JPH1047614A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合気の混合をよくしてコンパクトにした燃
焼装置を提供する。 【解決手段】 バーナユニット１０を複数並設して構成
される濃淡バーナを利用した燃焼装置１において、燃料
ガスをノズル１１よりガススロート１２内に噴出させて
混合室へ通過させることにより燃焼用１次空気をガスス
ロート内へ吸入して混合し、その混合気の一部を濃側炎
口へ残りを淡側炎口へ分配するとともに、淡側炎口への
混合気には、ガススロート１２の周りよりさらに空気を
追加して混合する。濃側炎口と淡側炎口は、こうして混
合された濃淡の混合気をそれぞれ噴出して、濃側炎口の
周りから２次空気を供給されながら同時に燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料過剰混合気（濃
混合気）と空気過剰混合気（淡混合気）とを同時に燃焼
させて窒素酸化物（ＮＯX ）の生成を抑制する、いわゆ
る濃淡燃焼装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、低ＮＯX を図る燃焼装置の一
つとして濃淡燃焼装置が知られている。この装置は、複
数の炎口のいくつかから空気比（理論空気量に対する実
際の空気量の比）の低い濃混合気を、他の炎口から空気
比の高い淡混合気をそれぞれ同時に噴出して燃焼させる
ものである。

【０００３】例えば、特開平６−３４７０１３号公報に
は、図１８に示すように、中央の仕切り板７５を挟んで
片側に濃側バーナ６０と、もういっぽうの片側に淡混合
ユニット７０を一体的に形成したバーナユニット８０を
間隔をあけて並設したものが開示されている。濃側バー
ナ６０は、燃料ガスと燃焼用空気とを吸入混合して空気
比の低い濃混合気を濃側炎口６３より噴出し、淡混合ユ
ニット７０は、濃側炎口６３の隣に設けられた淡側炎口
７３から濃混合気より空気比の高い淡混合気を噴出す
る。この結果、各濃側バーナ６０の濃側炎口６３から濃
混合気が噴出すると同時に、その濃側バーナ６０の間の
淡側炎口７３から淡混合気が噴出し濃淡燃焼が行なわれ
る。そして、濃側炎口６３からの炎の基部では酸素不足
となり、上方では淡側炎口７３からの炎の排ガスにより
酸素不足となり、ＮＯX の生成が抑制される。一方、淡
側炎口７３からの淡火炎７６は、燃料ガスが希薄なため
火炎温度が低下してＮＯX の生成が抑制され、これらの
相乗的効果によって全体としての低ＮＯX が図られる。
しかも、淡混合ユニット７０は、濃側バーナ６０と一体
的に形成されているため、濃側バーナ６０の間に淡混合
ユニット７０を個々に配置する必要がなく、濃側バーナ
６０の配列間隔を狭くすることができるという優れたも
のであった。また、特開平７−４２９１７号公報には、
第１バーナの第１炎口の両側に第１炎口を挟んだ第２炎
口を形成する第２バーナを備え、第２バーナは、第１バ
ーナと独立して、燃料ガスおよび１次空気を吸入し第１
炎口の両側に設けられた第２炎口に供給する共通吸入口
を、第１バーナの吸入口上部に設けたガス機器用バーナ
が示されている。このガス機器用バーナは、第１炎口よ
り淡混合気を、第２炎口より濃混合気を噴出し、第２炎
口の周りから２次空気を供給されて濃淡燃焼を行なう。
また、特開平７−１９４２２号公報には、濃側通路を形
成する燃焼管の内部に、淡側通路を形成する内部燃焼管
を収納し、上面中央に淡側炎孔を設けると共に、その両
側に濃側炎口を設けたものにおいて、内部燃焼管のスロ
ート部の下流に濃側通路と連通する通孔を設け、通孔よ
り下流の淡側通路に外部から空気を取り入れる取入れ口
を設けた燃焼装置が示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−３４７０１３号公報に示されたものでは、各バーナ
ユニット８０と２次空気との接触がないため、特に淡混
合ユニット７０の１次空気比（以下λL と表現する）を
高めの設定にせざるをえず１次空気比の変動に対する燃
焼良好域が狭かった。例えば、図１２に示すように、淡
混合気の１次空気比の変化に対する燃焼排ガス中のＣＯ
／ＣＯ2 の変化をテストしグラフにすると、燃焼良好域
は、λL ＝１．２〜２．２（ＣＯ／ＣＯ2 ＜０．００
５）である。ＮＯX も考慮するとλL ＞１．８（ＮＯX
＜５０ｐｐｍ）である。これらのことから、λL を１８
０％以上の設定（１．８＜λL ，λL ＝１．９程度）に
していた。そのため、λL が高空気比側の燃焼限界に近
く、燃料ガス組成や燃料ガス量あるいは燃焼用空気量の
ちょっとした変動により安定した燃焼が確保できなかっ
た。また、特開平７−４２９１７号公報に示されたもの
では、第２炎口に２次空気を供給することにより安定燃
焼を確保し、各バーナの空燃比の調整が容易であるが、
独立した２個の吸入口が設けてあることによって、全体
の大きさ（特に高さ及び幅）がコンパクトにできなかっ
た。また、燃料ガス量を少なくして燃焼した時に淡火炎
が炎口を直接加熱して赤熱しやすいという問題もあっ
た。また、１つのバーナユニットに対しノズルが１個使
用されるタイプのバーナをこのバーナに切り換えようと
すると、ノズル個数が一致しないため、改造部品の点数
が多く改造費用が高価になってしまう。また、特開平７
−１９４２２号公報に示されたものでは、淡側通路を通
過する混合気に横の通孔から空気を追加し混合するため
に、全体をコンパクトにするとその混合点から炎口まで
充分に混合するための混合距離をスペース的に確保でき
ず、混合性が犠牲になってしまう。本発明の燃焼装置は
上記課題を解決し、１次空気比の設定を変更し燃焼良好
域を広げるとともに混合気の混合を良くして安定燃焼を
確保し、コンパクトな燃焼装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１記載の燃焼装置は、燃料ガスと燃焼用１次
空気とを吸入混合して理論空気比以上の淡混合気を淡側
炎口から噴出する淡側バーナと、その両側で上記理論空
気比以下の濃混合気を濃側炎口から噴出する濃側バーナ
とを一体的に備え、濃側炎口の周りから燃焼用２次空気
を供給しつつ、これらの淡側バーナ及び濃側バーナを同
時に燃焼させる燃焼装置において、上記淡側バーナは、
燃焼用１次空気と燃料ガスとを吸入する第１取入れ口を
備え、燃焼用１次空気と燃料ガスとを第１取入れ口より
吸入して混合し、その混合気を淡側炎口と濃側炎口へ分
配して供給するとともに、淡側炎口への混合気流路に、
軸芯を上記第１取入れ口と同軸あるいは平行に形成し空
気のみを吸入する第２取入れ口を設けたことを要旨とす
る。

