JPH0742909A - 低ｎｏ２ 燃焼装置 - Google Patents
低ｎｏ２ 燃焼装置Info
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- JPH0742909A JPH0742909A JP19253693A JP19253693A JPH0742909A JP H0742909 A JPH0742909 A JP H0742909A JP 19253693 A JP19253693 A JP 19253693A JP 19253693 A JP19253693 A JP 19253693A JP H0742909 A JPH0742909 A JP H0742909A
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- exhaust gas
- combustion exhaust
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機外に排出される温風中に含まれるＮＯ2 の
量を大きく低減できる低ＮＯ2 燃焼装置を得る。 【構成】 バーナー１１１を内蔵するバーナーボックス
１１２と該バーナーボックスの周囲の空気流路１１４と
を少なくとも有する低ＮＯ2 燃焼装置において、該バー
ナーボックス１１２の上方に、燃焼排ガスが２次燃焼す
るのに必要な空気に加えて、燃焼排ガスの温度を１２０
０℃〜８００℃の範囲にまで降温するのに必要な空気量
を取り入れることができる間隙Ｓをおいて燃焼排ガス案
内用筒体５０を取り付ける。 【効果】 バーナボックスから出る燃焼排ガスを急冷せ
ずに、燃焼排ガス案内用筒体５０内部において１２００
℃〜８００℃程度の温度で所定時間保持できることか
ら、燃焼排ガス中でのＮＯ2 の生成量は大きく低減す
る。
量を大きく低減できる低ＮＯ2 燃焼装置を得る。 【構成】 バーナー１１１を内蔵するバーナーボックス
１１２と該バーナーボックスの周囲の空気流路１１４と
を少なくとも有する低ＮＯ2 燃焼装置において、該バー
ナーボックス１１２の上方に、燃焼排ガスが２次燃焼す
るのに必要な空気に加えて、燃焼排ガスの温度を１２０
０℃〜８００℃の範囲にまで降温するのに必要な空気量
を取り入れることができる間隙Ｓをおいて燃焼排ガス案
内用筒体５０を取り付ける。 【効果】 バーナボックスから出る燃焼排ガスを急冷せ
ずに、燃焼排ガス案内用筒体５０内部において１２００
℃〜８００℃程度の温度で所定時間保持できることか
ら、燃焼排ガス中でのＮＯ2 の生成量は大きく低減す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は低ＮＯ2 燃焼装置に関
し、特に、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部
空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置におい
て、発生する燃焼排ガスを適切に処理することにより燃
焼装置外に排出されるＮＯ2 の量を低減することを可能
とした低ＮＯ2 燃焼装置に関する。
し、特に、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部
空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置におい
て、発生する燃焼排ガスを適切に処理することにより燃
焼装置外に排出されるＮＯ2 の量を低減することを可能
とした低ＮＯ2 燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】バーナーボックスから出る燃焼排ガスに
外部空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置は、
例えば家庭用暖房器具として広く用いられている。その
ような燃焼装置の代表例としてガスファンヒータをあげ
ることができ、それは基本的構成としてバーナーを内蔵
するバーナーボックスと該バーナーボックスの周囲の空
気流路とを少なくとも有していて、バーナーボックスか
ら出る燃焼排ガスに外部空気を導入して２次燃焼を起こ
させ、それにより１８００℃〜１４００℃程度となった
高温の燃焼排ガスにさらに必要な量の外部空気を混入し
て所定の温度（通常１００℃程度）に急冷し、暖房用な
どの温風として機外に排出するようにしている。
外部空気を混入して機外に排出する形式の燃焼装置は、
例えば家庭用暖房器具として広く用いられている。その
ような燃焼装置の代表例としてガスファンヒータをあげ
ることができ、それは基本的構成としてバーナーを内蔵
するバーナーボックスと該バーナーボックスの周囲の空
気流路とを少なくとも有していて、バーナーボックスか
ら出る燃焼排ガスに外部空気を導入して２次燃焼を起こ
させ、それにより１８００℃〜１４００℃程度となった
高温の燃焼排ガスにさらに必要な量の外部空気を混入し
て所定の温度（通常１００℃程度）に急冷し、暖房用な
どの温風として機外に排出するようにしている。
【０００３】図３は典型的なガスファンヒータの断面を
示しており、バーナ１１は耐熱性のあるバーナボックス
１２に収容され、該バーナボックス１２の周囲は側方遮
熱板１３により包囲されていて、バーナボックス１２と
側方遮熱板１３との間にバーナボックスを包囲する形で
空気流路１４が形成されている。側方遮熱板１３はその
下方部に外部空気導入のための開口１５を有し、上方部
には燃焼排ガスの排出のための開口１６を有する。ま
た、前記開口１６の上方部には上方遮熱板１７が設けら
れる。さらに、通常図示されるようにバーナボックス１
２には微小な開口１８が複数個形成されていて、バーナ
燃焼時にそこから空気が流入する。
示しており、バーナ１１は耐熱性のあるバーナボックス
１２に収容され、該バーナボックス１２の周囲は側方遮
熱板１３により包囲されていて、バーナボックス１２と
側方遮熱板１３との間にバーナボックスを包囲する形で
空気流路１４が形成されている。側方遮熱板１３はその
下方部に外部空気導入のための開口１５を有し、上方部
には燃焼排ガスの排出のための開口１６を有する。ま
た、前記開口１６の上方部には上方遮熱板１７が設けら
