CN1143981C - 燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低NOx燃烧装置，谋求该装置的低NOx化与小型化。为此，本装置的构成，设有喷出稀释混合气的稀释火焰口102、和接近稀释火焰口102设置的喷出第1浓混合气的第1浓火焰口106，以及接近第1浓火焰口106设置、喷出混合气浓度低于第1浓火焰口106的第2浓混合气的第2浓火焰口109。由此，由第1浓火焰口106供给的第1浓混合气通过第2浓火焰口109上的稳定火焰发生热分解，所生成的活性化学种类通过扩散供给稀释火焰根部，形成活化燃烧反应的“高温与高反应区域”，从而，即使高速的稀释混合气也能稳定化，可实现超低NOx化与小型化。

Description

燃烧装置

技术领域

本发明主要涉及在家用或公用的燃烧装置中，尤其为谋求超低NOx化的同时使装置小型化的燃烧装置。

技术背景

已有的这种低NOx燃烧装置，一般为特开平6-82011号公报所公开的图12所示的装置。该低NOx燃烧装置是由从淡火焰口1向燃烧室喷出供给稀释混合气的淡燃烧器2、和在淡燃烧器2的两侧由浓火焰口3喷出供给浓混合气的浓燃烧器4交替配置而构成的。

于是，由所述淡燃烧器2供给的稀释混合气在燃烧室内火焰温度低，因此，为低NOx，但本身形成不稳定的稀释火焰。另一方面，由浓燃烧器4供给的浓混合气在燃烧室内火焰温度高，因此，NOx浓度高，但本身形成稳定的浓火焰，通过向接近的稀释火焰供给热能，促进燃烧反应，作为整体实现所谓不稳定浓淡燃烧。于是，设定淡燃烧器2的燃烧供给比例大于浓燃烧器4的燃料供给比例，作为整体谋求了低NOx化。

此外，作为另一实例，有特开平7-310906号公报所公开的同样分阶段地使混合气浓度发生变化的谋求低NOx化的浓淡燃烧式的燃烧装置。该装置如图13所示，其构成为：在浓混合气室9中由稀释混合气室(未图示)向与淡火焰口10连接的稀释混合气通道11中向由隔墙隔离的区域12设置浓混合气喷射口13。

于是，由上述浓混合气室9通过向浓混合气喷射口13向由隔墙隔离的区域12的稀释混合气通道11供给浓混合气，在淡火焰口10的两端形成中间浓度的中间火焰A与低流速的稀释火焰B，使主火焰的稀释火焰C与浓火焰D一起作用使之稳定化而谋求低NOx化。

然而，若通过上述已有的第1实例中的低NOx燃烧装置，增加淡燃烧器2的燃料供给比例来谋求NOx进一步的降低，为了保持稀释混合气的浓度，则需增加空气的分量与供给，并大幅度地增加由淡火焰口1所喷出的稀释混合气的喷出速度。但是，由于浓燃烧器4的燃料供给比例的分量变小而为由浓火焰的热能使稀释火焰稳定化的方式，所以喷出流速增加的稀释火焰变得非常不稳定，因此存在着低NOx化受到限制的问题。

此外，上述已有的第2实例的低NOx燃烧装置中，由隔墙隔离的区域12的混合气浓度通过浓混合气与稀释混合气的混合而成为中间浓度，所形成的中间火焰A恰好其燃烧速度变为最高的接近理论混合比的浓度。另一方面，中间火焰A的中间浓度的混合气由火焰口喷出流速为最小。因此，中间火焰接近火焰口并加热该火焰口，火焰口赤热或火焰也在上游则发生逆转。于是，低流速的稀释火焰B也同样接近该火焰口并使火焰口发生赤热，因此难于使燃烧量的可变幅度增大。此外，决定成为主火焰的稀释火焰C的稳定性的火焰根部使低流速的稀释火焰B成为形成实质上的火焰根部，由于火焰温度不高，所以保持火焰的效果变小。因此，即使在这一点上，燃烧量的可变调节幅度变小，稀释火焰的燃烧比例更进一步增加，谋求进一步的低NOx化与小型化受到限制。

这样，在已有的燃烧装置中，尤其为了谋求低NOx，增加稀释火焰的燃料供给比例时，使稀释混合气的喷出流速加大，另一方面，通过热效应保持火焰的浓火焰变小，而且向中心部火焰口混合气的浓度分阶段单调式变化呈稀释方式，稀释火焰的稳定性受到制约，而且，为了谋求进一步的低NOx化与小型化，加大稀释混合气的喷出流速或使浓度进一步稀释均受到限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的燃烧装置包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；所述各火焰口接近配置，同时使第1浓火焰口位于稀释火焰口附近。

这里，对于决定解决上述技术课题的稀释火焰稳定性的火焰根部的结构进行了详细研究，其结果，通过上述构成阐明了如下问题。即，通过比由第2浓火焰口供给的第1浓火焰口稀释的浓混合气，自身形成稳定火焰，促进由第1浓火焰口喷出的浓混合气的热分解反应。于是可看出，由第1浓火焰口供给的浓混合气通过该热分解大量产生化学上活性中间产物，该中间产物向稀释火焰口上所形成的稀释火焰根部扩散供给，并在其根部的微小空间形成活化燃烧反应的“高温与高反应区域”，由此，稀释火焰本身被稳定化。于是，从物质扩散的基本的胡克定律断判明：由稀释火焰口与第1浓火焰口喷出的混合气体浓度差愈大，或者稀释火焰口与第1浓火焰口的距离愈小，则愈容易形成“高温与高反应区域”。因此，增加稀释混合气的喷出流速，可使稀释混合气浓度变小，所以可谋求进一步低NOx化与小型化，同时，伴随着燃烧量可变幅度的扩大或空气的高速流动，可实现稳定燃烧。这样，为了与已有的浓淡燃烧相识别，将供给相互不同浓度的混合气体实现超低NOx的燃烧的燃烧方式以后称这为“多浓度燃烧”。

