(57)【要約】【課題】乱流化を極力抑制しつつも二次空気との混合促進を図る上で、構成部材の冷却促進を図り耐久性の維持向上を図り得る二段燃焼装置を提供する。【解決手段】中央位置に炎孔面４からの炎孔火炎４２よりも燃焼空間２の下流側に突出させた空気噴出部３を設け、過濃燃料ガスにより形成される炎孔火炎から発生する未燃成分を多く含んだ燃焼ガスを誘導壁２２により空気噴出部の先端部まで誘導し噴出口３４から二次空気を吹き出す。空気噴出部を外装容器３１と内装容器３２とで二重壁構造とし、間の隙間を空気の供給通路３３とする。主要量の空気を内装容器内に一旦流入させ、次いで各連通孔３２３から供給通路に吹き出し、内壁面３１２を冷却させつつ各噴出口３４に流して吹き出させる。誘導壁の内部にも空気通路を形成して特に内端縁２２１まで空気を導いて冷却するようにしてもよい。【選択図】　　　図１
2004093023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とが隣接して配設され、
上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れが上記空気噴出部の先端部に誘導されて二次空気の吹き出しを受けるように構成され、
上記空気噴出部は、先端部に二次空気が吹き出される噴出口を有する外装容器と、この外装容器内に収容された内装容器とにより二重壁構造とされ、この外装容器の内壁面と内装容器の外壁面との間の隙間により二次空気用の空気を上記噴出口まで供給する供給通路が形成されている
ことを特徴とする二段燃焼装置。
【請求項２】
請求項１記載の二段燃焼装置であって、
上記外装容器と内装容器との間の隙間には伝熱部材が介装され、この伝熱部材を介して外装容器から内装容器に伝熱されるように構成されている、二段燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の二段燃焼装置であって、
上記外装容器の内壁面と内装容器外壁面とのいずれか一方には両者間の隙間側に突出して他方に接触する１又は２以上の凸部が部分的に形成されている、二段燃焼装置。
【請求項４】
請求項１に記載の二段燃焼装置であって、
上記内装容器は容器内外を連通させる連通孔を備え、内装容器内に供給された空気が上記連通孔を通して供給通路に供給されるように構成されている、二段燃焼装置。
【請求項５】
空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とが隣接して配設され、
上記炎孔面の燃焼空間側に、炎孔面からの炎孔火炎を覆うように対向して上記炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを上記空気噴出部の先端部側に誘導する誘導壁を備え、
上記燃焼空間を区画形成する区画壁の外壁面から上記誘導壁の内部にかけて延びる空気通路が配設され、この空気通路は供給された空気を上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導いた後に出口から上記燃焼空間に吹き出させるように構成されている
ことを特徴とする二段燃焼装置。
【請求項６】
空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とが隣接して配設され、
上記炎孔面の燃焼空間側に、炎孔面からの炎孔火炎を覆うように対向して上記炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを上記空気噴出部の先端部側に誘導する誘導壁を備え、
上記燃焼空間を区画形成する区画壁の外壁面から上記誘導壁の内部を経由して上記炎孔面側まで延びる空気通路が配設され、この空気通路は供給された空気を上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導いた後に上記炎孔面側に対しその炎孔面での燃焼用一次空気として供給するように構成されている
ことを特徴とする二段燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１段階目で炎孔面において過濃燃料混合気を燃焼させ、この燃焼により生じる未燃成分を多く含む燃焼ガスに対し２段階目において二次空気を吹き出させて完全燃焼させるようにした二段燃焼装置に関し、特に二次空気用の供給空気を利用して構成部材の冷却促進を図り耐久性向上を図るための技術に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ブンゼン式バーナでは燃焼振動（燃焼騒音）が発生し難く、又、高いＴＤＲ（Ｔｕｒｎ　Ｄｏｗｎ　Ｒａｔｉｏ：ターンダウン比又は絞り比）を実現し得るものの、ＮＯｘ排出量が多いといわれている。低ＮＯｘ化のために例えば図１５に示すように、ブンゼン火炎Ｂの外炎Ｂｏに二次空気を吹き出して外炎温度を下げつつ未燃成分の完全燃焼化を図り、これにより低ＮＯｘ化を図ることも考えられている。このような二次空気の吹き出しを行う燃焼装置として、その一例が特公平４−３２２８７号公報において提案されている。このものでは、炎孔面に形成される炎孔火炎に対し平行に二次空気を吹き出させている。
