JPS5933806B2 - 筒形ガスバ−ナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は窒素酸化物の発生を少くした筒形ガスバーナに
関するものである。

燃焼時に発生する窒素酸化物ＮＯｘの発生に関しては大
路次式で表示せられている。

即ち（Ｎ０ｘ）−（０，）” −（Ｎ２ ）−τ・ｅｘ
ｐ （−Ｅ ／ ＲＴ ） 上記式に於て （ＮＯｘ）・・・・・・・・ＮＯｘの生成濃度〔０□）
、（Ｎ２）・・・反応領域における酸素・窒素濃度 τ・・・・・・・・・反応高温域でのガス成分の滞留時
間Ｅ°“°活性化”ネ″ギ）一定ｃ！ＪｊＴよいＲ・・
・一般ガス定数 Ｔ・・・・・・・・・火炎温度 したがってＮＯｘ発生の抑制手段としては（イ）火炎温
度を下げる。

（ロ）反応域での酸素、窒素濃度を下げる。

（ハ）反応高温域でのガス成分の滞留時間を短縮する。

上記のことが公知となっている。

ただし上記の手段は燃焼現象として相反する関係のもの
があり、実際に燃焼機を製作する場合には種々工夫が必
要となってくる。

第１図は一般的なＮＯｘ発生の傾向を示す特性図である
が、その測定値のピークは燃焼用空気と燃料気体の混合
の良否により若干ずれてくる。

この特性図から明らかなようにピーク値をはずした両側
の空気比で燃焼させればＮＯｘ発生の少ない事が容易に
考えられる。

自動車のエンジンではすでに濃淡燃焼方式を内燃機関に
採用したものが知られているが、この場合、燃焼領域が
２ケ所にわけであるために、燃焼室が大きくなること、
燃料の配分およびアフターバーニング（再燃焼）のマツ
チングが困難で、振動を伴いやすい事が問題とされてお
り、これを加熱装置としそのまま採用できるものではな
い。

本発明では自動車のような複雑なメカニズムを使用する
ことなく、燃料配分の簡単な、しかもコンパクトな過濃
混合気体及び稀薄混合気体の燃焼によって低ＮＯｘ燃焼
器を提供しようとするものである。

本発明に係るガスバーナは、燃焼筒と、この燃焼筒内で
燃焼ガスの流れ方向を基準にした上流域に位置して気体
燃料に一次空気を混入した過濃混合気体を噴出させて燃
焼させる過濃混合気体燃焼部および上記過濃混合気体燃
焼部より下流に位置し上記過濃混合気体に二次空気を混
合した稀薄混合気体を噴出させて上記過濃混合気体燃焼
部で形成される炎より下流域で燃焼させる稀薄混合気体
燃焼部と、前記燃焼筒に設けられ前記稀薄混合気体燃焼
部の燃焼炎のリフトを防止する抑止装置と、前記燃焼筒
の前記両燃焼部より下流域に設けられ上記両燃焼部で燃
焼したガスを再燃焼させるための三次空気供給用噴出孔
とを具備してなることを特徴としている。

以下本発明の実施例を示す図面につき詳細に説明する。

第２図に於て１は燃焼筒外壁で金属板で筒状に製作せら
れ、一端には送風用の電動機２が取付けである。

３は送風機で、電動機２で駆動せられ、燃焼用空気を後
述する燃焼部へ供給する。

４は燃料ガスの供給管で、燃料ガス噴出ノズル５に接続
せられ管壁には複数の一次空気吸引孔６を有し、噴出ノ
ズル５より噴出されるガスによるベンチュリ効果で一次
空気を吸入して一次予混合室７へ吹込孔８より接線方向
に吹込んでガスに旋回を与えて混合させる。

一次空気の吸入部は第３図に拡大して図示しである。

−次子混合室７に流入する燃料ガスは空気比０．８前後
の燃焼には空気不足の過濃混合気体となっており、一次
混合室７で攪拌せられ、前方に設けた複数の過濃混合気
燃焼用炎孔部９より噴出せられ、点火プラグ１０によっ
て着火せられて燃焼する。