以下简要说明上述发明的实施方式

首先，第1燃烧装置，包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；所述各火焰口接近配置，同时第1浓火焰口位于稀释火焰口附近，而且，由所述稀释火焰口喷出的稀释混合气的喷出速度设定为快于由第1浓火焰口喷出的第1浓混合气的喷出速度。

于是，在稀释火焰根部形成使燃烧反应活化的“高温与高反应区域”。这样，使稀释火焰自身稳定化。因此，可增加稀释混合气的喷出流速，使稀释混合气浓度变小，所以可达到更进一步低NOx化和小型化，伴随着扩大燃烧量可变幅度或高速变动空气，可实现稳定燃烧。

第2燃烧装置，包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；所述各火焰口接近配置，同时第1浓火焰口与第2浓火焰口夹住稀释火焰口构成。

于是，由于可使第1浓火焰口、第2浓火焰口的数量限制到最低，所以可使燃烧装置重量轻且可廉价地制造。此外，通过在稀释火焰的左右两侧不同的浓度，即具有不同固有振动频率的预混合火焰在左右对称地形成，抑制振动传播，并可有效地抑制以某种特定频率发生很大声音的所谓振动燃烧。

第3燃烧装置，包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；所述各火焰口接近配置，同时稀释火焰口的混合气流入邻近的火焰口而构成，将稀释火焰口邻近的火焰口作成喷出稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口。

于是，由于将稀释火焰口的喷出阻抗设定为大于第2浓火焰口的喷出阻抗，同时使稀释火焰口与第2浓火焰口接近，所以稀释混合气流入邻近的火焰口。因此，设置单一开口，通过调整面积、个数可调整稀释混合气向第2浓火焰口的混合室的流入，可容易地使其与各燃料相对应，同时可廉价地制造燃烧装置。

第4燃烧装置，包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；与稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口的任一火焰口接近设置空气供给部，而且在该稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口分别具有混合气室，同时第2浓火焰口的第2浓混合气室混入来自所述空气供给部的空气，生成稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气而构成。

于是，由于通过调整空气供给部的开口面积，可与稀释混合气独立地调整第2浓混合气浓度、喷出量，所以可容易地与各种燃料对应。

第5燃烧装置，将由第1浓火焰口喷出的第1浓混合气制成可燃烧限度以外的超浓度混合气。

于是，稀释混合气与第1浓混合气的浓度梯度变大，促进第1浓混合气向稀释火焰根部的流入，可促进“高温与高反应区域”的形成，可使稀释火焰牢固地稳定化。

第6燃烧装置，其稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口具有分别独立的混合气室及燃料与空气导入口所构成。

于是，在调节向稀释混合气和第一浓混合气与第2浓混合气供给燃料比例、调节稳定燃烧范围以及供给不同种燃料的场合，可最容易地再次设定对该燃料最佳燃料分配比与各混合气体浓度。因此，在同一燃烧装置中可使用各种燃料。

第7燃烧装置，其稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口分别具有混合气室，同时第2浓火焰口的第2浓混合气室通过连接构件与稀释火焰口的稀释混合气室连通，生成稀释混合气与第1浓混合气之间的浓度混合气而构成。

于是，与个别设置燃料供给系统的场合相比较，可使整个燃烧装置成为小型化并可廉价地制造。

第8燃烧装置，在稀释火焰口设置混合气室及燃烧与空气导入口，同时在第1、第2浓火焰口分别设置混合气室和与该各混合气室连通的一个共用燃烧与空气导入口。

于是，与在第1浓火焰口与第2浓火焰口分别供给燃料和空气的场合相比较，构成简单并可小型化，与这些火焰口对应的燃料供给系统和将空气供给到导入口的空气供给系统均可共用，因此可使装置整体小型化并可廉价地制造。

第9燃烧装置，包括在上游具有稀释混合气室的稀释火焰口、和与所述稀释火焰口邻近并在上游具有第1浓混合气室的第1浓火焰口，以及与所述第1浓火焰口邻近并在上游具有第2浓混合气室的第2浓火焰口；所述第2浓混合气室通过连通构件与稀释混合气室连通，生成稀释混合气与第1浓混合气之间的浓度的第2浓混合气，同时在所述稀释混合气室的上游设置稀释燃料与空气导入口，而且，在第1、第2浓混合气室的上游设置有连通所述第1、第2浓混合气室双方的一个共用燃料与空气的导入口。

于是，为了构成向稀释燃料与空气导入口和向共用燃料与空气导入口分别独立供给燃料，在调节向稀释混合气与浓混合气供给燃料比例，调节稳定燃烧范围，在供给不同种燃料的场合，可很容易地再次设定对该燃料的最佳燃料的分配比例以及各混合气的浓度。因此，在同一燃料装置中可使用各种燃料。

第10燃烧装置，设置有形成上部的稀释火焰口与下部的稀释燃料和空气导入口的稀释火焰形成体、和与所述稀释火焰口形成体接合而形成第1浓火焰口的第1浓火焰口形成体，以及与所述第1浓火焰口形成体接合而形成第2浓火焰口的同时形成连通所述第1浓火焰口与所述第2浓火焰口的共用燃料与空气导入口的第2浓火焰口形成体。

