JP2003114010A

JP2003114010A - バーナー装置

Info

Publication number: JP2003114010A
Application number: JP2001307183A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kagiya; 慎一鍵屋; Sakurako Sogo; 桜子十河
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】空気比１以上の予混合ガスのみを燃焼ガスと
して用いることによりＮＯｘ生成を抑制でき、かつ、広
い燃焼負荷範囲で安定した燃焼を可能とするバーナー装
置を得る。【解決手段】バーナーケーシング１０の先端に形成し
た主炎孔１４の縁部に沿って保炎孔１５が形成されてお
り、すべての炎孔に対してバーナーケーシング１０から
同じ空気比の予混合ガスが供給されるバーナー装置ａに
おいて、保炎孔１５にいたる流路内に波板２５を介装す
る。好ましくは、波板２５の上端面２６を保炎孔の上端
面から数ミリ程度下位の位置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバーナー装置に関
し、特に、ボイラ、給湯器あるいは風呂釜などの燃焼装
置に組み込まれて予混合ガスの燃焼を行うバーナー装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラ、給湯器あるいは風呂釜用のバー
ナー装置として、従来いわゆるブンゼンバーナーが用い
られていたが、ブンゼンバーナーは燃料過剰な火炎で生
成するPrompt ＮＯｘの割合が高くＮＯｘの低減が難し
いことから、低ＮＯｘ燃焼法として濃淡燃焼方式が注目
されるようになり、現在、いわゆる濃淡燃焼バーナーが
広く用いられるようになってきている。これは、図７に
示すように、燃料濃厚な混合気（空気比０．７〜０．８
程度）を燃焼させる第１の炎孔群１ａと、燃料希薄な混
合気淡混合気（空気比１．４〜１．８程度）を燃焼させ
る第２の炎孔群１ｂとを隣接させて交互に複数列並列に
配置したものであり、各炎孔群１ａ、１ｂには、図示し
ないそれぞれ別異の予混合ガス供給口から濃混合気及び
淡混合気が供給され、それぞれの炎孔群において燃焼が
行なわれる。その際に、第１の炎孔群１ａからの濃混合
気火炎が第２の炎孔群１ｂからの淡混合気火炎を確実に
保炎するので、負荷調節範囲を広くとることができ、給
湯器のように広い負荷範囲を必要とするバーナーとして
有効に用いられる。また、濃混合気の流量は比較的少な
いことから、ＮＯｘ生成も抑制可能である。

【０００３】しかし、上記のバーナー装置において、こ
の形式の濃淡燃焼バーナーにおいても、濃混合気の燃焼
は必要であり、ある程度のＮＯｘの生成は避けられず、
また、ＮＯｘの発生を低く抑えようとすると良好燃焼範
囲がきわめて狭くなり、濃淡燃焼バーナーの特性を十分
に生かすことができない。また、濃淡二つの混合気の供
給系を必要とすることから、バーナー装置としての構造
がどうしても複雑になる。

【０００４】上記のような不都合を解消した新たなバー
ナー装置として、淡混合気の供給から得られる火炎のみ
で広い燃焼負荷範囲での保炎を可能とし、それにより、
濃淡燃焼バーナーに比べてさらにＮＯｘ生成の抑制を可
能としたバーナー装置として、主炎孔と保炎孔とを備
え、すべての炎孔に対してバーナーケーシングから同じ
空気比の予混合ガスが供給される構造のバーナー装置に
おいて、保炎孔には金属繊維マットのような多孔質部材
を配置することにより、保炎孔の流路抵抗を主炎孔の流
路抵抗よりも大きくしたバーナー装置が提案されている
（特開平９−１１９６１３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平９−１１９
６１３号公報に開示されるバーナー装置では、金属繊維
マットのような多孔質部材を配置して流路抵抗を高くし
た保炎孔から噴出する予混合ガスは、流速が低下してい
ることから、高い空気比の淡混合気であっても、火炎の
吹き飛びは抑制され安定な火炎を継続する。そして、そ
の火炎が流路抵抗の低い主炎孔からの火炎に対して保炎
機能を果たすことから、流路抵抗の低い主炎孔から高い
流量の淡混合気を噴出させても火炎の吹き飛びは回避さ
れ、失火することない。

【０００６】それにより、従来の濃淡バーナーのように
空気比１以下の濃混合気を用いることなく、空気比１以
上の淡混合気（好ましくは、空気比１．４〜１．８程度
であってよい）のみの供給でもって、安定した高負荷燃
焼を継続することができる。また、バーナー装置に供給
する予混合ガスは淡混合気のみであることにより、従来
の濃淡燃焼バーナーに比較して、ＮＯｘ生成はさらに低
減する。

【０００７】しかし、耐熱性を備えた金属繊維マットの
ような多孔質部材は、多孔質部材自体およびその製造コ
ストが高価であり、また、バーナーの保炎孔内にそれを
充填するのに困難な作業を必要とする。そのために、バ
ーナー装置としての製造コストがどうしても高騰する。
さらに、多孔質部材はほこりや汚れが付着しやすく、所
期の燃焼状態が得られない場合も起こり得る。

