JP2793030B2 - 窒素酸化物低発生バーナ - Google Patents

窒素酸化物低発生バーナ

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JP2793030B2
JP2793030B2 JP2273702A JP27370290A JP2793030B2 JP 2793030 B2 JP2793030 B2 JP 2793030B2 JP 2273702 A JP2273702 A JP 2273702A JP 27370290 A JP27370290 A JP 27370290A JP 2793030 B2 JP2793030 B2 JP 2793030B2
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    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、家庭用や小型業務用等の小型の燃焼装置に
使用する窒素酸化物低発生バーナに関するものである。
(従来の技術) 各種燃焼装置に於けるバーナの燃焼ガラス中の窒素酸
化物(NOx)は、それ自体に毒性があるばかりか、酸性
雨や光化学スモッグの原因の一つとみられているため、
燃焼装置に使用するバーナには、このNOxの発生量を低
減するために種々の対策が開発され、講じられている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、従来これらの対策は、法的な規制があ
る産業用等の大型の燃焼装置に対して主になされてお
り、家庭用や小型業務用等の小型の燃焼装置では、騒音
等の問題があるため、必ずしも十分な対策が施されてい
るとはいえない。
即ち、大型の燃焼装置では、燃焼用ファンの静圧を大
きくとれるため、燃焼用ガスや空気の流れの制御が容易
であること、バーナのレイアウトに自由度が高いこと、
騒音対策も容易であること等の利点により、騒音に対し
ての対策条件が厳しくなく、また燃焼室が大きくとれる
ため、いわゆる緩慢燃焼によるNOx低減対策を施しても
完全燃焼させ易いという利点があるのに対して、小型の
燃焼装置ではこれらの利点がなく、従って小型の燃焼装
置では、大型の燃焼装置と比較してNOx低減対策が難し
い。
本発明は、いわゆる濃淡燃焼を小型の燃焼装置に合理
的に適用することにより、上述した従来の課題を解決す
ることを目的とするものである。
(課題を解決するための手段) 上述した課題を解決するための手段を、実施例に対応
する図面を参照して説明すると、本発明の窒素酸化物低
発生バーナの第一の構成は、長さ方向に延び、上部に噴
出孔2を形成した多数の噴出体1を間隔をおいて列設す
ると共に、それらの噴出体1の上部内側間には幅広で長
さ方向に延びる炎孔板3を設け、該炎孔板3には幅方向
のスリット炎孔4を間隔を於いて長さ方向に多数形成す
ると共に、前記噴出孔2とスリット炎孔4は、相互に千
鳥状に配列させ、バーナの端部に位置する前記噴出体1
には外側に袖火形成板5を設けると共に袖火用噴出孔6
を設け、前記噴出体1または炎孔板3のいずれか一方側
に燃料濃厚な混合気を供給すると共に、他方側に燃料希
薄な混合気を供給して濃淡燃焼を行わせる構成としたも
のである。
次に第二の構成は、長さ方向に延び、上部に噴出孔2
を形成した多数の噴出体1を間隔をおいて列設すると共
に、それらの噴出体1の上部内側間には幅広で長さ方向
に延びる炎孔板3を設け、該炎孔板3には幅方向のスリ
ット炎孔4を間隔を於いて長さ方向に多数形成すると共