なお前記過濃混合気燃焼用炎孔部９は管で形成しその中
間部はその径を細くした絞り部１１が設けてあり、火炎
が予混合室７へ逆火するのを防止している。

過濃混合気燃焼用炎孔部９に点火された火炎は過濃混合
気体燃焼領域１２を形成する。

この領域ではずすが発生しやすいので、火炎が冷えた外
周壁に接触させぬよう中心部に燃焼部が形成せられる。

前記−次子混合室７の後面には管状のガス噴出孔１３が
複数個設けてあり、過濃混合気体を一次予混合室７の外
周にほぼ同心的に配置された二次予混合室１４へ噴出す
る。

この二次予混合室１４には前記送風機３より送られる空
気を吹込む二次空気吹込孔１５が設けてあって、この吹
込孔より吹込まれる空気によって、過濃混合気体は空気
比１．５〜２．０の稀薄混合気体となる。

二次予混合室１４には前方に管状の複数の稀薄混合気燃
焼用炎孔部１６が設けてあり、この炎孔部１６より吹出
される混合気体は、過濃混合気体燃焼領域１２の燃焼ガ
スにより着火せられて燃焼し、稀薄混合気体燃焼領域１
７を形成する。

この燃焼領域１７は空気比が犬であるから火炎は炎孔部
１６に安定せず、吹き飛ぶ傾向（リフト燃焼）がある。

そのため稀薄混合気燃焼用炎孔部１６の外周部を覆って
いる燃焼筒１８の一部を内方に折曲して火炎吹き飛び防
止壁を形成して火炎吹き飛び抑止装置１９とする。

このため火炎の吹き飛びは防止され、又稀薄混合気体燃
焼領域１７は中心部に押し出され、過濃混合気体燃焼領
域１２との混合を良好にするための整流板を兼ねる作用
も行うことが出来る。

過濃混合気体燃焼領域１２及び稀薄混合気体燃焼領域１
Ｔの両領域は窒素酸化物は低濃度で燃焼しているが、両
領域は反応域での燃焼温度が低いため炭化水素類および
一酸化炭素等の濃度が増えて燃焼している。

これらの濃度も低減するために、火炎吹き飛び防止壁の
後方に三次空気吹き込み用の旋回羽根等の三次空気噴出
孔２０が設けである。

この三次空気噴出孔からの給気により三次空気の上流側
では混合ガスが再反応して火炎温度が上昇し、ＨＣとＣ
Ｏを分解して減少させるがＮＯｘは増加しようとする。

しかしながら、ＣＯの平衡値になる時間はＮＯｘの生成
よりも１から２オーダ早い。

したがって燃焼ガスは下流側に行くに従い三次空気で冷
却されてＮＯｘを増加せしめることなく再燃焼炎２５を
形成する。

すなわち二段燃焼効果が得られる。

燃焼筒外壁１と燃焼筒１８との間隙は三次空気の通路を
形成している。

このバーナーの左端には適宜の熱交換器を接続して燃焼
熱を利用する。

第４図は本発明の他の実施例を示すもので、第２図と同
一符号は同一部分を示しており、異る部分につき説明す
る。

この実施例に於ては燃料ガス供給管４ａ、４ｂを２本別
個に設け、各管には夫夫−次空気吸引孔６ａ 、６ｂを
有し一次空気を吸引して過濃混合気体とする。

両管の途中には均圧管２１を設けて両管を連絡し、両管
の圧力が同一となるようにしである。

ガス供給管４ａは予混合室７ａへ過濃混合気体を供給し
、過濃混合気燃焼用炎孔部９より過濃混合気体燃焼領域
１２ヘガスを噴出して燃焼する。

ガス供給管４ｂは稀薄混合気体用予混合室１４ａへ過濃
混合気体を供給し二次空気吹込孔１５より二次空気を吹
込み混合して稀薄混合気体とし、稀薄混合気燃焼用炎孔
部１６より稀薄混合気体燃焼領域１７へ噴出させて燃焼
する。