れる。さらに、通常図示されるようにバーナボックス１
２には微小な開口１８が複数個形成されていて、バーナ
燃焼時にそこから空気が流入する。
【０００４】上記の構成からなる燃焼部は全体がファン
ヒータのケーシング２０により覆われている。ケーシン
グ２０の形態は種々存在するが、図示のものにあっては
ケーシング２０の内側前方壁部２１は前記上方遮熱板１
５の上方を後方に向けて後部に延出し、ケーシング２０
の後方壁部２２に達している。また、ケーシング２０の
後方壁部２２には複数のスリットが形成されていてそこ
にはエアーフィルタ２３が取り付けられている。ケーシ
ング２０内であって前記バーナボックス１２の下方位置
には吸引アァン３０が取り付けられ、また通常ケーシン
グ２０の下方には燃料ガス配管接続具３１が取り付けら
れている。
ヒータのケーシング２０により覆われている。ケーシン
グ２０の形態は種々存在するが、図示のものにあっては
ケーシング２０の内側前方壁部２１は前記上方遮熱板１
５の上方を後方に向けて後部に延出し、ケーシング２０
の後方壁部２２に達している。また、ケーシング２０の
後方壁部２２には複数のスリットが形成されていてそこ
にはエアーフィルタ２３が取り付けられている。ケーシ
ング２０内であって前記バーナボックス１２の下方位置
には吸引アァン３０が取り付けられ、また通常ケーシン
グ２０の下方には燃料ガス配管接続具３１が取り付けら
れている。
【０００５】このような形式の燃焼装置の燃焼に際して
は、先ずファン３０が作動する。それにより外部空気が
前記したケーシング２０の後方壁部２２に形成したスリ
ットから内部に吸引されると共に、側方遮熱板１３に形
成した開口１５を通して空気流路１４内にも外部空気が
導入される。一方、適宜の燃料ガス源からの燃料ガスは
１次空気と共にバーナ１１に供給され、バーナボックス
１２内で開口１５を通してさらに供給される空気と共に
１次燃焼する。１次燃焼した燃焼排ガスはバーナボック
ス１２の出口直後で空気流路１４から供給される２次空
気と混合して２次燃焼する。通常、２次燃焼直後の燃焼
排ガスの温度は１４００℃〜１８００℃程度である。
は、先ずファン３０が作動する。それにより外部空気が
前記したケーシング２０の後方壁部２２に形成したスリ
ットから内部に吸引されると共に、側方遮熱板１３に形
成した開口１５を通して空気流路１４内にも外部空気が
導入される。一方、適宜の燃料ガス源からの燃料ガスは
１次空気と共にバーナ１１に供給され、バーナボックス
１２内で開口１５を通してさらに供給される空気と共に
１次燃焼する。１次燃焼した燃焼排ガスはバーナボック
ス１２の出口直後で空気流路１４から供給される２次空
気と混合して２次燃焼する。通常、２次燃焼直後の燃焼
排ガスの温度は１４００℃〜１８００℃程度である。
【０００６】２次燃焼後の燃焼排ガスの大部分は空気流
路１４から供給される空気とさらに混合することにより
ガス温度は瞬時に降下し、２次燃焼火炎の直後において
８００℃以下となる。８００℃以下に温度降下した燃焼
排ガスはさらに温度降下しつつ上昇して上方遮熱板１７
に衝突して向きを下方に変え、その近傍でさらに導入さ
れる外部空気と混合して温度を降下させ、前記のように
１００℃程度となるように調整されて機外に温風として
排出される。
路１４から供給される空気とさらに混合することにより
ガス温度は瞬時に降下し、２次燃焼火炎の直後において
８００℃以下となる。８００℃以下に温度降下した燃焼
排ガスはさらに温度降下しつつ上昇して上方遮熱板１７
に衝突して向きを下方に変え、その近傍でさらに導入さ
れる外部空気と混合して温度を降下させ、前記のように
１００℃程度となるように調整されて機外に温風として
排出される。
【０００７】近年、このような燃焼装置から排出される
燃焼排ガスについて多くの研究と分析が行われ、燃焼排
ガス中に微量ではあるが人体にとって好ましくないＮＯ
2 が含まれていること、また、燃焼排ガス中に含まれる
ＮＯ2 は火炎体直下流の高温の燃焼排ガス中では生成さ
れずその下流の領域で燃焼排ガスが冷却される過程にお
いて生成されること、また、ＮＯ2 は燃焼排ガスの温度
が降下する際にＮＯ→ＮＯ2 の変換反応により生成さ
れ、その生成は燃焼排ガスの温度低下が急激なほど促進
されることが報告されている（Morio Hori ; Exeriment
al Study of Nitrogen Dioxide Formation in Combutio
n System., 21st symposium(International) on Combus
tion Institute(1986)) 。
燃焼排ガスについて多くの研究と分析が行われ、燃焼排
ガス中に微量ではあるが人体にとって好ましくないＮＯ
2 が含まれていること、また、燃焼排ガス中に含まれる
ＮＯ2 は火炎体直下流の高温の燃焼排ガス中では生成さ
れずその下流の領域で燃焼排ガスが冷却される過程にお
いて生成されること、また、ＮＯ2 は燃焼排ガスの温度
が降下する際にＮＯ→ＮＯ2 の変換反応により生成さ
れ、その生成は燃焼排ガスの温度低下が急激なほど促進
されることが報告されている（Morio Hori ; Exeriment
al Study of Nitrogen Dioxide Formation in Combutio
n System., 21st symposium(International) on Combus
tion Institute(1986)) 。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
ような報告を基に、図４ａに示すような燃焼装置を用い
て燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の量と燃焼排ガスの温度
降下との関係について鋭意実験研究を行いかつ燃焼反応
解析シミュレーションを行った。用いた燃焼装置は、予
混合燃焼形式のバーナ１０の上方に長さ３５０ｍｍの燃
焼排ガス用の管路２０を配置し、さらに、該管路２０の
バーナ１０の燃焼面から５０ｍｍの所に従来知られた形
式の水を熱交換媒体とする熱交換器３０をその水管が交
差する状態で２段に重ねて取り付けたものである。燃焼
ガスとして熱量２５００ｋｃａｌの天然ガスを空気比1.
