JP2002267114A - 濃淡燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＯの発生を従来の濃淡燃焼装置程度に抑えな
がら、より一層の低ＮＯｘ化を図り得る濃淡燃焼装置の
提供。 【解決手段】長尺状の濃用炎口３を備えた濃用バーナ４
と、長尺状の淡用炎口５を備えた淡用バーナ６とが、そ
の長手方向に直交する方向に交互に並設され、複数枚の
整流板１６が、淡用バーナ６内にそれの横幅方向に間隔
を隔てて並ぶように位置されている濃淡燃焼装置であっ
て、淡用炎口５から吐出される淡混合気用燃料ガスの総
量が、濃用炎口３から吐出される濃混合気用燃料ガスの
総量の２倍以上に設定され、淡用炎口５の横幅が、濃用
炎口３の横幅の約２倍に設定され、淡用炎口５から吐出
される淡混合気の空気比が、１．７未満に設定されてい
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、燃料ガスと燃焼用
空気との濃混合気を吐出して燃焼させる長尺状の濃用炎
口を備えた濃用バーナと、燃料ガスと燃焼用空気との淡
混合気を吐出して燃焼させる長尺状の淡用炎口を備えた
淡用バーナとが、前記淡用炎口の両側に前記濃用炎口が
位置する状態で、その長手方向に直交する方向に交互に
並設され、前記淡用炎口の長手方向に沿う複数枚の整流
板が、前記淡用炎口からの淡混合気吐出方向視にて、前
記淡用バーナ内にそれの横幅方向に間隔を隔てて並ぶよ
うに位置されている濃淡燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような濃淡燃焼装置は、濃用炎口に
生成される濃混合気の燃焼炎による保炎作用で、淡用炎
口から吐出される淡混合気を安定的に継続燃焼させて、
燃焼装置全体としてＮＯｘの発生を抑制するもので、そ
の具体的な構造は、例えば、特開平１０−１８５１２１
号公報などに示されている。

【０００３】この公報に示された濃淡燃焼装置を含ん
で、従来の装置では、淡用炎口から吐出される淡混合気
用燃料ガスの総量と濃用炎口から吐出される濃混合気用
燃料ガスの総量の比率が、６０対４０程度、換言する
と、淡混合気用燃料ガスの総量が、濃混合気用燃料ガス
の総量の１．５倍程度に設定されていた。そして、淡用
炎口の横幅が、濃用炎口の横幅とほぼ同一か、淡用炎口
の方が若干広く設定され、淡用炎口から吐出される淡混
合気の空気比が、１．８〜２．０程度の範囲内に設定さ
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような設定による
従来の濃淡燃焼装置では、一般的に、ＣＯの発生を１０
０ｐｐｍ以下に抑えながら、ＮＯｘの発生を４０〜６０
ｐｐｍ程度に抑制することができる。

【０００５】本発明は、ＮＯｘの発生を更に抑制しよう
とするもので、その目的は、ＣＯの発生を従来の濃淡燃
焼装置程度に抑えながら、より一層の低ＮＯｘ化を図り
得る濃淡燃焼装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明によれば、燃料ガスと燃焼用
空気との濃混合気を吐出して燃焼させる長尺状の濃用炎
口を備えた濃用バーナと、燃料ガスと燃焼用空気との淡
混合気を吐出して燃焼させる長尺状の淡用炎口を備えた
淡用バーナとが、前記淡用炎口の両側に前記濃用炎口が
位置する状態で、その長手方向に直交する方向に交互に
並設され、前記淡用炎口の長手方向に沿う複数枚の整流
板が、前記淡用炎口からの淡混合気吐出方向視にて、前
記淡用バーナ内にそれの横幅方向に間隔を隔てて並ぶよ
うに位置されている濃淡燃焼装置であって、前記淡用炎
口から吐出される淡混合気用燃料ガスの総量が、前記濃
用炎口から吐出される濃混合気用燃料ガスの総量の２倍
以上に設定され、前記淡用炎口の横幅が、前記濃用炎口
の横幅の約２倍に設定され、前記淡用炎口から吐出され
る淡混合気の空気比が、１．７未満に設定されている。

