JP4963621B2 - 低ＮＯｘガスバーナ - Google Patents

Description

本発明は、ガスバーナに関し、特に燃焼効率を低下させることなく、又、ＣＯの発生量を増大させることなく、窒素酸化物の発生を抑制し得る低ＮＯｘガスバーナに関する。

本願出願人は、先に特許第２８５２１０８号及び特許第３０１４１６６号により、低ＮＯｘバーナを開示したが、本発明はそれらを改良し、更に低ＮＯｘ化を図るものである。
本願出願人の特許第２８５２１０８号（下記の特許文献１）に係る発明は、円形の火炎放射口を有し、ウインドボックスに連なる円筒状のエアコーンと、内外二重の円筒壁と、内外円筒壁の間をその両端部で閉鎖する環状壁とから成り、外側壁の火炎放射口側には複数のガス噴射ノズルが設けられ、エアコーンの内部に同軸に配置され、その外側壁とエアコーンの内面との間と、内筒内部とにそれぞれ空気供給路を形成すると共に、燃料ガス供給管に接続し、燃料ガス供給管から供給される燃料ガスをガス噴射ノズルから噴射するガスヘッダと、エアコーンの内径より小さい最大径を有し、上記ガスヘッダのガス噴射ノズルより奥側（火炎放射口と反対側）でガスヘッダの外壁に取付けられる保炎板と、ガスヘッダの前面（火炎放射口側）に設けられる制風板と、その他公知の構成要素とから成るガスバーナにおいて、保炎板の周縁に切欠きを設けたり、又は空気流通孔を設けたりして、保炎板の下流に不均一な空燃比分布を生じさせることにより、所謂濃淡燃焼を行わせることを特徴とするものである。

又、その改良として、本願出願人の特許第３０１４１６６号（下記の特許文献２）に係る発明にあっては、上記の如きガスバーナにおいて、保炎板に設けられる空気供給路となる複数の孔または切欠きの位置に対応して、ガス噴射ノズルの位置若しくはガス噴射方向を適切に設定すること、具体的には、ガスヘッダのガス噴射ノズルの少なくとも一部、望ましくは半数以上を、保炎板に設けられる空気供給路となる複数の孔または切欠きの存しない方向に向けて開口させること、更には又、保炎板に空気供給路を形成するため設けられる切欠きまたは孔に、それぞれその中心軸側の縁辺から火炎放射口に向かって延びる隔離板を設けること、更に又、保炎板と制風板の位置に対応して、エアコーンの前面開口の位置を適切に選定することによって、燃焼効率を損なうことなく、又、ＣＯの発生を増大せしめることなく、窒素酸化物ＮＯｘの発生を少なくし、かつ、拡散形あるいは広角形の安定した火炎を発生させることに成功した。

特許第２８５２１０８号公報 特許第３０１４１６６号公報

然しながら、この先発明バーナ（上記特許第３０１４１６６号に係るバーナ。以下、同様。）には更に改良の余地があることが判明した。
即ち、この先発明バーナは、一般にボイラや冷温水発生装置等に使用され、東京都の低ＮＯｘ基準となっているＮＯｘ排出濃度６０ｐｐｍ［Ｏ₂＝０％換算値（以下同じ）］以下を達成すべく発明されたもので、４０〜６０ｐｐｍ程度のＮＯｘの排出濃度で燃焼を行うものであるが、近年、大気汚染が問題視される中、大気汚染物質の一つとしてのＮＯｘの排出量の更なる低減が望まれている。
本発明は、この要望に応えるべく、ＮＯｘの排出濃度を従来比半減を目標に、先発明バーナに改良を加えた結果、２０〜３０ｐｐｍを達成したものである。

前記特許３０１４１６６号で開示したバーナは、４種類の低ＮＯｘ化技術、即ち、（イ）自己排ガス再循環、（ロ）薄膜火炎、（ハ）分割火炎、（ニ）濃淡燃焼、という４種類の低ＮＯｘ化技術を組み合わせたものであった。
これに対して本発明は、更に次の２種類、即ち、（ホ）燃料二段燃焼、（ヘ）希薄予混合燃焼、という低ＮＯｘ化技術を組み合わせたことを特徴としている。

