JP2548398B2

JP2548398B2 - バーナ

Info

Publication number: JP2548398B2
Application number: JP1266435A
Authority: JP
Inventors: 龍夫藤田; 充慶中本; ▲けん▼也岡本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1989-10-13
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPH03129204A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は業務用、または家庭用として使用されるバー
ナに関するものである。

従来の技術従来、燃焼熱を熱源として利用する工業用、および家
庭用ストーブやファンヒータ等のバーナとして第７図に
示すものがあった。第７図において、まず、点火時には
気化筒１に埋めこまれたシーズヒータ２が加熱される。
その後、燃料噴出ノズル３から灯油等の燃料４が気化筒
１内に送られ、気化し、同時に送られてきた一次空気５
と混合した後、スロート６を通り、均一な混合気７とな
る。そして混合気７は均圧板８を通過し、炎孔９より噴
出した後、点火され、火炎10を形成する。一次空気比
（一次空気の空気比）が、１以上の時は二次空気を必要
としないが、一次空気比が、１未満の時は周囲から二次
空気を供給し完全燃焼させるようになっていた。すなわ
ち、このようなバーナは、部分予混合、または完全予混
合で燃焼させ、火炎10から受ける熱を炎孔９を構成する
金網から放熱することにより加熱用熱源として利用され
てきた。

また、別の従来例を第８図に示す。第７図の場合と同
様に気化筒11内で燃料12が気化され、空気13と混合した
後、混合気14となって金網で構成された炎孔15から燃焼
室16へ供給される。点火後、火炎17を形成するが、炎孔
15が互いに向かい合って設けられているため、火炎17も
向かい合って形成される。この際、炎孔15が金網である
ため、火炎17は金網の表面に付着するようにして面燃焼
する形態をとっていた。

発明が解決しようとする課題ところが、第７図に示すような従来のバーナは燃焼量
を大きくすると火炎が吹き飛びやすく、燃焼量の可変範
囲（以下、T.D.R.）が狭いという課題があった。

また、燃焼量が小さい場合でも一次空気比が大きい時
には火炎は吹き飛びやすく、一次空気比が小さい時（１
近傍）には逆火が起こりやすいという難点もあった。こ
のため、安定燃焼させる時には火炎温度が高く、窒素酸
化物（以下、NO_x）も発生しやすかった。これに対し、
第８図に示すバーナは、火炎が向かい合って形成される
ため、火炎衝突部で流速が低下し、火炎は吹き飛びにく
くなっている。ただし、火炎は金網表面で面燃焼してい
るため、浮き上がり後の安定性は低く、吹き飛び抑制の
効果は制限されていた。第８図のバーナも逆火は起こり
やすく、また、低燃焼量時に部分予混合燃焼させる場
合、燃焼室内に適量の二次空気を供給できないため、一
酸化炭素（以下、CO）が発生しやすいという課題が残さ
れていた。つまり、従来のバーナは、燃焼量、一次空気
比の両面からみて、低NOxで、かつ、十分な燃焼範囲を
確保しているものとはいえなかった。さらに、炎孔部に
金網を用いているため、金網が過熱され、劣化しやすく
なっていた。本発明は高T.D.R.化と低NOx化に優れた特
性を持つバーナを提供するものである。

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に、燃焼室壁を一定
距離で対向させ、燃焼室壁と側板と底板で燃焼室を形成
し、燃焼室の混合気上流側に混合気分岐管を設け、燃焼
室と混合気分岐管を連通する混合気供給路の下流側出口
に炎孔を位置するようにして、炎孔も対向させ、炎孔を
燃焼室出口方向に配置し、各炎孔の全周から二次空気が
流入するような二次空気流入孔を設け、二次空気流入孔
も対向させた構成にしている。

作用上記構成により、燃焼室内に対向火炎が形成され、火
炎衝突部で流速が小さくなり、火炎の安定性向上を図れ
るため、燃焼量や一次空気比が大きくなっても、火炎は
吹き飛びにくくなる。また、燃焼量や一次空気比が小さ
く（１近傍）なると、火炎が炎孔内に入り逆火しようと
するが、混合気供給路や燃焼室壁が冷却されるため、逆
火も起こりにくく、バーナとして高T.D.R.化を図りやす
くなっている。さらに、各炎孔の全周から二次空気が流
入するような二次空気流入孔を設けているため、火炎温
度を低下させ、低NO_x化を図ることができる。特に、高
一次空気比の場合だけでなく、NO_xが発生しやすい一次
空気比（１近傍）の場合においても、火炎温度の上昇を
抑制し、NO_xを低減することが可能となる。