【０００７】すなわち、淡用炎口から吐出される淡混合
気用燃料ガスの総量が、濃用炎口から吐出される濃混合
気用燃料ガスの総量の２倍以上に設定されているので、
１．５倍程度に設定されていた従来の装置に比べて淡混
合気用燃料ガスの総量が多く、したがって、淡混合気の
総量も多くなる。淡混合気の総量が多くなると、淡用炎
口から吐出される淡混合気の流速が速くなるばかりか、
濃混合気の総量が少なくなって、濃混合気の燃焼炎によ
る保炎作用も低下し、淡混合気の燃焼炎が、いわゆるリ
フト現象を起こして不完全燃焼を生じ、ＣＯの発生が増
加することになる。その点に関し、本発明では、淡用炎
口の横幅が、濃用炎口の横幅の約２倍に設定されている
ので、濃用炎口の横幅とほぼ同一か、淡用炎口の方が若
干広く設定されていた従来の装置に比べて淡用炎口の横
幅が広くなり、淡混合気の流速の高速化が抑制される。
しかし、淡用炎口の横幅を広くするだけでは、濃混合気
の燃焼炎による保炎作用が、淡用炎口の横幅方向の中央
から吐出される淡混合気にまで至らず、淡用炎口の横幅
方向中央部においてリフト現象が生じる虞があるが、従
来、１．８〜２．０程度に設定されていた淡混合気の空
気比を１．７未満に設定して、自力燃焼可能な状態に近
づけることで、淡混合気の燃焼炎のリフト現象が効果的
に回避され、後述する実験結果からも明らかなように、
装置全体として、ＣＯの発生を従来の装置程度に抑えな
がら、より一層の低ＮＯｘ化を図ることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明によれば、前記濃用
炎口から吐出される濃混合気の空気比が、０．４〜０．
６の範囲内に設定されている。

【０００９】すなわち、濃混合気の空気比を０．４〜
０．６の範囲内に設定することで、濃混合気は、きわめ
て安定した状態で燃焼し、かつ、濃混合気の燃焼火炎温
度も高く、所望どおりの保炎作用によって淡混合気を安
定的に継続燃焼させることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、前記複数
枚の整流板どうしの間隔が、０．５〜０．６ｍｍの範囲
内に設定されている。

【００１１】すなわち、上述のように淡混合気の空気比
が、１．７未満に設定されているので、淡混合気の燃焼
火炎温度は従来よりも高く、そのため、逆火の虞があ
り、更に、淡用バーナや整流板などを耐熱合金などで構
成する必要性も生じる。しかし、整流板どうしの間隔を
従来よりも狭い、０．５〜０．６ｍｍの範囲内に設定す
ることにより、整流板による流動抵抗の増加を極力抑え
ながら、整流板によるクエンチング効果の向上を図り、
淡混合気の燃焼火炎温度の高温化を抑制して逆火の発生
を防止することができ、更に、淡用バーナや整流板をス
テンレスなどで形成してコストダウンを図ることも可能
となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による濃淡燃焼装置の実施
の形態を図面に基づいて説明する。本発明の濃淡燃焼装
置は、例えば、給湯装置用の燃焼装置として使用される
もので、図１〜図３に示すように、箱状のバーナケース
１と、バーナケース１内に収納された箱状枠体２などを
備え、その箱状枠体２の内部には、長尺状の濃用炎口３
を備えた偏平な濃用バーナ４と、長尺状の淡用炎口５を
備えた偏平な淡用バーナ６とが、淡用炎口５の両側に濃
用炎口３が位置する状態で、その長手方向に直交する方
向に交互に多数並設されて収納されている。前記バーナ
ケース１の下方には、燃焼用空気を供給するためのファ
ン７が位置され、ファン７の吐出口８が、バーナケース
１の底部に開口されて、バーナケース１の底部と箱状枠
体２の底部との間に空気室９が形成されている。

【００１３】前記濃用バーナ４は、その濃用炎口３から
空気混合率の小さい濃混合気、具体的には、空気比が
０．４〜０．６の範囲内、好ましくは、空気比が０．５
程度に設定された濃混合気を上方に吐出して燃焼させる
ためのもので、図４に詳しく示すように、長尺状の濃用
炎口３に加えて、その濃用炎口３に連通して燃料ガスと
燃焼用空気とを混合する濃用混合室１０と、濃用混合室
１０に濃混合気生成用の燃料ガスと燃焼用空気とを導入
する濃用導入口１１などを備えて、ステンレスなどの金
属製の板状体により構成されている。各濃用バーナ４
は、一枚の金属製の板状体を濃用炎口３部分で折曲し、
重ね合わせてカシメることにより構成され、その濃用炎
口３は、複数本のスリットからなる単位濃用炎口３ａを
その長手方向に沿って点在させることによって構成さ
れ、濃用炎口３の横幅Ｄ１が、５ｍｍ程度に設定されて
いる。