【０００６】本発明の請求項２記載の燃焼装置は、請求
項１記載の燃焼装置において、全体の燃料ガス量（濃側
バーナの燃料ガス量と淡側バーナの燃料ガス量との合
計）に対する上記濃側バーナの燃料ガス量の比を３０〜
４０％に、理論空気量に対する上記濃側バーナの１次空
気量の比を５０〜８０％に、理論空気量に対する上記淡
側バーナの１次空気量の比を１４０〜１７０％に、理論
空気量に対する全体の２次空気量の比を３０〜５０％に
設定したことを要旨とする。

【０００７】本発明の請求項３記載の燃焼装置は、請求
項１記載あるいは請求項２記載の燃焼装置において、上
記淡混合ユニットは、淡側炎口への混合気供給通路に開
閉弁を設けて所定燃料ガス量以下では開閉弁を閉じて混
合気の淡側炎口への供給を遮断することを要旨とする。

【０００８】上記構成を有する本発明の請求項１記載の
燃焼装置は、淡側バーナの両側に濃側バーナが一体で形
成され、濃淡それぞれのバーナの炎口から空気比の異な
った混合気を噴出して同時に燃焼する。淡側炎口から噴
出する淡混合気は、まず燃焼用１次空気と燃料ガスとを
第１取入れ口より吸入して混合し、軸芯を第１取入れ口
と同軸あるいは平行に形成した第２取入れ口より、さら
に燃焼用１次空気を追加して供給される。第２取入れ口
は、第１取入れ口と軸芯を同軸あるいは平行に形成して
いるので、燃焼用１次空気を追加される混合点から炎口
までの距離をスペース的に確保しやすい。このため、特
に、淡側バーナにおいて、余分なスペースを取らずコン
パクトでありながら１次空気の混合がよく燃焼が安定す
る。また、全体をコンパクトにできる。特に、第２取入
れ口の軸芯を第１取入れ口と同軸の構成にしたもので
は、例えば第２取入れ口が第１取入れ口の周囲に形成さ
れるため、よりいっそう余分なスペースを取らず、全体
をコンパクトにできる。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃焼装置は、請求
項１記載の燃焼装置において、濃側バーナと淡側バーナ
の燃料ガスの割合，１次空気量の割合，２次空気量の割
合を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃
焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。

【００１０】本発明の請求項３記載の燃焼装置は、請求
項１記載あるいは請求項２記載の燃焼装置において、所
定燃料ガス量以下では混合気供給通路に設けられた開閉
弁を閉じて淡側炎口への混合気を遮断する。淡側バーナ
においては、空気の割合が多い混合気を使用するため燃
料ガス量の低下につれて逆火しやすいが、この燃焼装置
の淡側バーナは、逆火前に消火し逆火による赤熱を防ぐ
ことができる。また、この燃焼装置は、燃料ガス量をこ
の所定燃料ガス量以下に低下させて濃側バーナのみで燃
焼させることができるので、燃焼能力の変更即ちターン
ダウン比が大きくとれる。もちろん、濃側バーナのみで
燃焼させても、燃料ガス量は低下しているので、逆火以
外（例えば一酸化炭素発生量等）はあまり問題とならな
い。

