(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノズルが配置された熱交換器と、前記蓄熱体を通して燃焼室から排気する排気ガスを流す排気ガス通路と、前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に酸化剤を供給する酸化剤通路と、前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼ガス通路とを具備し、前記排気ガス通路，前記酸化剤通路及び前記被燃焼ガス通路と前記熱交換器との間に前記バーナを中心にして相対的な回転を生じさせる構造を有する燃焼装置であって、
前記被燃焼ガス通路の先端部から前記蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を前記酸化剤通路の先端部から前記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように前記被燃焼ガス通路と前記酸化剤通路とが構成されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
通気性のある蓄熱体を備え且つ中央部にバーナのバーナノズルが配置されて燃焼室を囲む壁部に設けた開口部内に少なくとも一部が収納された熱交換器と、
前記開口部と連通するように設けられて前記燃焼室から前記蓄熱体を通して前記排気ガスを排出する排気ガス通路と、
先端部が前記排気ガス通路の内部に配置されて前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に酸化剤を供給する酸化剤通路と、
先端部が前記排気ガス通路の内部に配置されて前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼ガス通路と、
前記蓄熱体または前記酸化剤通路及び前記被燃焼ガス通路の前記先端部を前記バーナを中心にして回転させる回転駆動機構とを具備する燃焼装置であって、
前記開口部に対して設けられて内部に前記排気ガス通路を有する排気ガス通路構造体と、前記排気ガス通路構造体の内部に配置されて内部に前記酸化剤通路及び前記被燃焼ガス通路の前記先端部を有する酸化剤−被燃焼ガス通路構造体とを有し、
前記酸化剤−被燃焼ガス通路構造体は、前記被燃焼ガス通路の前記先端部を構成する内側通路と該内側通路の周囲を囲むように構成されて前記酸化剤通路の前記先端部を構成する外側通路とを備え、前記内側通路から前記蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を前記外側通路から前記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように構成された１以上の二重構造ノズルを有していることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
前記酸化剤流の圧力が前記被燃焼ガス流の圧力以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記酸化剤流の圧力が前記被燃焼ガス流の圧力よりも小さく、前記酸化剤流は前記被燃焼ガスを前記酸化剤流の外側に漏洩させない厚み寸法を有している請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記蓄熱体は、２枚の平板状未焼成セラミックスシートの間に１枚の波板状未焼成セラミックスシートを挟んだものを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム状蓄熱体からなり、
前記酸化剤通路の前記厚み寸法は、前記波板状未焼成セラミックスシートと前記平板状未焼成セラミックスシートの隣接する２つの接触点間の寸法以上であることを特徴とする請求項３に記載の燃焼装置。
【請求項６】
前記蓄熱体は、平板状未焼成セラミックスシートと１枚の波板状未焼成セラミックスシートとを重ねたものを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム状蓄熱体からなり、
前記酸化剤通路の前記厚み寸法は、前記波板状未焼成セラミックスシートと前記平板状未焼成セラミックスシートの隣接する２つの接触点間の寸法の２倍以上であることを特徴とする請求項４に記載の燃焼装置。
【請求項７】
前記被燃焼ガスは低カロリーガスであり、前記バーナはパイロットバーナであり、前記酸化剤流は前記低カロリーガスの燃焼に必要な量の酸化剤を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項８】
