JPS63163706A - 全一次予混合燃焼方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発　　明　　の　　目　　的］ （産業上の利用分野） この発明は、燃焼の際に、−酸化炭素（以下ＣＯと称す
）及び凝結液体（以下ドレンと称す）の発生を抑制しな
がら高負荷燃焼を行なう全−次子混合燃焼方法及びその
装置に関する。

（従来の技術） 従来、家庭用給湯器において使用されていた燃焼装置の
燃焼方式は、いわゆる、ブンゼン燃焼方式と全一次予混
合方式との二つの方式のどちらかが採用されている。

ブンゼン燃焼方式は、燃焼に必要な空気の量の一部、実
際には約半分程度の量の空気を燃料ガスの供給時に取り
入れ、残りの半分の量の空気を燃焼時に炎口の近傍にお
いて供給するようにしたものである。

一方、全一次子混合燃焼方式は、燃料供給時に、燃焼に
必要な全ての量の空気を予め送風機により強制的に取り
入れて混合し、その混合ガスを炎口にて燃焼させるもの
である。

（発明が解決しようとする問題点） （従来の技術とその問題点） ところが、ブンゼン燃焼方式の場合、自然拡散を利用す
るから、空気比を一様にすることが困難である。そのた
め、外炎の形成が二次空気中の酸素の拡散によって支配
されるから、空気比が一様でなく火炎が安定せず短炎を
得ることが難しい。

一方、燃焼の際、完全な酸化反応（燃焼）の後熱交換を
行なわないと、排ガス中にＣＯが残留し、公害或いは中
毒の危険が存する。そこで、バーナーの上に十分に広い
燃焼空間を形成し、その中で多量の空気と燃料ガスとを
十分に混合して酸化反応を行なわせる方法がとられてき
た。その結果、従来のブンゼン燃焼方式の瞬間ガス湯沸
器の場合にはその体積の１／２は燃焼室の空間となり、
小型化を図る上での最大の問題点となっている。

これに対し、全一次子混合燃焼方式は、ブンゼン燃焼方
式の如き制約は受けないので高負荷燃焼に適した燃焼方
式である。ところが、高負荷燃焼を給湯器に応用する場
合、バーナー面積（熱交換器入口面積）当りの燃焼量を
大きくして、バーナー面積、つまり熱交換器入口断面積
を減少させる事が多く、この様な場合には、燃焼ガスの
流速が通常燃焼の場合より大きくなる。

従って、ブンゼン燃焼方式の場合のような大きな空気比
を与えると、更にガス流速が増加し、火炎のリトフ現象
を呈し安定した燃焼を保持できなくなるため、空気比を
増加できないこととなる。

そのため、燃焼によって生成される水による絶対湿度が
ブンゼン燃焼方式に対して大きく、燃焼ガスの熱交換器
の温度を高く設定しないとドレンの付きやすい状態とな
り、それを行なえば熱交換によって得られる湯の出湯温
度の下限が高い器具となってしまう。

一方、断熱火炎温度におけるＣＯの平衡濃度は、空気比
の関数として表されるものであり、前記の様な状態で空
気比を増すことができなければＣＯ濃度が下げられない
という事になってしまうので大きな問題となってしまう
。

〈技術的課題〉 そこで、この発明は上述した問題点等に鑑み、燃焼の際
に、ＣＯ及びドレンの発生を抑制しながら高負荷燃焼を
行なえるようにし、しかも、それを簡単な構造のもので
行なうようにすることを課題として創出されたものであ
る。

［発・明　の　構　成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、燃料ガス供給時に、燃焼に必要な量以上の
空気を予め混合させて燃焼させる全一次子、混合方式の
燃焼方法において、燃焼火炎の先端或いはその近傍に二
次空気を噴出させる全一次予混合燃焼方法により、又、
燃料ガス供給時に、送風機により、燃焼に必要な量以上
の空気を予め吸入して混合させながら炎口ぺ送り、その
混合ガスを炎口にて燃焼させる全一次予混合方式の燃焼
装置において、炎口にて燃焼させることで得られた火炎
の先端、或いはその近傍へ二次空気を噴出させる二次空
気噴出口を設けた全一次予混合燃焼装置により上述した
問題点を解決するものである。

（作用） この発明に係る全−次子混合燃焼方法及びその装置によ
れば、全一次予混合方式の燃焼にあって、空気比を低く
して火炎のリフト現象を抑える程度のガス流速にした状
態の火炎において、発生したＣＯを、火炎の先端或いは
その近傍へ二次空気噴出口から二次空気を噴出させるこ
とで火炎よりも下流で更に酸化して二酸化炭素にする。

又、火炎帯においては、前述のように二次空気を噴出さ
せて火炎には同等影響を与えないで空気比を増加させ、
ＣＯ平衡濃度の割合を少なくする。更には、燃焼室内に
二次空気を送込むことで燃焼で生成された水に対する空
気の量を多くして絶対湿度を低くするものである。

