JP3654611B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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燃焼させるものである。
【０００３】
例えば、特開平６−３４７０１３号公報には、図１８に示すように、中央の仕切り板７５を挟んで片側に濃側バーナ６０と、もういっぽうの片側に淡混合ユニット７０を一体的に形成したバーナユニット８０を間隔をあけて並設したものが開示されている。濃側バーナ６０は、燃料ガスと燃焼用空気とを吸入混合して空気比の低い濃混合気を濃側炎口６３より噴出し、淡混合ユニット７０は、濃側炎口６３の隣に設けられた淡側炎口７３から濃混合気より空気比の高い淡混合気を噴出する。この結果、各濃側バーナ６０の濃側炎口６３から濃混合気が噴出すると同時に、その濃側バーナ６０の間の淡側炎口７３から淡混合気が噴出し濃淡燃焼が行なわれる。そして、濃側炎口６３からの炎の基部では酸素不足となり、上方では淡側炎口７３からの炎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７３からの淡火炎７６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。
しかも、淡混合ユニット７０は、濃側バーナ６０と一体的に形成されているため、濃側バーナ６０の間に淡混合ユニット７０を個々に配置する必要がなく、濃側バーナ６０の配列間隔を狭くすることができるという優れたものであった。
また、特開平７−４２９１７号公報には、第１バーナの第１炎口の両側に第１炎口を挟んだ第２炎口を形成する第２バーナを備え、第２バーナは、第１バーナと独立して、燃料ガスおよび１次空気を吸入し第１炎口の両側に設けられた第２炎口に供給する共通吸入口を、第１バーナの吸入口上部に設けたガス機器用バーナが示されている。このガス機器用バーナは、第１炎口より淡混合気を、第２炎口より濃混合気を噴出し、第２炎口の周りから２次空気を供給されて濃淡燃焼を行なう。
また、特開平７−１９４２２号公報には、濃側通路を形成する燃焼管の内部に、淡側通路を形成する内部燃焼管を収納し、上面中央に淡側炎孔を設けると共に、その両側に濃側炎口を設けたものにおいて、内部燃焼管のスロート部の下流に濃側通路と連通する通孔を設け、通孔より下流の淡側通路に外部から空気を取り入れる取入れ口を設けた燃焼装置が示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平６−３４７０１３号公報に示されたものでは、各バーナユニット８０と２次空気との接触がないため、特に淡混合ユニット７０の１次空気比（以下λL と表現する）を高めの設定にせざるをえず１次空気比の変動に対する燃焼良好域が狭かった。例えば、図１２に示すように、淡混合気の１次空気比の変化に対する燃焼排ガス中のＣＯ／ＣＯ2 の変化をテストしグラフにすると、燃焼良好域は、λL ＝１．２〜２．２（ＣＯ／ＣＯ2 ＜０．００５）である。ＮＯX も考慮するとλL ＞１．８（ＮＯX ＜５０ｐｐｍ）である。これらのことから、λL を１８０％以上の設定（１．８＜λL ，λL ＝１．９程度）にしていた。そのため、λL が高空気比側の燃焼限界に近く、燃料ガス組成や燃料ガス量あるいは燃焼用空気量のちょっとした変動により安定した燃焼が確保できなかった。
また、特開平７−４２９１７号公報に示されたものでは、第２炎口に２次空気を供給することにより安定燃焼を確保し、各バーナの空燃比の調整が容易であるが、独立した２個の吸入口が設けてあることによって、全体の大きさ（特に高さ及び幅）がコンパクトにできなかった。また、燃料ガス量を少なくして燃焼した時に淡火炎が炎口を直接加熱して赤熱しやすいという問題もあった。また、１つのバーナユニットに対しノズルが１個使用されるタイプのバーナをこのバーナに切り換えようとすると、ノズル個数が一致しないため、改造部品の点数が多く改造費用が高価になってしまう。
また、特開平７−１９４２２号公報に示されたものでは、淡側通路を通過する混合気に横の通孔から空気を追加し混合するために、全体をコンパクトにするとその混合点から炎口まで充分に混合するための混合距離をスペース的に確保できず、混合性が犠牲になってしまう。
本発明の燃焼装置は上記課題を解決し、１次空気比の設定を変更し燃焼良好域を広げるとともに混合気の混合を良くして安定燃焼を確保し、コンパクトな燃焼装置を提供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請求項１記載の燃焼装置は、
燃料ガスと燃焼用１次空気とを吸入混合して理論空気比以上の淡混合気を淡側炎口から噴出する淡側バーナと、
