JPH09119613A

JPH09119613A - バーナー装置

Info

Publication number: JPH09119613A
Application number: JP27572495A
Authority: JP
Inventors: Sakurako Sogou; 桜子十河; Koji Hase; 耕志長谷
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-06

Abstract

(57)【要約】【課題】空気比１以上の予混合気のみを燃焼ガスとし
て用いることによりＮＯｘ生成を抑制でき、かつ、広い
燃焼負荷範囲で安定した燃焼を可能とするバーナー装置
を得る。【解決手段】先端が混合気噴出口１１、２１をなすバ
ーナーケーシング１０、２０が複数列並列に配列されて
なるバーナー装置ａにおいて、各バーナーケーシングの
うちの一部のバーナーケーシング１０の混合気噴出口１
１には他のバーナーケーシング２０の混合気噴出口２１
におけるよりも予混合気の流れに対する抵抗を大きくす
るために金属繊維マットのような多孔質部材１３を備え
る。双方のバーナーケーシング１０、２０に空気比１以
上の淡混合気を供給しても、第１のバーナーケーシング
１０側では多孔質部材１３の存在により、火炎の吹き飛
びは抑制される。該火炎が第２のバーナーケーシング２
０側の火炎に対する保炎機能を果たし、広い負荷範囲に
亘り安定した燃焼が達成される。供給燃料はすべて空気
比１以上の淡混合気であり、ＮＯｘの生成も抑制され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバーナー装置に関
し、特に、給湯器や風呂釜の燃焼装置に組み込まれて燃
焼予混合ガスの燃焼を行なうバーナー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯器や風呂釜用のバーナー装置とし
て、従来いわゆるブンゼンバーナーが用いられていた
が、ブンゼンバーナーは燃料過剰な火炎で生成する Pro
mpt ＮＯｘの割合が高くＮＯｘの低減が難しいことか
ら、低ＮＯｘ燃焼法として濃淡燃焼方式が注目されるよ
うになり、現在、いわゆる濃淡燃焼バーナーが広く用い
られるようになってきている。これは、図７に示すよう
に、燃料濃厚な混合気（空気比０．７〜０．８程度）を
燃焼させる第１のバーナーケーシング１ａと、燃料希薄
な混合気淡混合気（空気比１．４〜１．８程度）を燃焼
させる第２のバーナーケーシング１ｂとを隣接させて複
数列並列に配置したものであり、各バーナーケーシング
群１ａ、１ｂには、図示しないそれぞれ別異の予混合気
供給口から濃混合気及び淡混合気が供給され、それぞれ
の混合気噴出口において燃焼が行なわれるが、第１のバ
ーナーケーシング１ａの混合気噴出口からの濃混合気火
炎が第２のバーナーケーシング１ｂの混合気噴出口から
の淡混合気火炎を確実に保炎することから、負荷調節範
囲を広くとることができ、給湯器のように広い負荷範囲
を必要とするバーナーとして有効に用いられる。また、
濃混合気の流量は比較的少ないことから、ＮＯｘ生成も
抑制可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この形
式の濃淡燃焼バーナーにおいても、濃混合気の燃焼は必
要であり、ある程度のＮＯｘの生成は避けられず、ま
た、ＮＯｘの発生を低く抑えようとすると良好燃焼範囲
がきわめて狭くなり、安定した負荷調節範囲を広くとる
ことができるという濃淡燃焼バーナーの特性を十分に生
かすことができないことが報告されている（研究所報告
（東京ガスエネルギー研究所発行）、第４号、１９９４
年、ｐ．９〜ｐ．１８：濃淡燃焼に関する研究）。ま
た、濃淡二つの混合気の供給系を必要とすることから、
バーナー装置としての構造がどうしても複雑になる。

【０００４】本発明の目的は、濃淡燃焼バーナーの持つ
上記のような不都合を解消した新たなバーナー装置を得
ることにあり、より具体的には、従来の濃淡燃焼バーナ
ーにおいて安定燃焼のために必須であった濃混合気の供
給を用いることなく、淡混合気の供給から得られる火炎
のみで広い燃焼負荷範囲での保炎を可能とし、それによ
り、濃淡燃焼バーナーに比べてさらにＮＯｘ生成の抑制
が可能となったバーナー装置を得ることにある。また、
本発明の他の目的は、ガス・空気の予混合系すなわち燃
料供給系がきわめて簡素化されたバーナー装置を得るこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、高負荷希
薄燃焼が可能であり燃焼負荷範囲も広くかつ低ＮＯｘ燃
焼可能なガス燃焼装置について継続して多くの研究を行
なってきており、既に、金属繊維マットのような多孔質
材料を燃焼面とする表面燃焼バーナーのより改良された
形態についていくつかの提案を行なっている。それは、
該多孔質部材にそこを通過する希薄混合気の流れに対す
る抵抗の高い部分と低い部分とを形成し、高抵抗の部分
を通過する希薄混合気による火炎に、低抵抗部分を通過
する希薄混合気による火炎に対しての保炎機能を持たせ
るようにしたものであり、高負荷燃焼と低ＮＯｘ燃焼と
を同時に達成できる利点がある（実開平５−９６７２４
号公報、特開平６−２３５５０９号公報等参照）。

