(57)【要約】【課題】  燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量を簡単な構成で低減できると共に安定した燃焼が行える燃焼装置を提供する。【解決手段】  本発明の燃焼装置は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管１３の外周に燃焼用空気供給路１４が設けられ、この燃焼用空気供給路における燃料ガス供給管の先端部に保炎板１５が設けられると共に燃料ガス供給管の先端における燃料ガス噴出口１３ａ，１３ｂの近傍に着火手段１６が設けられてなる燃焼筒１０と、この燃焼筒の外周側で燃焼筒よりも噴出方向前方に突出すると共にこの燃焼筒先端の噴出口の近傍に燃焼排ガスを導く排ガス導入口２１が設けられてなる外管２０とを備えるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを供給する燃料ガス供給管の外周に燃焼用空気供給路が設けられ、この燃焼用空気供給路における燃料ガス供給管の先端部に保炎板が設けられると共に上記の燃料ガス供給管の先端における燃料ガス噴出口の近傍に着火手段が設けられてなる燃焼筒と、この燃焼筒の外周側で燃焼筒よりも噴出方向前方に突出すると共に上記の燃焼筒先端の噴出口の近傍に排ガスを導く排ガス導入口が設けられてなる外管とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載した燃焼装置において、上記の燃焼筒の先端部が噴出口に向けて収縮した形状に形成されると共に、上記の外管がベンチュリ管状になっており、この外管の径が小さくなったスロート部が上記の排ガス導入口及び燃焼筒先端の噴出口よりも噴出方向前方に位置していることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した燃焼装置において、上記の燃焼筒の内径をＤ、上記の燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離をＬとした場合、Ｌ／Ｄの値が０．５〜２．７の範囲であることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃焼装置に係り、特に、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量を簡単な構成で低減できると共に安定した燃焼が行えるようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から環境保護のために、燃焼装置によって燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガス中に存在するＮＯｘの量を少なくする方法が検討されている。
【０００３】
ここで、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量は、燃焼時に空気が十分に供給されて火炎温度が高くなるに従って増加することが知られている。
【０００４】
そして、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量を少なくする方法の一つとして、燃焼排ガスを循環させて、この燃焼排ガスを燃焼用空気に混入させ、このように燃焼排ガスが混入された燃焼用空気と燃料ガスとを混合させて燃焼させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００５】
しかし、このように燃焼排ガスを循環させて、この燃焼排ガスを燃焼用空気に混入させる場合には、燃焼排ガスを循環させて燃焼用空気に導く流路を確保する必要があり、装置が大型化して設備コストが高くつくという問題があり、また燃焼排ガスが混入された燃焼用空気と燃料ガスとを混合させて燃焼させる場合、安定した燃焼が行えなくなるという問題もあった。
【特許文献１】実公昭５７−３６８８３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４０００８号公報
【特許文献３】特開２０００−２８３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は、従来の燃焼装置における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量を簡単な構成で低減できると共に安定した燃焼が行えるようにすることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明における燃焼装置においては、上記のような課題を解決するため、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管の外周に燃焼用空気供給路が設けられ、この燃焼用空気供給路における燃料ガス供給管の先端部に保炎板が設けられると共に上記の燃料ガス供給管の先端における燃料ガス噴出口の近傍に着火手段が設けられてなる燃焼筒と、この燃焼筒の外周側で燃焼筒よりも噴出方向前方に突出すると共に上記の燃焼筒先端の噴出口の近傍に排ガスを導く排ガス導入口が設けられてなる外管とを備えるようにした。
【０００８】
