JP3150237B2 - 低ＮＯｘバーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、燃料過剰の濃混合気
に空気過剰の淡混合気を反応させて燃焼し、ＮＯｘ（窒
素酸化物）の生成を抑制する低ＮＯｘバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料過剰の濃混合気を燃焼させる濃側バ
ーナユニット（以下単に濃バーナという）と、空気過剰
の淡混合気を吐出させる淡側混合体ユニット（以下単に
淡混合体という）とを交互に設置して、濃混合気に淡混
合気を反応させて燃焼する低ＮＯｘバーナは、ＮＯｘの
生成を抑制するのに有効な燃焼バーナの１つである。

【０００３】そこで、前記低ＮＯｘバーナの従来の技術
としては、たとえば、特開平３−２６３５０２号公報に
示されているように、複数の第１バーナチューブと複数
の第２バーナチューブを交互に接合して第１バーナチュ
ーブの第１炎口と第２バーナチューブの第２炎口を同一
平面上に並設した構造とし、該低ＮＯｘバーナにおい
て、第１バーナチューブの第１炎口から噴出される濃混
合気に対する第２バーナチューブの第２炎口から噴出さ
れる淡混合気のインプット比率を高くしたものがある。

【０００４】前記従来の低ＮＯｘバーナでは、第１バー
ナチューブの第１炎口から噴出する濃混合気と第２バー
ナチューブの第２炎口から噴出する淡混合気を同時に燃
焼させて濃火炎と淡火炎を形成し、濃火炎の基部では酸
素不足となり、上方では淡火炎の余剰空気により酸化燃
焼するがそれ程高温酸化はしない。一方、淡火炎はもと
もと余剰空気があるため、火炎温度が低下してＮＯｘの
生成が抑制され、これらの相乗的効果によって全体とし
て低ＮＯｘが図られるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の低ＮＯｘバーナにあっては、第１バーナチューブに
形成する濃火炎は、ある程度一次空気が入っているた
め、淡火炎に比べＮＯｘ値が高く、第２バーナチューブ
の第２炎口から噴出する淡混合気はリフトしやすく、そ
のインプット比率が高いことと相まって燃焼を悪化させ
やすい。したがって、第１バーナチューブの第１炎口か
ら噴出する濃混合気に対する淡混合気の割合を多くし、
さらに、反応を十分にさせないと、燃焼を悪化させた
り、部分的な高温部ができてＮＯｘの生成量を十分抑え
ることができない。また、淡混合気のインプット比率を
高くして全体のＮＯｘ値を下げているため、濃火炎で淡
火炎を保炎することが充分ではなく、淡火炎のリフト性
能は劣り燃焼良好域を狭くし燃焼騒音も大きいなどの問
題点があった。

【０００６】この発明は、上記課題を解決し、ＮＯｘの
生成を十分抑制する低ＮＯｘバーナの提供を目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の低ＮＯｘバー
ナは、たとえば、実施例に対応する図面に示されている
ように、濃混合気を燃焼させる濃バーナＡと淡混合気を
吐出させる淡混合体Ｂとを交互に設置し、該濃バーナＡ
の炎口形成面１の一側に淡混合気を隣接の濃混合気へ導
く誘導片２を備えた保炎板３を設けてなる低ＮＯｘバー
ナにおいて、該保炎板３の誘導片２と隣接の濃バーナＡ
の炎口形成面１とにより形成された淡混合気の流出口４
を、濃火炎に向けて開口し、誘導片２の長さを濃混合気
に反応する淡混合気が短絡せず、かつ、濃混合気と淡混
合気による別々の火炎は形成せず濃バーナＡ上において
火炎基部は濃混合気のみ、上部では濃混合気に淡混合気
が接触混合した１つの火炎ａを略全一次に近い燃焼のも
とに形成する所定の幅寸法ｂに構成したことを主要な特
徴としている。

【０００８】前記特定発明の関連発明として、濃バーナ
Ａの炎口形成面１を斜状に設けて、保炎板３の高さｈを
低くしても所定の幅寸法ｂの淡混合気の流出口４が確保
できる構成とし、