【０００６】本発明は、上記表面燃焼バーナーに対して
なされた技術手段を、給湯器や風呂釜の燃焼装置として
用いられる、先端が混合気噴出口をなすバーナーケーシ
ングが複数列並列に配列されてなるバーナー装置に応用
するものであり、基本的に、前記のような形態のバーナ
ー装置において、各バーナーケーシングのうちの一部の
バーナーケーシングの混合気噴出口には他のバーナーケ
ーシングの混合気噴出口におけるよりも予混合気の流れ
に対する抵抗を大きくするための手段を施したことを特
徴とする。

【０００７】すなわち、本発明によるバーナー装置によ
れば、ガスと空気の予混合気は、整流板のみが配置され
た流路抵抗の低い混合気噴出口を持つバーナーケーシン
グから噴出するものと、金属繊維マットのような多孔質
部材が配置されることにより流路抵抗が大きくされた噴
出口を持つバーナーケーシングから噴出するものとの２
種に分かれて噴出し、燃焼する。

【０００８】流路抵抗の高い噴出口から噴出する予混合
ガスは、それが高い空気比の淡混合気であり、かつ高負
荷燃焼を達成すべく大流量で供給される場合であって
も、火炎の吹き飛びは抑制され安定な火炎を継続する。
そして、その火炎が流路抵抗の低い混合気噴出口を持つ
他のバーナーケーシングからの火炎に対して保炎機能を
果たすことから、流路抵抗の低い混合気噴出口から高い
流量の淡混合気を噴出させても火炎の吹き飛びは回避さ
れ、失火することない。

【０００９】従って、本発明によるバーナー装置におい
ては、従来の濃淡バーナーのように空気比１以下の濃混
合気を用いることなく、空気比１以上の淡混合気（好ま
しくは、空気比１．４〜１．８程度であってよい）のみ
の供給でもって、安定した高負荷燃焼を継続することが
できる。また、バーナー装置に供給する予混合ガスは淡
混合気のみであることにより、従来の濃淡燃焼バーナー
に比較して、ＮＯｘ生成はさらに低減する。

【００１０】前記多孔質部材を備えた混合気噴出口を持
つバーナーケーシングと前記他のバーナーケーシングと
を交互に配列することは好ましく、保炎効果はより確実
となる。また、多孔質部材を備えた混合気噴出口からの
火炎は、他の混合気噴出口、すなわち主火炎の保炎用で
あるために、その炎口面積は主火口面積に比べて小さく
てよく、従って、双方のバーナーケーシングの混合気噴
出口の幅に差を持たせることができ、高価な多孔質部材
の使用面積を低減できることから、製造コストが高騰す
ることはない。

【００１１】また、本発明によるバーナー装置は淡混合
気のみの供給であり、従来の濃淡燃焼バーナーのように
濃混合気用と淡混合用の二つの予混合気供給系を設ける
ことは必ずしも必要でなく、すべての混合気噴出口に対
して同じ混合気供給口から同じ空気比の混合気を供給す
る構造とすることができる。そのために、バーナー装置
の燃料供給系の構成を簡素化することができる。保炎用
の淡混合気と主火炎用の淡混合気の流量比率あるいは空
気比を異ならせるようにしてもよく、それにより、さら
に高い燃焼性を達成することできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明によるバ
ーナー装置の第１の実施例を示す構成説明図であり、図
２は、その混合気噴出口部分を上方から見た状態を示す
説明図である。このバーナー装置ａは、基本的には、従
来の濃淡燃焼バーナーの場合と同様にして板金のプレス
加工等により製造される２種類のバーナーケーシング１
０、２０が交互に組み合わされて構成されている。

【００１３】そして、第１のバーナーケーシング１０及
び第２のバーナーケーシング２０は、共に、先端側に混
合気噴出口１１、２１と側方に予混合気導入口１２、２
２とを有しており、各予混合気導入口１２には第１のガ
ス供給管１５からのガスノズル１６の先端が、また、各
予混合気導入口２２には第２のガス供給管２５からのガ
スノズル２６の先端が、それぞれ開口している。各ガス
ノズル１６、２６には図示しない従来知られた空気比と
流量調節のための機構がそれぞれ取り付けられている。

