JP2839049B2 - バーナユニット - Google Patents
バーナユニットInfo
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Description
の小型の燃焼装置に使用するバーナユニットに関するも
のである。
中の窒素酸化物(NOx)は、それ自体に寺性があるば
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NO
x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。
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。
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、とりわけ小型で大燃焼量を得る
ように構成する燃焼装置ではこれらの利点がなく、大型
の燃焼装置と比較してNOx低減対策が難しい。本発明
の目的は、バーナの実装密度を高くして大燃焼量を得る
ことができるようにするとともに燃料希薄な混合気によ
る燃焼を安定的に行わせるようにして窒素酸化物と騒音
の低減を図ることを目的とするものである。
ための手段を説明すると、本発明のバーナユニットは、
まず、空気量に対して燃料量の比率が少ない混合気を燃
焼させる第1のバーナユニットと、空気量に対して燃料
量の比率が多い混合気を燃焼させる第2のバーナユニッ
トとを備え、前記第2のバーナユニットに供給される燃
料量に比較して前記第1のバーナユニットに供給される
燃料量を多くするとともに、前記第1の バーナユニット
に隣接して前記第2のバーナユニットを配置して前記第
2のバーナユニットの燃焼火炎により前記第1のバーナ
ユニットの燃焼火炎を保炎させるとともに、前記第2の
バーナユニットの炎孔部付近に前記混合気に着火させる
着火手段を配置したことを特徴とする。
気量に対して燃料量の比率が少ない混合気を燃焼させる
第1のバーナユニットと、空気量に対して燃料量の比率
が多い混合気を燃焼させる第2のバーナユニットとを備
え、前記第2のバーナユニットに供給される燃料量に比
較して前記第1のバーナユニットに供給される燃料量を
多くするとともに、前記第1のバーナユニットに隣接し
て前記第2のバーナユニットを配置して前記第2のバー
ナユニットの燃焼火炎により前記第1のバーナユニット
の燃焼火炎を保炎させるとともに、前記第2のバーナユ
ニットの炎孔部付近に前記第1および第2のバーナユニ
ットによる燃焼火炎を検出するための炎検出手段を配置
したことを特徴とする。
構成において、前記第1および第2のバーナユニットに
供給する空気と燃料の混合気の比率は、前記第1および
第2のバーナユニットの導入口の口径及び前記導入口に
対応して配置された燃料ノズルの口径によって選択され
ることを特徴とする。
孔部からは空気量に対して燃料量の比率が少ない混合気
(以下、燃料希薄な混合気という。)が噴出して燃焼
し、第2のバーナユニットの炎孔部からは空気量に対し
て燃料量の比率が多い混合気(以下、燃料濃厚な混合気
という。)が噴出して燃焼する。
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
炎が存在しているので、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。このよ
うに、第2のバーナユニットに於いて得られる火炎は、
燃料濃厚な混合気によるので、それ自体安定した火炎で
あるが、更に、第2のバーナユニットに保炎用火炎を形
成することにより火炎の安定性をより一層向上させ、隣
接する過剰空気による火炎の安定化をより一層図ること
できる。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。
安定化される燃料希薄な混合気の燃焼は、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。また燃料
希薄な混合気として燃焼に供される燃料量の方が、燃料
濃厚な混合気として供される燃料量よりも多いので、バ
ーナ全体の燃焼量に対してのNOxの発生量も少ない。
