JP2000314510A - バーナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、燃料ノズル１からガス流路６内に
噴出される燃料ガスＧと、ガス流路６内に供給される燃
焼用空気Ａとの混合気Ｍを、燃焼面１７に導いて全一次
空気式燃焼させるバーナ装置１００において、安価且つ
小型の軸流ファンを燃焼用バーナとして利用しても、発
生するＮＯｘを抑制し、短炎である全一次空気式燃焼を
実現し、更に、燃料量を変化させることができるバーナ
装置を実現することを目的とする。 【解決手段】 燃料ノズル１から噴出される燃料ガスＧ
の運動エネルギを利用して、燃焼用空気Ａの一部をガス
流路６内に供給するエジェクター部位３を備えると共
に、燃焼用空気Ａの残部をガス流路６内に供給する軸流
ファン４を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ノズルからガ
ス流路内に噴出される燃料ガスと、ガス流路内に供給さ
れる燃焼用空気との混合気を、燃焼面に導いて全一次空
気式燃焼させるバーナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料ガスの燃焼状態として、燃料ガス
と、燃焼に必要な燃焼用空気の一部（理論空気量の約５
０％）の一次空気との混合気を、燃焼面に噴出し、燃焼
用空気の残部の二次空気を火炎の周囲から拡散によって
供給して燃焼させるブンゼン式燃焼がある。このブンゼ
ン式燃焼を採用したバーナ装置においては、二次空気の
拡散が分子拡散である為に、拡散速度が遅く、言い換え
れば、燃焼速度が酸素の拡散支配となり遅い為、火炎が
長くなり、更に、二次空気を導入する為の流路等を備え
る必要があり、バーナ装置の寸法を縮小することは困難
であった。更に、プロンプトＮＯｘやサーマルＮＯｘが
発生しやすい空気比である為に、開放燃焼として室内に
排気を出す上では問題であった。このような問題を解決
する方法の一つとして、燃焼に必要な燃焼用空気の全部
が一次空気のみで、これを燃料ガスと混合して燃焼させ
る全一次空気式燃焼がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】全一次空気式燃焼を採
用したバーナ装置においては、燃焼に必要な燃焼用空気
の全部を一次空気として内部に導入する為の燃焼用ファ
ンとして、燃焼用空気の全部を送る為に充分な静圧を得
ることができるシロッコファンを使用する必要があっ
た。しかし、全一次空気式の構造を採用すると、このシ
ロッコファンそのものの寸法が大きく、バーナ装置の寸
法を縮小することは困難である上に、コスト高の原因と
なっていた。安価且つ小型の軸流ファンは、燃焼用空気
の全部を供給するほどの静圧を得ることが不可能であ
り、燃焼用のファンとしては使用できなかった。更に、
全一次空気式燃焼のバーナ装置において、燃焼量を変化
させる場合は、燃料ガスの量の変化させると共に、その
変化量に対応させて、燃焼用空気の量を変化させる必要
が有り、燃焼用ファンの回転数を制御し、燃焼用空気量
を変化させる必要が有り、従来の全一次空気式の燃焼装
置は、ほぼこの構造を採用している。よって、本発明
は、上記の事情に鑑みて、安価且つ小型の軸流ファンを
燃焼用バーナとして利用しても、発生するＮＯｘを抑制
し、短炎である全一次空気式燃焼を実現し、更に、燃料
量を変化させることができるバーナ装置を実現すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るバーナ装置は、請求項１に記載されて
いるように、燃料ノズルからガス流路内に噴出される燃
料ガスと、前記ガス流路内に供給される燃焼用空気との
混合気を、燃焼面に導いて全一次空気式燃焼させるバー
ナ装置であって、前記燃料ノズルから噴出される燃料ガ
スの運動エネルギを利用して、前記燃焼用空気の一部を
前記ガス流路内に供給するエジェクター部位を備えると
共に、前記燃焼用空気の残部を前記ガス流路内に供給す
る軸流ファンを備える。

