JP2998291B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主としてバーナの低ＮＯ
ｘ化と低騒音化を図った燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の家庭用バーナは、図３，図
４に示すような構造にしている。すなわち、第一の炎口
部１を有するバーナ本体２に設けた第一の混合気室３
と、第一の混合気室３の両側に構成された第二の炎口部
４を有する第二の混合気室５と、第一の混合気室３と第
二の混合気室５とを連通するバーナ本体２に設けた混合
気通路６と、第一の炎口部１と第二の炎口部４の間に形
成し、火炎基部を安定化させる保炎板７と、バーナ本体
２間の下部に設け、第二の混合気室５の一次空気比を設
定する空気取入れ部８と、第一の混合気室３の内部には
バーナ本体２の長手方向の混合気分布を均一化するため
の均圧板９を備えている。この様な構成を有するバーナ
本体２が多数本、バーナケース１０の内部に収められて
いた。

【０００３】そして上記構成の燃焼装置では、第一の炎
口部１の上には酸素濃度の低い安定した濃火炎が形成さ
れる。また空気取入れ口８から大量の空気と、混合気通
路６から供給された混合気が第二の混合気室５内部で可
燃限界外の希薄混合気となり、第二の炎口部４より流出
して第一の炎口部１の濃火炎の熱的影響を受けることに
よって燃焼し、酸素濃度の高い希薄火炎を形成してい
た。そして、ＮＯｘ濃度が低く不安定な特性の希薄火炎
を濃火炎で安定化させ、全体として濃淡燃焼を実現して
ＮＯｘの発生を低減させようとしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、混合気通路６よりの混合気が空気取入れ部
８からの空気と十分に混合せずに濃混合気として第二の
炎口部４から噴出し第二の炎口部４上に希薄火炎を形成
できないとともに、第一の混合気室３の混合気が均圧板
９によりバーナ本体２の長手方向に均一化されることに
よって均圧板９を通過した混合気が垂直方向に流れのベ
クトルを持ち混合気通路６から第二の混合気室５への混
合気が放出されにくくなり、その結果第二の炎口部４の
上で燃焼する希薄火炎の全燃焼量に対する比率が少なく
なり第一の炎口部１の上に形成される濃火炎の比率が高
くなるためＮＯｘの大幅な低減が難しいという課題があ
った。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、低Ｎ
Ｏｘ化を図ることを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、第一の炎口部とこれに連通した第一の混合気
室を有するバーナ本体と、このバーナ本体の第一の混合
気室の側方に設け、かつ第二の炎口部を有する第二の混
合気室と、第二の混合気室に設けた空気取入れ部と、第
一の混合気室内に突出部を有し第一の炎口部へ混合気を
供給する第一の通路と、第一の混合気室内の混合気の流
れに平行な第一の通路の平行部の面に設けられた混合気
の導入口と、第一の混合気室と第二の混合気室とを連通
するように前記バーナ本体に設けた第二の通路と空気取
入れ部からの空気を第二の通路出口へと導く方向変更部
とからなり、導入口を第二の通路より上流側に設けた構
成を備えたものである。