その両側で上記理論空気比以下の濃混合気を濃側炎口から噴出する濃側バーナとを一体的に備え、濃側炎口の周りから燃焼用２次空気を供給しつつ、これらの淡側バーナ及び濃側バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、
上記淡側バーナは、燃焼用１次空気と燃料ガスとを吸入する第１取入れ口を備え、燃焼用１次空気と燃料ガスとを第１取入れ口より吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、淡側炎口への混合気流路に、軸芯を上記第１取入れ口と同軸に形成し空気のみを吸入する第２取入れ口を第１取入れ口の周囲に設けたことを要旨とする。
【０００６】
本発明の請求項２記載の燃焼装置は、請求項１記載の燃焼装置において、
全体の燃料ガス量（濃側バーナの燃料ガス量と淡側バーナの燃料ガス量との合計）に対する上記濃側バーナの燃料ガス量の比を３０〜４０％に、
理論空気量に対する上記濃側バーナの１次空気量の比を５０〜８０％に、
理論空気量に対する上記淡側バーナの１次空気量の比を１４０〜１７０％に、
理論空気量に対する全体の２次空気量の比を３０〜５０％に設定したことを要旨とする。
【０００７】
本発明の請求項３記載の燃焼装置は、請求項１記載あるいは請求項２記載の燃焼装置において、上記淡混合ユニットは、淡側炎口への混合気供給通路に開閉弁を設けて所定燃料ガス量以下では開閉弁を閉じて混合気の淡側炎口への供給を遮断することを要旨とする。
【０００８】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の燃焼装置は、淡側バーナの両側に濃側バーナが一体で形成され、濃淡それぞれのバーナの炎口から空気比の異なった混合気を噴出して同時に燃焼する。淡側炎口から噴出する淡混合気は、まず燃焼用１次空気と燃料ガスとを第１取入れ口より吸入して混合し、軸芯を第１取入れ口と同軸あるいは平行に形成した第２取入れ口より、さらに燃焼用１次空気を追加して供給される。第２取入れ口は、第１取入れ口と軸芯を同軸に形成しているので、燃焼用１次空気を追加される混合点から炎口までの距離をスペース的に確保しやすい。このため、特に、淡側バーナにおいて、余分なスペースを取らずコンパクトでありながら１次空気の混合がよく燃焼が安定する。また、全体をコンパクトにできる。
特に、第２取入れ口の軸芯を第１取入れ口と同軸の構成にしたものでは、例えば第２取入れ口が第１取入れ口の周囲に形成されるため、よりいっそう余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにできる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の燃焼装置は、請求項１記載の燃焼装置において、濃側バーナと淡側バーナの燃料ガスの割合，１次空気量の割合，２次空気量の割合を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。
【００１０】
本発明の請求項３記載の燃焼装置は、請求項１記載あるいは請求項２記載の燃焼装置において、所定燃料ガス量以下では混合気供給通路に設けられた開閉弁を閉じて淡側炎口への混合気を遮断する。淡側バーナにおいては、空気の割合が多い混合気を使用するため燃料ガス量の低下につれて逆火しやすいが、この燃焼装置の淡側バーナは、逆火前に消火し逆火による赤熱を防ぐことができる。
また、この燃焼装置は、燃料ガス量をこの所定燃料ガス量以下に低下させて濃側バーナのみで燃焼させることができるので、燃焼能力の変更即ちターンダウン比が大きくとれる。もちろん、濃側バーナのみで燃焼させても、燃料ガス量は低下しているので、逆火以外（例えば一酸化炭素発生量等）はあまり問題とならない。
【００１１】
【発明の実施形態】
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。
図１は、第１実施例としての燃焼装置を利用したバーナ１の概略構成を示す。バーナ１は、燃焼装置である複数のバーナユニット１０を所定間隔をあけて一列に並べ、その後方に設けられたノズル１１から燃料ガスが供給され、ノズル１１の周りから燃焼用１次空気がバーナユニット１０内に吸込まれ、上部の炎口から混合気が噴出して火炎を形成し、その火炎にはバーナユニット１０間を上昇する２次空気が供給されるように構成されている。ノズル１１は、バーナユニット１０に対応して、所定間隔をあけて１列に並べられる。
【００１２】
バーナユニット１０は、図２，図３に示すように、左右対称形の凹部を形成した１枚の板を中央で折曲げて重ね合わせ部屋を形成した淡側バーナ２０と、その淡側バーナ２０を挟んで両側面にさらに板を重ね合わせ部屋を形成した濃側バーナ３０と、淡側バーナ２０の炎口部２５に挿入する炎口板５０と、１次空気の取入れ口２２に挿入する略筒状のガススロート１２とから構成される。
