JP2001153317A - 表面燃焼バーナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷時における赤熱現象の発生を抑えるこ
とでバーナのターンダウン比を大きくとれ、バーナプレ
ートの耐久性を向上させることができる表面燃焼バーナ
装置を提供すること。 【解決手段】 混合室２を規定するバーナ本体４と、混
合室２に混合燃料ガスを供給するための混合燃料ガス供
給手段４０とを備え、バーナ本体４は複数個の炎孔２２
が設けられたバーナプレート１６を有し、混合室２に送
給された混合燃料ガスがこれら炎孔２０から噴出して燃
焼する表面燃焼バーナ装置。低負荷燃料ガスを供給する
ための低負荷燃料ガス供給手段６０が設けられ、混合室
２にはバーナプレート１６に近接して小燃焼用ノズル３
０が配設され、低負荷燃料ガス供給手段６０からの低負
荷燃料ガスは小燃焼用ノズル３０に供給され、小燃焼用
ノズル３０からバーナプレート１６の一部の炎孔２０を
通して外部に噴出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ等に用いら
れる表面燃焼バーナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ等の燃焼装置として、表面燃焼バ
ーナ装置が用いられている。この表面燃焼バーナ装置
は、混合室を規定するバーナ本体と、混合室に混合燃料
ガス（燃料ガスと燃焼用空気とが混合したもの）を供給
するための混合燃料ガス供給手段とを具備している。バ
ーナ本体は平面状又は曲面状のバーナプレートを備え、
このバーナプレートの大部分の領域に複数個の炎孔が設
けられている。また、混合室内には、複数個の整流孔が
形成された整流プレートが配設され、混合室内に送給さ
れた混合燃料ガスはこの整流プレートを通して複数個の
炎孔に実質上均一となるように流れ、複数個の炎孔から
噴出された混合燃料ガスは実質上均一に燃焼し、これに
よってより大きな燃焼熱を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような表面燃焼バ
ーナ装置では、中負荷及び高負荷時には混合燃料ガスの
供給量が多く、面負荷（単位面積及び単位時間当たりの
燃焼量）も大きくなるので、バーナプレートの炎孔から
の燃焼火炎はバーナプレートの表面から幾分浮いたよう
に生じるが、低負荷時（例えば面負荷が最大面負荷の１
／３〜１／５程度のとき）には混合燃料ガスの供給量が
少なく、面負荷も小さくなるので、炎孔からの燃焼火炎
はその表面に密着したように生じ、いわゆる赤熱現象
（バーナプレート表面に燃焼炎が密着したようになって
赤熱される現象）が生じ易くなる。この赤熱現象が生じ
ると、バーナプレートが非常に高温に加熱され、バーナ
プレートの耐久性が低下し、また破損の原因にもなる。

【０００４】このようなことから、従来、バーナプレー
トを充分な耐熱性を有するセラミックで形成し、バーナ
プレートの寿命低下を防止していたが、セラミック自体
が高価であることや、セラミックの大型化が困難である
ことから、燃焼バーナ装置の製造コストが高くなるとい
う問題があった。そこで、低負荷時の赤熱現象の発生を
防止するために、図１１に示す構成の表面燃焼バーナが
提案されている。この公知の燃焼バーナ装置では、バー
ナ本体２０２内に間隔をおいて２個の仕切壁２０４，２
０６が設けられ、これら仕切壁２０４，２０６によって
バーナ本体２０２内が３つの混合室２０８，２１０，２
１２に仕切られている。各混合室２０８，２１０，２１
２には分岐管２１４，２１６，２１８が接続され、これ
ら分岐管２１４，２１６，２１８が混合燃料ガスを供給
するための混合ガス供給管２２０に接続されている。混
合ガス供給管２２０にはガス供給管２２２からの燃料ガ
スが供給されるとともに、送風ファン２２６からの燃焼
用空気が送風管２２４を通して供給される。各分岐管２
１４，２１６，２１８には電磁開閉弁２２８，２３０，
２３２及び電磁比例弁２３４，２３６，２３８が設けら
れ、またガス供給管２２２には電磁開閉弁２４０が設け
られている。

【０００５】このような燃焼バーナ装置では、バーナ装
置全体のターンダウン比（絞り比）（３つの混合室２０
８，２１０，２１２からの混合燃料ガスが燃焼する状態
でのターンダウン比）が例えば３〜９万Ｋｃａｌである
とすると、バーナ本体２０２の内部が３つの混合室２０
８，２１０，２１２に分割されているので、一つの混合
室２０８（又は２１０，２１２）からの混合燃料ガスを
燃焼させた場合にそのターンダウン比は１〜３万Ｋｃａ
ｌとなり、従って、このバーナ本体２０２のターンダウ
ン比は、混合燃料ガスを噴出する混合室２０８，２１
０，２１２を選択するとともにその噴出量を制御するこ
とによって、１〜９万Ｋｃａｌとなる。

