JP2998357B2 - 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、ガス給湯機、ガス暖房
機等に用いる燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の燃焼装置には図５に示す
ような構成のものがあった。以下その構成について図面
を参照しながら説明する。図に示すように、バーナケー
ス１の内部には複数個のバーナ本体２を収納し、バーナ
本体２は第一の炎口部３および第一の混合気室４を有
し、第一の混合気室４の両側に第二の炎口部５および第
二の混合気室６を設けている。また第一の混合気室４と
第二の混合気室６は混合気通路７によって連通されてお
り、第一の炎口部３と第二の炎口部５の間に火炎基部を
安定化させる保炎板８を設けている。さらにバーナ本体
２間の下部には、第二の混合気室６の一次空気比を設定
する空気取入れ部９を設けている。

【０００３】上記構成において、第一の炎口部３上は酸
素濃度の低い安定した濃火炎が形成される。一方、空気
取入れ口９から大量の空気と、混合気通路７から供給さ
れた混合気とが第二の混合気室６内部で可燃限界外の希
薄混合気となり、第二の炎口部５より流出して第一の炎
口部３の濃火炎の熱的影響を受けながら燃焼し、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
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７から吐出される混合気は空気
取入れ部９の空気と十分に混合されないので、第一の炎
口部３に近い方の第二の炎口部５からは濃混合気とし
て、第二の炎口部５の中央部からは空気に近い混合気が
噴出し、結果として、第二の炎口部５上に均一な希薄火
炎を形成できなくなるため、ＮＯｘの大幅な低減が難し
いという問題があった。

【０００５】本発明は上記従来の問題を解決するもの
で、燃焼騒音の低減と低ＮＯｘ化をはかることができる
燃焼装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するもので、第１の課題解決手段としては、第一の炎口
部に連通した第一の混合気室を有するバーナ本体と、こ
のバーナ本体の前記第一の混合気室の側部に設けかつ第
二の炎口部を有する第二の混合気室と、この第二の混合
気室に設けた空気取入れ部と、前記バーナ本体に設け前
記第一の混合気室と前記第二の混合気室とを連通した混
合気通路とを備え、前記空気取入れ部からの空気を前記
混合気通路の出口へと導く第一の方向変更部と、空気と
前記混合気通路よりの混合気を前記第一の方向変更部と
逆方向に導き前記バーナ本体より突出した第二の方向変
更部とを設けた構成を有しおり、また第２の課題解決手
段としては、バーナ本体より突出した第二の方向変更部
に代えて、第二の炎口部の上流に混合気整流部を設け、
第一の方向変更部によって案内された希薄混合空気の流
れ方向を前記混合気整流部が整流する構成を有してい
る。

【０００７】

【作用】上記した構成において、第１の課題解決手段の
作用は、空気取入れ部からの空気を第一の方向変更部に
よって混合気通路出口へと導き、混合気通路より噴出し
た混合気を空気と強制的に混合させた後、第二の方向変
更部で第一の方向変更部と反対方向に希薄混合気を導く
ことによって拡散経路を長くできるので、空気と混合気
の混合をさらに促進し、十分に均一混合した希薄混合気
となり、第二の炎口部より噴出する。すなわち、十分に
均一混合した希薄混合気を第一の炎口部の上部に形成す
る濃火炎に供給して、火炎温度の低い均一な希薄火炎を
形成できるのであり、また第２の課題解決手段の作用
は、ランダムな方向に流れていた希薄混合気を混合気整
流部に通過させることによって、整流し均一化して第二
の炎口部より噴出するので、火炎の変動をなくして燃焼
騒音を抑制できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１および図２は本発明の第１の実
施例を示したものである。なお、本実施例において、前
述の従来例に示したものと同一構成部品には同じ符号を
付して説明する。図に示すように、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３を設け、
第一の混合気室４内には混合気の流れ方向と平行に突出
部１０を形成し、突出部１０内には第一の通路１１を設
けている。突出部１０は先端部１２と混合気の流れ方向
と平行な平行部１３とからなり、先端部１２を鋭角な形
状とし、かつ平行部１３には導入口１４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
３への混合気量を規制している。またバーナ本体２の両
側面は途中から拡開して水平部が形成され、この水平部
に混合気通路１５を設けている。支持具１６とバーナ本
体２によって形成される溝に噴射板１７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１７は平板を折り曲げて山形状に成形されて
おり、傾斜部１８には多数の小口からなる第二の炎口部
５を形成している。各バーナ本体２の間と噴射板１７で
囲まれ、混合気通路１５より下流側の空間は第二の混合
気室６となる。第二の混合気室６の空気取入れ部９の下
流で、しかも各バーナ本体２の間にはＶ字形の第一の方
向変更部１９を設け、バーナ本体２の側面には支持具１
６と一体化された第二の方向変更部２０を設け、バーナ
本体２の上流側にはスロート部２１を形成している。こ
のようなバーナ本体が複数本併設されてバーナブロック
を構成し、バーナケース１の内部に収納されている。ま
た燃料管２２にはノズル２３を取り付け、各スロート部
２１に対向して燃料を噴射するようにしている。２４は
バーナケース１の下部に設けたファンである。

