JPS6078247A - Ｃｏの発生を抑制しながら高負荷燃焼により熱交換を行なう方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃焼ガスにより水を加熱して温水を得る熱交換
方法及びその装置全般に適用できるもので、具体的には
瞬間ガス湯沸器、温水ボイラー等における熱交換方法及
びその装置である。

燃焼ガスにより水を加熱して温水を得る従来の方法とし
て代表的なものに瞬間ガス湯沸器が存在する。この瞬間
ガス湯沸器はブンゼン式ガスバーナにより燃焼室内の下
部においてガスを燃焼させ、燃焼室の上部に設けた熱交
換器内を燃焼ガスが通過する間に燃焼ガスの熱を水に吸
収させて水温を上昇させ、温水を得るという方法である
。

上記従来における熱交換方法の場合、バーナにより燃焼
したガスが十分に酸化反応してから熱交換を行なわない
と、排ガス中にＣＯが残留し、公害或いは中毒の危険が
存する。そこで、従来の瞬間ガス湯沸器の場合には第４
図に示すように、バーナ０１の上に十分に広い燃焼空間
すなわち燃焼室０２を形成し、ここにおいて空気と十分
に混合して酸化反応を行なわせてから熱交換器０３にて
熱交換を行なうという方法が採られている。このため、
従来の瞬間ガス湯沸器の場合には、その体積の約１／２
は燃焼室０２の空間であり、このＣＯの排出を防１卜す
る燃焼室０２の空間の存在が瞬間ガス湯沸器の小型化の
最大のネックとなっている。

一方、前記燃焼室空間を小さくして熱交換を行ない、排
ガスを酸化触媒により酸化せしめてＣＯの排出を防１卜
するという提案もある。しかし、この方法によるとバー
ナから出た燃焼ガスは直ぐに熱交換器内に入り、急激に
、そして連続して冷却されるため、そのＣＯの殆んどは
酸化せず、排ガスと共に排出されることから、多量のＣ
Ｏの処理のために過熱し、酸化触媒の寿命が短かくなる
といった問題がある。このため、この触媒方式を瞬間ガ
ス湯沸器などに実際に適用することは不可能である。

本発明に課せられた技術的な課題は燃焼室空間をおかな
いでバーナにより形成された火焔で熱交換器を加熱し、
温水を得ながら排ガス中に残留しているＣＯを無くする
熱交換方法及びその装置を提案することである。

本発明は＝Ｌ記課題を解決する手段として、■　理論空
気量以上の空気を予混合した燃焼ガスをバーナにて高負
荷燃焼させる。

俊）　高負荷燃焼により発生した火焔（燃焼ガス）の近
傍又はこれに接して冷物体を置き、火焔の温度を火焔中
のＣＯ２が解離せず、又ＣＯの酸化反応の進行する温度
すなわち約１．０００　’Ｏ以上、約１．５００°Ｃ以
下に制御する。なお、この温度制御範囲はガスの種類、
燃焼条件により多少変化することがある。

■　前記■により温度制御された火焔を次に断熱空間内
に通し、この断熱空間内において火焔中の残留ＣＯを酸
化反応させてＣＯ２に変成する。

薩）　前記■にてＣＯがＣＯ２に変成した火焔を熱交換
器に導き、ここで水と急速に熱交換させる。

実施例 第１図は上記本発明を瞬間ガス湯沸器に実施した実施例
図であって、■は理論空気量以上の空気を予混合した燃
料ガスが燃焼するガスバーナ、２は前記ガスバーナｌの
上部周囲をとり囲むようにして設置した内胴、３はこの
内１ｐ１２内であって、前記がスバーナ１に形成された
火焔の先端に殆んど接する位置に設置された冷物体とし
てのフィン群であって、このフィン群３内には冷水が通
るチューブ４が挿通してあり、火焔が通過する際にその
温度を約１，０００°Ｃ以上、約１，５００℃以下に制
御するように設定しである。

５は前記フィン群３の上部において、熱交換器６との間
に形成した断熱空間にして、前記温度制御された火焔（
燃焼ガス）はこの断熱空間５内においてその温度が維持
されて酸化反応が進行し、火焔中に残留したＣＯをＣＯ
２に酸化させるものである。なお、この断熱空間５は前
記酸化反応に必要な時間すなわち燃焼ガスの進行速度と
距離によって決定されるものであるが、小型の瞬間ガス
湯沸器では燃焼ガスの滞留時間が数１８８０前後となる
ように設定される。

なお、前記実施例において、フィン群３には冷水が通る
チューブ４を通し、このチューブ４は熱交換器６に連通
しているが、もし他に適当な冷物体すなわち火焔温度を
前記制御範囲に冷却する手段が存するならばそれでもよ
いが、高負荷燃焼する火焔の温度約１，８００℃前後を
前記範囲に制御する手段としては、フィン群３に冷水チ
ューブ４を通すのが最も簡単な方法である。