【０００６】このように、バーナ本体２０２内を複数、
例えば３つの混合室に分割することによって、燃焼バー
ナ装置のターンダウン比をある程度大きくすることがで
きるが、このターンダウン比を更に大きくしようとする
と混合室の数を増やさなければならず、これに伴って電
磁開閉弁及び電磁比例弁の数も多く必要となり、バーナ
装置の構造が複雑になるとともに製造コストが高くな
る。本発明は、比較的簡単な構成でもって低負荷時にお
ける赤熱現象の発生を抑え、バーナプレートとして高価
な材料を用いることなく充分な耐久性を得ることができ
る表面燃焼バーナ装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、混合室を規定
するバーナ本体と、前記混合室に混合燃料ガスを供給す
るための混合燃料ガス供給手段とを備え、前記バーナ本
体は複数個の炎孔が設けられたバーナプレートを有し、
前記混合室に送給された前記混合燃料ガスが前記複数個
の炎孔から燃焼する表面燃焼バーナ装置において、低負
荷燃料ガスを供給するための低負荷燃料ガス供給手段が
設けられ、前記混合室には前記バーナプレートに近接し
て小燃焼用ノズルが配設され、前記低負荷燃料ガス供給
手段からの前記低負荷燃料ガスが前記小燃焼用ノズルに
供給されることを特徴とする。

【０００８】本発明に従えば、バーナ本体のバーナプレ
ートに近接して小燃焼用ノズルが配設され、低負荷時に
低負荷燃料ガス供給手段からの低負荷燃料ガスが小燃焼
用ノズルに供給される。従って、低負荷時、低負荷燃料
ガス供給手段からの低負荷燃料ガスが小燃焼用ノズルに
供給され、小燃焼用ノズルから噴出された低負荷燃料ガ
スが、小燃焼用ノズル近傍に位置するバーナプレートの
炎孔、即ちバーナプレートの複数個の炎孔群のうちの一
部の炎孔群を通して噴出され、かく噴出された低負荷燃
料ガスが燃焼される。このとき、バーナ装置全体として
は低負荷であるが、低負荷燃料ガスが燃焼している領域
は一部であるので、バーナプレートの燃焼している領域
における面負荷は大きくなり、この面負荷を赤熱現象の
生じる範囲より大きくすることによって、燃焼している
領域の燃焼火炎はバーナプレートから幾分浮いた状態と
なり、これによって上記赤熱現象の発生を抑え、安価な
金属プレートを用いても充分な耐久性を得ることができ
る。また、このように赤熱現象の発生を抑えることがで
きるので、バーナ装置のターンダウン比を大きくとるこ
とができ、その燃焼の制御範囲を広くすることができ
る。この低負荷燃料ガスは、例えば理論空燃費よりも空
気含有量が少ない混合燃料ガス、或いは生の燃料ガス
（燃焼用空気を含まない）である。尚、バーナ装置の燃
焼負荷が同じであっても燃料ガスの燃焼域、換言すると
低負荷燃料ガスが噴出される領域が小さくなると面負荷
が大きくなって赤熱現象の発生がより抑えられる。

【０００９】また、本発明では、前記混合燃料ガス供給
手段から前記混合室に供給される混合燃料ガスは理論空
燃比よりも燃焼用空気の含有量が多く、前記低負荷燃料
ガス供給手段から前記小燃焼用ノズルに供給される低負
荷燃料ガスは理論空燃比よりも燃焼用空気の含有量が少
ないことを特徴とする。本発明に従えば、中負荷及び高
負荷時には混合燃料ガス供給手段からの混合燃料ガスが
混合室に供給され、バーナプレートの複数の炎孔群を通
して噴出されるが、この混合燃料ガスは理論空燃比より
も燃焼用空気の含有量が多いので、複数の炎孔群から噴
出される混合燃料ガスは安定して完全燃焼し、燃焼火炎
はバーナプレートから幾分浮いた状態となる。また、低
負荷時には低負荷燃料ガス供給手段からの低負荷燃料ガ
スが小燃焼用ノズルに供給され、かく供給された低負荷
燃料ガスが小燃焼用ノズルから噴出されてバーナプレー
トの複数個の炎孔群のうちの一部の炎孔群を通して外部
に噴出される。このとき、低負荷燃料ガスは理論空燃比
よりも燃焼用空気の含有量が少ないので、この低負荷燃
料ガスが燃焼する上記一部領域では面負荷がより一層大
きくなって燃焼火炎はバーナプレートから更に浮く傾向
が高まる。従って、低負荷時の赤熱現象の発生を更に確
実に抑えることができる。尚、小燃焼用ノズルから噴出
された低負荷燃料ガスはそのまま、又は燃焼用空気（二
次空気）と混合されてバーナプレートの一部の炎孔群を
通して噴出される。この低負荷燃料ガスは、燃料ガスの
み（燃焼用空気を含まないもの）であってもよい。