【０００５】即ち、本発明に係るバーナ装置は、燃焼方
式として全一次空気式を採用し、例えば、空気比λをや
や空気過剰（例えば、λ＝１．１以上）に設定する。こ
のため、燃焼用空気の全部を一次空気として供給する必
要が有り、上記の軸流ファンによる吸引と、上記のエジ
ェクター部位における噴出される燃料ガスの運動エネル
ギを利用した吸引とによって、ガス流路に、全一次空気
式燃焼に必要な燃焼用空気の全部を供給することができ
る。このように構成することで、静圧が低くく、安価且
つ小型である軸流ファンを、全一次空気式燃焼を採用し
たバーナ装置に使用することができる。

【０００６】さらに、全一次空気式燃焼において、燃焼
量を変化させる場合、即ち燃料ガスの噴出量を変化させ
る場合、この変化に伴って、燃焼用空気の供給量を変化
させる必要がある。本発明の燃焼装置においては、エジ
ェクター部位によって吸引される燃焼用空気の量は、燃
料ノズルから噴出する燃料ガスの量に追従して変化す
る。このことを利用して、例えば、軸流ファンの送風量
を一定とした場合でも、燃料ガスの噴出量を変化させ
て、その変化に伴って燃焼用空気の供給量を変化させる
ことができ、燃焼量を変化させることができる燃焼装置
を構成することができる。

【０００７】上記のバーナ装置において、請求項２に記
載されているように、前記軸流ファンを、前記ガス流路
の前記混合気の流れ方向に対して前記エジェクター部位
の下流側に備えることが好ましい。即ち、エジェクター
部位において、燃料ガスの噴出によって、燃料ガスと燃
焼用空気とがある程度混合されるが、更に、エジェクタ
ー部位の下流側に備えた軸流ファンによって、その混合
気を一層攪拌することができる。よって、炎孔から噴出
される混合気の濃度を均一なものにし、燃焼状態を安定
化させることができる。

【０００８】これまでのバーナ装置において、燃焼量を
変化させる為には、請求項３に記載されているように、
前記ガス流路に噴出される燃料ガスの噴出量を設定する
噴出量設定手段を備える。即ち、本発明のバーナ装置に
おいて、エジェクター部位によって吸引される燃焼用空
気の量は、燃料ノズルからの燃料ガスの噴出量に比例し
ていることから、例えば、軸流ファンによって供給され
る燃焼用空気の供給量を一定とし、燃焼量を変化させる
場合でも、噴出量設定手段を働かせて、燃料ガスの噴出
量を変化させることで、ガス流路に供給される燃焼用空
気の供給量は追従して変化する。よって、燃焼量の可変
範囲が小さい（例えば、ＴＤＲ＝１／２程度）バーナ装
置を構成する場合においては、軸流ファンの回転数制御
を行うことなく、流量調整弁等の噴出量設定手段によっ
て燃料ガスの噴出量を調整することで、燃焼量を変化さ
せることができる。

【０００９】更に、燃焼量を大きく変化させる為には、
以下のように構成する。即ち、請求項４に記載されてい
るように、前記設定された噴出量に基づいて、前記ガス
流路に供給される燃焼用空気の供給量を設定する空気量
調整手段を備える。全一次空気式の燃焼において、空気
比λを燃焼可能範囲内に設定することが重要であり、例
えば、空気比λを１．１〜１．４の範囲内に設定する。
この為に、燃焼量を大きく変化させるべく燃料ガスの噴
出量を大きくを変化させる場合、この噴出量の変化に伴
って、燃焼用空気の量を変化させ、空気比λが上記の範
囲内になるようにする必要がある。このため、本発明に
係るバーナ装置においては、空気量調整手段を備え、噴
出量設定手段によって設定された燃料ガスの噴出量に基
づいて、燃焼用空気の供給量を設定することで、空気比
λを全一次空気式燃焼の範囲内に保ちながら、燃焼量の
可変範囲が大きい（例えば、ＴＤＲ＝１／８〜１／１０
程度）バーナ装置を構成することができる。

