JP2793723B2 - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JP2793723B2
JP2793723B2 JP3041025A JP4102591A JP2793723B2 JP 2793723 B2 JP2793723 B2 JP 2793723B2 JP 3041025 A JP3041025 A JP 3041025A JP 4102591 A JP4102591 A JP 4102591A JP 2793723 B2 JP2793723 B2 JP 2793723B2
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多佳雄 高木
公雄 望月
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Takagi Sangyo KK
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用や小規模業
務用等に好適な燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ガス燃焼装置に於ける燃焼ガス中の窒素
酸化物(NOx)は、それ自体が有毒であるとともに、
酸性雨や光化学スモッグの原因の一つとみられている。
このため、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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の対策
は、法的な規制がある産業用等の大型の燃焼装置に対し
て主になされたものであって、家庭用小規模業務用の小
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。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り、バーナのレイ
アウトに自由度が高い、騒音対策も容易であること等の
利点があり、騒音に対する対策条件が緩やかであり、燃
焼室が大きくとれるため、いわゆる緩慢燃焼によるNO
x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。これに対し、小型の燃焼装置では、燃焼用ファンの
静圧を大きくとれない、燃焼用ガスや空気の流れの制御
が容易でない、バーナのレイアウトに自由度が低い、騒
音対策が厄介で、騒音に対する対策条件が厳しく、燃焼
室が大きくとれないため、いわゆる緩慢燃焼によるNO
x低減対策が施せない、完全燃焼させ難く、大型の燃焼
装置と比較してNOx低減対策が難しい。
【0004】そこで、本発明は、空気に対する燃料ガス
の濃度を異ならせた複数の混合気による濃淡燃焼を行う
ことにより、窒素酸化物の発生を抑制した燃焼装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の燃焼装置は、小
さい口径の第一の炎孔と、この第一の炎孔より大きい口
径の第二の炎孔とを有し、規則的に配設した第二の炎孔
の間隔内に前記第一の炎孔を点在させた炎孔板と、この
炎孔板の前記第一の炎孔側に混合気を噴出させる第一の
混合気室と、この混合気室内に設置されて前記炎孔に当
接した複数の噴出管を通して前記第二の炎孔側に混合気
を噴出させる第二の混合気室と、これら第一及び第二の
混合気室に隣接して設けられ、前記第一及び第二の混合
気室に対応して独立した空気と燃料とを混合して燃料濃
厚な混合気と燃料希薄な混合気とを形成し、前記第一の
混合気室又は前記第二の混合気室に対して燃料濃厚な混
合気又は燃料希薄な混合気を供給する混合気導入室とを
備え、前記第一の炎孔と前記第二の炎孔を以て燃料濃厚
な混合気の火炎と燃料希薄な混合気の火炎とを併存させ
て燃焼させることを特徴とする。
【0006】また、本発明の燃焼装置において、前記第
二の混合気室は、第一の混合気室壁との間に混合気流通
空間を形成するように設置し、第一の混合気室への混合
気の供給を、第二の混合気室の設置位置よりも上流側か
ら行う構成としたことを特徴とする。
【0007】また、本発明の燃焼装置において、前記第
二の混合気室は、複数に分割して第一の混合気室内に設
置して、第二の混合気室間にも混合気流通空間を形成す
る構成としたことを特徴とする。
【0008】また、本発明の燃焼装置において、前記第
一の混合気室への混合気の供給を、前記第二の混合気室
の設置位置よりも下流側から行う構成としたことを特徴
とする。
【0009】
【作用】以上の構成において、例えば、第一の混合気室
内に供給された燃料希薄な混合気は、その下流側の炎孔
板に設けた無数の第1の炎孔から噴出して燃焼する。こ