料ガスヘの着火は燃料濃厚な混合気を噴出している第2
のバーナユニットに着火することにより、確実な着火を
実行できる上、火炎の導電作用と整流作用を利用した電
極による火炎の検出も、燃料濃厚な混合気による安定し
た火炎にて行なうことによって安全性を一層向上させる
ことができる。加えて、第2のバーナユニットにおいて
形成される火炎は、保炎用火炎によって保炎されるの
で、前記火炎は、一層、安定化し、前記した着火及び検
出が確実に行われる。
導入口を、第2のバーナユニットの導入口よりも下方に
位置させ、これらの導入口を高低2段に構成して、これ
らの第1、第2のバーナユニットは交互に配列すること
により高密度に列設することができる。この際、第1の
バーナユニットの炎孔部を構成する上側の部分を、導入
口と混合管部を構成する下側部分よりも薄く構成して、
隣接するこれらの上側部分に第2のバーナユニットの下
側部分を対応させる構成とすれば、より高密度の列設が
可能となる。
ットの導入口から炎孔部までの距離は、第2のバーナユ
ニットのそれよりも長くなり、燃料ガスと空気の混合が
良好に行われる。従って第1のバーナユニットに於いて
は、燃料が希薄で均一に混合された多量の混合気を炎孔
部に供給することができる。
る。図1、図4は本発明に於ける夫々第1、第2のバー
ナユニット1a,1bの一例を示す斜視図である。これ
ら第1、第2のバーナユニット1a,1bは、いずれも
夫々縦型扁平のバーナ器体2a,2bの上部に炎孔部3
a,3b、下部の横側に燃料ガスと空気の導入口4a,
4bを構成し、該導入口4a,4bから炎孔部3a,3
bに至る混合管部5a,5bを構成したものである。そ
して第1のバーナユニット1aは、そのバーナ器体2a
の上下幅を第2のバーナユニット1bのバーナ器体2b
の上下幅よりも広く構成して、導入口4aから炎孔部3
aに至る距離を第2のバーナユニット1bのそれよりも
長く構成している。また、第2のバーナユニット1bに
は、保炎用混合気流出孔24を形成して、袖火形成板1
0部分に保炎用火炎19cを形成する。更に、第5図に
示すように、第2のバーナユニット1bには、高圧コー
ド21を備えた着火装置20を設けるとともに、検出コ
ードを備えた火炎検出装置22を装置する。
bのバーナ器体2a,2bは、厚さの薄い上側部分u
と、厚い下側部分dとを構成しており、上側部分uの上
端に炎孔部3a,3bを構成し、下側部分dに導入口4
a,4bと混合管部5a,5bを構成している。炎孔部
3a,3bは、上側部分uの上端の長スリット状開口部
6a,6bを所定間隔毎に窄めて、一列に配列した複数
の短スリット状開口部として構成している。この他、炎
孔部3a,3bは横断方向のスリットを多数列設して構
成する等、適宜の構成を採用することができる.
側に開口した開口部として構成しており、開口部の内側
にはスロート部7a,7bを構成している。そしてスロ
ート部7a,7bから下側部分dの他方の端側に向い、
折り返して上側部分uの下端に至る混合管部5a,5b
を構成している。そして第1のバーナユニット1aの導
入口4aと混合管部5bは、第2のバーナ1bのそれら
よりも大口径に構成していて、より多量の燃料ガスと空
気を導入可能としている。
1bは、ともに上側部分uに、これを横断する絞り部8
a,8bを形成しており、また第1のバーナユニット1
aには上記絞り部8aよりも上流側に、所定間隔毎に狭
窄部9を形成して整流部を構成している。また図4には
図示を省略しているのであるが、第2のバーナユニット
1bの上側部分uの外側には、図7に示すように袖火形
成板10を設け、この袖火形成板10に対応して上側部
分uに保炎用混合気流出孔24を設けてこの部分に保炎
用火炎19cを形成する。
ニット1a,1bにより構成したバーナの構成を表した
もので、図5は同様な構成の一部を省略して示す全体の
平面図、図6は後記空気室11と第1、第2のノズルホ
ルダー12a,12bの一部を切り欠いて示す全体の正
面図、図7は図6の要部を拡大して構成と燃焼状態を示
す要部拡大正面図、そして図8は側面図である。
ナは、上述した第1、第2のバーナユニット1a,1b
の多数を、それらの炎孔部3a,3bを同一高さ又は若
干の高低差を持たせて交互に列設した状態で支持箱体1
3に支持して構成している。実施例では、図6、図7に
