JP3244305B2 - バーナ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器や風呂釜等の燃
焼装置に組み込まれて燃料ガスの燃焼を行うバーナ装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、給湯器や風呂釜の燃焼装
置に使用されるバーナ装置には様々なタイプのものがあ
る。最近においては、窒素酸化物の少ないクリーンな燃
焼のバーナ開発が強く望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記要望に応えるため
に、各種の提案例がなされているが、これらはいずれも
装置構成が複雑すぎたりして難点があり、実用化に適し
ないものが多い。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
り、その目的は、装置構成が簡易で窒素酸化物の生成の
少ないバーナ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の発明のバーナ装置は、濃度の高い混合ガスを燃焼す
る扁平形状の第１のバーナと濃度の低い混合ガスを燃焼
する扁平形状の第２のバーナとが互いに扁平形状の端部
を向き合う方向に連結されて連結バーナとして一体化さ
れ、第１のバーナと第２のバーナにはそれぞれ混合ガス
を取り入れる別個の導入口が設けられていることを特徴
として構成されている。また、第２の発明のバーナ装置
は、濃度の高い混合ガスを燃焼する第１のバーナと濃度
の低い混合ガスを燃焼する第２のバーナとが互いに向き
合う方向に連結されて連結バーナとして一体化され、第
１のバーナと第２のバーナにはそれぞれ混合ガスを取り
入れる別個の導入口が設けられており、前記第１のバー
ナと第２のバーナの炎口形成面は互いに立設されて対向
配置されていることを特徴として構成されている。さら
に、第３の発明のバーナ装置は、上記第１又は第２の発
明の構成を備え、前記連結バーナの第１のバーナと第２
のバーナの対向方向を、順次１８０度回転し複数配列し
てユニット化し、濃度の高い混合ガスの燃焼ゾーンと濃
度の低い混合ガスの燃焼ゾーンを隣り合わせに配置した
ことを特徴として構成されている。

【０００６】

【作用】上記構成の本発明において、第１のバーナの導
入口から空気を混合したガス濃度の高い混合ガスが導入
され、第２のバーナの導入口には濃度の低い混合ガスが
導入される。第１のバーナでは濃度の高い混合ガスが第
２のバーナ側の濃度の低い混合ガスから燃焼完結するに
不足な分の空気を補足して完全燃焼が行われ、第２のバ
ーナでは濃度の低い混合ガスが第１のバーナの高温の安
定燃焼の熱を利用して良好な低温燃焼が行われる。この
濃度の低い混合ガスは濃度の高い混合ガスに比べ、燃料
ガスに混合する空気量が遙かに大きいので、大容量の混
合ガスとなり、この大量の低濃度の混合ガスがバーナ燃
焼面の大部分の面積を占めて低温燃焼を行う結果、窒素
酸化物の生成の少ないクリーンな燃焼状態が得られる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２には本発明に係るバーナ装置の第
１の実施例が示されている。これらの図において、燃料
ガスと空気とが混合されてなるガス濃度の高い混合ガス
を燃焼する第１のバーナ１とガス濃度の低い混合ガスを
燃焼する第２のバーナ２とが互いに向かい合わせに連結
されて連結バーナ３が形成されており、第１のバーナ１
と第２のバーナ２にはそれぞれ別個のガスの導入口４
ａ，４ｂが向かい合う態様で形成されている。この導入
口４ａ，４ｂ間にはガス導入手段５が設けられている。
ガス導入手段５は各導入口４ａ，４ｂ側に向けて配置さ
れたガスノズル６ａ，６ｂを有して構成され、各ガスノ
ズル６ａ，６ｂから対応する導入口４ａ，４ｂに燃料ガ
スを噴出することにより、図示されていないファンから
供給される空気が噴出ガスと共に各導入口４ａ，４ｂに
取り込まれる。そして、各バーナ１，２の混合部７ａ，
７ｂで燃料ガスと空気とが均一に拡散混合され、この混
合ガスが各バーナ１，２の炎口形成面８ａ，８ｂの炎口
から燃焼室内に噴射して燃焼が行われる。