前記被燃焼ガスは臭気ガスである請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項９】
通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノズルが配置された熱交換器と、
前記蓄熱体を通して燃焼室から連続的に排気ガスを流す排気ガス通路と、
前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に揮発性有機化合物を含まないガスを連続的に供給する第１のガス通路と、
前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に臭気ガスを連続的に供給する第２のガス通路と、
前記排気ガス通路，前記第１及び第２のガス通路と前記熱交換器との間に前記バーナを中心にして相対的な回転を生じさせる構造とを具備し、
前記第２のガス通路の先端部から前記蓄熱体に向かって流れ出る臭気ガス流を前記第１のガス通路の先端部から前記蓄熱体に向かって流れ出る揮発性有機化合物を含まないガス流で囲むように前記第１及び第２のガス通路が構成されていることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスの熱を蓄熱体を有する熱交換器で回収し、この回収した熱で酸化剤及び被燃焼ガスを予熱する燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉ガスのように発熱量が１０００Ｋｃａｌ／ｍ３  Ｎ以下の低カロリーガス等を被燃焼ガスとして燃焼させる際に、被燃焼ガスを予熱すると、火炎温度が上昇して熱効率が向上することが知られている。そして特開平６−６６４２１号公報には、排気ガスの熱を利用して低カロリーガスを予熱する構造の燃焼装置が提案されている。この公報に開示された従来の燃焼装置では、通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノズルが配置された熱交換器を燃焼室を囲む壁部に設けた開口部内に配置する。そしてこの熱交換器の蓄熱体で排気ガスの熱を回収し、この蓄熱体を通して酸化剤と低カロリーガスを燃焼室に供給することにより酸化剤と低カロリーガスとを予熱している。具体的には、蓄熱体を通して燃焼室から連続的に排気ガスを排気する排気ガス通路を燃焼室を囲む壁部に設けた開口部に連続して設ける。そして排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に空気を供給する空気通路と排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に低カロリーガスを供給する燃料通路とを具備する空気−燃料ダクトを排気ガス通路の内部に配置する。そして蓄熱体または空気−燃料ダクトの一方を回転させることにより、排気ガスから連続的に熱を回収し、この回収した熱で空気と低カロリーガスを連続的に予熱している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら熱回収と予熱のために、蓄熱体または空気−燃料ダクトの一方を回転させる構造を採用すると、蓄熱体と空気−燃料ダクトの先端側ノズル部との間に回転を許容するための隙間が形成される。しかしながらこの隙間を完全にシールすることは難しく、この隙間を通して低カロリーガスが漏洩し、その結果燃焼効率が悪くなる問題が発生する。また従来の燃焼装置を用い、低カロリーガスに代えて臭気ガスを燃焼させて臭気ガスを処理をすることが考えられたが、この場合にも、前述と同様に臭気ガスが漏洩するために、完全に臭気ガスを燃焼処理することができない問題が発生する。
【０００４】
本発明の目的は、被燃焼ガスを予熱して、しかも被燃焼ガスの漏洩を抑制できる燃焼装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、被燃焼ガスの漏洩を実質的に防止できる燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の別の目的は、低カロリーガスまたは臭気ガスを予熱して燃焼させる場合に、低カロリーガスまたは臭気ガスの漏洩を抑制できる燃焼装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本的には、通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノズルが配置された熱交換器と、蓄熱体を通して燃焼室から排気する排気ガスを流す排気ガス通路と、排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に酸化剤を供給する酸化剤通路と、排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に被燃焼ガスを供給する被燃焼ガス通路とを具備し、排気ガス通路，酸化剤通路及び被燃焼ガス通路と熱交換器との間にバーナを中心にして相対的な回転を生じさせる構造を有する燃焼装置を改良の対象とする。