示すように、第1のバーナユニット1aの炎孔部3aの
高さは、第2のバーナユニット1bの炎孔部3bの高さ
よりも若干低くし、袖火形成板10の上端と略等しい高
さに設置している。また図5、図6から明らかなように
バーナの両端側には第2のバーナユニット1bが位置し
ている。
は、そのバーナ器体2aの上下幅を第2のバーナユニッ
ト1bのバーナ器体2bの上下幅よりも広く構成してい
るので、図6、図7及び図8に示すように第1のバーナ
ユニット1aの導入口4aは第2のバーナユニット1b
の導入口4bよりも下方位置で横一列に並んでいる。そ
して第2のバーナユニット1bの導入口4bは第1のバ
ーナユニット1aのバーナ器体2aの上側部分u間に横
一列に並んでいるため、上記第1のバーナユニット1a
が大口径の導入口4a並びに混合管部5aを有するにも
関わらず、第1、第2のバーナユニット1a,1bの隣
接する上側部材u間の間隔を狭くして設置することがで
き、このためこれらの第1、第2のバーナユニット1
a,1bを高密度に列設して実装することができる。
ーナユニット1a,1bの夫々の導入口4a,4bの上
下の列に対応する上下2段のノズルホルダー12a,1
2b、即ち第1のバーナユニット1aに対応する下側の
第1のノズルホルダー12aと第2のバーナユニット1
bに対応する上側の第2のノズルホルダー12bを設置
する構成としている。これらのノズルホルダー12a,
12bは前方側を開口した空気室11内に設置してお
り、この空気室11内にはファン14から空気を供給す
る構成としている。
ダー12a,12bには夫々の導入口4a,4bに対応
させた燃料ガス噴出用のノズル15a,15bを構成し
ている。これらのノズル15a,15bの径やその位置
及び上記導入口4a,4bの開口径等は、以下の条件を
満たすように設定している。即ち、第1のバーナユニッ
ト1aに対応するこれらの構成要素は、燃料希薄で、且
つ燃料ガスの量が第2のバーナユニット1bへの供給量
よりも多い混合気を炎孔部3aに供給する条件を満たす
ように設定しており、また第2のバーナユニット1bに
対応する上記の構成要素は、燃料濃厚な混合気を炎孔部
3bに供給する条件を満たすように設定している。例え
ば、第1、第2のバーナユニット1a,1bの炎孔部3
a,3bに供給する混合気の空気比は理論空気量λ=1
とすると、夫々λ≒1.2〜1.5、λ≒0.4となる
ように設定することができる。また夫々の炎孔部3a,
3bに供給する燃料ガス量の比は、例えば第1のバーナ
ユニット1a:第2のバーナユニット1b=8:2〜
6:4程度となるように設定することができる。しかし
ながらこれらの夫々の空気比や燃料ガス量の比は、これ
らの範囲を越えて適宜に決定することができる。
分をノズルに対して裏面側から見た状態を表したもの、
図10は側面側から見た状態を表したもので、第1、第
2のノズルホルダー12a,12bは、ともに仕切板1
6a,16bにより左右及び中間の3部分l,r,mに
分けており、これらの部分の夫々を連通管17l,17
r,17mで接続するとともに、夫々に燃料ガス供給管
18l,18r,18mを設けている。これらの図に於
けるノズル15a,15bの配置からも分かるように、
多数のバーナユニット1a,1bを列設して成る本発明
によるバーナの両端側には上述した通り第2のバーナユ
ニット1bを位置させている。そして第2のノズルホル
ダー12bの中間部分mの両端側のノズル15bに対応
する第2のバーナユニット1bは、第1のノズルホルダ
ー12aの中間部分mの両端側のノズル15aに対応す
る第1のバーナユニット1aの外側に隣接するものとし
て構成している。
て、まず全ての燃料ガス供給管18l,18r,18m
に燃料ガスを供給し、連通管17l,17r,17mを
介して第1、第2のノズルホルダー12a,12bに燃
料ガスを供給するとともにファン14から空気室11内
に空気を供給して燃焼を行わせる。
bに供給された燃料ガスは、夫々のノズル15a,15
bから対応するバーナユニット1a,1bの導入口4
a,4b方向に噴出し、その噴出エネルギにより周囲の
空気を吸引しながらバーナ器体2a,2b内に導入され
る。このように導入口4a,4bからバーナ器体2a,
2b内に導入された燃料ガスと空気は混合しながら混合
