JPH04124514A - 低ＮＯｘ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 本発明は主として家庭用燃焼機のうち、ブンゼン式燃焼
方式を用いた低ＮＯｘ燃焼装置に関するものである。

従来の技術 従来この種の家庭用バーナとしては、例えば特開平１−
２１９４０６号公報に示すような構成があった。即ち第
４図に示すように、燃料及び空気の供給源からの経路を
２分割し、それぞれ独立に混合比を調節できる第一混合
装置ｌと第二混合装置２に接続されている。バーナケー
ス３内に第一炎口４を有するバーナ本体５が多数併設さ
れ、バーナ本体５間には整流具６を適切に配置してなる
第二炎ロアが構成されている。第一混合装置１がらそれ
ぞれのバーナ本体５には安定自燃可能な混合気が、第二
混合装置２からバーナケース３内に安定自燃不能の混合
気が供給されていた。これにより第一炎口４と第二炎ロ
アがら混合比の興なる混合気を噴出し、一種の濃淡燃焼
を行うことによって燃焼反応を緩慢化して火炎温度を低
下させＮｏｗの発生を抑制することをねらいとしていた
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、バーナケース３内
は第一炎口４および第二炎ロアですべて炎口構成となる
ため構成要稟の微妙な調整をして火炎を連続的に形成し
、不連続面から未燃の混合気が排出されないようにする
必要がある。従ってそれぞれの混合比、混合気流速、バ
ーナピッチ、各炎口形状などを厳密に管理する必要があ
る。

また微妙なバランスの上に成り立つ方式であるため、燃
焼量や混合比の可変幅が小さく実用上多大の制約を受け
る。さらに流量調整機を２つ有する混合装置が２台必要
になるため、装置が大型化し高価な物となっていた。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、ＮＯｘの
発生を低減させ、更にバーナ自身の小型化も同時に実現
して高負荷燃焼を達成し、家庭用燃焼機にも応用が可能
とする安価で広い燃焼量の可変幅を確保するものである
。

課題を解決するための手段 上記ｌＩＮを解決するために本発明の低ＮＯｘバーナは
、第一の炎口部を有するバーナ本体に設けた第一の混合
気室と、第一の混合気室の側方に設けた第二の混合気室
と、第一の混合気室と第二の混合気室とを連通ずるバー
ナ本体に設けた混合気遍路と、第二の混合気室に設けら
れた第二の炎口部と、第二の混合気室に接続された補助
空気路と、補助空気路の途中に設けられた昇圧調整手段
とを有し、所定の燃焼量以下では第二の混合気室内の圧
力が第一の混合気室内の圧力以上になるように昇圧調整
手段を制御するものである。

作用 本発明は上記の構成によって、最大燃焼時には、補助空
気路より供給された空気と混合気遍路より供給される混
合気が第二の混合気室内で混合して希薄な混合気となっ
て第二の炎口部より第一の炎口部上に形成される火炎に
供給されることになる。未燃焼でかつ大気中の酸素濃度
より低い希ＩＩ混合気を火炎に供給することで、燃焼を
緩慢化し、火炎温度を低温化させＮＯｘの発生が抑制さ
れる。またバーナの周囲を流れる二次空気は第二の炎口
部より噴出される希薄な混合気を包囲して完全燃焼する
ことになる。一方所定の燃焼量以下の場合には、補助空
気路から供給する空気量を制御し、混合気遍路から第二
の混合気室内に混合スが流入するのを防止してすべての
混合気を第一の炎口部に供給し、第二の混合気室内が過
希薄混合気となって未燃焼のまま排出されるのを防止し
安定燃焼域を確保することになる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図〜第３図において、第一の混合気室８を囲っ
ているバーナ本体９の上面には多数の炎口を有した第一
の炎口部１０がある。バーナ本体９の両側面には混合気
遍路ｔｉが長手方向に最適な間隔で設けられている。バ
ーナ本体９の両側面には第二の混合気室１２を構成する
側壁１３がバーナ本体９に取り付けられ、側壁１３の上
端と第一の炎口部１０の間には第二の炎口部１４が構成
されている。上記構成のバーナ本体９がバーナケース１
５内の各ノズル１６の下流側に複敞本配列されている。

