JPH04113112A - 希薄混合気使用燃焼装置 - 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、混合気における燃料ガス濃度か燃焼下限未満
となるように燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの流量比
を調整する流量調整手段と、燃料ガスと燃焼用酸素含有
ガスとを混合して前記混合気を生成する混合手段と、燃
焼用酸素含有ガスを加圧送給するファンとを備える希薄
混合気使用燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、燃焼装置においては、第４図に示すように、加圧
された燃料ガスを供給する燃料ガス供給路（８ａ）と、
燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガスの一例）を加圧送給す
るファン（７）の吐出口からの空気送給路（１９）との
夫々を、それら燃料ガスと燃焼用空気とを混合する混合
手段としての専用混合器（２０）に接続していた。

図中（Ｂ）は、混合器（２０）により生成された混合気
を消費する燃焼部である。

また、（９）は、燃焼量調整や混合気における燃料ガス
濃度の調整等のために燃料ガス流量を調整する弁である
。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来構成では、専用の混合器（２０）の
装備が原因で、装置コストが高くつき、また、装置か大
型化する問題かあった。

特に、混合気として、燃料ガス濃度が燃焼下限未満の希
薄混合気を生成して使用する希薄混合気使用の燃焼装置
では、可燃範囲の混合気を使用する一般の燃焼装置に比
べ、希薄混合気における空気比か極めて大きく　（例え
ば、１３Ａの都市ガスを燃料ガスとする場合では空気比
１．７以上）、大量の空気を必要とするため、また、希
薄混合気の燃焼で充分な低ＮＯｘ化を図るには、可燃範
囲の混合気の燃焼の場合よりもより均一な混合が要求さ
れるため、混合器（２０）か大型となり、上記の問題か
一層顧著であった。

本発明の目的は、希薄混合気使用の燃焼装置において、
使用する混合気が燃焼下限未満の燃料ガス濃度の希薄混
合気であることに着目した合理的な改良により、充分な
安全性を確保しながら上記の問題の解消を図る点にある
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による希薄混合気使用燃焼装置の特徴構成は、混
合気における燃料ガス濃度か燃焼下限未満となるように
燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの流量比を調整する流
量調整手段と、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合
して前記混合気を生成する混合手段と、燃焼用酸素含有
ガスを加圧送給するファンとを備える構成において、 前記ファンを前記混合手段に兼用すへく、前記ファンに
おける燃焼用酸素含存ガスの吸い込み側に、燃料ガス供
給路を接続してあることにあり、その作用・効果は次の
通りである。

〔作　用〕

つまり、上記特徴構成においては、燃料ガス供給路から
の燃料ガスと、燃焼用酸素含有ガスとか、ファンに吸い
込まれ、そして、吸い込まれた燃料ガスと燃焼用酸素含
有ガスとが、ファンの羽根の攪拌作用により極めて効果
的に混合されて混合気か生成され、その混合気かファン
から送給される。

すなわち、ファンか、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスと
を混合して混合気を生成する混合手段の機能を果たす。

また、ファンによる上記の混合気生成においては、生成
混合気における燃料ガス濃度か燃焼下限未満となるよう
に、流量調整手段により燃料ガスと燃焼用酸素含有ガス
との流量比か調整されることで、燃料ガス濃度が燃焼下
限未満の希薄混合気が生成される。

そして、ファンでの生成混合気か、燃焼下限未満の燃料
ガス濃度の希薄混合気であることから、そのファンへの
逆火や、ファンからの混合気漏洩が仮にあったとしても
、ファンにおいて発火したり爆発したりする危険性は全
くない。

なお、燃料ガス濃度が燃焼下限未満の希薄混合気とは、
通常、燃料ガス濃度か常温で燃焼下限未満の混合気を言
うが、広義には、燃料ガス濃度か装置環境温度で燃焼下
限未満のものを言う。

