JP2001201010A - 低ＮＯｘ燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 希薄火炎の燃焼割合を増加させたり、希薄火
炎の濃度を更に薄くすることにより一層の低ＮＯｘ化を
図る。 【解決手段】 希薄室１１と連通し希薄混合気を供給す
る希薄炎口１２と、希薄室１１に隣接した第一混合気室
１３に連通し希薄炎口１２に近接した第一炎口１４と、
第一混合気室１３に隣接した第二混合気室１６に連通し
第一炎口１４に近接して設けた第二炎口１７を有し、第
一混合気室１３の濃度を第二混合気室１６の濃度より濃
くすると共に、希薄炎口１２と第一炎口１４の炎口リム
の幅を第一炎口１４と第二炎口１７の炎口リムの幅より
小さく構成している。これによって、濃混合ガスが希薄
混合ガスで薄まることが無く、濃混合ガスからの物質拡
散が促進されるので、多量の希薄火炎でも安定化され超
低ＮＯｘ燃焼を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として家庭用又
は業務用の燃焼装置において特に排気ガスのＮＯｘを大
幅に低減しクリーン化を図った低ＮＯｘ燃焼装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の低ＮＯｘ燃焼装置は第一
の例として特開平１−２１９４０６号公報に記載されて
いるようなものが一般的であった。この低ＮＯｘ燃焼装
置は希薄混合気を燃焼室内に噴出供給する淡バーナと、
淡バーナの両側に濃混合気を噴出供給する濃バーナが交
互に配置するように構成されている。

【０００３】そして上記淡バーナから供給された淡希薄
混合気は、燃焼室内で火炎温度が低く従って低ＮＯｘで
はあるが自身は不安定な希薄火炎を形成する。また濃バ
ーナから供給された濃混合気は燃焼室内で火炎温度が高
く従って高ＮＯｘだが自身は安定な濃火炎を形成し、近
接した希薄火炎に熱エネルギーを供給して燃焼反応を促
進させることにより全体として安定ないわゆる濃淡燃焼
を実現する。そして淡バーナの燃焼割合を濃バーナより
大きく設定し、全体として低ＮＯｘ化を図っていた。

【０００４】また第二の例として混合気濃度を段階的に
変化させ、低ＮＯｘ化を図った全一次式の燃焼装置が特
公昭５７−１２９２３号公報に記載されている。この装
置は図１３に示すように中央炎口部１から周辺炎口部２
にむかって互いの希薄混合気室３を連通口４によって連
通させ、徐々に燃料を供給し希薄混合気室３の混合気濃
度を段階的に濃くする構成になっている。そして上記中
央炎口部１で形成された超希薄火炎を周囲のやや濃度の
高い希薄火炎である程度安定化させ、それぞれ順次濃度
が濃くなる希薄火炎で安定化するという全一次式の低Ｎ
Ｏｘ燃焼を実現する。

【０００５】さらに第三の例として混合気濃度を同様に
段階的に変化させ低ＮＯｘ化を図った濃淡燃焼式の燃焼
装置が特開平７−３１０９０６号公報に記載されてい
る。この装置は図１４に示すように濃混合気室５に希薄
混合気室（図示せず）から希薄炎口６につながる希薄混
合気通路７のうち、仕切で区切られた区画８に向かい濃
混合気噴射口９を設けた構成になっている。そして上記
濃混合気室５から濃混合気噴射口９を通って仕切で区切
られた区画８の希薄混合気通路７に向かい濃混合気を供
給し、希薄炎口６の両端に中間濃度の中間炎Ａと低流速
の希薄火炎Ｂを形成し、主炎である希薄火炎Ｃを濃火炎
Ｄの作用と共に安定化して低ＮＯｘ化を図るものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の第一の例における低ＮＯｘ燃焼装置では、希薄火炎を
濃火炎の熱的エネルギーで安定化する方式であるため、
濃バーナの燃焼割合を小さくすると希薄火炎が不安定と
なり、希薄混合気の燃焼割合を増加させ更にＮＯｘの低
減を図るには限界が存在するという課題があった。また
上記図１３に示す第二の例における低ＮＯｘ燃焼装置で
は、中央炎口部１にも周辺炎口部２にも全一次燃焼をお
こなう希薄火炎が形成されることになり、濃淡燃焼にお
ける濃火炎のような希薄火炎を安定化させる有効な手段
を有しないため非常に微妙な燃料と空気の供給バランス
が必要で、従って連通口４の構成にも高精度の加工が要
求された。また高速で高精度の空気と燃料の流量制御が
必要であった。更に全一次燃焼で不安定な希薄火炎を形
成するため燃焼量の可変調節幅が小さく、燃焼量の高速
変化への対応は燃料供給バランスが崩れやすいため困難
であるという課題を有していた。更に第三の例の低ＮＯ
ｘ燃焼装置では、仕切で区切られた区画８の混合気濃度
は濃混合気と希薄混合気が混合して中間濃度となり、形
成される中間炎Ａはちょうど燃焼速度が最も高くなる理
論混合比に近い濃度となる。一方、中間炎Ａの中間濃度
の混合気は炎口からの噴出流速が最も小さくなる。従っ
て中間炎は炎口に近接して炎口を加熱し、炎口赤熱や火
炎が上流側に進行するバックを発生させる。そして低流
速の中間炎Ｂも同様に炎口に近接し炎口を赤熱するため
燃焼量の可変幅を大きくすることが困難となる。また隣
接する炎口に希薄混合気の一部を供給し、燃料濃度を段
階的に濃くしていく方式は図７と同様であり、従って主
炎となる希薄火炎Ｃの安定性を決定する火炎基部は、低
流速の希薄火炎Ｂが実質上の火炎基部を形成することに
なり、従って火炎温度が高くないため保炎効果は図７と
同様に小さなものとなる。従ってこの点においても燃焼
量の可変調節幅が小さくなったり、希薄火炎の燃焼割合
を更に増加して一層の低ＮＯｘ化を図るにも限界があっ
た。