于是，由于稀释火焰口形成体兼形成稀释火焰口与第1浓火焰口，而第1浓火焰口形成体兼形成第1浓火焰口与第2浓火焰口，所以可将构成燃烧器单元的板金等材料控制在最小限度，可使整个燃烧装置重量量轻并廉价制造。此外，可在非常接近的状态下配置各火焰口，因此，各混合气之间的温度梯度与浓度梯度变为陡形，促进稀释火焰根部的“高温与高反应区域”的形成，可使整体火焰更加稳定化。

第11燃烧装置，将对稀释火焰口的燃料供给量设定为多于对第1、第2浓火焰口的燃料供给量。

于是，增加了NOx少的稀释火焰的比例，作为整个燃烧装置可实现超低NOx。

第12燃烧装置，将稀释火焰口的燃料与空气导入口的开口面积设定为大于第1、第2浓火焰口的燃料与空气导入口。

于是，燃烧用空气不受大的压力损失，并大量地向稀释火焰口供给，生成大量的稀释混合气，可形成超低NOx的稀释火焰。此外，还可降低供给燃料用空气的鼓风机的负荷、并抑制噪音。

第13燃烧装置，将稀释火焰口的火焰口面积设定为大于第1、第2浓火焰口的火焰面积。

于是，稀释混合气体的喷出速度没有极度地快，形成稳定的稀释火焰，同时降低供给燃烧用空气的鼓风机的负荷，并抑制噪音。

第14燃烧装置，将由稀释火焰口喷出的混合气的喷出速度设定为快于由第1、第2浓火焰口喷出的混合气的喷出速度。

于是，通过随着高速喷流的卷入作用，第1浓混合气卷入稀释混合气，可促进“高温与高反应区域”的形成。并且，设定加快稀释混合气的流速，也使稀释火焰稳定化，因此，可使稀释火焰的面积小，燃烧装置整体小型化并可廉价地制造。

第15燃烧装置，在由各火焰口的燃料与空气导入口至稀释火焰口的通道长度中，将由稀释火焰口的燃料与空气导入口至稀释火焰口的通道长度设定为最长。

于是，由稀释燃料和空气导入口供给的大量空气与大部分燃料在通过长的通道期间经充分混合并经整流而使紊流衰减，向稀释火焰口供应，因此，可实现超NOx燃烧和燃烧噪音的降低。

第16燃烧装置，使稀释火焰口的燃料与空气导入口位于第1、第2浓火焰口的燃料与空气导入口的下部。

于是，由鼓风机供给的燃烧用空气不受大的压力损失，由位于上游侧的稀释燃料与空气导入口向稀释火焰口导入，因此可降低鼓风机的负荷并抑制噪音。

第17燃烧装置，具有使由火焰口喷出的混合气点火的着火机构，该着火机构以穿过来自第1、第2浓火焰口的混合气的方式进行高压放电。

于是，不管因燃料供给量等的变动而产生的空气过剩率的变动如何，最容易着火的混合气浓度产生于高压放电α形成部的任何位置上，即使设定向稀释火焰口的燃料供给量多，也能可靠地进行着火，并且可抑制着火时HC等未燃烧物质的排出。

第18燃料装置，将上述1、2、3、4、9、10任一项所述的燃烧装置制成燃烧器单元构成，并将该燃烧器单元进行多个邻近配置构成。

于是，通过适宜选择燃烧器单元的个数，可提供有宽幅能力的燃烧装置。

第19燃料装置，将上述1、3、4、9、10任一项所述的燃烧装置制成燃烧器单元构成，该燃烧器单元在稀释火焰口两侧配置第1浓火焰口，在各第1浓火焰口的外侧配置第2浓火焰口。

于是，由单一的燃烧器单元可结束燃烧，可自由地选择燃烧器个数和配置间隔等，可提高设计的自由度。

附图说明

图1为表示本发明实施例1的燃烧装置模式的整体剖视图。

图2为该燃烧装置的燃烧器单元分解状态立体图。

图3为该燃烧装置的燃烧器单元立体图。

图4为该燃烧装置的燃烧器单元的T-T面剖视图。

图5为该燃烧装置着火构件附近的放大图。

图6为该燃烧装置的火焰模式图。

图7为表示该燃烧装置吹灭速度的图。

图8为表示天然气燃烧时稀释燃料比例与NOx关系的图。

图9为表示本发明实施例2的燃烧装置模式的整体剖视图。

图10为表示本发明实施例3的燃烧装置模式的整体剖视图。

图11为表示本发明实施例4的燃烧装置模式的整体剖视图。

图12为已有燃烧装置主要部分剖视图。

图13为另一已有燃烧装置主要部分剖视图。

具体实施方式

以下参照附图，说明本发明的实施例。

实施例1

在图1至图8中，稀释火焰口形成体101在上部形成有稀释火焰口102、在下部形成有稀释燃料与空气导入口103、稀释火焰口102的上游稀释混合气室104。在稀释火焰口形成体101的两侧接合第1浓火焰口形成体105，形成第1浓火焰口106与其上游的第1浓混合气室107。在第1浓火焰口形成体105的外侧接合第2浓火焰口形成体108，形成第2浓火焰口109及其上游的第2浓混合气室110。还有，第2浓火焰口形成体108通过与稀释火焰口形成体101接合，形成与第1浓混合气室107与第2浓混合气室110连通的连通室111，以及位于稀释燃料与空气导入口103上部的共用燃料与空气导入口112。在稀释火焰口形成体101设置有连通稀释混合气室104与第2浓混合气室110的连通机构113。使这些稀释火焰口成形体101与其两端侧的第1浓火焰口形成体105以及在其两侧所设置的第2浓火焰口形成体108一体化而构成燃烧器单元114。还有。在图2中，为了使图简化，在稀释火焰口形成101的一侧示出了第1火焰口形成体105、第2浓火焰口形成体108的接合状态。