ここで、この発明における燃焼装置においては、上記の燃焼筒の先端部を噴出口に向けて収縮した形状に形成すると共に、上記の外管をベンチュリ管状に形成し、この外管の径が小さくなったスロート部を上記の排ガス導入口及び燃焼筒先端の噴出口よりも噴出方向前方に位置させることが好ましい。
【０００９】
また、この発明における燃焼装置においては、上記の燃焼筒の内径をＤ、上記の燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離をＬとした場合に、Ｌ／Ｄの値が０．５〜２．７の範囲になるようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明における燃焼装置においては、燃料ガス供給管の外周に設けられた燃焼用空気供給路を通して導かれた燃焼用空気を上記の保炎板により分散させて燃料ガス供給管の先端部に導き、この燃焼用空気と燃料ガス供給管の先端部における燃料ガス噴出口から噴出される燃料ガスとを混合させると共に上記の着火手段により着火させて、この燃焼用空気と燃料ガスとを上記の燃焼筒内においてある程度燃焼させ、この燃焼火炎を燃焼筒先端の噴出口から噴出させると共に、上記の外管に設けられた排ガス導入口を通して燃焼筒先端の噴出口の近傍に導かれた燃焼排ガスを、上記の燃焼筒の噴出口から噴出された燃焼火炎中に混合させて、この外管内においてさらに燃料ガスを燃焼させるようにする。
【００１１】
ここで、上記のように燃焼用空気と燃料ガスとを燃焼筒内においてある程度燃焼させた後、この燃焼筒先端の噴出口から噴出された燃焼火炎に対して燃焼排ガスを混合させて外管内においてさらに燃料ガスを燃焼させるようにすると、火炎の温度が大きく上昇するのが抑制されて、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量が低減されるようになる。また、燃焼排ガスを循環させて、この燃焼排ガスを燃焼用空気に混入させる従来の燃焼装置のように、燃焼排ガスを循環させて燃焼用空気に導く流路を確保する必要がなく、装置が大型化してコストが高くつくということがなくなると共に、燃焼排ガスが混入された燃焼用空気を燃料ガスと混合させて燃焼させる場合のように燃焼が不安定になるということもなく、安定した燃焼が行えるようになる。
【００１２】
また、この発明における燃焼装置において、上記の燃焼筒の先端部を噴出口に向けて収縮した形状に形成すると共に、上記の外管をベンチュリ管状に形成し、この外管の径が小さくなったスロート部を上記の排ガス導入口及び燃焼筒先端の噴出口よりも噴出方向前方に位置させると、上記の燃焼筒の噴出口から噴出された燃焼火炎の速度が速まると共に、上記の外管におけるベンチュリ効果により、加熱炉内における燃焼排ガスが外管に設けられた排ガス導入口を通して燃焼筒先端の噴出口の近傍に効率よく導かれるようになり、十分な量の燃焼排ガスが燃焼火炎に供給されるようになる。
【００１３】
また、この発明における燃焼装置において、上記の燃焼筒の内径をＤ、上記の燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離をＬとした場合に、Ｌ／Ｄの値が小さすぎると、燃焼筒内において燃焼用空気と燃料ガスとが適切に燃焼されなくなってリフト燃焼などが発生して燃焼が不安定になる一方、Ｌ／Ｄの値が大きくなりすぎると、燃焼筒内において燃焼用空気と燃料ガスとが十分に燃焼されて、この燃焼筒内において既にＮＯｘが発生してしまい、その後、上記のように燃焼排ガスを混合させても、ＮＯｘの発生量を十分に低減させることができなくなる。これに対して、前記のようにＬ／Ｄの値を０．５〜２．７の範囲にすると、燃焼が不安定になることなく、ＮＯｘの発生量を十分に低減させることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態に係る燃焼装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、この発明に係る燃焼装置は下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。
【００１５】
この実施形態における燃焼装置においては、図１に示すように、燃焼筒１０の後部側に燃焼用空気を燃焼筒１０内に供給する燃焼用空気供給口１１が設けられると共に、この燃焼筒１０の先端部がテーパー状に収縮され、このように収縮された燃焼筒１０の先端に噴出口１２が設けられている。
【００１６】
そして、この燃焼筒１０の内部に燃料ガスを導く燃料ガス供給管１３が設けられ、この燃料ガス供給管１３の外周と燃焼筒１０の内周との間に、上記の燃焼用空気供給口１１から燃焼筒１０内に供給された燃焼用空気を導く燃焼用空気供給路１４が形成されている。ここで、上記の燃料ガス供給管１３においては、図１及び図２に示すように、その先端及び先端部の外周に燃料ガスを噴出する燃料ガス噴出口１３ａ，１３ｂが設けられている。
【００１７】
また、上記の燃焼用空気供給路１４における燃料ガス供給管１３の先端側の部分には、複数の空気通過口１５ａを有する保炎板１５が設けられると共に、この保炎板１５の前方において、スパークプラグ又はパイロットバーナ等の着火手段１６が、上記の燃料ガス供給管１３の先端部の外周に設けられた燃料ガス噴出口１３ｂの近傍に設けられている。
【００１８】
そして、上記の燃焼筒１０の外周側において、この燃焼筒１０先端の噴出口１２より噴出方向前方に突出するようにしてベンチュリ管状になった外管２０が設けられると共に、上記の燃焼筒１０先端の噴出口１２の近傍において、この外管２０に排ガス導入口２１が周方向に沿って複数設けられている。