【０００７】このように従来の燃焼装置では中央部の炎
口に向かって混合気の濃度が段階的で単調に変化して薄
くなっていくという方式であって火炎の安定性に制約を
受けており、更に低ＮＯｘ化を図るために希薄火炎の燃
焼割合を増加させることや希薄火炎の濃度を更に薄くす
ることには限界があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため希薄混合気を内包する希薄室と連通し希薄混合
気を燃焼室内に流出供給する希薄炎口と、前記希薄室に
隣接した燃料或いは高濃度混合気を内包する第一混合気
室に連通し希薄炎口に近接して設けられた第一炎口と、
前記第一混合気室に隣接した混合気を内包する第二混合
気室に連通し第一炎口に近接して設けられた第二炎口を
有し、第一混合気室の濃度を第二混合気室の濃度より濃
くすると共に、前記希薄炎口と前記第一炎口の炎口リム
の幅を前記第一炎口と前記第二炎口の炎口リムの幅より
小さくなるように構成したものである。

【０００９】技術課題のポイントとなる希薄火炎の安定
性を決定づける火炎基部構造を詳細に調査した結果、上
記構成によって第二炎口上に形成される濃火炎で第一炎
口から供給される過濃混合気が熱分解を受け、化学的に
活性な中間生成物が多量に発生しさらに物質拡散によっ
て希薄炎口の基部に供給されて基部の微小空間に燃焼反
応が活発に行われる「高温・高反応域」が形成され、こ
れにより希薄火炎が安定化されていることが分かった。
そして物質拡散の基本であるフックの法則から推察され
るように、第一混合気室と希薄室の濃度差が大きいほ
ど、第一炎口からの噴出流速が小さいほど「高温・高反
応域」が形成されやすいことが判明した。また第二炎口
から供給される濃混合気により自身が安定な濃火炎を形
成し、希薄火炎の反応を促進するので燃焼反応も完結す
る。

【００１０】さらに、希薄炎口と第一炎口の炎口リムの
幅を小さくする事により、希薄炎口から噴出した淡混合
ガスと第一炎口から噴出した濃混合ガスは、希薄炎口と
第一炎口の炎口リムで流れが乱されることが無く層状に
流れるため濃混合ガスが希薄混合ガスで薄まることが無
く、濃混合ガスからの物質拡散が促進され希薄炎口の基
部に中間生成物が供給されて基部の微小空間に燃焼反応
が活発な「高温・高反応域」がより形成される。また、
第一炎口と第二炎口の炎口リムの幅を大きくする事によ
り、第一炎口から噴出した高濃度混合ガスと第二炎口か
ら噴出した中濃度混合ガスは、第一炎口と第二炎口の炎
口リムの急激な面積の変化により流れが乱され流れるた
め高濃度混合ガスと中濃度混合ガスの境界にはこの中間
濃度の混合ガスが形成でき、この中間濃度の混合ガスは
濃度勾配によりさらに中濃度である第二炎口の保炎性の
向上させ安定な火炎を形成する。