実施例は以上の如き構成から成り、理論空気量以上の空
気が予混合されたガスは、ガスバーナｌにおいて高負荷
燃焼を行なう。なお実施例の場合における火焔温度は１
．８００℃である。通常、火焔温度がこのように高温の
場合、火焔中のＣＯ□が解離して生成した高濃度のＣＯ
は、熱交換器６において直接、急速に冷却されると共に
この冷却（吸熱）が連続すると、残留ＣＯの酸化反応は
進行せず、熱交換器６から出る排ガス中には高濃度のＣ
Ｏが含有されることになるが、高負荷燃焼によりガスバ
ーナ１に形成された火焔は、先ずフィン群３内を通過す
る際に約１，０００℃以上、１．５００°Ｃ以下に冷却
され、この温度範囲を持続しながら断熱空間５を通過す
る。このため、この断熱空間５内を通過するときの条件
は、ＣＯが００２に酸化する最良の条件となり、ＣＯは
速やかに酸化され、該火焔の温度における平衡値まで低
下する。ＣＯの平衡値は、温度に極めて強い相関を有し
ており、本発明の条件である約ｉ、ｏｏｏ°Ｃ以上、約
１，５００’ｃ以下においては極めて低い値である。か
くして該断熱空間５を通過した火焔（燃焼ガス）中には
極めて低い濃度のＣＯＬか含有されていないので、該燃
焼ガスを次に熱交換器６に導いて吸熱するに当り、いか
なる急速な冷却があっても熱交換器６から出る排ガス中
にＣＯが残留することはない。

第２図は従来型の瞬間ガス湯沸器における火焔の温度低
下と距離すなわち各部位（高さ）との関係を示したもの
で、火焔は燃焼室内を上昇するときにその壁面によりゆ
るやかに冷却されてその温度が低下したのちに熱交換器
に導かれている。一方第３図に示す本発明を実施した瞬
間ガス湯沸器の場合には、冷物体すなわちフィン群によ
り直ちに火焔温度を約１．０００℃以上、約１，５００
　’Ｏ以下に制御して断熱空間を通過させ、次に熱交換
器に導く方式のため、ガスバーナから熱交換器を出るま
での距離は従来方式の約１１５〜１／１ｏとなる。

本発明は以上のように、理論空気量以上の空気を予混合
して高負荷燃焼させた火焔を冷物体により約１，０００
℃以−Ｅ、約１．５００°Ｃ以下に制御して断熱空間内
を通過させ、ＣＯの酸化を行なってから熱交換器に導く
方式を採用したため、次の如き効果を期待することがで
きる。

■　高負荷燃焼により発生した火焔を冷物体により約１
．５００°Ｃ以下に制御するため、ＣＯ２の解離により
生ずるＣＯの濃度を低くすることができる。

■　温度制御された火焔を断熱空間内に通過させてここ
で酸化反応（Ｃｏ→ＣＯ２反応）を起こさせるため、直
ちに熱交換器に火焔を導き、急速に吸熱（冷却）しても
、排ガス中にｃｏが残留することはない。

■　従来のようなブンゼン火焔とは異なり、空気との混
合の必要のない予混合ガスをガスバーナにて高負荷燃焼
させるので、火焔が空気と混合する空間すなわち燃焼室
空間は不要となり、冷物体及び熱交換器を高負荷燃焼す
るガス八−すに可及的に接近させることが可能である。

よって、従来の瞬間ガス湯沸器或いは温水ボイラーの場
合、その高さは巾よりも数倍高くなるのが普通であった
が、本発明によると偏平な瞬間ガス湯沸器或いは温水ボ
イラーの製品化が可能になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を実施した瞬間ガス湯沸器の要部を示す
側面図、第２図は従来の瞬間ガス湯沸器における火焔温
度の低下状況と各部位との関係を示す説明図、第３図は
本発明を実施した瞬間ガス湯沸器における火焔温度の低
下状況と各部位との関係を示す説明図、第４図は従来の
瞬間ガス湯沸器の説明図である。 １・・・・・・ガスバーナ、２・・・・・・内胴、３・
・・・・・フィン群（冷物体）、５・・・・・・断熱空
間、６・・・・・・熱交換器。 ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　理論空気量以上の空気を予混合して得られた火焔
   （燃焼ガス）の先端近傍に冷物体を置いて該火焔の温度
   を約ｔ　、ｏｏｏ℃以上、約１，５００℃以下の温度に
   制御し、次にこの温度制御された火焔を断熱空間内に通
   し、次に熱交換器に導いて熱交換を行なうことによりＣ
   Ｏの発生を抑制しながら高負荷燃焼により熱交換を行な
   う方法。 ２、　冷物体が熱交換器の一部から成る特許請求の範囲
   第１項記載のＣＯの発生を抑制しながら高負荷燃焼によ
   り熱交換を行なう方法。 ３、　理論空気量以上ヒの空気を予混合したガスを燃焼
   させるためのガスバーナと、このガスバーナ上に配置さ
   れた冷物体と、この冷物体上において、断熱空間を置い
   て配置された熱交換器と、から成るＣＯの発生を抑制し
   ながら高負荷燃焼により熱交換を行なうための装置。