【０００８】本発明の目的は、構造的な強度を十分に与
え、低コストで製造可能であり、かつ、空気比１以上の
淡混合気のみの供給でもって、安定した高負荷燃焼を継
続することができる、より改良されたバーナー装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明によるバーナー装置は、バーナーケーシング
の先端に複数の主炎孔と複数の保炎孔を備え、各主炎孔
に沿って保炎孔が形成されており、保炎孔にいたる流路
内には、主炎孔に沿うようにして波板が介装されてお
り、かつ、すべての炎孔に対してバーナーケーシングか
ら同じ空気比の予混合ガスが供給される構造であること
を特徴とする。

【００１０】波板の上端面と保炎孔の上端面とは同じ面
であってもよいが、好ましくは、波板の上端面は保炎孔
の上端面より数ミリ程度、より好ましくは保炎孔の短手
方向幅の２〜６倍程度下がった位置とされる。また、主
炎孔および保炎孔の平面視での形状に特に制限はない
が、好ましくは、全体として細長い形状とするか、同心
円状をなすようにする。

【００１１】本発明のバーナー装置において、波板を保
炎孔流路内に配置するのは、保炎孔の形状に構造的な強
度を与えるため、また、流速分布が不均一になり逆火が
生じやすくなるのを抑制するためである。本発明のバー
ナー装置において、波板の上端面を保炎孔の上端面より
数ミリ程度下がった位置とするのは、実験的に、保炎孔
に波板がない場合の保炎性能が一番良く、構造的にこれ
に近づけることが、保炎性能をそれほど大きく低下させ
ずに保炎孔形状に適度な強度を実現できることが確かめ
られた結果による。本発明者らの実験では、波板の上端
面を保炎孔の上端面から、保炎孔の短手方向幅の２〜６
倍程度下がった位置とする場合に高い保炎効果が得られ
ている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明によるバ
ーナー装置の一実施の形態を示す模式的な断面図であ
り、図２は、その混合気噴出口部分を拡大して示す斜視
図である。このバーナー装置ａは、先端が矩形状である
バーナーケーシング１０の先端側に、多数の仕切壁１１
が並列に配置されていて、該仕切壁１１により、横断面
が細長い形状である主炎孔流路１２と保炎孔流路１３と
が交互に複数列形成されている。各主炎孔流路１２およ
び保炎孔流路１３の上端は解放しており、それぞれ主炎
孔１４および保炎孔１５となっている。なお、図１では
主炎孔流路１２が３列、保炎孔流路１３が２列として示
してあるが、これは説明のためのものであり、実際は、
より多くの列数でもって一つのバーナー装置が形成され
る。

【００１３】主炎孔流路１２と保炎孔流路１３の横幅
（短手方向幅）は異なっており、この例において、主炎
孔流路１２の横幅ａ１と保炎孔にいたる流路１３の横幅
ｂ１とは、ほぼ２：１の比率とされている。主炎孔流路
１２と保炎孔流路１３の長手方向（Ｙ方向）の長さは同
じとされており、従って、主炎孔流路１２の断面積Ｓａ
と保炎孔流路１３の断面積Ｓｂの比は、２：１となって
いる。上記バーナー装置において、保炎孔流路１３の横
幅ｂ１が比較的狭く、仕切壁１１のみで全長にわたって
その幅を一定に保つことが工作上容易でないこともあ
り、仕切壁１１、１１との間に長手方向に走る波板２５
が姿勢保持材としての機能をもかねて介装している。な
お、図１、図２で、１６は主炎孔流路１２に設けた整流
板であり、省略してもよい。

【００１４】バーナーケーシング１０の下端にはブロア
ー２０の吹き出し口２１が配置しており、該吹き出し口
２１の近傍には、ガス供給管２２が設けてある。従っ
て、ブロアー２０を作動させてガス供給管２２から所要
量の燃料ガスを供給すると、所定空気比の予混合ガスが
バーナーケーシング１０内に生成され、それが、各主炎
孔流路１２および保炎孔流路１３を、その断面積の比
（Ｓａ：Ｓｂ）にほぼ比例分配されて通過し、ほぼ同じ
流速で主炎孔１４と保炎孔１５から放出される。適宜の
手段により着火することにより、予混合ガスは主炎孔１
４と保炎孔１５において燃焼する。

【００１５】図３は、他の実施の形態であり、ここで
は、波板２５の上端面２６を保炎孔１５の上端面より数
ミリ程度下がった位置とし、それにより、保炎孔上端位
置を通過するときの予混合ガスの流速を元の速度に戻し
て、所用の保炎効果が維持するようにしている。好まし
くは、波板２５の上端面２６は保炎孔流路１３の横幅
（短手方向幅）ｂ１の２〜６倍程度下がった位置とされ
る。

【００１６】なお、波板２５の上下方向の長さおよび長
手方向のピッチに特に制限はなく、姿勢保持材としての
機能が奏されるものであれば任意である。しかし、ピッ
チ数が多くなると保炎孔流路１３の断面積が減少し、そ
こを通過する予混合ガスの流速が増大することを考慮し
て、適宜のピッチを選択する。また、波板２５の形状も
任意であり、特に制限はない。図４は波板２５の種々の
形態を上から見た状態で示している。