【００１０】また、本発明では、前記低負荷燃料ガス供
給手段は低負荷時に前記低負荷燃料ガスを前記小燃焼用
ノズルに供給し、前記混合燃料ガス供給手段は中負荷及
び高負荷時に前記混合燃料ガスを前記混合室に供給し、
前記低負荷燃料ガス供給手段による供給と前記混合燃料
ガス供給手段による供給とが切り換えられることを特徴
とする。本発明に従えば、低負荷時に低負荷燃料ガス供
給手段からの低負荷燃料ガスが供給され、中負荷及び高
負荷時に混合燃料ガス供給手段からの混合燃料ガスが供
給され、低負荷時と中負荷及び高負荷時とで燃料ガスの
供給が切り換えられる。

【００１１】更に、本発明では、前記低負荷燃料ガス供
給手段は低負荷から高負荷にわたって前記低負荷燃料ガ
スを前記小燃焼用ノズルに供給し、前記混合燃料ガス供
給手段は中負荷及び高負荷時に前記混合燃料ガスを前記
混合室に供給し、前記低負荷燃料ガス供給手段による供
給に前記混合燃料ガス供給手段による供給が加えられる
ことを特徴とする。本発明では、低負荷から高負荷にわ
たって低負荷燃料ガス供給手段からの低負荷燃料ガスが
供給され、中負荷及び高負荷時に混合燃料ガス供給手段
からの混合燃料ガスが供給され、中負荷及び高負荷時に
混合燃料ガス供給手段による供給が加えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に従う表面燃焼バーナ装置の一実施形態について説明
する。図１は、本発明に従う表面燃焼バーナ装置の一実
施形態を簡略的に示す図であり、図２は、図１の表面燃
焼バーナ装置のバーナ本体を一部切り欠いて示す斜視図
である。図１及び図２において、図示の表面燃焼バーナ
装置は、混合室２を規定するバーナ本体４を備えてい
る。図示の形態では、バーナ本体４は略直方体形状であ
り、矩形状の底壁６、この底壁６の４側端部から延びる
側壁８，１０，１２，１４及びこれら側壁８，１０，１
２，１４の上端開口を覆うバーナプレート１６から構成
されている。バーナプレート１６の大部分の領域には間
隔をおいて複数個（この形態では１４個）の炎孔領域１
８が設けられ、各炎孔領域１８には複数個（この形態で
は７個）の炎孔２０が設けられている。この混合室２内
には整流プレート２２が配設され、整流プレート２２は
混合室２内を上部空間２４と下室空間２６とに仕切って
いる。整流プレート２２には実質上全域にわたって多数
の整流孔２８が形成され、かかる整流孔２８を通して上
部空間２４と下部空間２６とが連通されている。この整
流プレート２２は、バーナプレート１６の内側に、例え
ば１０〜５０ｍｍ程度の間隔をおいて配置され、整流孔
２８は直径２．０〜５．０ｍｍ程度に形成される。

【００１３】バーナ本体４の混合室２内には、更に、小
燃焼用ノズル３０が配設されている。小燃焼用ノズル３
０は、両端が閉塞された中空円筒状のノズル本体３２を
備え、このノズル本体３２の上側側面（バーナプレート
１６に対向する側面）にはその長手方向（図１及び及び
図２において左右方向）に間隔をおいて複数個のノズル
孔３４が設けられている。この形態では、バーナ本体４
のバーナプレート１６の縦方向（図１において紙面に垂
直な方向、図２おいて左下から右上の方向）中央の炎孔
領域１８に対応してその下方に小燃焼用ノズル３０が配
設され、そのノズル本体３２は上記中央の炎孔領域１８
の配置方向に、即ちバーナプレート１６の横方向（図１
及び図２において左右方向）に延びており、上記中央の
各炎孔領域１８の各々に対応してそれぞれ２個のノズル
孔３４が設けられている。かかるノズル孔３４の数は適
宜設定することができる。

【００１４】この小燃焼用ノズル３０のノズル本体３２
は、バーナプレート１６に対してその内側に近接して設
けることが重要であり、バーナプレート１６との間隔Ｈ
（図１参照）が例えば１０〜２０ｍｍに設定される。こ
の間隔Ｈは、都市ガス、ＬＰガス等の燃料ガスを生の状
態で低負荷燃料ガスとして小燃焼用ノズル３０に供給す
るときには、燃焼用空気との混合が促進されるように例
えば１５〜２０ｍｍ程度の比較的大きい値に設定され、
また上述した生の燃料ガスに燃焼用空気を混合した混合
燃料ガスを低負荷燃料として小燃焼用ノズル３０に供給
するときには、予め燃焼用空気が混合されているので例
えば１０〜１５ｍｍ程度の比較的小さい値に設定され
る。