【００１１】

【発明の実施形態】以上説明した本発明の構成・作用を
一層明らかにするために、以下本発明の燃焼装置の好適
な実施例について説明する。図１は、第１実施例として
の燃焼装置を利用したバーナ１の概略構成を示す。バー
ナ１は、燃焼装置である複数のバーナユニット１０を所
定間隔をあけて一列に並べ、その後方に設けられたノズ
ル１１から燃料ガスが供給され、ノズル１１の周りから
燃焼用１次空気がバーナユニット１０内に吸込まれ、上
部の炎口から混合気が噴出して火炎を形成し、その火炎
にはバーナユニット１０間を上昇する２次空気が供給さ
れるように構成されている。ノズル１１は、バーナユニ
ット１０に対応して、所定間隔をあけて１列に並べられ
る。

【００１２】バーナユニット１０は、図２，図３に示す
ように、左右対称形の凹部を形成した１枚の板を中央で
折曲げて重ね合わせ部屋を形成した淡側バーナ２０と、
その淡側バーナ２０を挟んで両側面にさらに板を重ね合
わせ部屋を形成した濃側バーナ３０と、淡側バーナ２０
の炎口部２５に挿入する炎口板５０と、１次空気の取入
れ口２２に挿入する略筒状のガススロート１２とから構
成される。淡側バーナ２０は、図４に示すような淡混合
ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニット左板２１Ｌを中央
で左右対称に折曲げて重ね合わせ混合気流路及び燃料ガ
ス流路となる部屋（取入れ口２２，スロート部２３，混
合室２４，淡炎口部２５）を一体的に形成したものであ
るが、左右対称であるために淡混合ユニット右板２１Ｒ
について説明する。また、判りやすくするために、重ね
合わされる平板部をハッチングで表示する。淡側バーナ
２０の側面を形成する淡混合ユニット右板２１Ｒは、平
板部右２９Ｒを残してプレス板金により凹部を形成し、
側面から見て左下部に設けられ燃焼用１次空気を吸込む
ロート形状の取入れ口右２２Ｒと、その下流で流路を絞
るスロート部右２３Ｒと、Ｌ字状に折れ曲がりガススロ
ート１２からの混合気と取入れ口２２Ｒよりの燃焼用１
次空気とを混合する混合室右２４Ｒと、上部に開口し混
合気を噴出する淡炎口部右２５Ｒとを備える。取入れ口
２２Ｒの側面には、貫通した小孔の混合気噴出孔右２８
Ｒが設けられる。淡混合ユニット左板２１Ｌは、平板部
左２９Ｌを残し、これらの凹部（取入れ口左２２Ｌ，ス
ロート部左２３Ｌ，混合室左２４Ｌ，淡炎口部左２５
Ｌ，燃料口左２６Ｌ）を淡混合ユニット右板２３Ｒと左
右対称の形状にて形成し、混合気噴出孔左２８Ｌも設け
る。炎口板５０は、図６に示すように、左右に突出した
２ヵ所の耳５０ｂとその間に等間隔で形成した３ヵ所の
突起５０ａを有する２枚の板と突起５０ａに対応した溝
をもつ２枚の板とを、突起５０ａとその溝とを重ね合わ
せて組み付ける。ガススロート１２は、図７に示すよう
に、平板部１２ｃを残して凹部を板金で形成した２枚の
板を左右から重ね合わせてスポット溶接し、一部が狭め
られた略筒状の通路１２ａを作成する。中央部には、左
右に２個の貫通した混合気口右１２Ｒ，混合気口左１２
Ｌを設ける。

【００１３】濃側バーナ３０は、図５に示すような左右
対称の濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合ユニット左板
３１Ｌを中央で３箇所の連結板３２により一体に連結さ
れ、連結板３２を底のして「コ」の字状に折曲げてから
淡側バーナ２０の両側面に重ね合わせ混合気流路となる
部屋をそれぞれ形成する。説明を判りやすくするため
に、淡側バーナ２０の説明と同様に、まず濃混合ユニッ
ト右板３１Ｒの形状を説明する。濃混合ユニット右板３
１Ｒは、平板部右３９Ｒ（図中ハッチングで表示）を残
して凹部を形成し、凹部は、ガススロート１２の混合気
口右１２Ｒから噴出する混合気の通路を形成する混合気
導入室右３５Ｒと、同じく通路を作り上部に開口して混
合気を噴出する濃炎口部右３７Ｒとを備える。いっぽ
う、濃混合ユニット左板３１Ｌは、濃混合ユニット右板
３１Ｒと左右対称の形状で、平板部左３９Ｌ（図中ハッ
チングで表示）を残して凹部を形成され、凹部は、混合
気導入室左３５Ｌと、濃炎口部左３７Ｌとを備える。

【００１４】バーナユニット１０は（図２，図３，図４
参照）、まず、淡混合ユニット右板２１Ｒ及び淡混合ユ
ニット左板２１Ｌを中央で折曲げて重ね合わせ平板部右
２９Ｒ及び平板部左２９Ｌをスポット溶接して淡側バー
ナ２０を形成し、淡炎口部２５には、上部の開口より炎
口板８０を挿入し、取入れ口２２には、ガススロート１
２を挿入する。さらに連結板３２を底にして「コ」の字
状に折曲げた濃側バーナ３０を外から重ね合せ、平板部
右３９Ｒ及び平板部左３９Ｌをスポット溶接して作成す
る。こうして、淡側バーナ２０には、平板部２９を残
し、取入れ口２２，スロート部２３，混合室２４，淡炎
口部２５，燃料口２６が形成され、濃側バーナ３０に
は、混合気導入室右３５Ｒ，混合気導入室左３５Ｌ，濃
炎口部右３７Ｒ，濃炎口部左３７Ｌが形成される。淡側
バーナ２０及び濃側バーナ３０の組立てにおいて、それ
ぞれ１枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接する
ため、左右の淡混合ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニッ
ト左板２１Ｌ及び濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合ユ
ニット左板３１Ｌの位置決めが簡単で製造が容易であ
る。