【０００８】
なお熱交換器は、蓄熱体の端面を各通路側に直接露出させる構造でもよいが、蓄熱体の端面側に機械的強度の高い通気性のある構造体を配置した構造にしてもよい。また蓄熱体は、通気性を有していればよく、その構成は任意である。
【０００９】
そして被燃焼ガスとしては、低カロリーガスや臭気ガス等のように予熱可能で燃焼するガスが用いられる。また酸化剤としては、一般的には空気が用いられる。なお、臭気ガスのように燃焼処理される被燃焼ガスを用いる場合には、酸化剤の他に、揮発性有機化合物を含まない窒素や不活性ガス等も用いることができる。
【００１０】
本発明においては、被燃焼ガス通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を酸化剤通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように被燃焼ガス通路と酸化剤通路とを構成する。このようにすると、被燃焼ガス通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流は、酸化剤流によって常時囲まれている（酸化剤の流れによって形成されたをシール層によって包まれている）状態にあるため、被燃焼ガスが被燃焼ガス通路の先端部と熱交換器との間に形成される隙間から、排気側に漏出するのを抑制できる。
【００１１】
なお燃焼装置が燃焼室を囲む壁部に対して設けられる場合には、燃焼室を囲む壁部に設けた開口部に熱交換器（具体的には蓄熱体）の一部が収納される状態で熱交換器を配置すればよい。この場合に、排気ガス通路を開口部と連続して設けるときには、蓄熱体または酸化剤通路及び被燃焼ガス通路の先端部をバーナを中心にして回転させる回転駆動機構を用いる。更に、開口部に対して設けられて内部に排気ガス通路を有する排気ガス通路構造体と、排気ガス通路構造体の内部に配置されて内部に酸化剤通路及び被燃焼ガス通路の先端部を有する酸化剤−被燃焼ガス通路構造体とを用いる。そしてこの酸化剤−被燃焼ガス通路構造体には、被燃焼ガス通路の先端部を構成する内側通路と該内側通路の周囲を囲むように構成されて酸化剤通路の先端部を構成する外側通路とを備え、内側通路から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流を外側通路から蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように構成された１以上の二重構造ノズルを設ける。このような構成にすると、簡単な構造で被燃焼ガスの排気側への漏洩を確実に抑制できる。
【００１２】
基本的には、被燃焼ガス流を酸化剤流で囲むようにすれば、被燃焼ガスの漏出を抑制できるが、より確実に漏洩を抑制するためには、被燃焼ガス流を漏出させることのない酸化剤流を形成する必要がある。そのためには例えば、酸化剤流の圧力（流速）を被燃焼ガス流の圧力（流速）以上にすることが考えられる。このようにすると酸化剤流の層を破ってまたは突き抜けて被燃焼ガスが排気側に漏出するのを抑制または防止できる。逆に、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力よりも小さくする場合には、酸化剤流の厚み寸法（酸化剤が流れる方向と直交する方向の酸化剤流の寸法）を厚くする。即ち酸化剤流の厚み寸法を被燃焼ガスを酸化剤流の外側に漏洩させない厚み寸法にすればよい。
【００１３】
蓄熱体として、平板状未焼成セラミックスシートと波板状未焼成セラミックスシートとを重ねたものを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム状蓄熱体を用いることができる。この場合に酸化剤流の圧力（流速）を被燃焼ガス流の圧力（流速）以上にするときには、酸化剤通路の厚み寸法を波板状未焼成セラミックスシートと平板状未焼成セラミックスシートの隣接する２つの接触点間の寸法以上にすれば、被燃焼ガスの漏洩を確実に防止できる。また酸化剤通路の厚み寸法を、波板状未焼成セラミックスシートと平板状未焼成セラミックスシートの隣接する２つの接触点間の寸法の２倍以上にすると、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力より小さくした場合でも、被燃焼ガスの漏洩を有効に抑制できる。
【００１４】
