JPH03247907A - ガスバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば給湯器等に使用されるガスバーナであっ
て、ガス燃料と燃焼用空気とを混合した混合ガスを噴出
する炎口を設け、この炎口より噴出する混合ガスの火炎
に対して燃焼用二次空気を噴出する吐出口を形成してあ
るガスバーナに関する。

〔従来の技術〕

従来、このようなガスバーナにおいては、前記吐出口か
らは二次空気のみを噴出させる構成となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、炎口からは混合ガスを噴出させ、これに対し吐
出口からは二次空気のみを噴出させる上述の従来構成に
おいては、ＮＯｘの発生が約８０ｐｐｍ（Ｏｚ＝　０％
）を限度として低減できず、このため、インプットが大
きくて燃焼量が大のときＮＯｘの総発生量がかなりの大
きな値となる問題があった。

そこで、この問題を解消するための一手段として、前記
吐出口からは二次空気に代えて、例えば空気過剰率が１
．３〜１．７程度の希薄予混合ガスや１．７以上の超希
薄予混合ガス等の希薄混合ガスを噴出させるようにし、
これに対し、前記炎口からの混合ガス噴出量は上記希薄
混合ガスの燃焼量に相当する分だけ減じた量に制限し、
もって、炎口より噴出した混合ガスの火炎は主に保炎用
として、その保炎作用により吐出口からの噴出粉混合ガ
スを安定燃焼させることで、全体としての燃焼量は同一
量に維持しながら、上記希薄燃焼の効果としてＮＯｘ値
を低減することを考えた。

しかしながら、この手段では下記の如き問題が派生した
。

すなわち、インプットを絞って炎口よりの噴出混合ガス
の火炎を小さくしたとき、吐出口よりの噴出希薄混合ガ
スの一部が炎口よりの噴出混合ガスの火炎の到達位置よ
り更に先端側に放出されて、未燃ガスのままで排ガス中
に混入し、このためハイドロカーボン値が高くなる等の
別の面での問題が生じた。

本発明の目的は、合理的な改良により、上述問題の派生
を回避しながら、低ＮＯｘ化を達成する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるガスバーナの特徴構成は、前記吐出口から
燃焼用二次空気を噴出する状態と希薄混合ガスを噴出す
る状態とに切換える手段を設けである点にあり、その作
用効果は次の通りである。

〔作　用〕

つまり、吐出口から希薄混合ガスを噴出させるとすると
、炎口よりの噴出混合ガスの火炎が小さいために噴出希
薄混合ガスの一部が未燃状態のままで排出されてしまう
こととなるような小インプツト状態では、希薄混合ガス
の未燃状態のままでの排出を回避すべく、吐出口から二
次空気を噴出させる状態とする。

ところで、この状態では従来と同様の燃焼形態となって
ＮＯｘ値の低減限界は８０ｐｐｍ程度となるが、小イン
プツト状態での実施であって炎口からの混合ガスの噴出
量（燃焼量）そのものが小さいから、ＮＯｘの総発生量
は問題となるほど大きな値とはならない。

一方、炎口よりの噴出混合ガスの火炎が十分に大きくて
、噴出希薄混合ガスの未燃状態のままでの排出が起らな
いような大インプット状態では、吐出口から希薄混合ガ
スを噴出させる状態とし、これによって、先述の如く、
炎口よりの噴出混合ガスの火炎の保炎作用により吐出口
からの噴出希薄混合ガスを安定燃焼させて、この希薄燃
焼の効果として全体燃焼量を大きく稼ぎながらＮＯｘ値
を低減し、大インプット状態でのＮＯｘの総発生量を小
量に抑制する。

〔発明の効果〕

以上使用の結果、小インプツト状態において希薄混合ガ
スが未燃状態のままで排出されてしまうといった不都合
な自体の発生を回避しながら、希薄燃焼による低ＮＯｘ
化効果を有効に発揮させて、低ＮＯｘ化を効果的に達成
し得るに至った。