【００１７】図５、さらに他の実施の形態であり、ここ
では、主炎孔１４が円形とされ、その輪郭に沿うように
してリング状の保炎孔１５が形成されており、そこに波
板２５が介装されている。そして、この主炎孔と保炎孔
のセットが複数個形成されて一つのバーナーが構成され
る。この場合でも、前記した矩形状である主炎孔１４お
よび保炎孔１５の場合と同様の保炎効果がもたらされる
ことは説明するまでもない。

【００１８】図１〜図３に示す形態のバーナー装置を用
いて、実際に吹き飛び性能実験を行った結果のグラフを
図６に示す。なお、図６のグラブにおいて、「保炎なし
（主炎のみ）」（−▲−）は、保炎孔流路１３を閉塞し
た場合である。「保炎孔の波板なし」（−△−）は、保
炎孔流路１３から波板２５を取り除いた場合である。
「波板」（−●−、−■−、−◆−）は、主炎孔流路１
２と保炎孔流路１３との間にピッチの異なる波板２５
を、双方の上端縁を同じにして配置した場合である。な
お、波板のピッチが（−●−）＜（−■−）＜（−◆
−）の順で広くなっている。「深さ付き波板」（−◇
−）は、図３に示したように、波板２５の上端縁を保炎
孔１５の上端面より下方約５ｍｍの所に位置させた場合
である。−◇−は−◆−に対応している。

【００１９】なお、実験に用いたバーナーは、主炎孔流
路の断面積Ｓａ＝３０７ｍｍ²、保炎孔流路の断面積Ｓ
ｂ＝１５７ｍｍ²、主炎孔の短手方向幅ａ１＝７ｍｍ、
保炎孔の短手方向幅ｂ１＝１．５ｍｍ（ａ１：ｂ１＝
２：１）である。波板２５が挿入されることにより保炎
孔流路の合計断面積Ｓｂが減少し、それにより、保炎孔
を通過するときの予混合ガスの流速は波板のない場合よ
りも早くなる。波板２５の先端が保炎孔上端面よりも下
がった位置（この例では５ｍｍ）とした場合には、保炎
孔を通過するときの予混合ガスの流速は元の速度近くに
戻る。

【００２０】図７に示すように、保炎孔を設けたもの
（ただし、波板なし）（−△−）は、保炎孔を有しない
バーナー（−▲−）と比較して、高い空気比（１．５〜
１．７）まで火炎の吹き飛びは発生しない。波板を介装
したもの（−●−、−■−、−◆−）は、波板を備えな
いものよりも吹き飛び限界の空気比は低くなっている
が、それでも、保炎孔を有しないバーナーでの限界空気
比（１．０）よりは高い。波板を少し下げて位置させる
ことにより、吹き飛び限界の空気比は高い方に移動す
る。また、波板のピッチの大小が吹き飛び限界の空気比
値に与える影響も、実験結果に明確に現れている。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるバーナー装置によれば、空
気比１以上、好ましくは１．４〜１．８程度の淡混合気
のみを燃焼ガスとして用いて燃焼させた場合でも、広い
燃焼負荷範囲において安定した燃焼が可能となる。その
ために、濃淡燃焼バーナーに比べてさらにＮＯｘ生成を
抑制した燃焼を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバーナー装置の一実施の形態を示
す模式的な断面図。

【図２】本発明によるバーナー装置の混合気噴出口部分
の一例を拡大して示す斜視図。

【図３】混合気噴出口部分の他の例を拡大して示す斜視
図。

【図４】波板のいくつかの形態を示す図。

【図５】混合気噴出口部分のさらに他の例を示す平面
図。

【図６】吹き飛び性能実験結果を示すグラフ。

【図７】従来のバーナー装置を説明するための図。

【符号の説明】

ａ…バーナー装置、１０…バーナーケーシング、１１…
仕切壁、１２…主炎孔流路、１３…保炎孔流路、１４…
主炎孔、１５…保炎孔、１６…整流板、２０…ブロア
ー、２１…吹き出し口、２２…ガス供給管、２５…波板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バーナーケーシングの先端に複数の主炎
孔と複数の保炎孔を備え、各主炎孔に沿って保炎孔が形
成されており、保炎孔にいたる流路内には、主炎孔に沿
うようにして波板が介装されており、かつ、すべての炎
孔に対してバーナーケーシングから同じ空気比の予混合
ガスが供給される構造であることを特徴とするバーナー
装置。
【請求項２】波板の上端面は保炎孔の上端面より数ミ
リ程度、好ましくは保炎孔流路の短手方向幅の２〜６倍
程度下がった位置とされていることを特徴とする請求項
１記載のバーナー装置。
【請求項３】各主炎孔と保炎孔とは全体として細長い
形状をなしていることを特徴とする請求項１または２記
載のバーナー装置。
【請求項４】各主炎孔と保炎孔とは同心円状に形成さ
れていることを特徴とする請求項１または２記載のバー
ナー装置。