淡側バーナ２０は、図４に示すような淡混合ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニット左板２１Ｌを中央で左右対称に折曲げて重ね合わせ混合気流路及び燃料ガス流路となる部屋（取入れ口２２，スロート部２３，混合室２４，淡炎口部２５）を一体的に形成したものであるが、左右対称であるために淡混合ユニット右板２１Ｒについて説明する。また、判りやすくするために、重ね合わされる平板部をハッチングで表示する。
淡側バーナ２０の側面を形成する淡混合ユニット右板２１Ｒは、平板部右２９Ｒを残してプレス板金により凹部を形成し、側面から見て左下部に設けられ燃焼用１次空気を吸込むロート形状の取入れ口右２２Ｒと、その下流で流路を絞るスロート部右２３Ｒと、Ｌ字状に折れ曲がりガススロート１２からの混合気と取入れ口２２Ｒよりの燃焼用１次空気とを混合する混合室右２４Ｒと、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口部右２５Ｒとを備える。
取入れ口２２Ｒの側面には、貫通した小孔の混合気噴出孔右２８Ｒが設けられる。
淡混合ユニット左板２１Ｌは、平板部左２９Ｌを残し、これらの凹部（取入れ口左２２Ｌ，スロート部左２３Ｌ，混合室左２４Ｌ，淡炎口部左２５Ｌ，燃料口左２６Ｌ）を淡混合ユニット右板２３Ｒと左右対称の形状にて形成し、混合気噴出孔左２８Ｌも設ける。
炎口板５０は、図６に示すように、左右に突出した２ヵ所の耳５０ｂとその間に等間隔で形成した３ヵ所の突起５０ａを有する２枚の板と突起５０ａに対応した溝をもつ２枚の板とを、突起５０ａとその溝とを重ね合わせて組み付ける。
ガススロート１２は、図７に示すように、平板部１２ｃを残して凹部を板金で形成した２枚の板を左右から重ね合わせてスポット溶接し、一部が狭められた略筒状の通路１２ａを作成する。中央部には、左右に２個の貫通した混合気口右１２Ｒ，混合気口左１２Ｌを設ける。
【００１３】
濃側バーナ３０は、図５に示すような左右対称の濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合ユニット左板３１Ｌを中央で３箇所の連結板３２により一体に連結され、連結板３２を底のして「コ」の字状に折曲げてから淡側バーナ２０の両側面に重ね合わせ混合気流路となる部屋をそれぞれ形成する。説明を判りやすくするために、淡側バーナ２０の説明と同様に、まず濃混合ユニット右板３１Ｒの形状を説明する。
濃混合ユニット右板３１Ｒは、平板部右３９Ｒ（図中ハッチングで表示）を残して凹部を形成し、凹部は、ガススロート１２の混合気口右１２Ｒから噴出する混合気の通路を形成する混合気導入室右３５Ｒと、同じく通路を作り上部に開口して混合気を噴出する濃炎口部右３７Ｒとを備える。
いっぽう、濃混合ユニット左板３１Ｌは、濃混合ユニット右板３１Ｒと左右対称の形状で、平板部左３９Ｌ（図中ハッチングで表示）を残して凹部を形成され、凹部は、混合気導入室左３５Ｌと、濃炎口部左３７Ｌとを備える。
【００１４】
バーナユニット１０は（図２，図３，図４参照）、まず、淡混合ユニット右板２１Ｒ及び淡混合ユニット左板２１Ｌを中央で折曲げて重ね合わせ平板部右２９Ｒ及び平板部左２９Ｌをスポット溶接して淡側バーナ２０を形成し、淡炎口部２５には、上部の開口より炎口板８０を挿入し、取入れ口２２には、ガススロート１２を挿入する。さらに連結板３２を底にして「コ」の字状に折曲げた濃側バーナ３０を外から重ね合せ、平板部右３９Ｒ及び平板部左３９Ｌをスポット溶接して作成する。こうして、淡側バーナ２０には、平板部２９を残し、取入れ口２２，スロート部２３，混合室２４，淡炎口部２５，燃料口２６が形成され、濃側バーナ３０には、混合気導入室右３５Ｒ，混合気導入室左３５Ｌ，濃炎口部右３７Ｒ，濃炎口部左３７Ｌが形成される。
淡側バーナ２０及び濃側バーナ３０の組立てにおいて、それぞれ１枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接するため、左右の淡混合ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニット左板２１Ｌ及び濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合ユニット左板３１Ｌの位置決めが簡単で製造が容易である。
【００１５】
バーナユニット１０への燃料ガス及び燃焼用空気の供給は、次のように行なわれる（図２，図３，図４参照）。まず、淡側バーナ２０に挿入されたガススロート１２では、その通路１２ａに向け、ノズル１１から燃料ガスが噴出される。噴出された燃料ガスは、途中が狭められた通路１２ａを通過し淡側バーナ２０の混合室２４へ入る。この時、同時に、ノズル１１とガススロート１２との隙間から燃焼用１次空気が吸引され、通路１２ａで混合されながら混合室２４へ入る。さらに、この混合気の流れにより、淡側バーナ２０の取入れ口２２とガススロート１２との隙間から燃焼用１次空気が混合室２４へ吸引される。
