JP3244812B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃料過剰混合気（濃混合
気）と空気過剰混合気（淡混合気）とを同時に燃焼させ
て窒素酸化物（ＮＯX ）の生成を抑制する、いわゆる濃
淡燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低ＮＯX を図る燃焼装置の一
つとして濃淡燃焼装置が知られている。この装置は、複
数の炎口のいくつかから空気比（理論空気量に対する実
際の空気量の比）の低い濃混合気を、他の炎口から空気
比の高い淡混合気をそれぞれ同時に噴出して、混合気の
濃淡をつけて燃焼させるものである。

【０００３】例えば、図４に示すように、濃混合気を噴
出する濃側バーナＲＢと淡混合気を噴出する淡側バーナ
ＬＢとを交互に一列に並べ同時に燃焼させる濃淡燃焼装
置が提案されている。この場合、濃側バーナＲＢの濃側
炎口ＲＨからの炎（以下、濃火炎と呼ぶ）の基部では酸
素不足となり、上方では淡側バーナＬＢの淡側炎口ＬＨ
からの炎（以下、淡火炎と呼ぶ）の排ガスにより酸素不
足となり、ＮＯX の生成が抑制される。一方、淡側炎口
ＬＨからの淡火炎は、燃料ガスが希薄なため火炎温度が
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の低ＮＯX が図られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、淡混合
気を作るためには淡側バーナＬＢのスロートＬＳ（燃料
ガスおよび燃焼用空気の導入部）の口径を非常に大きく
しなければならない。例えば、淡側バーナＬＢのインプ
ットを濃側バーナＲＢと同じとし、空気比をそれぞれ
２．７（淡混合気），０．３（濃混合気）として燃焼量
を同じにした場合には、所望の空気量を得るために淡側
バーナＬＢのスロートＬＳの開口面積を濃側バーナＲＢ
のスロートＲＳの９倍にしなければならない。また、ス
ロートＬＳだけでなく淡側バーナＬＢ自身も大型化しな
ければならない。しかも、単に大型にしただけでは混合
状態が悪化してしまう。このように、従来から提案され
ていた燃焼装置では、図４に示すような構成のままで実
際に濃淡燃焼を行おうとしても不可能に近く、ましてや
淡側の空気比を高くとることはできないのである。本発
明の燃焼装置は上記課題を解決し、濃淡燃焼に伴う装置
の大型化を抑えると共に、淡混合気の混合を良好にする
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の燃焼装置は、燃料ガスと燃焼用空気との混合気を噴
出する複数の濃側炎口と、上記濃側炎口に隣接して設け
られ、上記混合気より空気比の高い淡混合気を噴出する
複数の淡側炎口とを備え、両炎口から噴出する混合気を
燃焼させる燃焼装置において、上記濃側炎口への混合気
流路と上記淡側炎口への混合気流路は、ガスノズルから
噴出する燃料ガスと燃焼用空気とが吸入される吸入口を
夫々備えて互いに独立した流路を構成すると共に、上記
淡側炎口への混合気流路には、その上流側から、燃料ガ
スと燃焼用空気とを混合する第１混合部と、上記第１混
合部で混合された混合気に更に燃焼用空気を混合して空
気比の高い淡混合気にする第２混合部とが設けられてい
ることを要旨とする。

【０００６】

【作用】上記構成を有する本発明の燃焼装置は、濃側炎
口から濃混合気が、淡側炎口から淡混合気がそれぞれ噴
出して燃焼するが、淡側炎口から噴出する淡混合気は以
下のように作られる。つまり、最初に第１混合部で燃料
ガスと燃焼用空気とを混合し、次に、第２混合部でこの
混合気に更に燃焼用空気を混合して淡混合気にする。従
って、いきなり空気比の高い淡混合気を作らないため、
スロート等の燃焼用空気の導入路を大きくする必要がな
い。また、一度混合された混合気を第２混合部で更に燃
焼用空気を混合するためその混合が良好となる。更に、
濃側炎口への混合気流路と淡側炎口への混合気流路は、
ガスノズルから噴出する燃料ガスと燃焼用空気とが吸入
される吸入口を夫々備えて互いに独立した流路を構成し
ているため、濃側と淡側とのガス量比率が各ガスノズル
で決定されるため、そのバラツキが少ない。

【０００７】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の燃焼装置の好適な実施例
について説明する。

【０００８】図１は、一実施例としての燃焼装置の概略
構成を表すもので、空気比の低い濃混合気を燃焼する濃
側バーナ１と、空気比の高い淡混合気を燃焼する淡側バ
ーナ３とを交互に一列に並べ、その下方から燃焼用空気
が供給されるように構成されている。

【０００９】濃側バーナ１および淡側バーナ３のスロー
ト１１，３１には図示しないガスノズルがそれぞれ配設
され、各スロート１１，３１に向かって燃料ガスが噴射
されると共に、それに伴って燃焼用空気（１次空気）が
吸い込まれる。