【０００９】上記構成において、ファン２４から供給さ
れた燃焼用空気は、一部がスロート部２１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空気取入れ
部９を流れ、第一の方向変更部１９によって混合気通路
１５の出口の上方に進入方向を変化させられた後、第二
の方向変更部２０によってさらに進行方向を反転させた
後、それぞれの第二の混合気室６に供給される。一方燃
料管２２から供給された燃料は、各ノズル２３から各ス
ロート部２１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４に供給され
る。ここで、第一の混合気室４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１０の
間の空間を上昇し混合気通路１５より第二の混合気室６
に放出され、残りは上方向の流れに垂直な導入口１４を
経由して第一の通路１１を通って第一の炎口部３より放
出される。そして、混合気通路１５より噴出した混合気
は第一の方向変更部１９によって混合気通路１５の出口
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
差し激しく衝突した後、第二の方向変更部２０によって
進行方向をさらに反対方向に変更させ、混合経路に曲が
り部を設け、混合経路を延長することによって拡散時間
を長くして混合を促進し、均一な希薄混合気となり第二
の混合気室６に供給される。また導入口１４を流れの方
向に平行にかつ混合気通路１５より上流に、そして混合
気通路１５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、混合気通路１
５より多くの混合気を放出することが可能となる。

【００１０】つぎに、実施例の燃焼装置の燃焼原理につ
いて説明する。すなわち、第一の混合気室４の内部の混
合気は一次空気比を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３より噴出し濃火炎を
形成し、残りの大部分の混合気は混合気通路１５より第
二の混合気室６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２５０％程度で、か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１８に設け
た第二の炎口部５から傾斜して噴出される。希薄混合気
は第一の炎口部３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、均一な希薄火炎を形
成でき低ＮＯｘ化がはかれる。このように、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、バーナのＮＯｘ発生量は少なくできる。実験におけ
る設定では、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値を約４０ｐｐｍとするこ
とができた。しかしながら従来の燃焼装置では、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。しかし実施例の燃焼装置では、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るの
で、ＮＯｘ発生量を大幅に削減できる。

【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すると、混合気通路１５から放出さ
れた混合気は、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部５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部５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
第二の炎口部５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。したがって、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。しかしなが
ら、上記実施例の燃焼装置では、導入口１４の通過面積
を変更することにより、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、多様なガス種に最適な
濃火炎の燃焼量と希薄火炎の燃焼量の比を設定できる。

【００１２】さらに、噴射板１７は一体成形で折り曲げ
られた板材であり、支持具１６とバーナ本体２とで形成
される隙間に挿入され、噴射板１７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することがな
い。したが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６の混合比のばらつきを小さくで
き、性能の安定化をはかることができる。また第二の方
向変更部２０を支持具１６と一体化することにより、部
品点数を少なくでき、コストを削減できる。

【００１３】図３および図４は本発明の第２の実施例を
示すものである。各図において、図１および図２と同一
番号を付したものは、前述の第１の実施例と同一部品で
ある。第１の実施例と相違する点は、第二の方向変更部
２０を除いた構成において、第二の炎口部５の上流にハ
ニカム状の混合気整流部２５を設けた構成としたことに
あり、この構成によれば、ランダムな方向に流れていた
希薄混合気は混合気整流部２５を通過することによって
整流され、第二の炎口部５から第一の炎口部３の方向に
噴出されるように作用するので、低ＮＯｘ燃焼でしかも
火炎の変動が無くなり、燃焼騒音を抑制できるという効
果がある。

【００１４】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
燃焼装置は、第一の炎口部に連通した第一の混合気室を
有するバーナ本体と、このバーナ本体の前記第一の混合
気室の側部に設けかつ第二の炎口部を有する第二の混合
気室と、この第二の混合気室に設けた空気取入れ部と、
前記バーナ本体に設け前記第一の混合気室と前記第二の
混合気室とを連通した混合気通路とを備え、前記空気取
入れ部からの空気を前記混合気通路の出口へと導く第一
の方向変更部と、空気と前記混合気通路よりの混合気を
前記第一の方向変更部と逆方向に導き前記バーナ本体よ
り突出した第二の方向変更部とを設けたものであり、こ
の構成とすることにより、混合気と空気の混合を促進で
きるので希薄混合気を均一化でき、第二の炎口上で均一
化した火炎温度の低い希薄火炎を形成することにより低
ＮＯｘ化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における燃焼装置の要部
断面図

【図２】同燃焼装置の要部斜視図

【図３】本発明の第２の実施例における燃焼装置の要部
断面図

【図４】同燃焼装置の要部斜視図

【図５】従来の燃焼装置の要部断面図

【符号の説明】

２ バーナ本体 ３ 第一の炎口部 ４ 第一の混合気室 ５ 第二の炎口部 ６ 第二の混合気室 ９ 空気取入れ部 １５ 混合気通路 １９ 第一の方向変更部 ２０ 第二の方向変更部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−353309（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−371709（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−71714（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−118515（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−195806（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/08 F23C 11/00 329 - 330 F23D 14/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の炎口部に連通した第一の混合気室を
   有するバーナ本体と、このバーナ本体の前記第一の混合
   気室の側部に設けかつ第二の炎口部を有する第二の混合
   気室と、この第二の混合気室に設けた空気取入れ部と、
   前記バーナ本体に設け前記第一の混合気室と前記第二の
   混合気室とを連通した混合気通路とを備え、前記空気取
   入れ部からの空気を前記混合気通路の出口へと導く第一
   の方向変更部と、空気と前記混合気通路よりの混合気を
   前記第一の方向変更部と逆方向に導き前記バーナ本体よ
   り突出した第二の方向変更部とを設けた燃焼装置。
2. 【請求項２】バーナ本体より突出した第二の方向変更部
   に代えて、第二の炎口部の上流に混合気整流部を設け、
   この混合気整流部が第一の方向変更部によって案内され
   た希薄混合空気の流れ方向を整流する請求項１記載の燃
   焼装置。