燃料ガスと燃焼用１次空気の混合気（以下淡混合気と呼ぶ）は、混合室２４で充分に混合され淡炎口部２５の炎口板８０を通り上部へ噴出する。また、燃料ガスの一部は、ガススロート１２内において１次空気を混合する途中で、混合気口右１２Ｒ，混合気口左１２Ｌより濃側バーナ３０の混合気導入室右３５Ｒ，混合気導入室左３５Ｌへ入る（図５参照）。
濃側バーナ３０では、ガススロート１２からの混合気が混合気口右１２Ｒ，混合気口左１２Ｌより混合気導入室右３５Ｒ，混合気導入室左３５Ｌへ入り、混合室右３４Ｒ，混合室左３４Ｌを通ってから、濃炎口部右３７Ｒ，濃炎口部左３７Ｌより上部へ噴出する。
このようにして、淡炎口部２５より噴出する混合気（淡混合気）は、取入れ口２２より１次空気を追加した分、濃炎口部右３７Ｒ，濃炎口部左３７Ｌより噴出する混合気（濃混合気）に比較して燃料ガスの濃度が薄くなる。
取入れ口２２は、ガススロート１２と軸芯を同軸つまり周囲に形成しているので、ガススロート１２から混合室２４へ入る混合気へすぐに燃焼用１次空気を追加して混合される。つまり混合点から炎口までの距離をスペース的に確保しやすいので、余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにできる。このため、淡側バーナ２０は、コンパクトでありながら１次空気の混合がよく燃焼が安定する。
【００１６】
次に、この燃焼装置１を燃焼させた時の窒素酸化物（ＮＯX ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の発生量と空気比の関係について説明する。
図１０，図１１は、横軸が空気比を、縦軸がＮＯX ，ＣＯ／ＣＯ2 を表し、空気比の変化に対して両者の発生量変化を表したグラフである。濃混合気の空気比を０．６に、濃側バーナガス量：淡側バーナガス量＝３：７に、２次空気比を０．４５に設定し、図１０が淡混合気の空気比（λL ）のみを変化させ、図１１が全体の空気比（λT ）のみを変化させたグラフである。
淡混合気の空気比λL を変化させると、図１０に示すように、極端にλL が小さい区間（λL ＝０．７以下）と極端にλL が大きい区間（λL ＝２．２以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００５以上）し、λL ＝１．４付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小で安定する。ＮＯX は、λL を低下させると徐々に増大し、λL ＝１．４以下で５０ｐｐｍを越える。
全体の空気比λT を変化させると、図１１に示すように、極端にλT が小さい区間（λT ＝１．４以下）と極端にλT が大きい区間（λT ＝３．０以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００５以上）し、λT ＝２．２５付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００１）で安定する。ＮＯX は、λT を低下させると徐々に増大し、λT ＝１．８以下で５０ｐｐｍを越える。
ちなみに、同様のテストを従来の燃焼装置（特開平６−３４７０１３号公報に示された図１８の構成をもつ燃焼装置）において行なうと、図１２，図１３に示すようなグラフが得られる。
淡混合気の空気比λL を変化させると、図１２に示すように、λL が小さい区間（λL ＝１．２以下）とλL が大きい区間（λL ＝２．２以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００５以上）し、λL ＝１．６付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小となる。安定区間は存在しない。ＮＯX は、λL の低下とともに徐々に増大し、λL ＝１．８以下で５０ｐｐｍを越える。
全体の空気比λT を変化させると、図１３に示すように、λT が小さい区間（λT ＝１．４以下）とλT が大きい区間（λT ＝２．２以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００５以上）し、λT ＝１．８付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００２）となる。安定区間は存在しない。
ＮＯX は、λT を低下させると徐々に増大し、λT ＝１．８以下で５０ｐｐｍを越える。