管部5a,5bを移動して夫々の炎孔部3a,3bに至
り、ここから混合気として噴出して燃焼に供される。こ
の際、上述したように第1のバーナユニット1aの炎孔
部3aからは燃料希薄な混合気が噴出するとともに、第
2のバーナユニット1bの炎孔部3bからは燃料濃厚な
混合気が噴出し、そして第1のバーナユニット1aの炎
孔部3aから噴出する混合気中の燃料ガスの量は第2の
バーナユニット1bの炎孔部3bから噴出する混合気中
の燃料ガスの量よりも多い。
バーナユニット1aの炎孔部3aの上方には燃料希薄な
混合気の燃焼による火炎(第1の火炎19a)が形成さ
れ、また第2のバーナユニット1bの炎孔部3bの上方
には燃料濃厚な混合気の燃焼による火炎(第2の火炎1
9b)が形成される。この際、第2のバーナユニット1
bはバーナの両端側に位置しているので、第1の火炎1
9aの両側には必ず第2の火炎19bが存在することに
なる。更に、第2のバーナユニット1bには、保炎用火
炎19cが形成されている。
焼によるものであるので単独では安定性が悪いのである
が、その両側に位置する第2の火炎19bは燃料濃厚な
混合気の燃焼によるものであるため安定しており、この
安定している第2の火炎19bが種火として作用して第
1の火炎19aを安定化する。更に、前記第2の火炎1
9bは、保炎用火炎19cによってその周囲から保炎さ
れるので、その安定度は一層向上する。かかることによ
って、第1の火炎19aのリフトや振動燃焼が起こり難
く、騒音の発生が抑制される。
めて安定した火炎となるが、この火炎19bを発生する
第2のバーナユニット1bには、高圧コード21を備え
た着火装置20及び検出コード23を備えた炎の検出装
置22を装置するので、着火検出が極めて確実に実行す
ることができる。
炎19aの安定性は、混合気の混合状態によっても左右
され、十分に均一な混合が形成されていないと安定性が
悪い。この点に関して本発明によるバーナでは、上述し
たように第1のバーナユニット1aの導入口4aから炎
孔部3aまでの距離が第2のバーナユニット1bのそれ
よりも長い。従って混合が行われる距離が長いので燃料
ガスと空気の混合が良好に行われ、燃料が希薄であって
も均一に混合された多量の混合気を炎孔部3aに供給す
ることができる。このため本発明によるバーナでは、こ
の点に於いても第1の火炎19aの安定性が良好であ
る。
合気の燃焼は、過剰空気の燃焼であるため、その冷却作
用により火炎19aの温度が低温に維持されてNOxの
発生が低減される。またこのように燃料希薄な混合気と
して燃焼に供される燃料ガス量の方が、燃料濃厚な混合
気として供される燃料ガス量よりも多いので、バーナ全
体の燃焼量に対してのNOxの発生量も少ない。
燃料ガス供給管18rからの燃料ガスの供給を停止し
て、第1、第2のノズルホルダー12a,12bの右側
部分rに対しての燃料ガスの供給を停止すると、この部
分のノズル15a,15bに対応する第1、第2のバー
ナユニット1a,1bが消火し、上記ノズルホルダー1
2a,12bの中間部分mと左側部分lのノズル15
a,15bに対応する第1、第2のバーナユニット1
a,1b群のみの燃焼が継続する。
b群の両端側には第2のバーナユニット1bが位置して
いるので、前述の燃焼状態と同様に第1の火炎19aの
両側には必ず第2の火炎19bが存在し、従って上述し
た第2の火炎19bによる第1の火炎19aの安定化作
用が阻害されない。
の燃料ガス供給管18mからの燃料ガスの供給も停止す
ると、第1、第2のノズルホルダー12a,12bの中
間部分mに対応する第1、第2のバーナユニット1a,
1b群のみが燃焼を継続する。この燃焼状態に於いて
も、第1の火炎19aの両側には必ず第2の火炎19b
が存在するので上述した第2の火炎19bによる第1の
火炎19aの安定化作用は阻害されない。
火炎19bによる第1の火炎19aの安定化作用を阻害
することなく、燃焼させる炎孔面積をステップ的に変化
させることができ、従って比例制御等の周知の燃焼量の
制御手法を併用することにより、広い範囲に渡る燃焼量
の調節を好適に行うことができる。
Ox排出特性の一例を表したものである。この例は図に
示すようなバーナに於いて、第2のバーナユニット1b
に於ける燃料濃厚な混合気の空気比をλ=0.4〜0.