【０００３】
他の例が特開平１０−１６９９１０号公報において提案されている。このものでは、ボイラ火炉を対象として炎孔火炎から生じる燃焼ガス及び二次空気の混合促進を図るために、燃焼空間内の中央に障害物を設置し、この障害物により上記燃焼ガス及び二次空気の双方に渦流を発生させて積極的に乱流化させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特公平４−３２２８７号公報で提案の燃焼装置においては、炎孔火炎に二次空気が直接に接触するとＮＯｘ発生の増大化を招くという不都合がある上に、未燃成分と二次空気との混合促進は図り得ない。一方、上記の特開平１０−１６９９１０号公報で提案の燃焼装置においては、渦流の積極的形成により著しい燃焼騒音が発生することになる。ボイラ火炉であれば問題とはならないものの、このような技術を例えば給湯器等の燃焼騒音を極力抑制すべき燃焼装置に適用することはできない。
【０００５】
そこで、二次空気を吹き出す空気噴出部を炎孔面からの炎孔火炎よりも突出させて、炎孔火炎から生じる燃焼ガスをその空気噴出部に導くことも考えられるが、このようにすると空気噴出部の構成部材が高温に晒され易く耐久性が懸念される事態も考えられる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、乱流化を極力抑制しつつも二次空気との混合促進を図る上で、構成部材の冷却促進を図り、もって耐久性の維持向上を図り得る二段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】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とを接して配設し、上記炎孔面に形成される炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れが上記空気噴出部の先端部に誘導されて二次空気の吹き出しを受けるように構成する。そして、上記空気噴出部を、先端部に二次空気が吹き出される噴出口を有する外装容器と、この外装容器内に収容された内装容器とにより二重壁構造とし、この外装容器の内壁面と内装容器の外壁面との間の隙間により二次空気用の空気を上記噴出口まで供給する供給通路を形成することとした。
【０００８】
なお、「空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガス」とは、空気過剰率が１．０未満であることであり、完全燃焼に必要な理論燃焼空気量よりも不足した空気量を含む過濃燃料混合気に加え、空気を全く含まない燃料ガスそのものをも含む意である（以下の各請求項に係る発明において同じ）。
【０００９】
この発明の場合、上記炎孔面では過濃燃料ガスが燃焼されるためその炎孔火炎は未燃成分を多く含んだ燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスが空気噴出部の先端部まで誘導され、この先端部に形成された噴出口から吹き出される二次空気によって上記燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼される。この際、上記空気噴出部を構成する外装容器は上記炎孔火炎及び燃焼ガスからの熱を受けて高温に加熱されることになる。一方、空気噴出部に対し二次空気用に供給されてくる空気は上記隙間により形成された供給通路を通過した後に、先端部の噴出口から燃焼空間に吹き出されることになる。この供給通路に順次供給される新たな空気（新気）が通過する間に、その新気が外装容器の内壁面に接触して熱交換により外装容器を冷却することになる。ここで、二重壁構造ではなくて外装容器のみで空気噴出部を構成した場合においても、その外装容器の内壁面は新気の供給を受けて冷却されはするものの、二次空気用の空気の供給流量は燃焼状態に応じて変動するため低燃焼量になると空気の供給流量も低下して有効な冷却機能が得られなくなる。これに対し本発明の場合には、二重壁構造にして空気の供給通路を外装容器と内装容器との間の隙間により形成しているため、通過する空気の流速が増速され、空気の供給量が低下したときにも増速された通過空気によって外装容器の内壁面が有効に冷却され、冷却促進が図られることになる。そして、冷却促進により耐久性の維持向上も図られることになる。
【００１０】
上記発明においては、さらに、次のような種々の構成を追加するようにしてもよい。すなわち、第１には、上記外装容器と内装容器との間の隙間に伝熱部材を介装し、この伝熱部材を介して外装容器から内装容器に伝熱される構成を追加する（請求項２）。この場合には、上記伝熱部材を介した内装容器に対する伝熱により外装容器のより一層の冷却促進が図られる。
【００１１】