【００１７】
実施例のバーナ１とこの従来例とを比較すると、バーナ１は、濃側バーナ３０と淡側バーナ２０において、濃側炎口の周りから２次空気を供給されて同時に燃焼するので、特に淡混合気においては１次空気比を極端に高くする必要はなく２次空気と合わせて良好燃焼させることができる。そのため、特に淡側バーナ２０において、従来のように１次空気の比率が極めて高い場合と比較して燃焼良好域の空気比幅の範囲が空気比の低い側に拡大し、２次空気をも含めた全体の空気の混合比変更幅に余裕ができるとともに、燃焼良好域も拡大する。
例えば、全体の空気比λT の変化における燃焼良好幅ΔλT がバーナ１でΔλT ＝１．６に対し、従来例でΔλT ＝０．８と狭く、ＣＯ／ＣＯ2 についても、実施例が最小でＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００１に対し従来例が最小でＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００２と多い。淡混合気の空気比λL についても同じような相違がある。また、λL の設定においては、ＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 が少ない点を選択し、従来例でλL ＝１．９、バーナ１でλL ＝１．４に設定する。しかしながら、従来例のλL ＝１．９の設定は、可燃空気比の上限λL ＝２．２に近いので、ちょっとした空気比の変動で火炎がリフトしたり、あるいは燃焼限界を越えＣＯ／ＣＯ2 が急増してしまう。いっぽう、バーナ１のλL ＝１．４の設定は、可燃空気比の変化幅の中央であり、空気比の変化に対してもリフトしずらく燃焼状態が悪くならない。
また、全体の空気比λT を大きくしても良好燃焼できるため、特に小ガス量で燃焼させた時にλT を大きくし、露点を上げることができる。そのため、熱交換器に付着するドレン発生が減少し耐久性が向上する。
【００１８】
また、実施例のバーナ１と別の従来例（特開平７−４２９１７号公報に示されたもの）とを比較すると、燃料ガス量を低下させて燃焼させた時に、主に淡側バーナ２０の炎口の赤熱発生に大きな差がある。炎口の赤熱は、一般に混合気の噴出速度より燃焼速度が上まわり火炎が炎口に近づいた時に発生し、燃焼限界を決定する現象の一つである。
バーナ１は、燃料ガス量を減少させると、淡側バーナの混合気通路途中で空気を吸引している構成から、淡側バーナ２０のガス量比率ＩL （淡側バーナの燃料ガス量／全体の燃料ガス量）が低下（例えばＩL ＝０．７→０．５）し淡側バーナ２０の１次空気量もそれほど減少しない。つまり、淡側バーナ２０の空気比λL （淡側バーナの１次空気比／理論空気量）も同時に大きくなる（例えばλL ＝１．４→２．０）。混合気の燃焼速度は、空気比λL ＝１．０付近で最大となる特性を示すので、空気比λL の増加（１．４→２．０）により、遅くなる。
いっぽう、混合気の噴出速度も遅くなるが、燃焼速度の低下割合の方が大きいので、火炎が炎口を赤熱してしまうことが妨げられる。従って、燃料ガス量がより少なくなる状態まで炎口の赤熱が起こらず燃焼限界が広くなる。なお、燃料ガス量を減少させた時には、ＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の増加より炎口の赤熱が先に起こり問題となる。
さらにまた、こうした燃焼性能ばかりでなく、構成の点においても、別の従来例とは相違がある。従来例では、１つのバーナユニットに対しノズルが２個使用され、それぞれから独立して濃淡炎口へ混合気を供給している。したがって、１つのバーナユニットに対しノズルが１個使用されるタイプのバーナをこの従来例のバーナに切り換えようとすると、改造部品の点数が多く改造費用が高価になってしまう。
これに対し実施例のバーナ１では、１つのバーナユニットに対しノズルが１個使用される構成であるので、ノズルまでの燃料ガス流路がそのまま使用でき、改造部品の点数が少なくでき改造費用が安価である。
【００１９】
次に、参考例について説明する。
図１４は、参考例としての燃焼装置（バーナユニット１００）の構成図である。第１実施例と同様に、バーナユニット１００を一列に並べたバーナとして利用されるが、その構成は類似しているのでバーナ組立図の説明は省略する。
バーナユニット１００は、プレスで左右対称形の凹部を形成した１枚のステンレス製の板を中央で折曲げて重ね合わせ部屋を形成した淡側バーナ２００と、その淡側バーナ２００を挟んで両側面にさらに板を重ね合わせ部屋を形成した濃側バーナ３００と淡側バーナ２００の炎口部２５０に挿入する炎口板８０とから構成される。