【０００９】また、濃バーナＡの炎口形成面１の保炎板
を設けない側に袖火炎口５を設けた構成をも特徴として
いる。

【００１０】

【作用】この発明の低ＮＯｘバーナは、濃混合気に導か
れる淡混合気の流出口４が濃火炎に向けて開口されてお
り、かつ、誘導片２の長さを濃混合気に反応する淡混合
気が短絡せず、かつ、濃混合気と淡混合気による別々の
火炎は形成せず濃バーナＡ上において火炎基部は濃混合
気のみ、上部では濃混合気に淡混合気が接触混合した１
つの火炎ａを略全一次に近い燃焼のもとに形成する所定
の幅寸法ｂに構成されているから、淡混合気が短絡する
ことがなく、濃混合気との接触もよくなって燃焼の悪化
を防止し、かつ、淡混合気のインプット比率を低くして
も淡火炎によるリフトがないために燃焼良好域は広くと
れる。したがって、保炎板による冷却効果と相まってＮ
Ｏｘの生成が十分に抑えられる。

【００１１】また、単独の淡火炎は形成されず、濃バー
ナＡに形成される１つの火炎ａとして濃淡混合気による
全一次的な燃焼となるため、ＮＯｘの生成の抑制効果は
顕著となる。

【００１２】さらに、濃バーナＡに袖火５を形成せしめ
ると、前記火炎ａのリフト、ばたつきがより抑えられ、
保炎板３による火炎ａの安定燃焼と相まって燃焼騒音は
低下し、かつ、燃焼良好域は向上する。

【００１３】

【実施例】以下この発明の低ＮＯｘバーナの実施例につ
いて図面を参照して説明する。

【００１４】図面において、Ａは燃料過剰の濃混合気を
燃焼させる濃バーナで、その頂部の炎口形成面１に多数
のスリット状炎口６を一定の間隔を存して並穿し、該炎
口６から混合室７で混合された燃料ガスと燃焼用空気の
濃混合気（一般に空気比λ＜１）が上方へ噴出して燃焼
し火炎を形成する構成となっている。

【００１５】Ｂは空気過剰の淡混合気を吐出させる淡混
合体で、その頂部の吐出口形成面８に多数のスリット状
吐出口９を一定の間隔を存して並穿し、該吐出口９から
混合室１０で混合された燃料ガスと燃焼用空気の淡混合
気が上方へ吐出し、その上部空間１１において、前記濃
バーナＡとの間隙ｅから供給される給気フアン等からの
燃焼用空気と混合された淡混合気（一般に空気比λ＞
１）を上方へ導いて前記濃混合気に反応させる構成とな
っている。

【００１６】前記濃バーナＡと淡混合体Ｂは、一定の通
気間隙ｅを存して交互に配置され、かつ、淡混合体Ｂを
濃バーナＡよりも下方に位置して濃バーナＡの炎口６と
淡混合体Ｂの吐出口９とに段差Ｈを設けて淡混合気が充
分に混合し、保炎板３による誘導片２によって充分火炎
に接触するようになっている。

【００１７】なお、濃バーナＡの炎口６からは、その混
合室７で混合された濃混合気（たとえば、空気比が０．
５程度のもの）を噴出させ、淡混合体Ｂの吐出口９から
も濃混合気と同様の空気比が０．５程度の混合気を吐出
させ、これに上部空間１１において給気ファン等からの
燃焼用空気を混合して空気比が、たとえば、１．０以上
の淡混合気を作り上方に導くものである。

【００１８】３は前記濃バーナＡに形成される火炎を沿
わせるための保炎板で、濃バーナＡの炎口形成面１の一
側の下流側（上方）に延設され、濃バーナＡの炎口６に
形成される火炎が保炎板３に沿って燃焼することによ
り、濃混合気が整流されて火炎を安定させるものであ
る。