第２には、上記外装容器の内壁面と内装容器外壁面とのいずれか一方に両者間の隙間側に突出して他方に接触する１又は２以上の凸部を部分的に形成する（請求項３）。この場合には、外装容器から凸部を介して内装容器に伝熱させることが可能になり、この伝熱により外装容器のより一層の冷却促進が図られることになる。また、上記凸部を複数個設けることにより外装容器に対する内装容器の位置決めを行い得るようにしてもよく、さらに、例えば千鳥配置で多数の凸部を均一分布で配設することにより、外装容器から内装容器への伝熱の均一化や、隙間により構成される供給通路を通過する空気の流れの均一化が図られて外装容器の冷却の均一化が図られることになる。
【００１２】
第３には、上記内装容器に容器内外を連通させる連通孔を備え、内装容器内に供給された空気が上記連通孔を通して供給通路に供給される構成を追加する（請求項４）。この場合には、空気が内装容器内に一旦供給された後に上記連通孔を通して外側の隙間である供給通路に供給されることになるため、内装容器内を経由することなく初めから供給通路に供給されて高温に加熱された外装容器の内壁面と接触する場合よりも低温の新気が供給通路に供給されることになる。このため、外装容器のより一層の冷却促進が図られることになる。また、この場合、連通孔の開口位置を炎孔面の炎孔火炎との関係で外装容器が特に高温に加熱される部位の内壁面に臨んで設定すれば、最も好ましい冷却促進が図られる。
【００１３】
他の発明として、請求項５に係る発明では、空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とを隣接して配設し、上記炎孔面の燃焼空間側に、炎孔面からの炎孔火炎を覆うように対向して上記炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを上記空気噴出部の先端部側に誘導する誘導壁を備える。そして、上記燃焼空間を区画形成する区画壁の外壁面から上記誘導壁の内部にかけて延びる空気通路を配設し、この空気通路として、供給された空気を上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導いた後に出口から上記燃焼空間に吹き出させる構成とした。
【００１４】
この請求項５に係る発明の場合、上記炎孔面の炎孔火炎から発生した燃焼ガスが誘導壁により空気噴出部の先端部まで誘導され、この先端部から吹き出される二次空気によって燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼される。その際、誘導壁が炎孔火炎を覆うように対向しているためその誘導壁により炎孔火炎の伸長が抑制され、空気噴出部からの二次空気と炎孔火炎との直接の接触が抑制され、二次空気は炎孔火炎に対してではなくて燃焼ガスに対して直接に吹き出されることになる。これにより、二次空気と炎孔火炎との直接の接触に起因するＮＯｘ増大化を回避して低ＮＯｘ化が図られ、誘導壁による燃焼ガスの誘導により燃焼ガスを乱流化させることなく二次空気と混合させ得る。その上で、炎孔火炎と相対向して高温に加熱される誘導壁や区画壁が空気通路内に流される空気によって冷却されることになる。この際に、空気通路内の空気が上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導かれるため誘導壁の内端縁まで確実に冷却され、耐久性の維持向上が確実に図られる。そして、出口から燃焼空間に吹き出されて燃焼ガス中の未燃成分を燃焼させるための二次空気として有効利用されることになる。
【００１５】
請求項６に係る発明では、空気濃度が理論燃焼空気量よりも低く燃料濃度の高い過濃燃料ガスを燃焼空間に向けて燃焼させる炎孔面と、内部に空気が供給され上記燃焼空間の下流側に突出した先端部から二次空気を吹き出させる空気噴出部とを隣接して配設し、上記炎孔面の燃焼空間側に、炎孔面からの炎孔火炎を覆うように対向して上記炎孔火炎から発生する燃焼ガスの流れを上記空気噴出部の先端部側に誘導する誘導壁を備える。そして、上記燃焼空間を区画形成する区画壁の外壁面から上記誘導壁の内部を経由して上記炎孔面側まで延びる空気通路を配設し、この空気通路として、供給された空気を上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導いた後に上記炎孔面側に対しその炎孔面での燃焼用一次空気として供給する構成とした。
【００１６】
この請求項６に係る発明の場合、誘導壁によって、炎孔火炎の伸長を抑制して二次空気と炎孔火炎との直接の接触に起因するＮＯｘ増大化を回避して低ＮＯｘ化が図られる点、及び、燃焼ガスを空気噴出部の先端部へ誘導して乱流化させることなく二次空気との混合が図られる点は、請求項５に係る発明と同様に得られる。その上で、炎孔火炎と相対向して高温に加熱される誘導壁や区画壁が空気通路内に流される空気によって冷却され、その際に、空気通路内の空気が上記誘導壁の内端縁の内壁面まで導かれるため誘導壁の内端縁まで確実に冷却され、耐久性の維持向上が確実に図られる。そして、区画壁や誘導壁を冷却した後の空気が炎孔面での燃焼用一次空気として有効利用されることになる。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１〜請求項４のいずれかの二段燃焼装置によれば、二次空気用の空気の供給通路として外装容器と内装容器との両者間の隙間により構成しているため、炎孔面からの炎孔火炎や燃焼ガスにより高温に晒される外装容器の内壁面と接触する空気の流速を、内装容器のない外装容器のみの場合と比べ増速させることができ、この増速された空気により上記空気噴出部を構成する外装容器の冷却促進を図ることができる。これにより、空気噴出部の耐久性の維持向上を確実に実現させることができる。