【００１４】この実施例において、第１のバーナーケー
シング１０の混合気噴出口１１の幅は第２のバーナーケ
ーシング２０の混合気噴出口２１の幅よりも幅狭とされ
ており、第２のバーナーケーシング２０の混合気噴出口
２１には従来の濃淡燃焼バーナーにおける混合気噴出口
に設けられると同様な整流板２３が取り付けられている
が、第１のバーナーケーシング１０の混合気噴出口１１
には金属繊維マットのような多孔質部材１３が挿入配置
されている。なお、図２において、３０は前記したバー
ナー装置ａを湯沸器あるいは風呂釜等の燃焼装置に組み
込んだ際の機枠３０の一部である。

【００１５】図３は、前記バーナー装置ａを燃焼装置の
機枠３０に組付けた状態を説明する概略的な側面図であ
り、機枠３０の下方位置にバーナー装置ａが固定され、
さらにその下方には空気導入用のファン５０が配置され
ている。また、バーナー装置ａの上方には熱交換器６０
が配置されている。なお、これらの構造は、従来の湯沸
器あるいは風呂釜等の燃焼装置のものと同様である。

【００１６】次に、第１の実施例のバーナー装置の動作
を説明する。図示しない予混合気の空気比と流量調節の
ための機構を制御して、第１のバーナーケーシング１０
群と第２のバーナーケーシング２０群とのそれぞれの予
混合気導入口１２、２２に、所定量のガスと空気を供給
し、各バーナーケーシング内で予混合気を生成する。そ
の際に、第１のバーナーケーシング１０群内での予混合
気と第２のバーナーケーシング２０群内での予混合気の
双方ともに、その空気比が１以上、好ましくは１．４〜
１．８程度の範囲の淡混合気となるように調整する。な
お、双方の空気比は同じであっても異なっていてもよ
く、また、流量比を第２のバーナーケーシング２０側の
流量に比して第１のバーナーケーシング１０側の流量を
少なくするように調整してもよく、同じ流量としてもよ
い。

【００１７】図４に示すように、第２のバーナーケーシ
ング２０内の淡混合気Ｇ２は整流板２３間を通り混合気
噴出口２１を通過して燃焼するが、第１のバーナーケー
シング１０内の淡混合気Ｇ１は多孔質部材１３による抵
抗を受けながら該多孔質部材１３内を通過してその表面
に達し、そこで燃焼する。該多孔質部材１３の表面での
混合気Ｇ１の流速分布は混合気噴出口２１における混合
気Ｇ２の流速分布とは異なっており、火炎の吹き飛び現
象は抑制されて、終始、安定した火炎が得られる。そし
て、第２のバーナーケーシング２０の混合気噴出口２１
から噴出する淡混合気Ｇ２は該第１のバーナーケーシン
グ１０からの混合気Ｇ１による火炎により保炎されるこ
とから、前記のような高い空気比の場合でも、また、高
い流速の場合でも、火炎の吹き飛びは相当程度まで抑制
される。さらに、供給される予混合気はいずれも空気比
の高い淡混合気であり、燃焼によるＮＯｘ生成は抑制さ
れる。

【００１８】図５は、図１〜図４に示す構成の燃焼装置
での燃焼実験結果（●）と、バーナー装置ａの第１のバ
ーナーケーシング１０の混合気噴出口１１から多孔質部
材１３を取り除いた形態の燃焼装置での燃焼実験結果
（○）を示している。実験は、燃料としてメタンを用
い、総燃焼量６０００ｋｃａｌ／ｈで、同じ空気比では
あるがその流量割合を第１のバーナーケーシング１０と
第２のバーナーケーシング１０とで３５：６５として行
なった。また、バーナー装置の構造は、第１のバーナー
ケーシング１０の混合気噴出口１１の幅は２ｍｍ、第２
のバーナーケーシング２０の混合気噴出口２１の幅は６
ｍｍ、各バーナーケーシング間の仕切り厚さ２ｍｍ、と
し、バーナーケーシング先端から熱交換器６０までの距
離を２００ｍｍに設定した。

【００１９】図から分かるように、多孔質部材を配置し
た燃焼装置（本発明によるバーナー装置を持つもの）は
高い空気比まで火炎の吹き飛びは発生せず、また、ＮＯ
ｘの発生も低下している。図６は、本発明によるバーナ
ー装置の第２の実施例を用いた燃焼装置を示している。
このバーナー装置ａ’は、図１に示したバーナー装置ａ
における混合気導入口１２、２２部分を含む下方部分を
切断した構造であり、第１のバーナーケーシング１０’
と第２のバーナーケーシング２０’はバーナー装置ａの
場合と同様に交互に配列され、それぞれの混合気導入口
１２’、２２’は下方に向いて開放した状態となってい
る。