在燃烧器箱115内，收纳有多个该燃烧器单元114，并与燃烧室116连接。并且，在燃烧箱115的上游侧设有切断燃烧供给的开关阀117及其下游侧设置的燃料调节机构118的燃料管119，以及供给燃烧用空气的鼓风机120。这里，在燃烧管119的下游侧分别分支设置有稀释燃料管121，浓燃料管122。在各燃烧器单元114分支设置有如图3所示的与稀释燃料和空气导入口103相对应的稀释喷嘴123以及两个共用燃料与空气导入口112对应的2个浓喷嘴124；这两个喷嘴123与124是分别由从稀释燃料管121与浓燃料管122分支设置的。此外，与第1浓火焰口106和第2浓火焰口109接近，设置有如图5所示的着火构件125。

下面，对其动作和作用进行说明，打开开关阀117，由燃料调节构件118调节为给定供给量的燃料通过燃料管119分支为稀释燃料管121与浓燃料管122。然后，由稀释喷嘴123与浓喷嘴124按给定分配比调节之后，分别喷射供给各燃烧器114的稀释燃料与空气导入口103和共用燃料与空气导入口112。

此外，由鼓风机120调节为给定流量供给的燃烧用空气供给燃烧器箱115内，一部分空气通过与各燃烧器单元114的间隙，边冷却燃烧器箱115的内面，边流入燃烧室116。大部分燃烧用空气分别供给各燃烧器单元114的稀释燃料与空气导入口103和共用燃料与空气导入口112。向着火构件125供给高电压，在第1浓火焰口106与第2浓火焰口109的下游形成高压放电α而着火。

这里，由稀释喷嘴123出来的大部分(约80％)的燃料与大量的燃烧用空气由稀释燃料与空气导入口103供给稀释混合气室104，经过稀释混合气室104的长流道期间经过充分混合，同时成为紊流小且整流均匀的稀释混合气而均匀地供给稀释火焰口102。由稀释火焰口102以高速向燃烧室116内喷出的稀释混合气如图6(a)所示，形成火焰温度极低NOx浓度低的稀释火焰E。

还有，少量的燃料由各燃烧器单元114从两个浓喷嘴124，与少量燃烧用空气一起供给共用燃料与空气导入口112。少量的燃料与少量的燃烧用空气通过比较短的流道期间成为均匀的可燃限度以外的第1浓度混合气，达到连通室111，在这里分支为第1浓混合气室107与第2浓混合室110。向第1浓混合气室107供给的第1浓混合气以其原有的浓度低速度地由第1浓火焰口106向燃烧室116内流入。另一方面，向第2浓混合气室110供给的第1浓混合气以由连通构件113流入的少量的稀释混合气进行稀释，使其成为接近理论混合比的浓度的第2浓混合气，从第2浓火焰口109流入燃烧室116内。由第2浓火焰口109喷出的近于理论混合比的第2浓混合气形成火焰温度高且自身非常稳定的稳定火焰F。第1浓火焰口106的第1浓混合气以低速流出，受到高温稳定火焰F的影响而发生热分解，并大量地产生中间产物。于是，这些产物向在稀释火焰口102上所形成的稀释火焰E的根部扩散供给，形成了在稀释火焰E的根部化学反应种类丰富而燃烧反应极为活化的“高温与高反应区域”β。

这里，由稀释火焰口102喷出的稀释混合气的喷出速度设定为快于由第1浓火焰口106喷出的第1浓混合气的喷出速度。因此，通过随着高速喷流而卷入的作用，第1浓混合气被卷入稀释混合气，其结果可促进“高温与高反应区域”β的形成。

由此，即使将稀释火焰口102的稀释混合气的喷出速度设定为快速，在该火焰根部维持活化的燃烧反应，因此可维持不吹灭的稳定燃烧。于是，由稀释火焰E接受氧供给所形成的浓火焰G与稀释火焰E和稳定火焰F结合在一起而形成整体火焰。

这样，具有这三种混合气浓度的多浓度燃烧，与图6(b)所示的在已有的浓淡燃烧中浓火焰H的热影响而稀释火焰I稳定化的场合相比较，可大幅度地谋求稀释火焰的稳定化。因此，如图7所示，在同一稀释混合气浓度下喷出速度上升时，在已有的浓淡燃烧中流速为N的条件下发生吹灭，但是，在本发明的多浓度燃烧中，即使达到比上述流速N大的流速M，也不发生吹灭。

若如图8所示稀释燃料供给比例增加时，即NOx的低稀释火焰的比例增加时，则该燃烧装置的最终的NOx下降。稀释燃料在进行极点零本生(Bensen)式燃烧的P点，NOx为130ppm，为高浓，但稀释燃料供给比例在约60％的普通浓淡燃烧的Q点，可减少至二分之一以下的60ppm。在本发明的多浓度燃烧中，为了谋求稀释火焰稳定化，能进行较大量的稀释混合气稳定燃烧，实现了NOx浓度R点30ppm以下。此外，即使将稀释混合气的流速设定为快速，也可使稀释火焰E稳定化，因此，可使稀释火焰口102的面积变小，使整个燃烧装置小型化并可廉价地制造。