【００１１】従って希薄混合気の燃焼割合を増加させ、
また希薄混合気の濃度を小さくすることができるので更
に低ＮＯｘ化が図られ、燃焼量可変幅の拡大や燃料が図
られ、空気の高速変動にも追従して安定燃焼を実現でき
る。このように互いに濃度の異なる混合気を供給し超低
ＮＯｘ燃焼を実現する燃焼方式を、従来の濃淡燃焼と識
別するため以後「多濃度燃焼」と呼ぶ。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係る低ＮＯｘ
燃焼装置は、希薄室と連通し希薄混合気を燃焼室内に流
出供給する希薄炎口と、前記希薄室に隣接した第一混合
気室に連通し前記希薄炎口に近接して設けられた第一炎
口と、前記第一混合気室に隣接した第二混合気室に連通
し前記第一炎口に近接して設けられた第二炎口を有し、
前記第一混合気室の濃度を前記第二混合気室の濃度より
濃くすると共に、前記希薄炎口と前記第一炎口の炎口リ
ムの幅を前記第一炎口と前記第二炎口の炎口リムの幅よ
り小さくした構成を有する。そして、希薄火炎の基部に
「高温・高反応域」を形成し希薄火炎を安定化し、ま
た、希薄炎口と第一炎口の炎口リムの幅を小さくする事
により物質拡散が促進され「高温・高反応域」がより形
成され、第一炎口と第二炎口の炎口リムの幅を大きくす
る事により中間濃度の混合ガスが形成でき第二炎口の保
炎性の向上させ安定な火炎を形成できる。このため、希
薄混合気の燃焼割合を増加させ、また希薄混合気の濃度
を小さくして超低ＮＯｘ化を図ることができる。

【００１３】本発明の請求項２に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は希薄炎口と第一炎口の炎口リム端部を鋭角とし、前記
炎口リムの幅を小さくした構成を有する。

【００１４】そして、希薄炎口と第一炎口の炎口リムを
鋭角とし、前記炎口リムの幅を極めて小さくできる事に
より、希薄炎口から噴出した淡混合ガスと第一炎口から
噴出した濃混合ガスは、希薄炎口と第一炎口の炎口リム
で流れが全く乱されることが無くお互いに混合する事無
く層状に流れるため濃混合ガスが希薄混合ガスで薄まる
ことが無く、濃混合ガスからの物質拡散が促進され希薄
炎口の基部に中間生成物が供給されて基部の微小空間に
燃焼反応が活発な「高温・高反応域」がより安定して形
成される。このため、希薄火炎の燃焼割合を増加するこ
と出来るため、超低ＮＯｘ燃焼を実現することができ
る。

【００１５】本発明の請求項３に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第二炎口側に曲
げて成る構成を有する。

【００１６】これにより、第二炎口から噴出する中濃度
混合ガスは急激な面積の拡大で流れが乱れこの曲げたリ
ムの後流に渦を作り高濃度混合ガスと中濃度混合ガスを
攪拌して中間濃度の混合ガスをより形成でき、このた
め、第二炎口の保炎性をさらに向上させ安定な火炎を形
成する。

【００１７】従って希薄混合気の燃焼割合を増加させ、
また希薄混合気の濃度を小さくすることができるので更
に低ＮＯｘ化を確実に実現することができる。

【００１８】本発明の請求項４に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第一炎口側に曲
げた構成を有する。

【００１９】そして、第一炎口から供給した燃料或いは
高濃度混合気は、前記曲げたリムによりその噴出方向を
希薄炎口に流れを曲げて流出する。このため高濃度混合
ガスはより希薄混合ガスに密接して流れるため物質拡散
が促進され着実に「高温・高反応域」の形成を実現で
き、希薄火炎の燃焼割合が増加して希薄炎口からの噴出
流速が増加しても安定化することができる。

【００２０】本発明の請求項５に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は希薄炎口と第一炎口の炎口リムを前記第一炎口側に曲
げた構成を有する。

【００２１】そして、希薄炎口から噴出する希薄混合ガ
スと第一炎口から高濃度混合気は、前記曲げたリムによ
りその噴出方向を第一炎口に傾いた方向に流出する。こ
のため、火炎の基部では高濃度混合ガスの上方に希薄混
合ガスが密接した流れとなり物質拡散が促進され着実に
「高温・高反応域」の形成を実現でき、希薄火炎の燃焼
割合が増加して希薄炎口からの噴出流速が増加しても安
定形成が図られる。