２の予混合気としてバーナ１０に供給し燃焼させた。
ような報告を基に、図４ａに示すような燃焼装置を用い
て燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の量と燃焼排ガスの温度
降下との関係について鋭意実験研究を行いかつ燃焼反応
解析シミュレーションを行った。用いた燃焼装置は、予
混合燃焼形式のバーナ１０の上方に長さ３５０ｍｍの燃
焼排ガス用の管路２０を配置し、さらに、該管路２０の
バーナ１０の燃焼面から５０ｍｍの所に従来知られた形
式の水を熱交換媒体とする熱交換器３０をその水管が交
差する状態で２段に重ねて取り付けたものである。燃焼
ガスとして熱量２５００ｋｃａｌの天然ガスを空気比1.
２の予混合気としてバーナ１０に供給し燃焼させた。
【０００９】管路２０内に測温手段として熱電対（図示
しない）、及びＮＯ及びＮＯ2 量の計測手段としてサン
プリングプローブにより吸引した燃焼排ガスを化学発光
により分析計測するＮＯx 計（図示しない）を配置し
て、バーナ１０の燃焼面からの異なった距離における燃
焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ2 の量を測定した。その
結果を図５ａ（温度）及び図５ｂ（ＮＯ2 変換率）に曲
線Ａとして示した。なお、図５ｂの「ＮＯ2 変換率
（％）」は、ＮＯx （ＮＯ＋ＮＯ2 ）中のＮＯ2 の割合
であり、この値が高いほど燃焼排ガスに含有されるＮＯ
2 の量が多いことが示される。
しない）、及びＮＯ及びＮＯ2 量の計測手段としてサン
プリングプローブにより吸引した燃焼排ガスを化学発光
により分析計測するＮＯx 計（図示しない）を配置し
て、バーナ１０の燃焼面からの異なった距離における燃
焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ2 の量を測定した。その
結果を図５ａ（温度）及び図５ｂ（ＮＯ2 変換率）に曲
線Ａとして示した。なお、図５ｂの「ＮＯ2 変換率
（％）」は、ＮＯx （ＮＯ＋ＮＯ2 ）中のＮＯ2 の割合
であり、この値が高いほど燃焼排ガスに含有されるＮＯ
2 の量が多いことが示される。
【００１０】図から明らかなように、約１６００℃であ
った燃焼直後の燃焼排ガスは熱交換器３０を通過後に温
度が６５０℃前後に急激に冷却し、以後管路２０内を通
過する過程で管路２０の放熱により徐々に冷却して、管
路２０の先端では５００℃前後となり、大気へ放出され
た。図５ｂから分かるように、燃焼直後の燃焼排ガスに
はＮＯ2 はほとんど含まれていないが、熱交換器３０に
より急冷された直後において燃焼排ガス中のＮＯ2 変換
率は約４０％と急激に増加し、以下、下流に行くに従い
漸増して、系外に排出されている。このことは、上記論
文などに報告された現象が実用に供される燃焼装置のモ
デルにおいて実際に生じていることを表している。
った燃焼直後の燃焼排ガスは熱交換器３０を通過後に温
度が６５０℃前後に急激に冷却し、以後管路２０内を通
過する過程で管路２０の放熱により徐々に冷却して、管
路２０の先端では５００℃前後となり、大気へ放出され
た。図５ｂから分かるように、燃焼直後の燃焼排ガスに
はＮＯ2 はほとんど含まれていないが、熱交換器３０に
より急冷された直後において燃焼排ガス中のＮＯ2 変換
率は約４０％と急激に増加し、以下、下流に行くに従い
漸増して、系外に排出されている。このことは、上記論
文などに報告された現象が実用に供される燃焼装置のモ
デルにおいて実際に生じていることを表している。
【００１１】上記したように今日使用されているガスフ
ァンヒータのような燃焼装置は２次燃焼直後の燃焼排ガ
スを外部から導入した空気により急激に冷却する形式の
ものであり、してみれば上記の実験に供した燃焼装置に
おけると同じ現象がこの種の燃焼装置においても生じて
いるものと充分推定することができる。本発明者らは、
燃焼装置において生じるこの不都合を解消すべく鋭意実
験研究を重ねかつシミュレーションを行うことにより、
燃焼排ガスの冷却を多段階に分けて行い、少なくともそ
の１過程において、燃焼排ガスを特定の温度範囲内にお
いて所定時間保持することにより、系外に排出される燃
料排ガス中のＮＯ2 の含有量を有効に低減することがで
きる場合のあることをことを知覚した。そして、そのた
めの最適条件を確定すべく燃焼反応解析シミュレーショ
ンを反復して行った。その結果を図６に示す。
ァンヒータのような燃焼装置は２次燃焼直後の燃焼排ガ
スを外部から導入した空気により急激に冷却する形式の
ものであり、してみれば上記の実験に供した燃焼装置に
おけると同じ現象がこの種の燃焼装置においても生じて
いるものと充分推定することができる。本発明者らは、
燃焼装置において生じるこの不都合を解消すべく鋭意実
験研究を重ねかつシミュレーションを行うことにより、
燃焼排ガスの冷却を多段階に分けて行い、少なくともそ
の１過程において、燃焼排ガスを特定の温度範囲内にお
いて所定時間保持することにより、系外に排出される燃
料排ガス中のＮＯ2 の含有量を有効に低減することがで
きる場合のあることをことを知覚した。そして、そのた
めの最適条件を確定すべく燃焼反応解析シミュレーショ
ンを反復して行った。その結果を図６に示す。
【００１２】図６から明らかなように、保持温度（すな
