JP2622477B2 - 低窒素酸化物バーナ - Google Patents

低窒素酸化物バーナ

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    • F23D14/04Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone induction type, e.g. Bunsen burner
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ガス給湯器などの加
熱源に使用される低窒素酸化物バーナに関する。
【0002】
【従来の技術】偏平な主バーナの主火口の側方に、前記
主火口を挟んだ袖火口を形成する袖火バーナを設け、主
バーナおよび袖火バーナの何れか一方に燃料過剰の燃料
空気混合気(以下ガスリッチ混合気という)を供給し、
何れか他方に空気過剰の燃料空気混合気(以下エアリッ
チ混合気という)を供給する低窒素酸化物バーナが提案
されている。
【0003】この低窒素酸化物バーナは、たとえば、主
バーナの空気過剰率を1.2より大きく設定し、袖火バ
ーナの空気過剰率を0.8より小さく設定すると、全体
を一定の空燃比で燃焼させた場合120ppm程度の窒
素酸化物(NOX )が排出されるのに比較し、窒素酸化
物の排出量を40〜60ppmに低減できることが知ら
れている。
【0004】給湯器等では出湯条件に応じて発熱量を大
きく変化させることが必要である。袖火バーナでガスリ
ッチ混合気を燃焼させる低窒素酸化物バーナでは、袖火
バーナ内の混合気の流速が小さく、低負荷燃焼時には、
混合気の流速が火炎伝播速度より小さくなることがあ
る。
【0005】また、袖火口バーナは通常バーナの外周に
沿って形成され細長いので、製造時の寸法のばらつき、
経時的な変形などにより袖火口の隙間が部分的に大きく
なるなどして燃焼が均一となりにくい。この結果、袖火
口の全幅に沿って均一な燃焼炎ができにくく、火炎が部
分的に袖火口から袖火バーナ内へ吸い込まれる逆火が発
生するなど、燃焼が不安定となり易い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】袖火バーナでの逆火が
発生し、内部に炎が吸い込まれた状態で燃焼が持続する
と、バーナを構成する部品の過熱、バーナ内部への煤の
付着、失火、騒音発生などのトラブルが生じる。この発
明の目的は、偏平な主火口の両側に袖火口を有し、主火
口にガスリッチ混合気、袖火口にエアーリッチ混合気を
供給する低窒素酸化物バーナにおいて、燃焼の安定化が
可能であり、発熱量を絞った低負荷燃焼時において、部
分的に炎が生じない部分ができたり、袖火バーナの火炎
に逆火が生じることが防止できる低窒素酸化物バーナの
提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、偏平な主火口を有する主バーナと、前記主火口の両
側に袖火口を形成する袖火バーナとを備え、前記主バー
ナにおいて空気過剰の燃料空気混合気を燃焼させ、前記
袖火バーナで燃料過剰の燃料空気混合気を燃焼させる低
窒素酸化物バーナにおいて、前記袖火バーナは、前記主
火口の上方に位置する窓を形成する複数の打抜きが列設
され、前記主火口の両側に前記袖火口を複数の炎孔とす
る小孔が列設され、前記両袖火口の外側において直交的
に折り曲げた外側壁を有する板金製カバーを、前記主バ
ーナの外側面との間に燃料過剰の燃料空気混合気の流路
を存して前記主バーナに被せて形成されていることを特
徴とする。請求項2に記載の発明は、前記複数の打抜き
と前記複数の小孔とは、前記打抜きと前記小孔とが連通
した複数の連通打抜きで形成されていることを特徴とす
る。請求項3に記載の発明は、偏平な主火口を有する主
バーナと、前記主火口の両側に袖火口を形成する袖火バ
ーナとを備え、前記主バーナにおいて空気過剰の燃料空
気混合気を燃焼させ、前記袖火バーナで燃料過剰の燃料
空気混合気を燃焼させる低窒素酸化物バーナにおいて、
前記袖火バーナ、主火口および袖火口は、前記主バーナ
の短手方向に延び、長手方向に多数のスリット状の打抜
きが平行して列設され、該打抜き列の外側において直交
的に折り曲げた外側壁を有する板金製カバーを、前記主
バーナの外側面との間に燃料過剰の燃料空気混合気の流
路を存して前記主バーナに被せて形成されていることを
特徴とする。
【0008】
【発明の効果】請求項1〜3の発明では、火口での不均
一燃焼、逆火の生じ易いガスリッチ燃焼の袖火バーナに
は、袖火口を多数の炎孔とする小孔が列設され、炎口の
開口面積を縮小している。このため、袖火口の面積が減
少し開放部分から噴出する噴流が増速して逆火の発生が
防止できる。この結果、バーナを構成する部品の過熱、
バーナ内部への煤の付着、失火、騒音発生などのトラブ
ルが解消できる。また、覆いは袖火バーナと一体に同時
成形でき、製造コストが低減する。特に、袖火バーナは
主バーナの両側に沿って形成され細長いので、組み付け
時の寸法のばらつき、熱による経時的な変形などによ
り、袖火口の隙間が部分的に大きくなるなどして燃焼が