【０００７】

【作用】本発明は上記構成によって、空気取入れ部から
の空気を方向変更部によって第二の通路出口へと導くこ
とで第二の通路より噴出した混合気は前記空気と強制的
混合するので十分に混合した希薄混合気となり第二の炎
口部より噴出する。また、第一の混合気室を流れる混合
気はまず突出部と第一の混合気室の間を通って第二の通
路へと流れ空気取入れ部よりの空気と拡散し第二の炎口
部より放出され、残りは流れの方向と平行に設けられた
第一の炎口部へ混合気を供給する導入口に導入され第一
の炎口部より放出される。よって大部分の混合気は第二
の通路に流れ、一部の混合気が第一の通路へと流れる。
つまり、十分混合した希薄混合気を供給でき、かつ濃火
炎の燃焼量に比べ希薄火炎の燃焼量を容易に大きく設定
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづ
いて説明する。なお、図３，図４と同一構成要素には同
一符号を付す。図１〜図２において、バーナ本体２の上
面には多数のスリットを開口した第一の炎口部１が設け
てある。バーナ本体２の第一の混合気室３内には混合気
の流れ方向と平行に突出部１１を形成し、かつ突出部１
１内に第一の通路１２が設けられている。突出部１１は
先端部１３と混合気の流れ方向と平行な平行部１４とか
らなり、先端部１３を鋭角な形状とし、かつ平行部１４
には導入口１５がバーナ本体２の長手方向に沿い最適な
間隔で設けられ、第一の炎口部１への混合気量を規制し
ている。バーナ本体２の両側面には第二の通路１６がバ
ーナ本体２の長手方向に最適な間隔で設けられている。
第二の通路１６はバーナ本体２の両側面が途中から拡開
して形成された水平部に設けられている。支持具１７と
バーナ本体２とで形成する溝に噴射板１８の端部が挿入
され隣合ったバーナ本体２の間を結合し一体化してい
る。噴射板１８は平板を折り曲げて山形状に成形されて
おり、傾斜部１９には多数の小口からなる第二の炎口部
４を形成し、そして両端部に水平部２０を設けることに
よってバーナ本体２の上部両側に保炎部を形成してい
る。各バーナ本体２の間と噴射板１８で囲まれ、第二の
通路１６より下流側の空間は第二の混合気室５となる。
８は第二の混合気室５の空気取入部で空気取入れ部８の
下流にはＶ字形の方向変更部２１が各バーナ本体２の間
に設けられる。バーナ本体２の上流側にはスロート部２
２が形成されており、この様なバーナ本体が複数本併設
されバーナブロックを構成し、バーナケース１０の内部
に収納されている。各スロート部２２に対向して燃料を
噴射するノズル２３が設けられた燃料管２４と、ファン
２５がバーナケース１０に設けられている。

【０００９】上記構成において、ファン２５から供給さ
れる燃焼用空気は、一部がスロート部２２からバーナ本
体２の内部に流入し、残りの大部分の空気はバーナ本体
２の間、つまり空気取入部８を流れ、方向変更部２１に
よって第二の混合気通路１６出口の上方に進入方向を変
化させられた後、それぞれの第二の混合気室５に供給さ
れる。一方燃料管２４から供給される燃料は、各ノズル
２３から各スロート部２２に向かって噴出され、バーナ
本体２の内部に流入して空気と混合し、第一の混合気室
３に供給される。ここで、第一の混合気室３内の混合気
は上方向の流れになっており大部分はバーナ本体２と突
出部１１の間の空間を上昇し第二の通路１６より第二の
混合気室５に放出され、残りは上方向の流れに垂直な導
入口１５を経由して第一の通路１２を通って第一の炎口
部１より放出される。よって、第二の混合気通路１６よ
り噴出した混合気は方向変更部２１によって第二の混合
気通路１６出口の上方に進入方向を変化させられた空気
と垂直方向に交差し激しくぶつかり合うことによって混
合を促進され、均一な希薄混合気となり第二の混合気室
５に供給される。また、導入口１５を流れの方向に平行
に且つ第二の通路１６より上流に、そして、第二の通路
１６を流れの方向に垂直に設けることによって、混合気
の上向きの流れの方向性を利用し、第二の通路１６より
多くの混合気を放出することが可能となる。

【００１０】次にこのバーナの本来の燃焼原理について
説明する。第一の混合気室３の内部の混合気は１次空気
比を３０から６０％に設定している。この混合気の一部
分は第一の炎口部１より噴出し濃火炎を形成し、残りの
大部分の混合気は第二の通路１６より第二の混合気室５
の内部に導かれ、バーナ本体２の間より入ってくる多量
の空気と混合する。この時一次空気比を１７０から２５
０％程度で、且つ可燃範囲外の希薄な混合気になるとと
もに均一化された後、傾斜部１９に設けられた第二の炎
口部４から傾斜して噴出される。希薄混合気は第一の炎
口部１の上に形成される濃火炎の熱的な影響を受けるこ
とによって着火し、希薄燃焼を行なう。サーマルＮＯｘ
は燃焼反応帯の温度が低温であるほど発生量は減少する
ので空気を多量に含む希薄な混合気ほど熱容量が増加し
て火炎温度が低下し、低ＮＯｘ化が図れる。よって濃火
炎の燃焼量を少なくし希薄火炎の燃焼量を多くすること
によりこのバーナのＮＯｘ発生量は少なくできるのであ
る。我々の設定では全燃焼量に占める均一な希薄火炎の
燃焼量の比は０．８から０．７でＮＯｘ値を４０ｐｐｍ
程度にできる。しかしながら従来のバーナ構成ではその
比を０．６程度までしか増加することができなく、また
希薄混合気も不完全な混合状態にしか混合できていなか
ったのに比較して本発明のバーナでは上記構成によりそ
の比を０．８程度まで増加するとともに均一な希薄混合
気を供給できたのである。その結果ＮＯｘ発生量を大幅
に削減できたのである。