わち、燃焼排ガスを温度降下させる過程において、所定
期間燃焼排ガスが保持すべき温度）が１２００℃〜８０
０℃の温度範囲内の場合にＮＯ2 変換率が低くなってお
り、特に、１０００℃〜９００℃の温度範囲の場合にこ
のことが顕著となっている。そして、この時に保持時間
（すなわち、燃焼排ガスを温度降下させる過程におい
て、上記特定の保持温度に燃焼排ガスを保持すべき時
間）は５０ｍｓ程度より長い時間であれば任意であるこ
とも分かる。
わち、燃焼排ガスを温度降下させる過程において、所定
期間燃焼排ガスが保持すべき温度）が１２００℃〜８０
０℃の温度範囲内の場合にＮＯ2 変換率が低くなってお
り、特に、１０００℃〜９００℃の温度範囲の場合にこ
のことが顕著となっている。そして、この時に保持時間
（すなわち、燃焼排ガスを温度降下させる過程におい
て、上記特定の保持温度に燃焼排ガスを保持すべき時
間）は５０ｍｓ程度より長い時間であれば任意であるこ
とも分かる。
【００１３】本発明者らは、シミュレーションの結果を
実証すべく、図４ｂに示すような装置を用意した。この
装置は前記した図４ａに示した装置とバーナ１０、燃焼
ガス用管路２０の構成及び配置は同じであるが、バーナ
１０の燃焼面から５０ｍｍの箇所に第１の熱交換器３０
ａを、そこからさらに２００ｍｍ下流の箇所に第２の熱
交換器３０ｂをそれぞれ配置したものである。管路内に
は同様の測温手段及びＮＯ及びＮＯ2 量計測手段を配置
して、バーナ１０の燃焼面からの異なった距離における
燃焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ2 の量を測定した。
実証すべく、図４ｂに示すような装置を用意した。この
装置は前記した図４ａに示した装置とバーナ１０、燃焼
ガス用管路２０の構成及び配置は同じであるが、バーナ
１０の燃焼面から５０ｍｍの箇所に第１の熱交換器３０
ａを、そこからさらに２００ｍｍ下流の箇所に第２の熱
交換器３０ｂをそれぞれ配置したものである。管路内に
は同様の測温手段及びＮＯ及びＮＯ2 量計測手段を配置
して、バーナ１０の燃焼面からの異なった距離における
燃焼排ガスの温度及びＮＯとＮＯ2 の量を測定した。
【００１４】燃焼は、前記曲線Ａを得た場合と同じ燃焼
ガスを用いかつ同じ燃焼条件で行った。ただし、第１の
熱交換器３０ａ及び第２の熱交換器３０ｂの通水量を制
御して、約１６００℃である燃焼直後の燃焼排ガスの温
度が第１の熱交換器３０ａにより約１１００℃に降下
し、さらに、第２の熱交換器３０ｂにより約５５０℃に
まで降下するようにした。この場合に、２００ｍｍある
第１と第２の熱交換器の間において、燃焼排ガスは１１
００℃から８００℃程度にまで温度降下した。このとき
の第１と第２の熱交換器の間での燃焼排ガスの滞留時間
は１７０ｍｓであった。測定結果の平均値を図５ａ（温
度）及び図５ｂ（ＮＯ2 変換率）に曲線Ｂとして示す。
図から明らかなように、ＮＯ2 変換率は第１と第２の熱
交換器の間において約１０％程度であり、第２の熱交換
器より下流において変換率は数％増大したが多くて１２
％程度であった。すなわち、変換率は従来の１／４〜１
／５程度であり、この実験結果は図５に示したシミュレ
ーションによる結果とほぼ一致している。
ガスを用いかつ同じ燃焼条件で行った。ただし、第１の
熱交換器３０ａ及び第２の熱交換器３０ｂの通水量を制
御して、約１６００℃である燃焼直後の燃焼排ガスの温
度が第１の熱交換器３０ａにより約１１００℃に降下
し、さらに、第２の熱交換器３０ｂにより約５５０℃に
まで降下するようにした。この場合に、２００ｍｍある
第１と第２の熱交換器の間において、燃焼排ガスは１１
００℃から８００℃程度にまで温度降下した。このとき
の第１と第２の熱交換器の間での燃焼排ガスの滞留時間
は１７０ｍｓであった。測定結果の平均値を図５ａ（温
度）及び図５ｂ（ＮＯ2 変換率）に曲線Ｂとして示す。
図から明らかなように、ＮＯ2 変換率は第１と第２の熱
交換器の間において約１０％程度であり、第２の熱交換
器より下流において変換率は数％増大したが多くて１２
％程度であった。すなわち、変換率は従来の１／４〜１
／５程度であり、この実験結果は図５に示したシミュレ
ーションによる結果とほぼ一致している。
【００１５】上記の結果に基づき、本発明者らは、燃焼
によって発生する燃焼排ガスを人為的に温度降下させる
過程において、好ましくは１２００℃〜８００℃程度の
温度範囲内に好ましくは５０ｍｓさらに好ましくは１０
０ｍｓ以上保持し、その後に大気に開放することによ
り、燃焼排ガス中に含まれるＮＯのＮＯ2 への転換率を
低減することができることを知覚し、それに基づき新た
な燃焼排ガスの処理方法及びそのための装置を開発し、
すでに出願している（特願平５−１０１４１３号）。
によって発生する燃焼排ガスを人為的に温度降下させる
過程において、好ましくは１２００℃〜８００℃程度の
温度範囲内に好ましくは５０ｍｓさらに好ましくは１０
０ｍｓ以上保持し、その後に大気に開放することによ
り、燃焼排ガス中に含まれるＮＯのＮＯ2 への転換率を
低減することができることを知覚し、それに基づき新た
な燃焼排ガスの処理方法及びそのための装置を開発し、
すでに出願している（特願平５−１０１４１３号）。
【００１６】本発明は、上記の提案をバーナーボックス