【００１０】濃側バーナ１においては、スロート１１の
下流側に混合室１２が一体に連設され、その頭部には山
型に形成された炎口形成面１３が設けられる。この炎口
形成面１３の両斜面には、複数のスリット状の炎口１４
（以下、濃側炎口１４と呼ぶ）が穿設され、混合室１２
で混合された混合気（以下、濃混合気と呼ぶ）がこの濃
側炎口１４から噴出するように構成されている。尚、本
実施例では、濃混合気の空気比を０．５としている。

【００１１】一方、淡側バーナ３においては、スロート
３１の下流側に混合室３２（以下、第１混合室３２と呼
ぶ）が一体に連接され、この第１混合室３２の頭部に、
複数のスリット状の混合気噴出口３３が穿設された噴出
口形成面３４が設けられている。この第１混合室３２
は、両側の濃側バーナ１からそれぞれ所定距離あけて平
行に配置される。噴出口形成面３４の上方には、両側の
濃側バーナ１の炎口形成面１３の間で、山型に曲折され
た炎口形成板３５が配設されている。この炎口形成板３
５には、その両斜面に複数のスリット状の炎口３６（以
下、淡側炎口３６と呼ぶ）が穿設されている。

【００１２】淡側バーナ３のスロート３１から吸入され
た燃料ガスと燃焼用空気は、図２に示すように、第１混
合室３２で混合されて混合気噴出口３３から噴出する。
そして、噴出口形成面３４と炎口形成板３５との間の空
間３７で、バーナ１，３間を流入してきた燃焼用空気と
混合される。こうして、この空間３７で空気比の高い淡
混合気が作られて淡側炎口３６から噴出するのである。
本実施例では、第１混合室３２での空気比を濃側バーナ
１と同様に０．５とし、空間３７（本発明の第２混合部
に相当するため、以下第２混合室３７と呼ぶ）での燃焼
用空気の混合により２．７に上げている。尚、第１混合
室３２での空気比を濃側バーナ１の空気比より若干高め
にして、２回目の空気希釈度合を少なめにしてもよい。
もちろん、各混合室１２，３２，３７の空気比はこれら
に限定するものではない。

【００１３】この結果、淡側炎口３６から淡混合気が、
濃側炎口１４から濃混合気が噴出し、図示しない点火装
置により着火して濃淡燃焼が行われる。従って、濃火炎
と淡火炎との接触により低ＮＯX を図ることができる。

【００１４】以上説明したように本実施例の燃焼装置に
よれば、淡側バーナ３において燃料ガスと燃焼用空気と
を２回に分けて混合するため、スロート３１を大型にす
る必要がなく、これに伴って空気量を調整するダンパ等
（図示略）の取付スペースも少なくてすみ、装置自身の
小型化を図ることができる。従って、コンパクト化が要
求されている給湯器等に非常に適したものとなる。ま
た、２度にわたる混合により混合状態が非常に良好とな
る。更に、従来の燃焼装置では、濃側バーナの炎口が温
度上昇して（燃焼用空気量が少ないため）濃混合気温度
が上がって逆火を生じる不安があったが、この装置で
は、濃側バーナ１の外周に第２混合室３７用の燃焼用空
気が流れるため、濃側バーナ１が冷却されて逆火不安も
無くなる。

【００１５】尚、濃側バーナ１への燃料ガス供給管（図
示略）と、淡側バーナ３への燃料ガス供給管（図示略）
とを独立して設け、それらの開閉を司る電磁弁を燃焼量
により切り換える構成にしてもよい。一般に濃淡燃焼を
行う場合には、能力（燃焼量）を小さくしたときに燃焼
が不安定となる。そこで、能力が小の場合に、淡側バー
ナ３への燃料供給を断ち、淡側炎口３６から燃焼用空気
のみを噴出させるようにして、ターンダウン比の高いブ
ンゼン燃焼を行って安定燃焼させるのである。尚、こう
した能力小の場合は、もともと燃焼量そのものが小さい
からＮＯX の発生量も少ないため問題とはならない。

【００１６】次に、第２実施例について説明する。図３
は、第２実施例としての燃焼装置の概略構成を表すもの
で、空気比の低い濃混合気を燃焼する濃側バーナ５０
と、空気比の高い淡混合気を燃焼する淡側バーナ６０と
を交互に一列に並べ、その下方から燃焼用空気が供給さ
れるように構成されている。