（実施例） 以下、図面を参照しながらこの発明の詳細な説明すると
次の通りである。

すなわち、第１実施例として、第１図及び第２図に示す
符号Ａは全一次予混合方式の家庭用給湯装置であり、遠
心送風機２と、この遠心送風機２の送風出口５から送出
された空気と燃料ガスとの混合ガスを更に撹拌、分散、
均圧させる適数枚の分散均圧板６にてなる均圧部７と、
均圧部７からの混合ガスを燃焼させる燃焼用炎口面板８
とからなる全一次予混合燃焼装置１、及びこの全一次予
混合燃焼装置１の燃焼用炎口面板８に対峙して配された
熱交換器９にてなる。

又、この家庭用給湯装置Ａは、空気取入部３及び排気口
（図示せず）以外はケース１０によって密閉され、空気
取入部３にはガス供給ノズル４が配され、燃焼に必要な
空気をガス供給時にすべて取入れるように形成されてい
る。

一方、前記遠心送風機２には、モーター１１によって回
転して燃料ガスと共に空気を取入れるファン１２の他に
、同軸で回転する二次ファン１３をファン１２の反対側
に取付ける。

この二次ファン１３によって取入れられた二次空気は、
送風管１４によって家庭用給湯装置Ａの燃焼室１５まで
送られる。そして、この二次空気は、燃焼室１５の前面
と背面の側壁に設けである空気噴出管１６に送られ、こ
の空気噴出管１６に設けである二次空気噴出口１８から
火炎１７の先端或いはその近傍に二次空気を噴出させる
ものである。この場合に、送風管１４は燃焼室１５の前
記両側壁に配しである空気噴出管１６にそれぞれ送るの
で、予め、２系統に分岐させておく。

このように形成した家庭用給湯装置Ａの内部における全
一次予混合燃焼装置１による燃焼状態を次に説明する。

すなわち、先ず、遠心送風機２のモーター１１を回転さ
せると共に、ガス供給ノズル４から燃料ガスを供給する
と、空気取入部３から、燃料ガスと燃焼に用いられる十
分な量の空気とが同時に吸込まれ遠心送風機２のファン
１２によって撹拌される。

そして、吸込まれて撹拌された二つの気体は均圧部７に
て更に撹拌、分散、均圧され混合ガスとなって燃焼用炎
口面板８へ送られる。

燃焼用炎口面板８に送られた混合ガスは点火され燃焼さ
せられる。

一方、遠心送風機２のモーター１１が回転することで前
記二次ファン１３も回転し送風を始める。

この送風される空気は、送風管１４を通って二つに分岐
し、前記２本の空気噴出管１６にそれぞれ送られ、その
空気は、二次空気噴出口１８から前記燃焼によって発生
している火炎１７の先端或いはその近傍に二次空気とし
て噴出させる。

又、燃焼において、混合ガスは燃焼する際に、平衡濃度
の関係でＣＯの発生を完全になくすことはできない。そ
のため、どうしても発生したＣＯが燃焼室１５から排気
口に向って排出されてしまう。そこで、前述したように
火炎１７の先端或いはその近傍に二次空気を送込むこと
でこの火炎帯で発生したＣＯを酸化して二酸化炭素にし
排出させる。

一方、燃焼ガスの温度が、約７００℃以上の温度範囲内
においては、低ければ低い程ＣＯの発生率が少なくなる
。これは、既に各種文献等で発表され且つ実証されてい
るように、空気比を増加させ、それによって断熱火炎温
度を低下させてＣＯ平衡温度を低下させることによりＣ
Ｏの発生を抑制できる原理に基くものである。

そこで、火炎１７の先端或いはその近傍に二次空気を噴
射させると火炎よりも下流において燃焼ガスの温度は低
下する。その結果、二次空気を噴出させない状態に比較
してＣＯの発生は格段に低下する。そうすれば、前述し
たようなＣＯの酸化と相俟ってＣＯ発生を抑制する効果
は非常に大きくなるものであり、実際にはほとんど発生
しないと言っても良い程度までＣＯの発生を抑制するこ
とができるものである。

又、燃焼室１５内の気体は、前述のように二次空気を燃
焼室１５内に噴出させることで、燃焼質内の空気の量は
噴出した分が多くなる。

そうすると、燃焼によって発生する水分の量はほぼ一定
であるから、その水分に対する燃焼室１５内の気体の絶
対量は多くなる。従って、燃焼室１５内の絶対湿度は当
然低くなり、熱交換器９によって熱が奪われて排出ガス
が冷却された時に発生するドレンも当然少なくなるもの
である。