燃料流量を調節する比例弁１７を途中に有する燃料供給
路１８が各ノズル１６に接続されている。またファン１
９の出口には直接バーナケース１５内に空気を供給する
空気供給路２０と、途中に昇圧調整手段２１を有する補
助空気路２２に分岐され、さらに補助空気路２２は各第
二の混合気室に接続されている。また比例弁１７、ファ
ン１９及び昇圧調整手段２１は制御回路２３に接続され
ている。

上記構成において、最大燃焼時の作用を第１図及び第２
図に基づいて説明する。燃料は燃料供給路１８から比例
弁１７で制御回路２３の指令に基づき適切な流量に調節
された後ノズル１６からバーナ本体９内に噴出供給され
る。一方空気は燃焼量に対応した風量を制御回路２３か
ら指令し、ファン１９を作動させる。供給される空気の
一部は空気供給路２０からバーナケース１５内に供給さ
れ、そのうちの更に一部が燃料と共にバーナ本体９内に
入り、残りは二次空気となってバーナ本体９間を流れる
。空気供給路２０から分岐し補助空気路２２に流入した
空気は、昇圧調整手段２１でそのときの燃焼量に対応し
た流量に制御回路２３の指令で調節された後、各バーナ
本体９のそれぞれの第二の混合気室１２に供給される。

ここで第一の混合気室８内部の混合気は１次空気比を３
０から６０％に設定している。この混合気の一部分は第
一の炎口部ＩＯより噴出し、残りの混合気はの混合気道
路１１を通り第二の混合気室１２に流入する。第二の混
合気室１０内では補助空気路２２から流入した空気と混
合し、１次空気比が１７０から２５０％程度で且つ燃焼
可燃限界以下というｉｓで均一に混合された混合気が作
られ、第二の炎口部１４から第一の炎口部１０上に形成
された火炎に供給される。二次空気は、バーナ本体９と
並設する他のバーナ本体９との間から側壁１３の外周に
そって流れ、第二の炎口部１４の二次空気として供給さ
れた後、第一の炎口部１０の二次空気としても作用する
。

ここで火炎より発生するＮＯｘの発生原理について説明
する。火炎より発生するＮＯｘは一般にフューエルＮＯ
ｘとサーマルＮＯｘがあり、フューエルＮＯｘは燃料の
種類によってその発生量がきまる。サーマルＮＯｘは火
炎反応帯を通過する時に空気中のＮ２が反応してできた
ＮＯｘであり、その発生量は火炎反応帯の温度によって
決まる。尚、サーマルＮＯｘは火炎反応帯温度が低温で
あるほど発生量は減少する。よって火炎を低酸素濃度雰
囲気中で燃焼させると反応が緩慢になり、また火炎反応
帯が大きくなるので単位火炎反応帯当りの発熱量が減少
することになる。このような理由で火炎反応帯温度は低
下し、低ＮＯｘ化が図れるのである。

上記構成において、第二の炎口部１４より噴出され未燃
焼でかつ大気中の酸素濃度より低い混合気を、第一の炎
口部ｌＯ上に形成される火炎に供給することで燃焼反応
は緩慢化し、火炎温度が低温化する。これによりサーマ
ルＮＯｘの発生が低減する。また従来のような２つの混
合装置を設けるぶ・要もなく燃焼装置を小型にできるも
のである。そして第二の炎口部１４より噴出する混合気
を燃焼可燃限界以下にすることで第二の混合気室１２内
に火炎が逆火することを防止している。また、側壁１３
の外側周囲を流れる二次空気が第二の炎口部１４より噴
出される混合気を包囲するのでバーナに形成される火炎
は完全燃焼しきわめて広い混合範囲で安定燃焼を確保す
ることができる。

