JPH0470527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工業用、業務用あるいは家庭用低
NO_xバーナに関するものである。

従来の技術 従来、低NO_xバーナとして完全予混合燃焼を
利用したバーナが使用されており、例えば第５図
に示す如く、バーナ壁１からなる燃料室２の一部
に金網３を設け、燃料室２へ供給した燃料４を金
網３の表面で点火して、火炎５を形成させてい
た。

このようなバーナは空気過剰の燃料４で燃焼さ
せ、更に火炎５から受けた熱を金網３から放熱す
ることにより、火炎温度を下げ、NO_xの排出量
の低減をはかつていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、燃焼量の多い時、あるいは、空
気過剰率が１に近づいた時に金網３が急激な温度
上昇をしてしばしば逆火が生じたり、あるいは高
温のため、金網３が酸化し、耐久上問題があつ
た。

一方、予混合空気量を多くして、空気過剰率を
大きくしたり、あるいは燃料４の量を増加させて
燃料４の流速を大きくすると、火炎５は不安定に
なり未燃ガスを排出したり吹飛びに至ることがし
ばしば生じた。その結果、燃焼量および空気量の
可変範囲が小さいため、実用上不便さが生じてい
た。

また、金網３からの放熱が上流側すなわち燃焼
室２へもなされ、燃料を加熱する。その結果、火
炎温度の低下が小さく、NO_xの低減が少ない欠
点も有していた。

問題点を解決するための手段 本発明はNO_xの排出量が少なく、しかも燃焼
量および空気量の可変範囲の広いバーナを提供す
るものである。

燃焼室壁と燃焼室出口とにより燃焼室を形成
し、燃焼室壁には対向させた多数の炎口を設け、
炎口は燃焼室壁に設けた燃料供給路の出口に位置
し、燃焼室の外壁を冷却面とする。

作 用 このようなバーナでは空気過剰になつて火炎が
炎口から離れても火炎が対向して燃焼するため空
気量の多い領域で燃焼が可能である。また燃焼量
の多い時にも火炎の対向により吹飛びにくい。更
に、燃焼量の少ない時には燃料供給路が冷却さ
れ、逆火がなく燃焼量の可変範囲が広い。火炎が
分散し、更に燃焼室壁からの放熱や燃料供給路か
らの放熱によりNO_x排出量の低減をはかつてい
る。特に、燃焼量の小さい時、あるいは空気過剰
率の小さい時には火炎は炎口に近づき、炎口を加
熱するため、炎口、燃料供給路、燃焼室壁からの
放熱によりNO_x低減を促進している。放熱面で
ある燃焼室の外側は冷却通路となつており、火炎
温度の上昇を抑制し、NO_x排出量の低減をはか
つている。

実施例 第１図は本発明の一実施例のバーナの概略構成
図であり、６はバーナ本体、７は燃焼室、８は燃
焼室壁、９は燃焼室出口、１０は炎口、１１は燃
料供給路、１２は分岐管、１３は冷却通路、１４
は気化筒である。第２図は第１図のＡ−Ａ断面で
あり、第３図はＢ−Ｂ断面である。１５は送風
機、１６は燃料ノズル、１７は燃料、１８は混合
気、１９は火炎であり対向火炎２０を形成する。
２１は排気ガス、２２は冷却空気である。高温の
排気ガスはしばしば熱源として利用される。

燃料１７（例えば灯油）は燃料ノズル１６から
気化筒１４に投入される。気化筒１４はアルミの
ダイキヤストで構成され、ヒータ２３が埋め込ま
れており、200〜300℃に加熱される。気化筒１４
に供給された燃料１７は気化する。一方、燃焼用
空気は送風機１５より気化筒１４に導入され、気
化した燃料と混合し混合気１８となる。混合気１
８は分岐管１２を通り、分岐管１２に多数設けた
燃料供給路１１を通つて先端の炎口１０より燃焼
室７に導入される。燃料供給路１１は燃焼室壁８
の外側に細長い通路を持つチユーブで構成してい
る。

この混合気に点火すると火炎１９、対向火炎２
０を形成する。液体燃料のかわりに気体燃料を使
用する場合、気化筒１４を省略することにより液
体燃料と同様に燃焼することが可能であり、本発
明における効果も同様に考えてよい。

炎口１０は燃焼室７を介して互いに向かい合つ
て対になつており、この対になつた炎口１０が多
数配置されており、燃焼室出口方向にも多数配置
されている。各炎口１０で形成された火炎１９は
対向火炎２０となる。燃料供給路１１も炎口１０
に対応して対になつている。燃焼室壁８の外側に
は燃料供給路１１を配置している。燃焼室壁８と
分岐管１２との間には燃料供給路１１の群が配置
され冷却通路１３を形成している。この冷却通路
１３を冷却空気２２が通過する。分岐管１２は数
個に分割されており、各分岐管１２の間を冷却空
気２２が通過可能であり、更に燃焼室壁８からの
輻射熱を外部へ放熱できるようになつている。そ
して、冷却空気２２は加熱され熱源として利用さ
れることが多い。

多数の対向火炎２０が燃焼室７内に形成される
が、この火炎で発生した熱は燃焼室壁８および燃
料供給路１１を加熱する。燃焼室壁８および燃料
供給路１１より放熱し、火炎温度の低下をはか
り、排気ガス２１に含有するNO_xの低減をはか
る。燃焼室壁８および燃料供給路１１はステンレ
スの如く耐熱材料を使用しており、高温にして放
射による放熱を容易にしている。火炎１９によつ
て加熱された燃焼室壁８の外側は冷却通路１３に
なつており、冷却空気２２が通過し、燃焼室壁８
の冷却を行い、火炎１９を冷却するとともに、燃
焼室壁８による混合気１８の予熱も防止してい
る。この時、燃料供給路１１も冷却空気２２によ
つて同様に冷却される。燃料供給路１１には火炎
１９から炎口１０へ供給された熱が伝導で上流側
に伝わり、混合気１８の予熱が行われるが、冷却
空気２２で燃料供給路１１の外側を冷却するた
め、予熱を最小限に抑えることができる。