【００１４】前記淡用バーナ６は、その淡用炎口５から
空気混合率の大きい淡混合気、具体的には、空気比が
１．７未満、好ましくは、空気比が１．５程度に設定さ
れた淡混合気を上方に吐出して燃焼させるためのもの
で、図５に詳しく示すように、長尺状の淡用炎口５に加
えて、その淡用炎口５に連通して燃料ガスと燃焼用空気
とを混合する淡用混合室１２と、淡用混合室１２に淡混
合気生成用の燃料ガスと燃焼用空気とを導入する淡用導
入口１３などを備えて、ステンレスなどの金属製の板状
体により構成されている。各淡用バーナ６は、図６にも
示すように、淡用炎口５から吐出される淡混合気の吐出
方向視において、その長尺状の淡用炎口５の横幅方向に
分割された一対の金属製の板状体１４，１５を重ね合わ
せて互いにカシメることにより構成され、この淡用炎口
５の横幅Ｄ２は、１０ｍｍ程度、つまり、濃用炎口３の
横幅Ｄ１の約２倍に設定されている。

【００１５】その淡用バーナ６の淡用炎口５には、淡用
炎口５の長手方向に沿う多数の整流板１６が、この実施
形態では、９枚の整流板１６が、淡混合気の吐出方向視
にて、淡用バーナ６内にそれの横幅方向に間隔を隔てて
並ぶように位置されて、淡用炎口５から吐出する淡混合
気を整流するように構成されている。各整流板１６も、
ステンレスなどの金属製の板状体により構成され、か
つ、互いに別体に構成されていて、各整流板１６の上端
縁には、上方に突出する多数の突出部１７が、下端縁に
も下方へ突出する多数の突出部１８が設けられ、更に、
各整流板１６には、図６の（イ）において紙面の表側へ
突出するバーリング１９ａと紙面の裏側へ突出するバー
リング１９ｂとが、上下方向に２列にわたって交互に突
設されている。

【００１６】前記淡用バーナ６を構成する一対の板状体
１４，１５には、淡用炎口５の長手方向の両端部に位置
し、かつ、淡用炎口５の横幅方向の両側から突出する一
対の突状体１４ａ，１５ａが、各板状体１４，１５のそ
れぞれから一体的に突設されていて、この一対の突状体
１４ａ，１５ａを折り曲げることで、前記整流板１６を
支持するように構成され、各突状体１４ａ，１５ａの先
端部には、互いに逆方向に傾斜する傾斜面が形成されて
いる。そのため、各整流板１６の長手方向の両端に位置
する突出部１７には、スリット状の貫通孔からなる切欠
き部２０が穿設されて、各整流板１６の切欠き部２０内
に前記突状体１４ａ，１５ａが挿入可能に構成されてい
る。

【００１７】すなわち、淡用バーナ６の淡用炎口５内に
９枚の整流板１６を位置させ、各整流板１６の切欠き部
２０内に突状体１４ａ，１５ａを挿入し、各突状体１４
ａ，１５ａ先端の傾斜面どうしを対向させて淡用炎口５
の横幅方向において重複するように構成することで、９
枚の整流板１６を淡用バーナ６に支持させることができ
るように構成されている。そして、その支持状態におい
て、淡用バーナ６を構成する板状体１４，１５と整流板
１６との間の間隔、ならびに、各整流板１６どうしの間
の間隔とが、バーリング１９ａ，１９ｂによって淡用炎
口５の横幅方向にほぼ等間隔に、具体的には、０．５〜
０．６ｍｍの範囲内に保持されるように設定され、か
つ、一対の突状体１４ａ，１５ａが、淡用炎口５の両端
部を塞ぐように構成されている。

【００１８】このようにして形成された多数の濃用バー
ナ４と多数の淡用バーナ６とが、箱状枠体２内に交互に
並設され、かつ、その並設方向の両端に濃用バーナ４が
位置されて収納され、その並設方向における各淡用炎口
５の両側に濃用炎口３が位置するとともに、各淡用炎口
５内に位置する整流板１６上端縁の突出部１７が、濃用
炎口３の各単位濃用炎口３ａに対応してその横側方に位
置するように構成されている。そして、各濃用バーナ４
の濃用導入口１１と各淡用バーナ６の淡用導入口１３と
は、同一方向に向けて近接して開口され、その開口部近
くには、濃用ガスヘッダ２１と淡用ガスヘッダ２２とが
位置され、濃用ガスヘッダ２１には、多数の濃用ガスノ
ズル２３が、淡用ガスヘッダ２２には、多数の淡用ガス
ノズル２４がそれぞれ取り付けられている。