【００１９】２は淡混合気を隣接の濃混合気へ導くため
の誘導片で、前記保炎板３の先端を外方、すなわち、当
該濃バーナＡの炎口６とは反対の方向（図示右方）に折
曲げて保炎板３と一体に形成されている。

【００２０】前記誘導片２としては、たとえば、図１に
示した実施例のように、保炎板３の先端部を外方（図示
右方）へ直角に折曲げて水平状の誘導片２を設けるほ
か、図３に示した実施例のように、保炎板３の先端部を
外方（図示右方）へ一定のアールに折曲げて円弧状の誘
導片２を設けるか、又は図４に示した実施例のように、
保炎板３の先端部を外方（図示右方）へ斜め上向きに折
曲げて斜状の誘導片２を設けてもよい。

【００２１】４は淡混合気の流出口で、前記誘導片２の
先端部２ａと隣接の濃バーナＡにおける炎口形成面１の
一端部１ａとで形成され、該流出口４は、濃火炎ａ′に
向けて開口され、誘導片２の長さＬを濃混合気に反応す
る淡混合気が短絡せず、かつ、濃混合気と淡混合気によ
る別々の火炎は形成せず濃バーナＡ上において火炎基部
は濃混合気のみ、上部では濃混合気に淡混合気が接触混
合した１つの火炎ａを略全一次に近い燃焼のもとに形成
する所定の幅寸法ｂに構成されている。

【００２２】前記淡混合気の流出口４として、図１に示
した実施例は、誘導片２を隣接の濃バーナＡの炎口形成
面１の近くまで延設して、予め決められた所定の幅寸法
ｂに構成している。実験によれば、濃バーナＡのピッチ
をＰ（ｍｍ）とし、濃バーナＡの厚さ（外寸）をＴ（ｍ
ｍ）としたとき、誘導片２の長さＬ（ｍｍ）が、（Ｐ−
Ｔ−２）＜Ｌ＜（Ｐ−Ｔ＋２）で あるとき、すなわ
ち、濃バーナＡ間の隙間（Ｐ−Ｔ）の±２ｍｍに誘導片
２の長さＬを決めたときが最もよい結果が得られた。し
たがって、図１の実施例ではｌ＝２ｍｍの誘導片２の長
さＬに構成している。

【００２３】なお、誘導片２の形状を異にする図３及び
図４の実施例においても図１の実施例と同様の寸法関係
に構成するものである。

【００２４】前記図１の実施例において、誘導片２の長
さＬと燃焼性について測定した図７のグラフを参酌して
その作用を説明すると、誘導片２の長さＬが前記一定の
長さ（Ｐ−Ｔ）±２（たとえば、６ｍｍ〜１０ｍｍ）と
したとき、濃バーナＡの炎口６に形成される火炎に対す
る流出口４から流出する淡混合気の接触反応状態が最も
よくなって淡混合気の短絡が抑えられ、ＣＯ（一酸化炭
素）等の発生も極めて少なくなる（図７参照）。したが
って、燃焼良好域も広くとれる。

【００２５】したがって、濃バーナＡの上に形成される
火炎ａは上部において濃淡混合火炎となり、略全一次に
近い燃焼であるため、低ＮＯｘ効果は甚大である。

【００２６】しかし、誘導片２の長さＬが必要以上に長
いと（たとえば、１０ｍｍ以上）、濃バーナＡの炎口６
上に誘導片２の先端部が被ってくるため、炎口６に形成
される火炎の途中が絞られて誘導片２の先端部２ａが赤
熱する。また、誘導片２の長さＬが一定の長さより短い
と（たとえば、６ｍｍ以下）、淡混合気が短絡したり火
炎との接触反応が悪くなって、ＣＯ等の発生を増大させ
る。すなわち、淡混合気が短絡して反応しきれないＣＯ
やＣＨ（炭化水素）が多くなる。