即ち、本発明に係る低ＮＯｘガスバーナは、
バーナの中心軸の周りに、下記のa項及びb項に記載の火口、即ち、
ａ）バーナの中心軸に交差する方向に、ガス濃度の高い低空気比燃焼火炎を発生する第一火口（Rich combustion burner）と、
ｂ）バーナの中心軸に略平行な方向に、ガス濃度の低い高空気比燃焼火炎を発生する第二火口(Lean combustion burner)と、
をそれぞれ複数配置して成ることを特徴とするものである。
尚、本明細書及び特許請求の範囲において、「火口」とは、燃料ガスが自由空間に噴出する開口をいうものとする。

第一火口と第二火口の配置に関してはさまざまな態様のものが可能であり、例えば、第一火口と第二火口を円周方向に交互に配設したり、第一火口と、第二火口を、それぞれバーナ中心軸と同心に設けられる第一ピッチサークルＣ₁上と、第二ピッチサークルＣ₂上に位置するように配設したりすることが可能である。
また、第二火口が、第一火口より前方に、かつ第一ピッチサークルＣ₁の外側に開口するよう配設することが推奨される。
更にまた、第一火口の開口中心線がバーナ中心線と直交するよう構成することも推奨される。

第二火口から噴射するガス量は、全ガス量の２５％以上、７５％以下とすることが望ましく、最も望ましくは、全ガス量の４０％以上、６０％以下とすることが好適である。
又、第二火口から噴射する予混合ガスの空気比は、１．５以上、２．０以下とすることが望ましく、最も望ましくは、１．６以上、１．８以下とすることが好適である。

本発明の具体的で好適な一形態に係る低ＮＯｘガスバーナは、
前側に円形の火炎放射口を有し、後側はウインドボックスに連なる円筒状のエアコーンと；
内外二重の円筒壁と、内外円筒壁の間をその前後両端部で閉鎖する環状壁とから成り、エアコーンの内部に同軸に配置され、その外側円筒壁とエアコーンの内面との間と、内側円筒壁の内部とにそれぞれ空気供給路を形成すると共に、外側円筒壁の火炎放射口側には上記第一火口のための複数の第一ガス噴射ノズルが設けられ、燃料ガス供給管から供給される燃料ガスを上記第一ガス噴射ノズルから噴射するガスヘッダと；
直径はエアコーンの内径より小さく、上記ガスヘッダが貫通する中心孔と、空気供給路となる複数の孔又は切欠きとを有し、上記ガスヘッダの外側円筒壁の上記第一ガス噴射ノズルより後側に取り付けられる保炎板と；
ガスヘッダの前面に設けられる制風板と；を具備し；
ガスヘッダの第一ガス噴射ノズルの少なくとも一部を、保炎板に設けられる空気供給路となる前記複数の孔又は切欠きの存しない方向に向けて開口させると共に；
上記保炎板に形成した上記空気供給路となる複数の孔又は切欠き部分に、保炎板に対して前後方向に延びる隔離板又は隔離管を取り付け；
当該隔離板又は隔離管の内部で開口するよう、上記第二火口のための第二ガス噴射ノズルを隔離板又は隔離管の後端側から導入し、隔離板又は隔離管の前端側開口部が上記第二火口を形成するよう構成したこと；
を特徴とする。

その場合において、第一ガス噴射ノズルの少なくとも半数以上、若しくは全部を、保炎板に設けられる空気供給路となる複数の孔又は切欠きの存しない方向に向けて開口させることが推奨される。

又、制風板には、その中心軸の回りに複数の空気孔を設けることが望ましく、当該空気孔は、制風板の中心軸を中心として放射状かつ対称に設けられた旋回空気流発生用の切起こしにより形成することが推奨される。

エアコーンの火炎放射口側の開口は、制風板よりエアコーン直径の１／１０だけ前方の前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間に位置するよう構成したり、第一ガス噴射ノズルを覆う前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間に位置するよう構成したり、或いはまた、第一ガス噴射ノズルが開口する前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間に位置するよう構成することが望ましい。