【０００８】この実施例を含め、以下の各実施例では、
ガスノズル６ａと６ｂのガス噴射量の割合は４：６〜
３：７の比率となるように設定されており、少ないガス
量が噴射される導入口４ａには理論空気量に対して約0.
4 〜0.5 倍の空気量が取り入れられるように設定されて
いる。一方、ガスノズル６ｂから噴射される量の多い燃
料ガスには理論空気量の約1.6 〜1.7 倍の空気が取り込
まれるように設定されており、第１のバーナ１に取り込
まれる濃度の高い混合ガスに対し、第２のバーナ２に取
り込まれる濃度の低い混合ガスの容量は遙かに大きくな
り、これに合わせ、第２のバーナ２は第１のバーナ１よ
りも大型となっている。

【０００９】この連結バーナ３は図２に示す如く、第１
のバーナと第２のバーナの対向方向を順次180 度回転
し、第１のバーナ１と第２のバーナ２が隣り合わせにな
るようにバーナ保持台10の長手方向に配列配置されてバ
ーナ装置が組み立てられている。

【００１０】この実施例は上記のように構成されてお
り、次に、その燃焼動作について説明する。前記の如
く、ガスノズル６ａ，６ｂから各バーナ１，２の導入口
４ａ，４ｂ側に向けて燃料ガスが噴出され、図示されて
いないファンから供給される空気と共にバーナ１，２内
に取り込まれる。第１のバーナ１側では取り込まれる空
気量が少ないので、混合部７ａを通って炎口形成面８ａ
に至る間にガス濃度の高い予混合ガスが作り出されて炎
口形成面８ａの炎口から燃焼室内に噴出する。一方、第
２のバーナ２の導入口４ｂには大量の空気が取り込まれ
る結果、導入口４ｂから混合部７ｂを通って炎口形成面
８ｂに至る間にガス濃度の低い大量の予混合ガスが作り
出されて炎口形成面８ｂの炎口から燃焼室内に噴出す
る。

【００１１】第１のバーナ１から噴出する高い濃度の予
混合ガスは空気が不足気味なので、第２のバーナ２側の
予混合ガスから不足分の空気を補足して火炎温度の高い
安定な燃焼が行われる。これに対し、第２のバーナ２の
炎口形成面８ｂから噴出するガス濃度の低い予混合ガス
は、ガス濃度が低すぎて自分自身では良好な燃焼状態を
維持することができないので、その隣側の火炎温度の高
い第１のバーナ１の燃焼熱を受けて、燃焼を維持する。

【００１２】燃焼室内では、第１のバーナ１と第２のバ
ーナ２との燃焼ゾーンが隣り合わせになって燃焼する
が、前記の如く、低い濃度の予混合ガスの容量は高い濃
度の予混合ガスの容量よりも遙かに大きいので、燃焼室
内の火炎体積の大部分は火炎温度の低い低濃度の予混合
ガスの燃焼火炎によって覆われることとなり、これによ
り、窒素酸化物の生成の極めて少ないクリーンな燃焼が
達成されるのである。

【００１３】図３には本発明の第２の実施例が示されて
いる。この実施例は、第１のバーナ１と第２のバーナ２
を連結部11を介して左右両側に向かい合う態様の連結バ
ーナ３となし、この連結バーナ３の各導入口４ａ，４ｂ
を予混合装置12に接続するようにしたものであり、それ
以外の構成は前記第１の実施例と同様である。

【００１４】この予混合装置12はケース13の内部を隔壁
14によって第１の予混合室15と第２の予混合室16とに区
画し、各予混合室15，16からそれぞれガス送出部21，22
を上方に突設し、各ガス送出部21，22に外向きにガス送
出口24ａ，24ｂを形成し、各予混合室15，16の入口側に
ガス導入手段５を設けたものである。

【００１５】このガス導入手段５は各予混合室15，16の
入口に対向させてファン９を設け、このファン９と予混
合室15，16との間に攪拌室33，34を介設したもので、各
攪拌室33，34にはガス供給管28ａ，28ｂが連接され、各
攪拌室33，34の室内には複数の攪拌羽根29が向きを異に
して円周方向に配置されており、ガス供給管28ａから放
射状に噴出される燃料ガスはファン９から供給される空
気と攪拌室33内で攪拌混合されて高濃度の混合ガスとな
って第１の予混合ガス室15に送り込まれる。同様に、ガ
ス供給管28ｂから供給される燃料ガスは攪拌室34内でフ
ァン９の空気と混合され、低濃度の混合ガスとなって第
２の予混合室16に送り込まれる。