【００１５】バーナユニット１０への燃料ガス及び燃焼
用空気の供給は、次のように行なわれる（図２，図３，
図４参照）。まず、淡側バーナ２０に挿入されたガスス
ロート１２では、その通路１２ａに向け、ノズル１１か
ら燃料ガスが噴出される。噴出された燃料ガスは、途中
が狭められた通路１２ａを通過し淡側バーナ２０の混合
室２４へ入る。この時、同時に、ノズル１１とガススロ
ート１２との隙間から燃焼用１次空気が吸引され、通路
１２ａで混合されながら混合室２４へ入る。さらに、こ
の混合気の流れにより、淡側バーナ２０の取入れ口２２
とガススロート１２との隙間から燃焼用１次空気が混合
室２４へ吸引される。燃料ガスと燃焼用１次空気の混合
気（以下淡混合気と呼ぶ）は、混合室２４で充分に混合
され淡炎口部２５の炎口板８０を通り上部へ噴出する。
また、燃料ガスの一部は、ガススロート１２内において
１次空気を混合する途中で、混合気口右１２Ｒ，混合気
口左１２Ｌより濃側バーナ３０の混合気導入室右３５
Ｒ，混合気導入室左３５Ｌへ入る（図５参照）。濃側バ
ーナ３０では、ガススロート１２からの混合気が混合気
口右１２Ｒ，混合気口左１２Ｌより混合気導入室右３５
Ｒ，混合気導入室左３５Ｌへ入り、混合室右３４Ｒ，混
合室左３４Ｌを通ってから、濃炎口部右３７Ｒ，濃炎口
部左３７Ｌより上部へ噴出する。このようにして、淡炎
口部２５より噴出する混合気（淡混合気）は、取入れ口
２２より１次空気を追加した分、濃炎口部右３７Ｒ，濃
炎口部左３７Ｌより噴出する混合気（濃混合気）に比較
して燃料ガスの濃度が薄くなる。取入れ口２２は、ガス
スロート１２と軸芯を同軸つまり周囲に形成しているの
で、ガススロート１２から混合室２４へ入る混合気へす
ぐに燃焼用１次空気を追加して混合される。つまり混合
点から炎口までの距離をスペース的に確保しやすいの
で、余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにでき
る。このため、淡側バーナ２０は、コンパクトでありな
がら１次空気の混合がよく燃焼が安定する。

【００１６】次に、この燃焼装置１を燃焼させた時の窒
素酸化物（ＮＯX ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の発生量と
空気比の関係について説明する。図１０，図１１は、横
軸が空気比を、縦軸がＮＯX ，ＣＯ／ＣＯ2 を表し、空
気比の変化に対して両者の発生量変化を表したグラフで
ある。濃混合気の空気比を０．６に、濃側バーナガス
量：淡側バーナガス量＝３：７に、２次空気比を０．４
５に設定し、図１０が淡混合気の空気比（λL ）のみを
変化させ、図１１が全体の空気比（λT ）のみを変化さ
せたグラフである。淡混合気の空気比λL を変化させる
と、図１０に示すように、極端にλL が小さい区間（λ
L ＝０．７以下）と極端にλL が大きい区間（λL ＝
２．２以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／Ｃ
Ｏ2 ＝０．００５以上）し、λL ＝１．４付近でＣＯ／
ＣＯ2 が最小で安定する。ＮＯX は、λL を低下させる
と徐々に増大し、λL ＝１．４以下で５０ｐｐｍを越え
る。全体の空気比λT を変化させると、図１１に示すよ
うに、極端にλT が小さい区間（λT ＝１．４以下）と
極端にλT が大きい区間（λT ＝３．０以上）におい
て、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００５以
上）し、λT ＝２．２５付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小（Ｃ
Ｏ／ＣＯ2 ＝０．００１）で安定する。ＮＯXは、λT
を低下させると徐々に増大し、λT ＝１．８以下で５０
ｐｐｍを越える。ちなみに、同様のテストを従来の燃焼
装置（特開平６−３４７０１３号公報に示された図１８
の構成をもつ燃焼装置）において行なうと、図１２，図
１３に示すようなグラフが得られる。淡混合気の空気比
λL を変化させると、図１２に示すように、λL が小さ
い区間（λL ＝１．２以下）とλL が大きい区間（λL
＝２．２以上）において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／
ＣＯ2 ＝０．００５以上）し、λL ＝１．６付近でＣＯ
／ＣＯ2 が最小となる。安定区間は存在しない。ＮＯX
は、λL の低下とともに徐々に増大し、λL ＝１．８以
下で５０ｐｐｍを越える。全体の空気比λT を変化させ
ると、図１３に示すように、λT が小さい区間（λT ＝
１．４以下）とλT が大きい区間（λT ＝２．２以上）
において、ＣＯ／ＣＯ2 が増大（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．０
０５以上）し、λT ＝１．８付近でＣＯ／ＣＯ2 が最小
（ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００２）となる。安定区間は存在
しない。ＮＯX は、λT を低下させると徐々に増大し、
λT ＝１．８以下で５０ｐｐｍを越える。