〔発明の効果〕

以上作用の結果、本発明によれば、従来の希薄混合気使
用の燃焼装置において、大量の燃焼用酸素含有ガス（燃
焼用空気）を必要とするため、また、均一な混合を要求
されるため、専用混合器に大型なものか必要となってい
たのに比へ、その大型な混合器を省略できて、装置コス
トの大巾な低減、並びに、装置の大巾な小型化を達成し
得るに至った。

しかも、ファンでの発火や爆発に対する安全性は、先述
作用で述べた如く充分に確保てき、また、ファンの攪拌
作用による効果的な混合により極めて均一な混合気を生
成できることで、燃焼における低ＮＯｘ化もより効果的
に達成し得るに至った。

〔実施例〕

次に実施例を説明する。

第１図および第２図は、給湯器等の燃焼装置に採用する
濃淡燃焼バーナを示し、燃焼部形成構造として、一対の
燃焼面形成用壁（１）を、上部側はど互いに離間するよ
うな傾斜配置で対向させ、そして、この燃焼部形成構造
の一対をバーナボックス（２）に内装してある。

各燃焼面形成用壁（１）には、裏面側のバーナボックス
内部空間（３）に連通ずる上下向きスリット（４）の多
数を、燃焼面形成用壁（１）の並設方向と上下方向との
夫々に対して直交する方向（つまり、第１図において紙
面上で奥行方向）に並べて形成してある。

また、各燃焼面形成用壁（１）の下端側では、バーナボ
ックス内部空間（３）において仕切り形成した濃燃料ガ
ス室（５）に供給される濃燃料ガスを燃焼面形成用壁（
１）の壁面に沿わせる状態で上向きに噴出する濃燃料ガ
ス噴出口（６）を、上記のスリット（４）どうしの間に
位置させる位相で、スリット並設方向に多数並べて形成
してある。

バーナボックス内部空間（３）へは、燃料ガス濃度が常
温で燃焼下限未満の希薄混合気を加圧供給して、その希
薄混合気を上記の各スリット（４）から噴出させるよう
にしてあり、上述の構成において、濃燃料ガス噴出口（
６）からの噴出濃燃料ガスの燃焼炎を、スリット（４）
からの噴出希薄混合気の燃焼炎に対する保炎として作用
させることで、スリット（４）からの噴出希薄混合気を
安定燃焼させるようにしてある。

つまり、燃料ガス濃度か常温で燃焼下限未満の希薄混合
気を使用して、それを安定燃焼させるバーナとすること
で、燃焼ガスの効果的な低ＮＯｘ化を図っである。

バーナボックス内部空間（３）へ上記の希薄混合気を加
圧供給するについては、バーナボックス内部空間（３）
に対して燃焼用空気を加圧送給するためのファン（７）
を設け、一方、加圧された燃料ガスを供給する燃料ガス
供給路（８）を、第１分岐ガス路（８ａ）と第２分岐ガ
ス路（８ｂ）とに分岐し、そして、第１分岐ガス路（８
ａ）は、前記の濃燃料ガス室（５）に濃燃料ガスを供給
するガス路として濃燃料ガス室（５）に接続し、これに
対し、第２分岐ガス路（８ｂ）は、上記ファン（７）の
吸入部（７ａ）から燃焼用空気とともに燃料ガスを吸入
させるべく、ファン（７）の吸入部（７ａ）に接続して
ある。

すなわち、吸入部（７ａ）から燃焼用空気とともに燃料
ガスをファン（７）に吸入させて、それら吸入燃焼用空
気と燃料ガスをファン（７）の羽根の攪拌作用により混
合することて、混合気を生成するようにしてあり、本来
は燃焼用空気を送給するファン（７）を、混合気生成用
の混合器に兼用利用してある。