【００１６】この予混合装置のガス送出口24ａには連結
バーナ３の導入口４ａを接続し、ガス送出口24ｂには連
結バーナ３の導入口４ｂを接続することで、連結バーナ
３はケース13に取り付け接続され、ケース13の上側に第
１のバーナ１と第２のバーナ２が左右互い違いに長手方
向に配列されたバーナ装置が形成される。

【００１７】この実施例では第１の予混合室15で作り出
された高濃度の均一な予混合ガスは複数の第１のバーナ
１に分配供給され、第２の予混合室16で作り出された低
濃度の均一な予混合ガスは複数の第２のバーナ２に分配
供給される。そして、前記第１の実施例と同様に高いガ
ス濃度の予混合ガスの隣側から多量の低い濃度の予混合
ガスが噴出して燃焼室のほぼ全領域に亙り低温燃焼が行
われる結果、窒素生成物の少ないクリーンな燃焼が達成
できる。

【００１８】図４および図５には本発明の第３の実施例
が示されている。この実施例は、第１のバーナ１と第２
のバーナ２を連結部11で連結してなる連結バーナ３の第
１のバーナ１の炎口形成面８ａと第２のバーナ２の炎口
形成面８ｂとを立設状に形成して略Ｖ字形状に対向配置
したものである。この第１のバーナ１と第２のバーナ２
へは前記各実施例と同様な構成により燃料ガスと空気と
を導入することができるが、この実施例では、図４の
（ｂ）に示すような予混合装置12の上に連結バーナ３を
配置している。この実施例の予混合装置12は、ケース13
の内部を隔壁14によって区画して第１の予混合室15と第
２の予混合室16を形成し、各予混合室15，16の導入通路
17，18の入口側に攪拌混合器20方式の、又は旋回混合器
25方式のガス導入手段５を設けている。

【００１９】攪拌混合器方式のものとしては、例えば、
図４の（ａ）に示すように、各導入通路17，18の入口
に、ガスノズル６ａ，６ｂを攪拌混合器20を介して対向
配置し、ガスノズル６ａ，６ｂから噴出する燃料ガスを
攪拌混合器20によって空気と混合して各予混合室15，16
に導入する方式のものとして構成することができる。こ
の攪拌混合器20は図６に示すように、導入通路17，18の
入口側に複数の攪拌羽根40を斜め向きにして周設するこ
とにより構成される。

【００２０】また、旋回混合器25は図７に示すように、
燃料供給管26の先端側にバッフルプレート27を設け、こ
のバッフルプレート27の直下位置の燃料供給管26の外周
に複数のガス噴出孔30を設け、そのガス噴出孔30の周り
にはスワラ（旋回ガイド羽根）31を配置し、ファン９か
ら送られて来る空気をこのスワラ31に沿って旋回させ、
その旋回空気をガス噴出孔30から放射状に噴射する燃料
ガスに直角方向から衝突させて攪拌混合させ、この攪拌
混合ガスを旋回させながら導入通路17，18に送り込むも
のである。これらいずれの方式のガス導入手段の場合
も、導入通路17，18に導入された燃料ガスと空気はそれ
ぞれの予混合室15，16を通る間に燃料ガスと空気とが均
一に拡散混合されることとなる。

【００２１】ケース13の上端面側には第１の予混合室15
に通じるガス送出口24ａと第２の予混合室16に通じるガ
ス送出口24ｂとを左右側に１ペアとしたものを、長手方
向に第１の予混合室15側のガス送出口24ａと第２の予混
合室16側のガス送出口24ｂとが交互になるように配列形
成し、ケース13の各ペアのガス送出口24ａ，24ｂの上側
に連結バーナ３を取り付けて、第１のバーナ１と第２の
バーナ２とを長手方向に交互に配列してバーナ装置が構
成される。

【００２２】この実施例では、炎口形成面８ａ，８ｂを
Ｖ字形状に対向させたことで、このＶ字形状の炎口形成
面８ａ，８ｂに沿った予混合ガスの流れにより、バーナ
１，２の中央領域に負圧ゾーンが形成され、この負圧ゾ
ーン側に引き寄せられて燃焼室の中央領域に下方に向か
う排ガス再循環の流れが生じる結果、前記各実施例の場
合よりもさらに窒素酸化物の生成の少ないクリーンな燃
焼が達成できる。