【００１７】実施例のバーナ１とこの従来例とを比較す
ると、バーナ１は、濃側バーナ３０と淡側バーナ２０に
おいて、濃側炎口の周りから２次空気を供給されて同時
に燃焼するので、特に淡混合気においては１次空気比を
極端に高くする必要はなく２次空気と合わせて良好燃焼
させることができる。そのため、特に淡側バーナ２０に
おいて、従来のように１次空気の比率が極めて高い場合
と比較して燃焼良好域の空気比幅の範囲が空気比の低い
側に拡大し、２次空気をも含めた全体の空気の混合比変
更幅に余裕ができるとともに、燃焼良好域も拡大する。
例えば、全体の空気比λT の変化における燃焼良好幅Δ
λT がバーナ１でΔλT ＝１．６に対し、従来例でΔλ
T ＝０．８と狭く、ＣＯ／ＣＯ2 についても、実施例が
最小でＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００１に対し従来例が最小で
ＣＯ／ＣＯ2 ＝０．００２と多い。淡混合気の空気比λ
L についても同じような相違がある。また、λL の設定
においては、ＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 が少ない点を選択
し、従来例でλL ＝１．９、バーナ１でλL ＝１．４に
設定する。しかしながら、従来例のλL ＝１．９の設定
は、可燃空気比の上限λL ＝２．２に近いので、ちょっ
とした空気比の変動で火炎がリフトしたり、あるいは燃
焼限界を越えＣＯ／ＣＯ2が急増してしまう。いっぽ
う、バーナ１のλL ＝１．４の設定は、可燃空気比の変
化幅の中央であり、空気比の変化に対してもリフトしず
らく燃焼状態が悪くならない。また、全体の空気比λT
を大きくしても良好燃焼できるため、特に小ガス量で燃
焼させた時にλT を大きくし、露点を上げることができ
る。そのため、熱交換器に付着するドレン発生が減少し
耐久性が向上する。

【００１８】また、実施例のバーナ１と別の従来例（特
開平７−４２９１７号公報に示されたもの）とを比較す
ると、燃料ガス量を低下させて燃焼させた時に、主に淡
側バーナ２０の炎口の赤熱発生に大きな差がある。炎口
の赤熱は、一般に混合気の噴出速度より燃焼速度が上ま
わり火炎が炎口に近づいた時に発生し、燃焼限界を決定
する現象の一つである。バーナ１は、燃料ガス量を減少
させると、淡側バーナの混合気通路途中で空気を吸引し
ている構成から、淡側バーナ２０のガス量比率ＩL （淡
側バーナの燃料ガス量／全体の燃料ガス量）が低下（例
えばＩL ＝０．７→０．５）し淡側バーナ２０の１次空
気量もそれほど減少しない。つまり、淡側バーナ２０の
空気比λL （淡側バーナの１次空気比／理論空気量）も
同時に大きくなる（例えばλL ＝１．４→２．０）。混
合気の燃焼速度は、空気比λL ＝１．０付近で最大とな
る特性を示すので、空気比λL の増加（１．４→２．
０）により、遅くなる。いっぽう、混合気の噴出速度も
遅くなるが、燃焼速度の低下割合の方が大きいので、火
炎が炎口を赤熱してしまうことが妨げられる。従って、
燃料ガス量がより少なくなる状態まで炎口の赤熱が起こ
らず燃焼限界が広くなる。なお、燃料ガス量を減少させ
た時には、ＮＯX 及びＣＯ／ＣＯ2 の増加より炎口の赤
熱が先に起こり問題となる。さらにまた、こうした燃焼
性能ばかりでなく、構成の点においても、別の従来例と
は相違がある。従来例では、１つのバーナユニットに対
しノズルが２個使用され、それぞれから独立して濃淡炎
口へ混合気を供給している。したがって、１つのバーナ
ユニットに対しノズルが１個使用されるタイプのバーナ
をこの従来例のバーナに切り換えようとすると、改造部
品の点数が多く改造費用が高価になってしまう。これに
対し実施例のバーナ１では、１つのバーナユニットに対
しノズルが１個使用される構成であるので、ノズルまで
の燃料ガス流路がそのまま使用でき、改造部品の点数が
少なくでき改造費用が安価である。