以上の本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの特徴を要約して説明すれば、下記の通りである。
（１）本発明においては、先発明バーナにおけるガス噴射ノズル（以下、「一次ガス噴射ノズル」という。）による火口（本発明において「第一火口」という。）に加えて、第二火口を設けるものであり、そのため、本発明の望ましい形態においては、先発明バーナにおける保炎板の後ろ側に、第二火口用の新たな二次ガス噴射ノズルを設け、これを囲うように保炎板の後ろ側まで延長された隔離板又は隔離管の内部に二次ガスを噴射するように構成する。
（２）上記二次ガスによって、隔離板又は隔離管の内部に希薄予混合ガスを作り、先端の開放部（第二火口）において希薄予混合燃焼させる。
（３）保炎板の前側に配置された第一火口用の一次ガス噴射ノズル（先発明バーナのガス噴射ノズルに相当）から噴射される一次ガスを低空気比（即ち、高いガス濃度）で燃焼させ、保炎板の後ろ側に配置された第二火口用の二次ガス噴射ノズル（本発明において新たに設けられたノズル）から噴射される二次ガスを、高空気比（即ち、低いガス濃度）で燃焼させることで、燃料二段燃焼を行うようにする。
（４）先発明バーナは、前記の如く、自己排ガス再循環、薄膜火炎、分割火炎、濃淡燃焼の組み合わせであるが、本発明は、さらに希薄予混合燃焼、燃料二段燃焼を組み入れたものである。
（５）エアコーンの最も望ましい開口位置は、一次ガス噴射ノズルが全露出する前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間である。
（６）隔離板（隔離管）の先端の位置は、一次ガス噴射ノズルの開口を覆う位置から、制風板よりもやや前方の位置までの間とすることが望ましい。
（７）第二火口の予混合部の二次ガス量は全体の２５〜７５％とするが、４０〜６０パーセントが最も望ましい。
（８）第二火口の予混合部の空気比は１．５〜２．０とするが、１．６〜１．８が最も望ましい。
（９）先発明バーナは、ＮＯｘの排出濃度６０ｐｐｍ（Ｏ₂＝０％換算値）以下を目的に発明されたもので、４０〜６０ｐｐｍ程度のＮＯｘ排出濃度で燃焼を行うものであるが、本発明は、そのような先発明バーナに上記第二火口を加えるという改良を施すことにより、従来比にして半減の２０〜３０ｐｐｍを達成したものである。

このように、本発明は前記の如き先発明バーナにおいて、保炎板の後ろ側に配置され、ガスヘッダの外側壁に設けられた、空気供給路となる複数の孔または切欠きと同数の二次ガス噴射ノズルを、保炎板の後ろ側まで延長された隔離板又は隔離管の内部まで導入し、適切にガス量を設定することにより、隔離板内または隔離管内において希薄予混合燃焼を行うことができる。
又、保炎板の前側に配置された一次ガス噴射ノズルから噴射されるガスを低空気比で燃焼させ、保炎板の後ろ側に配置された二次ガス噴射ノズルから噴射されるガスを高空気比で燃焼させることで燃料二段燃焼が達成される。
これらの希薄予混合燃焼、燃料二段燃焼という二つの低ＮＯｘ化技術を追加して組み合わせることで、本発明においては、ＮＯｘの排出濃度を従来比半減の２０〜３０ｐｐｍにすることができる。

以下、図面に示す実施例を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの一実施例の構成を示す断面図、図２は図１に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図、図３は本発明に係る低ＮＯｘガスバーナのもう一つの実施例の構成を示す断面図、図４は図３に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図、図５は更に別の実施例における一次ガス噴射ノズル、二次ガス噴射ノズル及び隔離管の配置を示す断面図、図６は本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの更にもう一つの実施例の構成を示す断面図、図７は図６に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図、図８は図３に示した実施例における第一火炎（低空気比燃焼火炎）及び第二火炎（高空気比燃焼火炎）の形成状態を示す断面図、図９は図８に示した第一及び第二火炎の形成状態を示す正面図である。

而して、これらの図中、１，１１はエアコーン、２は取付フランジ、３はウインドボックス、４は図示されていない送風機に接続する空気供給管、５，１５はガスヘッダ、５ａ，１５ａは一次ガス噴射ノズル、５ｂ，１５ｂは二次ガス噴射ノズル、６は燃料ガス供給管、７，１７は保炎板、７ａは切欠き、１７ａは孔、
８は制風板、８ａは切起こし、９は隔離板、２０は隔離管、Ａ１〜Ａ４は空気流、ｆ１は第一火口、ｆ２は第二火口、Ｆ１は第一火炎（低空気比燃焼火炎）、Ｆ２は第二火炎（高空気比燃焼火炎）、Ｇ１は一次ガス、Ｇ２は二次ガス、Ｗ１〜Ｗ４は空気供給路である。