本発明を用いて、特に臭気ガスを燃焼処理する場合には、排気ガス通路の他に、排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に揮発性有機化合物を含まないガスを連続的に供給する第１のガス通路と、排気ガスの熱で加熱された蓄熱体の部分を通して燃焼室に臭気ガスを連続的に供給する第２のガス通路とを設ける。そして第２のガス通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る臭気ガス流を第１のガス通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る揮発性有機化合物を含まないガス流で囲むように第１及び第２のガス通路を構成すればよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、低カロリーガスを被燃焼ガスとして燃焼する燃焼装置に本発明を適用した実施の形態の一例の概略構成図である。同図において、１は耐火レンガ等の耐火材により作られた工業用炉の壁部であり、燃焼室はこの壁部によって囲まれている。壁部１には、排気ガスを排出する吐出口を構成する開口部２が形成されている。この開口部には、熱交換器４が収納されている。なお熱交換器４は、モルタル部３を介して開口部２内に固定されている。熱交換器４は、セラミックス製の蓄熱体５を有している。本実施例では、２枚の平板状未焼成セラミックスシートの間に１枚の波板状未焼成セラミックスシートを挟んだものを巻回した後、焼成して製造したセラミックス製ハニカム状蓄熱体を用いている。したがってこの蓄熱体５には、パイロットバーナ６のノズル７が延びる方向にそれぞれ延びる複数の貫通孔が形成されていて、ハニカム状になっている。
【００１６】
蓄熱体５の中央部には、パイロットバーナ６のノズル７が配置されるノズル挿入孔５ａが形成されており、この挿入孔５ａの燃焼室側の端部にはフードＦが嵌合されている。なお挿入孔５ａの燃焼室とは反対側の端部は閉じられている。
【００１７】
パイロットバーナ６は、ノズル７とノズル７に燃料を供給する燃料供給路を内部に有する燃料供給管８とから構成され、燃料供給管８の端部からパイロットバーナ燃料が供給される。このパイロットバーナ６は着火用の種火として機能するものである。
【００１８】
壁部１には、開口部２に対応して内部に排気ガス通路９を有する排気ガス通路構造体１０が取付けられている。この排気ガス通路構造体１０には、排気口１１が設けられており、この排気口１１には図示しない排気管が接続される。そして図示しない排気管の先に設けられた誘引送風機により誘引されて、排気ガスが排出される。排気ガス通路構造体１０の本体１２は、略円筒形状を有している。
【００１９】
排気ガス通路構造体１０の内部には、燃焼空気通路としての酸化剤通路１３の先端部及び低カロリーガス通路としての被燃焼ガス通路１４の先端部をそれぞれ有する酸化剤−被燃焼ガス通路構造体１５が配置されている。図２に、概略的に示すように、この酸化剤−被燃焼ガス通路構造体１５は、周方向に１８０度離れた位置に２つの二重構造ノズル１６及び１７を有している。
【００２０】
二重構造ノズル１６及び１７は、横断面形状が扇形をなしていて内部に内側通路１８，１８を有する内側壁部１６ａ，１７ａと先端側の横断面形状がほぼ扇形をなしていて内側壁部１６ａ，１７ａとの間に外側通路１９，１９を形成する外側壁部１６ｂ，１７ｂとから構成される。なお２つの二重構造ノズル１６及び１７の外側通路１９，１９は、それぞれ連通路１９ａ，１９ａを介して連通している。この連通路１９ａ，１９ａを形成するために外側壁部１６ｂ，１７ｂの一部を構成する径方向壁部１６ｂ１  ，１７ｂ１  の基部には連通路１９ａ，１９ａを構成するための弧状の壁部１９ｂ，１９ｂが接続されている。
【００２１】
二重構造ノズル１６，１７は、それぞれ燃料供給管８と同心的に配置されて二重構造になった酸化剤供給管２０と被燃焼ガス供給管２１とにつながっている。酸化剤供給管２０は、両端が閉じていて熱交換器４に対して固定された状態にある。酸化剤供給管２０の一方の端部即ち熱交換器４側の端部の周壁部は、二重構造ノズル１６及び１７の外側壁部１６ｂ，１７ｂの一部を構成し、その部分には外側通路１９，１９と酸化剤供給管２０の内部通路とを連通する複数のスリット２２がそれぞれ形成されている。これらの複数のスリット２２は、酸化剤供給管２０の周方向に間隔を開けて形成されている。これら複数のスリット２２を形成してあっても、前述のように２つの外側通路１９，１９を連通する連通路１９ａ，１９ａを構成するための壁部１９ｂ，１９ｂがあるために、二重構造ノズル１６及び１７に対応しない位置にあるスリット２２から排気ガス通路９に直接的に酸化剤が漏出することはない。
【００２２】