〔実施例〕

家庭用給湯器等に採用されるガスバーナの実施例につい
て説明する。

ガスバーナはバーナ本体（Ａ）と、このバーナ本体（Ａ
）に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置（Ｂ）とから
なる。

バーナ本体（Ａ）について説明する。第１図及び第４図
に示すように、バーナケーシング（１）の左右中心に中
心縦壁（２）を立設して、ケーシング（１）内に左右二
つのバーナ空間を形成し、左右バーナ空間に同一形状同
一構成のバーナ部を形成する。

次に、左右一方のバーナ部について説明する。

第１図及び第４図に示すように、前記バーナ部の上端よ
り左右一対の燃焼面形成用壁体（３）、（４）を、下端
側程近接する状態に配設して、バーナ空間を三分割する
と共に、左右燃焼面形成用壁体（３）、　（４）で囲ま
れる空間を燃焼空間（１０）に形成してある。左右燃焼
面形成用壁体（３）、　（４）の下端を一定の間隔を持
って平行に配置し、炎口部を形成すると共に、左右燃焼
面形成用壁体（３）。

（４）の下端傾斜面と平行に、かつ、下端傾斜面の内方
側に断面路Ｖ字型の炎口形成材（５）を設け、更に、こ
の左右炎口形成材（５）の上端と前記左右の下端傾斜面
とで夫々左右一対の炎口（６）。

（６）を形成する。前記炎口（６）を平面視で長方形に
形成し、バーナケーシング（１）の長辺方向に沿って炎
口（６）の長辺を沿わせた状態で前記炎口（６）を位置
設定し、このように位置設定した複数個の炎口（６）を
前記バーナケーシング（１）の長辺方向に等間隔に配置
してある。前記燃焼面形成用壁体（３）、（４）の両下
端より更に、左右の仕切壁（７）、（７）を立下げると
共に、この左右仕切壁（７）、（７）の下端同士を底壁
（８）で一体的に連結して、前記炎口（６）、（６）を
介して燃焼空間に連通ずる混合ガス導入空間を形成する
。第４図に示すように、この混合ガス導入空間にバーナ
ケーシング（１）の長辺方向に沿った混合ガス噴出用ヘ
ッダー管（９）を取付け、前記混合ガス噴出用ヘッダー
管（９）の先端に噴出口（９ａ）を形成し、前記混合ガ
ス導入空間内に混合ガスを噴出すべく構成してある。

前記バーナケーシング（１）の底面を長方形の開口に形
成し、バーナケーシング（１）における混合ガス導入空
間を除いた他の空間内に、燃焼用二次空気を導入すべく
構成すると共に、前記バーナ部における燃焼空間（１０
）を囲む両側方空間（１１）、　（１１）に前記導入燃
焼用二次空気を送り込むべく連通させである。前記燃焼
面形成用壁体（３）、　（４）に図示するように縦長の
スリット状吐出口（１２）を穿設し、この吐出口（１２
）の下端を、前記炎口（６）に近接させて設け、更に、
その吐出口（１２）の複数個をバーナケーシング（１）
長辺方向に沿って等間隔で穿設してある。そして、この
吐出口（１２）と炎口（６）とを互いに食い違い状態で
千鳥状に配置してある。したがって、前記側方空間（１
１）に導入された燃焼用二次空気をこの吐出口（１２）
を通して燃焼空間（ｌＯ）に噴出する。

第４図に示すように、前記混合ガス噴出用ヘッダー管（
９）の一端を開口に形成し、この開口端に同一軸心状態
で一次燃料ガス噴出用のノズル（１３）を臨ませである
。したがって、前記ノズル（１３）より噴出された一次
燃料ガスは前記混合ガス噴出用ヘッダー管（９）に入る
過程で、前記ノズル（１３）とヘッダー管（９）の開口
端で作るエゼクタ−効果によって燃焼用空気を吸入して
、ブンゼン燃焼を行う混合ガスとなる。この混合ガスの
空気過剰率は１以下である。そして、この混合ガスは前
記炎口（６）、　（６）より噴出し吐出口（１２）より
噴出する燃焼用二次空気と混合して、ブンゼン燃焼を行
う。