まず、図１及び図２に示した実施例について説明する。
エアコーン１とウインドボックス３とは、このガスバーナを所望の場所に取り付けるため設けられる取付フランジ２に溶接される。ガスヘッダ５は、内外二重の円筒壁と、当該内外円筒壁の間をその前後両端部で閉鎖する環状壁とから成り、外側の円筒壁の火炎放射口側端部近くには複数の一次ガス噴射ノズル５ａが設けられる。

このガスヘッダ５はエアコーン１の内部に同軸に配置され、その外側円筒壁とエアコーン１の内面の間と、内側円筒壁の内部とには、それぞれ空気供給路が形成される。一方、このガスヘッダ５は、燃料ガス供給管６に接続され、そこから供給される燃料ガスを一次ガス噴射ノズル５ａから噴射する。ガスヘッダ５の前面には、制風板８が設けられている。

この制風板８は、略円形の板であり、空気の供給路を開くために、その中心軸の周りに放射状かつ回転対称に、複数の切起こし８ａ、８ａが設けられている。この切起こし８ａ、８ａを設けるのは、切起こし８ａ、８ａによって生じる開口から噴出する空気により、火炎噴射口の中心軸の周りに強い旋回気流を生じさせるためである。
この切起こし８ａ、８ａにより開かれた空気供給路をＷ１（図２参照）とし、制風板８とガスヘッダ５の端面との間を通り、制風板８の外周縁の外側からその前方に流れる空気供給路をＷ２とする。

公知の保炎板７は環状の板であり、上記ガスヘッダ５の外側円筒壁の一次ガス噴射ノズル５ａより後側、即ち、火炎放射口とは反対側に取り付けられる。又、公知の保炎板は、その外径がエアコーン１の内径より小さく、そのためエアコーン１の内面と保炎板の外周縁との間にも空気の供給路Ｗ４が形成されている。

又、この保炎板７には、切欠き７ａ（図４の実施例の場合は孔１７ａ）を設けて、空気供給路Ｗ３を形成する。この切欠き又は孔には、保炎板の後側まで延びる隔離板９（図４の実施例の場合は隔離管２０）を設ける。
又、保炎板７の後側に配置され、ガスヘッダ５の外側円筒壁に設けられた、保炎板の複数の切欠き又は孔と同数の二次ガス噴射ノズル５ｂを、保炎板の後側まで延長された隔離板９又は隔離管の内部まで導入する。

従って、本発明に係る低ＮＯｘガスバーナにおいて、燃焼のため供給される空気は、制風板８に設けた切起こし８ａ、８ａにより開かれた第一の空気供給路Ｗ１を通る一次空気Ａ１（図１参照）と、制風板８の外周縁を通過する第二の空気供給路Ｗ２を経由する二次空気Ａ２と、保炎板７に設けた切欠き又は孔により開かれた第三の空気供給路Ｗ３を通る三次空気Ａ３と、エアコーン１と保炎板７との間に設けられた間隙を経由する第四の空気供給路Ｗ４を通る四次空気Ａ４とである。
又、燃料ガスは、ガスヘッダ５の保炎板より前側に配置された複数の一次ガス噴射ノズル５ａから噴射される一次ガスＧ１と、保炎板の後側に配置され、保炎板の後側まで延長された隔離板又は隔離管の内部まで導入された複数の２次ガス噴射ノズル５ｂから噴射される二次ガスＧ２とである。

上記一次ガス噴射ノズル５ａから噴射された一次ガスは空気と混合されて、ガス濃度の高い低空気比ガスとなり、第一火口ｆ１において低空気比燃焼が行われる。
他方、上記二次ガス噴射ノズル５ｂから噴射された二次ガスは空気と混合されて、ガス濃度の低い高空気比ガスとなり、第二火口ｆ２において高空気比燃焼が行われる。

この実施例において、複数の一次ガス噴射ノズル５ａ（及びこれによって形成される複数の第一火口ｆ１）は、図２に示すように、バーナ中心軸と同心に設けられる第一ピッチサークルＣ₁上に配置され、又、複数の二次ガス噴射ノズル５ｂ（及びこれによって形成される複数の第二火口ｆ２）は、バーナ中心軸と同心に設けられる第二ピッチサークルＣ₂上に配置されている。
又、図１に示すように、第二火口ｆ２は、第一火口ｆ１より前方に、かつ、図２に示すように、第一ピッチサークルＣ₁の外側に開口するように配置されている。
又、図２に示すように、一次ガス噴射ノズル５ａ（第一火口ｆ１）の開口中心線は、バーナ中心線と直交するように設けられている。