7と設定するとともにバーナ全体としての空気比が図中
横軸に示す値となるように第1のバーナユニット1aに
於ける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。尚、表示の
空気比は、バーナユニット1a,1bの周囲に冷却用空
気を流した場合に於いて、この冷却用空気を含んだ値で
あり、( )内の空気比がこの冷却用空気を含まない値
である。また、第1のバーナユニット1aに於いて燃焼
させる燃料ガス量と第1のバーナユニット1bに於いて
燃焼させる燃料ガス量の比は、7.5:2.5としてい
る。図に示すように本発明によるバーナでは、従来の一
般的なブンゼンバーナと比較してNOxの発生量が大幅
に低減されていることがわかる。
て、第1のバーナユニット1aによる第1の火炎19a
のリフト限界の一例を他のものと比較して示すものであ
る。まずAは本発明によるバーナに於いて、第1のバー
ナユニット1aにのみ燃料希薄な混合気を供給し、第2
のバーナユニット1bの第2の火炎による保炎を行わな
い場合に於ける第1のバーナユニット1aのリフト限界
を示すもので、この限界はλ=0.7程度である。これ
に対してBは保炎機構を有する従来の一般的なブンゼン
バーナに於けるリフト限界を示すもので、この限界はλ
=1.3程度である。そしてCは本発明によるバーナに
於いて第1、第2のバーナユニット1a,1bの燃焼を
行わせた場合に於ける第1のバーナユニット1aのリフ
ト限界を示すもので、λ=3.0程度である。このよう
に本発明によるバーナでは、従来の一般的なブンゼンバ
ーナと比較して、より高過剰空気の燃焼を安定的に行
え、こうして高過剰空気の燃焼によるNOxの低減を図
ることができることがわかる。
示すような効果がある。a. 過剰空気の燃焼に供される燃料ガス量の割合が大き
いので、バーナ全体の燃焼量に対してのNOxの発生量
が少ない。b. 過剰空気の燃焼は、火炎のリフトや振動燃焼を起さ
ずに安定して行うことができるので騒音の発生が抑制さ
れる。c. 燃料希薄な混合気は、各バーナユニット毎に燃料ガ
スと空気とを混合して得るので、目づまり等によって混
合が円滑に行われずに逆火が起こるとしても局部に限定
され、大きな音の発生や損傷が防止される。d. 第2の火炎は、燃料濃厚火炎であるので、それ自体
安定火炎であるが、その安定火炎が、更に保炎用火炎に
よって安定化され、そして、かかる安定火炎を発生する
第2のバーナユニット1bには、着火装置20及び検出
装置22が設けられているので、着火検出が極めて確実
に実行することができる。e. 燃料希薄な混合気を燃焼させる第1のバーナユニッ
トと燃料濃厚な混合気を燃焼させる第2のバーナユニッ
トを交互に密に実装させることができ、小型で大燃焼量
のバーナを得ることができる。
ニットの一実施例を示す斜視図である。
ニットの一実施例を示す斜視図である。
た平面図である。
す正面図である。
る。
る。
をノズルに対しては裏面側から見て表した正面図であ
る。
来のプンゼンバーナと比較して示した説明図である。
ユニットの火炎のリフト限界の一例を他のものと比較し
て示す説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 空気量に対して燃料量の比率が少ない混
合気を燃焼させる第1のバーナユニットと、空気量に対
して燃料量の比率が多い混合気を燃焼させる第2のバー
ナユニットとを備え、前記第2のバーナユニットに供給
される燃料量に比較して前記第1のバーナユニットに供
給される燃料量を多くするとともに、前記第1のバーナ
ユニットに隣接して前記第2のバーナユニットを配置し
て前記第2のバーナユニットの燃焼火炎により前記第1
のバーナユニットの燃焼火炎を保炎させるとともに、前
記第2のバーナユニットの炎孔部付近に前記混合気に着
火させる着火手段を配置したことを特徴とするバーナユ
ニット。 - 【請求項2】 空気量に対して燃料量の比率が少ない混
合気を燃焼させる第1のバーナユニットと、空気量に対
して燃料量の比率が多い混合気を燃焼させる第2のバー
ナユニットとを備え、前記第2のバーナユニットに供給
される燃料量に比較して前記第1のバーナユニットに供
給される燃料量を多くするとともに、前記第1のバーナ
ユニットに隣接して前記第2のバーナユニットを配置し
て前記第2のバーナユニットの燃焼火炎により前記第1
のバーナユニットの燃焼火炎を保炎させるとともに、前
記第2のバーナユニットの炎孔部付近に前記第1および
第2のバーナユニットによる燃焼火炎を検出するための
炎検出手段を配置したことを特徴とするバーナユニッ
ト。 - 【請求項3】 前記第1および第2のバーナユニットに
供給する空気と燃料の混合気の比率は、前記第1および
第2のバーナユニットの導入口の口径及び前記導入口に
対応して配置された燃料ノズルの口径によって選択され
ることを特徴とする請求項1又は2記載のバーナユニッ
ト。
Priority Applications (1)
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JP3490792A JP2839049B2 (ja) | 1992-02-21 | 1992-02-21 | バーナユニット |
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JP14293498A Division JP3242366B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 燃焼装置 |
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JPH05231621A JPH05231621A (ja) | 1993-09-07 |
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1992
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