【００１９】次に、第２実施例について説明する。図１
４は、第２実施例としての燃焼装置（バーナユニット１
００）の構成図である。第１実施例と同様に、バーナユ
ニット１００を一列に並べたバーナとして利用される
が、その構成は類似しているのでバーナ組立図の説明は
省略する。バーナユニット１００は、プレスで左右対称
形の凹部を形成した１枚のステンレス製の板を中央で折
曲げて重ね合わせ部屋を形成した淡側バーナ２００と、
その淡側バーナ２００を挟んで両側面にさらに板を重ね
合わせ部屋を形成した濃側バーナ３００と淡側バーナ２
００の炎口部２５０に挿入する炎口板８０とから構成さ
れる。淡側バーナ２００は、図１５に示すような左右対
称の淡混合ユニット右板２１０Ｒ，淡混合ユニット左板
２１０Ｌを中央で折曲げて重ね合わせ混合気流路及び燃
料ガス流路となる部屋を一体的に形成したものである。
説明を判りやすくするために、まず各部屋の側面形状を
構成する淡混合ユニット右板２１０Ｒの形状を説明す
る。淡混合ユニット右板２１０Ｒは、平板部右２９０Ｒ
（ハッチングで図示する）を残してプレス板金により凹
部を形成し、側面から見て左下部に設けられ外部から燃
焼用１次空気を吸込むロート形状の空気口右２２０Ｒ
と、その下流で流路を絞るスロート部右２３０Ｒと、空
気口上部でＬ字状に吸引通路右２７０Ｒを形成しスロー
ト部右２３０Ｒに連通して燃料ガスと燃焼用１次空気を
供給する取入れ口右２６０Ｒと、スロート部右２３０Ｒ
内に設けられ吸引通路右２７０Ｒから連通し先端で空気
流路方向へ折れ曲がって開口する開口部右２８５Ｒと、
Ｌ字状に折れ曲がり空気口２２０Ｒよりの燃焼用１次空
気と取入れ口右２６０Ｒからの混合気とを混合する混合
室右２４０Ｒと、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口
部右２５０Ｒとを備える。取入れ口２６０Ｒの側面に
は、貫通した小孔の混合気噴出孔右２８０Ｒが設けられ
る。

【００２０】濃側バーナ３００は、図１６に示すような
左右対称の濃混合ユニット右板３１０Ｒ，濃混合ユニッ
ト左板３１０Ｌを連結板３２０を底にして中央で「コ」
の字状に折曲げてから淡側バーナ２００の両側面に重ね
合わせ混合気流路となる部屋をそれぞれ形成する。濃混
合ユニット右板３１０Ｒは、平板部右３９０Ｒ（ハッチ
ングで図示する）を残して凹部を形成し、凹部は、混合
気噴出口右２８０Ｒから噴出する混合気の通路を形成す
る混合気導入室右３５０Ｒと、同じく通路を作り上部に
開口して混合気を噴出する濃炎口部右３７０Ｒとを備え
る。いっぽう、濃混合ユニット左板３１０Ｌは、濃混合
ユニット右板３１０Ｒと左右対称の形状に形成される。

【００２１】バーナユニット１００への燃料ガス及び燃
焼用空気の供給は、次のように行なわれる（図１４，図
１５参照）。まず、淡側バーナ２００の取入れ口２６０
に向け、ノズルから燃料ガスが噴出される。噴出された
燃料ガスは、途中が狭められた取入れ口２６０を通過し
先端で方向を変え開口部２８５から混合室２４０方向へ
噴出しスロート部２３０へ入る。この時、同時に、ノズ
ルと取入れ口２６０との隙間から燃焼用１次空気が吸引
され、混合されながら混合室２４０方向へ噴出する。さ
らに、この噴出する混合気の流れにより、空気口２２０
から燃焼用１次空気が混合室２４０へ吸引される。 燃
料ガスと燃焼用１次空気の混合気（以下淡混合気と呼
ぶ）は、混合室２４０で充分に混合され淡炎口部２５０
の炎口板８０を通り上部へ噴出する。また、混合気の一
部は、取入れ口２６０内において途中で、混合気噴出口
右２８０Ｒ，混合気口噴出口左２８０Ｌより淡側バーナ
３００の混合気導入室右３５０Ｒ，混合気導入室左３５
０Ｌへ入り濃炎口部右３７０Ｒ，濃炎口部左３７０Ｌよ
り上部へ噴出する。このようにして、淡炎口部２５０よ
り噴出する混合気（淡混合気）は、空気口２２０より１
次空気を追加した分、濃炎口部右３１０Ｒ，濃炎口部左
３１０Ｌより噴出する混合気（濃混合気）に比較して燃
料ガスの濃度が薄くなる。このバーナユニット１００で
は、混合室２４０へ入る混合気へすぐに燃焼用１次空気
を空気口２２０から追加して混合するので、混合点から
炎口までの距離をスペース的に確保しやすい。その結
果、余分なスペースを取らず、全体をコンパクトにでき
る。しかも、コンパクトでありながら淡側バーナ２００
の１次空気の混合がよく燃焼が安定する。また、第２実
施例においても、第１実施例と同様なテスト結果が得ら
れた（図１０，図１１参照）。