【００１８】
特に、請求項２によれば、伝熱部材を介しての外装容器から内装容器への伝熱により外装容器のより一層の冷却促進を図ることができ、請求項３によれば、外装容器から凸部を介して内装容器への伝熱により外装容器のより一層の冷却促進を図ることができ、また、請求項４によれば、内装容器内に供給された空気を連通孔を通して供給通路に供給することにより、外装容器の冷却促進をより一層効果的に図ることができる。
【００１９】
請求項５の二段燃焼装置によれば、誘導壁によって、炎孔火炎を伸長を抑制して空気噴出部からの二次空気と炎孔面の炎孔火炎との直接の接触に起因するＮＯｘ増大化を回避して低ＮＯｘ化を図ることができる一方、燃焼ガスの誘導により燃焼ガスを乱流化させることなく二次空気と混合させることができる。その上で、空気通路内に流される空気によって、燃焼空間を区画する区画壁や、炎孔火炎と相対向して高温に加熱され易い誘導壁をその内端縁まで確実に冷却することができ、耐久性の維持向上を確実に実現させることができる。さらに、出口から燃焼空間に吹き出される空気を燃焼ガス中の未燃成分を燃焼させるための二次空気として有効利用することができる。
【００２０】
請求項６の二段燃焼装置によれば、請求項５の場合と同様に、炎孔火炎を伸長を抑制して空気噴出部からの二次空気と炎孔面の炎孔火炎との直接の接触に起因するＮＯｘ増大化を回避して低ＮＯｘ化を図ることができる一方、燃焼ガスの誘導により燃焼ガスを乱流化させることなく二次空気と混合させることができる。加えて、空気通路内に流される空気によって、燃焼空間を区画する区画壁や、炎孔火炎と相対向して高温に加熱され易い誘導壁をその内端縁まで確実に冷却することができ、耐久性の維持向上を確実に実現させることができる。さらに、区画壁や誘導壁を冷却した後の空気を炎孔面での燃焼用一次空気として有効利用することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る二段燃焼装置を示す。この二段燃焼装置は、その中央位置に燃焼空間２の下流側（図１の上側）に所定量突出する空気噴出部３が配設され、この空気噴出部３の側部位置に１又は２以上の燃焼管４１，４１，…の各先端炎孔により構成される炎孔面４が配設されている。上記の「中央位置」及び「側部位置」とは、二段燃焼装置が円筒型であればその中心側位置に空気噴出部３が配設されこれを取り囲むように外周側位置に炎孔面４が配設されるということであり、二段燃焼装置が平面視矩形の角筒型であればその幅方向中央位置に空気噴出部３が配設されこれを挟んで両外側位置にそれぞれ炎孔面４が配設されるということである。
【００２３】
上記の燃焼空間２は装置本体の区画壁２１により区画されて炎孔面４からその下流側（図１の上側）に拡がる空間のことであり、下流端側には図示省略の加熱対象が配設される。例えば給湯器の場合であると、内部を通過する水を熱交換加熱するための熱交換器が加熱対象として配設される。
【００２４】
そして、上記空気噴出部３よりも下流側近傍位置には上記区画壁２１から中央側に張り出した誘導壁２２が設けられ、この誘導壁２２の内端縁２２１により上記燃焼空間２に狭窄部２３が形成されている。上記誘導壁２２は上記炎孔面４の下流側位置において炎孔面４と相対向するように配置される一方、上記狭窄部２３の開口位置に臨んで上記空気噴出部３が配置されている。
【００２５】
上記空気噴出部３は、外装容器３１と、内装容器３２と、両者３１，３２間の隙間により構成された空気の供給通路３３とを備えており、上記外装容器３１の先端部３１１が上記炎孔面４からの炎孔火炎４２，４２，…よりも燃焼空間２の下流側に突出するように配設されている。上記供給通路３３は、外装容器３１の内壁面３１２と、内装容器３２の外壁面３２１とにより区画形成され、上流側の流入口３３１に図示省略の空気供給源（例えば送風機）からの空気が流入するようになっている。
【００２６】
上記外装容器３１の先端部３１１には複数の噴出口３４，３４，…が狭窄部２３に臨んで燃焼空間２の下流側に向けて開口され、各噴出口３４は上記供給通路３３に供給される空気を上記燃焼空間２に対し二次空気として吹き出すようになっている。一方、内装容器３２には、基端壁に上記空気供給源からの空気が流入する流入口３２２と、側壁及び頂壁をそれぞれ貫通して内装容器３３の内部と外部の供給通路３３とを連通させる複数の連通孔３２３，３２３，…とが形成されている。特に上記側壁に形成する連通孔３２３，３２３，…は、外装容器３１が特に高温に加熱される部位（例えば炎孔火炎４２に隣接する部位）に臨む位置に形成することが好ましい。