【００２３】また、この実施例は、第１のバーナ１と第
２のバーナ２の炎口形成面８ａ，８ｂがＶ字形状に対向
配置することで、燃焼面を平坦面に形成する場合に比
べ、投影面積当たりの燃焼形成面の表面積が大きくな
り、したがって、その分、炎口の数を多くすることがで
きるので、燃焼形成面の単位面積当たりの予混合ガスの
噴出量を少なくすることができ、これにより、炎口の燃
焼時の負荷を下げて余裕を持った燃焼を行わせることが
できる。

【００２４】なお、本発明は上記各実施例に限定される
ことはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記各実施例では、第１のバーナ１と第２のバーナ２を連
結してなる連結バーナ３の第１のバーナと第２のバーナ
の対向方向を順次180 度回転し、１個ずつ互い違いに配
列したが、この互い違いに配列する連結バーナ３の数は
必ずしも１個ずつでなくてよい。

【００２５】さらに、第１のバーナ１と第２のバーナ２
との炎口形成面８ａ，８ｂを対向させる場合、その対向
の態様は必ずしもＶ字形状にする必要はなく、互いに平
行状態で、つまり、ケース13に対して炎口形成面８ａ，
８ｂを直角向きにして互いに対向させてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明は濃度の高い混合ガスを燃焼する
第１のバーナと、濃度の低い混合ガスを燃焼する第２の
バーナとを互いに向き合う方向に連結して連結バーナと
したものであるから、第１のバーナは第２のバーナから
噴出する低い濃度の混合ガスの空気を補足して良好な燃
焼を行うことができ、一方、第２のバーナから噴出する
大量の低濃度の混合ガスは第１のバーナ側の高い濃度の
混合ガスの高温安定火炎の熱を受けて良好に燃焼するこ
とができる。しかも、低いガス濃度の混合ガスは高い混
合ガスに比べ遙かに容量が大きく、このため、燃焼室の
燃焼形成面をガス濃度の低い混合ガスの低温燃焼の火炎
でほぼ全体を占めることができるので、燃焼室内がほぼ
全域に亙って低温燃焼状態となり、窒素生成物の極めて
少ないクリーンな燃焼が可能となる。

【００２７】また、装置構成も極めて簡易であり、本発
明のクリーンな燃焼のバーナ装置を安価に提供すること
ができる。

【００２８】さらに、第１のバーナの炎口形成面と第２
のバーナの炎口形成面を立設状の形態で互いに対向配置
した構成のものにあっては、さらに排ガス再循環が効果
的に行われ、より窒素酸化物の生成の少ないクリーンな
燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバーナ装置の第１の実施例の斜視
構成図である。

【図２】連結バーナの配置態様の説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図５】同実施例の連結バーナの構成説明図である。

【図６】ガス導入手段としての攪拌混合器の一例を示す
説明図である。

【図７】ガス導入手段としての施回混合器の一例を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ 第１のバーナ ２ 第２のバーナ ３ 連結バーナ ８ａ，８ｂ 炎口形成面 12 予混合装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/08 F23D 14/62 F23C 11/00 329 - 330

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃度の高い混合ガスを燃焼する扁平形状
   の第１のバーナと濃度の低い混合ガスを燃焼する扁平形
   状の第２のバーナとが互いに扁平形状の端部を向き合う
   方向に連結されて扁平形状の連結バーナとして一体化さ
   れ、第１のバーナと第２のバーナにはそれぞれ混合ガス
   を取り入れる別個の導入口が設けられているバーナ装
   置。
2. 【請求項２】 濃度の高い混合ガスを燃焼する第１のバ
   ーナと濃度の低い混合ガスを燃焼する第２のバーナとが
   互いに向き合う方向に連結されて連結バーナとして一体
   化され、第１のバーナと第２のバーナにはそれぞれ混合
   ガスを取り入れる別個の導入口が設けられており、第１
   のバーナと第２のバーナの炎口形成面は互いに立設され
   て対向配置されているバーナ装置。
3. 【請求項３】 連結バーナの第１のバーナと第２のバー
   ナの対向方向を、順次１８０度回転し複数配列してユニ
   ット化し、濃度の高い混合ガスの燃焼ゾーンと濃度の低
   い混合ガスの燃焼ゾーンを隣り合わせに配置した請求項
   １又は請求項２記載のバーナ装置。