【００１７】濃側バーナ５０は、燃料ガスおよび燃焼用
空気が導入されるスロート５１に連なって混合室５２が
設けられる。混合室５２の上部は開口され、その両側が
断面Ｌ字状に屈曲して上方に延設され、その向かい合う
垂直面が淡炎口形成壁５３となっている。淡炎口形成壁
５３（淡側バーナ６０の一部でもある）は、縦方向に複
数のスリット状の淡側炎口５４が穿設される。また、淡
炎口形成壁５３の上端は、所定の長さだけ外側に屈曲さ
れている。この向かい合う淡炎口形成壁５３の間には、
淡側炎口５４の下端位置に、両側を凹凸に曲折した濃炎
口形成板５５が固着される。従って、濃炎口形成板５５
の各凹部分は混合室５２に連通し、濃混合気が噴出する
濃側炎口５６となっている。

【００１８】このように構成された各濃側バーナ５０を
一列に連接すると、隣合う淡炎口形成壁５３の間に空間
ができ、この空間が淡側バーナ６０の第２混合室６５
（後述する）となる。

【００１９】淡側バーナ６０は、濃側バーナ５０と同様
の形状でスロート６１と混合室６２（第１混合室６２と
呼ぶ）とが一体に形成され、第１混合室６２上部に複数
のスリット状の混合気噴出口６３が穿設された噴出口形
成面６４が設けられている。この噴出口形成面６４の上
部が、両側の淡炎口形成壁５３に囲まれた第２混合室６
５となる。

【００２０】淡側バーナ６０のスロート６１から吸入さ
れた燃料ガスと燃焼用空気は、第１混合室６２で混合さ
れて混合気噴出口６３から噴出する。そして、第２混合
室６５でバーナ６０，５０間を流入してきた燃焼用空気
と混合される。こうして、空気比の高い淡混合気が作ら
れて淡側炎口５４から噴出するのである。一方、濃側バ
ーナ５０のスロート５１から吸入された燃料ガスと燃焼
用空気は混合室５２で混合され、その濃混合気が濃側炎
口５６から上方に噴出する。尚、各混合室５２，６２，
６５での空気比については第１実施例と同様である。

【００２１】これらの結果、淡側炎口５４から横方向に
淡火炎が形成され、その淡火炎の間に濃火炎が縦方向に
形成される。こうして、濃淡燃焼によりＮＯX の生成を
抑制することができる。しかも第１実施例と同様に、淡
混合気の混合が良好となり、スペースも少なくてすむ。
また、濃側バーナ５０の外周に第２混合室６５用の燃焼
用空気が流れるため、濃側バーナ５０が冷却されて逆火
不安も無くなる。更に、淡側バーナ６０への燃料の給断
を切り換えてターンダウン比を広くとるようにしてもよ
い。

【００２２】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の燃焼装置
によれば、淡混合気を作るに当たり第１混合部で燃料ガ
スと燃焼用空気とを混合した後、更に第２混合部で燃焼
用空気を混合しているため、１回で淡混合気を作る従来
の装置のようにスロートや混合室等を大型にする必要が
なくなり、しかも混合が良好となるという優れた効果を
奏する。また、濃側炎口への混合気流路と淡側炎口への
混合気流路は、ガスノズルから噴出する燃料ガスと燃焼
用空気とが吸入される吸入口を夫々備えて互いに独立し
た流路を構成しているため、濃側と淡側とのガス量比率
が各ガスノズルで決定される。このため、吸入口を共通
使用して濃混合気と淡混合気とを作るものに比べて、ガ
ス量比率がバーナ本体形状に影響されず、バラツキが少
ない。また、ガス量比率の調整も容易である。従って、
濃混合気、淡混合気の各空気比を簡単に設定域に維持で
きる。これらの結果、安定した良好な燃焼性能が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例としての燃焼装置の一部破断概略斜
視図である。

【図２】混合気の流れを表す説明図である。

【図３】第２実施例としての燃焼装置の一部破断概略斜
視図である。

【図４】従来の燃焼装置の概略斜視図である。

【符号の説明】

１，５０…濃側バーナ、 ３，６０…淡側バーナ、１
１，３１，５１，６１…スロート、 １２，５２…混合
室、１４，５６…濃側炎口、 ３３，６３…混合気噴出
口、３６，５４…淡側炎口、 ３２，６２…第１混合
室、３７，６５…第２混合室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/02 - 14/08 F23C 11/00 329 - 330

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと燃焼用空気との混合気を噴出
   する複数の濃側炎口と、 上記濃側炎口に隣接して設けられ、上記混合気より空気
   比の高い淡混合気を噴出する複数の淡側炎口とを備え、
   両炎口から噴出する混合気を燃焼させる燃焼装置におい
   て、上記濃側炎口への混合気流路と上記淡側炎口への混合気
   流路は、ガスノズルから噴出する燃料ガスと燃焼用空気
   とが吸入される吸入口を夫々備えて互いに独立した流路
   を構成すると共に、 上記淡側炎口への混合気流路には、その上流側から、燃
   料ガスと燃焼用空気とを混合する第１混合部と、上記第
   １混合部で混合された混合気に更に燃焼用空気を混合し
   て空気比の高い淡混合気にする第２混合部とが設けられ
   ていることを特徴とする燃焼装置。