尚、第１図中（２２）は多数の連通孔を平行に形成した
ハニカム状の整流体である。

前記バーナケーシング（１）の下半内部空間における燃
焼用二次空気導入空間に、前記ヘッダー管（９）と平行
に３本の二次燃料ガス供給管（１４）、　（１４）、　
（１４）を配置し、この二次燃料ガス供給管（１４）、
（１４）、（１４）　（この二次燃料ガス供給管は燃料
ガスのみを供給する・もの、あるいは、ある程度空気と
混合した燃料ガスを供給するもの、いずれとしても良い
）に形成したガス噴出口（１４ａ）から二次燃料ガスを
噴出させることにより、この二次燃料ガスを燃焼用二次
空気に混合させるようにしてある。したがって、前記ガ
ス噴出口（１４ａ）よりの二次燃料ガスの噴出量を調節
すると、空気過剰率１．３以上の希薄混合ガスを形成で
き、この希薄混合ガスを吐出口（１２）より燃焼空間（
１０）に噴出できる。

燃料ガス供給装置（Ｂ）について説明する。第５図のブ
ロック図で示すように、燃料ガス供給系路に、遮断弁（
１５）及びガバナ（１６）を介装すると共に、前記ガバ
ナ（１６）の下手側で二系統に分岐し、そのうちの第１
系路（１７）を前記ノズル（１３）に連結し、他の第２
系路（１８）を前記二次燃料ガス供給管（１４）に連結
し、前記第１系路（１７）及び第２系路（１８）に夫々
比例弁（１９）、　（２０）を介装して、燃料ガス供給
装置（Ｂ）を構成する。

したがって、前記二次燃料ガス用比例弁（２０）を締め
切ると、燃焼用二次空気だけが吐出口（１２）より噴出
し、前記比例弁（２０）を開にすると、二次燃料ガスと
燃焼用二次空気とを混合した希薄混合ガスが吐出口（１
２）より噴出する。すなわち、前記第２系路（１８）と
、燃焼用二次空気導入空間に配置した前記二次燃料ガス
供給管（１４）と、上記二次燃料ガス用比例弁（２０）
とをもって、前証吐出口（１２）より燃焼用二次空気を
噴出する状態と希薄混合ガスとを噴出する状態とに切換
える手段を構成してある。

以上のような構成により、インプットの小さい場合の運
転制御としては、第６図のグラフで示すように、細線で
示す一次燃料ガスだけを噴出させ、二次燃料ガスの噴出
を停止する。

したがって、炎口（６）より噴出する混合ガスと吐出口
（１２）より噴出する燃焼用二次空気とでバーナは燃焼
する。燃焼面形成用壁体（３）、（４）に形成される火
炎は、第２図に示すように、吐出口（１２）の上端には
達していない。インプットが大きくなり、燃焼量が略６
０００Ｋｃａｌ／ｈｒになると、第３図に示すように、
前記火炎が吐出口（１２）の上端に達することになる。

そこで、更に大きな燃焼量を必要とする場合には、−次
燃料ガスとともに第６図の点線で示す二次燃料ガスを噴
出させ、炎口（６）よりの混合ガスの火炎の保炎作用に
より、吐出口（１２）からの希薄混合ガスを安定燃焼さ
せる。この６０００Ｋｃａｌ／ｈｒを越える燃焼量では
第６図の細線で示すように、−次燃料ガスの噴出量を一
定に維持し、両燃料ガスの合計噴出量を第６図の太線で
示すように設定する。

