噴射することにより、バ
ッフル部材の下流側に燃料過剰の領域と空気過剰の領域
とを形成して所謂濃淡燃焼を行ない、サーマルＮＯx の
発生量が増大する空燃比領域以外の領域で燃焼すること
により、ＮＯx の発生を抑制する。また、このように複
数の空気噴出孔から燃焼用空気を噴出することにより、
火炎が複数に分割して形成され、火炎の表面積が拡大す
るため、ＮＯx の発生を抑制する。

【００１０】さらに、バッフル部材に空気噴出孔を所定
個数設けることにより、燃焼用空気の供給のための面積
が絞られ、燃焼用空気が高速で噴出するため、この高速
の空気流により、バッフル部材前面の高温の燃焼ガスが
第一筒部材の中心に向けて引き込まれ、この燃焼ガスに
よって燃料の予熱（さらには、気化）と、緩慢燃焼が行
なわれる。この際の循環する燃焼ガスは、火炎近傍の高
温の燃焼ガスであるため、燃料の予熱や気化を促進す
る。

【００１１】前記バッフル部材は、一体の構成物として
前記第一筒部材と第二筒部材との間に取り付け、第一筒
部材の周縁に沿って空気噴出孔を形成したものであって
も、空気噴出孔を形成する部分を別に構成したものでも
よい。後者の場合には、第二筒部材の先端外周に第一の
バッフル部材を設け、第一筒部材と第二筒部材の間に空
気噴出孔を形成した第二のバッフル部材を配置したもの
でもよい。また、この場合、第二のバッフル部材は、第
一筒部材と第二筒部材の先端間を適宜に分割する複数の
第二のバッフル部材を配置した構成でもよい。

【００１２】ここで、この発明でいう「燃焼ガス」と
は、燃焼反応が完全に完結したもののみならず、未燃焼
分を含む高温のガスを含むものとしている。また、この
高速の燃焼用空気流により、燃料との合流領域におい
て、前記予熱後の燃料を強力に撹拌し、燃焼性を改善す
る。

【００１３】さらに、この発明においては、前記空気噴
出孔の開口部に、少なくとも第一筒部材側の開口縁と、
隣り合う空気噴出孔と対向する開口縁とにまたがり、燃
焼用空気の噴出方向に延びるガイド部材を設けた構成に
よって、第一筒部材出口で燃焼用空気と燃料とが混合す
るのを防止し、燃焼用空気と燃料の合流箇所を第一筒部
材の下流側に移行させて、空気過剰の燃焼領域を第一筒
部材から離れた位置に形成する。しかも、前記の高温の
燃焼ガスは、隣り合うガイド部材の間から、燃焼用空気
流の影響を受けること無く第一筒部材の中心方向に流入
するため、第一筒部材の出口近傍では、燃焼ガスのみが
燃料と合流する。すなわち、前記燃焼用空気と燃料の合
流領域を第一筒部材の下流側に移行させて、燃焼ガスに
よる予熱（気化）領域を第一筒部材の下流方向に拡大す
ることにより、燃焼ガスの循環を良好にし、燃料の気化
を促進する。したがって、このガイド部材によって、燃
料の予熱の領域を明確にするとともに拡大し、燃料の予
熱を促進する。

【００１４】ここで、前記ガイド部材は、空気噴出孔の
開口部の少なくとも第一筒部材側の開口縁と、隣り合う
空気噴出孔と対向する開口縁とにまたがるように設ける
が、要するに、第一筒部材出口で燃焼用空気と燃料とが
混合するのを防止する隔壁として機能するとともに、前
記の高温の燃焼ガスが燃焼用空気流の影響を受けること
無く第一筒部材の中心方向に流入する案内部材として機
能する形状である。さらに、ガイド部材を、前記空気噴
出孔の第二筒部材側の開口縁を開放した形状とすること
により、空気噴出孔からの燃焼用空気流の根元から、前
記バッフル部材前面の高温の燃焼ガスを引き込むことが
できる。そのため、燃焼用空気の温度が上昇し、また、
この温度上昇が燃料の気化を促進するため、燃焼性は向
上する。このガイド部材は、前記空気噴出孔の第二筒部
材側の開口縁を閉鎖した形状、すなわち、前記空気噴出
孔の開口縁の全周囲にまたがるように、たとえば筒形状
としたものでもよい。