本発明の特徴の一つは、先発明バーナの場合と同様に、保炎板７に設けた空気供給路とガスヘッダ５に設けた一次ガス噴射ノズル５ａの相対位置関係に関するものであり、その特徴とするところは、後者の少なくとも一部を、保炎板７の空気供給路を形成する切欠き７ａ又は孔の存しない領域に向けて開口させることである。
本発明のもう一つの新たな特徴は、一次ガスＧ１を燃焼させる空気比と二次ガスＧ２を燃焼させる空気比との相関関係に関するものであり、その要旨とするところは、一次ガスＧ１は低空気比で燃焼させ、二次ガスＧ２は高空気比（１．５〜２．０程度）により希薄予混合燃焼をさせることで、全体としては適正空気比として、完全燃焼させる点にある。

図１及び図２に示された実施例では、保炎板７の外周縁に、６個のＶ字形の切欠き７ａ、７ａが回転対称に設けられており（図２参照）、かつ、その周縁にはＶ字形鋼から成る隔離板９、９が設けてあり、一次ガス噴射ノズル５ａ、５ａは相隣る隔離板９、９、即ち、切欠き７ａ、７ａの間に向けて開口させてある。
図１及び図２に示す実施例において、二次ガス噴射ノズル５ｂは、保炎板の後側まで延長されたＶ字型鋼から成る隔離板９の内部で開口するよう、隔離板９の内部に導入されている。

このように構成すると、一次ガス噴射ノズル５ａ、５ａから噴出する一次ガスＧ１は、火炎放射口の近傍では、第二の空気供給路Ｗ２を流れる空気Ａ２としか接触せず、特に、第三及び第四の空気供給路Ｗ３及びＷ４を流れる空気Ａ３及びＡ４と混合する時期が遅れることとなる。

一方、この一次ガスは、第一の空気供給路Ｗ１を流れる旋回空気流Ａ１により外方に押し広げられて薄層状となり、空気流Ａ１、Ａ３及びＡ４に挟まれて、燃焼する。この空気流Ａ１とＡ４は略均一な気流であるが、Ａ３は不均一な気流である。このため、火炎は薄層状または花弁状となると共に、濃淡燃焼が行われることとなる。

本発明は、更に、第三の空気供給路Ｗ３に、二次ガス噴射ノズル５ｂを導入し、二次ガスＧ２を高空気比希薄予混合燃焼させることを特徴としている。
希薄予混合燃焼は、空気が燃料に対して過剰に存在している燃焼形態であるため、平均燃焼温度が制御され、更に、燃料と空気が良く混合されているため、局所的な高温領域の形成が排除されると共に、燃焼温度が空間的にほぼ均一であるので、ＮＯｘの生成抑制にとってきわめて効果的である。
混合気を希薄にするほどＮＯｘの発生を抑制することが出来るが、反面、燃焼温度が抑制されるので、ＣＯの発生の増大、リフト燃焼による不安定燃焼等が生ずる傾向がある。

そこで、本発明バーナにおいては、先発明バーナの基本的な燃焼原理を維持しながら、新たに希薄予混合燃焼を組み入れているため、一次ガス噴射ノズル５ａから噴射される一次ガスＧｌの分割薄膜火炎に希薄予混合火炎が包まれるような状態となり、これによって、希薄予混合燃焼が安定燃焼を維持できる希薄限界となる燃料濃度を十分に低下させても、安定燃焼を継続可能としている。
さらに、前記説明による、二次ガスＧ２の高空気比希薄燃焼が可能になることにより、一次ガスＧｌの燃焼は、必然的に低空気比となる。更に、一次ガスＧｌの燃焼は、前記の通り、薄膜分割火炎、濃淡燃焼であるため、燃焼火炎の大部分において、きわめて低空気比（理論空気量以下）になっている。この結果として、きわめて効果的な燃料二段燃焼が可能となる。