还有，在本实施例中，由于将由第1浓火焰口105喷出的第1浓混合气的浓度作为可燃限度以外的超浓混合气，所以稀释混合气与第1浓度混合气的浓度梯度变大，由此促进第1浓混合气向稀释火焰E根部流入，促进“高温与高反应区域”β的形成，可使稀释火焰牢固地稳定化。

还有，在本实施例中，将由稀释火焰口102的稀释混合气的流速设定为快速，所以稀释混合气室104的内压大于由第2浓火焰口109出来的混合气流速小的第2浓混合室110的内压。因此，通过连通稀释混合气室104与第2浓混合气室110的连通构件113，稀释混合气流入第2浓混合气室110，稀释由连通室111供给的第1浓混合气。这样，通过设置连通构件113，与个别设置燃料供给系统的场合相比，可使整个燃烧装置小型化并可廉价地制造。

还有，在本实施例中，由于共用燃料与空气导入口112为由第1浓混合气室107与第2浓混合气室110连通构成的，所以与向第1浓火焰口106与第2浓火焰口109个别供给混合气的场合相比，可谋求燃烧器构成简单且小型化，而且，浓燃料管122和浓喷嘴124的燃料供给系统和直至导入口的空气供给系统均可共用，整个燃烧装置可小型化并廉价地制造。

还有，在本实施例中，从稀释喷嘴123和浓喷嘴124将燃料分别独立地供给稀释燃料与空气导入口103和共用燃料与空气导入口112而构成。由此，在调节向稀释混合气与浓混合气供给燃料的比例或调节稳定燃烧范围，供给的不同种燃料的场合下，可很容易地再次设定对该燃料的最佳燃料分配比以及各混合气浓度。因此，在同一燃料装置中可使用各种燃料。

还有，在本实施例中，使稀释火焰口形成体101、第1浓火焰口形成体105与第2浓火焰口形成体108接合而构成燃烧器单元114。即，稀释火焰口形成体101兼形成稀释火焰口102与第1浓火焰口106，而第1浓火焰口形成体105兼形成第1浓火焰口106与第2浓火焰口109。由此，可将构成燃烧器单元的板金等材料控制到最小限度，可使整个燃烧装置重量减轻，且可廉价地制造。此外，稀释火焰口102与第1浓火焰口106之间的无口部距离、第1浓火焰口106与第2浓火焰口109之间的无口部距离分别成为稀释火焰口形成体101、第1浓火焰口形成体105的壁厚部分，可非常接近地构成。因此，由于温度梯度变大，第1浓火焰口106的第1浓混合气强烈地受到第2浓火焰口109上的高温火焰F的热影响，促进热分解。此外，由于浓度梯度变大，向稀释混合气扩散供给的化学种类丰富的第1浓混合气量变多，促进“高温与高反应区域”β的形成，所以在燃烧器单元114上所形成全部火焰更加稳定化。

还有，在本实施例中，将向稀释火焰口102供给的燃料量设定为多于向第1浓火焰口106、第2浓火焰口109供给的燃料量，例如总供给量的80％左右。由此，增加NOx少的稀释火焰E的比例，作为整个燃烧装置，可实现超低NOx。

还有，在本实施例中，将稀释燃料与空气导入口103的开口面积设定为大于共用燃料与空气导入口112的开口面积。由此，由鼓风机120向燃烧器箱115内供给的燃烧用空气未受到很大压力损失而大量地向稀释火焰口102供给，生成大量稀释混合气体，可形成超低NOx的稀释火焰E。此外，可减少鼓风机120的负荷并抑制噪音。

还有，在本实施例中，将稀释火焰口102的火焰口的面积设定为大于第1浓火焰口106及第2浓火焰口109的火焰口面积。因此，稀释混合气的喷出速度未快到极度，形成稳定的稀释火焰E，同时可减少鼓风机120负荷并抑制噪音。

还有，在本实施例中，在由各火焰口的燃料与空气导入口至各火焰口的通道长度内，将由稀释燃料与空气导入口103至稀释火焰口102的通道长度设定为最长。由此，由稀释燃料与空气导入口103供给的大量空气与大部分燃料通过通道期间被充分混合，经整流而均匀地供给稀释火焰口102。这样，由于为了谋求向稀释火焰口102的均匀供给以及流动紊流的衰减，可实现超NOx燃烧与减少燃烧噪音。

还有，在本实施例中，使稀释燃料与空气导入口103位于共用燃烧与空气导入口112的下部。由此，由鼓风机120向燃烧器箱115内供给的燃烧用空气，不受巨大压力损失而从位于上游侧的各稀释燃料与空气导入口103导入稀释火焰口102，因此，可减少鼓风机120负荷并抑制噪音。

还有，在本实施例中，具有使由火焰口喷出的混合气点火的着火构件，该着火构件通过穿过出自于第1浓火焰口106、第2浓火焰口109的第1、第2浓混合气的方式形成高压放电α。由于在浓度高的第1浓混合气与接近理论混合比的第2浓混合气中形成高压放电α，所以不论燃料供给量或鼓风机转数的变动而引起空气过剩率的变动如何，最容易着火的混合气浓度(一次空气过剩率为0.6-0.8左右)均可在高压放电α的形成部的任一位置上产生。由此，由于超低NOx，所以即使设定向稀释火焰口102供给多量燃料供给量，也能可靠地进行着火，并可抑制着火时HC等未燃烧物质的排出。