【００１９】
また、上記のようにベンチュリ管状になった外管２０において、径が小さくなったスロート部２２が上記の排ガス導入口２１及び燃焼筒１０先端の噴出口１２よりも噴出方向前方に位置され、このスロート部２２から噴出方向先端部がテーパー状に広がった形状になっている。
【００２０】
そして、この実施形態においては、前記の図１に示すように、上記の燃焼装置をバーナタイル３０に設けられた取付部３１に取り付けると共に、この燃焼装置の先端側を上記のバーナタイル３０の取付部３１から前方に向けてテーパー状に広がったバーナタイル３０の口部３２内に突出させるようにし、この状態で、燃焼装置が取り付けられたバーナタイル３０を、加熱炉４０の所定位置に取り付けるようにしている。
【００２１】
ここで、この実施形態における燃焼装置により燃料ガスを燃焼させるにあたっては、上記の燃料ガス供給管１３を通して燃料ガスをその先端及び先端部の外周に設けられた燃料ガス噴出口１３ａ，１３ｂに導き、各燃料ガス噴出口１３ａ，１３ｂから燃料ガスを燃焼筒１０内に噴出させると共に、上記の燃焼用空気供給口１１から燃焼筒１０内に供給された燃焼用空気を、燃焼用空気供給路１４を通して保炎板１５に導き、この保炎板１５に設けられた空気通過口１５ａを通して上記の燃焼用空気を分散させながら燃料ガス供給管１３の先端部に導き、上記の燃料ガスと混合させるようにする。
【００２２】
そして、このように燃焼用空気と混合された燃料ガスを上記の着火手段１６によって着火させ、燃焼用空気と混合された燃料ガスを上記の燃焼筒１０内においてある程度燃焼させ、この燃焼火炎を上記のように収縮された燃焼筒１０先端の噴出口１２から上記の外管２０内に噴出させると共に、加熱炉４０内における燃焼排ガスをバーナタイル３０の口部３２から外管２０に設けられた上記の排ガス導入口２１を通してこの外管２０内に導き、このように導かれた燃焼排ガスを上記の燃焼火炎に供給しながら、この外管２０内においてさらに燃料ガスを燃焼させて、加熱炉４０内に噴出させるようにする。
【００２３】
ここで、上記のように燃焼用空気と混合された燃料ガスを燃焼筒１０内においてある程度燃焼させて、この燃焼火炎を外管２０内に噴出させると、上記の外管２０の径が小さくなったスロート部２２において燃焼火炎の速度が速まり、これによるベンチュリ効果によって、加熱炉４０内における燃焼排ガスがバーナタイル３０の口部３２から上記の排ガス導入口２１を通して外管２０内に十分に導かれ、十分な量の燃焼排ガスが燃焼火炎に供給されるようになる。この結果、燃焼火炎の温度が大きく上昇するのが抑制され、燃焼排ガス中におけるＮＯｘの量が低減されるようになる。
【００２４】
ここで、上記の燃焼装置において、上記の燃焼筒１０の内径Ｄや、上記の燃料ガス供給管１３の先端から燃焼筒１０先端の噴出口１２までの距離Ｌを変更させて、Ｌ／Ｄの値を変化させた場合において、上記の排ガス導入口２１を通して外管２０内に導かれる燃焼排ガスの導入率及び燃焼排ガス中におけるＮＯｘ生成率がどのように変化するかを調べ、燃焼排ガス導入率が変化する状態を図３に、燃焼排ガス中におけるＮＯｘ生成率が変化する状態を図４に示した。
【００２５】
この結果、図３に示すように、上記のＬ／Ｄの値が大きくなるに従い、燃焼排ガス導入率が大きくなり、上記の排ガス導入口２１を通して外管２０内に導かれる燃焼排ガスの量が増加した。
【００２６】
一方、燃焼排ガス中におけるＮＯｘ生成率は、図４に示すように、上記のＬ／Ｄの値が１．５付近において最小になっており、Ｌ／Ｄの値が０．５〜２．７の範囲ではＮＯｘ生成率の増加が低くなっていた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る燃焼装置を、バーナタイルを介して加熱炉に取り付けた状態を示した概略断面説明図である。
【図２】同実施形態に係る燃焼装置において、燃料ガス供給管の先端部の状態を示した断面説明図である。
【図３】同実施形態に係る燃焼装置において、燃焼筒の内径Ｄと、燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離Ｌとを変更させて、Ｌ／Ｄの値を変化させた場合に排ガス導入口を通して外管内に導かれる燃焼排ガスの導入率が変化する状態を示した模式図である。
【図４】同実施形態に係る燃焼装置において、燃焼筒の内径Ｄと、燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離Ｌとを変更させて、Ｌ／Ｄの値を変化させた場合に燃焼排ガス中におけるＮＯｘ生成率が変化する状態を示した模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  燃焼筒
１１  燃焼用空気供給口
１２  噴出口
１３  燃料ガス供給管
１３ａ，１３ｂ  燃料ガス噴出口
１４  燃焼用空気供給路
１５  保炎板
１５ａ  空気通過口
１６  着火手段
２０  外管
２１  排ガス導入口
２２  スロート部
３０  バーナタイル
３１  取付部
３２  口部
４０  加熱炉
Ｄ  燃焼筒の内径
Ｌ  燃料ガス供給管の先端から燃焼筒先端の噴出口までの距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007085567.tif 000006