【００１０】このような燃焼量を変化させるバーナ装置
は、以下のように構成することができる。即ち、請求項
５に記載されているように、前記空気量調整手段が、前
記設定された噴出量に基づいて、前記燃焼用空気の量を
設定するダンパである。即ち、燃焼用空気の供給量を調
整するダンパを備え、このダンパの開度を燃料ガスの噴
出量に基づいて設定するように構成することで、例え
ば、軸流ファンの送風量制御をしない場合、所謂、燃焼
時に軸流ファンによって供給される燃焼用空気の供給量
を一定とする場合においても、燃焼量の可変範囲が大き
いバーナ装置を構成することができる。また、燃焼量を
大きく変化させるバーナ装置を、以下のように構成する
こともできる。即ち、請求項６に記載されているよう
に、前記空気量設定手段が、前記設定された噴出量に基
づいて、前記軸流ファンの送風量を設定して、燃焼用空
気の量を設定する手段である。即ち、軸流ファンによる
燃焼用空気の供給量を制御するように構成し、燃焼量を
変化させる場合は、燃料ガスの噴出量を変化させると共
に、この噴出量の変化に基づいて、軸流ファンの送風量
を設定し、燃焼用空気の供給量を設定することができ、
このように構成することで、燃焼量の可変範囲が大きい
バーナ装置を実現することができる。

【００１１】更に、このような構成のバーナ装置におい
て、軸流ファンの送風量の設定を２段階、即ちＯｎ−Ｏ
ｆｆ制御のみとし、燃料ガスの噴出量を少なくして低い
燃焼量で燃焼させる場合に、軸流ファンの回転を停止さ
せ、燃料ノズルから少量の燃料ガスを噴出し、その噴出
によって吸引される燃焼用空気を一次空気とした燃焼、
所謂ブンゼン式燃焼を行うように構成することもでき
る。

【００１２】これまでのバーナ装置において、請求項７
に記載されているように、前記軸流ファンの送風量が、
最大燃焼量における理論空気量の２０％〜５０％の範囲
内であることができる。上記のように、最大燃焼量で燃
焼しているときの理論空気量に対して、２０％〜５０％
の送風能力を有する軸流ファンを選定することができ、
それ以外の燃焼用空気を上記のエジェクター部位による
吸引で供給するように構成することで、より小型且つ安
価な軸流ファンを採用し、安価に装置寸法を縮小し、本
発明の目的を達成できるバーナ装置を構成することがで
きる。

【発明の実施の形態】本発明に係るバーナ装置の構成例
を図１に基づいて説明する。図１に示すバーナ装置１０
０は、炊飯器に用いられるバーナ装置であり、燃焼に必
要な燃焼用空気Ａの全部を一次空気として供給し、これ
を燃料ガスＧと混合して、その混合気Ｍを燃焼面１７に
噴出し、全一次空気式燃焼を行うものである。詳しく
は、ガス流路６の上流側において、後に説明するが、供
給された燃料ガスＧと燃焼用空気Ａとが、例えば空気比
λが１．１〜１．４の範囲内になるように供給され、そ
の混合気Ｍが、ガス流路６を流通し、環状ケーシング９
によって形成される環状流路１０に供給される。この環
状流路１０の混合気Ｍの一部は、環状ケーシング９の上
部に形成された主炎用開口１１を介して主炎孔構成部材
１４に形成された複数の主炎孔１３から燃焼面１７に噴
出し、主炎Ｆを形成して燃焼する。更に、環状流路１０
の混合気Ｍの残部は、環状ケーシング９の上部に形成さ
れた補炎用開口１２を介して補炎面部材１５の上面の補
炎面１８に染み出て、補炎Ｆ'を形成して燃焼する。こ
のことによって、補炎Ｆ'は常に主炎Ｆを着火すること
ができ、この補炎作用によって、燃焼量の可変範囲が大
きく、一層空気比を高く設定した低ＮＯｘの全一次空気
式燃焼を実現することができる。更に、全一次空気式燃
焼による火炎は短炎であり、加熱対象物をバーナ装置に
近接させておいた場合でも、良好に加熱することができ
ることから、装置寸法の短縮等に有利である。