还有，在本实施例中，由稀释火焰口102、其外侧的第1浓火焰口106以及其外侧的第2浓火焰口109构成燃烧器单元114，如图1所示，可将该燃烧器单元114进行多个邻近配置而构成燃烧装置。因此，通过适宜地选择燃烧器单元114的个数来提供有宽幅能力的燃烧装置。

还有，在本实施例中，在稀释火焰口102的两侧配置第1浓火焰口106；在第1浓火焰口106的两侧配置第2浓火焰口109，构成燃烧器单元114。由此，通过单一的燃烧器单元114可结束燃烧，可自由地选择燃烧器单元的个数与配置间隔等，可提高设计的自由度。

另外，各燃烧器单元114的构成为，在第1、第2浓火焰口具有各自两个共用燃料与空气导入口112和与其相对的两个浓喷嘴124，但是，也可以设置各浓火焰口共有的共用燃料与空气导入口112与浓喷嘴124。总之，向第1浓火焰口106供给的燃料与向稀释火焰口102供给的稀释喷嘴123均可各自独立。尤其，在图1、2、4中，连通构件113从设置在第1浓火焰口形成体105上的开口使稀释火焰口形成体101的一部分向外侧突出进行连通而构成，而在图6中，使第1浓火焰口形成体105的一部分向内侧突出，与稀释火焰口形成体101密切接合而构成，但是，也可以突出上述任一个而构成，或者也可以由另外构成的部件构成。

实施例2

图9示出本发明实施例2的燃烧装置。

本实施例与实施例1的不同点在于，稀释火焰口102、第1浓火焰口106、第2浓火焰口109具有分别独立的稀释混合气室104、第1浓混合气室107、第2浓混合气室110，而且形成具有分别独立的稀释燃料与空气导入口103、第1浓然料与空气导入口201、第2浓燃料与空气导入口202的结构，或形成各火焰口接近配置并由第1浓火焰口106与第2浓火焰口109夹住稀释火焰口102的结构，而构成燃烧器单元203。于是，将多个燃烧器单元203紧密结合配制构成燃烧装置。在燃烧管119的下游测分别分支设置稀释燃料管121、第1浓燃料管204、第二浓燃料管205。在各燃烧器单元203中，与稀释燃料与空气导入口103对应的稀释喷嘴123、和与第1浓燃料与空气导入口201对应的第1浓喷嘴206，以及与第2浓燃料与空气导入口202对应的第2浓喷嘴207分别从稀释燃料管121与第1浓燃料管204及第2浓燃料管205分支设置。还有，凡与实施例1为相同符号的，有相同的构成，故其说明从略。

下面，对其动作与作用进行说明，燃料通过燃料管119分支于稀释燃料管121与第1浓燃料管204和第2浓燃料管205。于是，在通过稀释喷嘴123与第1浓气喷嘴206和第2浓气喷嘴207调节为给定分配比之后，分别向各燃烧器单元203的稀释燃料与空气导入口103与第1浓燃料与空气导入口201和第2浓燃料与空气导入口202喷射供给。

还有，由鼓风机120调节为给定流量供给的燃烧用空气分别供给各燃烧器单元203的稀释燃料与空气导入口103和第1浓燃料与空气导入口201以及第2浓燃料与空气导入口202。由稀释喷嘴123出来的大部分(约80％)的燃料与大量的燃料用空气从稀释燃料与空气导入口103供给稀释混合气室104，在稀释混合室104内生成均匀的稀释混合气。此外，少量的燃料由第1浓喷嘴206同少量的燃料用空气一起供给第1燃料与空气导入口201，在第1浓混合气室107内生成可燃限度以外的第1浓混合气。再有，由第1浓喷嘴206与同种程度的第2浓喷嘴207出来的少量燃料以及比向第1浓燃料与空气导入口201供给的燃烧用空气更多的燃烧用空气供给第2浓燃料与空气导入口202，在第2浓混合气室110生成均匀的接近理论混合比浓度的第2浓混合气。第1浓混合气、稀释混合气和第2浓混合气分别由第1浓火焰口106、稀释火焰口102、第2浓火焰口109喷出，在各燃烧器单元203依浓火焰G、稀释火焰F、稳定火焰E的顺序形成火焰。

在这里，加入邻近的燃烧器单元的稳定火焰E，在稀释火焰F的左侧，与实施例1相同，依稳定火焰E、浓火焰G、稀释火焰F的顺序形成火焰，另一方面，在其右侧依稀释火焰F、稳定火焰F、浓火焰G的顺序形成火焰。实施例1中所说明的“高温与高反应区域”形成于依稳定火焰E、浓火焰G、稀释火焰F的顺序所形成的稀释火焰F的左侧根部(未图示)，在依稀释火焰F、稳定火焰E、浓火焰G的顺序所形成的稀释火焰F的右侧根部没有形成如左侧的反应活化的“高温与高反应区域”。因此，与实施例1相比，稀释火焰F的稳定性变差，其结果NOx变为稍多，而第1浓火焰口106、第2浓火焰口109的数减半，因此，与实施例1相比，燃烧装置重量轻并可廉价地制造。

还有，依非对称的顺序形成与稀释火焰F的两侧相邻近的浓火焰G、稳定火焰E。这样，通过左右非对称地形成稀释火焰F的左右侧不同浓度，即，具有不同固有振动频率的预混合火焰，抑制振动的传播并有效地抑制由某种特定频率产生巨大声音的所谓振动燃烧。