【００２２】本発明の請求項６に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は希薄炎口と前記第一炎口の炎口リムの高さを第一炎口
と第二炎口の炎口リムの高さより低くした構成を有す
る。そして、希薄炎と高濃度炎の基部は、第二炎口より
上流に形成するため、この第二炎口で周囲をガイドされ
た状態で淡混合ガスと高濃度混合ガスは、流れが全く乱
されることが無く層状に流れる。このため濃混合ガスが
希薄混合ガスで薄まることが無く、かつ、高濃度混合ガ
スは第二炎口で覆われているためより高温となり熱分解
により中間生成物を多量に発生する。このため、濃混合
ガスからの物質拡散がより促進され希薄炎口の基部に中
間生成物が供給されて基部の微小空間に燃焼反応が活発
な「高温・高反応域」がより多く形成される。このた
め、希薄火炎の燃焼割合を増加すること出来るため、超
低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。

【００２３】本発明の請求項７に係る低ＮＯｘ燃焼装置
は希薄炎口と前記第一炎口の炎口リムを楔状に凸凹とし
た構成を有する。

【００２４】そして、炎口リムを楔状に凸凹としたため
希薄火炎と高濃度火炎の接触面積が増加し、希薄火炎の
基部に「高温・高反応域」の面積が大きく形成し、より
希薄火炎を安定化できる。このため、希薄混合気の燃焼
割合を増加させ、また希薄混合気の濃度を小さくして超
低ＮＯｘ化を図ることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２６】（実施例１）図１は本発明の実施例１の低
ＮＯｘ燃焼装置を示す全体断面図、図２は同低ＮＯｘ燃
焼装置の火炎形成状態を示す部分拡大図である。

【００２７】図１及び図２において、希薄バーナ１０に
は希薄混合気を内包する希薄室１１が希薄炎口１２に連
接しており、希薄バーナ１０の両側には第一混合気室１
３を内包し第一炎口１４に連接した第一バーナ１５が密
着して設けられている。第一バーナ１５の外側には第二
混合気室１６を内包し第二炎口１７に連接した第二バー
ナ１８が同様に密着して設けられ、これら希薄バーナ１
０とその両側の第一バーナ１５と更にその両側に設けら
れた第二バーナ１８が一体化されてバーナブロック１９
を構成している。バーナケース２０内にはこのバーナブ
ロック１９が複数個収納され燃焼室２１と連接してい
る。

【００２８】またバーナケース２０の上流側には燃料を
供給する燃料管２２と燃焼用空気を供給するファン２３
が設けられている。ここで燃料管２２及びファン２３の
下流側には希薄混合器２４、第一混合器２５、第二混合
器２６がそれぞれ分岐された供給系に設けられ、各混合
器には、燃料系の中に希薄燃料調節手段２７、第一燃料
調節手段２８、第二燃料調節手段２９及び空気系の中に
希薄空気調節手段３０、第一空気調節手段３１、第二空
気調節手段３２が介され各混合器に接続されている。そ
して希薄混合器２４と希薄室１１は希薄通路３３で、第
一混合器２５と第一混合気室１３は第一通路３４で、第
二混合器２６と第二混合気室１６は第二通路３５でそれ
ぞれ接続されている。各通路には他のバーナブロック１
９に各混合気を供給する分岐路３６が設けられている。
また空気供給系は各混合器と接続する以外に空気調節手
段３７を介してバーナケース２０に接続する空気路３８
が設けられている。

【００２９】そして、希薄炎口１２の炎口リム３９と第
一炎口１４の炎口リム４０は密接して設けこの炎口リム
３９，４０の幅は、第一炎口１４の炎口リム４０と第二
炎口１７の炎口リム４１の幅より小さく構成してある。

【００３０】次に動作、作用について説明すると、燃料
管２２から供給された燃料は３つに分岐され希薄燃料調
節手段２７、第一燃料調節手段２８、第二燃料調節手段
２９で所定の分配比に調節された後希薄混合器２４、第
一混合器２５、第二混合器２６にそれぞれ供給される。
またファン２３から供給された燃焼用空気は一部が空気
調節手段３７で所定の流量に調節された後空気路３８を
通ってバーナケース２０に供給され、各バーナブロック
１９との隙間を通過して燃焼室２１に流出する。大部分
の燃焼用空気は３つに分岐され希薄空気調節手段３０、
第一空気調節手段３１、第二空気調節手段３２で所定の
分配比に調節された後希薄混合器２４、第一混合器２
５、第二混合器２６にそれぞれ供給される。