【００１９】前記濃用ガスヘッダ２１には、濃用ガス量
調整弁２５ａを備えた濃用ガス供給路２５が、淡用ガス
ヘッダ２２には、淡用ガス量調整弁２６ａを備えた淡用
ガス供給路２６がそれぞれ連通接続されていて、両ガス
供給路２５，２６の分岐箇所より上流側のメインガス供
給路２７には、燃料ガスの総量を調整するメインガス量
調整弁２７ａが介装されている。そして、この濃淡燃焼
装置においては、メインガス供給路２７から供給される
燃料ガスの総量うちの１５％程度の量を濃用ガスヘッダ
２１側に、８５％程度の量を淡用ガスヘッダ２２側に供
給するように構成されている。換言すると、淡用炎口５
から吐出される淡混合気用燃料ガスの総量が、濃用炎口
３から吐出される濃混合気用燃料ガスの総量の２倍以上
に設定されている。

【００２０】各濃用ガスノズル２３は、各濃用バーナ４
の濃用導入口１１に臨んでいて、濃用ガスノズル２３か
らの燃料ガスの吹き込みで、空気室９の燃焼用空気をエ
ゼクタ作用により、濃混合気の空気比が０．４〜０．６
の範囲内、好ましくは、０．５程度になるように濃用導
入口１１から吸引し、濃用混合室１０において濃混合気
用燃料ガスと燃焼用空気とを混合して濃混合気を生成
し、その濃混合気を濃用炎口３から吐出させて燃焼させ
るように構成されている。ただし、濃用バーナ４におけ
る空気比の設定は、単に燃料ガスの吹き込みに伴うエゼ
クタ作用のみならず、濃用導入口１１の開口面積やファ
ン７の押し込み力などを考慮して決定される。

【００２１】同様に、各淡用ガスノズル２４は、各淡用
バーナ６の淡用導入口１３に臨んでいて、淡用ガスノズ
ル２４からの燃料ガスの吹き込みと、ファン７による燃
焼用空気の押し込み作用により、空気比が１．７未満、
好ましくは、１．５程度になるように淡用導入口１３か
ら供給し、淡用混合室１２において淡混合気を生成して
淡用炎口５から吐出させて燃焼させるように構成され、
濃淡燃焼装置全体の空気比が、１．３５〜１．６の範囲
内に設定されている。なお、淡用バーナ６における空気
比の設定は、単にファン７の押し込み力のみならず、淡
用導入口１３の開口面積や淡用ガスノズル２４からの燃
料ガスの吹き込みに伴うエゼクタ作用などを考慮して決
定される。

【００２２】本発明による濃淡燃焼装置の効果を確認す
るため、燃焼特性について従来の濃淡燃焼装置との間で
比較実験を行ったので、その結果について説明する。な
お、実験に使用した本発明による濃淡燃焼装置は、濃用
炎口３の横幅Ｄ１が約５ｍｍ、淡用炎口５の横幅Ｄ２が
約１０ｍｍ、９枚の整流板１６を使用して、淡用バーナ
６を構成する板状体１４，１５と整流板１６との間隔、
ならびに、各整流板１６どうしの間隔を０．５〜０．６
ｍｍの範囲内に設定した。そして、装置に供給される燃
料ガスの総量うちの１５％程度を濃混合気用燃料ガスと
して濃用炎口３から吐出させ、残りの８５％程度を淡混
合気用燃料ガスとして淡用炎口５から吐出させるととも
に、濃混合気の空気比を０．５前後に、淡混合気の空気
比を１．５前後に設定した状態から装置全体の空気比を
変化させながら、ＣＯとＮＯｘの濃度を測定した。

【００２３】また、実験に使用した従来の濃淡燃焼装置
は、濃用炎口３の横幅Ｄ１と淡用炎口５の横幅Ｄ２とが
共に約５ｍｍ、３枚の整流板１６を使用して、淡用バー
ナ６を構成する板状体１４，１５と整流板１６との間
隔、ならびに、各整流板１６どうしの間隔を０．７〜
０．８ｍｍの範囲内に設定した。そして、装置に供給さ
れる燃料ガスの総量うちの４０％程度を濃混合気用燃料
ガスとして濃用炎口３から吐出させ、残りの６０％程度
を淡混合気用燃料ガスとして淡用炎口５から吐出させる
とともに、濃混合気の空気比を０．５前後に、淡混合気
の空気比を１．９前後に設定した状態から装置全体の空
気比を変化させながら、ＣＯとＮＯｘの濃度を測定し
た。