【００１５】小燃焼用ノズル３０のノズル本体３２は、
混合室２の上部空間２４内に、即ちバーナプレート１６
と整流プレート２２との間の空間に配置されている。こ
のような構成においては、小燃焼用ノズル３０から噴出
された燃料ガスの大部分は上方に流れてバーナプレート
１６の炎孔領域１８群のうちの対応する炎孔領域１８の
炎孔２０から噴出される。つまり、バーナプレート１６
の全炎孔領域１８群の炎孔２０からほぼ均一に噴出され
ることがない。小燃焼用ノズル３０のノズル本体３２の
基部（図１及び図２において左端部）には送給管３６が
接続され、この送給管３６の一端側は整流プレート２２
及びバーナ本体４の底壁６を貫通して外部に延びてい
る。

【００１６】バーナ本体４の混合室２には、燃料用ガス
として混合燃料ガスが供給され、この混合燃料ガスは混
合燃料ガス供給手段４０により供給される。図示の混合
燃料ガス供給手段４０は、都市ガス供給管、ＬＰガスボ
ンベの如き燃料ガス供給源（図示せず）に接続された主
ガス供給管４２と主ガス供給管４２から分岐して延びる
第１分岐管４４とを備え、第１分岐管４４の先端部に供
給ノズル４６が設けられ、この供給ノズル４６がバーナ
本体４の底壁６を貫通して混合室２の底部に開口してい
る。

【００１７】この供給ノズル４６を底壁６に接続するこ
とに代えて、図１に破線で示すように、後述する送風管
５８に供給するようにしてもよい。主ガス供給管４２に
は元電磁開閉弁４８が配設され、また第１分岐管４４に
は第１電磁開閉弁５０及び第１電磁比例弁５２が配設さ
れている。元電磁開閉弁４８は主ガス供給管４２を開閉
し、第１電磁開閉弁５０は第１分岐管４４を開閉し、第
１電磁比例弁５２は第１分岐管４４の開度を制御してそ
こを流れる燃料ガスの供給量を制御する。

【００１８】この実施形態では、混合燃料ガス供給手段
４０は、更に、燃焼用空気を供給するための送風手段５
４を含んでいる。図示の送風手段５４は、空気を供給す
るための送風ファン５６と、送風ファン５６からの空気
を混合室２に導く送風管５８とから構成され、送風管５
８の一端部がバーナ本体４の側壁１０に接続され、供給
ノズル４６の先端部付近に開口している。小燃焼用ノズ
ル３０には、燃料用ガスとして低負荷燃料ガスが供給さ
れ、この低負荷燃料ガスは低負荷燃料ガス供給手段６０
により供給される。図示の低負荷燃料ガス供給手段６０
は、主ガス供給管４２から分岐して延びる第２分岐管６
２を備え、この第２分岐管６２が小燃焼用ノズル３０の
送給管３６に接続されている。第２分岐管６２には第２
電磁開閉弁６４及び第２電磁比例弁６６が配設されてい
る。

【００１９】この表面燃焼バーナ装置は、例えば図３に
破線Ａ及び実線Ｂで示すように燃焼制御される。図１と
ともに図３を参照して、表面燃焼バーナ装置を燃焼させ
るときには、元電磁開閉弁４８が開状態となり、燃料ガ
ス供給源（図示せず）からの燃料ガスが主ガス供給管４
２を通して第１及び第２分岐管４４，６２に送給され
る。表面燃焼バーナ装置の燃焼が中負荷及び高負荷のと
きには、混合燃料ガス供給手段４０からの混合燃料ガス
が図３に実線Ｂで示すように混合室２に供給される。即
ち、第１電磁開閉弁５０が開状態となり、主ガス供給管
４２からの燃料ガスが第１分岐管４４を通して供給ノズ
ル４６から混合室２の底部（下部空間２６の底部）に供
給され、第１電磁比例弁５２によって第１分岐管４４を
通して供給される燃料ガスの供給量が制御され、燃焼負
荷が大きくなるに伴って燃料ガスの供給量、即ち燃料ガ
スのインプット量が大きくなる。また、送風ファン５６
が作動し、燃焼用空気が送風ファン５６から送風管５８
を通して混合室２の底部（下部空間２６の底部）に送給
され、混合室２に供給される燃料ガスの供給量に応じて
送給ファン５６の回転数が制御され、燃料ガスの供給量
が多くなるとそれに伴って燃焼用空気の供給量も多くな
る。