本発明は対向火炎２０を形成することにより特
徴づけられるが、次にこの対向火炎２０について
詳述する。第４図に対向火炎２０の形態を示す。
２４は未燃ガス、２５は対向火炎２０の端面、混
合気１８の炎口１０出口での流速Ｖ、燃焼速度を
Ｓとする。第４図ａ，ｂ，ｃの順でＶ／Ｓが大き
くなつている。ｂは火炎１９か炎口１０に付着し
ている火炎である。ｃは火炎１９が炎口１０から
離れて対向火炎２０を形成している。

この時、対向する炎口１０が同一軸線上にな
く、対向火炎２０を形成することができなかつた
り、あるいは、対向する炎口１０の一方を取除く
と、火炎１９は吹飛びを生じ、安定燃焼ができな
い。対向火炎２０はＶ／Ｓの大きな領域で安定燃
焼させることができる。対向火炎２０がｃ図の如
く形成されると、対向火炎２０の端面２５から未
燃ガスが放出される。第１図及び第２図で示され
る如く、炎口１０が多数並び、更に、燃焼室壁８
で冷却空気２２と遮断されているため、未燃ガス
は隣接される火炎１９で酸化される。また対向火
炎２０の上流側に燃焼室壁８が存在するため、対
向火炎２０に流入する混合気１８は炎口１０から
出た後、燃焼室壁８で冷却されNO_x低減効果が
大きい。

更に、第３図に示す如く、燃焼室出口９から離
れた炎口１０で形成した対向火炎２０によつて発
生した高温の排気ガス２１は燃焼室出口９により
近い炎口１０で形成する火炎１９に供給され、火
炎基部の混合気温度を予熱し、この部分での燃焼
を促進する。この時、第４図ｃの火炎１９ではこ
の予熱効果が顕著にあらわれる。その結果、燃焼
室出口９付近の火炎１９の安定性を確保する。従
つて、燃焼室出口から大きく離れた火炎で未燃ガ
スが発生しても、この燃焼室出口付近の火炎で完
全燃焼することができる。排気ガス２１の流入は
対向火炎２０の端部２５付近だけであり、火炎温
度を全体にわたつて加熱するものではなく、
NO_xの排出量は増加しない。

Ｖ／Ｓの小さい第４図ａは、火炎１９は炎口１
０の中に入ろうとする。この時、燃焼室壁８およ
び燃料供給路１１は冷却空気２２で冷却される。
従つて、火炎１９は燃料供給路１１の上流に向つ
て入ること、即ち、逆火ではなく炎口１０付近で
安定に燃焼する。

燃料供給路１１は細長い管状であり、長さを
Ｌ、径をＤとすると、Ｌ／Ｄが大きいと混合気１
８がポアズイユ流れとなる。ポアズイユ流れは、
この時、対向火炎２０の端面２５はより炎口１０
に近づくため、未燃ガスの流出は抑えられ、完全
燃焼が容易となる。この時Ｌ／Ｄ≧４で効果が大
きいことがわかつた。

第６図に従来例と本発明の燃焼範囲を示す。横
軸は燃焼量Ｑ、縦軸は混合気１８の空気過剰率λ
を示す。NO_xを低減するにはλ＞１で使用する
のが適している。本発明は多数の対向火炎２０を
燃焼室７内で形成しているため、λの大きい領域
まで燃焼可能である。更に、燃焼室７の外に燃料
供給路１１を設け、冷却空気２２によつて冷却す
るため、逆火がなく、λ≒１まで燃焼可能であ
る。従つて、λの大きい領域とλの小さい領域で
の安定燃焼が可能となる。

空気過剰率の大きい時には未燃ガス（特にCO）
の発生により上限界が示される。空気過剰率の小
さい時、従来例は逆火がみられるが、本発明では
COの発生がみられる。この時、燃焼室７出口に
燃焼用空気を供給するとCO発生はない。

ここで、実線は本発明の実施例、破線は従来例
の燃焼の限界を示す。破線に囲まれた領域が従来
例の安定燃焼領域であり、斜線の部分が本発明の
実施例で得られた燃焼安定領域の拡大部分であ
る。

発明の効果 本発明は燃焼室内で多数の対向火炎を形成し、
更に燃焼室の外側を冷却し、燃料供給路を燃焼室
の外側に設けるものであり、これによつてNO_x
が大きく低減し、燃焼量および空気過剰率の広い
範囲で燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバーナの構成図、
第２図および第３図は同バーナの断面図、第４図
は同バーナの要部概念図、第５図は従来例バーナ
の構成図、第６図は本発明の実施例のバーナの特
性図である。 ６……バーナ本体、７……燃焼室、１０……炎
口、１１……燃料供給路、１３……冷却通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃焼室壁と燃焼室出口により燃焼室を形成
   し、前記燃焼室壁には互いに対向させた多数の炎
   口を設け、前記炎口は前記燃焼室壁の外壁に設け
   た多数の燃料供給路の出口に位置し、前記燃焼室
   の外壁を冷却面とするバーナ。 ２ 燃料供給路を冷却面とし、燃料供給路と燃焼
   室外壁により冷却通路を構成する特許請求の範囲
   第１項記載のバーナ。 ３ 燃料供給路の長さＬは炎口の直径Ｄの少なく
   とも４倍以上有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のバーナ。