に、該スリット炎孔4は、前記噴出体1から離れた中央
側に偏倚させて形成し、バーナの端部に位置する前記噴
出体1には外側に袖火形成板5を設けると共に袖火用噴
出孔6を設け、前記噴出体1または炎孔板3のいずれか
一方側に燃料濃厚な混合気を供給すると共に、他方側に
燃料希薄な混合気を供給して濃淡燃焼を行わせる構成と
したものである。
次に第三の構成は、該炎孔板3には幅方向のスリット
炎孔4を間隔を於いて長さ方向に多数形成し、前記噴出
孔2とスリット炎孔4は、相互に千鳥状に配列させると
共に、該スリット炎孔4は、前記噴出体1から離れた中
央側に偏倚させて形成し、バーナの端部に位置する前記
噴出体1には外側に袖火形成板5を設けると共に袖火用
噴出孔6を設け、前記噴出体1または炎孔板3のいずれ
か一方側に燃料濃厚な混合気を供給すると共に、他方側
に燃料希薄な混合気を供給して濃淡燃焼を行わせる構成
としたものである。
上記の構成に於いて、炎孔板3は、その側壁部と噴出
体1の側壁部間に隙間7が形成されるように設け、この
隙間7に対応して噴出体1に袖火用噴出孔6を形成する
ことができる。
(作 用) 以上の構成に於いて、まず噴出体1に燃料濃厚な混合
気を供給すると共に、該噴出体1間の間隔部8の経て炎
孔板3に燃料希薄な混合気を供給して燃焼を行わせる。
燃料濃厚な混合気は、炎孔板3の両側方に位置する噴
出体1から離して、燃焼域に於いて酸素分圧が低い状態
で燃焼するので、NOxの発生が抑制される。
一方、燃料希薄な混合気は、炎孔板3の上方に噴出し
て燃焼し、この燃焼は、過剰空気の燃焼であるため、こ
の過剰空気の冷却作用により、火炎の温度が低温に維持
されてNOxの発生が抑制される。この過剰空気の燃焼
は、単独では火炎の安定性が悪いのであるが、前述した
噴出体1の火炎が種火としての作用をするので、過剰空
気の燃焼であっても火炎の安定性が良好である。従って
火炎のリフトや振動燃焼をせず、これによる騒音の発生
が抑制される。また、この過剰空気は、前記噴出体1上
方の火炎に対して二次空気を供給する作用をし、こうし
て前述した燃料濃厚な混合気の燃焼に於ける不完全燃焼
の発生を防止することができる。
次に、噴出体1に燃料希薄な混合気を供給すると共
に、炎孔板3に燃料濃厚な混合気を供給して燃焼を行わ
せる。
この場合、燃料希薄な混合気は、袖火用噴出孔6から
噴出し、前記噴出体1の上方に於いて過剰空気の燃焼を
行う。そしてバーナの端部に対応する噴出体1では、そ
の外側に構成した袖火形成板5の上方に形成される袖火
により火炎を保持されて前記噴出体の上方に於いて安定
して過剰空気の燃焼を行う。一方、燃料濃厚な混合気は
炎孔板3の上方に噴出して、酸素分圧が低い状態で燃焼
し、この際、噴出体1の火炎から供給される過剰空気を
二次空気として完全燃焼をする。従ってこの場合にも濃
淡燃焼によるNOxの抑制と、燃焼の安定性が得られる。
このように噴出体1または炎孔板3のいずれか一方側
に燃料濃厚な混合気を供給すると共に、他方側に燃料希
薄な混合気を供給して濃淡燃焼を行わせることにより、
低騒音で低NOxの燃焼を実現することができると共に、
過剰空気の燃焼による効率の低下を補償することができ
る。
以上の燃焼動作において、まず前述した第一の構成で
は、噴出孔2とスリット炎孔4は、相互に千鳥状に配列
させているので、夫々から噴出する燃料濃厚な混合気と
燃料希薄な混合気との部分的な直接の衝突を防止するこ
とができ、この衝突により部分的に生じ易くなる高温域
の発生を防止し、従って高温域によるNOxの発生を抑制