外側壁部１６ｂ，１７ｂを構成する径方向壁部１６ｂ１  ，１７ｂ１  と、周方向壁部１６ｂ２  ，１７ｂ２  と、背面側壁部１６ｂ３  ，１７ｂ３  （図３）と、連通路１９ａ，１９ａを構成するための壁部１９ｂ，１９ｂとは、内側壁部１６ａ，１７ａに接続されている。そして背面側壁部１６ｂ３  ，１７ｂ３  の基部及び連通路１９ａ，１９ａを構成するための壁部１９ｂ，１９ｂの基部が、気密性のあるベアリングを介して、酸化剤供給管２０の外周側に嵌合されている。
【００２３】
被燃焼ガス供給管２１は、同心的に配置された内側管２１ａと外側管２１ｂとから構成された二重管である。被燃焼ガス供給管２１の一方の端部即ち熱交換器４側の端部は、二重構造ノズル１６，１７の内側通路１８，１８と連通する部分を除いて閉じられており、また被燃焼ガス供給管２１の他方の端部は、酸化剤供給管２０の他方の端部に同心的に固定されたチャンバ２３内に開口している。このチャンバ２３は、低カロリーガス供給部として機能し、チャンバ２３には図示しない接続管が接続される給気口２３ａが一体に設けられている。そして被燃焼ガス供給管２１の内側管２１ａと酸化剤供給管２０との間及び外側管２１ｂとチャンバ２３を構成する壁部との間には、気密性を有するベアリングがそれぞれ配置されている。また被燃焼ガス供給管２１の外側管２１ｂと排気ガス通路構造体１０の本体１２の壁部との間にも気密性を有するベアリングが配置されている。また被燃焼ガス供給管２１の外側管２１ｂの外周上にはギア２４が固定されている。このギヤ２４は、モータ２５からの回転力を受けて回転し、これにより被燃焼ガス供給管２１がバーナ６を中心にして回転し、結果として二重構造ノズル１６及び１７が排気ガス通路構造体１０の内部を回転する。二重構造ノズル１６及び１７の回転速度は、１分あたり１〜３回程度である。
【００２４】
なお二重構造ノズル１６及び１７の内部に形成される内側通路１８の横断面積ＳＧ  と外側通路１９の横断面積ＳＡ  とは、内側通路１８を通る流体の流量ＶＧ  と外側通路１９を通る酸化剤の流量ＶＡ  とに比例する。即ちＳＡ  ：ＳＧ  ＝ＶＡ  ：ＶＧ  の関係にある。燃焼時の酸化剤比（空気比）が１．１〜１．２程度であれば、酸化剤の流量ＶＡ  は、内側通路１８を流れる低カロリーガスを燃焼するのに必要な理論酸化剤（空気）量ＶＡＯにすればよい。しかしながら酸化剤比（空気比）ｍが更に大きくなる場合には、ＶＡＯ×ｍまで酸化剤の流量を増大してもよい。この範囲であれば、酸化剤流の圧力（流速）を被燃焼ガス流の圧力（流速）以上にすることができて、確実に漏洩を抑制できる。なおＶＡＯ×ｍより流量を更に増大すると、酸化剤流（燃焼空気流）の圧力が被燃焼ガス流（低カロリーガス流）の圧力より小さくなって、そのままでは被燃焼ガスが排気ガス通路９側に漏出することになる。このような場合には、酸化剤流の厚み寸法（内側壁部１６ａ，１７ａと外側壁部１６ｂ，１７ｂとの間の寸法）を被燃焼ガスが酸化剤流の外側に漏出しない程度まで大きくすればよい。
【００２５】
先に述べた通り本実施例では、図３に示すように、蓄熱体として１枚の平板状未焼成セラミックスシート３と１枚の波板状未焼成セラミックスシート３１とを重ねたものを巻回して焼成したセラミックス製ハニカム状蓄熱体を用いる。この場合における酸化剤流の厚み寸法（シール空気幅）Ｓについて検討すると、次のようなことが言える。まず酸化剤流の圧力（流速）を被燃焼ガス流の圧力（流速）以上にするときには、酸化剤流（酸化剤通路）の厚み寸法（シール空気幅）Ｓを波板状未焼成セラミックスシート３１と平板状未焼成セラミックスシート３０の隣接する２つの接触点間の寸法ａ以上にすれば、被燃焼ガスの漏洩を確実に防止できる。また酸化剤流（酸化剤通路）の厚み寸法（シール空気幅）Ｓを、前述の２つの接触点間の寸法ａの２倍（２ａ）以上にすると、酸化剤流の圧力を被燃焼ガス流の圧力より小さくした場合でも、被燃焼ガスの漏洩を有効に抑制できる。
【００２６】
次に、図１の燃焼装置の動作について説明する。まずモータ２５を回転させながら酸化剤通路１３から酸化剤を蓄熱体５に供給し、被燃焼ガス通路１４から低カロリーガスを蓄熱体５に供給する。次にパイロットバーナ６に燃料を供給して低カロリーガスと酸化剤の混合気を着火する。以後混合気の燃焼が継続する。排気ガスは、蓄熱体５を通って蓄熱体を加熱した後、排気ガス通路９を通って排気される。排気ガス通路９の熱を蓄熱した蓄熱体５の部分に、酸化剤と低カロリーガスが供給されて加熱され、燃焼室に連続的に供給される。このように低カロリーガスを予熱すると、火炎温度が上昇して熱効率が向上する。なお二重構造ノズル１６及び１７の内側通路１８から出る低カロリーガス流は、外側通路１９から出る酸化剤流によって囲まれているため、排気ガス通路９に低カロリーガスが漏出することが抑制されている。
【００２７】