また、炎孔だけでなく、二次空気流入孔も対向させて
いるため、リフトしようとする各火炎を周囲の二次空気
で押圧し、火炎安定範囲も拡大できる。さらに、二次空
気により、火炎基部の温度低下を図り、燃焼室壁の温度
上昇を抑制するとともに、逆火抑制効果を高め、一層、
高T.D.R.化を促進させている。

実施例以下、図面を用いて具体的説明を行なう。第１図は本
発明の第１実施例を示す縦断面図であり、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図である。バーナの主要部については、
燃焼室壁18と底板19と側板20で燃焼室21を形成してお
り、燃焼室壁18は二枚が相対向するようにして設けられ
ている。

また、燃焼室壁18近傍には複数の炎孔22を設けてお
り、炎孔22も対向させている。燃焼室21の混合気上流側
に、混合気分岐管23を設け、炎孔22が燃焼室21と混合気
分岐管23を連通する混合気供給路24の下流側出口に位置
するようにし、複数の炎孔22を燃焼室出口25方向（第１
図、第２図では燃焼室21の上下方向）に複数段、配置し
ている。

混合気分岐管23は混合室としての役割を果たすもので
あれば良く、個数に限定はない。混合気供給路24につい
てもパイプである必要はなく、断面形状も任意でよい。

炎孔22周囲の燃焼室壁18には二次空気流入孔26を設け
ており、二次空気流入孔26により、炎孔22と燃焼室壁18
は分離された位置関係にある。

第１実施例では、二次空気流入孔26の形状はドーナツ
状となっているが、形状に限定はない。混合気分岐管23
の上流側にはスロート27、気化室28、気化筒29を設けて
おり、気化筒29にはシーズヒータ30を埋め込んでいる。
また、気化筒29には一次空気通路31を連通させており、
内部には燃料噴出ノズル32がある。さらに、混合気分岐
管23、混合気供給路24、燃焼室壁18の周囲を二次空気33
が流れるように二次空気カバー34を設置している。ただ
し、二次空気カバー34がないものも本発明の対象とな
る。

上記は液体燃料を使用した場合の構成であるが、気体
燃料を使用する場合には気化筒29は不要となり、スロー
ト27より下流側では液体燃料を使用した場合と同じ構成
で使用できる。

次に、作動についての説明を行なう。まず、シーズヒ
ータ30に通電し気化筒29を加熱した後、燃料噴射ノズル
32から、燃料35を噴出する。燃料35が気化筒29に衝突し
て、気化し、同時に送られてきた一次空気36と混合し、
スロート27を通り、均一な混合気37となる。その後、混
合気37は混合気分岐管23に移り、複数の混合気供給路24
を通過し、対向した炎孔22から、燃焼室21に供給され、
点火後、対向火炎38を形成する。一方、二次空気33は二
次空気カバー34内を通り、二次空気流入孔26から炎孔22
の周囲に供給される。

このようにして形成された対向火炎38は、燃焼室21の
火炎衝突部では流速が小さくなり、よどみ領域を形成す
ることにより、火炎の安定化を図っている。従って、燃
焼量や一次空気比が大きくなっても、従来のバーナに比
して、火炎は吹き飛びを起こしにくくなっている。な
お、これは複数段である必要はなく一段でも円孔の周囲
に空気孔を設けた効果はある。

また、対向火炎38が炎孔22から離れるようになると、
炎孔22近傍から、一部、COが発生するが、燃焼室出口25
方向に炎孔22を多数、配置しているため、発生したCO
は、燃焼ガス下流側（燃焼室21の上方向）の対向火炎38
により、酸化処理される。そのため、対向火炎38が炎孔
22から離れても、バーナとして、排ガス特性が悪化する
ことはない。

一方、燃焼量や一次空気比が小さく（１近傍）なる
と、火炎は炎孔22の中に入り逆火しようとするが、燃焼
室壁18や混合気供給路24が、二次空気33により冷却され
るため、火炎は逆火し難くなっている。従って、バーナ
として、高T.D.R.化を図りやすくなっている。