することができると共に、乱流域の発生による不安定な
燃焼を防止することができる。
このような混合気の部分的な直接の衝突は、このよう
に噴出孔2とスリット炎孔4を相互に千鳥状に配列させ
る他、第二の構成のようにスリット炎孔4を噴出体1か
ら離れた中央側に偏倚させて形成することによっても防
止することができる。また第三の構成のようにこれらを
併用して、より確実に防止することもできる。
そして以上のバーナに於いて、第四の構成のように炎
孔板3は、その側壁部と噴出体1の側壁部間に隙間7が
形成されるように設け、この隙間7に対応して噴出体1
に袖火用噴出孔6を形成すれば、全ての噴出体1に対し
て袖火形成手段が構成されるので、燃料希薄な混合気に
よる燃焼を行うに際して、全ての噴出体1の両側に袖火
が形成され、従って燃焼をより安定して行わせることが
できる。
そして、上述のバーナは交互に構成される噴出体1並
びに炎孔板3の数を適宜に設定することにより、容易に
所望の燃焼量のバーナを構成することができる。尚、こ
のようにして構成するバーナの両端部には、噴出体1が
位置するように配置する。こうして、濃淡燃焼を行わせ
る噴出体1と炎孔板3とが、連続的に交互に平面状に広
がって構成され、単位面積当りの炎孔数を増加すること
ができ、小さな面積で大きな燃焼量を得ることができ
る。
このような構成に於いて、噴出体1に燃料希薄な混合
気を供給して燃焼させる動作においては、全体としての
バーナの両端側に対応する火炎の温度が低いので、燃焼
室を狭く設計して、熱交換器の水冷壁等がバーナの両端
側に近い場合には、過熱防止の観点から有利である。
(実施例) 次に本発明の実施例を図について説明する。
まず全図に於いて、符号1は噴出体であり、この噴出
体1は長さ方向に延び、上部に噴出孔2を形成してい
る。この噴出体1の多数、即ち噴出体1a,1b,1c,…を間
隔をおいて列設すると共に、これらの噴出体1の上部内
側間には幅広で長さ方向に延びる炎孔板3(3a,3b,…)
を設け、これらの炎孔板3a,3b,…には幅方向のスリット
炎孔4を間隔を於いて長さ方向に多数形成している。そ
してバーナの端部に対応する噴出体1aには外側に袖火形
成板5を設けると共に袖火用噴出孔6を設けている。
しかして、第1図の実施例に於いては、第1図(b)
に示すように、噴出孔2とスリット炎孔4は、相互に千
鳥状に配列させ、また噴出孔2は一対を並列させた構成
としている。
また第2図の実施例に於いては、スリット炎孔4は前
記噴出体1から離れた中央側に偏倚させて形成してい
る。この実施例の構成に於いても、噴出孔2とスリット
炎孔4は、第1図の実施例と同様に、相互に千鳥状に配
列させることができる。
また第3図の実施例に於いては、炎孔板3は、その側
壁部と噴出体1の側壁部間に隙間7が形成されるように
設け、この隙間7に対応して噴出体1に袖火用噴出孔6
を形成することができる。
以上の構成に於いて、噴出体1には適宜の混合部を経
て混合気を供給する構成とし、また炎孔板3には、やは
り適宜の混合部から、噴出体1間の間隔部8を経て混合
気を供給する構成とする。かかる混合部は、図示を省略
しているが、例えば従来のブンゼンバーナと同様に、混
合部のスロート部に燃料ガスを噴出して、周囲の空気を
吸引して混合させる構成等適宜である。
このような混合部の調節により、前記噴出体1または
炎孔板3のいずれか一方側に燃料濃厚な混合気を供給す
ると共に、他方側に燃料希薄な混合気を供給することが
できる。夫々に供給する混合気の空気比は、理論空気量
λ=1とすると、例えば燃料濃厚な混合気ではλが約0.