【００２７】なお、図７の測定グラフは、Ｐ＝１４ｍ
ｍ、Ｔ＝６ｍｍ、Ｐ−Ｔ＝８ｍｍのバーナにおいて、誘
導片２の長さと燃焼性について測定したものである。

【００２８】図１の実施例においては、淡混合気のイン
プット比率を低くしても低ＮＯｘ効果を損うことなく燃
焼良好域を広くとることができる。すなわち、図６に示
されているように、濃混合気：淡混合気の割合を、たと
えば、９０〜６０：１０〜４０の間に設定しても淡混合
気による単独の淡火炎は形成せず、火炎基部は濃火炎、
上部は濃淡混合火炎であるような火炎ａが略全一次に近
い燃焼のもとに形成される。

【００２９】詳しくは、１つの火炎ａの下部（火炎基
部）は濃混合気による低空気比の安定した炎であるが、
火炎の途中で淡混合気が反応することにより上部は全一
次的な燃焼火炎（濃火炎）ａ′になり（図６の斜線部
分）、その上流外面には濃淡混合気による高温帯（濃淡
混合火炎）ａ″の安定した炎を形成する。

【００３０】また、淡混合気の流出口４が濃火炎に向け
て開口しているため、能力小時においても淡混合気の短
絡はなく、ＣＯ等の発生は少なくなる。

【００３１】なお、誘導片２の形状を異にする図３及び
図４の実施例においても、先に説明した図１の実施例と
同様の作用を呈するものであるから、その説明は省略す
る。

【００３２】次に、図５に示した実施例では、濃バーナ
Ａの炎口形成面１を斜状に設けて、誘導片２の高さｈを
低くしても所定の幅寸法ｂの流出口４が確保できる構成
としている。実験によれば、炎口形成面１の傾斜角度θ
は、３０°〜６０°の範囲とするのが最もよい結果が得
られた。すなわち、基本形として、傾斜角度θを４５°
とした実施例（図５参照）の場合、ｂ＝５ｍｍの最適の
流出口４を確保すると、保炎板３の高さｈは２ｍｍとな
った。また、傾斜角度を基本形より小さい３０°とした
場合（図示せず）は、５ｍｍの幅寸法ｂを確保しても、
保炎板の高さは０ｍｍにできた。さらに、傾斜角度を基
本形より大きい６０°とした場合（図示せず）は、５ｍ
ｍの幅寸法ｂを確保するのに、保炎板の高さは３ｍｍ必
要となった。

【００３３】したがって、前記実験例からも明かなよう
に、傾斜角度を３０°以下にすると、濃混合気の噴出方
向等において問題が生ずるため、炎口形成面の傾斜角度
の下限は３０°であり、また、傾斜角度を６０°以上に
すると、火炎が小さくなったとき保炎板の折曲部１２の
赤熱は著しく、燃焼良好域等も狭くなるため、炎口形成
面の傾斜角度の上限は６０°であった。なお、この実施
例では、淡混合気のインプット比率は高くても低くても
所期の目的は達しうる。

【００３４】前記図５の実施例においては、誘導片２の
高さを低くしても所定の幅寸法ｂの淡混合気の流出口４
が確保できるので、濃バーナＡの炎口６に形成される火
炎に対する流出口４から流出する淡混合気の接触反応が
よくなって淡混合気の短絡が抑えられ、ＣＯ等の発生も
極めて少なくなる。したがって、燃焼良好域も広くとれ
る。

【００３５】また、誘導片２の高さを低くできるため、
保炎板３も低くなり、この種バーナのコンパクト化が図
りうる。

【００３６】さらに、図２、図５及び図６に示した実施
例は、濃バーナＡの炎口形成面１の他側、すなわち、保
炎板３の反対側に袖火炎口５を設けて、該袖火炎口５へ
混合室７に通ずるガス孔１３から濃混合気を供給して燃
焼し、炎口６に形成される火炎ａの基端部を袖火ｆで保
炎すると、火炎ａのリフト、ばたつき、振動燃焼は抑え
られ、保炎板３による火炎ａの安定燃焼と相まって燃焼
騒音は低下し、かつ、燃焼良好域は向上する。なお、袖
火炎口５の上部に誘導片２が重なっているが、袖火ｆは
火力が小さいので問題ない。