から出る燃焼排ガスに外部空気を混入して機外に排出す
る形式の燃焼装置の燃焼に適用することを目的としてお
り、より具体的には、そのような形式の燃焼装置から排
出される燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の量を比較的簡単
な構成でもって大幅に低減することのできる低ＮＯ2燃
焼装置を得ることを目的としている。
から出る燃焼排ガスに外部空気を混入して機外に排出す
る形式の燃焼装置の燃焼に適用することを目的としてお
り、より具体的には、そのような形式の燃焼装置から排
出される燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の量を比較的簡単
な構成でもって大幅に低減することのできる低ＮＯ2燃
焼装置を得ることを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決しかつ
目的を達成するために、本発明は、バーナーを内蔵する
バーナーボックスと該バーナーボックスの周囲の空気流
路とを少なくとも有し、バーナーボックスから出る燃焼
排ガスに外部空気を混入して機外に排出する形式の燃焼
装置であって、バーナーボックスの上方には、１次燃焼
排ガスを２次燃焼させかつ２次燃焼排ガスの温度を１２
００℃〜８００℃の範囲に保つことのできるだけの空気
量を取り入れることのできる間隙をおいて燃焼排ガス案
内用筒体が取り付けられていることを特徴とする低ＮＯ
2 燃焼装置を開示する。
目的を達成するために、本発明は、バーナーを内蔵する
バーナーボックスと該バーナーボックスの周囲の空気流
路とを少なくとも有し、バーナーボックスから出る燃焼
排ガスに外部空気を混入して機外に排出する形式の燃焼
装置であって、バーナーボックスの上方には、１次燃焼
排ガスを２次燃焼させかつ２次燃焼排ガスの温度を１２
００℃〜８００℃の範囲に保つことのできるだけの空気
量を取り入れることのできる間隙をおいて燃焼排ガス案
内用筒体が取り付けられていることを特徴とする低ＮＯ
2 燃焼装置を開示する。
【００１８】前記の燃焼排ガス案内用筒体は、２次燃焼
後の燃焼排ガスを５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以
上保持することのできる長さを少なくとも有しているこ
とは好ましい態様であり、また幾分構成は複雑となる
が、前記間隙を調節自在として燃焼量に応じて空気の取
り入れ量を変化させるようにすることにより、より目的
を達成することが可能となる。
後の燃焼排ガスを５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以
上保持することのできる長さを少なくとも有しているこ
とは好ましい態様であり、また幾分構成は複雑となる
が、前記間隙を調節自在として燃焼量に応じて空気の取
り入れ量を変化させるようにすることにより、より目的
を達成することが可能となる。
【００１９】
【作 用】本発明による低ＮＯ2 燃焼装置によれば、１
次燃焼排ガスはバーナーボックスと燃焼排ガス案内用筒
体との間において２次燃焼する。１次燃焼排ガスの２次
燃焼は完全に行われるが、バーナーボックスと燃焼排ガ
ス案内用筒体との間から流入する外部空気の量は制限を
受けており、通常２次燃焼直後に１８００℃〜１４００
℃となる２次燃焼排ガスは制限された量の外部空気と混
合することにより１２００℃〜８００℃の範囲にまでし
か温度降下しない。その状態ですなわち急激な温度降下
をせずに１２００℃〜８００℃の範囲に保持された２次
燃焼排ガスが燃焼排ガス案内用筒体を所定時間かけて通
過する。従って、２次燃焼排ガスが機外に出る過程での
ＮＯ2 の生成量（変換率）を大きく低減し、室内におけ
る健全な環境での燃焼装置の使用が可能となる。
次燃焼排ガスはバーナーボックスと燃焼排ガス案内用筒
体との間において２次燃焼する。１次燃焼排ガスの２次
燃焼は完全に行われるが、バーナーボックスと燃焼排ガ
ス案内用筒体との間から流入する外部空気の量は制限を
受けており、通常２次燃焼直後に１８００℃〜１４００
℃となる２次燃焼排ガスは制限された量の外部空気と混
合することにより１２００℃〜８００℃の範囲にまでし
か温度降下しない。その状態ですなわち急激な温度降下
をせずに１２００℃〜８００℃の範囲に保持された２次
燃焼排ガスが燃焼排ガス案内用筒体を所定時間かけて通
過する。従って、２次燃焼排ガスが機外に出る過程での
ＮＯ2 の生成量（変換率）を大きく低減し、室内におけ
る健全な環境での燃焼装置の使用が可能となる。
【００２０】
【実施例】以下、添付の図を参照して本発明を実施例に
基づきより詳細に説明する。図１は本発明による低ＮＯ
2 燃焼装置の燃焼部のみを示すものであり、燃焼装置と
しての他の構成は図３に示したものと同様であるので説
明を省略する。バーナ１１１は従来のこの種の燃焼装置
（例えは、ガスファンヒータ）に使用される通常のもの
であり耐熱性のあるバーナボックス１１２に収容されて
いる。図示しない燃焼ガス供給源から燃焼ガスと１次空
気Ｇが供給されバーナボックス１１２内で１次燃焼す
る。バーナボックス１１２の周囲は側方遮熱板１１３に
より包囲されており、バーナボックス１１２と側方遮熱
板１１３との間にバーナボックスを包囲する形で空気流
路１１４が形成される。通常のガスファンヒータの場合