尚、第７図は上述燃焼形態において一次燃料ガス側の燃
焼量（炎口（６）よりの混合ガスの燃焼量）を１１５０
０Ｋｃａｌ／ｈｒとし、二次燃料ガス側の燃焼量（吐出
口（１２）よりの希薄混合ガスの燃焼量）を１８５００
Ｋｃａｌ／ｈｒとしたときにおいて、トータルの空気過
剰率（すなわち、炎口（６）よりの混合ガスの空気過剰
率と吐出口（１２）よりの希薄混合ガスの空気過剰率と
を、それら混合ガスの噴出量と希薄混合ガスの噴出量と
の比をもって比例配分した平均値）を変化させた場合の
ＮＯｘ値（実線）及びＣｏ値（破線）を示すグラフであ
り、炎口（６）よりの混合ガスの火炎の保炎作用により
吐出口（１２）よりの希薄混合ガスを安定燃焼させる前
述の燃焼形態において、上記トータル空気過剰率を適当
値に設定することによりＮＯｘ値及びＣｏ値を効果的に
低減し得ることがこのグラフかられかる。

〔別実施例〕

■　燃料ガス供給装置（Ｂ）と、運転制御についての別
形態を示す。つまり、第８図に示すように、燃料ガス供
給系路に、遮断弁（１５）、ガバナ（１６）及び比例弁
（１９）を介装するとともに、第２系路（１８）に電磁
弁（２Ｉ）を介装して、第９図で示すように、−次燃料
ガス及び二次燃料ガスの噴出量を制御する。ここでは電
磁弁（２１）と二次燃料ガス供給管（１４）と第２系路
（１８）が、吐出口（１２）から燃焼用空気を噴出する
状態と希薄混合ガスを噴出する状態とに切換える手段を
構成している。又、図示した以外の供給装置（Ｂ）を構
成してもよい。

■　前記希薄混合ガスを噴出するタイミングを設定する
為のセンサとしては、火炎が吐出口（１２）上端に到達
したことを検出する視覚センサ、又は、温度センサを用
いればよく、又、比例弁（１９）の開度情報に基づき火
炎が吐出口（１２）の上端に到達したことを判定させて
もよく、使用状況等に応じて適当なセンサを使用すれば
よい。

■　−次及び二次燃料ガスとしては、天然ガス、プロパ
ンガス等を利用できる。又、二次燃料ガスについては難
燃性の低級ガスを利用することもできる。

■　炎口（６）の個数、配置、形状は適当に変更でき、
炎口（６）群を１列に配置して壁体（３）を１個だけに
したり、半円状の炎口にしてもよい。

■　燃焼面形成用壁体（３）、（４）の形状は適宜変更
自在であり、鉛直姿勢であってもよい。

■　バーナ部は一つでも、複数でもよく、設置個数に制
限はない。

■　前記吐出口（１２）の設置個数、形状等は適宜選択
してもよい。

■　バーナの形態としては燃焼面形成用壁体を形成する
ことなく、前記吐出口（Ｉ２）と炎口（６）とをつなが
りなく形成したものであってもよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便４ 利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添付
図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係るガスバーナの実施例を示し、第１図
は全体縦断正面図、第２図はインプットが小さい状態で
の火炎の状態を示す縦断正面図、第３図は火炎が吐出口
上端に至った状態を示す縦断正面図、第４図は一部切欠
全体側面図、第５図は燃料ガス供給装置を示す構成図、
第６図は二次燃料ガスの噴出タイミングを示すグラフ、
第７図はＮＯｘの発生状態を示すグラフ、第８図は燃料
ガス供給装置の別実施例を示す構成図、第９図は第８図
における燃料ガス供給装置での二次燃料ガスの噴出タイ
ミングを示すグラフである。 （６）・・・・・・炎口、（１２）・・・・・・吐出口
、（１４）、　（１８）、　（２０）、　（２１）・・
・・・・切換手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス燃料と燃焼用空気とを混合した混合ガスを噴出する
   炎口（６）を設け、この炎口（６）より噴出する混合ガ
   スの火炎に対して燃焼用二次空気を噴出する吐出口（１
   ２）を形成してあるガスバーナであって、前記吐出口（
   １２）から前記燃焼用二次空気を噴出する状態と希薄混
   合ガスを噴出する状態とに切換える手段（１４）、（１
   ８）、（２０）、（２１）を設けてあるガスバーナ。