JP2001074209A - リッチ・リーン燃焼ガスバーナーを利用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ブンゼン式リッチ燃焼スリットと予混合希薄
燃焼スリットを持つガスバーを設けた家庭用ボイラーの
燃焼騒音と公害物質発生の防止と性能向上を図る。 【解決手段】 家庭用ガスボイラー内に、燃料供給口を
通して流入されたガス燃料を噴射するガスノズルと噴射
ガスが流入されるようにバーナー支持台５に隔番で各々
設置の多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット１と多孔
性である金属繊維織造組織の多孔体板を燃焼表面材質で
使用する予混合希薄燃焼スリット２と、リッチ燃焼スリ
ットと予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口に一側
面が接触するようバーナー支持台の一側に設置、燃料流
入口の位置に各ガスノズルから燃料と１次空気が流入す
るよう孔が形成された隔板６とブンゼン式リッチ燃焼ス
リットと予混合希薄燃焼スリットの下部にあるようにバ
ーナー支持台の下端部に設置されて多数個の空気口を持
つ空気給気板とを含んで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はリッチ・リーン（希
薄）燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率の家庭
用ガスボイラーに係り、より詳細には、バーナーの火焔
安定性が高いブンゼン式ガスバーナーのリッチ・燃焼ス
リットと、バーナーの燃焼表面材質として多孔性の金属
繊維織造で組織された多孔体板を使用して燃焼時に発生
する公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排出量を大幅に低
減させる予混合式ガスバーナーの予混合希薄燃焼スリッ
トを、各々予混合希薄燃焼スリットとリッチ燃焼スリッ
トの順で並んで交互に配列されたリッチ・リーン燃焼ガ
スバーナーを家庭用ボイラーに設置して、家庭用ガスボ
イラーの公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）を大幅に低減さ
せて、効率を向上させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナ
ーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラーに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】大部分の家庭用ガスボイラー等の燃焼機
器には、バーナーの火焔安定性と逆火現象等の発生危険
性が低い長点があるブンゼン式ガスバーナーが広く使用
されている。しかし、ブンゼン式ガスバーナーは構造的
にバーナーの火焔が長く火焔温度が高いだけではなく、
燃焼に必要な空気量が理論的空気量より多量に必要であ
るため高温の排気ガス排出による熱損失量と公害物質
（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排出量が多くてガス燃焼機器の
効率極大化と公害物質低減化等に限界があった。

【０００３】また、公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）を低
減させて火焔温度を低下させるための方法としては、ガ
スバーナーの燃焼表面材質で使用される多孔性の金属繊
維織造で組織された多孔体板（Ｋｎｉｔｔｅｄ Ｍｅｔ
ａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔ）を利用する予混合希薄燃焼
があり、近来に開発された予混合希薄燃焼方式のガスバ
ーナーの燃焼表面材質として使用される多孔性の金属繊
維織造で組織された多孔体板は直径５０μm 以下の金属
性材質を繊維組織のように織造したもので、それをガス
バーナーの燃焼表面材質として使用して燃焼表面で可燃
性である予混合ガスを完全燃焼させるとともに、その燃
焼熱で金属繊維織造で組織された多孔体板であるガスバ
ーナーの燃焼表面を加熱させることによりガスバーナー
の燃焼表面から強力で均一な固体輻写エネルギーが獲得
できる。

【０００４】さらに、燃焼用過剰空気量の減少及び燃焼
排気ガスの温度を低下させることにより排気ガスの熱損
失量が減少して熱効率が増大するとともに公害物質（Ｎ
Ｏｘ及びＣＯ等）の排出量を抑制させる効果があり、燃
焼負荷の範囲（ターンダウン比：ＴＤＲ）が既存の一般
ガス燃焼機器の場合（ＴＤＲ＝５：１）に比べて非常に
広いだけではなく火焔の安定性も高く構造を簡単にし
て、セラミックスまたはステンレス等とともにガス燃焼
機器の熱効率向上と公害物質の低減化のための家庭用、
商業用、産業用等のガスバーナー用燃焼表面材質として
広く使用されている。