【００２０】該バーナー装置ａ’を収容する機枠３０は
底部近傍に仕切り壁３５を有し、該仕切り壁３５の前記
混合気導入口１２’、２２’に対向する位置には対応す
る数の開口３６が設けられ、第１と第２のバーナーケー
シング１０’、２０’の内部は該開口３６を通して、機
枠下部に取り付けた空気導入用のファン５０の送風路５
１に連通するようにされている。そして、該送風路５１
にはガスノズル４０が配置されている。

【００２１】この燃焼装置においては、ガスノズル４０
からの燃料ガスとファン５０からの空気は該送風路５１
内で混合して予混合気となり、すべてのバーナーケーシ
ング１０’、２０’に同じ空気比の淡混合気が、それぞ
れの混合気導入口１２’、２２’を介して供給される。
この場合であっても第１のバーナーケーシング１０’に
供給される予混合気は混合気噴出口１１に配置された多
孔質部材１３による抵抗により、噴出速度は抑制され、
第１の実施例の場合と同様に保炎機能を持つことができ
る。また、この実施例において、予混合気の第１と第２
のバーナーケーシングでの流量比は多孔質部材の予混合
気に対する抵抗値によって決定される。従って、実験的
に最適の抵抗値を持つ多孔質部材を配置することによ
り、最適の燃焼条件が達成される。この実施例のバーナ
ー装置を用いる場合には、燃料供給系は１系統ですみ、
構成の簡素化を図ることができる。

【００２２】上記の実施例の説明では、バーナーケーシ
ングの混合気噴出口における予混合気の流れに対する抵
抗を大きくするための手段として金属繊維マットのよう
な多孔質部材を示したが、他に、焼結金属、発泡金属の
ような多孔質部材であってもよい。また、各バーナーケ
ーシングの混合気噴出口の形状を断面が長孔状のものと
して示したが、これに限らす、従来の濃淡燃焼バーナー
における混合気噴出口のように、長さ方向に適宜の間隔
で絞りの入った形状であってもよい。また、第１、第２
のバーナーケーシング双方の混合気噴出口の形状を環状
のものとし、それを交互に同心円状に配置するようにし
てもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるバーナー装置によれば、空
気比１以上、好ましくは１．４〜１．８程度の淡混合気
のみを燃焼ガスとして用いて燃焼させた場合でも、広い
燃焼負荷範囲で安定燃焼が可能となる。そのために、濃
淡燃焼バーナーに比べてさらにＮＯｘ生成を抑制した燃
焼を得ることができる。

【００２４】また、同一空気比の予混合気の供給でもっ
て広い燃焼負荷範囲で安定燃焼が可能であり、バーナー
装置のガス・空気の予混合系すなわち燃料供給系を簡素
化することができる。また、機構的にも、従来の濃淡燃
焼バーナーのバーナーケーシングを大きな設計変更をせ
ずにほぼそのまま用いることが可能であり、製造コスト
的にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバーナー装置の一実施例の構成を
説明する図。

【図２】図１のバーナー装置の混合気噴出口部分を上方
から見た図。

【図３】図１のバーナー装置を燃焼装置として組み立て
た状態を示す側面図。

【図４】混合気噴出口部分を拡大して説明する図。

【図５】燃焼実験結果を示すグラフ。

【図６】本発明によるバーナー装置の他の実施例の構成
を説明する図。

【図７】従来の濃淡燃焼バーナーの構成を説明する図。

【符号の説明】

ａ…バーナー装置、１０…第１のバーナーケーシング、
２０…第２のバーナーケーシング、１１、２１…混合気
噴出口、１２、２２…混合気導入口、１３…多孔質部
材、２３…整流板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端が混合気噴出口をなすバーナーケー
シングが複数列並列に配列されてなるバーナー装置にお
いて、各バーナーケーシングのうちの一部のバーナーケ
ーシングの混合気噴出口には多孔質部材を備え、それに
より、他のバーナーケーシングの混合気噴出口における
よりも予混合気の流れに対する抵抗を大きくしているこ
とを特徴とするバーナー装置。
【請求項２】前記多孔質部材を備えた混合気噴出口を
持つバーナーケーシングと前記他のバーナーケーシング
とが交互に配列されてなることを特徴とする請求項１記
載のバーナー装置。
【請求項３】すべてのバーナーケーシングに対して同
じ混合気供給口から同じ空気比の予混合気が供給される
構造であることを特徴とする請求項１記載のバーナー装
置。
【請求項４】前記多孔質部材を備えた混合気噴出口を
持つバーナーケーシングと前記他のバーナーケーシング
とには別異の混合気供給口から予混合気が供給される構
造であることを特徴とする請求項１記載のバーナー装
置。