以上の如く、本発明は、多種類の低ＮＯｘ化原理を複合的に組み合わせた低ＮＯｘバーナであり、この実施例装置においては、燃焼効率を損なうことなく、又、ＣＯの発生を増大せしめることなく、窒素酸化物ＮＯｘの発生を従来比半減の２０〜３０ｐｐｍとすることが可能となった。

次に、図３及び図４に示す実施例について説明する。
上記図１及び図２に示す実施例においては、保炎板７に切欠き７ａを形成し、ここに隔離板９を取り付けたのに対して、図３及び図４に示す実施例においては、保炎板７に孔１７ａ）を形成し、ここに隔離管２０を取り付けた点が相違している。
図３及び図４に示す実施例においても、ガスヘッダ５の先端外周部に設けた複数の第一ガス噴射ノズル５ａによって複数の第一火口ｆ１が形成されると共に、上記隔離管２０内でそれぞれ開口する第二ガス噴射ノズル５ｂによって複数の第二火口ｆ２が形成されるようになっている。
上記第一火口ｆ１においては、低空気比燃焼が行われ、第二火口ｆ２においては、高空気比燃焼が行われる点は、前記図１及び図２に示す実施例の場合と同様である。

図５には、上記図３及び図４に示す実施例における隔離管及びその内部に開口する第二ガス噴射ノズルの数を６個から４個に変更した実施例が示されている。
図５中、１１はエアコーン、１５はガスヘッダ、１５ａは一次ガス噴射ノズル、１５ｂは二次ガス噴射ノズル、１７は保炎板、１７ａは保炎板１７に明けた丸孔、２０は当該丸孔に取り付けた隔離管である。
また、前記同様、複数の一次ガス噴射ノズル１５ａは、バーナ中心軸と同心に設けられる第一ピッチサークルＣ₁上に配置され、複数の二次ガス噴射ノズル１５ｂは、第二ピッチサークルＣ₂上に配置されている。

この実施例において、第三の空気供給路Ｗ１３を形成するのは、保炎板１７に設けた４個の丸孔１７ａであり、当該丸孔に挿通した状態で取り付けられた隔離管２０は円筒である。
又、一次ガス噴射ノズル１５ａは合計１２個設けられているが、その内８個は相隣る円筒状の隔離管２０、２０の間にガスを噴出する位置に設けられているが、残りの４個は一つの隔離管の中心に向けて開口せしめられている。このように構成しても、本発明の効果に格段の差異はなく、前記実施例と同様の作用効果を達成することができる。

尚、これらの実施例に示した隔離板９又は隔離管２０の先端の位置は、一次ガス噴射ノズル５ａ又は１５ａの開口を覆う位置から、制風板８よりもやや前方の位置までの間とすることが望ましい。隔離板９又は隔離管２０が短か過ぎて、一次ガス噴射ノズル５ａ又は１５ａの開口が露出するようであると、隔離板９又は隔離管２０を設けた効果が見られず、又これが長大に過ぎると、空気流Ａ３とガスが混合する時期が遅れ、ＣＯの排出量が増加する。

この隔離板９又は隔離管２０の長さ、特にその先端の位置により、空気流Ａ３との混合率を制御できるので、この長さはバーナの使用目的に合わせて適宜に設定する。又、この隔離板又は隔離管は、必ずしもバーナの中心軸に完全に平行でなくとも良く、例えば下流へ向けて外側に広がるように幾分傾斜させて設けることもある。

又、本発明においては、エアコーンの火炎放射口側の開口の位置が極めて重要である。この開口は、少なくとも制風板よりエアコーン直径の１／１０だけ前方の前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間に位置させることが必要である。この開口の位置が上記の範囲外であると、ＮＯｘを低減することができない。

更にＣＯを低減しつつ、ＮＯｘを減少させるには、エアコーンは、一次ガス噴射ノズルを覆う前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間に開口させることが望ましい。エアコーンの最も望ましい開口位置は、一次ガス噴射ノズルが全露出する前方限界から、保炎板と同一平面上の後方限界までの間である。

又、本発明においては、二次ガスＧ２の量とＧ２を燃焼させる空気比が極めて重要である。
二次ガスＧ２の量は全ガス量（Ｇ１＋Ｇ２）の２５〜７５％とし、空気比を１．５以上とするのが望ましい。最も望ましい二次ガスＧ２の量は４０〜６０％、最も望ましい空気比は１．６〜１．８である。
一次ガスＧ１の量とＧ１を燃焼させる空気比は、二次ガスＧ２の量と空気比により必然的に決まる。
この相関関係は極めて重要であり、バーナの使用目的に合わせて適宜に設定する。