【０００５】特に、ガスバーナー用燃焼表面材質として
使用するセラミックス、ステンレス及び金属繊維織造で
組織された多孔体板の中では、多孔性の金属繊維織造組
織である多孔体板の素材が熱処理効果によりバーナーの
後面の温度が着火温度以下に低下されるため、それをガ
スバーナーの燃焼表面材質で使用して予混合ガスを燃焼
させる場合にはバーナー火焔が多孔体板の小さい孔を通
って逆流しない。したがって、多孔性の金属繊維織造で
組織された多孔体板を利用したガスバーナーは、逆火現
象等に対する別途の対策が必要なく公害物質（ＮＯｘ及
びＣＯ等）を低減させて火焔温度を低下させるための方
法として使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガスバ
ーナーを利用した燃焼では、燃焼に必要な空気供給方式
が１次方式であるため１次空気の空気比が高くなるとと
もに燃焼温度が低くてＰｒｏｍｐｔ ＮＯｘとＴｈｅｒ
ｍａｌ ＮＯｘの生成は防止できるが、火焔温度が低い
場合にはバーナー火焔が不安定であり、製作費用が高い
だけではなく製作が難しく、単純な構造で設計される家
庭用ガス燃焼機器では予混合希薄燃焼の安定的な統制が
困難である問題点があった。

【０００７】また、前記予混合希薄燃焼スリットの燃焼
表面材質としてセラミック、ステンレスまたは金属繊維
織造で組織された多孔体板等を使用する場合には、燃料
ガスと空気を混合させる予混合機の構造が大きく複雑に
なるため、予混合機内での圧力損失の増大により送風抵
抗が増大するだけではなく、それにより燃焼時に一部高
負荷領域で異常騒音が発生するかガスバーナーの主火焔
が不安定になる問題点があった。

【０００８】また、前記のような問題点を解消するた
め、リッチ燃焼と予混合希薄燃焼を混合したリッチ・リ
ーン燃焼ガスバーナーが使用されているが、現在使用さ
れている大部分のリッチ・リーンガスバーナーは、リッ
チ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットが全てステン
レス材質で製作されて、構造が複雑であるため燃焼用空
気が不足な場合に逆火現象等が発生して、さらに、製作
費用が高価であるだけではなく製作が難しい問題点があ
った。

【０００９】したがって、本発明はこのような問題点に
着眼して案出されたもので、その目的は、バーナーの火
焔安定性が高いブンゼン式ガスバーナーのリッチ燃焼ス
リットと公害性及び熱効率性が優れた予混合希薄燃焼ガ
スバーナーの予混合希薄燃焼スリットが交互にバーナー
支持台に混合・設置されたリッチ・リーン燃焼ガスバー
ナーを家庭用ガスボイラーに設置することにより、公害
物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の発生を低下させて、ボイラ
ーの効率を増大させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナー
を採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラーを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明は、家庭用ガスボイラーにおいて、前記家庭用
ガスボイラー内に、燃料供給口を通して流入された燃料
を噴射するガスノズルと、前記ガスノズルにより噴射さ
れたガスが流入されるようにバーナー支持台に隔番で各
々設置される多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット及
び多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を燃焼表
面材質で使用する予混合希薄燃焼スリットと、前記リッ
チ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流
入口に一側面が接触するようにバーナー支持台の一側に
設置されて、ガス燃料流入口が位置する部位に各々のガ
スノズルからガス燃料と１次空気が流入されるように孔
が形成された隔板と、前記ブンゼン式リッチ燃焼スリッ
ト及び予混合希薄燃焼スリットの下部に位置するように
バーナー支持台の下端部に設置されて多数個の空気口が
形成された空気給気板から構成されたガスバーナーを設
置して、公害物質の発生を抑制してボイラーの効率を増
大させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを利用した低
公害・高効率家庭用ガスボイラーを提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
による好ましい実施例について詳細に説明する。図１は
本発明の全体構造を示す例示図、図２は本発明に適用さ
れるリッチ・リーンガスバーナーの平面例示図、図３は
図２の立面例示図である。

【００１２】図示されるように、本発明は密閉された鋼
板製の容器内に水を注入して、前記注入された水をガス
バーナーにより加熱する家庭用ボイラー１００におい
て、前記家庭用ボイラー１００内にバーナーの火焔安定
性が高いブンゼン方式のリッチ燃焼スリット１と低公害
性及び熱効率性が優れた予混合希薄燃焼スリット２が隔
番で設置されたリッチ・リーンガスバーナー１０１を設
置することにより構成される。

【００１３】前記リッチ・リーンガスバーナー１０１
は、燃料供給口３を通して流入された燃料を噴射するガ
スノズル８と、前記ガスノズル８により噴射されたガス
が流入されるようにバーナー支持台５に隔番で各々設置
される多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット１及び予
混合希薄燃焼スリット２と、前記リッチ燃焼スリット１
及び予混合希薄燃焼スリット２とガスノズル８との間に
位置するようにバーナー支持台５に設置される隔板６
と、前記ブンゼン式リッチ燃焼スリット１及び予混合希
薄燃焼スリット２の下部に位置するようにバーナー支持
台５の下端部に設置される空気給気板７から構成され
る。

【００１４】図４は本発明によるリッチ燃焼スリットの
例示図である。図４に示されるように、前記リッチ燃焼
スリット１はバーナー支持台５に予混合希薄燃焼スリッ
ト２と交互に設置されるもので、上部に多数個の焔孔１
２と補助焔孔１３が形成されて、隔板６と接触する下部
の端部にガス燃料流入口１１が形成されて、前記ガス燃
料流入口１１に連結されてベンチュリ管１４が形成され
る。

【００１５】図５は本発明による楕円形のガス燃料流入
口が形成された予混合希薄燃焼スリットの例示図、図６
は本発明による円形のガス燃料流入口が形成された予混
合希薄燃焼スリットの例示図である。図５及び図６に示
されるように、前記予混合希薄燃焼スリット２はバーナ
ー支持台５にリッチ燃焼スリット１と隔番で設置される
もので、多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板２
２が上部に燃焼表面材質で付着されて、隔板６と接触す
る下部の端部にガス燃料流入口２１が形成されて、前記
ガス燃料流入口２１に連結されてベンチュリ管２４が形
成される。

【００１６】前記予混合希薄燃焼スリット２の燃焼表面
に付着される多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体
板２２は、スリット２の両側面を通して混合ガス燃料が
漏泄されないようにブラケット２３により固定されて、
前記ブラケット２３の両側面はスポット溶接（ｓｐｏｔ
ｗｅｌｄｉｎｇ）によりスリット２の本体両面に溶接
・固定される。この時、ブラケット２３には溝２３１が
形成されており、前記溝２３１を通して外部に露出され
て多孔体板２２の上部表面でバーナーの主火焔が形成さ
れる。即ち、前記多孔体板２２はブラケット２３により
スリット２の本体両面に溶接・固定されるが、溝２３１
により外部に露出された上部表面を通して可燃性である
予混合ガスが完全燃焼される。

【００１７】また、前記多孔性の金属繊維織造で組織さ
れた多孔体板２２は、両側面部２２１がスリットの両側
面に接触するようにスリット２の一側面からスリットの
上部を経由してスリットの他の側面に連結されるように
スリット２の上部に、∪形状でカバーされた後に、スリ
ットの両側面とそれに接触する多孔体板２２の両側面部
２２１を密着させて、スリットの両側面を通して混合ガ
ス燃料が漏泄されないようにスリットの両側面と多孔体
板２２の両側面部２２１を各々スポット溶接して使用し
てもよい。

【００１８】前記予混合希薄燃焼スリット２のガス燃料
流入口２１は、ガスノズル８によるガスの流入時に、噴
射されるガスにより空気が容易に流入されるように楕円
形、円形、テーパ形等で形成される。前記ガスノズル８
は燃料供給口３により移送されたガスをバーナー支持台
５に設置された各々のスリット内に流入させる。その長
さはスリットの種類によって直径及びガス燃料流入口１
１，２１と一定距離（即ち、ガスノズルの長さ）を調整
して設置する。

【００１９】また、前記隔板６はバーナー支持台５に各
々設置されたスリット１，２のガス燃料流入口１１，２
１に一側面が接触するようにバーナー支持台５の一側に
設置される。スリットのガス燃料流入口１１，２１が位
置する部位にはガスが通過する孔６１が形成されてい
る。即ち、前記ガスノズル８により噴射されたガスは隔
板の孔６１を通してスリットのガス燃料流入口１１，２
１に各々流入されて、ガスの流入時に一定量の空気がガ
スとともにガス燃料流入口１１，２１を通してスリット
に流入される。

【００２０】この時、前記隔板６に形成された孔の大き
さ、ガスノズル８の直径、ガスノズル８と隔板６との距
離（ガスノズル８の長さ）はスリットの種類によって異
なるように形成及び設置される。即ち、前記リッチ燃焼
スリット１はガスノズル８によりリッチ燃焼スリット１
のガス燃料流入口１１にガスが流入される時、ブンゼン
式リッチ燃焼上に必要な空気比が約0.4 〜0.6 になるよ
うに隔板６の孔の大きさとガスノズル８の直径が調整・
形成されて、ガスノズル８と隔板６が一定距離を維持す
るように設置される。

【００２１】また、予混合希薄燃焼スリット２は１次空
気供給方式であるため、ガスノズル８により予混合希薄
燃焼スリット２のガス燃料流入口２１にガスが流入され
る時に燃焼上に必要な空気比が約1.4 〜1.7 になるよう
にガスノズル８の直径及び隔板孔６１の大きさを調整・
形成して、ガスノズル８と隔板６が一定距離を維持する
ように設置される。この時、前記予混合希薄燃焼スリッ
ト２は１次空気供給方式であるため、ガスノズル８によ
りガス燃料の噴射時に予混合希薄燃焼スリット２内に燃
焼に必要な空気比が約1.4 〜1.7 が維持されるように隔
板孔６１の大きさと形状及びスリットのガス燃料流入口
２１の大きさと形状が考慮されて設置されて、隔板６に
形成された孔６１を通して燃焼用１次空気比が約0.4 〜
0.6 程度だけ適切に流入されるブンゼン式リッチ燃焼の
残りの燃焼用空気はスリット１とスリット２との間の空
間を通してスリットの下部に位置するように設置された
空気給気板７の空気口７１を通して流入される。

【００２２】上述のように前記隔板の孔６１を通して予
混合希薄燃焼スリット２のガス燃料流入口２１に流入さ
れた燃料ガスと１次空気は、ガス燃料流入口２１と連結
されて形成されたスリットのベンチュリ管２４を流れな
がら円滑に完全予混合ガスに形成されて、スリット上部
に設置された多孔体板２２を通して一定な速度で均一に
噴出される。

【００２３】前記空気給気板７はリッチ燃焼スリット１
と予混合希薄燃焼スリット２の下部に位置するようにバ
ーナー支持台５の下端部に設置されて、多数個の空気口
７１が形成される。この時、前記多数個の空気口７１
は、隔板の孔６１を通して燃焼用１次空気比が約0.4 〜
0.6 程度だけ流入されたリッチ燃焼スリット１に燃焼に
必要な残りの２次空気が容易に流入されるように空気口
７１の大きさと位置及び個数が調整・形成されて、前記
予混合希薄燃焼スリット２は隔板の孔６１を通して予混
合希薄燃焼に必要な空気比が約1.4 〜1.7 程度の燃焼用
空気の全てが１次空気だけで流入されるため、予混合希
薄燃焼スリット２の下側に位置した空気給気板７には空
気口が形成されない。

【００２４】また、前記金属繊維織造で組織された多孔
体板２２を使用した予混合希薄燃焼ガスバーナー（Ｐｒ
ｅｍｉｘｅｄ Ｌｅａｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｇａ
ｓＢｕｒｎｅｒ）は、従来のブンゼン式ガスバーナーに
比べて１次側に空気比率が高い空気が流入される必要が
あるが、空気供給がおそくなると火焔の長さが長くなっ
て同一な燃焼室を使用する場合にガスバーナーの火焔が
熱交換機に接触されてＣＯが発生する為、ガス燃料の入
熱量と燃焼用空気の流入量を適切に調整して最適の条件
で燃焼が行われるように構成する。

【００２５】前記のように全ての場合に送風機１０７か
ら供給される燃焼用空気はブンゼン式ガスバーナーの不
足な空気供給のため空気給気板７から２次空気の一部が
流入されて、残りの燃焼用１次空気は隔板の孔６１及び
混合ガス燃料流入口１１を経由して燃焼用空気と燃料ガ
スが各々一定な比率で混合されるように構成されること
により、流体の流れ上の変化及び均一な供給を実現させ
てバーナーの火焔が安定的で、さらに混合ガス燃料の噴
出速度分布も一定に維持されるように設計される。

【００２６】図７は本発明の作動を説明する例示図であ
る。本発明は燃料供給口３を通して供給されるガス燃料
がガスノズル８から噴射されて、噴射されたガス燃料は
空気とともに隔板の孔６１及びガス燃料注入口１１，２
１を通して各々のスリット１，２内に流入されてベンチ
ュリ管１４，２４を通過しながら相互混合されて、混合
された混合ガス燃料は各スリット１，２の上部、即ち、
リッチ燃焼スリット１の焔孔１２と補助焔孔１３，予混
合希薄燃焼スリット２の多孔体板２２を通して均一に吐
出されて自動点火装置１０６により点火される。この
時、リッチ燃焼スリット１の燃焼に必要な２次空気はス
リット１，２の下部に位置する空気給気板７の空気口７
１を通してスリットの外部の下部から上部に流入され
る。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明はブンゼン式リッ
チ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットが隔番で設置
されたガスバーナーを家庭用ボイラーに設置することに
より、ボイラー作動時に発生する燃焼騒音及び公害物質
（ＮＯｘ及びＣＯ等）の発生を低下させるとともにボイ
ラーの性能を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構造を示す例示図である。

【図２】本発明に適用されるリッチ・リーンガスバーナ
ーの平面例示図である。

【図３】図２の立面例示図である。

【図４】本発明によるリッチ燃焼スリットの例示図であ
る。

【図５】本発明による予混合希薄燃焼スリットの例示図
である。

【図６】本発明による予混合希薄燃焼スリットの他の例
示図である。

【図７】本発明の作動を説明する例示図である。

【符号の説明】

１ ブンゼン式リッチ燃焼スリット ２ 予混合希薄燃焼スリット ３ 燃料供給口 ５ バーナー支持台 ６ 隔板 ７ 空気給気板 ８ ガスノズル １１，２１ ガス燃料流入口 １２ 焔孔 １３ 補助焔孔 １４ ベンチュリ管 ２２ 多孔体板 ２３ ブラケット ２４ ベンチュリ管 ６１ 孔 ７１ 空気口 １００ 家庭用ボイラー １０１ リッチ・リーンガスバーナー １０２ 給気口 １０３ 電熱室 １０４ スプックプラグ １０５ 暖房熱交換機 １０６ 自動点火装置 １０７ 送風機 １０８ 電気装置 １０９ ガスバーナー １１０ 排気フード １１１ シスタンタンク １１２ 温水熱交換機 １１３ 流水感知器 １１４ エアベント １１５ ポンプ １１６ リターンバルブ １１７ 分配バルブ １１８ 排気口 ２２１ 多孔体板両側面部 ２３１ 溝

フロントページの続き (72)発明者 パク イン−ソク 大韓民国 テジョンシ チュング オリュ ードン175−１ サムソンアパート28− 1309 (72)発明者 チェ キュ−ソン 大韓民国 テジョンシ ユソンク オウン ドン99 ハンビッアパート123−603 (72)発明者 ピョ ヨン−ドク 大韓民国 テジョンシ ユソンク オウン ドン99 ハンビッアパート120−1203 Ｆターム(参考） 3K017 AA01 AA06 AB02 3K065 TA01 TA04 TA09 TC02 TD05 TH04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 家庭用ガスボイラーにおいて、 前記家庭用ガスボイラー内に、燃料供給口を通して流入
   されたガス燃料を噴射するガスノズルと、 前記ガスノズルにより噴射されたガスが流入されるよう
   にバーナー支持台に隔番で各々設置される多数個のブン
   ゼン式リッチ燃焼スリット及び多孔性である金属繊維織
   造組織の多孔体板を燃焼表面材質で使用する予混合希薄
   燃焼スリットと、 前記リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットのガ
   ス燃料流入口に一側面が接触されるようにバーナー支持
   台の一側に設置されて、ガス燃料流入口が位置する部位
   に各々のガスノズルからガス燃料と１次空気が流入され
   るように孔が形成された隔板と、 前記ブンゼン式リッチ燃焼スリット及び予混合希薄燃焼
   スリットの下部に位置されるようにバーナー支持台の下
   端部に設置されて多数個の空気口が形成された空気給気
   板とを含んで構成されたガスバーナーを設置して、公害
   物質の発生を抑制して、ボイラーの効率を増大させるこ
   とを特徴とするリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用
   した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
2. 【請求項２】 前記予混合希薄燃焼スリットの上部に設
   置される多孔体板は、溝を通して外部に露出された上部
   表面でバーナーの主火焔が形成されるように溝を具備す
   るブラケットによりスリットの上部に固定・設置される
   ことを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃焼ガ
   スバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラ
   ー。
3. 【請求項３】 前記多孔体板は、両側面部がスリットの
   両側面部にスポット溶接されてスリットの上部に設置さ
   れることを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃
   焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボ
   イラー。
4. 【請求項４】 前記予混合希薄燃焼スリットのガス燃料
   流入口は、楕円形であることを特徴とする請求項１記載
   のリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・
   高効率家庭用ガスボイラー。
5. 【請求項５】 前記予混合希薄燃焼スリットのガス燃料
   流入口とそれに接触される隔板の孔は、同一直径を具備
   する円形で形成されたことを特徴とする請求項１記載の
   リッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高
   効率家庭用ガスボイラー。