【００１５】さらに、この発明は、前記第一筒部材の外
側と前記第二筒部材の内側とを連通する排ガス循環経路
を備えた構成によって、第二筒部材周囲の比較的高温の
燃焼ガスを第一筒部材内に循環させることにより、この
第一筒部材内に供給される燃料を予熱、さらには気化
し、青炎での燃焼を行なう。また、この第一筒部材内に
燃焼ガス（低酸素濃度のガス）を導入し、燃料とともに
噴出することにより、緩慢燃焼させて、ＮＯx （特に、
サーマルＮＯx ）を低減する。ここで、第二筒部材周囲
の燃焼ガスは、前記バッフル部材前面の燃焼ガスに比べ
て、火炎から遠く温度が低くなっているため、前記バッ
フル部材前面の燃焼ガスを高温、第二筒部材周囲の燃焼
ガスは比較的低温と表現している。

【００１６】さらに、この発明は、第二筒部材の少なく
とも一部分を、先端側が細くなるテーパー状に形成する
ことにより、環状流路内において、圧力損失の増加を抑
えつつ燃焼用空気の流速を効率良く高めることができ、
送風機などの空気供給手段の容量を小さいものとする。

【００１７】さらに、この発明は、バッフル部材を、前
記第二筒部材の先端部よりも大径とすることにより、バ
ッフル部材の裏面側と第二筒部材外周とで囲まれる空間
領域において、前記した比較的高温の燃焼ガスによる循
環流を形成する。すなわち、このバッフル部材は、バッ
フル部材の前面に前記比較的高温の燃焼ガスが流入する
のを抑制し、前記高温の燃焼ガスの循環を促進するため
のものであるが、このように第二筒部材の先端部よりも
大径とすることにより、この作用を増強する。また、こ
の構成によると、前記比較的高温の循環流は、燃焼火炎
やその近傍の燃焼ガスから熱を受けて、高温となるバッ
フル部材を冷却し、過熱を防止する。

【００１８】

【実施例】この発明に係る燃焼装置の第一実施例につい
て図１，図２を参照しながら説明する。なお、図１は、
この発明に係る燃焼装置の第一実施例の断面説明図であ
って、図２の I−I 線に沿う断面を示すものである。ま
た、図２は、図１の正面説明図である。

【００１９】図面において、この発明に係る燃焼装置
は、燃料供給手段１と、空気供給流路２と、燃料供給手
段１の外周にほぼ同軸状に配置した第一，第二筒部材１
０，２０と、前記第一筒部材１０と第二筒部材２０の先
端間に配置したバッフル部材３０とを備えている。

【００２０】前記燃料供給手段１は、この一実施例で
は、液体燃料を供給するものであるため、燃料配管３と
燃料噴霧用のノズルチップ４とで構成される。前記空気
供給流路２は、上流側に送風機（図示省略）を備えるも
ので、通常、送風機から圧送された燃焼用空気を整流す
るウィンドボックスを備えている。なお、図面では、ウ
ィンドボックスの全体構成は、周知の技術であるため省
略し、ウインドボックスの隔壁５の位置のみを二点鎖線
によって示している。

【００２１】前記第一筒部材１０は、その長さ方向の途
中に遮蔽板１１を配置し、第一筒部材１０内部を軸線方
向に区画している。第一筒部材１０の上流側（図１にお
ける右側の端部）には、蓋部材１２を配置し、開口端部
を閉鎖している。この第一筒部材１０のほぼ中心部に
は、前記燃料供給手段１を配置し、前記遮蔽板１１と蓋
部材１２を貫通するように取り付けてある。ここで、燃
料供給手段１のノズルチップ４は、第一筒部材１０の先
端（図１における左側の端部）よりも若干奥側に位置し
ている。このノズルチップ４の位置は、燃料と燃焼用空
気の混合性に鑑みて後述する空気噴出孔３１の形成状態
や噴出する空気流速に応じて決定する。