【００２２】次に、第３実施例について説明する。図１
７は、第３実施例としての燃焼装置（バーナユニット）
を構成する淡側バーナの構成図である。第１実施例と同
様に、バーナユニットを一列に並べたバーナとして利用
されるが、その構成は類似しているのでバーナ組立図の
説明は省略する。バーナユニットは、１枚のステンレス
製の板を中央で折曲げて重ね合わせ中央部に部屋を形成
した淡側バーナ２０３と、その淡側バーナ２０３を挟ん
で両側面にさらに板を重ね合わせ部屋を形成した濃側バ
ーナと淡側バーナ２０３の炎口部２５３に挿入する炎口
板８０とから構成される。淡側バーナ２０３は、左右対
称の淡混合ユニット右板２１３Ｒ，淡混合ユニット左板
２１３Ｌを重ね合わせ混合気流路及び燃料ガス流路とな
る部屋を一体的に形成したものである。淡側バーナ２０
３は、平板部２９３を残して板金により凹部を形成し、
側面から見て左下部に設けられ外部から燃料ガスを吹込
まれるとともに燃焼用１次空気を吸込むロート形状の取
入れ口２２３と、その下流で流路を絞るスロート部２３
３と、スロート部２３３の流路方向端に設けられたシー
ト部２６３と、Ｌ字状に折れ曲がり取入れ口２２３より
の燃焼用１次空気と燃料ガスとを混合する混合室２４３
と、上部に開口し混合気を噴出する淡炎口部２５３とを
備える。取入れ口２２３には、略筒状のガススロート２
１３が挿入され、シート部２６３には、流路を開閉する
バルブ２７３とバルブ２７３をシート部２６３に押し付
けるように付勢するバネ２８３とが設けられる。ガスス
ロート２１３は、凹部を板金で形成した２枚の板を左右
から重ね合わせてスポット溶接し、左右の側面に２個の
貫通した混合気口右２１３Ｒ，混合気口左２１３Ｌを設
ける。バーナユニットへの燃料ガス及び燃焼用空気の供
給は、次のように行なわれる。まず、淡側バーナ２０３
に挿入されたガススロート２１３へ、ノズルから燃料ガ
スが噴出される。噴出された燃料ガスは、ガススロート
２１３内を通過し淡側バーナ２０３の混合室２４３へ入
る。この時、同時に、ノズルとガススロート２１３との
隙間から燃焼用１次空気が吸引され、ガススロート２１
３内で混合されながら混合室２４３へ入る。さらに、こ
の混合気の流れにより、淡側バーナ２０３の取入れ口２
２３とガススロート２１３との隙間から燃焼用１次空気
が混合室２４３へ吸引される。燃料ガスと燃焼用１次空
気の混合気（以下淡混合気と呼ぶ）は、混合室２４３で
充分に混合され淡炎口部２５３の炎口板８０を通り上部
へ噴出する。また、燃料ガスの一部は、ガススロート２
１３内において１次空気と混合される途中で、混合気口
右２１３Ｒ，混合気口左２１３Ｌより濃側バーナへ入
る。濃側バーナへ入った混合気は、上部の濃側炎口部よ
り噴出する。

【００２３】バルブ２７３は、バネ２８３によって、ス
ロート部２３３端に形成されたシート部２６３を塞ぐ方
向に付勢され、混合気のスロート部２３３を通過する勢
いが弱くなると、このシート部２３３を塞ぐ。つまり、
ノズルからの燃料ガス量が減少して所定量以下になる
と、スロート部２３３から混合室２４３への混合気流入
がストップし、混合気は、混合気口右２１３Ｒ，混合気
口左２１３Ｌより濃側バーナのみへ入る。従来より濃淡
バーナの淡側バーナにおいては、空気の割合が多い混合
気を使用するため燃料ガス量の低下につれて逆火しやす
いが、この燃焼装置の淡側バーナ２０３は、逆火前に淡
側バーナ２０３のみを消火し逆火による赤熱を防ぐこと
ができる。その結果、燃料ガス量をこの所定燃料ガス量
以下に低下させて濃側バーナのみで燃焼させることがで
きるので、ブンゼンバーナとして濃側バーナの燃焼能力
ぎりぎりまで燃料ガス量を絞ることができターンダウン
比が大きくとれる。

【００２４】なお、従来例との比較において、いずれの
実施例も、濃混合気の空気比を０．６に、濃側バーナガ
ス量：淡側バーナガス量＝３：７に、２次空気比を０．
４５に設定して淡混合気の空気比（λL ）あるいは全体
の空気比（λT ）のみを変化させたグラフを用いて説明
したが、それに限らず様々なテストを行ない、良好な燃
焼範囲が決定された。それは、 濃側バーナのガス量比率ＩR （濃側バーナの燃料ガス量
／全体の燃料ガス量）＝３０〜４０％ 淡側バーナのガス量比率ＩL （淡側バーナの燃料ガス量
／全体の燃料ガス量）＝６０〜７０％ 濃側バーナの空気比λR （濃側バーナの１次空気比／理
論空気量）＝５０〜８０％ 淡側バーナの空気比λL （淡側バーナの１次空気比／理
論空気量）＝１４０〜１７０％ ２次空気比λ2 （全体の２次空気量／理論空気量）＝３
０〜５０％ である。ただし 全体の燃料ガス量＝濃側バーナの燃料ガス量＋淡側バー
ナの燃料ガス量 λT ＝λR ×ＩR ＋λL ×ＩL ＋λ2 この範囲では、ＣＯ／ＣＯ2 ≦０．００５という結果が
得られた。以上本発明の実施例について説明したが、本
発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様
で実施し得ることは勿論である。例えば、実施例では、
淡側バーナ２０及び濃側バーナ３０の組立てにおいて、
それぞれ１枚の板を中央より折曲げてからスポット溶接
したが、左右の淡混合ユニット右板２１Ｒ，淡混合ユニ
ット左板２１Ｌ及び濃混合ユニット右板３１Ｒ，濃混合
ユニット左板３１Ｌを別体で作成し、位置決めをしなが
らスポット溶接をしてもよい。この場合は、プレス型が
大型にならず型費が安価である。あるいは、逆に、実施
例では、炎口板５０を４枚の板から製造したが、４枚の
板をやめ１枚あるいは２枚の板を折曲げてからスポット
溶接することにより製造してもよい。プレス型が大型に
なるかわりにスポット溶接時の位置決めが簡単になる。
また、炎口板５０は、図２及び図６に示すように、上面
から見てほぼ同一形状のスリットが形成されるものであ
ったが、図８あるいは図９に示すように、大きさの違う
スリットの組み合わせや波形状の炎口を形成するもので
あってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の燃焼装置によれば、淡側バーナにおいて燃焼用１
次空気を追加される混合点から炎口までの距離をスペー
ス的に確保しやすいので、余分なスペースを取らず、全
体をコンパクトにできる。また、コンパクトでありなが
ら１次空気の混合がよく燃焼が安定する。特に、第２取
入れ口の軸芯を第１取入れ口と同軸の構成にしたもので
は、例えば第２取入れ口が第１取入れ口の周囲に形成さ
れるため、よりいっそう余分なスペースを取らず、全体
をコンパクトにできる。