【００２７】
上記内装容器３２の流入口３２２と、供給通路３３の流入口３３１との流路面積比は、上記空気供給源からの供給空気が上記流入口３３１よりも多くの流量を上記流入口３２２から内装容器３２内に流入されるように設定されている。これにより、上記空気供給源から主要量の空気が流入口３２２を通して内装容器３２内に一旦流入してから上記側壁側の各連通孔３２３を通して供給通路３３に吹き込まれる一方、供給通路３３の流入口３３１から残りの比較的少量の空気が流入するようになっている。
【００２８】
上記炎孔面４を構成する各燃焼管４１には空気過剰率が１．０（１００％）未満に設定された燃料濃度の高い過濃燃料混合気が供給されるようになっており、炎孔面４において過濃燃料混合気の一次燃焼により不完全燃焼火炎である炎孔火炎４２，４２，…が形成されるようになっている。この際、上記炎孔面４に開口する一次空気の供給管４３，４３，…から一次空気の供給を受けて一次燃焼するようになっている。そして、炎孔火炎４２から発生する未燃成分を多く含む燃焼ガスが上記誘導壁２２に誘導されて狭窄部２３と空気噴出部３の先端部３１１との間に流れ、流れてきた燃焼ガスに対し空気噴出部３の各噴出口３４から二次空気が吹き出され、燃焼ガス中の未燃成分が完全燃焼（二次燃焼）されるようになっている。
【００２９】
なお、上記各燃焼管４１に対し上記の過濃燃料混合気に代えて空気を予混合しない燃料ガスそのものを供給して一次燃焼させるようにしてもよい。この場合にも燃焼ガス中の未燃成分が増加するだけで本実施形態での二段燃焼を適用することができる。以上説明した炎孔面４で一次燃焼させるために供給する過濃燃料ガス（過濃燃料混合気又は燃料ガスそのもの）については、以下の各実施形態においても同じである。
【００３０】
以上の第１実施形態の二段燃焼装置の場合、誘導壁２２が炎孔面４の前方を覆っているため炎孔火炎４２，４２，…の伸長が抑制され、空気噴出部３の前方空間に対し燃焼ガスのみを誘導させることができ、空気噴出部３からの二次空気を燃焼ガスのみに対して吹き出させることができる。つまり、上記誘導壁２２が空気噴出部３からの二次空気と、炎孔火炎４２，４２，…との直接の接触を分離・遮断する機能と、炎孔火炎４２，４２，…から発生する燃焼ガスの流れを空気噴出部３から吹き出される二次空気に対し交差するように誘導する機能とを発揮する。上記分離・遮断機能により二次空気が炎孔火炎４２，４２，…に直接に接触することに起因するＮＯｘ増大を回避して低ＮＯｘ化を実現することができ、また、上記誘導機能により燃焼ガスの乱流化を抑制しつつ燃焼ガスの内部まで二次空気を貫通供給させて燃焼ガスと二次空気との混合促進を図ることができる。この乱流化抑制により燃焼騒音の発生を極力抑制しつつ、混合促進により未燃成分の完全燃焼化を図ることができる。さらに、二次空気との接触により燃焼ガス温度を低下させて低ＮＯｘ化にも寄与させることができる。
【００３１】
加えて、二次空気が狭窄部２３の開口を貫通して燃焼空間２の下流側に向けて吹き出され、この二次空気により燃焼ガスが燃焼空間２の下流側に吹き出されることになるため、燃焼ガスの流れを大きく乱すことなく燃焼空間２の下流側に向けて燃焼ガス中の未燃成分の二次燃焼を燃焼空間２の下流側に向けることができる。
【００３２】
加えて、炎孔火炎４２，４２，…や燃焼ガスに晒されて高温に加熱される空気噴出部３の特に外装容器３１の冷却の促進を図ることができ、空気噴出部３の耐久性の維持向上を図ることができる。すなわち、各噴出孔３４まで供給される空気は比較的狭い流路とされた供給通路３３を通過するため、空気供給源からの空気の流れが上記供給通路３３においては増速され、この増速された空気流が外装容器３１の内壁面３１２と接触してこの内壁面３１２を効果的に冷却することができるようになる。
【００３３】
しかも、供給通路３３に供給される空気の主要量が内装容器３２内に一旦流入してから各連通孔３２３を通して吹き込まれるため、初めから流入口３３１から流入する空気と比べ低温に維持され、このような内装容器３１内の空気により上記外装容器３１の内壁面３１２の冷却機能をより増大させることができる。さらに、上記各連通孔３２３を外装容器３１の特に高温に加熱される部位に臨んで配置することにより、上記の冷却機能をより一層増大させて冷却の促進を図ることができることになる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
図２は第２実施形態の二段燃焼装置の主要部を示している。この第２実施形態の二段燃焼装置においては、その燃焼空間２を区画する区画壁及び誘導壁が第１実施形態で説明したものと同じであるため図２ではそれらの図示を省略し、第１実施形態と異なる構成を採用した空気噴出部３ａを主体に図示している。以下の各実施形態で説明する図３、図５及び図７においても、上記と同様に第１実施形態と同じであるため区画壁及び誘導壁について図示を省略している。