【００１１】ここで希薄混合気が十分に混合されていな
い場合について説明しておくと、第二の通路１６より放
出した混合気はバーナ本体２間を流れてきた空気と混合
せずに層流状に第二の炎口４より燃焼室に放出されるの
で濃い混合気を放出している第二の炎口４には濃火炎が
形成され薄い混合気あるいは空気を放出している第二の
炎口４には希薄化が不充分な希薄火炎・空気層が形成さ
れ周囲の濃火炎の二次空気として利用される。よって、
本来の希薄火炎が減少し、濃火炎が増加するのでＮＯｘ
発生量を削減できない。

【００１２】また、導入口１５の通過面積を変更するだ
けで濃火炎の燃焼量と希薄火炎の燃焼量の比を変更する
ことができる。よって様々なガス種に最適な濃火炎の燃
焼量と希薄火炎の燃焼量の比を設定できるのである。

【００１３】また燃焼量が小さくなった場合には、第一
の炎口部１および第二の炎口部４の混合気の噴出流速が
小さくなり火炎がそれぞれの炎口部に近づいてくる。さ
らに供給空気量が変動すると燃焼量が小さいため、第二
の混合気室５の内部の混合気は可燃範囲に入る場合があ
る。この時希薄火炎は第二の混合気室５の内部に進行し
ようとするが、第二の炎口部４は消炎直径より小さい穴
径に設定されているため第二の混合気室５の内部に火炎
が逆火することを防止する。従って燃焼量を絞っても安
定した燃焼を得ることが出来るのである。

【００１４】さらに噴射板１８は一体成形で折り曲げら
れた板材であり、支持具１７とバーナ本体２とで形成さ
れる隙間に挿入され、噴射板１８の垂直壁とバーナ本体
２の壁部が互いに密着して接合されているため、バーナ
ブロック全体としての剛性が増し変形が発生することが
ない。従って設計上管理できない隙間が発生することに
よる第二の混合気室５の混合比のバラツキを小さくでき
性能の安定化を図ることが出来る。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置に
よれば次の効果が得られる。 １）従来に比べ混合気と空気の混合を促進できたので希
薄混合気を均一化でき、第二の炎口上で均一化した希薄
火炎を形成することが出来、低ＮＯｘ化を実現できる。 ２）従来に比べ希薄火炎の燃焼量を濃火炎の燃焼量より
大きくとることができるので、大部分の燃料を第二の炎
口部上に形成される火炎温度の低い希薄火炎で燃焼させ
ることができて、低ＮＯｘ化を実現できる。 ３）第一の炎口部への混合気を供給する導入口の面積を
容易に変更できるので、様々なガス種に最適な希薄火炎
の燃焼量と濃火炎の燃焼量の比を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における燃焼装置の一部断面
図

【図２】同装置の要部斜視図

【図３】従来の燃焼装置の一部断面図

【図４】従来の同装置の側面図

【符号の説明】

１ 第一の炎口部 ２ バーナ本体 ３ 第一の混合気室 ４ 第二の炎口部 ５ 第二の混合気室 ８ 空気取入部 １１ 突出部 １２ 第一の通路 １５ 導入口 １６ 第二の通路 ２１ 方向変更部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−309706（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273907（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−283307（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−160532（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−178417（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−11632（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/08 F23C 11/00 329 - 330 F23D 14/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一の炎口部とこれに連通した第一の混
   合気室を有するバーナ本体と、このバーナ本体の第一の
   混合気室の側方に設け、かつ第二の炎口部を有する第二
   の混合気室と、前記第二の混合気室に設けた空気取入れ
   部と、前記第一の混合気室内に突出部を有し、かつ前記
   第一の炎口部へ混合気を供給する第一の通路と、前記第
   一の混合気室内の混合気の流れに平行な第一の通路の平
   行部の面に設けられた混合気の導入口と、前記第一の混
   合気室と前記第二の混合気室とを連通するように前記バ
   ーナ本体に設けた第二の通路と、前記空気取入れ部から
   の空気を前記第二の通路出口へと導く方向変更部とから
   なり、前記導入口を前記第二の通路より上流側に設けた
   燃焼装置。