【００３７】なお、上記各実施例の濃バーナＡの炎口６
は、炎口形成面１の略全幅にわたり形成されているが、
炎口形成面１の略半幅にわたる炎口を保炎板側に偏倚し
て設けてもよい（図示せず）。

【００３８】また、上記各実施例においては、淡混合気
は混合室１０において混合した後、間隙ｅを通ってきた
空気と混合して空気比をλ＞１とするような２段階の混
合方式となっているが、混合室１０において空気比がλ
＞１となるように混合し間隙ｅをなくす構造としてもよ
い（図示せず）。

【００３９】以上この発明の実施例について説明した
が、この発明はこうした実施例に何等限定されるもので
はなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、種
々なる態様で実施しうることは勿論である。

【００４０】

【発明の効果】この発明の低ＮＯｘバーナによれば、濃
混合気に反応する淡混合気の流出口と誘導片の長さを所
定の幅寸法に設定したから、淡混合気の短絡と燃焼の悪
化を未然に防止し、かつ、淡混合気のインプット比率を
低くしても燃焼良好域は広くとれるので、保炎板による
冷却効果と相まってＮＯｘの生成が十分に抑えられる。

【００４１】また、単独の淡火炎は形成せず、濃淡混合
火炎が全一次的な燃焼のもとに形成するから、ＮＯｘ生
成の抑制効果は従来の濃淡燃焼よりさらに向上する。

【００４２】さらに、袖火を形成すると、火炎のリフ
ト、ばたつきが抑えられ、保炎板による火炎の安定燃焼
と相まって燃焼騒音は低下し、かつ、その燃焼も良好と
なる。などの優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の低ＮＯｘバーナの一実施例を示した
断面図である。

【図２】袖火炎口を設けた実施例の断面図である。

【図３】誘導片の形状を異にする要部の断面図である。

【図４】誘導片の形状を異にする同断面図である。

【図５】炎口形成面を斜状に設けた実施例の断面図であ
る。

【図６】火炎の混合状態の説明図である。

【図７】誘導片の長さと燃焼性について測定したグラフ
である。

【符号の説明】

Ａ 濃バーナ Ｂ 淡混合体 １ 炎口形成面 ２ 誘導片 ３ 保炎板 ４ 淡混合気の流出口 ａ 火炎 ｂ 流出口の幅寸法 ５ 袖火炎口 ｈ 保炎板の高さ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−82011（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273901（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−273905（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−263504（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12312（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−147428（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−4640（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−105912（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/02 - 14/08 F23D 14/74 F23C 11/00 329 - 330

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃混合気を燃焼させる濃側バーナユニッ
   トと、淡混合気を吐出させる淡側混合体ユニットとを交
   互に設置し、該濃側バーナユニットの炎口形成面の一側
   に淡混合気を隣接の濃混合気へ導く誘導片を備えた保炎
   板を設けてなる低ＮＯｘバーナにおいて、該保炎板の誘
   導片と隣接の濃側バーナユニットの炎口形成面とにより
   形成された淡混合気の流出口を、濃火炎に向けて開口
   し、誘導片の長さを濃混合気に反応する淡混合気が短絡
   せず、かつ、濃混合気と淡混合気による別々の火炎は形
   成せず濃側バーナユニット上において火炎基部は濃混合
   気のみ、上部では濃混合気に淡混合気が接触混合した１
   つの火炎を略全一次に近い燃焼のもとに形成する所定の
   幅寸法に構成したことを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
2. 【請求項２】 濃側バーナユニットの炎口形成面を斜状
   に設けて、保炎板の高さを低くしても淡混合気の流出口
   が確保できる構成とした請求項１記載の低ＮＯｘバー
   ナ。
3. 【請求項３】 濃側バーナユニットの炎口形成面の保炎
   板を設けない側に袖火炎口を設けた請求項１及び２記載
   の低ＮＯｘバーナ。