【００３５】
上記空気噴出部３ａは、先端部３１１に噴出口３４，３４，…を有する外装容器３１と、内装容器３２ａと、外装容器３１の内壁面３１２と内装容器３２の外壁面３２１との間の隙間により構成した空気の供給通路３３ａとを備えている点では第１実施形態の空気噴出部３と同様であるが、内装容器３２が供給通路３３ａとは連通していない点で異なる。
【００３６】
すなわち、上記内装容器３２ａは供給通路３３ａを比較的狭い内幅に形成するために外装容器３１の内部空間の一部を除外する役割を果たしている。そして、外装容器３１の基端側には、多数の貫通孔が開けられた多孔板３５が設置され、この多孔板３５によって図示省略の空気供給源から供給されてくる空気を整流化した状態で供給通路３３ａに均一に流入させるようになっている。
【００３７】
この第２実施形態では、空気供給源から供給される空気の流路が内装容器３２の存在により大幅に狭められた供給通路３３ａに流入し、この供給通路３３ａを通過した空気が各噴出口３４から燃焼空間２に吹き出されることになる。このため、上記供給通路３３ａにおいては空気流の流速が大幅に増速され、この増速された空気が外装容器３１の内壁面３１２と接触するため、この外装容器３１の冷却を促進させることができる。これにより、空気供給源から供給される空気の流量がたとえ低下したとしても、上記増速により冷却機能を維持して耐久性の維持向上を図ることができる。
【００３８】
＜第３実施形態＞
図３は第３実施形態の空気噴出部３ｂを示している。この空気噴出部３ｂは、第２実施形態の多孔板３５の代わりに整流板３６を供給通路３３ａの上流側位置に介在させたものである。
【００３９】
すなわち、上記整流板３６は、二段燃焼装置が角筒型であり外装容器３１が平面視で矩形形状を有している場合には図４（ａ）に示すように帯板状部材３６１に対し長手方向全長にほぼ等間隔に貫通孔３６２，３６２，…を開けたものであり、また、上記二段燃焼装置が円筒型であり外装容器３１がドーム状の形状を有している場合には図４（ｂ）に示すようにドーナッツ板状部材３６３に対し周方向全周にほぼ等間隔に貫通孔３６２，３６２，…を開けたものである。
【００４０】
この第３実施形態の場合には、空気供給源からの空気が上記各貫通孔３６２を通過して供給通路３３ａに流入することになるため、外装容器３１の内壁面３１２に対し供給通路３３ａ内を通過する空気を全面に亘り均等に接触させることができる。このため、外装容器３１を均一に冷却して外装容器３１の全体を効果的に冷却することができる。
【００４１】
＜第４実施形態＞
図５は第４実施形態の空気噴出部３ｃを示している。この空気噴出部３ｃは、供給通路３３ａに伝熱部材３７を介装させたものである。
【００４２】
すなわち、上記伝熱部材３７は、図６（ａ）に外装容器３１が平面視で矩形形状を有している場合（例えば二段燃焼装置が角筒型の場合）を、図６（ｂ）に外装容器３１がドーム状の形状を有している場合（例えば二段燃焼装置が円筒型の場合）をそれぞれ示すように、波の高さが供給通路３３ａの内幅に対応した波形板により構成されている。そして、上記伝熱部材３７の凸波部３７１が外装容器３１の内壁面３１２に接触し、凹波部３７２が内装容器３２の外壁面３２１に接触するように配設され、これにより、供給通路３３ａの開口断面を図６（ａ）の場合には長手方向全長に亘り、図６（ｂ）の場合には周方向全周に亘りそれぞれ区分けするようになっている。
【００４３】
この第４実施形態の場合には、供給通路３３ａを通過する空気による外装容器３１等の冷却効果を得ることができる上に、外装容器３１の受けた熱が上記伝熱部材３７を介して内装容器３２側に伝熱されることによる冷却効果をも得ることができる。加えて、上記供給通路３３ａが波形板状の伝熱部材３７により均等に分割して区分けされているため、各区分けされた供給通路３３ａ内の空気の流速をほぼ均等にすることができ、これにより、外装容器３１の内壁面３１２の冷却効果を全面に亘り均等に得ることができる。
【００４４】
＜第５実施形態＞
図７は第５実施形態の空気噴出部３ｄを示している。この空気噴出部３ｄは、内装容器３２ａの外壁面３２１に多数の凸部３８，３８，…を一体に形成し、この各凸部３８を介して外装容器３１からの伝熱を可能としたものである。
【００４５】
すなわち、上記内装容器３２ａの側壁の外壁面３２１には図８にも示すように外方に突出して外装容器３１の内壁面３１２に当接する多数の凸部３８，３８，…が例えば図８に示すように千鳥状配置で一体形成されている。
【００４６】
そして、この第５実施形態の場合には、供給通路３３ａを通過する空気による外装容器３１等の冷却効果を得ることができる上に、外装容器３１の受けた熱が上記各凸部３８を介して内装容器３２側に伝熱されることによる冷却効果をも得ることができる。また、上記供給通路３３ａを通過する空気の流れ（図８の点線の矢印参照）が各凸部３８により分散されるため、外装容器３１の内壁面３１２の冷却効果を全面に亘り均等に得ることができる。さらに、内装容器３２ａを外装容器３１に組み付ける際に内装容器３２ａの外装容器３１に対する位置決めを上記各凸部３８により容易かつ確実に行うことができ、供給通路３３ａのための隙間を確実に確保することができる。