【００１３】以上は、全一次空気式の燃焼を実現する為
の構成であるが、以下に、本発明の特徴構成である、燃
料ガスＧと燃焼用空気Ａの供給方法に関する構成を説明
する。本発明のバーナ装置１００は、燃焼用空気Ａをガ
ス流路６側に供給する為の軸流ファン４を備えており、
この軸流ファン４は制御装置２０からの出力信号に基づ
いて、回転・停止を行う。軸流ファンは安価且つ小型で
あるが、静圧が低い為、燃焼用空気Ａの全部をガス流路
に供給することは困難であり、バーナ装置１００におい
て、燃焼量が最大のときの理論空気量に対して、１／２
程度の送風能力を有するものが使用されている。更に、
本発明のバーナ装置１００は、この軸流ファン４の送風
能力を補う為に、軸流ファン４の下流部にエジェクター
部位３を備えており、このエジェクター部位３は、燃料
ノズル１の噴出口２の位置を絞った流路を形成してお
り、噴出口２からガス流路６側に噴出される燃焼ガスＧ
の噴出力によって、燃焼用空気Ａをガス流路６側に誘引
することができる。結果、軸流ファン４による送風力と
エジェクター部位３における誘引力によって、燃焼に必
要な燃焼用空気Ａの全部をガス流路６側に供給すること
ができるのである。よって、従来のように、燃焼用空気
を供給する為に大型且つ高価であるシロッコファン等を
備える必要が無く、燃焼用ファンとして小型且つ安価で
ある軸流ファンを備えた全一次空気式のバーナ装置を構
成することができるのである。

【００１４】更に、このバーナ装置１００は、その燃焼
量を変化させるべく、燃料ガスＧの噴出量を調整する流
量調整弁８を備えており、この流量調整弁８の開度を制
御装置２０によって設定することができる。全一次空気
式の燃焼において、空気比λを理論空気比以上且つ燃焼
可能な範囲内に設定することが重要である。燃焼量を変
化させる為に、燃料ガスＧの量を変化させる場合は、こ
の変化量に従って燃焼用空気の供給量を変化させる必要
があり、本発明のバーナ装置１００は、燃焼量を変化さ
せる全一次空気式燃焼を実現している。

【００１５】即ち、図２に示すように、エジェクター部
位３の燃料ガスＧの噴出によって誘引される燃焼用空気
の供給量は、その燃料ガスＧの噴出量に比例して変化す
る（図２の符号ａ参照）。更に、軸流ファン４によって
供給される燃焼用空気Ａの量は軸流ファン４が駆動して
いるとき、即ち全一次空気式燃焼を行う場合、常に一定
である（図２の符号ｂ参照）。結果、バーナ装置１００
のガス流路６には、その合計の燃焼用空気Ａが供給され
ることとなり（図２の符号ｃ参照）、燃焼量を変化させ
るべく、燃料ガスＧの噴出量を変化させても、理論空気
量よりも多い量の燃焼用空気Ａをガス流路６に供給する
ことができ、例えば空気比が１．１〜１．４の範囲内を
燃焼量可変範囲として、燃焼量を変化させることができ
る全一次空気式燃焼を実現するバーナ装置を構成するこ
とができる。

【００１６】更に、本発明のバーナ装置１００は、上記
の燃焼量可変範囲よりも燃焼量を小さく設定する場合に
おいては、軸流ファン４を止めて、ガス流路６に供給さ
れる燃焼用空気Ａを、エジェクター部位３において誘引
される燃焼用空気Ａのみとし、その空気比が理論空気比
よりも低い混合気Ｍと、燃焼部における二次空気によっ
て燃焼させる、所謂ブンゼン式燃焼を行うこともでき
る。

【００１７】〔別実施の形態〕（イ） 上記の実施の形
態において、全一次空気式燃焼時の軸流ファン４の送風
量を一定にする構成を説明したが、図３に示すように、
軸流ファン４の回転数を制御装置２０によって制御可能
な構造とし、燃焼量を変化させるべく、燃料ガスＧの量
を変化させる場合において、エジェクター部位３の燃料
ガスＧの噴出によって誘引される燃焼用空気の量は、そ
の燃料ガスＧの噴出量に比例して変化するが、更に、軸
流ファン４によって供給される燃焼用空気Ａの量も変化
させる様に構成することもできる（図３の符号ｄ参
照）。この場合においては、ガス流路６には燃料ガスの
噴出量に比例した燃焼用空気Ａが供給されることとなり
（図３の符号ｅ参照）、混合気Ｍの空気比λが燃焼可能
な空気比の範囲内になる燃焼量可変範囲を大きくするこ
とができ、燃焼用を大きく変化させることができるバー
ナ装置を構成することができる。更に、図４に示すよう
に、ダンパ２１を備え、このダンパ２１の開度を制御装
置２０によって調整することもでき、軸流ファン４とエ
ジェクター部位３によって供給される燃焼用空気Ａの量
を、図３の符号ｅと同様に、燃料ガスＧの噴出量の変化
に伴って変化させることができる。