と同様にこの空気流路１１４を外部空気Ａが上方に向け
て通過する。
基づきより詳細に説明する。図１は本発明による低ＮＯ
2 燃焼装置の燃焼部のみを示すものであり、燃焼装置と
しての他の構成は図３に示したものと同様であるので説
明を省略する。バーナ１１１は従来のこの種の燃焼装置
（例えは、ガスファンヒータ）に使用される通常のもの
であり耐熱性のあるバーナボックス１１２に収容されて
いる。図示しない燃焼ガス供給源から燃焼ガスと１次空
気Ｇが供給されバーナボックス１１２内で１次燃焼す
る。バーナボックス１１２の周囲は側方遮熱板１１３に
より包囲されており、バーナボックス１１２と側方遮熱
板１１３との間にバーナボックスを包囲する形で空気流
路１１４が形成される。通常のガスファンヒータの場合
と同様にこの空気流路１１４を外部空気Ａが上方に向け
て通過する。
【００２１】前記側方遮熱板１１３に包囲された空間内
であってバーナボックス１１２の上方には後記する所定
の間隙Ｓをおいて燃焼排ガス案内用筒体５０が取り付け
られる。燃焼排ガス案内用筒体５０の断面形状はバーナ
ボックス１１２からの燃焼排ガスを通過させることがで
きる形状であれば任意であるが、この実施例においては
バーナボックス１１２の断面形状と実質的に同じ形状で
はあるが図示のように幾分断面の面積が小さくされてい
る。前記間隙Ｓは、１次燃焼排ガスが２次燃焼を完全に
行うことができる空気量に加えて、２次燃焼直後に１８
００℃〜１４００℃となった２次燃焼排ガスと混合する
ことによりその混合ガスの温度を１２００℃〜８００℃
の範囲に温度降下させるのに必要なだけの空気量を燃焼
排ガス案内用筒体５０内に導入することができる間隙と
される。
であってバーナボックス１１２の上方には後記する所定
の間隙Ｓをおいて燃焼排ガス案内用筒体５０が取り付け
られる。燃焼排ガス案内用筒体５０の断面形状はバーナ
ボックス１１２からの燃焼排ガスを通過させることがで
きる形状であれば任意であるが、この実施例においては
バーナボックス１１２の断面形状と実質的に同じ形状で
はあるが図示のように幾分断面の面積が小さくされてい
る。前記間隙Ｓは、１次燃焼排ガスが２次燃焼を完全に
行うことができる空気量に加えて、２次燃焼直後に１８
００℃〜１４００℃となった２次燃焼排ガスと混合する
ことによりその混合ガスの温度を１２００℃〜８００℃
の範囲に温度降下させるのに必要なだけの空気量を燃焼
排ガス案内用筒体５０内に導入することができる間隙と
される。
【００２２】１次燃焼火炎（１次燃焼排ガス）は、前記
間隙Ｓを通して供給される２次空気と混合して２次燃焼
し、その燃焼排ガスは燃焼排ガス案内用筒体５０内を上
昇する。前記のように、ガスファンヒータのような燃焼
装置においてこの２次燃焼排ガスの燃焼直後の温度は１
８００℃〜１４００℃であるが、本発明による燃焼装置
においては前記間隙Ｓから流入する外部空気の量は制限
されており、２次燃焼排ガスと外部空気との混合ガスの
温度は１２００℃〜８００℃の範囲に維持され、その温
度以下には降下しない。すなわち、２次燃焼排ガスは大
きく温度降下することなく、１２００℃〜８００℃の範
囲を実質的に維持した状態で（燃焼排ガス案内用筒体５
０の壁部からの放熱による温度低下は不可避であるが）
燃焼排ガス案内用筒体５０内を通過し、燃焼排ガス案内
用筒体５０を出た時点で空気流路１１４内を流れる多量
の外部空気に合流して大きく温度低下する。それによ
り、燃焼排ガスが温度降下する過程でのＮＯ2 の変換率
は大きく低減する。
間隙Ｓを通して供給される２次空気と混合して２次燃焼
し、その燃焼排ガスは燃焼排ガス案内用筒体５０内を上
昇する。前記のように、ガスファンヒータのような燃焼
装置においてこの２次燃焼排ガスの燃焼直後の温度は１
８００℃〜１４００℃であるが、本発明による燃焼装置
においては前記間隙Ｓから流入する外部空気の量は制限
されており、２次燃焼排ガスと外部空気との混合ガスの
温度は１２００℃〜８００℃の範囲に維持され、その温
度以下には降下しない。すなわち、２次燃焼排ガスは大
きく温度降下することなく、１２００℃〜８００℃の範
囲を実質的に維持した状態で（燃焼排ガス案内用筒体５
０の壁部からの放熱による温度低下は不可避であるが）
燃焼排ガス案内用筒体５０内を通過し、燃焼排ガス案内
用筒体５０を出た時点で空気流路１１４内を流れる多量
の外部空気に合流して大きく温度低下する。それによ
り、燃焼排ガスが温度降下する過程でのＮＯ2 の変換率
は大きく低減する。
【００２３】また、本発明による低ＮＯ2 燃焼装置にお
いて、前記燃焼排ガス案内用筒体５０の所要長さは、１
２００℃〜８００℃程度に温度降下した２次燃焼排ガス
が少なくとも５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以上滞
留できる長さとする。その条件を満足する最小限の長さ
は一定でなく、必要とする発熱量などの燃焼条件、燃焼
排ガス案内用筒体５０の断面積などによって当然に変化
する。従って、実際の燃焼装置の設計においては、その
燃焼装置の定格燃焼量を基準として、他の値、例えば燃
焼排ガス案内用筒体５０の断面積及び長さなどを定める
ようにすることが好ましい。
いて、前記燃焼排ガス案内用筒体５０の所要長さは、１
２００℃〜８００℃程度に温度降下した２次燃焼排ガス