【００２６】請求項２記載の燃焼装置によれば、燃焼条
件を適切な範囲に設定調節するので、燃焼が安定し、燃
焼排ガス中の有害物質の発生も少ない。

【００２７】請求項３記載の燃焼装置によれば、淡側バ
ーナを逆火前に消火し逆火による赤熱を防ぐことができ
る。また、燃焼能力の変更幅即ちターンダウン比が大き
くとれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例としての燃焼装置の概略構成図であ
る。

【図２】バーナユニット１０の上面図及び側面図であ
る。

【図３】バーナユニット１０の断面図及び背面図であ
る。

【図４】淡側バーナ２０の部品図である。

【図５】濃側バーナ３０の部品図である。

【図６】炎口板５０の斜視図である。

【図７】ガススロート２１３の概略構成図である。

【図８】バーナユニットの上面図である。

【図９】バーナユニットの上面図である。

【図１０】実施例における空気比の変化に対してＮＯX
及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。

【図１１】実施例における空気比の変化に対してＮＯX
及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。

【図１２】従来例における空気比の変化に対してＮＯX
及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。

【図１３】従来例における空気比の変化に対してＮＯX
及びＣＯ／ＣＯ2 の発生量変化を表したグラフである。

【図１４】バーナユニット１００の上面図及び側面図で
ある。

【図１５】淡側バーナ２００の部品図である。

【図１６】濃側バーナ３００の部品図である。

【図１７】淡側バーナ２０３の概略構成図である。

【図１８】従来例としての燃焼装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ バーナ １０，１００ バーナユニット １１ ノズル １２，２１３ ガススロート ２０，２００，２０３ 淡側バーナ ２１Ｒ，２１３Ｒ 淡混合ユニット右板 ２１Ｌ，２１３Ｌ 淡混合ユニット左板 ２２，２２０，２２３ 取入れ口 ２３，２３０，２３３ スロート部 ２４，２４０，２４３ 混合室 ２５，２５０，２５３ 淡炎口部 ２６ 燃料口 ２９，３９，２９３ 平板部 ３０，３００ 濃側バーナ ３１Ｒ 濃混合ユニット右板 ３１Ｌ 濃混合ユニット左板 ３５，３５０ 混合気導入室 ３７，３７０ 濃炎口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと燃焼用１次空気とを吸入混合
   して理論空気比以上の淡混合気を淡側炎口から噴出する
   淡側バーナと、 その両側で上記理論空気比以下の濃混合気を濃側炎口か
   ら噴出する濃側バーナとを一体的に備え、濃側炎口の周
   りから燃焼用２次空気を供給しつつ、これらの淡側バー
   ナ及び濃側バーナを同時に燃焼させる燃焼装置におい
   て、 上記淡側バーナは、燃焼用１次空気と燃料ガスとを吸入
   する第１取入れ口を備え、燃焼用１次空気と燃料ガスと
   を第１取入れ口より吸入して混合し、その混合気を淡側
   炎口と濃側炎口へ分配して供給するとともに、淡側炎口
   への混合気流路に、軸芯を上記第１取入れ口と同軸ある
   いは平行に形成し空気のみを吸入する第２取入れ口を設
   けたことを特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 全体の燃料ガス量（濃側バーナの燃料ガ
   ス量と淡側バーナの燃料ガス量との合計）に対する上記
   濃側バーナの燃料ガス量の比を３０〜４０％に、 理論空気量に対する上記濃側バーナの１次空気量の比を
   ５０〜８０％に、 理論空気量に対する上記淡側バーナの１次空気量の比を
   １４０〜１７０％に、 理論空気量に対する全体の２次空気量の比を３０〜５０
   ％に設定したことを特徴とする請求項１記載の燃焼装
   置。
3. 【請求項３】 上記淡混合ユニットは、淡側炎口への混
   合気供給通路に開閉弁を設けて所定燃料ガス量以下では
   開閉弁を閉じて混合気の淡側炎口への供給を遮断するこ
   とを特徴とする請求項１記載あるいは請求項２記載の燃
   焼装置。