一方、第２実施例は、第３図及び第４図に示すように、
第１実施例における空気噴出管１６の代りに、両側に二
次空気噴出口２０を設けた空気噴出管１９を燃焼室１５
内に配するようにしたものである。この場合に、空気噴
出管１９は燃焼室１５内、特に火炎１７の上方に配され
ているから高温に加熱され劣化或いは溶損する可能性が
ある。

そのため、例えば、第４図に示すように、空気噴出管１
９の断面を略三日月状にしてその窪んだ部分に熱交換器
９の水管２１の一部を配設して空気噴出管１９を冷却す
るように形成し、劣化や溶損を防止するようにしである
。

このように形成した第２実施例の場合も、第１実施例と
同様の効果を奏する。

尚、図中の符号２２は熱交換器９の冷却フィンであり、
この発明に係る全一次予混合燃焼装置１の構造は、前述
した各実施例の構造に限定されるものではないことは言
うまでもない。

［発　明　の　効　果］ 上述の如く構成したこの発明は、燃料ガス供給時に、燃
焼に必要な量以上の空気を予め混合させて燃焼させる全
一次予混合方式の燃焼方法において、燃焼火炎１７の先
端或いはその近傍に二次空気を噴出させることにより、
火炎１７がリフトしない状態での空気比にて安定燃焼を
行なわせると共に、火炎よりも下流部での燃焼に二次空
気を併合させると、前述したように、火炎１７に同等影
響を及ぼさない状態で空気比を増加させ、断熱火炎温度
を低下させてＣＯ平衡温度を低下させることができ、Ｃ
Ｏが少なく且っドレンの付き難い燃焼が可能になる。

そして、その全一次予混合燃焼装置Ｂの構造も、燃料ガ
ス供給時に、送風機２により、燃焼に必要な量以上の空
気を予め吸入して混合させながら炎口へ送り、その混合
ガスを炎口にて燃焼させる全一次予混合方式の燃焼装置
において、炎口にて燃焼させることで得られた火炎１７
の先端、或いはその近傍へ二次空気を噴出させる二次空
気噴出口１８．２０を設けであるから、従来の全一次予
混合燃焼装置に二次空気を送るための構造を追加しただ
けのもの鬼ので、はとんどコストアップにつながること
はなく、比較的安価にて提供できるものである。

以上説明したように、この発明によれば、燃焼の際に、
ＣＯ及びドレンの発生を抑制しながら高負荷燃焼を行な
えるようにし、しかも、それを簡単な構造のもので行な
うことができるから高性能で公害や中毒の発生がなく且
つ安価な全一次予混合燃焼装置を提供できる等の種々の
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すもので、第１図は第１実
施例の正断面図、第２図は同じく側断面図、第３図は第
２実施例の正断面図、第４図は同じく側断面図である。 Ａ・・・家庭用給湯装置、 １・・・全一次予混合燃焼装置、２・・・遠心送風機、
３・・・空気取入部、４・・・ガス供給ノズル、５・・
・送風出口、６・・・分散均圧板、７・・・均圧部、８
・・・燃焼用炎口面板、９・・・熱交換器、１０・・・
ケース、１１・・・モーター、１２・・・ファン、１３
・・・二次ファン、１４・・・送風管、１５・・・燃焼
室、１６・・・空気噴出管、１７・・・火炎、１８・・
・二次空気噴出口、１９・・・空気噴出管、２０・・・
二次空気噴出口、２１・・・水管。 特　許　出　願人　工イケン工業株式会社第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料ガス供給時に、燃焼に必要な量以上の空気を予
   め混合させて燃焼させる全一次予混合方式の燃焼方法に
   おいて、燃焼火炎の先端或いはその近傍に二次空気を噴
   出させることを特徴とする全一次予混合燃焼方法。 ２、燃料ガス供給時に、送風機により、燃焼に必要な量
   以上の空気を予め吸入して混合させながら炎口へ送り、
   その混合ガスを炎口にて燃焼させる全一次予混合方式の
   燃焼装置において、炎口にて燃焼させることで得られた
   火炎の先端、或いはその近傍へ二次空気を噴出させる二
   次空気噴出口を設けたことを特徴とする全一次予混合燃
   焼装置。 ３、二次空気は、燃焼に必要な空気を吸入する送風機の
   ファン駆動軸に取付けた二次空気用ファンの送風によっ
   て空気を二次空気噴出口に送り噴出させるようにした特
   許請求の範囲第２項記載の全一次予混合燃焼装置。 ４、二次空気噴出口は、混合ガスを燃焼させる燃焼室の
   側壁に設けた特許請求の範囲第２項又は第３項記載の全
   一次予混合燃焼置。 ５、二次空気噴出口は、混合ガスを燃焼させる燃焼室の
   内部に設けた特許請求の範囲第２項又は第３項記載の全
   一次予混合燃焼装置。