が少なくとも５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以上滞
留できる長さとする。その条件を満足する最小限の長さ
は一定でなく、必要とする発熱量などの燃焼条件、燃焼
排ガス案内用筒体５０の断面積などによって当然に変化
する。従って、実際の燃焼装置の設計においては、その
燃焼装置の定格燃焼量を基準として、他の値、例えば燃
焼排ガス案内用筒体５０の断面積及び長さなどを定める
ようにすることが好ましい。
【００２４】その場合に、定格燃焼量を越えた燃焼を行
うと、より高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス案内用筒体５
０から排出し、そこで外部空気と混合して急冷されるこ
とによりＮＯ2 の変換率が高くなる恐れがある。また、
定格燃焼量より低い燃焼を行うと、相対的に過剰な外部
空気と混合することとなり急激な温度降下が生じてやは
りＮＯ2 の変換率が高くなる恐れがある。従って、燃焼
排ガス案内用筒体５０の設計に当たっては、その燃焼装
置がどのような環境で使用されるかを考慮し、定格燃焼
量以外の燃焼量での燃焼時間がもっとも長い時間使用さ
れると予測される場合には、その値を基準として設計す
るようにしてもよい。
うと、より高温の燃焼排ガスが燃焼排ガス案内用筒体５
０から排出し、そこで外部空気と混合して急冷されるこ
とによりＮＯ2 の変換率が高くなる恐れがある。また、
定格燃焼量より低い燃焼を行うと、相対的に過剰な外部
空気と混合することとなり急激な温度降下が生じてやは
りＮＯ2 の変換率が高くなる恐れがある。従って、燃焼
排ガス案内用筒体５０の設計に当たっては、その燃焼装
置がどのような環境で使用されるかを考慮し、定格燃焼
量以外の燃焼量での燃焼時間がもっとも長い時間使用さ
れると予測される場合には、その値を基準として設計す
るようにしてもよい。
【００２５】図２は本発明による低ＮＯ2 燃焼装置の他
の実施例を示す。この例においては燃焼排ガス案内用筒
体５０は固定筒体５４とそこに摺動自在に嵌合した移動
筒体５５とから構成される。移動筒体５５にはハンドル
５６が取りつけられていてケーシング２０（図３参照）
外に延出している。ハンドル５６を適宜の手段により操
作することにより移動筒体５５を図において上下方向に
移動させることができ、その移動によりバーナボックス
１１２の先端開口部と燃焼排ガス案内用筒体５０との間
隙Ｓの広さを変化させることができる。それにより、燃
焼装置に求められる燃焼量に応じて間隙Ｓを調整するこ
とが可能となり、燃焼量の変化に対応した適切な外部空
気量の導入が可能となる。
の実施例を示す。この例においては燃焼排ガス案内用筒
体５０は固定筒体５４とそこに摺動自在に嵌合した移動
筒体５５とから構成される。移動筒体５５にはハンドル
５６が取りつけられていてケーシング２０（図３参照）
外に延出している。ハンドル５６を適宜の手段により操
作することにより移動筒体５５を図において上下方向に
移動させることができ、その移動によりバーナボックス
１１２の先端開口部と燃焼排ガス案内用筒体５０との間
隙Ｓの広さを変化させることができる。それにより、燃
焼装置に求められる燃焼量に応じて間隙Ｓを調整するこ
とが可能となり、燃焼量の変化に対応した適切な外部空
気量の導入が可能となる。
【００２６】次に、実際の試験結果について説明する。
試験は市販のガスファンヒータと、そのバーナボックス
上に燃焼排ガス案内用筒体５０を配置したものとで行っ
た。燃焼排ガス案内用筒体５０はステンレス製の筒体で
あり、バーナボックス上部に５ｍｍの間隔をおいて１２
０ｍｍ長さのものを取り付けた。なお、測定の都合上、
市販のガスファンヒータの上方遮熱板を取り外し、そこ
に吸引アァンを取り付けて外部空気の導入を行うととも
に、該燃焼排ガス案内用筒体５０の下端近傍と上方解放
端部に熱電対を配置してそれぞれの温度を測定した。燃
焼排ガス案内用筒体５０内での燃焼排ガスの滞留時間は
燃焼量と燃焼排ガス案内用筒体５０の断面積とから計算
により求めた。ＮＯ2 の計測は筒体５０の上方１００ｍ
ｍの所に筒体５０と同じ断面積のサンプリングフードを
取り付けそこから燃焼排ガスをＮＯ2 計に導入して測定
した。燃料はメタンを用い、燃焼量を６００ｋｃａｌ、
２０００ｋｃａｌの場合について実験を行った。その結
果を表１に示す。
試験は市販のガスファンヒータと、そのバーナボックス
上に燃焼排ガス案内用筒体５０を配置したものとで行っ
た。燃焼排ガス案内用筒体５０はステンレス製の筒体で
あり、バーナボックス上部に５ｍｍの間隔をおいて１２
０ｍｍ長さのものを取り付けた。なお、測定の都合上、
市販のガスファンヒータの上方遮熱板を取り外し、そこ
に吸引アァンを取り付けて外部空気の導入を行うととも
に、該燃焼排ガス案内用筒体５０の下端近傍と上方解放
端部に熱電対を配置してそれぞれの温度を測定した。燃
焼排ガス案内用筒体５０内での燃焼排ガスの滞留時間は
燃焼量と燃焼排ガス案内用筒体５０の断面積とから計算
により求めた。ＮＯ2 の計測は筒体５０の上方１００ｍ
ｍの所に筒体５０と同じ断面積のサンプリングフードを
取り付けそこから燃焼排ガスをＮＯ2 計に導入して測定
した。燃料はメタンを用い、燃焼量を６００ｋｃａｌ、
２０００ｋｃａｌの場合について実験を行った。その結