淡側バーナ２００は、図１５に示すような左右対称の淡混合ユニット右板２１０Ｒ，淡混合ユニット左板２１０Ｌを中央で折曲げて重ね合わせ混合気流路及び燃料ガス流路となる部屋を一体的に形成したものである。説明を判りやすくするために、まず各部屋の側面形状を構成する淡混合ユニット右板２１０Ｒの形状を説明する。
淡混合ユニット右板２１０Ｒは、平板部右２９０Ｒ（ハッチングで図示する）を残してプレス板金により凹部を形成し、側面から見て左下部に設けられ外部から燃焼用１次空気を吸込むロート形状の空気口右２２０Ｒと、その下流で流路を絞るスロート部右２３０Ｒと、空気口上部でＬ字状に吸引通路右２７０Ｒを形成しスロート部右２３０Ｒに連通して燃料ガスと燃焼用１次空気を供給する取入れ口右２６０Ｒと、スロート部右２３０Ｒ内に設けられ吸引通路右２７０Ｒから連通し先端で空気流路方向へ折れ曲がって開口する開口部右２８５Ｒと、Ｌ字状に折れ曲がり空気口２２０Ｒよりの燃焼用１次空気と取入れ口右２６０Ｒからの混合気とを混合する混合室右２４０Ｒと、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口部右２５０Ｒとを備える。
取入れ口２６０Ｒの側面には、貫通した小孔の混合気噴出孔右２８０Ｒが設けられる。
【００２０】
濃側バーナ３００は、図１６に示すような左右対称の濃混合ユニット右板３１０Ｒ，濃混合ユニット左板３１０Ｌを連結板３２０を底にして中央で「コ」の字状に折曲げてから淡側バーナ２００の両側面に重ね合わせ混合気流路となる部屋をそれぞれ形成する。
濃混合ユニット右板３１０Ｒは、平板部右３９０Ｒ（ハッチングで図示する）を残して凹部を形成し、凹部は、混合気噴出口右２８０Ｒから噴出する混合気の通路を形成する混合気導入室右３５０Ｒと、同じく通路を作り上部に開口して混合気を噴出する濃炎口部右３７０Ｒとを備える。
いっぽう、濃混合ユニット左板３１０Ｌは、濃混合ユニット右板３１０Ｒと左右対称の形状に形成される。
【００２１】
バーナユニット１００への燃料ガス及び燃焼用空気の供給は、次のように行なわれる（図１４，図１５参照）。まず、淡側バーナ２００の取入れ口２６０に向け、ノズルから燃料ガスが噴出される。噴出された燃料ガスは、途中が狭められた取入れ口２６０を通過し先端で方向を変え開口部２８５から混合室２４０方向へ噴出しスロート部２３０へ入る。
この時、同時に、ノズルと取入れ口２６０との隙間から燃焼用１次空気が吸引され、混合されながら混合室２４０方向へ噴出する。さらに、この噴出する混合気の流れにより、空気口２２０から燃焼用１次空気が混合室２４０へ吸引される。 燃料ガスと燃焼用１次空気の混合気（以下淡混合気と呼ぶ）は、混合室２４０で充分に混合され淡炎口部２５０の炎口板８０を通り上部へ噴出する。また、混合気の一部は、取入れ口２６０内において途中で、混合気噴出口右２８０Ｒ，混合気口噴出口左２８０Ｌより淡側バーナ３００の混合気導入室右３５０Ｒ，混合気導入室左３５０Ｌへ入り濃炎口部右３７０Ｒ，濃炎口部左３７０Ｌより上部へ噴出する。
このようにして、淡炎口部２５０より噴出する混合気（淡混合気）は、空気口２２０より１次空気を追加した分、濃炎口部右３１０Ｒ，濃炎口部左３１０Ｌより噴出する混合気（濃混合気）に比較して燃料ガスの濃度が薄くなる。
このバーナユニット１００では、混合室２４０へ入る混合気へすぐに燃焼用１次空気を空気口２２０から追加して混合するので、混合点から炎口までの距離をスペース的に確保しやすい。その結果、余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにできる。しかも、コンパクトでありながら淡側バーナ２００の１次空気の混合がよく燃焼が安定する。
また、参考例においても、第１実施例と同様なテスト結果が得られた（図１０，図１１参照）。
【００２２】
次に、第２実施例について説明する。
図１７は、第２実施例としての燃焼装置（バーナユニット）を構成する淡側バーナの構成図である。第１実施例と同様に、バーナユニットを一列に並べたバーナとして利用されるが、その構成は類似しているのでバーナ組立図の説明は省略する。
バーナユニットは、１枚のステンレス製の板を中央で折曲げて重ね合わせ中央部に部屋を形成した淡側バーナ２０３と、その淡側バーナ２０３を挟んで両側面にさらに板を重ね合わせ部屋を形成した濃側バーナと淡側バーナ２０３の炎口部２５３に挿入する炎口板８０とから構成される。
淡側バーナ２０３は、左右対称の淡混合ユニット右板２１３Ｒ，淡混合ユニット左板２１３Ｌを重ね合わせ混合気流路及び燃料ガス流路となる部屋を一体的に形成したものである。
淡側バーナ２０３は、平板部２９３を残して板金により凹部を形成し、側面から見て左下部に設けられ外部から燃料ガスを吹込まれるとともに燃焼用１次空気を吸込むロート形状の取入れ口２２３と、その下流で流路を絞るスロート部２３３と、スロート部２３３の流路方向端に設けられたシート部２６３と、Ｌ字状に折れ曲がり取入れ口２２３よりの燃焼用１次空気と燃料ガスとを混合する混合室２４３と、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口部２５３とを備える。