【００２２】前記第二筒部材２０は、前記第一筒部材１
０の外周に、ほぼ同軸状態で配置してある。この第二筒
部材２０は、前記第一筒部材１０との間で環状流路４０
を形成する。この環状流路４０には、前記空気供給流路
２から燃焼用空気の供給を受ける。この第二筒部材２０
と前記第一筒部材１０の先端間には、バッフル部材３０
を配置し、前記先端間の開口部分を閉鎖してある。この
バッフル部材３０には、前記第一筒部材１０寄りの位置
に、燃焼用空気を噴出する空気噴出孔３１を所定個数形
成してある。

【００２３】この空気噴出孔３１は、前記環状流路４０
と連通するものであって、図示する実施例では、略扇形
形状に形成し、前記第一筒部材１０の周囲に沿って６個
形成してある。また、前記バッフル部材３０の外周縁
は、空気噴出孔３１の外周縁よりも外側に、所定距離離
れた位置となっている。ここで、空気噴出孔３１は、そ
の周方向の開口幅が狭く、隣り合う空気噴出孔３１との
間隔が広いほど、通過する燃焼用空気の圧力損失が多く
なり、周方向の開口幅が広く、隣り合う空気噴出孔３１
との間隔が狭いほど火炎の分割の効果を発揮し得ないた
め、これらを勘案してその間隔と個数を決定する。たと
えば、第一筒部材１０，第二筒部材２０の直径が、それ
ぞれ１００〜１５０mm，２００〜２８０mmの場合、この
空気噴出孔３１の周方向の開口幅を第一筒部材１０の中
心からの角度で表すと、おおむね２０°〜５０°の範囲
であり、その個数は、４〜８個である。

【００２４】さらに、前記空気噴出孔３１から噴出され
る燃焼用空気の流速は、供給される燃料の流量や流速、
および第一，第二筒部材１０，２０の径などとの関係に
おいて設定する。たとえば、第一筒部材１０，第二筒部
材２０の直径が、前述の範囲の場合、燃焼用空気の流速
は、４５〜５５ m／sec 程度となる。これは、一般的な
先混合式の液体燃料燃焼装置の数倍の流速である。これ
は、後述するように環状流路４０からの燃焼用空気の噴
出速度を速めることにより、バッフル部材３０の前面の
燃焼ガスを巻き込むようにして、第一筒部材１０からの
燃料を効果的に予熱（あるいは気化）させるためであ
る。

【００２５】また、燃焼用空気の流速が前述の範囲より
速いと、圧力損失が増加し、送風機などの空気供給手段
の負荷が増大するという問題が生じ、遅いと、第一筒部
材１０の先端部近傍に通常の均質な火炎が形成され、前
記の濃淡燃焼状態に移行しないために、ＣＯやＮＯx の
生成量が多くなるからである。なお、この燃焼用空気の
量は、周知のように燃料を燃焼させるに十分な量であ
る。

【００２６】さらに、前記第二筒部材２０は、その基端
部分を基盤部材６に固定してあり、この基盤部材６を隔
壁５に取り付けることにより、燃焼装置全体を隔壁５に
固定する構成となっている。この取り付け状態では、前
記環状流路４０の上流端のみが隔壁５側に開口し、それ
以外の個所は閉鎖されたことになる。

【００２７】以上の構成の燃焼装置における燃焼作用に
ついて説明する。まず、空気供給流路２から前記環状流
路４０内に燃焼用空気を供給する。この状態では、前記
空気噴出孔３１から噴出する空気は、前述のように高速
流となっているため、この空気流の下流側においては、
バッフル部材３０の前面の空気が第一筒部材１０の中心
方向に向けて引き込まれる。この状態で、燃料供給手段
１を作動させて、ノズルチップ４から液体燃料を噴霧
し、着火手段（図示省略）の作動により燃料に着火す
る。

【００２８】着火された燃料は、第一筒部材１０先端側
から噴出後、空気噴出孔３１からの燃焼用空気の供給を
受けて燃焼を開始する。この際、燃焼用空気は、第一筒
部材１０の外周側から供給しているため、第一筒部材１
０の先端部での燃焼が抑えられ、バッフル部材３０より
も下流側に離れた、前記燃料と燃焼用空気との合流領域
よりも下流側で行なわれる。燃焼が開始されると、第一
筒部材１０の先端部近傍においては、前記空気噴出孔３
１からの高速の空気流により、バッフル部材３０の前面
の燃焼ガスが第一筒部材１０の中心方向に向けて引き込
まれる。これは、前記したように、前記バッフル部材３
０の外周縁を、空気噴出孔３１の外周縁よりも外側に所
定距離離れた位置とすることにより、第二筒部材２０の
周囲の燃焼ガスよりもバッフル部材３０前面の燃焼ガス
の方が前記の燃焼用空気の流れに引き込まれやすいため
である。そのため、前記燃焼用空気と燃焼が合流して燃
焼を開始するまでの間に、燃料はこの高温の燃焼ガスに
よって、予熱、さらには気化する。この際の循環する燃
焼ガスは、火炎近傍の高温の燃焼ガスであるため、燃料
の予熱や気化を促進する。

【００２９】さらに、第一筒部材１０の先端部から第一
筒部材１０下流の燃焼空間内に噴出した燃料は、つぎの
ような燃焼を行なう。すなわち、前記環状流路４０の下
流側をバッフル部材３０で閉鎖し、その一部に空気噴出
孔３１を形成することにより、燃焼用空気の流速を高め
てあるため、第一筒部材１０の外周部分に高速の燃焼用
空気流が形成される。そのため、前記の燃料の予熱領域
の外周に、燃焼用空気が高速で突入することにより、こ
の領域での撹拌混合が促進され、燃料の液滴分がさらに
微粒化（気化）する。また、空気噴出孔３１からの燃焼
用空気の高速流により、さらにその外側の燃焼ガスが循
環するような流れを生じ、この燃焼ガスの流れによって
も微粒化が促進され、燃料の液滴分が加熱されることに
より燃焼性が改善される。

【００３０】さらに、前記環状流路４０からの燃焼用空
気流は、バッフル部材３０の空気噴出孔３１によって周
方向に所定個数に分割された状態で噴出し、この高速の
燃焼空気は、第一筒部材１０の先端部近傍において予熱
（さらには気化）した燃料に対してその周囲から部分的
に合流する。したがって、第一筒部材１０から噴出する
燃料の周方向には、所定の空燃比に対して燃料過剰の個
所と空気過剰の個所が交互に生じることになり、所謂濃
淡燃焼を行うため、それぞれの個所において燃焼温度は
理論燃焼温度より低下する。したがって、各領域の燃焼
温度は、サーマルＮＯx の生成が最大となる空燃比領域
を外れるため、サーマルＮＯx の生成が抑制される。

【００３１】さらに、この際の燃焼形態において、バッ
フル部材３０の下流側に形成される燃焼火炎について注
目すると、空気噴出孔３１のある個所では、高速の燃焼
用空気が噴出するため、第一筒部材１０からの燃料をさ
らに微粒化（気化）しながら、その下流域において、比
較的青い燃焼火炎（青炎）をともなって燃焼する。一
方、空気噴出孔３１の無い箇所の下流領域においては、
空気噴出孔３１の有る個所よりも流速が遅いことから前
記ほど微粒化されない燃料液滴が燃料過剰の状態で燃焼
するため、大部分が比較的赤い燃焼火炎（輝炎）をとも
なって燃焼する。