次に、被燃焼ガスとしてメルカプタン，アンモニア，揮発性有機物質等を含む臭気ガスを用い、この臭気ガスを燃焼して無臭化処理する場合に、本発明を適用した実施の形態の一例について、図４及び図５を参照して説明する。本装置の性能を確保するために臭気ガスとして空気にＣ３  Ｈ８  ガスを若干混ぜたものを使用している。基本的に、使用する燃焼装置は、図１及び図２に示した装置と同様であるので、図４及び図５には図１及び図２に示した部材と同様の部材には、図１及び図２に示した符号に１００を加えた数の符号を付してある。この実施例でも、熱交換器１０４はモルタル部３を介して開口部２内に固定されている。熱交換器１０４は、図１及び図２の例と同様のセラミックス製の蓄熱体１０５を有している。
【００２８】
蓄熱体１０５の中央部には、燃焼用のバーナ１０６のノズル１０７が配置されるノズル挿入孔１０５ａが形成されており、この挿入孔１０５ａの燃焼室側の端部にはフードＦが嵌合されている。このフードＦは、先端側に周方向に延びる鍔が付き、その後方には径方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。なおこのフードＦについては、特開平７−５５１３２号に詳しく記載されている。挿入孔１０５ａの燃焼室と反対側の端部は閉じられている。
【００２９】
バーナ１０６は、ノズル１０７とノズル１０７に燃料を供給する燃料供給路を内部に有する燃料供給管１０８とから構成され、燃料供給管１０８の端部から燃料ガスが供給される。このバーナ１０６は、燃焼用のバーナであり、熱交換器１０５を通して供給される臭気ガスを燃焼する用途で用いられる。したがってバーナ１０６としては、図１及び図２のバーナ６と比べて、大型のバーナが用いられている。
【００３０】
壁部１には、開口部２に対応して内部に排気ガス通路１０９を有する排気ガス通路構造体１１０が取付けられている。この排気ガス通路構造体１１０には、排気口１１１が設けられており、この排気口１１１には図示しない排気管が接続される。そして図示しない排気管の先に設けられた誘引送風機により誘引されて、排気ガスが排出される。排気ガス通路構造体１１０の本体１１２は、略円筒形状を有している。
【００３１】
排気ガス通路構造体１１０の内部には、酸化剤、窒素ガス、不活性ガス等の揮発性有機化合物を含まないガスの通路として第１のガス通路１１３の先端部及び臭気ガス通路または被燃焼ガス通路としての第２のガス通路１１４の先端部をそれぞれ有する第１及び第２のガス通路構造体１１５が配置されている。揮発性有機化合物を含まないガスが酸化剤の場合には、第１のガス通路は酸化剤通路となる。一般的には、酸化剤（特に空気）を第１のガス通路１１３に流すことになる。図２に概略的に示すように、この第１及び第２のガス通路構造体１１５は、周方向に１８０度離れた位置に２つの二重構造ノズル１１６及び１１７を有している。
【００３２】
二重構造ノズル１１６及び１１７は、横断面形状が扇形をなしていて内部に内側通路１１８，１１８を有する内側壁部１１６ａ，１１７ａと先端側の横断面形状がほぼ扇形をなしていて内側壁部１１６ａ，１１７ａとの間に外側通路１１９，１１９を形成する外側壁部１１６ｂ，１１７ｂとから構成される。なお２つの二重構造ノズル１１６及び１１７の外側通路１１９，１１９は、それぞれ連通路１１９ａ，１１９ａを介して連通している。この連通路１１９ａ，１１９ａを形成するために外側壁部１１６ｂ，１１７ｂの一部を構成する径方向壁部１１６ｂ１  ，１１７ｂ１  の基部には連通路１１９ａ，１１９ａを構成するための弧状の壁部１１９ｂ，１１９ｂが接続されている。
【００３３】
二重構造ノズル１１６，１１７は、それぞれ燃料供給管１０８と同心的に配置されて二重構造になっている第１のガス供給管１２０と第２のガス供給管１２１とにつながっている。第１のガス供給管１２０は、両端が閉じていて熱交換器１０４に対して固定された状態にある。第１のガス供給管１２０の一方の端部即ち熱交換器１０４側の端部の周壁部は、二重構造ノズル１１６及び１１７の外側壁部１１６ｂ，１１７ｂの一部を構成し、その部分には外側通路１１９，１１９と第１のガス供給管１２０の内部通路とを連通する複数のスリット１２２がそれぞれ形成されている。これらの複数のスリット１２２は、第１のガス供給管１２０の周方向に間隔を開けて形成されている。これら複数のスリット１２２を形成してあっても、前述のように２つの外側通路１１９，１１９を連通する連通路１１９ａ，１１９ａを構成するための壁部１１９ｂ，１１９ｂがあるために、二重構造ノズル１１６及び１１７に対応しない位置にあるスリット１２２から排気ガス通路１０９に直接的に酸化剤が漏出することはない。
【００３４】
外側壁部１１６ｂ，１１７ｂを構成する径方向壁部１１６ｂ１  ，１１７ｂ１  と、周方向壁部１１６ｂ２  ，１１７ｂ２  と、背面側壁部１１６ｂ３  ，１１７ｂ３  と、連通路を構成するための壁部１１９ｂ，１１９ｂとは、内側壁部１１６ａ，１１７ａに接続されている。そして背面側壁部１１６ｂ３  ，１１７ｂ３  の基部及び連通路を構成するための壁部１１９ｂ，１１９ｂの基部が、気密性のあるベアリングを介して、第１のガス供給管１２０の外周側に嵌合されている。