取入れ口２２３には、略筒状のガススロート２１３が挿入され、シート部２６３には、流路を開閉するバルブ２７３とバルブ２７３をシート部２６３に押し付けるように付勢するバネ２８３とが設けられる。ガススロート２１３は、凹部を板金で形成した２枚の板を左右から重ね合わせてスポット溶接し、左右の側面に２個の貫通した混合気口右２１３Ｒ，混合気口左２１３Ｌを設ける。
バーナユニットへの燃料ガス及び燃焼用空気の供給は、次のように行なわれる。まず、淡側バーナ２０３に挿入されたガススロート２１３へ、ノズルから燃料ガスが噴出される。噴出された燃料ガスは、ガススロート２１３内を通過し淡側バーナ２０３の混合室２４３へ入る。この時、同時に、ノズルとガススロート２１３との隙間から燃焼用１次空気が吸引され、ガススロート２１３内で混合されながら混合室２４３へ入る。さらに、この混合気の流れにより、淡側バーナ２０３の取入れ口２２３とガススロート２１３との隙間から燃焼用１次空気が混合室２４３へ吸引される。
燃料ガスと燃焼用１次空気の混合気（以下淡混合気と呼ぶ）は、混合室２４３で充分に混合され淡炎口部２５３の炎口板８０を通り上部へ噴出する。また、燃料ガスの一部は、ガススロート２１３内において１次空気と混合される途中で、混合気口右２１３Ｒ，混合気口左２１３Ｌより濃側バーナへ入る。濃側バーナへ入った混合気は、上部の濃側炎口部より噴出する。
【００２３】
バルブ２７３は、バネ２８３によって、スロート部２３３端に形成されたシート部２６３を塞ぐ方向に付勢され、混合気のスロート部２３３を通過する勢いが弱くなると、このシート部２３３を塞ぐ。つまり、ノズルからの燃料ガス量が減少して所定量以下になると、スロート部２３３から混合室２４３への混合気流入がストップし、混合気は、混合気口右２１３Ｒ，混合気口左２１３Ｌより濃側バーナのみへ入る。
従来より濃淡バーナの淡側バーナにおいては、空気の割合が多い混合気を使用するため燃料ガス量の低下につれて逆火しやすいが、この燃焼装置の淡側バーナ２０３は、逆火前に淡側バーナ２０３のみを消火し逆火による赤熱を防ぐことができる。その結果、燃料ガス量をこの所定燃料ガス量以下に低下させて濃側バーナのみで燃焼させることができるので、ブンゼンバーナとして濃側バーナの燃焼能力ぎりぎりまで燃料ガス量を絞ることができターンダウン比が大きくとれる。
【００２４】
なお、従来例との比較において、いずれの実施例も、濃混合気の空気比を０．６に、濃側バーナガス量：淡側バーナガス量＝３：７に、２次空気比を０．４５に設定して淡混合気の空気比（λL ）あるいは全体の空気比（λT ）のみを変化させたグラフを用いて説明したが、それに限らず様々なテストを行ない、良好な燃焼範囲が決定された。それは、

である。
ただし
全体の燃料ガス量＝濃側バーナの燃料ガス量＋淡側バーナの燃料ガス量
λT ＝λR ×ＩR ＋λL ×ＩL ＋λ2
この範囲では、ＣＯ／ＣＯ2 ≦０．００５という結果が得られた。
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。例えば、実施例では、淡側バーナ２０及び濃側バーナ３０の組立てにおいて、それぞれ１枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接したが、左右の淡混合ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニット左板２１Ｌ及び濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合ユニット左板３１Ｌを別体で作成し、位置決めをしながらスポット溶接をしてもよい。この場合は、プレス型が大型にならず型費が安価である。あるいは、逆に、実施例では、炎口板５０を４枚の板から製造したが、４枚の板をやめ１枚あるいは２枚の板を折曲げてからスポット溶接することにより製造してもよい。プレス型が大型になるかわりにスポット溶接時の位置決めが簡単になる。
また、炎口板５０は、図２及び図６に示すように、上面から見てほぼ同一形状のスリットが形成されるものであったが、図８あるいは図９に示すように、大きさの違うスリットの組み合わせや波形状の炎口を形成するものであってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の燃焼装置によれば、淡側バーナにおいて燃焼用１次空気を追加される混合点から炎口までの距離をスペース的に確保しやすいので、余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにできる。また、コンパクトでありながら１次空気の混合がよく燃焼が安定する。