【００３１】そして大部分の燃料が希薄燃料調節手段２
７で、大量の燃焼用空気が希薄空気調節手段３０で希薄
混合器２４に供給され均一な希薄混合気となって希薄通
路３３及び分岐路３６を通って各バーナブロック１９に
設けられた希薄バーナ１０の希薄室１１に供給される。
希薄室１１に供給された希薄混合気は図２に示すよう
に、希薄炎口１２から燃焼室２１内に噴出され火炎温度
が低く極めてＮＯｘ濃度が低い希薄火炎Ｅを形成する。
次に少量の燃料が第一燃料調節手段２８で、極めて少量
の燃焼用空気が第一空気調節手段３１で流量調節され第
一混合器２５に供給され均一な過濃混合気となって第一
通路３４及び分岐路３６を通って各バーナブロック１９
に設けられた第一混合気室１３に供給される。第一混合
気室１３に供給された過濃混合気は第一炎口１４から燃
焼室２１内に低速で流出し、熱分解を受けて多量の活性
な化学種を生成しこの拡散供給によって希薄火炎の基部
に燃焼反応が極めて活発な「高温・高反応域」αを形成
し、大量の希薄火炎を両側の基部で安定化させる過濃火
炎Ｆを形成する。

【００３２】また次に極めて少量の燃料が第二燃料調節
手段２９で、少量の燃焼用空気が第二空気調節手段３２
で流量調節され第二混合器２６に供給され均一な濃混合
気となって第二通路３５及び分岐路３６を通って各バー
ナブロック１９に設けられた第二混合気室１６に供給さ
れる。第二混合気室１６に供給された濃混合気は第二炎
口１７から燃焼室２１内に低速で流出し、安定した濃火
炎Ｇを形成すると共に、第一バーナ１５の過濃混合気を
着火して過濃火炎Ｆを発生させ、同時にバーナブロック
１９間から供給される燃焼用空気で完全燃焼する。

【００３３】このように、これら３種類の混合気濃度を
有する多濃度燃焼により従来の濃淡燃焼でも設けられて
いた自身が安定した濃火炎Ｇで過濃火炎Ｆを着火させ、
多量の活性な反応化学種いわゆるラジカルを希薄火炎Ｆ
の基部に拡散供給して「高温・高反応域」αを形成し希
薄火炎の安定化を大きく促進する。ここで第一燃料調節
手段２８及び第二燃料調節手段２９により第二炎口より
も第一炎口の燃料流量を多く設定することにより活性化
学種の生成量が増加し「高温・高反応域」αの形成領域
も拡大して希薄火炎Ｅの安定性を更に増加させることが
出来る。これにより図３に示すように、希薄火炎Ｅが吹
き飛ぶ希薄１２炎口からの限界噴出流速は、基部の安定
化促進によって大幅に向上させることが出来た。

【００３４】そして、希薄炎口１２と第一炎口１４の炎
口リム３９、４０の幅を小さくする事により希薄炎口１
２から噴出した淡混合ガスと第一炎口１４から噴出した
濃混合ガスは、希薄炎口１２と第一炎口１４の炎口リム
３９、４０で流れが乱されることが無く層状に流れるた
め濃混合ガスが希薄混合ガスで薄まることが無い。その
ため、濃混合ガスからの物質拡散が促進され希薄炎口の
基部に中間生成物が供給されて基部の微小空間に燃焼反
応が活発な「高温・高反応域」がより強く形成される。

【００３５】また、第一炎口１４と第二炎口１７の炎口
リム４０，４１の幅を大きくする事により、第一炎口１
４から噴出した高濃度混合ガスと第二炎口１７から噴出
した中濃度混合ガスは、第一炎口１４と第二炎口１７の
で炎口リム４０，４１による急激な面積の変化によって
流れが乱され流れるため高濃度混合ガスと中濃度混合ガ
スの境界にはこの中間濃度の混合ガスが形成できる。こ
の中間濃度の混合ガスは濃度勾配によりさらに中濃度で
ある第二炎口１７の保炎性の向上させ安定な火炎を形成
する。このため、希薄混合気の燃焼割合を増加させ、ま
た希薄混合気の濃度を小さくして超低ＮＯｘ化を図るこ
とができる。

【００３６】また、図４に示すように、希薄炎口１２と
第一炎口１４の炎口リム３９，４０の端部を鋭角と構成
して炎口リム３９，４０の先端の幅を小さくしたことに
より、希薄炎口１２と第一炎口１４の炎口リム３９，４
０は鋭角となり炎口リム３９，４０の幅は極めて小さく
できる。このため、希薄炎口１２から噴出した淡混合ガ
スと第一炎口１４から噴出した濃混合ガスは、希薄炎口
１２と第一炎口１４の炎口リム３９，４０で流れが全く
乱されることが無く、お互いに混合する事無く層状に流
れるため濃混合ガスが希薄混合ガスで薄まることが無
い。そのため、高濃度の濃混合ガスからの物質拡散が促
進され希薄炎口１２の基部に中間生成物がより多く供給
されて基部の微小空間に燃焼反応が活発な「高温・高反
応域」がより安定して形成される。このため、希薄火炎
の燃焼割合を増加すること出来る。これにより図５に示
す如く希薄火炎の燃焼割合を従来の点Ｓから点Ｒに増加
させることができ更なる低ＮＯｘ化を実現できる。