一次空気比が１未満で部分予混合燃焼を行なう場合に
も、炎孔22の全周から二次空気33を供給しているため、
第８図に示したバーナとは異なり、COの少ない安定燃焼
を実現できる。また、対向火炎38を複数に分散させてお
り、燃焼室壁18や混合気供給路24から放熱しやすくして
いるため、NO_xの増加を抑制できる。

さらに、各炎孔22の全周から二次空気33が流入するよ
うな二次空気流入孔26を設けているため、火炎温度を低
下させ、低NO_x化を促進できる。特に、高一次空気比の
場合だけでなく、NO_xが発生しやすい一次空気比（１近
傍）の場合においても、火炎温度の上昇を抑制し、NO_x
を低減することが可能となる。また、炎孔22だけでな
く、二次空気流入孔26も対向させているため、リフトし
ようとする各対向火炎38を周囲の二次空気33で押圧し、
火炎安定範囲も拡大できる。

特に、二次空気33についても、対向火炎38と同様、燃
焼室21の中央部で流速が低下し、よどみ領域を形成する
ことにより、各対向火炎38を包み込むようにして二次空
気33流れ場を安定化できる。火炎安定範囲の拡大を図る
場合には、一般に、放熱を抑え火炎温度を上昇させるこ
とが多いが、本実施例では火炎温度の上昇を抑制した上
で、対向火炎38と二次空気33を各々、燃焼室21の中央部
付近で衝突するように対向させて流れ場を安定させ、火
炎安定範囲の拡大を図っている。このため、高T.D.R.化
と低NO_x化を両立させやすくなっている。

さらに、二次空気33により、火炎基部の温度低下を図
り、燃焼室壁18の温度上昇を抑制するとともに、逆火抑
制効果を高め、一層、高T.D.R.化を促進させている。ま
た、二次空気流入孔26を燃焼室壁18に設け、炎孔22を燃
焼室壁18から燃焼室21内に突出させ、混合気37と二次空
気33を平行に噴出させることにより、対向火炎38の基部
が二次空気33流れによって乱されることもないため、火
炎安定性を向上できる。対向火炎38基部の位置を燃焼室
壁18から離すことにより、燃焼室壁18の温度も低減され
る。

次に、本発明の第２実施例の縦断面図を第３図に示
す。第３図において、二次空気流入孔26の面積は燃焼室
出口25に近い（上方向）ほど、大きくしている。本発明
の第１実施例等のバーナは燃焼室出口25方向に複数段、
炎孔22を設けているため、燃焼室出口25に近づくほど、
燃焼室21下部の対向火炎38の存在により、燃焼室21内の
温度が上昇する。このため、燃焼室出口25に近い対向火
炎38ほど、火炎安定性は高いが、NO_xは発生しやすくな
っている。そこで、第３図に示したように、二次空気流
入孔26の面積を燃焼室出口25に近いほど、大きくするこ
とにより、二次空気33を増加させて火炎温度の上昇を抑
制し、NO_xを低減することができる。二次空気流入孔26
の面積変化を最適化することにより、低NO_x化と火炎安
定化を両立させることも可能となる。

また、本発明の第３実施例の炎孔22近傍の断面図を第
４図に示す。第４図において、炎孔22の先端を広げてい
るが、これは逆火抑制効果よりも、先端を広げることに
より、噴出流速を低下させて火炎安定性を高めるととも
に二次空気流入孔26から流入する二次空気33流れを火炎
基部から遠ざけ、せん断流による乱れの発生を抑制する
ものである。この構成により、特に、高燃焼量時におけ
る安定燃焼域を拡大できる。

また、本発明の第４実施例の二次空気流入孔26近傍の
断面図を第５図に示す。第５図において、二次空気流入
孔26外周近傍に二次空気ガイド板39を設けている。二次
空気ガイド板39を設けることにより、二次空気33流れを
均一し、燃焼室出口25方向の流れに影響されることな
く、対向火炎38を包み込むようにして流れ場を安定させ
ることができる。二次空気ガイド板39により、二次空気
33を対向火炎38の基部から離れた下流部に送り込むこと
もでき、この場合には火炎下流域で低NO_x化を図ること
により、一般の火炎上流域でのNO_x低減法とは異なり、
火炎安定性を阻害しにくい点が優位となる。また、二次
空気ガイド板39は対向火炎38の保炎作用を高めることも
できる。