再有，由于各火焰口独立配置燃料与空气导入口和燃料喷嘴，所以在调节向稀释混合气与第1浓混合气和第2浓混合气供给燃料比例，调节稳定燃烧范围，供给的不同种燃料的场合，可以最容易地再次设定对该燃料最佳燃料分配比和各混合气浓度。因此，在同一燃烧装置中，可使用各种燃料。

还有，将由稀释火焰口102喷出的混合气喷出速度设定为快于由第1、第2浓火焰口106、109喷出的混合气喷出速度。因此，由于随着高速喷流卷入的作用，第1浓混合气被卷入稀释混合气，可促进“高温与高反应区域”β的形成。于是，由于快速地设定混合气的流速，稀释浓火焰稳定化，所以可使稀释火焰口面积变小，使整个燃烧装置小型化并可廉价地进行制造。

实施例3

图10示出本发明实施例3的燃烧装置。

本实施例与实施例1的不同点在于，在稀释火焰口102的邻近配置第2浓火焰口109、在第2浓火焰口109附近接近配置第1浓火焰口106，同时设置连通第2浓混合气室110与稀释混合气室104的连通口301，构成燃烧器单元302。第1混合气室107与第2浓混合气室110分别通过第1浓连通口303与第2浓连通口304不存在与其对应的稀释喷嘴123。另外，凡与实施例1有相同符号的，具有相同的构成，故其说明从略。

以下说明其动作与作用，大量的空气与大部分的燃料供给各燃烧器单元302的稀释燃料与空气导入口103。在稀释混合气室104生成混合均匀的稀释混合气。而另一方少量的空气与少量的燃料供给各燃烧器单元302的共用燃料与空气导入口112。在连通室305内生成均匀混合的可燃限度以外的第1浓混合气，分别通过第1浓连通通口303、第2浓连通口304分配给第1浓混合气室107、第2浓混合气室110。第1浓混合气室107的第1浓混合气从第1浓火焰口106以其原有浓度向燃烧室116喷出。在稀释混合气室104内所生成的大部分稀释混合气由稀释火焰口102向燃烧室116喷出。稀释混合气的喷出阻抗通过火焰口面积的调整设定为大于第2浓火焰口109的第2浓混合气的喷出阻抗。因此，稀释混合气室104的压力高于第2浓混合气室110的压力，少量的稀释混合气由稀释混合气室104向第2浓混合气室110流入。即，在第二浓混合气室110，第1浓混合气被稀释而生成接近于理论混合比的第2浓混合气，由第2浓火焰口109向燃烧室116喷出。于是，在各燃烧器单元302，依稀释火焰F、稳定火焰E、浓火焰G的顺序形成火焰。在最左的燃烧器单元302的稀释火焰口102不存在与其相对应的稀释喷嘴123，只有空气由稀释火焰口102喷出。于是，在加入邻近的燃烧器302的稳定火焰E、浓火焰G，在稀释火焰F的左侧与实施例1相同，依稳定火焰E、浓火焰G、稀释火焰F的顺序形成火焰，在另一方右侧依稀释火焰F、稳定火焰E、浓火焰G的顺序形成火焰。

这里，作为连通稀释混合气室104与第2浓混合气室110的构成，不是如实施例1所示的突出形状的连通构件113，而是可由单一开口的连通口301连通的，因此与实施例1相比较，可廉价地制造燃烧装置。还有，可通过调整连通口301的面积与个数，调整稀释混合气向第2浓混合气室的流入量，可很容易与各种燃料对应。

还有，作为使稀释混合气流入邻近火焰口的构成，以在上游侧使稀释火焰口102的形成一部分开口的形式在稀释混合气室104侧形成切口的构成，也可得到与连通口301相同的效果。在这种场合下，利用稀释混合气的动压，可使稀释混合气的流出量更多。

实施例4

图11示出本发明实施例4的燃烧装置。

本实施例与实施例1的不同点在于，接近第2浓火焰口109设置空气供给部401而构成燃烧器单元402。还有，凡与实施例1有相同符号的，具有相同的构成，故其说明从略。

下面说明其动作与作用，通过连通室111所生成的可燃限度以外的第1浓混合气流入第1浓混合气室107与第2浓混合气室110。由鼓风机120供给的一部分空气从空气供给部401流入第2浓混合气室110，第1浓混合气被稀释，生成接近理论混合比的第2浓混合气。稀释混合气、第1浓混合气、第2浓混合气分别从稀释火焰口102、第1浓火焰口106、第2浓火焰口109喷入燃烧室，形成稀释火焰F、浓火焰G、稳定火焰E(未图示)。

这里，实施例1、3在第2浓混合气室中由稀释混合气稀释第1浓混合气，但是，在本实施例中，通过调整空气供给部的开口面积，可与稀释混合气独立地调整第2浓混合气的浓度与喷出量，因此可容易地与各种燃料相对应。

还有，作为各火焰口的配置顺序，由下列各实施例进行了说明：

(1)稀释火焰口102、第1浓火焰口106、第2浓火焰口109(实施例1)；

(2)第1浓火焰口106、稀释火焰口102、第2浓火焰口109(实施例2)；

(3)稀释火焰口102、第2浓火焰口109、第1浓火焰口106(实施例3)。

还有，作为燃烧器单元的火焰口构成，由下列实施例进行了说明：

(1)在稀释火焰口102的两侧配置第1浓火焰口106、第2浓火焰口109(实施例1)；

(2)在稀释火焰口102的一侧配置第1浓火焰口106、第2浓火焰口109(实施例3)。

再有，作为接近于理论混合比的第2浓混合气的生成法由下列各实施例进行了说明：

(1)在第1浓混合气室107与第2浓混合气室110具有共用的共用燃料与空气导入口112，通过连通构件113(连通口301)使第2浓混合气室110与稀释混合气室104连通，稀释第1浓混合气而生成第2浓混合气(实施例1、3)；