【００３７】また、図６に示すように、第一炎口１４と
第二炎口１７の炎口リム４０，４１を第二炎口１７側に
曲げて成る構成することにより、第二炎口１７から噴出
する中濃度混合ガスはこの炎口リム４０、４１の曲がり
による急激な面積の拡大で流れが大きく乱れ、この曲げ
たリムの後流に渦を作り高濃度混合ガスと中濃度混合ガ
スを攪拌して中間濃度の混合ガスの形成を促進でき、こ
のため、第二炎口の保炎性をさらに向上させ安定な火炎
を形成する。従って希薄混合気の燃焼割合をさらに増加
させ、また希薄混合気の濃度を小さくすることができ
る。これにより図３で示す如く希薄室１１内の希薄混合
気濃度をＪ濃度からＫ濃度に薄くしても同様の希薄火炎
の安定性を得ることが出来る。従って図７に示すように
ＮＯｘの生成濃度が濃度Ｊに対応した点Ｎから濃度Ｋに
対応した点Ｐに移動して更なる低ＮＯｘ化を実現するこ
とができる。

【００３８】また、図８に示すように、第一炎口１４と
第二炎口１７の炎口リム４０，４１を第一炎口１４側に
曲げた構成としたことにより、第一炎口１４から供給し
た燃料或いは高濃度混合気は、この曲げたリム４０，４
１によりその噴出方向を希薄炎口側に流れを曲げて流出
する。そのため高濃度混合ガスはより希薄混合ガスに密
接して流れる。このため物質拡散がさらに促進され確実
に「高温・高反応域」の形成を実現でき、希薄火炎の燃
焼割合が増加して希薄炎口からの噴出流速が増加しても
安定化することができ、このため、希薄混合気の燃焼割
合を増加させ、また希薄混合気の濃度を小さくして超低
ＮＯｘ化を図ることができる。

【００３９】また、図９に示すように、希薄炎口１２と
第一炎口１４の炎口リム３９，４０を第一炎口１４側に
曲げた構成により、希薄炎口１２から噴出する希薄混合
ガスと第一炎口１４から高濃度混合気は、この曲げたリ
ム３９，４０によりその噴出方向を第一炎口１４側に傾
いた方向に流出する。このため、火炎の基部では高濃度
混合ガスの上方に希薄混合ガスが密接した流れとなり物
質拡散が促進され着実に「高温・高反応域」の形成を実
現でき、希薄火炎の燃焼割合が増加して希薄炎口からの
噴出流速が増加しても安定形成が可能となり、超低ＮＯ
ｘ化を図ることができる。

【００４０】また、図１０に示すように、希薄炎口１２
と第一炎口１４の炎口リム３９，４０の高さを第一炎口
１４と第二炎口１７の炎口リム４０、４１の高さより低
くした構成とすることにより、希薄炎と高濃度炎の基部
は、第二炎口１７より流れの上流に形成するため、淡混
合ガスと高濃度混合ガスは第二炎口１７で周囲をガイド
された状態で流れ形成されそのためこの流れは全く乱さ
れることが無く層状に流れる。このため濃混合ガスが希
薄混合ガスで薄まることが無く、かつ、高濃度混合ガス
は第二炎口１７で覆われているためより高温となり熱分
解により中間生成物を多量に発生する。このため、濃混
合ガスからの物質拡散がより促進され希薄炎口の基部に
中間生成物が供給されて基部の微小空間に燃焼反応が活
発な「高温・高反応域」がより多く形成される。このた
め、希薄火炎の燃焼割合を増加すること出来るため、超
低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。

【００４１】また、図１１に示すように、希薄炎口１２
と第一炎口１４の炎口リムを楔状に凸凹とした構成とす
ることにより、希薄火炎と高濃度火炎の接触面積が増加
し、希薄火炎の基部に「高温・高反応域」の面積が大き
く形成し、より希薄火炎を安定化できる。このため、希
薄混合気の燃焼割合を増加させ、また希薄混合気の濃度
を小さくして超低ＮＯｘ化を図ることができる。