の燃焼は細分化された燃焼であるとともに過剰空気の燃
焼であるため、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の発生が低減される。一方、第
二の混合気室内に供給された燃料濃厚な混合気は、噴出
管から炎孔板の炎孔を経て噴出して燃焼する。この燃焼
は酸素分圧が低い状態で行われるので、NOxの発生が
抑制されるとともに、安定した火炎を形成する。
【0010】燃料希薄な混合気による過剰空気の燃焼
は、単独では火炎の安定性が悪いのであるが、これらの
火炎に隣接して上述した燃料濃厚な混合気による安定し
た火炎が混在しているので、これらの安定した火炎が種
火としての作用をして過剰空気の火炎を安定化する。従
って、火炎のリフトや振動燃焼を起さず、騒音の発生が
制御される。また、微小炎孔から噴出する燃料希薄な混
合気は、前記燃料濃厚な混合気の火炎に対して二次空気
を供給する作用をし、この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。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図面に示した一実施例を参照
して詳細に説明する。
【0012】図1〜図3は、本発明の燃焼装置の一実施
例を示している。第一の混合気室1の下流側には小さい
口径の第一の炎孔として無数の微小炎孔2を設けた炎孔
板3が設置されている。この混合気室1内における炎孔
板3の上流側には第二の混合気室4が設置されている。
この混合気室4には多数の噴出管5が突設され、それら
の先端を炎孔板3に当接させるとともに、炎孔板3には
夫々の噴出管5に対応する第二の炎孔6を形成してい
る。炎孔6は、微小炎孔2に対して口径が大きく設定さ
れている。混合気室4と混合気室1との壁部間に混合気
流通空間7が形成されている。また、混合気室1、4に
隣接して混合気導入室8が設けられており、各混合気室
1、4に対応する第一の混合気導入部9、第二の混合気
導入部10が設定されている。混合気導入部9は、混合
装置によって混合した燃料希薄な混合気を混合気室1に
導入し、混合気導入部10は、混合用スロート部11を
有する混合気導入口12に向かって燃料ガス噴出部13
を設けてある。
【0013】以上の構成において、混合気導入部9から
混合気室1に供給された燃料希薄な混合気は、混合気流
通空間7、噴出管5間の間隙を経て炎孔板3に至り、炎
孔板3に形成されている無数の微小炎孔2から噴出す
る。一方、混合気導入部10から混合気室4に供給され
た燃料濃厚な混合気は、噴出管5を経て炎孔板3に至
り、この炎孔板3に形成した炎孔6から噴出する。この
ようにして、炎孔板3の無数の微小炎孔2から燃料希薄
な混合気が噴出するとともに、この微小炎孔2に混在し
て形成されている炎孔6から燃料濃厚な混合気が噴出し
て燃焼が行われる。
【0014】無数の微小炎孔2から噴出した燃料希薄な
混合気による燃焼は、細分化された燃焼であるととも
に、燃料に対して過剰空気の燃焼であるため、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る結果、
NOxの発生が低減される。一方、微小炎孔2と混在し
ている炎孔6から噴出した燃料濃厚な混合気の燃焼は酸
素分圧が低い状態で行われ、NOxの発生が抑制される
とともに、安定した火炎が形成される。
【0015】ところで、燃料希薄な混合気の燃焼は、過
剰空気を伴う燃焼であるため、単独では火炎の安定性が
悪いが、この火炎には隣接して燃料濃厚な混合がスの燃
焼による火炎が存在し、この安定した火炎が種火として
の作用をして過剰空気の火炎を安定化する。従って火炎
のリフトや振動燃焼を起さず、騒音の発生が抑制され
る。また、微小炎孔2から噴出する燃料希薄な混合気
は、燃料濃厚な混合気の火炎に対して二次空気を供給す
る作用をし、この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。
【0016】図1〜図3に示す燃焼装置では、混合気室
1への混合気の供給が、混合気室4の設置位置よりも上
流側から行う構成としているが、図5に示すように、混
合気室4の下流側から行うようにしてもよい。また、混
合気室4は、図4に示すように、複数に分割して混合気
室1内に設置し、この混合気室4間にも混合気流通空間
7を設けることができる。また、このように混合気室4
を複数設置して独立的に混合気を供給可能に構成すれ
ば、燃焼の切換えを行うことができる。
【0017】また、図6は、本発明の燃焼装置の実験結
果を示したものである。この実験結果は、図1〜図3で
示す燃焼装置において、燃料濃厚な混合気の空気比を、
λ=0.7〜0.75又はλ=0.65に設定し、全体