図６及び図７には、本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの更にもう一つの実施例が示されている。
この実施例においては、ガスヘッダ５が、前記実施例の如く内外二重円筒壁から成るものではなく、両端の閉鎖された一枚の円筒缶から成り、その前面に制風板８が設けられていない点が、これまでの実施例のものと異なっている。
他の構成は、これまでの実施例と同様であり、第一ガス噴射ノズル５ａによって低空気比燃焼火炎を発生する第一火口ｆ１が形成され、第二ガス噴射ノズル５ｂによって高空気比燃焼火炎を発生する第二火口ｆ２が形成される点も同様である。

図８及び図９には、図３に示した実施例における第一火炎（低空気比燃焼火炎）及び第二火炎（高空気比燃焼火炎）の形成状態が示されている。
図８及び図９中に示す第一火炎（低空気比燃焼火炎）Ｆ１は、第一ガス噴射ノズル５ａによる第一火口ｆ１から発生し、第二火炎（高空気比燃焼火炎）Ｆ２は、第二ガス噴射ノズル５ｂによる第二火口ｆ２から発生している状態が示されている。

尚、本発明の構成は叙上の実施例に限定されるものでなく、特に、第三の空気供給路を生成するため保炎板に設ける切欠きまたは孔の形状、数および配置、隔離板又は隔離管の形状、ガス噴射ノズルの数などは自由に選定し得るものであり、又、上記には説明を省略したバーナ自体の形状や上記以外の構成要素に関しても、広く公知のものに利用できるものであって、本発明はそれらの全てを包摂するものである。

本発明は上記の如く構成されるので、本発明によるときは、大気汚染物質の一つとしてのＮＯｘの排出濃度を、従来比半減の２０〜３０ｐｐｍに抑制することが可能となり、産業上多大の利用価値を有するものである。

本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの一実施例の構成を示す断面図である。 図１に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図である。 本発明に係る低ＮＯｘガスバーナのもう一つの実施例の構成を示す断面図である。 図３に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図である。 更に別の実施例における一次ガス噴射ノズル、二次ガス噴射ノズル及び隔離管の配置を示す断面図である。 本発明に係る低ＮＯｘガスバーナの更にもう一つの実施例の構成を示す断面図である。 図６に示した低ＮＯｘガスバーナの正面図である。 図３に示した実施例における第一火炎（低空気比燃焼火炎）及び第二火炎（高空気比燃焼火炎）の形成状態を示す断面図である。 図８に示した第一及び第二火炎の形成状態を示す正面図である。

符号の説明

１，１１ エアコーン
２ 取付フランジ
３ ウインドボックス
４ 空気供給管
５，１５ ガスヘッダ
５ａ，１５ａ 一次ガス噴射ノズル
５ｂ，１５ｂ 二次ガス噴射ノズル
６ 燃料ガス供給管
７，１７ 保炎板
７ａ 切欠き
１７ａ 孔
８ 制風板
８ａ 切起こし
９ 隔離板
２０ 隔離管
Ａ１〜Ａ４ 空気流
ｆ１ 第一火口
ｆ２ 第二火口
Ｆ１ 第一火炎（低空気比燃焼火炎）
Ｆ２ 第二火炎（高空気比燃焼火炎）
Ｇ１ 一次ガス
Ｇ２ 二次ガス
Ｗ１〜Ｗ４ 空気供給路

Claims (14)

1. ガスヘッダ（５、１５）の先端部がエアコーン（１、１１）の開口から外方に突出するよう構成し、更に、バーナ中心軸の周りに、下記のａ項及びｂ項に記載の火口をそれぞれ複数配置して成る低ＮＯｘガスバーナ。
   ａ）ガスヘッダ（５、１５）のエアコーン（１、１１）の開口部から外方に突出した部分に複数配置され、燃料ガスを噴射し、バーナの中心軸に交差する方向に、ガス濃度の高い低空気比燃焼火炎（Ｆ１）を発生する第一火口（ｆ１）。
   ｂ）ガスヘッダ（５，１５）の外側で、第一火口（ｆ１）より前寄りに複数配置され、燃料ガスと空気の混合ガスを噴射し、バーナの中心軸に略平行な方向に、ガス濃度の低い高空気比燃焼火炎（Ｆ２）を発生する第二火口（ｆ２）。
2. 第一火口（ｆ１）と第二火口（ｆ２）が円周方向に交互に配設された請求項１に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
3. 第一火口（ｆ１）の開口中心線がバーナ中心線と直交する請求項１又は２に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
4. 第二火口（ｆ２）から噴射するガス量が、全ガス量の２５％以上、７５％以下である、請求項１ないし３の何れか一に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
5. 第二火口（ｆ２）から噴射するガス量が、全ガス量の４０％以上、６０％以下である、請求項４に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
6. 第二火口（ｆ２）から噴射する予混合ガスの空気比が１．５以上、２．０以下である、請求項１ないし５の何れか一に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
7. 第二火口（ｆ２）から噴射する予混合ガスの空気比が１．６以上、１．８以下である請求項６に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
8. 前側に円形の火炎放射口を有し、後側はウインドボックス（３）に連なる円筒状のエアコーン（１）と；
   内外二重の円筒壁と、内外円筒壁の間をその前後両端部で閉鎖する環状壁とから成り、エアコーン（１）の内部に同軸に配置され、その外側円筒壁とエアコーン（１）の内面との間と、内側円筒壁の内部とにそれぞれ空気供給路を形成すると共に、外側円筒壁の火炎放射口側には上記第一火口（ｆ１）のための複数の第一ガス噴射ノズル（５ａ）が設けられ、燃料ガス供給管（６）から供給される燃料ガスを上記第一ガス噴射ノズル（５ａ）から噴射するガスヘッダ（５）と；
   直径はエアコーン（１）の内径より小さく、上記ガスヘッダ（５）が貫通する中心孔と、空気供給路となる複数の孔（１７ａ）又は切欠き（７ａ）とを有し、上記ガスヘッダ（５）の外側円筒壁の上記第一ガス噴射ノズル（５ａ）より後側に取り付けられる保炎板（７）と；
   ガスヘッダ（５）の前面に設けられる制風板（８）とを具備し；
   ガスヘッダ（５）の第一ガス噴射ノズル（５ａ）の少なくとも一部を、保炎板（７）に設けられる空気供給路となる前記複数の孔（１７ａ）又は切欠き（７ａ）の存しない方向に向けて開口させると共に；
   上記保炎板（７）に形成した上記空気供給路となる複数の孔（１７ａ）又は切欠き（７ａ）部分に、保炎板（７）に対して前後方向に延びる隔離板（９）又は隔離管（２０）を取り付け、当該隔離板（９）又は隔離管（２０）の内部で開口するよう、上記第二火口（Ｆ２）のための第二ガス噴射ノズル（５ｂ）を隔離板（９）又は隔離管（２０）の後端側から導入し、隔離板（９）又は隔離管（２０）の前端側開口部が上記第二火口（ｆ２）を形成するよう構成したこと；
   を特徴とする請求項１ないし７の何れか一に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
9. 第一ガス噴射ノズル（５ａ）の少なくとも半数以上を、保炎板（７）に設けられる空気供給路となる複数の孔（１７ａ）又は切欠き（７ａ）の存しない方向に向けて開口させた請求項８に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
   
10. 第一ガス噴射ノズル（５ａ）の全部を、保炎板（７）に設けられる空気供給路となる複数の孔（１７ａ）又は切欠き（７ａ）の存しない方向に向けて開口させた請求項８に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
11. 制風板（８）がその中心軸の回りに設けられた複数の空気孔を具備する請求項８ないし１０の何れか一に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
12. 制風板（８）の中心軸の回りに設けられる上記複数の空気孔が、制風板（８）の中心軸を中心として放射状かつ対称に設けられた旋回空気流発生用の切起こし（８ａ）により形成された請求項１１に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
13. エアコーン（１）の火炎放射口側の開口が、制風板（８）よりエアコーン直径の１／１０だけ前方の前力限界から、保炎板（７）と同一平面上の後方限界までの間に位置する請求項８乃至１２の何れか一に記載の低ＮＯｘガスバーナ。
    
14. エアコーン（１）の火炎放射口側の開口が、第一ガス噴射ノズル（５ａ）が開口する前方限界から、保炎板（７）と同一平面上の後方限界までの間に位置する請求項１３に記載の低ＮＯｘガスバーナ。

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