【００４７】
＜第６実施形態＞
図９は、本発明の第６実施形態に係る二段燃焼装置を示している。図９において符号３ｅは空気噴出部であり、この空気噴出部３ｅは第１〜第５実施形態における外装容器３１のみにより構成されている。また、同図において符号２２ａは誘導壁であり、この誘導壁２２ａは第１〜第５実施形態の誘導壁２２と同様に配置されてその内端縁によって狭窄部２３を形成するようになっている。さらに、符号５は空気通路であり、この空気通路５は燃焼空間２を区画する区画壁２１の外面側から上記誘導壁２２ａの内部にかけて連続して形成されている。
【００４８】
上記空気通路５は、上流側から供給される空気を内部に沿って通過させた後に上記誘導壁２２ａの吹き出し口２２２，２２２，…から燃焼空間２に対し二次空気の一部として吹き出されるようになっている。この際、上記誘導壁２２ａの内部空間に配設されたガイド部材５１によって空気が内端縁２２１の内壁面２２３まで導かれた後に、上記各吹き出し口２２２から吹き出されるようになっている。
【００４９】
この第６実施形態の場合、炎孔火炎４２，４２，…に隣接し燃焼ガスと直接に接触する区画壁２１や誘導壁２２ａに対し、空気通路５内を通過する空気が接触しながら熱を奪うため、区画壁２１や誘導壁２２ａの冷却促進を図ることができる。しかも、この際、空気通路５内の空気が誘導壁２２ａの内端縁２２１まで導かれてその内壁面２２３と接触するため、特に高温に加熱され易い内端縁２２１まで確実に冷却することができる。この際、ガイド部材５１により空気通路５の流路面積を同じか小さくすることができ、空気の流速を同じに維持するか増速させて上記内端縁２２１の冷却を効果的に行うことができる。そして、冷却のために流された空気は各吹き出し口２２２から燃焼空間２に吹き出されるため、二次空気として有効に利用することができる。
【００５０】
＜第７実施形態＞
図１０は、本発明の第７実施形態に係る二段燃焼装置を示している。この第７実施形態は上記の第６実施形態におけるガイド部材５１に対し凸部５２，５２，…を一体に形成したものである。その他の構成要素は第６実施形態のものと同様構成であるため、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５１】
上記各凸部５２は、図１１にも示すようにガイド部材５１から突出して、その先端が誘導壁２２ａの炎孔火炎４２，４２，…に臨む側の内壁面２２４と、内端縁２２１の内壁面２２３とに当接するようになっている。そして、この各凸部５２を介して上記両内壁面２２３，２２４の熱を伝熱させて冷却促進が図られる一方、通過する空気を均等に分散させて均一な冷却効果を得ることができる。加えて、ガイド部材５１の設置時の位置決めも容易に行い得ることになる。
【００５２】
＜第８実施形態＞
図１２は、本発明の第８実施形態に係る二段燃焼装置を示している。この第８実施形態は誘導壁２２ｂ内の空気の流れを、上記の第６又は第７実施形態における誘導壁２２ａ内の空気の流れとは異なる構成にしたものである。その他の構成要素は第６又は第７実施形態のものと同様構成であるため、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５３】
この第８実施形態では、誘導壁２２ｂの内部空間に内部部材５３を配設して二重壁構造にしている。そして、この内部部材５３により上流側から供給されてきた空気を内部部材５３の内部に導いた後に、連通孔５３１，５３１を通して炎孔火炎４２側の内壁面２２４に空気を吹き当てると共に、連通孔５３２を通して内端縁２２１の内壁面２２３に空気を吹き当てるようにしている。これにより、誘導壁２２ｂの炎孔火炎４２側及び狭窄部２３側の各内壁面２２４，２２３の冷却促進を図ることができる。最終的には吹き出し口２２２から燃焼空間２に対し二次空気として吹き出されて有効利用されることになる。
【００５４】
＜第９実施形態＞
図１３は第９実施形態の二段燃焼装置の主要部を示している。この第９実施形態は、区画壁２１及び誘導壁２２ｃを冷却した後の空気を炎孔面４での空気供給管４３，４３，…に導いて、炎孔火炎４２，４２，…の燃焼のための一次空気として有効利用するようにしたものである。なお、図１３では空気通路５ａ，５ｂを主体にした主要部のみを図示しているが、図示を省略したその他の構成は上記の第６〜第８実施形態と同様である。
【００５５】
第９実施形態では、隔壁５４を設けることにより空気通路５の内部を、外側から空気を誘導壁２２ｃの内端縁２２１の内壁面２２３まで導く外側空気通路５ａと、この内壁面２２３で折り返して炎孔火炎４２側の内壁面２２４及び区画壁２１の内壁面を通過させる内側空気通路５ｂとに区画している。そして、内側空気通路５ｂの下流端を上記各空気供給管４３に連通させている。これにより、誘導壁２２ｃや区画壁２１を冷却した空気を炎孔面４での一次燃焼のための一次空気として有効利用し得るようになる。
【００５６】