の空気比が図中横軸に示す値となるように燃料希薄な混
合気の空気比を調節して燃焼させた場合のNOxの発生
量を表したものである。なお、この実験結果に対応する
バーナにおいては、微小炎孔2及び炎孔6の個々の径は
夫々φ1.2、φ3.0としており、これらによる全炎
孔面積和と炎孔板3の面積との比を略1:4.7、また
微小炎孔2の炎孔面積和と炎孔6の炎孔面積和との比を
略1:1.3としている。そして、かかる構成におい
て、この場合、燃料希薄な混合気による燃焼量と、燃料
濃厚な混合気による燃焼量の比は、7:3としている。
【0018】また、図6に示すように、本発明の燃焼装
置では従来の燃焼装置である予混合バーナと比較してN
Oxの発生量が大幅に低減されている。また、本発明の
バーナでは、従来の予混合バーナと比較して騒音も低い
ことが確認されている。
【0019】なお、実施例では、第一の炎孔として微小
炎孔2、第二の炎孔として炎孔6を説明したが、第一の
炎孔を炎孔6、第二の炎孔を微小炎孔2としてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料希薄な混合気と燃料濃厚な混合気とを炎孔板によっ
て規則的に混在させて噴出して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によるNOx発生量の
低減作用とが相俟って、火炎の安定性を向上させて騒音
の発生を抑制するとともに、前者の燃焼における不完全
燃焼を防止することができ、騒音を増大させずにNOx
発生量の低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の燃焼装置の一実施例に対応する一部を
切り欠いた平面図である。
【図2】図1の燃焼装置のX−X線縦断面図である。
【図3】図1の燃焼装置のY−Y線縦断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を、図3と同様な位置で切
断した縦断面図である。
【図5】本発明の更に他の実施例を、図3と同様な位置
で切断した縦断面図である。
【図6】本発明の燃焼装置のNOx発生量を従来の予混
合バーナと比較して示した説明図である。
【符号の説明】
1 第一の混合気室 2 微小炎孔(第一の炎孔) 3 炎孔板 4 第二の混合気室 5 噴出管 6 炎孔(第二の炎孔) 8 混合気導入室
フロントページの続き (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4−143504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23D 14/02 F23C 11/00 315 F23C 11/00 329

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 小さい口径の第一の炎孔と、この第一の
    炎孔より大きい口径の第二の炎孔とを有し、規則的に配
    設した第二の炎孔の間隔内に前記第一の炎孔を点在させ
    た炎孔板と、 この炎孔板の前記第一の炎孔側に混合気を噴出させる第
    一の混合気室と、 この混合気室内に設置されて前記炎孔に当接した複数の
    噴出管を通して前記第二の炎孔側に混合気を噴出させる
    第二の混合気室と、 これら第一及び第二の混合気室に隣接して設けられ、前
    記第一及び第二の混合気室に対応して独立した空気と燃
    料とを混合して燃料濃厚な混合気と燃料希薄な混合気と
    を形成し、前記第一の混合気室又は前記第二の混合気室
    に対して燃料濃厚な混合気又は燃料希薄な混合気を供給
    する混合気導入室と、 を備え、前記第一の炎孔と前記第二の炎孔を以て燃料濃
    厚な混合気の火炎と燃料希薄な混合気の火炎とを併存さ
    せて燃焼させることを特徴とする燃焼装置。
  2. 【請求項2】 前記第二の混合気室は、第一の混合気室
    壁との間に混合気流通空間を形成するように設置し、第
    一の混合気室への混合気の供給を、第二の混合気室の設
    置位置よりも上流側から行う構成としたことを特徴とす
    請求項1記載の燃焼装置。
  3. 【請求項3】 前記第二の混合気室は、複数に分割して
    第一の混合気室内に設置して、第二の混合気室間にも混
    合気流通空間を形成する構成としたことを特徴とする
    求項1記載の燃焼装置。
  4. 【請求項4】 前記第一の混合気室への混合気の供給
    を、前記第二の混合気室の設置位置よりも下流側から行
    う構成としたことを特徴とする請求項1記載の燃焼装
    置。
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