次に最小燃焼時の作用を第３図に基づいて説明する。屋
外設置の給湯機などでは、強風時にも消火しないように
するため、燃焼用空気の最小風量が存在する。従って燃
焼量を小さくすると必然的に空気過剰の燃焼状態となる
。即ち第一の混合気室の１次空気比は６０から１００％
程度となる。この場合には制御回路２３の指令により所
定の燃焼量以下になっていることを確認した後、第一の
混合気室の圧力以上に第二の混合気室の出力がなるよう
な流量に昇圧調整手段２１で補助空気路２２の空気流量
を調節する。従って混合気の混合気遍路１１からの第二
の混合気室１２内への流出はなくなり、混合気はすべて
第一の炎口部１０へ供給され安定した小火炎を形成する
。また第二の混合気室１２内に供給された空気はそのま
ま第二の炎口部１４からバイパス的に流れ、第一の炎口
部１０上に形成される火炎に二次空気となって供給され
る。従って燃焼量が小さくなっても常に完全燃焼を行な
うことができる。

なお上記寞施例では１つのファンから空気を分割しバー
ナケースと第二の混合気室に供給したが、２つのファン
を使用しバーナケース内と第二の混合気室内に独立に供
給してもよい、要は第二の混合気室に供給する空気の流
量を調節できる流量調節手段と補助空気路を有しておれ
ばよい。

さらに所定の燃焼量以下では第二の混合気室から混合気
遍路を通り、第一の混合気室内に空気が流入するほど圧
力を高くしてもよいことはもちろんである。

発明の効果 以上のように本発明の低ＮＯｘバーナによれば次の効果
が得られる。

（１）最大燃焼時は第一の炎口部上に形成される火炎に
第二の炎口部より噴出される未燃焼の低酸素濃度の混合
気を供給することによって燃焼反応が緩慢になりスポッ
ト的な高温度の領域が無く均一的に火炎温度が低下する
のでＮＯｘの発生を確実に低減できる。

Ｃ）　バーナ本体に付属した第一の混合気室と第二の混
合気室内で混合比の異なる混合気が作れるため、従来の
ような２つの混合装置が不用となり燃焼機を小型化する
ことができる。

（３）燃焼量が所定の値より小さくなった場合には第二
の混合気室内の圧力を上昇させ、第一の混合気室内の混
合気が混合気遍路から第二の混合気室内への混合気の流
れを停止し、すべての混合気は第一の炎口部に供給し、
空気取入れ口から流入する空気をそのまま第二の炎口部
からバイパス的に火炎に供給するため、常に供給燃料の
完全燃焼を実現できる。このため燃焼量の可変幅が大き
な燃焼機を提供することができる。

４、図面のＷＩＪＩｌｋな説明 第１図は本発明の一実施例における低ＮＯｘバーナの全
体構成図、第２図は同バーナの暴修姶嚢尋禰→最大燃焼
時の断面図、第３図は同バーナの侵→薔→◆Ｉ→所定の
燃焼量以下の燃焼時の断面図、第４図は従来の低ＮＯｘ
燃焼装置の構成図である。

８・・・・・・第一の混合気室、９・・・・・・バーナ
本体、１０・・・・・・第一の炎口部、１１・・・・・
・混合気道路、１２・・・・・・第二の混合気室、１４
・・−・・・第二の炎口部、２１・・・・・・昇圧調整
手段、２２・・・・・・補助空気路。

代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名宵 図 δ 第一のＳえ合５ＣＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一の炎口部を有するバーナ本体に設けられた第一の混
   合気室と、前記第一の混合気室の側方に設けられた第二
   の混合気室と、前記第一の混合気室と前記第二の混合気
   室とを連通する前記バーナ本体に設けられた混合気遍路
   と、前記第二の混合気室に設けられた第二の炎口部と、
   前記第二の混合気室に接続された補助空気路と、前記補
   助空気路の途中に設けられた昇圧調整手段とを有し、所
   定の燃焼量以下では前記第二の混合気室内の圧力が前記
   第一の混合気室内の圧力以上になるように前記昇圧調整
   手段を制御する低ＮＯｘ燃焼装置。