第２分岐ガス路（８ｂ）には、燃料ガス流量を調整する
流量調整弁（９）を介装してあり、この流量調整弁（９
）よる第２分岐ガス路（８ｂ）の燃料ガス流量調整によ
り、ファン（７）の総吸入量に対する燃料ガスの吸入量
を調整することで、ファン（７）での生成混合気の燃料
ガス濃度を常温で燃焼下限未満の所定値に調整し、もっ
て、燃料ガス濃度が常温で燃焼下限未満の希薄混合気を
ファン（７）で生成して、その希薄混合気をファン（７
）本来の送給機能によりバーナボックス内部空間（３）
へ供給する。

なお、燃焼量調整については、ファン（７）の総吸入量
に対する燃料ガスの吸入量の比率を所定値に維持するよ
うに、つまり、ファン（７）での生成混合気の燃料ガス
濃度を常温で燃焼下限未満の所定値に維持するように、
ファン（７）の回転数と上記流量調整弁（９）の開度と
を制御手段（１０）により比例的に変化させて、燃焼量
を調整する構成としてある。

図中（２ａ）は多孔整流板である。

〔別実施例〕

次に別実施例を列記する。

（１）燃料ガス濃度が燃焼下限未満の希薄混合気を使用
するバーナの形式は、先述実施例の如き濃淡燃焼形式に
限定されるものではなく、種々の形式のものを対象とす
ることができ、例えば、第３図に示すように、バーナボ
ックス（１１）の周壁（ｌｌａ）と保炎部（１２）との
間に、多孔体（１３Ｘ例えば多孔セラミックス板）を配
置することで、その多孔をもって多数の炎孔（１４）と
し、また、炎孔（１４）からの混合気噴出方向でバーナ
ボックス（１１）の周壁（ｌｌａ）がら壁体（１５）を
延設し、そして、バーナボックス（１１）の周壁（ｌｌ
ａ）と保炎部（１２）との間隔寸法（Ｌａ）、および、
壁体（１５）の延設長さ（Ｌｂ）を、混合気の噴出速度
ならびに燃焼速度との４者の相関から適当値に決定して
おくことにより、炎孔（１４）から噴出させる燃料ガス
濃度が燃焼下限未満（常温で）の希薄混合気を、保炎部
（１２）および壁体（１５）夫々の保炎作用の協働をも
って安定燃焼させる形式のバーナを対象とすることもで
きる。

そして、この形式のバーナにおいて、炎孔（１４）から
噴出させる希薄混合気を多孔体（］３）裏面側のバーナ
ボックス内部空間（１６）に供給するに、バーナボック
ス内部空間（１６）に対し燃焼用空気を送給するための
ファン（７）を設けると共に、このファン（７）の吸入
部（７ａ）から燃焼用空気とともに燃料ガスを吸入させ
るべく、ファン（７）の吸入部（７ａ）に燃料ガス供給
路（８ｂ）を接続し、また、この燃料ガス供給路（８ｂ
）に流量調整弁（９）を介装してある。

つまり、先述の実施例と同様、ファン（７）において、
吸入部（７ａ）から吸入させた燃焼用空気と燃料ガスを
、ファン（７）の羽根の攪拌作用で混合して混合気を生
成し、また、ファン（７）での生成混合気の燃料ガス濃
度か燃焼下限未満常温での所定値となるように、流量調
整弁（９）により燃料ガス供給路（８ｂ）の流量を調整
し、もって、ファン（７）で燃料ガス濃度か燃焼下限未
満の希薄混合気を生成して、その希薄混合気をファン（
７）の送給機能によりバーナボックス内部空間（１６）
に供給する構成としてある。

図中（１７）は、ファン（７）の送給路に配置した酸素
濃度検出センサであり、上記例においては、ファン（７
）での生成希薄混合気の燃料ガス濃度を燃焼下限未満（
常温で）の所定値に維持するように、上記酸素濃度検出
センサ（１７）の検出情報に基づき制御手段（１８）に
より流量調整弁（９）を自動開度制御する構成としてあ
る。