また、本発明の第５実施例の縦断面図を第６図に示
す。第６図において、燃焼室出口25より下流側にも、二
次空気33を供給するように二次空気スリット40、二次空
気噴出孔41を設けている。

第６図で示すような構成とすることにより、二次空気
33を二次空気流入孔26だけでなく、二次空気スリット4
0、二次空気噴出孔41からも分流できるため、対向火炎3
8の安定性と二次火炎の安定性を分離して検討すること
ができる。二次空気スリット40や二次空気噴出孔41を設
けていない場合には、二次火炎が伸びやすいが、二次空
気流入孔26と二次空気スリット40、二次空気噴出孔41を
併用することにより、二次火炎の短炎化を促進できると
ともに、燃焼室出口25付近で二次火炎を安定に形成する
ことも可能となる。

特に、二次空気流入孔26と二次空気スリット40、二次
空気噴出孔41から、各々、流入する二次空気33量を最適
化することにより、低NO_x化と火炎安定化を図ることが
できる。この作用は低燃焼量時で火炎を安定させにくい
場合に顕著になる。

さらに、混合気分岐管23と混合気供給路24の周囲を二
次空気33が流れるように二次空気カバー34を設けること
により、密閉度を高め、もれを防止できるため、燃焼装
置として、一層、信頼性を高めることができる。

発明の効果以上のように、本発明のバーナによれば次のような効
果を得ることができる。まず、対向火炎を形成し、炎孔
上流側を冷却させる構成とすることにより、火炎の吹き
飛びや逆火を抑え、T.D.R.を広くすることが可能とな
る。また、各炎孔の全周から二次空気が流入するような
二次空気流入孔を設け、炎孔だけでなく、二次空気流入
孔も対向させることにより、対向火炎、および二次空気
を各々、燃焼室の中央部付近で衝突するように対向さ
せ、対向火炎を二次空気で包み込むようにして流れ場を
安定させられるため、対向火炎のリフトを抑制し、火炎
温度の上昇を抑えた上で、火炎安定範囲の拡大を図るこ
とができる。このため、バーナとして、低NO_x化と高T.
D.R.化を両立させやすくなる。また、二次空気流入孔か
ら燃焼室に流入する二次空気により、火炎基部の温度低
下を図り、燃焼室壁の温度上昇を抑制することにより、
逆火抑制効果を高めるとともに、燃焼室壁の長寿命化も
促進できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すバーナの縦断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は本発明の第２
実施例を示すバーナの縦断面図、第４図は本発明の第３
実施例の炎孔近傍の断面図、第５図は本発明の第４実施
例の二次空気流入孔近傍の断面図、第６図は本発明の第
５実施例の縦断面図、第７図および第８図は従来例のバ
ーナの断面図である。 18……燃焼室壁、21……燃焼室、22……炎孔、23……混
合気分岐管、24……混合気供給路、25……燃焼室出口、
29……気化筒、34……二次空気カバー、39……二次空気
ガイド板、40……二次空気スリット、41……二次空気噴
出孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−222105（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−70605（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−126527（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室壁を一定距離で対向させ、前記燃焼
室壁と側板と底板で燃焼室を形成し、前記燃焼室の混合
気上流側に混合気分岐管を設け、前記燃焼室と前記混合
気分岐管を連通する混合気供給路の下流側出口に炎孔を
位置するようにして、前記炎孔も対向させ、前記炎孔を
燃焼室出口方向に少なくとも一段配置し、前記各炎孔の
全周から二次空気が流入するような二次空気流入孔を設
け、前記二次空気流入孔も対向させたことを特徴とする
バーナ。
【請求項２】二次空気流入孔を燃焼室壁に設け、炎孔を
前記燃焼室壁から燃焼室内に突出させ、混合気と二次空
気を平行に噴出させたことを特徴とする請求項１記載の
バーナ。
【請求項３】二次空気流入孔の面積を燃焼室出口に近い
ほど大きくしたことを特徴とする請求項１または２記載
のバーナ。
【請求項４】炎孔先端を広げたことを特徴とする請求孔
１または２記載のバーナ。
【請求項５】二次空気流入孔の外周近傍に二次空気ガイ
ド板を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の
バーナ。
【請求項６】燃焼室出口より下流側にも、二次空気を分
流するような二次空気スリットと二次空気噴出孔を設け
たことを特徴とする請求項１、２または５記載のバー
ナ。