＜第１０実施形態＞
図１４は第１０実施形態の二段燃焼装置の主要部を示している。なお、図１４に示す二段燃焼装置は第９実施形態と同様に主要部のみを図示し、図示を省略したその他の構成は上記の第６〜第８実施形態と同様である。
【００５７】
この第１０実施形態は、区画壁２１及び誘導壁２２ｃを冷却する空気通路５ｃに対し、その空き通路５ｃ内の空気を冷却するための冷却媒体の循環路６を追加したものである。
【００５８】
この第１０実施形態では、隔壁部材７を介して空気通路５ｃと、循環路６とを隣接させている。上記空気通路５ｃは供給された空気を区画壁２１に沿って誘導壁２２ｄ側に流し、その誘導壁２２ｄの炎孔火炎４２側の内壁面２２４及び内端縁２２１の内壁面２２３に沿って流した後に吹き出し口２２２，２２２，…から燃焼空間２に二次空気として吹き出させるようになっている。一方、上記循環路６は内部部材６１によって往復路が形成され、冷却媒体（例えば水）を上記内端縁２２１側まで導いた後に上記隔壁部材７と接触しつつ戻すようになっている。
【００５９】
これにより、上記空気通路５ｃ内に流される空気を隔壁部材７を介して冷却媒体との接触により冷却することができ、区画壁２１及び誘導壁２２ｄの冷却効果をさらに高めることができる。
【００６０】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記第１〜第１０実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば第１実施形態の内装容器３２を例えば多孔質素材又は多孔板素材を用いて構成するようにしてもよい。また、上記第４実施形態では、波形板状の伝熱部材３７を示したが、伝熱し得る材料であれば形状の如何を問わずいずれの形状のものでも適用することができる。
【００６１】
さらに、第６〜第１０実施形態に対し第１〜第５実施形態のいずれかの空気噴出部３，３ａ〜３ｄを適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面説明図である。
【図２】第２実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図３】第３実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線からの拡大矢視図であり、図４（ａ）は空気噴出部が平面視で矩形形状を有している場合の整流板を、図４（ｂ）は空気噴出部がドーム状の形状を有している場合の整流板をそれぞれ示す。
【図５】第４実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線における拡大部分断面図であり、図６（ａ）は空気噴出部が平面視で矩形形状を有している場合の伝熱部材を、図６（ｂ）は空気噴出部がドーム状の形状を有している場合の伝熱部材をそれぞれ示す。
【図７】第５実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線における拡大部分断面図である。
【図９】第６実施形態を示す断面説明図である。
【図１０】第７実施形態を示す断面説明図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線における部分断面図である。
【図１２】第８実施形態を示す断面説明図である。
【図１３】第９実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図１４】第１０実施形態の主要部を示す断面説明図である。
【図１５】従来の問題点を説明するための断面説明図である。
【符号の説明】
２　　　　　　　燃焼空間
３，３ａ〜３ｄ　空気噴出部
４　　　　　　　炎孔面
５，５ａ〜５ｃ　空気通路
２２ａ〜２２ｄ　誘導壁
３１　　　　　　外装容器
３２，３２ａ　　内装容器
３３，３３ａ　　供給通路
３４　　　　　　噴出口
３７　　　　　　伝熱部材
３８　　　　　　凸部
４２　　　　　　炎孔火炎
３１１　　　　　先端部
３１２　　　　　外装容器の内壁面
３２１　　　　　内装容器の外壁面
３２３　　　　　連通孔
【図１】
2004093023.tif 000003
【図２】
2004093023.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004093023.tif 000006
【図５】
2004093023.tif 000007
【図６】
2004093023.tif 000008
【図７】
2004093023.tif 000009
【図８】
2004093023.tif 000010
【図９】
2004093023.tif 000011
【図１０】
2004093023.tif 000012
【図１１】
2004093023.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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