【００２０】このように燃料ガス及び燃焼用空気が供給
されると、これらが混合室２の下部（下部空間２６）に
て所要の通りに混合され、燃料ガスに燃焼用空気が混合
された混合燃料ガスとなる（かく混合燃料ガスが生成さ
れるので、第１分岐管４４、供給ノズル４６及び送給手
段５４等が混合燃料ガス供給手段４０として機能す
る）。そして、かく混合された混合燃料ガスが整流プレ
ート２２の整流孔２８を通してその上部（上部空間２
４）に流れ、かく流れた混合燃料ガスがバーナプレート
１６の炎孔２０から噴出して燃焼する。このとき、混合
燃料ガスが整流プレート２２の整流孔２８を通して混合
室２の上部空間２４に流れるので、混合室２の下部空間
２６からの混合燃料ガスはその上部空間２４に実質上均
一となるように流れ、混合燃料ガスは片寄ることなくバ
ーナプレート１６の全炎孔２０からほぼ均一に噴射さ
れ、バーナプレート１６の全燃焼領域１８にて実質上均
一に燃焼される。中負荷及び後負荷時には、混合燃料ガ
スの噴出量が多く、面負荷が大きくて、燃焼火炎はバー
ナプレート１６の表面から幾分浮いた状態で安定して生
成され、比較的小さいバーナ本体４でもって大きい燃焼
熱を得ることができる。この混合燃料ガス供給手段４０
から供給される混合燃料ガスは、理論空燃比よりも燃焼
用空気の含有量を幾分多くする、例えば理論空燃比にお
ける空気比を１．０としたときにこの混合燃料ガスの空
気比を１．１〜１．３程度にするのが望ましく、このよ
うに設定することによって中負荷及び高負荷時における
混合燃料ガスの燃焼を安定させて完全燃焼させることが
できる。

【００２１】表面燃焼バーナ装置の燃焼が上述した中負
荷又は高負荷から低負荷になる（表面燃焼バーナ装置の
燃焼を絞る）と、混合燃料ガス供給手段４０に代えて低
負荷燃料ガス供給手段６０からの低負荷燃料ガスが図３
に破線Ａで示すように小燃焼用ノズル３０に供給され
る。即ち、第１電磁開閉弁５０が閉状態となる一方、第
２電磁開閉弁６４が開状態となり、第２分岐管６２を通
して小燃焼用ノズル３０に低負荷燃料ガスが供給され、
第２電磁比例弁６６によって第２分岐管６２を通して供
給される燃料ガスの供給量が一定に保持される。このと
き、送風ファン５６が低速で回転し、燃焼用空気が送風
管５８を通して混合室２の底部（下部空間２６）に送給
される。

【００２２】このように低負荷燃料ガス及び燃焼用空気
が供給されると、小燃焼用ノズル３０のノズル本体３２
の各ノズル孔３４から低負荷燃料ガスが上方に噴出さ
れ、かく噴出された燃料ガスに整流プレート２２の整流
孔２８を通って流れる燃焼用空気が混合され、かく混合
された燃料ガスがバーナプレート１６の対応する燃焼領
域１８（ノズル本体３２のノズル孔３４の直上に位置す
る燃焼領域１８）の炎孔２０から噴出して燃焼する。従
って、低負荷時には一部の燃焼領域１８の炎孔から混合
燃料ガスが噴出され、燃料ガスが燃焼している燃焼領域
１８においては、バーナ装置全体が低負荷にもかわらず
面負荷が大きく、燃焼火炎はバーナプレート１６から幾
分浮いた状態となって発生し、これによって赤熱現象の
発生を抑えることができる。このことに関連して、バー
ナプレート１６として鉄等の金属プレートを使用するこ
とが可能となり、表面燃焼バーナ装置のコスト低減を図
ることができる。低負荷燃料ガス供給手段６０から供給
される低負荷燃料ガスは、理論空燃比よりも燃焼用空気
の含有量を少なくするのが望ましい。これは、低負荷燃
料ガスが燃焼する領域の面負荷が一層大きくなり、燃焼
火炎はバ−ナプレート１６の表面から更に浮く傾向が高
まるためである。そして、この実施形態では後に燃焼用
空気と混合されてバーナプレート１６の炎孔２０からの
燃焼時に空気比が０．７〜１．０程度になり、これによ
って低負荷時における燃焼による面負荷を更に大きくす
ることができる。

【００２３】上述した実施形態では、図３に破線Ａで示
すように、低負荷時における低負荷燃料ガス供給手段６
０からの低負荷燃料ガスの供給量を一定に設定している
が、例えば図３に一点鎖線Ｃで示すように、所定範囲に
おいて一次関数的に増減するように制御するようにして
もよい。また、上述した燃焼制御では低負荷時と中負荷
及び高負荷時とで燃料ガスの供給を切り換えているが、
図３の破線Ａ及び二点鎖線Ｄから理解されるように、低
負荷燃料ガス供給手段６０による低負荷燃料ガスの供給
を低負荷から高負荷時にわたって行い、混合燃料ガス供
給手段４０による混合燃料ガスの供給を中負荷及び高負
荷時に所要の通りに行うようにしてもよい。

