JP2001074214A - 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家庭用低公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の低減化とガ
スバーナーの火焔安定性を高めた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家庭用低公害・高効率
リッチ・リーン燃焼ガスバーナーを提供する。 【解決手段】 ガスボイラー等の家庭用ガス燃焼機器用
バーナーにおいて、バーナーは、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、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
燃焼表面の材質で使用する予混合希薄燃焼スリットと、
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、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とを含んで構成される。

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家庭用低公害・高効
率リッチ・リーン（希薄）燃焼ガスバーナーに係り、よ
り詳細には、バーナーの火焔安定性が高くてガスボイラ
ー等の家庭用ガス燃焼機器用バーナーとして主に使用さ
れている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を多孔性の金属繊維織造で組
織された多孔体板（ＫｎｉｔｔｅｄＭｅｔａｌ Ｆｉｂ
ｅｒ Ｍａｔ）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ながら
低公害・高効率の予混合式ガスバーナーの予混合希薄燃
焼スリットを、各々予混合リーン燃焼スリットとリッチ
燃焼スリットの順に並んで交互に配列させて、低公害及
び熱効率が高い予混合希薄燃焼火焔の安定性を高めて、
公害物質の排出量を大幅に低減させるとともに燃焼性が
優れた多孔体板を利用した家庭用低公害・高効率リッチ
・リーン燃焼ガスバーナ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ガス燃
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に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、前記のような問題点を解消するた
め、リッチ燃焼と予混合リーン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。

【０００８】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、ブンゼン式燃
焼と予混合希薄燃焼を採用して、公害物質（ＮＯｘ及び
ＣＯ等）の低減化とガスバーナーの火焔安定性を高めた
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
家庭用低公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナー
を提供することにある。

【０００９】

【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、ガスボイラー等の家庭用ガス燃焼機器用バ
ーナーにおいて、前記バーナーは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とを含んで構成される
金属繊維織造で組織された多孔体板を利用した家庭用低
公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナーを提供す
る。

【００１０】

【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
本発明の構造配列を示す平面図、図２は図１の立面図、
図３は本発明のリッチ燃焼スリットの構造を示す例示
図、図４は本発明の予混合希薄燃焼スリットの構造を示
す例示図、図５は本発明の作動を説明する例示図であ
る。

【００１１】図示されるように、本発明は、燃料供給口
１を通して流入された燃料を噴射するガスノズル２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５及び予混合希薄燃焼スリッ
ト６と、前記リッチ燃焼スリット５及び予混合希薄燃焼
スリット６とガスノズル２との間に位置するようにバー
ナー支持台８に設置される隔板４と、前記ブンゼン式リ
ッチ燃焼スリット５及び予混合希薄燃焼スリット６の下
部に位置するようにバーナー支持台８の下端部に設置さ
れる空気給気板３から構成される。

【００１２】前記多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリッ
ト５と予混合希薄燃焼スリット６は、バーナー支持台８
の一側にブンゼン式リッチ燃焼スリット５が設置される
と、その一側に予混合希薄燃焼スリット６が設置され
て、前記予混合希薄燃焼スリット６の一側にブンゼン式
リッチ燃焼スリット５が設置される方式で各々隔番で設
置される。

【００１３】前記予混合希薄燃焼スリット６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７は金属材質であるため、多孔体板７の両端部がスリ
ット６の両側面に接触されるようにスリット６の一側面
からスリット６の上部を経由してスリット６の他側面に
連結される、∩形状でカバーして、スリット６の両側面
とそれに接触される多孔体板７の両側面を密着させて、
スリット６の両側面と多孔体板７の両側面７１を各々ス
ポット溶接してスリット６の両側面を通して混合ガス燃
料が漏泄されないように多孔体板７をスリット６の上部
に固定して多孔体板７の上部表面でバーナーの主火焔が
形成されるようにする。

【００１４】前記ガスノズル２は、燃料供給口１により
移送されたガスをバーナー支持台８に設置された各々の
スリット５，６の混合燃料ガス流入口５１，６１内に流
入させて、スリットの種類によって直径及びスリット
５，６のガス燃料流入口５１，６１と一定距離を維持す
るように設置される。前記隔板４は、バーナー支持台８
に各々設置されたスリット５，６のガス燃料流入口５
１，６１に一側面が接触するようにバーナー支持台８の
一側に設置されて、スリット５，６のガス燃料流入口５
１，６１が位置する部位に孔４１が形成される。即ち、
前記ガスノズル２により噴射されたガスは隔板４の孔４
１を通ってスリット５，６のガス燃料流入口５１，６１
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５１，６１を通ってスリット内
に流入される。

【００１５】この時、前記隔板４の孔４１とガスノズル
２の直径、ガスノズル２と隔板４との距離はスリット
５，６の種類によって異なって形成及び設置される。即
ち、前記リッチ燃焼スリット５は、ガスノズル２により
リッチ燃焼スリット５のガス燃料流入口５１にガスが流
入される時に、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４の孔４１の大きさと
ガスノズル２の直径を形成して、ガスノズル２と隔板４
が一定距離を維持するように設置する。

【００１６】また、予混合希薄燃焼スリット６は１次空
気供給方式であるため、ガスノズル２により予混合希薄
燃焼スリット６のガス燃料流入口６１にガスが流入され
る時に、ブンゼン式リッチ燃焼上に必要な空気比が約1.
4 〜1.7 になるように隔板孔４１と混合ガス燃料流入口
６１及びガスノズルの直径を調整・形成して、ガスノズ
ル２と隔板４の距離を調整する。即ち、前記ガスノズル
２は予混合希薄燃焼スリット６の混合ガス燃料流入口６
１の中央部分でスリット６内に燃料を噴射することによ
り、燃料の噴射時に周囲の空気が予混合希薄燃焼スリッ
ト６内に均一に流入されるように予混合希薄燃焼スリッ
ト６の混合ガス燃料流入口６１及びそれに接触される隔
板孔４１を円形で形成する。

【００１７】前記隔板４の孔４１を通して予混合希薄燃
焼スリット６に流入された燃料ガスと１次空気量は、ス
リットのベンチュリ管を流れながら円滑に完全予混合ガ
スで形成されて一定な速度で多孔体板７を通して均一に
噴出される。前記空気給気板３はリッチ燃焼スリット５
と予混合希薄燃焼スリット６の下部に位置するようにバ
ーナー支持台８の下端部に設置されて、多数個の空気口
３１が形成される。この時、前記多数個の空気口３１
は、隔板４の孔４１を通って燃焼用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５に燃焼
上に必要な残りの２次空気の流入が容易に空気口３１の
直径と位置及び個数が調整・形成される。

【００１８】前記のように本発明は燃料供給口１を通し
て供給されるガス燃料がガスノズル２から噴射されて、
この時、ブンゼン式リッチ燃焼及び予混合希薄燃焼に必
要な１次空気比が各々約0.4 〜0.6 及び約1.4 〜1.7 程
度流入されるようにガスノズル２の長さと直径、空気給
気板３の空気口３１の大きさ、隔板４の孔４１及びそれ
に接触する予混合希薄燃焼スリット６の混合ガス燃料流
入口６１の直径を各々調整した後に、ブンゼン式リッチ
燃焼のスリット５と予混合希薄燃焼スリット６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交互
に配列する。即ち、ガスバーナーの火焔温度を低温にす
ることによりＰｒｏｍｐｔ ＮＯｘとＴｈｅｒｍａｌ
ＮＯｘの生成を低下させるため構想した予混合希薄燃焼
自体の不安定な火焔を安定させるため予混合希薄燃焼ス
リット６に隔番で交互に火焔が安定されたブンゼン式リ
ッチ燃焼スリット５を設置して、火焔が安定されて燃焼
性が優れて、さらに公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排
出量が少ないガスバーナーを構成した。特に、１次空気
供給方式である予混合希薄燃焼のスリット６を通して燃
焼用空気が全て１次空気だけで一層円滑に流入されるよ
うに混合ガス燃料流入口６１及びそれに接触する隔板孔
４１の形状を円形で形成する。

【００１９】また、リッチ・リーン燃焼ガスバーナーの
安定的な火焔形状のためブンゼン式リッチ燃焼及び予混
合希薄燃焼に必要な燃焼用空気は、ブンゼン式リッチ燃
焼の各スリットには混合ガス燃料流入口の隔板４に形成
された孔を通して燃焼用１次空気比が約0.4 〜0.6 程度
だけ適切に流入されて、残りはスリット５とスリット６
との間の空間を通して燃焼用２次空気が流入されるよう
に空気給気板３の空気口３１の大きさと個数を各々調整
する。

【００２０】また、前記予混合希薄燃焼スリット６は、
円形の隔板孔４１及びスリットの混合ガス燃料流入口６
１を通して予混合希薄燃焼に必要な、空気比が約1.4 〜
1.7程度である燃焼用空気が全て１次空気だけで流入さ
れて予混合希薄燃焼することにより、予混合希薄燃焼ス
リット６の下側に位置した空気給気板３には空気口が形
成されない。

【００２１】また、前記金属繊維織造で組織された多孔
体板を使用した予混合希薄燃焼ガスバーナーは、従来の
ブンゼン式ガスバーナーに比べて１次側に高い空気比率
を持った空気が流入される必要があるが、空気供給が減
少す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Ｃ
Ｏが発生することにより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燃焼状態になるように
構成する。

【００２２】上述のように全ての場合に送風機から供給
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３から２次空気が一部流入さ
れて、残りの燃焼用１次空気は隔板４の孔４１及び混合
ガス燃料流入口を通して流入されて、燃焼用空気と燃料
ガスが各々一定な比率で混合されて構成されることによ
り、流体の流れの変化及び均一な供給を実現してバーナ
ーの火焔が安定されて、さらに混合ガス燃料の噴出速度
分布が一定に維持されるように設計される。

【００２３】前記ガス燃料流入口５１，６１内に流入さ
れた空気と燃料ガスは各スリット５，６のベンチュリ管
を通過しながら混合されて、混合された混合ガスはリッ
チ燃焼スリット５の上部に形成された長い主火焔の焔孔
５２と補助焔孔５３，予混合希薄燃焼スリット６の上部
に設置された多孔体板７を通して吐出されて別に設置さ
れた点火装置（図示せず）により点火される。

【００２４】以上、本発明による好ましい実施形態につ
いて詳細に既述したが、本発明が属する技術分野におい
て通常の知識を持つ者であれば、特許請求範囲に定義さ
れた本発明の精神及び範囲を離脱せず本発明を多様に変
形または変更して実施できる。

【００２５】

【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を隔番で設置
して、圧力降下及び熱損失が少なくバーナー火焔の安定
性と均一性及び火焔転移性等が向上されるとともに、ガ
スバーナーの形状及び構造が簡単で、燃焼時に逆火が発
生せず加工性が容易である。

【００２６】また、全体的にバーナーの諸般性能が大幅
に向上されるとともに火焔が安定されて燃焼時に発生す
る燃焼騒音も大幅に減少されて、公害物質（ＮＯｘ及び
ＣＯ等）の低減化ができる。また、本発明のリッチ燃焼
を実行するスリットは、低価で簡単な構造で製作される
従来のブンゼン式スリットをそのまま使用するだけでは
なく、１次空気比が約0.4 〜0.6 程度流入されて予混合
希薄燃焼を実行するスリットは空気供給方式が１次方式
で１次空気比が約1.4 〜1.7 程度が流入されるように、
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
する隔板の孔を同一直径を具備する円形で形成して、空
気給気板の空気口の大きさと位置、ガスノズルの長さ及
び直径、隔板孔の大きさ、予混合希薄燃焼スリットのガ
ス燃料流入口の直径及びそれに接触する隔板孔の直径を
各々調整配列することにより製作が容易で、低価化によ
り経済性が向上されるとともに性能が向上される効果が
ある。

【００２７】また、燃焼用空気または燃料ガスが一側に
偏向して流れると、部分ごとの当量比が異なってバーナ
ー表面の火焔も偏向してバーナーの燃焼性能が低下され
る為、本発明ではできるだけ短い長さと狭小な空間で混
合ガスの流れに偏向が発生しないように各スリットのベ
ンチュリ管内で燃料と空気が完全に混合されるようにす
る。

【００２８】また、予混合ガスを使用する燃焼機では、
バーナーの燃焼表面が穿孔された形態が主に使用されて
いる場合には、単位面積当たりの高負荷燃焼を誘導する
ため一部でバーナーの燃焼表面素材をセラミックスまた
はステンレス上で穿孔された形態を使用することにより
燃焼時に騒音が発生したが、本発明ではバーナーの燃焼
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
体板を使用してバーナーの燃焼表面から燃料ガスの噴出
速度分布を一定に維持させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構造配列を示す平面図である。

【図２】図１の立面図である。

【図３】本発明によるリッチ燃焼スリットの構造を示す
例示図である。

【図４】本発明による予混合希薄燃焼スリットの構造を
示す例示図である。

【図５】本発明による作動説明のための例示図である。

【符号の説明】

１ 燃料供給口 ２ ガスノズル ３ 空気給気板 ４ 隔板 ５ リッチ燃焼スリット ６ 予混合希薄燃焼スリット ７ 多孔体板 ８ バーナー支持台 ３１ 空気口 ４１ 孔 ５１ リッチ燃焼スリットのガス燃料流入口 ５２ 焔孔 ５３ 補助焔孔 ６１ 予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口 ７１ 多孔体板両側面部

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 3K017 AA02 AA06 AB02 AB09 AB10 AC02 AD01 3K065 TA01 TA07 TA15 TC02 TC05 TD05 TH03 TH04 TP08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスボイラー等の家庭用ガス燃焼機器用
   バーナーにおいて、 前記バーナーは、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と、 多孔性である金属繊維織造で組織された多孔体板を燃焼
   表面の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３とを含むことを特徴とする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家庭用低公害・高効率リ
   ッチ・リーン燃焼ガスバーナー。
2. 【請求項２】 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する隔板の孔は、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家
   庭用低公害・高効率リッチ・リーン燃焼ガスバーナー。