特に、第２取入れ口の軸芯を第１取入れ口と同軸の構成にしたものでは、例えば第２取入れ口が第１取入れ口の周囲に形成されるため、よりいっそう余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにできる。
【００２６】
請求項２記載の燃焼装置によれば、燃焼条件を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。
【００２７】
請求項３記載の燃焼装置によれば、淡側バーナを逆火前に消火し逆火による赤熱を防ぐことができる。また、燃焼能力の変更幅即ちターンダウン比が大きくとれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例としての燃焼装置の概略構成図である。
【図２】バーナユニット１０の上面図及び側面図である。
【図３】バーナユニット１０の断面図及び背面図である。
【図４】淡側バーナ２０の部品図である。
【図５】濃側バーナ３０の部品図である。
【図６】炎口板５０の斜視図である。
【図７】ガススロート２１３の概略構成図である。
【図８】バーナユニットの上面図である。
【図９】バーナユニットの上面図である。
【図１０】実施例における空気比の変化に対してＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。
【図１１】実施例における空気比の変化に対してＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。
【図１２】従来例における空気比の変化に対してＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。
【図１３】従来例における空気比の変化に対してＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。
【図１４】バーナユニット１００の上面図及び側面図である。
【図１５】淡側バーナ２００の部品図である。
【図１６】濃側バーナ３００の部品図である。
【図１７】淡側バーナ２０３の概略構成図である。
【図１８】従来例としての燃焼装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ バーナ
１０，１００ バーナユニット
１１ ノズル
１２，２１３ ガススロート
２０，２００，２０３ 淡側バーナ
２１Ｒ，２１３Ｒ 淡混合ユニット右板
２１Ｌ，２１３Ｌ 淡混合ユニット左板
２２，２２０，２２３ 取入れ口
２３，２３０，２３３ スロート部
２４，２４０，２４３ 混合室
２５，２５０，２５３ 淡炎口部
２６ 燃料口
２９，３９，２９３ 平板部
３０，３００ 濃側バーナ
３１Ｒ 濃混合ユニット右板
３１Ｌ 濃混合ユニット左板
３５，３５０ 混合気導入室
３７，３７０ 濃炎口部

Claims (3)

1. 燃料ガスと燃焼用１次空気とを吸入混合して理論空気比以上の淡混合気を淡側炎口から噴出する淡側バーナと、
   その両側で上記理論空気比以下の濃混合気を濃側炎口から噴出する濃側バーナとを一体的に備え、濃側炎口の周りから燃焼用２次空気を供給しつつ、これらの淡側バーナ及び濃側バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、
   上記淡側バーナは、燃焼用１次空気と燃料ガスとを吸入する第１取入れ口を備え、燃焼用１次空気と燃料ガスとを第１取入れ口より吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、淡側炎口への混合気流路に、軸芯を上記第１取入れ口と同軸に形成し空気のみを吸入する第２取入れ口を上記第１取入れ口の周囲に設けたことを特徴とする燃焼装置。
2. 全体の燃料ガス量（濃側バーナの燃料ガス量と淡側バーナの燃料ガス量との合計）に対する上記濃側バーナの燃料ガス量の比を３０〜４０％に、
   理論空気量に対する上記濃側バーナの１次空気量の比を５０〜８０％に、
   理論空気量に対する上記淡側バーナの１次空気量の比を１４０〜１７０％に、
   理論空気量に対する全体の２次空気量の比を３０〜５０％に設定したことを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
3. 上記淡混合ユニットは、淡側炎口への混合気供給通路に開閉弁を設けて所定燃料ガス量以下では開閉弁を閉じて混合気の淡側炎口への供給を遮断することを特徴とする請求項１記載あるいは請求項２記載の燃焼装置。

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