【００４２】また本実施例では空気調節手段３７で調節
され空気路３８から供給された空気が各バーナブロック
１９の間を流れる。これにより第二炎口１７上に形成さ
れた濃火炎はこの空気によって完全燃焼することが出来
る。従って燃焼量が少ない領域では図１２に示すよう
に、従来燃焼設定点Ｔから強風などで空気量が増加し空
気過剰率が大きくなった場合には希薄火炎が不安定とな
りＨＣなどの未燃生成物が急速に発生した。しかし本発
明では完全燃焼する濃火炎により安定的に過濃混合気の
熱分解で「高温・高反応域」を形成するためＨＣの発生
を抑制できる。なお第一混合気室１３には少量の空気を
含む過濃混合気を供給したが、第一空気調節手段３１を
閉じて燃料のみであっても同様の効果が実現できる。

【００４３】また各供給系には各々１つの混合器で混合
気を作成し各バーナブロック１９に分配したが、各バー
ナブロック１９にそれぞれ混合器を設けてもよい。要は
各炎口に供給される混合気がそれぞれ独立しておればよ
い。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかのように本発明の
請求項１に係る低ＮＯｘ燃焼装置は、希薄炎口と近接し
て設けられた第一炎口、第二炎口を有し、前記第一混合
気室の濃度を前記第二混合気室の濃度より濃くすると共
に、前記希薄炎口と前記第一炎口の炎口リムの幅を前記
第一炎口と前記第二炎口の炎口リムの幅より小さくした
構成を有する。そして、希薄火炎の基部に「高温・高反
応域」を形成し希薄火炎を安定化し、また、希薄炎口と
第一炎口の炎口リムの幅を小さくする事により物質拡散
が促進され「高温・高反応域」がより形成され、第一炎
口と第二炎口の炎口リムの幅を大きくする事により中間
濃度の混合ガスが形成でき第二炎口の保炎性の向上させ
安定な火炎を形成できる。このため、希薄混合気の燃焼
割合を増加させ、また希薄混合気の濃度を小さくして超
低ＮＯｘ化を図ることができる。また、本発明の請求項
２に係る低ＮＯｘ燃焼装置は希薄炎口と第一炎口の炎口
リム端部を鋭角とし、前記炎口リムの幅を小さく極めて
小さくできる事により、希薄炎口から噴出した淡混合ガ
スと第一炎口から噴出した濃混合ガスは、希薄炎口と第
一炎口の炎口リムで流れが全く乱されることが無く濃混
合ガスが希薄混合ガスで薄まることが無く、濃混合ガス
からの物質拡散が促進され希薄炎口の基部に中間生成物
が供給されて基部の微小空間に燃焼反応が活発な「高温
・高反応域」がより安定して形成される。このため、希
薄火炎の燃焼割合を増加すること出来るため、超低ＮＯ
ｘ燃焼を実現することができる。

【００４５】また、本発明の請求項３に係る低ＮＯｘ燃
焼装置は第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第二炎口
側に曲げて成る構成により、第二炎口から噴出する中濃
度混合ガスは急激な面積の拡大で流れが乱れこの曲げた
リムの後流に渦を作り高濃度混合ガスと中濃度混合ガス
を攪拌して中間濃度の混合ガスをより形成でき、このた
め、第二炎口の保炎性をさらに向上させ安定な火炎を形
成することができる。

【００４６】また、本発明の請求項４に係る低ＮＯｘ燃
焼装置は第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第一炎口
側に曲げた構成により、第一炎口から供給した燃料或い
は高濃度混合気は、前記曲げたリムによりその噴出方向
を希薄炎口に流れを曲げて流出する。このため高濃度混
合ガスはより希薄混合ガスに密接して流れ、物質拡散が
促進され着実に「高温・高反応域」の形成を実現でき、
希薄火炎の燃焼割合が増加して希薄炎口からの噴出流速
が増加しても安定化することができる。

【００４７】また、本発明の請求項５に係る低ＮＯｘ燃
焼装置は希薄炎口と第一炎口の炎口リムを前記第一炎口
側に曲げた構成により、希薄炎口から噴出する希薄混合
ガスと第一炎口から高濃度混合気は、曲げたリムでその
噴出方向を第一炎口に傾いた方向に流出するため、火炎
の基部では高濃度混合ガスの上方に希薄混合ガスが密接
した流れとなり物質拡散が促進され着実に「高温・高反
応域」の形成を実現でき、希薄火炎の燃焼割合が増加し
て希薄炎口からの噴出流速が増加しても安定形成が図ら
れる。