【００３２】さらに、この第一実施例においては、前記
各空気噴出孔３１の開口部に、ガイド部材３２を設けて
ある。このガイド部材３２は、空気噴出孔３１の第一筒
部材１０側の開口縁と、隣り合う空気噴出孔３１と対向
する開口縁とにまたがり、燃焼用空気の噴出方向に向か
って所定の長さとしてある。

【００３３】このガイド部材３２は、第一筒部材１０の
出口で燃焼用空気と燃料とが混合するのを防止し、燃焼
用空気と燃料の合流箇所を第一筒部材１０の下流側にさ
らに移行させて、空気過剰の燃焼領域をバッフル部材３
０から離れた位置に形成する。

【００３４】また、前記のように空気噴出孔３１からの
高速の空気流は、バッフル部材３０の前面の高温の燃焼
ガスを第一筒部材１０の中心方向に向けて引き込むが、
この高温の燃焼ガスは、隣り合うガイド部材３２の間か
ら、燃焼用空気流の影響を受けること無く第一筒部材１
０の中心に向けて流入する。そのため、第一筒部材１０
の出口近傍では、燃焼ガスのみが燃料と合流し、前記の
燃焼を開始するまでの領域で、燃料は燃焼ガスによっ
て、予熱、さらには気化する。また、燃料と前記燃焼ガ
スとの合流により、燃料に若干の燃焼用空気を供給し
て、燃料過剰の燃焼領域を形成する。

【００３５】すなわち、このガイド部材３２によって、
前記燃焼用空気と燃料の合流領域を第一筒部材の下流側
に移行させて、燃焼ガスによる予熱（気化）領域を第一
筒部材の下流方向に拡大するとともに、燃焼ガスの循環
を良好にし、燃料の予熱や気化を促進することにより、
燃焼性を改善する。さらに、このガイド部材３２によっ
て、空気過剰と燃料過剰の燃焼領域の形成を促進し、火
炎の分割形成を促進することにより、ＮＯx の生成を抑
制し、この濃淡燃焼と分割火炎とによってＮＯx の低減
を行うことができる。

【００３６】さらに、この第一実施例においては、前記
第一筒部材１０の外側と前記第二筒部材２０の内側とを
連通する排ガス循環経路５０とを備えている。この排ガ
ス循環経路５０は、第一筒部材１０内における遮蔽板１
１よりも下流側に開口するように取り付けた管部材５１
よりなるもので、この第一実施例においては、前記空気
噴出孔３１と同じピッチで６個形成してある。

【００３７】この排ガス循環経路５０は、空気噴出孔３
１からの噴出する高速の燃焼用空気によって、第二筒部
材２０周囲の比較的高温の燃焼ガスを第一筒部材１０内
に循環させるもので、この燃焼ガスの循環により、前記
の燃料の予熱や気化を促進する他、酸素濃度の低下した
燃焼ガスを燃料とともに第一筒部材１０から噴出するこ
とにより、緩慢燃焼させて、ＮＯx （特に、サーマルＮ
Ｏx ）を低減する。

【００３８】さらに、この第一実施例においては、前記
第一筒部材１０と第二筒部材２０との間の環状流路４０
中に流路規制部材４１を配置してある。この流路規制部
材４１は、第一，第二筒部材１０，２０とほぼ同軸をな
すもので、バッフル部材３０の裏面との間に所定の隙間
を有し、かつ、空気噴出孔３１よりも外側に位置してい
る。この流路規制部材４１は、環状流路４０内の燃焼用
空気の一部を、前記バッフル部材３０の裏面および第二
筒部２０の先端側に向けて流通させ、前記バッフル部材
３１との隙間から空気噴出孔３１に合流させる。この流
路規制部材４１によってバッフル部材３０の裏面側に積
極的に燃焼用空気の一部を流通させることにより、バッ
フル部材３０が、その前面に形成される火炎からの輻射
熱や、循環する高温の燃焼ガスにより過熱したり、さら
には焼損するのを防止している。また、前記流路規制部
材４１と前記バッフル部材３０との隙間を狭く設定する
ことにより、流路規制部材４１の外側を流れる燃焼用空
気量を少なくしてあるため、この隙間から空気噴出孔３
１に合流する際の圧力損失の増加を小さく抑える。ま
た、このように流路規制部材４１を設けることによっ
て、空気噴出孔３１に至る環状流路４０を、前記空気噴
出孔３１の外方近傍において区画している。そのため、
燃焼用空気が前記空気噴出孔３１から噴出する際に、所
謂急縮小流路となるのを防止し、圧力損失の増加を抑制
する。