過濃混合気体と稀薄混合気体の形成部分が夫々異るのみ
で他の部分は第２図示のものと同一であり、作用も同一
である。

第５図及び第６図は第２図に於ける火炎吹き飛び抑止装
置１９を変形した他の実施例を示すもので、稀薄混合気
燃焼用炎孔部１６より噴出した稀薄混合気体を燃焼させ
る場合、火炎の吹飛びを防止させるために、燃焼筒１８
に突出部２２又は凹陥部２３を設け、この部分に小孔２
４を設けて三次空気の一部を少量吹出し、渦流および小
火炎を形成して稀薄混合気燃焼用炎孔部１６より吹出す
火炎が吹き飛ぶのを防止したものである。

空気の吹出し小孔２４は場合によっては吹出す必要はな
く、火炎に渦流を形成して滞留させて吹き飛びを防止出
来ればよい。

以上の如く本発明によれば、過濃混合気体と稀薄混合気
体をあらかじめ用意しておく必要はなく、−次空気及び
二次空気を混入して行く過程で一方は空気混合比を０．
８位の過濃混合気体として燃焼させ、他方はこの過濃混
合気体に二次空気を混入して空気比１．５〜２．０の稀
薄混合気体として燃焼させることにより、ＮＯｘ発生の
ピークをずらせた前後の空気比で燃焼筒内の軸方向に離
れた位置で別個に燃焼をさせることが可能となりＮＯｘ
の発生を防止することが出来る。

また、燃焼ガスの流れ方向を基準にして上流域に過濃混
合気燃焼用炎孔部を位置させ、これより下流域に稀薄混
合気燃焼用炎孔部を位置させるようにしているので、両
炎孔部によって形成された炎が同一面上に位置するのを
確実に防止でき、同一面上に位置したときに起こり易い
火炎温度の上昇を防止できるので、確実にＮＯｘの発生
を防止することができる。

一般に、過濃混合気燃焼用炎孔部によって形成される炎
は短く、また稀薄混合気燃焼用炎孔部によって形成され
る炎は長い。

したがって、両炎孔部を上述した関係に配置しておくと
、両炎孔部によって形成された炎が同一面上に位置する
のを防止でき確実にＮＯｘの発生を防止することができ
る。

また、燃焼室を二室に分離する必要がなく燃焼筒内の燃
焼ガスの流れ方向に離れた位置でそれぞれを燃焼させる
ことによりコンパクトに形成することができ、また過濃
混合気体燃焼領域および稀薄混合気体燃焼領域を中心部
で燃焼させて外側から三次空気を供給する二段燃焼方式
と組み合せているためすすが発生せず、また三次空気供
給経路の内壁を稀薄混合気体燃焼領域のリフト燃焼抑止
装置を設けているため燃焼状態は安定かつ良好に行われ
、両燃焼部の後方に形成した再燃焼部は窒素酸化物のみ
ならず炭化水素類、−酸化炭素等の二次排気公害となる
瓦斯の発生も防止し得る特徴がある。

更に従来の燃焼器を大巾に変更することなく、燃料ガス
の配分と二次三次空気の供給方法を考えるだけでＮＯｘ
の低減化が可能である等の特徴を有する筒形バーナが得
られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明筒形ガスバーナの実施例を示すもので、第
１図は一般的なＮＯｘ発生の傾向を示す特性図、第２図
は本発明ガスバーナの要部縦断側面図、第３図は一次空
気吸入部の拡大縦断側面図、第４図はバーナの他の実施
例を示す縦断側面図、第５図はリフト燃焼抑止装置部の
他の実施例を示す一部縦断側面図、第６図は第５図の他
の実施例を示す縦断側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼筒と、この燃焼筒内で燃焼ガスの流れ方向を基
   準にした上流域に位置して気体燃料に一次空気を混入し
   た過濃混合気体を噴出させて燃焼させろ過濃混合気体燃
   焼部および上記過濃混合気体燃焼部より下流に位置し上
   記過濃混合気体に二次空気を混合した稀薄混合気体を噴
   出させて上記過濃混合気体燃焼部で形成される炎より下
   流域で燃焼させる稀薄混合気体燃焼部と、前記燃焼筒に
   設けられ前記稀薄混合気体燃焼部の燃焼炎のリフトを防
   止する抑止装置と、前記燃焼筒の前記両燃焼部より下流
   域に設けられ上記両燃焼部で燃焼したガスを再燃焼させ
   るための三次空気供給用噴出孔とを具備してなることを
   特徴とする筒形ガスバーナ。