（２）ファン（７）での生成希薄混合気の燃料ガス濃度
を燃焼下限未満の所定値に維持する手段としては、先述
の実施例の如く、燃料ガスの流量を調整する燃料ガス流
量調整手段（先述の実施例において流量調整弁（９）に
相当）の調整流量とファン（ア）の風量とを、所定比率
で比例的に変化させるように、燃料ガス流量調整手段（
９）とファン（７）とを連係制御する形式、あるいは、
前記の別実施例の如く、ファン（７）での生成希薄混合
気中の各種成分濃度を検出する検出手段の検出情報に基
づき、燃料ガス流量調整手段（９）ないしファン（７）
を調整制御する形式を採用できる他、種々の制御形式を
採用できる。

（３）　　ファン（７）は、遠心ファン、軸流ファン、
横断流ファン等、どのような形式のものてあってもよい
。

（４）先述の実施例においては、燃焼用酸素含有ガスの
一例として空気を用いるものを示したが、燃焼用酸素含
有ガスは空気に限定されるものではない。

また、燃料ガスも、都市ガス、プロパンガス、天然ガス
等、とのような種類のものであってもよい。

（５）　　ファン（７）の吸入部（７ａ）に燃焼用酸素
含有ガスを吸入させるについては、燃焼用酸素含存ガス
の一例である空気の存在空間に吸入部（７ａ）を直接開
口させてもよく、また、空気等の燃焼用酸素含有ガスを
導く流路を、ファン（７）の吸入部（７ａ）に接続して
もよい。

（６）ファン（７）の吸い込み側に燃料ガス供給路（８
ｂ）を接続するについては、ファン（７）の吸入部（７
ａ）に燃料ガス供給路（８ｂ）の先端開口を位置させる
構造、あるいは、燃焼用酸素含有ガスを導く流路をファ
ン（７）の吸入部（７ａ）に接続する場合では、その燃
焼用酸素含有ガス流路に対して燃料ガス供給路（８ｂ）
を接続する構造等、種々の接続構成を採用できる。

（７）混合気における燃料ガス濃度が燃焼下限未満とな
るように燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの流量比を調
整するについては、燃料ガスの流量を変更調整可能とし
て、流量比を調整する形式、燃焼用酸素含有ガスの流量
を変更調整可能として、流量比を調整する形式、あるい
は、燃料ガスの流量と燃焼用酸素含有ガスの流量との夫
々を変更調整可能として、流量比を調整する形式、また
、燃料ガスの流量と燃焼用酸素含有ガスの流量との夫々
を固定にして、所定の流量比を得る形式、それら形式の
いずれを採用してもよく、それら各形式の調整手段を総
称して流量調整手段（９）と称する。

（８）本発明は、燃料ガス濃度が燃焼下限未満の希薄混
合気を使用する燃焼装置であれば、給湯器、ボイラ等、
各種の燃焼装置に適用できる。

尚、特許請求の範囲に図面との対照を便利にする為符号
を記すが、該記入により本発明が添付図面の構成に限定
されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の実施例を示し、第１図
はバーナの断面図、第２図は第１図におけるＩ［−ＩＩ
線矢視図である。 第３図は本発明の別実施例を示すバーナの断面図であり
、第４図は従来の構成図である。 （７）・・・・・・ファン、（８ｂ）・・・・・・燃料
ガス供給路、（９）・・・・・・流量調整手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 混合気における燃料ガス濃度が燃焼下限未満となるよう
   に燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの流量比を調整する
   流量調整手段（９）と、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガス
   とを混合して前記混合気を生成する混合手段と、燃焼用
   酸素含有ガスを加圧送給するファン（７）とを備える希
   薄混合気使用燃焼装置であって、 前記ファン（７）を前記混合手段に兼用すべく、前記フ
   ァン（７）における燃焼用酸素含有ガスの吸い込み側に
   、燃料ガス供給路（８ｂ）を接続してある希薄混合気使
   用燃焼装置。