【００２４】図７は、ＣＯに関する燃焼特性であって、
縦軸がＣＯの濃度、横軸が装置全体の空気比を示し、ま
た、図８は、ＮＯｘに関する燃焼特性で、縦軸がＮＯｘ
の濃度、横軸が装置全体の空気比を示す。そして、両図
において、実線が本発明による濃淡燃焼装置の特性であ
り、破線が従来の濃淡燃焼装置の特性である。図７と図
８から明らかなように、従来の装置では、全体の空気比
が１．６〜１．８の範囲内において、ＣＯを１００ｐｐ
ｍ以下に抑えながら、ＮＯｘを４０〜６０ｐｐｍ程度に
抑制することができる。それに対し、本発明の装置で
は、全体の空気比が１．３５〜１．６の範囲内におい
て、ＣＯを１００ｐｐｍ以下に抑えながら、ＮＯｘを１
５〜３０ｐｐｍ程度に抑制することができ、そのときの
淡混合気の空気比は１．６未満の１．５程度である。そ
して、図７に示す特性曲線は、バーナケース１と箱状枠
体２との間を流れる冷却用空気の量を増やして右方向に
ずらすことができ、その場合には、淡混合気の空気比が
１．７未満において、ＣＯを１００ｐｐｍ以下に抑えな
がら、ＮＯｘを１５〜３０ｐｐｍ程度に抑制することが
できる。

【００２５】〔別実施形態〕 （１）先の実施形態では、多数の濃用バーナ４と多数の
淡用バーナ６とを箱状枠体２内に交互に並設して濃淡燃
焼装置を構成した例を示したが、多数の濃用バーナ４の
みを箱状枠体２内に互いに間隔を隔てて並設し、その濃
用バーナ４どうしの間に位置する間隔空間によって淡用
炎口５と淡用混合室１２とを形成し、濃用バーナ４の横
側壁を淡用バーナ６の横側壁に兼用させて濃淡燃焼装置
を構成することもできる。その場合、整流板１６につい
ては、濃用バーナ４側に支持させることになる。

【００２６】（２）先の実施形態では、淡用バーナ６の
淡用炎口５内に９枚の整流板１６を位置させて、淡用バ
ーナ６を構成する板状体１４，１５と整流板１６との間
隔、ならびに、各整流板１６どうしの間隔とを０．５〜
０．６ｍｍの範囲内に設定した例を示したが、整流板１
６の枚数については変更可能であり、また、淡用バーナ
６を構成する板状体１４，１５と整流板１６との間隔
や、各整流板１６どうしの間隔についても変更可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】濃淡燃焼装置の一部切欠き斜視図

【図２】濃淡燃焼装置の要部の縦断正面図

【図３】濃淡燃焼装置の要部の縦断側面図

【図４】濃用バーナの斜視図

【図５】淡用バーナの斜視図

【図６】淡用バーナと整流板の要部の斜視図

【図７】燃焼特性の実験結果を示す図表

【図８】燃焼特性の実験結果を示す図表

【符号の説明】

３ 濃用炎口 ４ 濃用バーナ ５ 淡用炎口 ６ 淡用バーナ １６ 整流板 Ｄ１ 濃用炎口の横幅 Ｄ２ 淡用炎口の横幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷村 愛隆 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 (72)発明者 薬師寺 新吾 大阪府大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会社ハーマン内 Ｆターム(参考） 3K017 AA06 AB02 AB08 AC02 AD01 AD04 3K065 TA01 TA15 TB09 TD05 TH01 TH04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと燃焼用空気との濃混合気を吐
   出して燃焼させる長尺状の濃用炎口を備えた濃用バーナ
   と、燃料ガスと燃焼用空気との淡混合気を吐出して燃焼
   させる長尺状の淡用炎口を備えた淡用バーナとが、前記
   淡用炎口の両側に前記濃用炎口が位置する状態で、その
   長手方向に直交する方向に交互に並設され、 前記淡用炎口の長手方向に沿う複数枚の整流板が、前記
   淡用炎口からの淡混合気吐出方向視にて、前記淡用バー
   ナ内にそれの横幅方向に間隔を隔てて並ぶように位置さ
   れている濃淡燃焼装置であって、 前記淡用炎口から吐出される淡混合気用燃料ガスの総量
   が、前記濃用炎口から吐出される濃混合気用燃料ガスの
   総量の２倍以上に設定され、 前記淡用炎口の横幅が、前記濃用炎口の横幅の約２倍に
   設定され、 前記淡用炎口から吐出される淡混合気の空気比が、１．
   ７未満に設定されている濃淡燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記濃用炎口から吐出される濃混合気の
   空気比が、０．４〜０．６の範囲内に設定されている請
   求項１に記載の濃淡燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記複数枚の整流板どうしの間隔が、
   ０．５〜０．６ｍｍの範囲内に設定されている請求項１
   または２に記載の濃淡燃焼装置。