果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】上記の実験結果から明らかなように、同一
の燃焼条件の下であっても本発明による低ＮＯ2 燃焼装
置の場合には従来装置と比較して外部に放出される燃焼
排ガス（例えば、暖房用温風）に含まれるＮＯ2 の割合
が大きく低下しており、本発明の有効性が確認される。
の燃焼条件の下であっても本発明による低ＮＯ2 燃焼装
置の場合には従来装置と比較して外部に放出される燃焼
排ガス（例えば、暖房用温風）に含まれるＮＯ2 の割合
が大きく低下しており、本発明の有効性が確認される。
【００２９】
【発明の効果】本発明による低ＮＯ2 燃焼装置によれ
ば、バーナーボックスの上に燃焼排ガス案内用筒体を所
定の間隔をおいて取りつけるという簡単な構成でもっ
て、外部に放出される燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の割
合を減少させることが可能となり、室内における健全な
環境での低ＮＯ2 燃焼装置の使用が可能となる。
ば、バーナーボックスの上に燃焼排ガス案内用筒体を所
定の間隔をおいて取りつけるという簡単な構成でもっ
て、外部に放出される燃焼排ガスに含まれるＮＯ2 の割
合を減少させることが可能となり、室内における健全な
環境での低ＮＯ2 燃焼装置の使用が可能となる。
【図１】本発明による低ＮＯ2 燃焼装置の断面を示す
図。
図。
【図２】本発明による低ＮＯ2 燃焼装置の他の実施例の
要部を示す図。
要部を示す図。
【図３】通常の低ＮＯ2 燃焼装置の断面を示す図。
【図４】燃焼排ガス中で生成されるＮＯ2 の生成態様を
確認するための燃焼実験に用いた燃焼装置を示す図。
確認するための燃焼実験に用いた燃焼装置を示す図。
【図５】図４の装置装置における燃焼排ガスの温度変化
（ａ）及びＮＯ2 の変換率（ｂ）を示す図。
（ａ）及びＮＯ2 の変換率（ｂ）を示す図。
【図６】シミュレーションによるＮＯ2 の変換率を示す
図。
図。
１１１…バーナ、１１２…バーナボックス、１１３…遮
音壁、１１４…外部空気流路、５０…燃焼排ガス案内用
筒体
音壁、１１４…外部空気流路、５０…燃焼排ガス案内用
筒体
Claims (3)
- 【請求項１】 バーナーを内蔵するバーナーボックスと
該バーナーボックスの周囲の空気流路とを少なくとも有
し、バーナーボックスから出る燃焼排ガスに外部空気を
混入して機外に排出する形式の燃焼装置であって、バー
ナーボックスの上方には、１次燃焼排ガスを２次燃焼さ
せかつ２次燃焼排ガスの温度を１２００℃〜８００℃の
範囲に保つことのできるだけの空気量を取り入れること
のできる間隙をおいて燃焼排ガス案内用筒体が取り付け
られていることを特徴とする低ＮＯ2 燃焼装置。 - 【請求項２】 前記燃焼排ガス案内用筒体は、２次燃焼
後の燃焼排ガスを５０ｍｓ以上好ましくは１００ｍｓ以
上保持することのできる長さを少なくとも有しているこ
とを特徴とする請求項１記載の低ＮＯ2 燃焼装置。 - 【請求項３】 前記間隙が燃焼量に応じて調節自在であ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の低ＮＯ2 燃焼
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19253693A JP3496957B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 低ｎｏ２ 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19253693A JP3496957B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 低ｎｏ２ 燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742909A true JPH0742909A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3496957B2 JP3496957B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=16292913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19253693A Expired - Fee Related JP3496957B2 (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | 低ｎｏ２ 燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3496957B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-03 JP JP19253693A patent/JP3496957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3496957B2 (ja) | 2004-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |