JPH0882406A

JPH0882406A - 燃焼装置

Info

Publication number: JPH0882406A
Application number: JP21713394A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Kikutani; 文孝菊谷; Junichi Ueda; 順一植田; Yoichi Kimura; 洋一木村; Koichi Kanezaki; 幸一金崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】理論混合比以上又は以下の組合わせによる濃
淡燃焼でＮＯｘを低減、燃焼騒音の抑制を図る。【構成】濃バーナ本体２と淡バーナ本体１６を交互に
設け、淡バーナ本体１６の導入空気室２３の流入側面積
を空気室側を大きい構成とする。また、淡バーナ本体１
６の導入部２１と混合管２２を空気室１１と淡炎口部３
を結ぶ方向を長軸とする長円状として、最小の通路面積
となる部位（通常スロート部）を大きくする。さらに淡
バーナ本体１６へ燃料を噴射供給する淡ノズル１９を複
数個設けて、燃料を分割供給や衝突噴流として空気との
混合性能を向上する。空気室１１から導入空気室２３へ
流入する空気の流れは縮流の影響が少なくなり、送風圧
が小さくなる。また空気室１１から導入空気室２３、導
入部２１と続く流れは導入部２１が空気室１１に向かっ
て傾斜した構成となり空気の流れは急角度で偏向されな
いため燃焼騒音が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主として濃淡燃焼方式に
より低ＮＯｘ燃焼を実現し、かつ騒音の低減を図った燃
焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の燃焼装置は、図５に示すよ
うに、濃炎口部１を有する濃バーナ本体２と、淡炎口部
３を有する淡バーナ本体４が紙面垂直方向に交互に連接
されこれらを囲って、バーナユニット５を構成し、バー
ナケース６内に納められている。バーナケース６の底面
には燃焼用空気を送るファン７が、側面には濃ノズル８
と淡ノズル９を有するノズルホルダー１０が装着され、
バーナユニットで囲まれた下部空間に空気室１１を構成
している。淡バーナ本体４には空気室１１と連通した導
入空気室１２に面して開口した導入部１３とこれに連通
して混合管１４、整流部１５が淡炎口部３までの間に設
けられている。

【０００３】上記構成の燃焼装置では、ファン７より供
給された燃焼用空気はその約１０％程度が、燃料の約２
５％程度の濃ノズル８から噴出されるガスと共に各濃バ
ーナ本体２内に流入し、均一に混合して理論混合比以下
の濃混合気となって濃炎口部１より流出して本来安定な
濃火炎を形成する。また約９０％程度の空気は空気室１
１から導入空気室１２に導かれた後、燃料の約７５％程
度の淡ノズル９から噴出されるガスと共に各淡バーナ本
体４内に導入部１３から流入し、混合管１４で均一に混
合して理論混合比以上の希薄混合気となって整流部１５
で均一の流速となって淡炎口部１より流出して本来不安
定な淡火炎を形成する。濃炎口部１と淡炎口部３が交互
に配列されているため、この希薄火炎は両側から濃火炎
の熱的影響を受けることによって安定化されており、全
体として安定な濃炎燃焼を実現してＮＯｘの発生を低減
させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、約９０％の多量の空気が導入部１３とノズ
ルホルダー１０で挟まれる狭い導入空気室１２に導かれ
るため大きな送風圧が必要となり、そのためファン７の
騒音が上昇する。また空気室１１から導入空気室１２、
導入部１３と続く流れはバーナケース６そのものを大き
く構成しないと通路が急縮小したり、急角度で偏向され
る流れとなるため流れの乱れ成分が大きくなり燃焼騒音
も上昇してしまうという欠点があった。

【０００５】本発明は上記欠点を解決するもので、低Ｎ
Ｏｘ燃焼の実現と、小型でかつ低騒音の燃焼装置を得る
ことを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、理論混合比以下の過濃な混合気を噴出する
濃炎口部を有する濃バーナ本体と、理論混合比以上の希
薄な混合気を噴出する淡炎口部と、淡炎口部に連通した
整流部と、整流部に連通し曲がり部を有した混合管と、
混合管に連通した導入部と、淡炎口部と整流部と混合管
と導入部を有する淡バーナ本体と、濃バーナ本体と淡バ
ーナ本体を複数本交互に連接したバーナユニットと、バ
ーナユニットの上流側でその上面を前記バーナユニット
側とする箱状の空気室と、空気室に接続されたファン
と、それぞれの導入部と対向し淡バーナ本体内に燃料を
噴射供給する複数の淡ノズルと、淡ノズルを装着し空気
室の側面の一部を構成するノズルホルダーと、空気室に
連接しノズルホルダーと導入部で挟まれる導入空気室と
を有し、導入空気室は導入部とノズルホルダーの距離を
空気室側を大きく設けた構成としたものである。

【０００７】また、混合管と導入部は空気室と淡炎口部
を結ぶ方向を長軸とする長円状とし、各淡バーナ本体に
対し淡ノズルを長軸方向に複数個設けた構成を有してい
る。

【０００８】さらに、空気室を概略箱状とし、その側面
の一部を構成する側部と、底面から側部に傾斜した傾斜
部を有するノズルホルダーと、混合管と導入部は空気室
と淡炎口部を結ぶ方向を長軸とする長円状とし、各淡バ
ーナ本体に対し淡ノズルを長軸方向に側部と傾斜部に複
数個設けたものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記した構成によって、導入空気室は
導入部とノズルホルダーの距離が空気室側を大きく設け
てあるため、空気室から導入空気室へ流入する空気の流
れは縮流の影響が少なくなり、その分送風圧が小さくな
ることになる。また空気室から導入空気室、導入部と続
く流れは導入部が空気室に向かって傾斜した構成とな
り、空気の流れは急角度で偏向されることがないため流
れの乱れ成分が小さくなり燃焼騒音が小さくなる。

【００１０】また最小通路面積である混合管及び導入部
を空気室側を長軸とした長円状とした場合は、さらに空
気の通路面積が大きくなるため、送風圧が一層小さくな
ることになる。拡大された導入部を有した淡バーナ本体
に対し、淡ノズルを長軸方向に複数個設け燃料を細分割
供給することになるため、混合管内で空気と燃料の混合
性能は一段と向上し、燃料濃度が均一な希薄火炎が形成
され、ＮＯｘがさらに低減される。

【００１１】さらに導入空気室を空気室側を大きくし、
混合管と導入部を空気室側を長軸とする長円状に構成す
ることにより送風圧は一層低減され、縮流も小さく乱れ
も小さくなり燃焼騒音が更に低減されることになる。ま
た傾斜部と側部から噴出される燃料は導入部から混交管
内で互いに衝突して一層空気との混合性能を向上させ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明する。なお従来例と同一構成要件は同一番号を付
す。図１〜図２において、濃炎口部１を有する濃バーナ
本体２と、淡炎口部３を有する淡バーナ本体１６が紙面
垂直方向に交互に連接され、これらを囲ったバーナユニ
ット１７を構成し、バーナケース１８内に納められてい
る。バーナケース１８の底面には燃焼用空気を送るファ
ン７が、側面には各濃バーナ本体２に対向して設けられ
た濃ノズル８と、各淡バーナ本体１６に対向して設けら
れた淡ノズル１９を有するノズルホルダー２０が装着さ
れ、上面をバーナユニット１７で囲まれた箱状の空気室
１１を構成している。淡バーナ本体１６には空気が流入
する導入部２１とこれに連通して混合管２２、整流部１
５が淡炎口部３までの間に設けられている。空気室１１
に連接しノズルホルダー２０と導入部２１で挟まれる導
入空気室２３は、導入部２１とノズルホルダー２０の距
離を、空気室１１側が大きくなるように構成されてい
る。導入空気室２３の下流側は開口を有する濃ダンパ２
４により濃空気室２５と仕切られている。濃空気室１５
と空気室１１の下流側には小さな開口部で連通するバイ
パス通路２６が構成され、その下流側は燃焼室２７に開
口している。

【００１３】上記構成において、ファン７から供給され
た空気は約９５％が空気室１１から側面にあるノズルホ
ルダー２０の方に流れ、導入空気室２３に流入する。こ
こで導入空気室２３は空気室１１側が広いために渦発生
による圧力損失が小さくなり送風圧が低減される。導入
空気室２３内の空気の約９０％は、各淡ノズル１９から
噴射される燃料と共に導入部２１から淡バーナ本体１６
内に流入し、混合管２２内で一次空気比が１７０から２
５０％程度の均一な希薄混合気となって整流部１５に向
い、一様な流速となって淡炎口部３から噴出され希薄火
炎を形成する。ここで、濃バーナ本体２と淡バーナ本体
１６に供給される燃料の分割比の範囲は、２０〜４０％
対８０〜６０％程度になるように濃ノズル８及び淡ノズ
ル１９で調整されている。一方、濃ダンパ２４で流量を
規制された約５％程度の空気は濃空気室２５に入り、濃
ノズル８から噴出される燃料と共に濃バーナ本体２の内
部に流入して、１次空気比が３０から６０％の濃い混合
気となって濃炎口部１より噴出して濃火炎を形成する。
従って燃焼室２７内に形成される火炎の状態は希薄火炎
と濃火炎が交互に繰り返して形成され、本来安定な濃火
炎が本来不安定な希薄火炎を熱的に安定化させ全体とし
ても安定な濃淡燃焼を実現し、低ＮＯｘ化が達成され
る。ファン７から供給された残りの約５％程度の空気は
バイパス通路２６から燃焼室２７に流れ、バーナケース
６の加熱を防止している。ここで空気室１１から導入空
気室２３、導入部２１と続く流れは急角度で偏向される
ことがないた、流れの乱れ成分が小さくなり燃焼騒音が
小さくなる。

【００１４】また第二の発明についてその一実施例を図
３に基づいて説明する。図３において、導入部２８と混
合管２９は空気室１１と淡炎口部３を結ぶ方向を長軸３
０とする長円状とし、各淡バーナ本体１６に対し淡ノズ
ル１９ａ、１９ｂを長軸３０方向に複数個設けている。

【００１５】この構成において、まずファン７から供給
された空気量の約９０％を占める希薄火炎用の空気通路
について説明する。図２では空気通路の中で導入部２１
及び混合管２２は最小の通路面積となっている。一方、
図３では導入部２８と混合管２９は、空気室１１側を長
軸３０とした長円状であるため、図２の実施例よりも通
路面積が大きくなり、送風圧が一層小さくなる。従って
ファン７の負荷が軽減され、送風音が低減される。次に
希薄混合気の作成状態とＮＯｘの関係について説明す
る。長軸３０方向に２個設けられた淡ノズル１９ａ、１
９ｂから噴射された燃料は、拡大された導入部２８内へ
希薄用空気と共に供給される。燃料が２分割して供給さ
れるため、混合管２９内での空気と燃料の混合性能は一
段と向上し、燃料濃度が均一となる。従って淡炎口部３
上で形成される希薄火炎は均一な燃料濃度のため、火炎
温度にむらがなくなる。

【００１６】ここで濃淡燃焼におけるＮＯｘの生成を説
明する。濃火炎は安定性に優れているが、燃料濃度が高
いためプロンプトＮＯの生成と、火炎温度が非常に高く
なる、いわゆるヒートスポットの領域でサーマルＮＯｘ
の生成により濃火炎全体のＮＯｘが高くなる。一方、淡
火炎は燃料濃度が小さいためプロンプトＮＯは生成され
ない。また火炎温度も低いためサーマルＮＯｘの生成も
小さい。従って濃淡火炎の総和のＮＯｘを低減するため
には、できるだけ濃火炎の割合を小さくすることが必要
となる。しかし濃火炎の割合を小さくし過ぎると、濃火
炎による淡火炎の安定化を保証できなくなり、ＨＣやＣ
Ｏが発生する不完全燃焼にいたる。従って淡火炎に濃度
のむらがある場合には、淡火炎の安定性を保証するため
より多くの濃火炎を必要とすることになりＮＯｘは増加
する。また淡火炎に濃度のむらがあると、淡火炎自身に
ヒートスッポット的な局部でＮＯｘの濃度が高くなる領
域が発生し、全体のＮＯｘ濃度が上昇してしまうことに
なる。従って、本実施例に示したごとく均一な希薄混合
気を作成することができるのでＮＯｘの濃度は一層低減
される。

【００１７】なお図３では導入部２８と混合管２９の両
方を長軸３０方向に拡大した例を示したが、導入部２８
だけを拡大したものであってもよい。また淡ノズル１９
ａ、１９ｂは２個の例を示したが、１個に複数個の開口
を有するものであってもよいし、また３個以上設けても
よい。

【００１８】さらに第三の発明についてその一実施例を
図４に基づいて説明する。図４において、ノズルホルダ
ー３１は、空気室１１の側面の一部を構成する側部３２
と、バーナケース１８の底面から側部３２に傾斜した傾
斜部３３を有している。導入空気室３４は、空気室１１
に連接しノズルホルダー３１と導入部３５で挟まれ、か
つ導入部３５とノズルホルダー３１の距離を空気室１１
側を大きく設けられている。また、混合管３６と導入部
３４は空気室１１と淡炎口部３を結ぶ方向を長軸３７と
する長円状に構成されている。各淡バーナ本体１６内に
燃料を噴射供給する淡ノズル１９ａ、１９ｃは、長軸３
７方向に側部３２と傾斜部３３にそれぞれ設けられてい
る。

【００１９】この構成により、まずファン７から供給さ
れた空気量の約９０％を占める希薄火炎用の空気通路に
ついて説明する。図４に示す本実施例では、図２におけ
る空気室１１側の面積を大きくした導入空気室２３の効
果と、図３における導入部２８と混合管２９を空気室１
１側を長軸２９とした長円状とした効果をあわせもつこ
とになるため、空気室１１から淡炎口部３までの空気通
路面積が大きくなり、送風圧が最も小さくなる。従って
ファン７の負荷が最も軽減され、送風音が最も低減され
る。更に、傾斜部３３により、空気室１１から導入空気
室３４への流れは大きな偏向が緩和されるため、流れの
乱れが小さくなり、燃焼音も低減される。次に希薄混合
気の作成状態とＮＯｘの関係について説明する。長軸３
７方向に２個設けられた淡ノズル１９ａ、１９ｃから噴
射された燃料は、拡大された導入部３５内へ希薄用空気
と共に供給される。図３における燃料が２分割して供給
される効果と、傾斜部３３と側部３２に設けられた淡ノ
ズル１９ａ、１９ｃから噴射された燃料は導入部３５か
ら混合管３６の間で互いに衝突する効果が加わるため、
空気と燃料の混合性能は一段と向上し、燃料濃度が均一
となる。従って淡炎口部３上で形成される希薄火炎は最
も均一な燃料濃度となり、火炎温度にむらがなくなり、
従ってＮＯｘも最も低減される。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の燃焼装置に
よれば次の効果が得られる。

【００２１】（１）濃バーナ本体と淡バーナ本体を交互
に設けて濃淡燃焼を実現して低ＮＯｘ燃焼を達成すると
共に、多量の空気が供給される導入空気室は導入部とノ
ズルホルダーの距離が空気室側を大きく設けてあるた
め、流入する空気の流れはスムーズとなり送風圧が小さ
くなり、同時に乱れ成分が小さくなるため燃焼騒音を抑
制できる。

【００２２】（２）大部分の空気が供給される淡バーナ
本体の最小の通路面積となる混合管及び導入部を空気室
側を長軸とした長円状とした場合は、通路面積がさらに
大きくなるため、送風圧が一層小さくなり騒音が更に低
減できるとともに、淡ノズルを長軸方向に複数個設け燃
料を細分割供給して空気と燃料の混合性能を向上させる
ため、燃料濃度が均一な希薄火炎が形成され、ＮＯｘが
さらに低減できる。

【００２３】（３）さらに導入空気室を空気室側を大き
くし、混合管と導入部を空気室側を長軸とする長円状に
構成しているので送風圧は一層低減され、縮流も小さく
乱れも小さくなり燃焼騒音が更に低減できる。また傾斜
部と側部から噴出される燃料は導入部から混合管内で互
いに衝突して空気との混合性能を一層向上させ、ＮＯｘ
を一層低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の一実施例における燃焼装置の一
部断面の構成図

【図２】同装置の一部の断面図

【図３】本発明の第二の一実施例における燃焼装置の一
部断面の構成図

【図４】本発明の第三の一実施例における燃焼装置の一
部断面の構成図

【図５】従来の燃焼装置の一部断面の構成図

【符号の説明】

１濃炎口部２濃バーナ本体３淡炎口部７ファン１１空気室１５整流部１６淡バーナ本体１７バーナユニット１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ淡ノズル２０、３１ノズルホルダー２１、２８、３５導入部２２、２９、３６混合管２３、３４導入空気室３０、３７長軸３１側部３２傾斜部

フロントページの続き (72)発明者金崎幸一大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】理論混合比以下の過濃な混合気を噴出する
濃炎口部を有する濃バーナ本体と、理論混合比以上の希
薄な混合気を噴出する淡炎口部と、前記淡炎口部に連通
した整流部と、前記整流部に連通し曲がり部を有した混
合管と、前記混合管に連通した導入部と、前記淡炎口部
と前記整流部と前記混合管と前記導入部を有する淡バー
ナ本体と、前記濃バーナ本体と前記淡バーナ本体を複数
本交互に連接したバーナユニットと、前記バーナユニッ
トの上流側でその上面を前記バーナユニット側とする箱
状の空気室と、前記空気室に接続されたファンと、前記
それぞれの導入部と対向し淡バーナ本体内に燃料を噴射
供給する複数の淡ノズルと、前記淡ノズルを装着し前記
空気室の側面の一部を構成するノズルホルダーと、前記
空気室に連接し前記ノズルホルダーと前記導入部で挟ま
れる導入空気室とを有し、前記導入空気室は前記導入部
と前記ノズルホルダーの距離を前記空気室側を大きく設
けた構成とする燃焼装置。
【請求項２】理論混合比以下の過濃な混合気を噴出する
濃炎口部を有する濃バーナ本体と、理論混合比以上の希
薄な混合気を噴出する淡炎口部と、前記淡炎口部に連通
した整流部と、前記整流部に連通し曲がり部を有した混
合管と、前記混合管に連通した導入部と、前記淡炎口部
と前記整流部と前記混合管と前記導入部を有する淡バー
ナ本体と、前記濃バーナ本体と前記淡バーナ本体を複数
本交互に連接したバーナユニットと、前記バーナユニッ
トの上流側でその上面を前記バーナユニット側とする箱
状の空気室と、前記空気室に接続されたファンと、前記
それぞれの導入部と対向し淡バーナ本体内に燃料を噴射
供給する複数の淡ノズルと、前記淡ノズルを装着し前記
空気室の側面の一部を構成するノズルホルダーと、前記
空気室に連接し前記ノズルホルダーと前記導入部で挟ま
れる導入空気室とを有し、前記混合管と前記導入部は前
記空気室と前記淡炎口部を結ぶ方向を長軸とする長円状
とし、各前記淡バーナ本体に対し前記淡ノズルを前記長
軸方向に複数個設けた燃焼装置。
【請求項３】理論混合比以下の過濃な混合気を噴出する
濃炎口部を有する濃バーナ本体と、理論混合比以上の希
薄な混合気を噴出する淡炎口部と、前記淡炎口部に連通
した整流部と、前記整流部に連通し曲がり部を有した混
合管と、前記混合管に連通した導入部と、前記淡炎口部
と前記整流部と前記混合管と前記導入部を有する淡バー
ナ本体と、前記濃バーナ本体と前記淡バーナ本体を複数
本交互に連接したバーナユニットと、前記バーナユニッ
トの上流側でその上面を前記バーナユニット側とする略
箱状の空気室と、前記空気室に接続されたファンと、前
記それぞれの導入部と略対向し淡バーナ本体内に燃料を
噴射供給する複数の淡ノズルと、前記淡ノズルを装着し
前記空気室の側面の一部を構成する側部と、底面から側
部に傾斜した傾斜部を有するノズルホルダーと、前記空
気室に連接し前記ノズルホルダーと前記導入部で挟ま
れ、かつ前記導入部と前記ノズルホルダーの距離を前記
空気室側を大きく設けた導入空気室と、前記混合管と前
記導入部は前記空気室と前記淡炎口部を結ぶ方向を長軸
とする長円状とし、各前記淡バーナ本体に対し前記淡ノ
ズルを前記長軸方向に前記側部と前記傾斜部に複数個設
けた燃焼装置。