【００２４】上述した実施形態では、小燃焼用ノズル３
０のノズル本体３２はバーナプレート１６の縦方向中央
部下方に直線状に配置しているが、例えば図４〜図６に
示すように配置するようにしてもよい。図４では、ノズ
ル本体３２Ａは十字状に形成され、バーナプレート１６
の横方向（図４において左右方向）中央部の下方に配置
されている。ノズル本体３２Ａの大きさは上記横方向中
央部の４つの燃焼領域１８に対応しており、これら燃焼
領域１８に対向するノズル本体３２Ａの上側部にノズル
孔（図示せず）が設けられる。従って、この変形形態の
ノズル本体３２Ａを備えたバーナ本体４では、ノズル本
体３２Ａのノズル孔から噴出された低負荷燃料ガスの大
部分は上記４つの燃焼領域１８の炎孔群から噴出して燃
焼する。

【００２５】また、図５では、ノズル本体３２Ｂはコ字
状に形成され、バーナプレート１６の縦方向（図５にお
いて上下方向）両側部に関連してそれらの下方に配置さ
れている。ノズル本体３２Ｂの大きさは両側部の６つの
燃焼領域１８に対応しており、これら燃焼領域１８に対
向するノズル本体３２Ｂの上側部にノズル孔（図示せ
ず）が設けられる。従って、この変形形態のノズル本体
３２Ｂを備えたバーナ本体４では、ノズル本体３２Ｂの
ノズル孔から噴出された低負荷燃料ガスの大部分は上記
６つの燃焼領域１８の炎孔群から噴出して燃焼する。

【００２６】更に、図６では、ノズル本体３２Ｃが略楕
円状に形成され、バーナプレート１６の縦方向（図６に
おいて上下方向）両側部に関連してそれらの下方に直線
状部が、また縦方向中央部の両端部近傍に関連してそれ
らの下方に半円弧状部が配置されている。このノズル本
体３２Ｃの大きさは両側部の６つの燃焼領域１８と中央
両端部の２つの燃焼領域１８とに対応しており、これら
８つの燃焼領域１８に対向するノズル本体３２Ｃの上側
部にノズル孔（図示せず）が設けられ、ノズル本体３２
Ｃのノズル孔から噴出された低負荷燃料ガスの大部分は
上記８つの燃焼領域１８の炎孔群から噴出して燃焼す
る。

【００２７】図１及び図２の実施形態では、生の燃料ガ
スを低負荷燃料ガスとして小燃焼用ノズル３０に供給し
ているが、生の燃料ガスに代えて、例えば図７及び図８
に示すように、或いは図９に示すように、燃焼用空気が
混合された混合燃料ガスを低負荷燃料ガスとして供給す
るようにしてもよい。図７及び図８を参照して、図示の
低負荷燃料ガス供給手段６０Ａは燃料ガス供給管７０及
び混合器７２を備え、燃料ガス供給管７０の一端側が例
えば図１における主供給管４２に接続され、その他端側
が混合器７２の流入側７４に接続される。燃料ガス供給
管７０には、上述したと同様に、これを開閉する電磁開
閉弁７６と、これを流れる燃料ガスの供給量を制御する
電磁比例弁７８とが設けられる。混合器７２の流入部７
４には送風管８０の一端側が接続され、その他端側は送
風ファン８２に接続される。尚、この送給ファン８２
は、図１における送給ファン５６（混合室２に燃焼用空
気を供給するためのもの）と兼用するようにしてもよ
い。

【００２８】混合器７２の流入部７４には先端部に弁部
８４を有する弁体８６が螺着されており、この弁体８６
を回動することによって、燃料ガス供給管７０を通して
流入部７４に流入する燃料ガスの流入量が制御される。
例えば、弁体８６を締め付け方向（又は離脱方向）に移
動させることによって、燃料ガス供給管７０からの燃料
ガスの供給量を少なく（又は多く）することができる。
この低負荷燃料ガス供給手段６０Ａでは、燃料ガス供給
管７０からの燃料ガスと送風管８０からの燃焼用空気と
が混合器本体８８を通して下流側に流れる間に混合さ
れ、燃焼用空気が混合された混合燃料ガスが低負荷燃料
ガスとして送給管９０を通して小燃焼用ノズル３０に供
給され、そのノズル本体３２のノズル孔３４から噴出さ
れる。

【００２９】低負荷燃料ガス供給手段６０Ａから供給さ
れる低負荷燃料ガスとしての混合燃料ガスは、理論空燃
比よりも燃焼用空気の含有量を幾分少なくする、例えば
理論空燃比における空気比を１．０としたときこの混合
燃料ガスの空気比を０．９程度にするのが望ましく、こ
のように設定することによって燃焼時の面負荷を大きく
して赤熱現象の発生を抑えることができる。また、図９
に示す変形形態では、低負荷燃料ガス供給手段６０Ｂは
燃料ガス供給管９２及び混合器９４を備え、燃料ガス供
給管９２の一端側が例えば図１における主供給管４２に
接続され、その他端側に噴射ノズル９６が装着され、こ
の噴射ノズル９６は混合器９４の流入部９８に対向して
配置される。燃料ガス供給管９２には、上述したと同様
に、電磁開閉弁１００及び電磁比例弁１０２が設けられ
る。混合器９４の流入部９８には導入口１０４が設けら
れ、燃焼用空気はかかる導入口１０４を通して混合器本
体１０６内に吸引される。

【００３０】この低負荷燃料ガス供給手段６０Ｂでは、
燃料ガス供給管９２からの燃料ガスが噴射ノズル９６か
ら混合器９４の流入部９８に向けて噴射され、かく噴射
された燃料ガスの流れによって導入口１０４を通して燃
焼用空気が吸入され、噴射された燃料ガスと吸入された
燃焼用空気とが混合器本体１０６を通して下流側に流れ
る間に混合され、燃焼用空気が混合された混合燃料ガス
が低負荷燃料ガスとして送給管１０８を通して小燃焼用
ノズル３０に供給され、そのノズル本体３２のノズル孔
３４から噴出される。尚、このときにも混合燃料ガスに
混合される燃焼用空気を理論空燃比より幾分少なくする
のが望ましい。

【００３１】図７及び図８に示すように構成する、又は
図９に示すように構成しても、低負荷時に低負荷燃料ガ
スが小燃焼用ノズル３０に供給され、バーナプレート１
６の一部の燃焼領域１８から噴出されるので、上述した
と同様の作用効果が達成され、赤熱現象の発生を抑える
ことができる。以上、本発明に従う表面燃焼バーナ装置
の一実施形態について説明したが、本発明はこれら実施
形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱す
ることなく種々の変形乃至修正が可能である。

【００３２】例えば、図示の実施形態では、中負荷及び
高負荷時にバーナ本体４の混合室２内に燃料ガス及び燃
焼用空気を供給してこの混合室２内で混合しているが、
このように構成することに代えて、例えば第１分岐管４
４に燃料ガスに燃焼用空気を混合する混合器を設け、こ
の混合器にて燃料ガスに燃焼用空気を予め混合し、かく
混合した混合燃料ガスをバーナ本体４の混合室２に供給
するようにしてもよい。

【００３３】また、例えば、図示の実施形態では、小燃
焼ノズル３０をバーナプレート１６と整流プレート２２
との間に配設しているが、例えばバーナプレート１６と
整流プレート２２との間隔が極めて狭い場合は、図１０
に示すように整流プレート２２の上流側に、即ちバーナ
本体４Ａの底壁６側に小燃焼ノズル３０を配設すること
も可能である。この場合、図１０から理解される如く、
整流プレート２２とバーナプレート１６との間隔が極め
て狭いので、小燃焼ノズル３０のノズル孔３４から噴出
された低負荷燃料ガスはさほど広がることなく、対応す
る炎孔領域１８の炎孔２０から噴出され、上述したと同
様の作用効果が達成される。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１の表面燃焼バーナ装置
によれば、バーナ本体のバーナプレートに近接して小燃
焼用ノズルが配設され、低負荷時に低負荷燃料ガス供給
手段からの低負荷燃料ガスが小燃焼用ノズルに供給され
る。従って、小燃焼用ノズルから噴出された低負荷燃料
ガスは、バーナプレートの複数個の炎孔群のうちの一部
の炎孔群を通して噴出され、かく噴出された低負荷燃料
ガスが燃焼される。このとき、バーナ装置全体としては
低負荷であるが、低負荷燃焼ガスはバーナプレートの複
数の炎孔の一部にて燃焼するので、燃焼している領域に
おいては面負荷は大きくなり、赤熱現象の発生を抑える
ことができる。

【００３５】また、本発明の請求項２の表面燃焼バーナ
装置によれば、中負荷及び高負荷時に混合燃料ガス供給
手段から供給される混合燃料ガスは理論空燃比よりも燃
焼用空気の含有量が多いので、複数の炎孔群から噴出さ
れる混合燃料ガスは安定して完全燃焼し、燃焼火炎はバ
ーナプレートから幾分浮いた状態となる。また、低負荷
時に低負荷燃料ガス供給手段から小燃焼用ノズルに供給
される低負荷燃料ガスは理論空燃比よりも燃焼用空気の
含有量が少なく、この低負荷燃料ガスがバーナプレート
の一部の炎孔群から噴出されるので、この低負荷燃料ガ
スが燃焼する領域では面負荷が一層大きくなって、燃焼
炎はバーナプレートから更に浮く傾向が高くなり、低負
荷時の赤熱現象の発生を更に確実に抑えることができ
る。また、本発明の請求項３の表面燃焼バーナ装置によ
れば、低負荷時に小燃焼用ノズルから噴射される低負荷
燃料ガスが燃焼され、また中負荷及び高負荷時に混合燃
焼ガス供給手段からの混合燃料ガスが燃焼される。