【００３９】以上の第一実施例において、灯油を使用し
た場合のＮＯx の生成量について、従来の一般的な液体
燃料燃焼装置と比較すると、図３のような特性図が得ら
れた。この際の燃焼条件は、灯油を、毎時７２リットル供給
し、燃焼用空気量を変化させたもので、横軸は、排ガス
中に含まれるＯ₂ 濃度である。この第一実施例の燃焼装
置では、図３に示すように、通常使用される空気過剰率
３〜７％の範囲内でのＮＯx 排出量は、ほぼ６０ppm
（Ｏ₂ ０％換算）以下であり、この値は、既存の灯油を
燃料とした同程度の燃焼量の燃焼装置の約１／２の値で
ある。この値は、ガス燃料を用いた同容量（燃焼量）の
燃焼装置と同等以下のＮＯx 排出レベルであり、従来の
液体燃料では不可能とされていた低ＮＯx 燃焼装置を提
供することが可能となる。

【００４０】また、Ａ重油を使用した場合のＮＯx の生
成量を、従来の一般的な液体燃料燃焼装置と比較する
と、図４のような特性図が得られた。この際の燃焼条件
は、Ａ重油を、毎時６９リットル供給したものである。すな
わち単位時間当たりに供給される燃料の発熱量を前出の
図３に示す灯油の場合と実質的に同一に調整してある。
一般に、Ａ重油は、灯油に比べて燃料自体に若干量（お
およそ０．５％）の窒素分が含まれており、この窒素分
が燃焼反応中に酸化してフューエルＮＯx （fuelＮＯx
）を生じるため、窒素分が実質上含まれない灯油を燃
料に用いたものに比べて低ＮＯx 化が難しいとされてい
る。しかし、この発明による燃焼装置によれば、図４に
示すように、通常使用される空気過剰率３〜７％の範囲
内でのＮＯx排出量は、ほぼ７０ppm （Ｏ₂ ０％換算）
以下である。この値は、灯油を燃料とした同程度の容量
の既存の燃焼装置の約１／２の値である。このことは、
サーマルＮＯx の低減作用の上にフューエルＮＯx の生
成もほぼ半分まで抑制していることを意味する。このよ
うに、この発明に係る燃焼装置においては、液体燃料、
特にＡ重油では不可能とされていた低ＮＯx 燃焼装置を
提供することが可能となる。

【００４１】以上のように、この発明によれば、液体燃
料を用いた場合においてさえ、ＮＯx 排出量は、既存の
燃焼装置の約１／２の値にまで低減でき、ガス燃料を用
いた同容量の燃焼装置と同等以下のＮＯx 排出レベルと
することができるため、従来液体燃料では不可能とされ
ていた低ＮＯx 化を達成できる。さらに、以上の実施例
においては、液体燃料の燃焼装置として、ガス燃料燃焼
装置に匹敵する低ＮＯx 化を達成したものであるが、元
来燃料中の窒素分が殆ど含まれないガス燃料を使用する
ことにより、一層の低ＮＯx 化を図ることができ、ま
た、液体燃料の燃料供給装置とガス燃料の燃料供給装置
との両方の燃料供給機構を併せて設けることにより、所
謂混焼式の低ＮＯx 燃焼装置とすることができる。

【００４２】さらに、この第一実施例の燃焼装置は、液
体燃料の燃焼装置として、ガス燃料の燃焼装置に匹敵す
る低ＮＯx 化を達成したものであるが、元来燃料中の窒
素分が殆ど含まれないガス燃料を使用することにより、
一層の低ＮＯx 化を図ることができ、また、液体燃料の
燃料供給装置とガス燃料の燃料供給装置との両方の燃料
供給機構を併せて設けることにより、所謂混焼式の燃焼
装置を提供することができる。

【００４３】さらに、この発明においては、第二筒部材
２０の少なくとも一部分を、先端側が細くなるテーパー
状に形成した構成としたり、また、バッフル部材３０
を、前記第二筒部材２０の先端部よりも大径とした構成
としてもよい。この場合の第二実施例について、図５，
図６を参照しながら説明する。なお、図５は、この発明
に係る燃焼装置の第二実施例の断面説明図であって、図
６の V−V 線に沿う断面を示すものである。また、図６
は、図５の正面説明図である。

【００４４】図示する第二実施例においては、第二筒部
材２０の軸線方向のなかほどを、先端側が細くなるテー
パー状に形成してある。このように第二筒部材２０にテ
ーパー状部分を形成することにより、燃焼用空気が環状
流路４０を通過する過程において効率良く流速を高める
ことができるため、燃焼用空気の流通における圧力損失
を低減することができる。そのため、送風機などの空気
供給手段の容量を小さいものとすることができる。

【００４５】さらに、この第二実施例においては、バッ
フル部材３０を、前記第二筒部材２０の先端部よりも大
径としてある。このように構成とすると、バッフル部材
３０の裏面側と第二筒部材２０外周とで挟まれる空間領
域において、比較的高温の燃焼ガスによる循環流を形成
する。すなわち、このバッフル部材３０は、バッフル部
材３０前面に前記比較的高温の燃焼ガスが流入するのを
抑制し、前記高温の燃焼ガスの循環を促進させるための
ものであるが、このように第二筒部材２０の先端部より
も大径とすることにより、この作用を増強させる。ま
た、この構成によると、前記比較的高温の循環流は、燃
焼火炎やその近傍の燃焼ガスから熱を受けて、高温とな
るバッフル部材３０を冷却し、過熱を防止することがで
きる。以上の作用効果は、特に第二筒部材２０にテーパ
ー状部分を形成した場合に、顕著である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る燃
焼装置は、第一筒部材内に燃料を噴射し、第一筒部材の
出口の周囲において、環状流路から供給される燃焼用空
気を、複数の空気噴出孔から第一筒部材の周方向に分割
させて噴射させることにより、前記バッフル部材の下流
側に燃料過剰の領域と空気過剰の領域とを形成して所謂
濃淡燃焼を行なうことにより、また、複数の空気噴出孔
から燃焼用空気を噴出することにより、火炎を複数に分
割して形成し、火炎の表面積を拡大することにより、Ｎ
Ｏx の発生を抑制し、排出されるＮＯx を低減すること
ができる。

【００４７】さらに、空気噴出孔を所定個数設けること
により、燃焼用空気の供給のための面積が絞られること
になり、燃焼用空気が高速で噴出するため、この高速の
空気流により、バッフル部材前面の高温の燃焼ガスが第
一筒部材の中心に向けて引き込まれ、この燃焼ガスによ
って燃料の予熱（さらには、気化）と、緩慢燃焼が行な
われるためもあって、未燃焼分の残留を少なくしてＮＯ
x の低減化が行なわれる。

【００４８】さらに、この発明においては、前記空気噴
出孔の第一筒部材側の周縁に、燃焼用空気の噴出方向に
延びるガイド部材を設けた構成によって、燃焼用空気と
燃料の合流領域を第一筒部材の下流側に移行させて、燃
焼ガスによる予熱（気化）領域を第一筒部材の下流方向
に拡大するとともに、燃焼ガスの循環を良好にし、燃料
の予熱や気化を促進することにより、燃焼性を改善す
る。さらに、このガイド部材によって、空気過剰と燃料
過剰の燃焼領域の形成を促進し、火炎の分割形成を促進
することにより、ＮＯx の生成を抑制し、この濃淡燃焼
と分割火炎とによってＮＯx の低減を促進することがで
きる。

【００４９】さらにこの発明においては、前記第一筒部
材の外側と前記第二筒部材の内側とを連通する排ガス循
環経路を設け、この排ガス循環経路によって燃焼ガスを
第一筒部材内に導入することにより、燃料の予熱や気化
を促進して、未燃焼分の発生を防止して燃焼性を向上さ
せるとともに、燃焼ガスの循環により、緩慢燃焼を行な
って低ＮＯx 化を促進する。

【００５０】さらに、この発明は、第二筒部材の少なく
とも一部分を、先端側が細くなるテーパー状に形成する
ことにより、環状流路内において、圧力損失の増加を抑
えつつ燃焼用空気の流速を効率良く高めることができ、
送風機などの空気供給手段の容量を小さいものとするこ
とができる。

【００５１】さらに、この発明は、バッフル部材を、前
記第二筒部材の先端部よりも大径とすることにより、こ
のバッフル部材と第二筒部材外周との空間領域におい
て、比較的高温の燃焼ガスの循環流を形成して、この比
較的高温の燃焼ガスがバッフル部材前面に流入するのを
抑制し、バッフル部材前面の高温の燃焼ガスの循環を促
進する作用を増強することができる。また、この構成に
よると、前記比較的高温の循環流は、燃焼火炎やその近
傍の燃焼ガスから熱を受けて、高温となるバッフル部材
を冷却し、過熱を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る燃焼装置の第一実施例の断面説
明図であって、図２の I−I 線に沿う断面を示すもので
ある。

【図２】図１の正面説明図である。

【図３】第一実施例について、灯油を使用した場合のＮ
Ｏx の生成量を、従来の一般的な液体燃料燃焼装置と比
較して説明する特性図である。

【図４】第一実施例について、Ａ重油を使用した場合の
ＮＯx の生成量を、従来の一般的な液体燃料燃焼装置と
比較して説明する特性図である。

【図５】この発明に係る燃焼装置の第二実施例の断面説
明図であって、図６の V−V 線に沿う断面を示すもので
ある。

【図６】図５の正面説明図である。

【符号の説明】

１燃料供給手段１０第一筒部材２０第二筒部材３０バッフル部材３１空気噴出孔３２ガイド部材４０環状流路５０排ガス循環流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料供給手段１の外周にほぼ同軸状に配
置した第一筒部材１０と、第一筒部材１０の外周にほぼ
同軸状に配置した第二筒部材２０と、前記第一筒部材１
０と第二筒部材２０との先端間に配置したバッフル部材
３０とを備え、前記第一筒部材１０と第二筒部材２０と
の間に、燃焼用空気を供給する環状流路４０を形成し、
前記バッフル部材３０に、燃焼用空気を噴出する空気噴
出孔３１を所定個数、前記第一筒部材１０の周縁に沿っ
て形成したことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】前記空気噴出孔３１の開口部に、少なく
とも第一筒部材１０側の開口縁と、隣り合う空気噴出孔
３１と対向する開口縁とにまたがり、燃焼用空気の噴出
方向に延びるガイド部材３２を設けたことを特徴とする
請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】前記第一筒部材１０の外側と前記第二筒
部材２０の内側とを連通する排ガス循環経路５０を備え
たことを特徴とする請求項１，または請求項２記載の燃
焼装置。
【請求項４】前記第二筒部材２０の少なくとも一部分
を、先端側が細くなるテーパー状に形成したことを特徴
とする請求項１，請求項２，または請求項３記載の燃焼
装置。
【請求項５】前記バッフル部材３０は、前記第二筒部
材２０の先端よりも大径としたことを特徴とする請求項
１，請求項２，請求項３，または請求項４に記載の燃焼
装置。