(2)在第1浓混合气室107与第2浓混合气室110具有共用的共用燃料与空气导入口112，由设置在第2浓混合气室110中的空气供给部401出来的空气稀释第1浓混合气而生成第2浓混合气(实施例4)；

(3)将分别与第1浓混合气室107与第2浓混合气室110相对应的第1浓燃料与空气导入口201与第2浓燃料与空气导入口202独立地设置(实施例2)。

这里，除实施例1-4中所说明的以外，对以上所说明的各火焰口的配置顺序、燃烧器单元的火焰口构成，以及第2浓混合气的生成法也可以进行适宜组合。

还有，在上述各实施例中，燃料是以城市煤气等气体燃料进行说明的，但是也可以通过将煤油等的液体燃料气化而使用。

如上所述，本发明的燃烧装置通过第2浓火焰口的稳定火焰促进由第1浓火焰口流出的浓混合气的热分解，使之大量发生活性化学种类，并向稀释火焰口上所形成的稀释火焰的根部扩散供给而形成“高温与高反应区域”，从而使稀释火焰稳定化，因此可增加稀释混合气的燃料供给比例，可实现超低NOx化。

Claims (17)

1.一种燃烧装置，包括喷出稀释混合气的稀释火焰口、和喷出浓度比稀释混合气浓的第1浓混合气的第1浓火焰口，以及喷出所述稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气的第2浓火焰口；其特征在于所述各火焰口接近配置，并且第1浓火焰口与第2浓火焰口夹住稀释火焰口构成，同时第1浓火焰口位于稀释火焰口附近，而且由所述稀释火焰口喷出的稀释混合气的喷出速度设定为快于由第1浓火焰口喷出的第1浓混合气的喷出速度。

2.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于与所述稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口的任一火焰口接近设置空气供给部，而且在该稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口分别具有混合气室，同时第2浓火焰口的第2浓混合气室混入来自所述空气供给部的空气，生成稀释混合气与第1浓混合气之间浓度的混合气而构成。

3.根据权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于由第1浓火焰口喷出的第1浓混合气制成可燃限变以外的超浓度混合气。

4.根据权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口具有分别独立的混合气室及燃料与空气导入口所构成。

5.根据权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于稀释火焰口、第1浓火焰口、第2浓火焰口分别具有混合气室，同时第2浓火焰口的第2浓混合气室通过连接构件与稀释火焰口的稀释混合气室连通，生成稀释混合气与第1浓混合气之间的浓度混合气而构成。

6.根据权利要求1或2所述的燃烧装置，其特征在于在稀释火焰口设置混合气室及燃烧与空气导入口，同时在第1、第2浓火焰口分别设置混合气室和与该各混合气室连通的一个共用燃烧与空气导入口。

7.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于稀释火焰焰口、第1浓火焰口及第2浓火焰口在上游具有稀释混合气室、第1浓混合气室，以及第2浓混合气室；所述第2浓混合气室通过连通构件与稀释混合气室连通，生成稀释混合气与第1浓混合气之间的浓度的第2浓混合气，同时在所述稀释混合气室的上游设置稀释燃料与空气导入口，而且，在第1、第2浓混合气室的上游设置有连通所述第1、第2浓混合气室双方的一个共用燃料与空气的导入口。

8.根据权利要求1所述的燃烧装置，其特征在于还设置有形成上部的稀释火焰口与下部的稀释燃料和空气导入口的稀释火焰形成体、和与所述稀释火焰口形成体接合而形成第1浓火焰口的第1浓火焰口形成体，以及与所述第1浓火焰口形成体接合而形成第2浓火焰口的同时形成连通所述第1浓火焰口与所述第2浓火焰口的共用燃料与空气导入口的第2浓火焰口形成体。

9.根据权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置，其特征在于将对稀释火焰口的燃料供给量设定为多于对第1、第2浓火焰口的燃料供给量。

10.根据权利要求7或8所述的燃烧装置，其特征在于将稀释火焰口的燃料与空气导入口的开口面积设定为大于第1、第2浓火焰口的燃料与空气导入口。

11.根据权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置，将稀释火焰口的火焰口面积设定为大于第1、第2浓火焰口的火焰面积。

12.根据权利要求2、7、8任一项所述的燃烧装置，其特征在于将由稀释火焰口喷出的混合气的喷出速度设定为快于由第1、第2浓火焰口喷出的混合气的喷出速度。

13.根据权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置，其特征在于在由各火焰口的燃料与空气导入口至各火焰口的通道长度中，将由稀释火焰口的燃料与空气导入口至稀释火焰口的通道长度设定为最长。

14.根据权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置，其特征在于使稀释火焰口的燃料与空气导入口位于第1、第2浓火焰口的燃料与空气导入口的下部。

15.根据权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置，其特征在于具有使由火焰口喷出的混合气点火的着火机构，该着火机构以穿过来自第1、第2浓火焰口的混合气的方式进行高压放电。

16.一种燃料装置，其特征在于将权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置制成燃烧器单元构成，并将该燃烧单元进行多个邻近配置构成。

17.一种燃料装置，其特征在于将权利要求1、2、7、8任一项所述的燃烧装置制成燃烧器单元构成，该燃烧器单元在稀释火焰口两侧配置第1浓火焰口，在各第1浓火焰口的外侧配置第2浓火焰口。

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