【００３６】更に、本発明の請求項４の表面燃焼バーナ
装置によれば、低負荷から高負荷にわたって小燃焼用ノ
ズルから噴射される低負荷燃料ガスが燃焼され、また中
負荷及び高負荷時には低負荷燃料ガスに加えて混合燃焼
ガス供給手段からの混合燃料ガスが燃焼される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う表面燃焼バーナ装置の一実施形態
を示す簡略図である。

【図２】図１の表面燃焼バーナ装置のバーナ本体を一部
切り欠いて示す斜視図である。

【図３】表面燃焼バーナの負荷と燃料ガスのインプット
量との関係を示す図である。

【図４】変形形態の小燃焼用ノズルを備えたバーナ本体
を示す簡略平面図である。

【図５】他の変形形態の小燃焼用ノズルを備えたバーナ
本体を示す簡略平面図である。

【図６】更に他の変形形態の小燃焼ノズルを備えたバー
ナ本体を示す簡単平面図である。

【図７】低負荷燃料ガス供給手段の変形形態を簡略的に
示す図である。

【図８】図６の低負荷燃料ガス供給手段の混合器の流入
部を簡略的に示す断面図である。

【図９】低負荷燃料ガス供給手段の他の変形形態を簡略
的に示す図である。

【図１０】本発明に従う表面燃焼バーナ装置の他の実施
形態の要部を示す簡略断面図である。

【図１１】従来の表面燃焼バーナ装置の一例を示す簡略
断面図である。

【符号の説明】

２ 混合室 ４，４Ａ バーナ本体 １６ バーナプレート １８ 炎孔領域 ２０ 炎孔 ２２ 整流プレート ３０ 小燃焼用ノズル ３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ ノズル本体 ４０ 混合燃料ガス供給手段 ４２ 主供給管 ４８，５０，６４，７６，１００ 電磁開閉弁 ５２，６６，７８，１０２ 電磁比例弁 ５４ 送風手段 ６０，６０Ａ，６０Ｂ 低負荷燃料ガス供給手段 ７２，９４ 混合器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 混合室を規定するバーナ本体と、前記混
   合室に混合燃料ガスを供給するための混合燃料ガス供給
   手段とを備え、前記バーナ本体は複数個の炎孔が設けら
   れたバーナプレートを有し、前記混合室に送給された前
   記混合燃料ガスが前記複数個の炎孔から燃焼する表面燃
   焼バーナ装置において、 低負荷燃料ガスを供給するための低負荷燃料ガス供給手
   段が設けられ、前記混合室には前記バーナプレートに近
   接して小燃焼用ノズルが配設され、前記低負荷燃料供給
   手段からの前記低負荷燃料ガスが前記小燃焼用ノズルに
   供給されることを特徴とする表面燃焼バーナ装置。
2. 【請求項２】 前記混合燃料ガス供給手段から前記混合
   室に供給される混合燃料ガスは理論空燃比よりも燃焼用
   空気の含有量が多く、前記低負荷燃料ガス供給手段から
   前記小燃焼用ノズルに供給される低負荷燃料ガスは理論
   空燃比よりも燃焼用空気の含有量が少ないことを特徴と
   する請求項１記載の表面燃焼バーナ装置。
3. 【請求項３】 前記低負荷燃料ガス供給手段は低負荷時
   に前記低負荷燃料ガスを前記小燃焼用ノズルに供給し、
   前記混合燃料ガス供給手段は中負荷及び高負荷時に前記
   混合燃料ガスを前記混合室に供給し、前記低負荷燃料ガ
   ス供給手段による供給と前記混合燃料ガス供給手段によ
   る供給とが切り換えられることを特徴とする請求項１又
   は２記載の表面燃焼バーナ装置。
4. 【請求項４】 前記低負荷燃料ガス供給手段は低負荷か
   ら高負荷にわたって前記低負荷燃料ガスを前記小燃焼用
   ノズルに供給し、前記混合燃料ガス供給手段は中負荷及
   び高負荷時に前記混合燃料ガスを前記混合室に供給し、
   前記低負荷燃料ガス供給手段による供給に前記混合燃料
   ガス供給手段による供給が加えられることを特徴とする
   請求項１又は２記載の表面燃焼バーナ装置。