【００３５】
被燃焼ガス供給管としての第２のガス通路１２１は、同心的に配置された内側管１２１ａと外側管１２１ｂとから構成された二重管である。第２のガス供給管１２１の一方の端部即ち熱交換器１０４側の端部は、二重構造ノズル１１６，１１７の内側通路１１８，１１８と連通する部分を除いて閉じられており、また第２のガス供給管１２１の他方の端部は、第１のガス供給管１２０の他方の端部に同心的に固定されたチャンバ１２３内に開口している。このチャンバ１２３は、低ガロリーガス供給部として機能し、チャンバ１２３には図示しない接続管が接続される給気口１２３ａが一体に設けられている。そして第２のガス供給管１２１の内側管１２１ａと第１のガス供給管１２０との間及び外側管１２１ｂとチャンバ１２３を構成する壁部との間には、気密性を有するベアリングがそれぞれ配置されている。また第２のガス供給管１２１の外側管１２１ｂと排気ガス通路構造体１１０の本体１１２の壁部との間にも気密性を有するベアリングが配置されている。また第２のガス供給管１２１の外側管１２１ｂの外周上にはギア１２４が固定されている。このギヤ１２４は、モータ１２５からの回転力を受けて回転し、これにより第２のガス供給管１２１がバーナ１０６を中心にして回転し、結果として二重構造ノズル１１６及び１１７が排気ガス通路構造体１１０の内部を回転する。
【００３６】
なお、二重構造ノズル１１６及び１１７の内部に形成される内側通路１１８の横断面積ＳＧ  と外側通路１１９の横断面積ＳＡ  とは、内側通路１１８を通る流体の流量ＶＧ  と外側通路１１９を通る酸化剤の流量ＶＡ  とに比例する。図１及び図２の例と異なって、バーナ１０６の燃料は、燃料供給管１０８から供給され、燃焼に必要な酸化剤は内側通路１１８及び外側通路１１９から供給される。臭気ガスは酸化剤を含んでいるから、空気比に応じて外側通路１１９の厚み寸法を考慮する必要がなく、内側通路１１８及び外側通路１１９から供給される臭気ガスと空気の量が、バーナ１０６の燃焼に必要な理論酸化剤量になればよい。そのためこの例では、図１及び図２の例と異なって、外側通路１１９の横断面積ＳＡ  をできるだけ小さくして、第１のガス通路１１３の先端部から蓄熱体１０５に向かって流れ出る揮発性有機化合物を含まないガス流（第１のガス流）の圧力（流速）を十分に高めることができる。その結果、図２と図５とを対比して分かるように、図２の横断面積ＳＡ  よりも図５の横断面積ＳＡ  の方が小さくなっている。しかしながらこの例においても、外側通路の横断面積ＳＡ  を大きくしてもよいのは勿論である。
【００３７】
次に、図４の燃焼装置の動作について説明する。まずモータ１２５を回転させながら第１のガス通路１１３から揮発性ガスを含まないガスとして空気を蓄熱体１０５に供給し、第２のガス通路１１４から臭気ガスを蓄熱体１０５に供給する。次に、バーナ１０６に燃料を供給し、空気と臭気ガスを酸化剤としてバーナ１０６を燃焼させ以後燃焼を継続する。排気ガスは、蓄熱体１０５を通って蓄熱体１０５を加熱した後、排気ガス通路１０９を通って排気される。排気ガス１０９の熱を蓄熱した蓄熱体１０５の部分に、酸化剤と臭気ガスが供給されて加熱され、燃焼室に連続的に供給される。このように臭気ガスを予熱すると、熱効率が向上し、臭気ガスの燃焼処理効率が向上する。なお二重構造ノズル１１６及び１１７の内側通路１１８から出る臭気ガス流は、外側通路１１９から出るガス流によって囲まれているため、排ガス通路１０９に臭気ガスが漏出することが抑制される。
【００３８】
次に、外側通路１１９を流れるガス（シール空気）と内側通路１１８を流れるガス（臭気ガス）の圧力差と排気ガス中への臭気ガスの漏洩の程度を知るために行った試験及び前記圧力差とシール空気幅との関係を知るために行った試験及びその結果について説明する。なおこれらの試験に用いた蓄熱体は、図３に示すハニカム状蓄熱体である。そしてシール空気幅Ｓは図３の波板状未焼成セラミックスシート３１と平板状未焼成セラミックスシート３０の隣接する２つの接触点間の寸法ａを１目盛りとした。まずシール空気幅Ｓを固定して［具体的にはシール幅寸法を１目盛り（約２．５ｍｍ）に固定して］、シール空気圧と臭気ガス圧の差圧を変化させた場合の排気ガス中への臭気ガスの漏れ量を測定した。図６は、その結果を示している。この図において横軸は、シール空気圧と臭気ガス圧との差圧であり、縦軸は排気ガス中に燃え漏れた臭気ガスの量である。この図から分かるように、差圧が大きくなる（シール空気圧よりも臭気ガス圧が大きくなる）ほど、漏洩量は多くなる。そして差圧が小さくなって０以上になると漏洩量は小さくなる。図６からは分からないが、実際の試験結果では、差圧を＋５２ｍｍＡｑ以上にすると、漏洩量を完全に０にできることが確認された。