【００１８】（ロ） 上記の実施の形態において、燃焼
用空気の流れ方向において、軸流ファン４をエジェクタ
ー部位３の上流側に設置する構成を説明したが、逆に、
図４に示すように、軸流ファン４をエジェクター部位３
の下流側に設置することもでき、この場合は、エジェク
ター部位からの燃料ガスＧと燃焼用空気Ａの混合気Ｍを
軸流ファンによって更に攪拌することができ、燃焼する
混合気Ｍの濃度を均一にすることができる。

【００１９】（ハ） 上記の別実施の形態（イ）におい
て、流量調整弁８及びダンパ２１を制御装置２０によっ
て制御する構成を説明したが、燃料ガスの噴出量を手動
弁によって調整し、ダンパ２１の開度を、上記の手動弁
の開度と連動するように機械的に接続して、燃焼量を変
化させることもできる。

【００２０】（ニ） 上記の実施の形態において、すべ
ての燃焼用空気Ａが空気口５を介してガス流路６に供給
される構成を説明したが、軸流ファンによって供給され
る燃焼用空気と、エジェクター部位の誘引によって供給
される燃焼用空気とを別の空気口を介してガス流路６に
供給されるように構成することも可能である。

【００２１】

【発明の効果】よって、本発明に係るバーナ装置におい
ては、安価且つ小型の軸流ファンを燃焼用ファンとして
備えているので、装置寸法を縮小することができ、更
に、全一次空気式の燃焼を実現しているので、その火炎
は短炎となり、例えば、このバーナ装置を備えること
で、高さの低い炊飯器やゴトクの低いコンロを実現する
ことができる。更に、発生するＮＯｘも３０ｐｐｍ程度
と低くすることができ、開放燃焼として室内で使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバーナ装置の概要を示す断面図

【図２】図１のバーナ装置の燃焼用空気と燃料の変化量
を示すグラフ

【図３】別実施の形態における焼用空気と燃料の変化量
を示すグラフ

【図４】本発明に係るバーナ装置の別実施の形態を示す
断面図

【符号の説明】

１ 燃料ノズル ２ 噴出口 ３ エジェクター部位 ４ 軸流ファン ６ 混合気流路 ８ 流量調整弁 ９ ケーシング ２０ 制御装置 ２１ ダンパ １００ バーナ装置 Ａ 燃焼用ガス Ｇ 燃料ガス Ｍ 混合気 Ｆ 主炎

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ノズルからガス流路内に噴出される
   燃料ガスと、前記ガス流路内に供給される燃焼用空気と
   の混合気を、燃焼面に導いて全一次空気式燃焼させるバ
   ーナ装置であって、 前記燃料ノズルから噴出される燃料ガスの運動エネルギ
   を利用して、前記燃焼用空気の一部を前記ガス流路内に
   供給するエジェクター部位を備えると共に、 前記燃焼用空気の残部を前記ガス流路内に供給する軸流
   ファンを備えたバーナ装置。
2. 【請求項２】 前記軸流ファンを、前記ガス流路の前記
   混合気の流れ方向に対して前記エジェクター部位の下流
   側に備えた請求項１に記載のバーナ装置。
3. 【請求項３】 前記ガス流路に噴出される燃料ガスの噴
   出量を設定する噴出量設定手段を備えた請求項１又は２
   に記載のバーナ装置。
4. 【請求項４】 前記設定された噴出量に基づいて、前記
   ガス流路に供給される燃焼用空気の供給量を設定する空
   気量調整手段を備えた請求項３に記載のバーナ装置。
5. 【請求項５】 前記空気量調整手段が、前記設定された
   噴出量に基づいて、前記燃焼用空気の量を設定するダン
   パである請求項４に記載のバーナ装置。
6. 【請求項６】 前記空気量設定手段が、前記設定された
   噴出量に基づいて、前記軸流ファンの送風量を設定し
   て、燃焼用空気の量を設定する手段である請求項４に記
   載のバーナ装置。
7. 【請求項７】 前記軸流ファンの送風量が、最大燃焼量
   における理論空気量の２０％〜５０％の範囲内である請
   求項１から６の何れか１項に記載のバーナ装置。