4、燃料希薄な混合気ではλが約1.2〜1.5とすることが
できる。
また、上述のバーナは交互に構成される噴出体1並び
に炎孔板3の数を適宜に設定することにより、容易に所
望の燃焼量のバーナを構成することができる。
(発明の効果) 本発明は以上の通り、多数の噴出体と、これらの間の
炎孔板を合理的に構成して、いわゆる濃淡燃焼を行わせ
るようにしたので、燃料濃厚な混合気の燃焼によるNOx
発生量の低減作用と、燃料希薄な混合気の燃焼によるNO
x発生量の低減作用とを合理的に併存させることによ
り、後者の燃焼に於ける火炎の安定性を向上させて騒音
の発生を抑制すると共に、前者の燃焼に於ける不完全燃
焼の発生を防止することができ、こうして騒音に対して
の対策が厳しい小型の燃焼装置に於いて、騒音を増大さ
せずにNOx低減の対策を施すことができ、また効率も低
下させないという効果がある。殊に本発明では、一時空
気の少ない混合気の燃焼に供される噴出孔と、過剰空気
の燃焼に供される噴出孔が交互に、そして連続的に平面
状に広がって構成され、単位面積当りの炎孔数を増加す
ることができ、こうして小さな面積で大きな燃焼量を得
ることができ、バーナの小型化に寄与し得るという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)は本発明の第一の実施例を表した
もので、(a)は説明的縦断面図、(b)は説明的平面
図である。また第2図及び第3図は夫々本発明の他の実
施例を表した説明的縦断面図である。 符号1(1a,1b,1c,…)……噴出体、2……噴出孔、3
(3a,3b,3c,…)……炎孔板、4……スリット炎孔、5
……袖火形成板、6……袖火用噴出孔、7……隙間、8
……間隔部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 多佳雄 静岡県富士市西柏原新田201番地 高木 産業株式会社内 (72)発明者 望月 公雄 静岡県富士市西柏原新田201番地 高木 産業株式会社内 (72)発明者 秋山 茂俊 静岡県富士市西柏原新田201番地 高木 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−263505(JP,A) 実開 平2−115627(JP,U) 特公 昭52−28251(JP,B2) 実公 昭60−30568(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23D 14/02 F23D 14/08 F23C 11/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】長さ方向に延び、上部に噴出孔を形成した
    多数の噴出体を間隔をおいて列設すると共に、それらの
    噴出体の上部内側間には幅広で長さ方向に延びる炎孔板
    を設け、該炎孔板には幅方向のスリット炎孔を間隔を於
    いて長さ方向に多数形成すると共に、前記噴出孔とスリ
    ット炎孔は、相互に千鳥状に配列させ、バーナの端部に
    位置する前記噴出体には外側に袖火形成板を設けると共
    に袖火用噴出孔を設け、前記噴出体または炎孔板のいず
    れか一方側に燃料濃厚な混合気を供給すると共に、他方
    側に燃料希薄な混合気を供給して濃淡燃焼を行わせるこ
    とを特徴とする窒素酸化物低発生バーナ。
  2. 【請求項2】長さ方向に延び、上部に噴出孔を形成した
    多数の噴出体を間隔をおいて列設すると共に、それらの
    噴出体の上部内側間には幅広で長さ方向に延びる炎孔板
    を設け、該炎孔板には幅方向のスリット炎孔を間隔をお
    いて長さ方向に多数形成すると共に、該スリット炎孔
    は、前記噴出体から離れた中央側に偏倚させて形成し、
    バーナの端部に位置する前記噴出体には外側に袖火形成
    板を設けると共に袖火用噴出孔を設け、前記噴出体また
    は炎孔板のいずれか一方側に燃料濃厚な混合気を供給す
    ると共に、他方側に燃料希薄な混合気を供給して濃淡燃
    焼を行わせることを特徴とする窒素酸化物低発生バー
    ナ。
  3. 【請求項3】長さ方向に延び、上部に噴出孔を形成した
    多数の噴出体を間隔をおいて列設すると共に、それらの
    噴出体の上部内側間には幅広で長さ方向に延びる炎孔板
    を設け、該炎孔板には幅方向のスリット炎孔を間隔をお
    いて長さ方向に多数形成し、前記噴出孔とスリット炎孔
    は、相互に千鳥状に配列させると共に、該スリット炎孔
    は、前記噴出体から離れた中央側に偏倚させて形成し、
    バーナの端部に位置する前記噴出体には外側に袖火形成
    板を設けると共に袖火用噴出孔を設け、前記噴出体また
    は炎孔板のいずれか一方側に燃料濃厚な混合気を供給す
    ると共に、他方側に燃料希薄な混合気を供給して濃淡燃
    焼を行わせることを特徴とする窒素酸化物低発生バー
    ナ。
  4. 【請求項4】請求項1または2の炎孔板は、その側壁部
    の噴出体の側壁部間に隙間が形成されるように設け、こ
    の隙間に対応して噴出体に袖火用噴出孔を形成したこと
    を特徴とする窒素酸化物低発生バーナ。
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