【００３９】
また図７は、差圧とシール空気幅と漏洩量との関係を示している。なお横軸のシール幅を前述の波板状未焼成セラミックスシート３１と平板状未焼成セラミックスシート３０の隣接する２つの接触点間の寸法ａを１目盛りとしており、縦軸は臭気ガスの漏洩量を示している。図７から分かるように、差圧が０であれば、シール空気幅Ｓを１目盛り以上にすれば、ほぼ漏洩量を０にできることが分かる。また差圧が大きくなると（シール空気圧よりも臭気ガス圧が大きくなると）、シール空気幅Ｓを２目盛り以上にしなければ漏洩量を有効に減少させることができないことが分かる。なお差圧が−３０ｍｍＡｑの場合に、漏洩量を完全に０にするためには、シール空気幅Ｓを３目盛り以上にすればよいことが確認されているが、実用上は２目盛り以上で十分である。これらの試験は、図４及び図５の装置で行ったがものであるが、図１及び図２の例で同様の試験を行っても同様の結果が得られる。
【００４０】
以下、本願明細書に記載した複数の発明の幾つかの発明の構成要件を列挙する。
【００４１】
（１）  通気性のある蓄熱体を備えて中央部にバーナのバーナノズルが配置されて燃焼室を囲む壁部に設けた開口部内に少なくとも一部が配置される熱交換器と、前記開口部に連続して設けられて前記蓄熱体を通して前記燃焼室から排気する排気ガスを流す排気ガス通路と、前記排気ガス通路の内部に先端部が配置されて前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に酸化剤を連続的に供給する酸化剤通路と、前記排気ガス通路の内部に先端部が配置されて前記排気ガスの熱で加熱された前記蓄熱体の部分を通して前記燃焼室に臭気ガスを連続的に供給する臭気ガス通路とを具備し、前記排気ガス通路，前記酸化剤通路及び前記臭気ガス通路と前記熱交換器との間に前記バーナを中心にして相対的な回転を生じさせる構造を有する燃焼装置であって、
前記臭気ガス通路から前記蓄熱体に向かって流れ出る臭気ガス流を前記酸化剤通路の前記先端部から前記蓄熱体に向かって流れ出る酸化剤流で囲むように、前記臭気ガス通路の前記先端部の周囲を前記酸化剤通路の前記先端部で囲んだことを特徴とする燃焼装置。
【００４２】
（２）  前記酸化剤流の圧力が前記臭気ガス流の圧力以上であることを特徴とする上記（１）に記載の燃焼装置。
【００４３】
（３）  前記酸化剤流の圧力が前記臭気ガス流の圧力よりも小さく、前記酸化剤流は前記臭気ガスを前記酸化剤流の外側に漏洩させない厚み寸法を有している上記（１）に記載の燃焼装置。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、被燃焼ガス通路の先端部から蓄熱体に向かって流れ出る被燃焼ガス流は、酸化剤流によって常時囲まれている、即ち酸化剤の流れによって形成されたシール層によって包まれている状態にあるため、被燃焼ガス通路の先端部と熱交換器との間に形成される隙間から排気側に被燃焼ガスが漏出するのを抑制できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】低カロリーガスを被燃焼ガスとして燃焼する燃焼装置に本発明を適用した実施の形態の一例の概略構成図である。
【図２】図１で用いる二重構造ノズルの構成と、排気ガス通路、酸化剤通路及び被燃焼ガスの通路の関係を示す図である。
【図３】実施の形態で使用する蓄熱体の構造を説明するための図である。
【図４】臭気ガスを被燃焼ガスとして燃焼する燃焼装置に本発明を適用した実施の形態の一例の概略構成図である。
【図５】図２で用いる二重構造ノズルの構成と、排気ガス通路、酸化剤通路及び被燃焼ガスの通路の関係を示す図である。
【図６】シール空気圧と臭気ガス圧の差圧を変化させた場合の排気ガス中への臭気ガスの漏れ量を測定した試験結果を示す図である。
【図７】差圧とシール空気幅と漏洩量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  壁部
４，１０４  熱交換器
５，１０５  蓄熱体
６，１０６  バーナ
９，１０９  排気ガス通路
１３  酸化剤通路
１４，１１４  被燃焼ガス通路
１６，１７，１１６，１１７  二重構造ノズル
１８，１１８  内側通路
１９，１１９  外側通路
２０  酸化剤供給管
２１  被燃焼ガス供給管
２２，１２２  スリット
１２０  第１のガス通路
１２１  第２のガス通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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