【００４８】また、本発明の請求項６に係る低ＮＯｘ燃
焼装置は希薄炎口と前記第一炎口の炎口リムの高さを第
一炎口と第二炎口の炎口リムの高さより低くした構成に
より、希薄炎と高濃度炎の基部は、第二炎口より上流に
形成し、この第二炎口で周囲をガイドされた状態で淡混
合ガスと高濃度混合ガスは、流れが全く乱されることが
無く層状に流れる。このため濃混合ガスが希薄混合ガス
で薄まることが無く、かつ、高濃度混合ガスは第二炎口
で覆われているためより高温となり熱分解により中間生
成物を多量に発生する。このため、濃混合ガスからの物
質拡散がより促進され希薄炎口の基部に中間生成物が供
給されて基部の微小空間に燃焼反応が活発な「高温・高
反応域」がより多く形成される。このため、希薄火炎の
燃焼割合を増加すること出来るため、超低ＮＯｘ燃焼を
実現することができる。

【００４９】また、本発明の請求項７に係る低ＮＯｘ燃
焼装置は希薄炎口と前記第一炎口の炎口リムを楔状に凸
凹とした構成としたため、希薄火炎と高濃度火炎の接触
面積が増加し、希薄火炎の基部に「高温・高反応域」の
面積が大きく形成し、より希薄火炎を安定化できる。こ
のため、希薄混合気の燃焼割合を増加させ、また希薄混
合気の濃度を小さくして超低ＮＯｘ化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における低ＮＯｘ燃焼装置の
全体断面図

【図２】同装置の要部の部分拡大断面図

【図３】同装置の希薄濃度と吹き飛びの関係を説明する
特性図

【図４】同装置の要部の部分拡大断面図

【図５】同装置の希薄燃焼割合とＮＯｘの関係を説明す
る特性図

【図６】同装置の要部の部分拡大断面図

【図７】同装置の混合気濃度とＮＯｘの関係を説明する
特性図

【図８】同装置の要部の部分拡大断面図

【図９】同装置の要部の部分拡大断面図

【図１０】同装置の要部の部分拡大断面図

【図１１】同装置の要部の部分拡大断面図

【図１２】同装置の空気過剰率と排出濃度の関係を説明
する特性図

【図１３】従来の低ＮＯｘ燃焼装置の部分断面図

【図１４】従来の他の低ＮＯｘ燃焼装置の部分断面図

【符号の説明】

１１ 希薄室 １２ 希薄炎口 １３ 第一混合気室 １４ 第一炎口 １６ 第二混合気室 １７ 第二炎口 ３９ 希薄炎口の炎口リム ４０ 第一炎口の炎口リム ４１ 第二炎口の炎口リム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荻野 俊郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 島田 良治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3K017 AA02 AA06 AB01 AB07 AC04 3K065 TA01 TA15 TB04 TB09 TD05 TH04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希薄室と連通し希薄混合気を燃焼室内に流
   出供給する希薄炎口と、前記希薄室に隣接した第一混合
   気室に連通し前記希薄炎口に近接して設けられた第一炎
   口と、前記第一混合気室に隣接した第二混合気室に連通
   し前記第一炎口に近接して設けられた第二炎口を有し、
   前記第一混合気室の濃度を前記第二混合気室の濃度より
   濃くすると共に、前記希薄炎口と前記第一炎口の炎口リ
   ムの幅を前記第一炎口と前記第二炎口の炎口リムの幅よ
   り小さくした低ＮＯｘ燃焼装置。
2. 【請求項２】希薄炎口と第一炎口の炎口リム端部を鋭角
   とし、前記炎口リムの幅を小さくした請求項１記載の低
   ＮＯｘ燃焼装置。
3. 【請求項３】第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第二
   炎口側に曲げて成る請求項１又は請求項２記載の低ＮＯ
   ｘ燃焼装置。
4. 【請求項４】第一炎口と第二炎口の炎口リムを前記第一
   炎口側に曲げて成る請求項１〜３のいずれか１項記載の
   低ＮＯｘ燃焼装置。
5. 【請求項５】希薄炎口と第一炎口の炎口リムを前記第一
   炎口側に曲げてなる請求項１〜４のいずれか１項記載の
   低ＮＯｘ燃焼装置。
6. 【請求項６】希薄炎口と第一炎口の炎口リムの高さを第
   一炎口と第二炎口の炎口リムの高さより低くした請求項
   １〜５のいずれか１項記載の低ＮＯｘ燃焼装置。
7. 【請求項７】希薄炎口と第一炎口の炎口リムを楔状に凸
   凹とした請求項１〜６のいずれか１項記載の低ＮＯｘ燃
   焼装置。