均一となりにくいが、この発明では、主火口の窓とその
両側の袖火口とを一体の板金を打ち抜いて形成してい
る。この結果、組み付け時の寸法のばらつき、熱による
経時的な変形などによる袖火口の歪みが有効に防止で
き、長期間にわたって全幅に沿って均一な燃焼炎ができ
る。これにより、火炎が部分的に袖火口から袖火バーナ
内へ吸い込まれる逆火が発生するなどのトラブルの発生
が冗長的に防止でき、長期間にわたって常時安定した燃
焼が得られる。
【0009】
【実施例】図1は、この発明にかかる低窒素酸化物バー
ナ100を図示しない枠体で固定し、所定の間隔で列設
してなる給湯器の燃焼部を示す。低窒素酸化物バーナ1
00は、上端に並設したスリット群からなる細長い主火
口11を有し、側部に混合気の吸入口12が設けられた
偏平な主バーナ1と、主火口11の両側に偏平で主火口
11の全幅にわたる袖火口21、21を形成するととも
に、側部に混合気の共通吸入口22が設けられた袖火バ
ーナ2とを備える。
【0010】図1および図4に示す如く、主火口11お
よび両袖火口21、21には、袖火バーナ2の外縁を架
橋的に延長して形成した窓3付の覆い4が蓋設されてい
る。窓3は、前記主火口11を構成する4つのスリット
の部分集合群の上方を開放する多数の矩形窓31と、袖
火口21、21のそれぞれを多数の炎口に区隔するとと
もに、該袖火口21、21を部分的に塞ぐスリット状の
炎口列32、32からなる。
【0011】主バーナ1は、主火口11となる板金の中
心位置に並列されたスリット群を打ち抜くとともに、中
心線を含む直交面を対称面としてその両側を対称的に膨
出部1Aを成形し、図2の(イ)および第3図の
(イ)、(ロ)に示す如く、該膨出部1Aを除く前記中
心線を基準(図示上縁)にしてこれをコの字型に折り曲
げ、平板部分1Bを重ねてスポット溶接してなる。これ
により、上端には並列に作られたスリット群からなる前
記主火口11が形成され、板金の膨出部1Aにより一側
端に燃料ガスおよび一次空気の吸入口12が設けられ、
内部には吸入口12から主火口11に連なる流路13が
形成されている。なお、流路13の上方には、入口14
と出口16とを有する流路15が流路13と同様に形成
され、出口16は切出し開口としてある。また、平板部
分1Bの縁は、ガス漏れ防止のため、重ねてU字形に曲
げておくことが望ましい。
【0012】袖火バーナ2は、つぎの様に形成される。
板金の中心位置に架橋部分である覆い4を残して、前記
主火口11に対応した多数の打ち抜き矩形窓31を連設
する。これと同時に、矩形窓31の両側に平行してスリ
ット状の炎口列32、32を設ける(図1、図4参
照)。つぎに、中心線を対称面としてその両側を対称的
に膨出部2Aを成形する。さらに、前記膨出部2Aを除
く部分の前記中心線を基準(図示上縁)として、コの字
型に折り曲げ、図2の(ロ)および第3図の(イ)、
(ロ)に示す如く、カバー20を成形する。
【0013】つぎに図1および図2の(ロ)および第3
図の(イ)、(ロ)に示す如く、カバー20を主バーナ
1に被せ、カバー20の平板部分2Bを前記主バーナ1
の平板部分1Bに重ねて、スポット溶接する。主バーナ
1と同様に、平板部分2Bの縁は、ガス漏れ防止のた
め、重ねてU字形に曲げておくことが望ましい。
【0014】膨出部2Aは、前記主バーナ1の主火口1
1、吸入口12、および流路13、15を包むととも
に、前記袖火口21、21、燃料ガスおよび一次空気の
共通吸入口22、および共通吸入口22から袖火口2
1、21に連なる流路23を形成する。スリット状の炎
口列32、32は、袖火口21、21を多数の炎口に区
隔するとともに袖火口21、21を部分的に塞ぎ、その
開口面積を絞る。この炎口列32、32は、各スリット
の幅が0.5mm以下、長さが3〜4mmに設定され、
固体壁の消炎作用により火炎の内部への伝播が阻止され
ている。
【0015】図5は給湯器を示し、低窒化酸化物バーナ
100群の主バーナ1の吸入口12列および袖火バーナ
2の共通吸入口22列に対応して、燃料ガス供給管5お
よび6が並設されている。各供給管5および6にはノズ
ル51および61が列設されるとともに、燃料ガスの流
量を制御する比例弁52および62が設けられている。
ノズル51から噴出された燃料ガスは、一次空気を巻き
込み吸入口12から流路13に流れ、図4に示す如く主
火口11で燃焼する。ノズル61から噴射された燃料ガ
スは、一次空気を巻き込み共通吸入口22から流路23
に流れ、炎口列32、32で燃焼する。
【0016】主バーナ1の燃焼条件としての空気過剰率
は、たとえば1.4の希薄空燃比となるように設定さ
れ、袖火バーナ2での空気過剰率は0.5以下に燃料リ
ッチな空燃比に設定される。これにより、全体を空気過
剰率1の理論空燃比で燃焼したとき発生する120pp
mのNOX 排出量が40〜60ppmに低減できる。
【0017】給湯器の給湯温度の設定に対応して、最大
3万キロカロリーから最低3千キロカロリーまで燃焼量
が増減される。この燃焼負荷の低減により、主バーナ1
および袖火バーナ2内の混合気に流速は低下してゆく。
この場合、主火口11での混合気の流速は最低負荷時に
おいても火炎伝播速度以上維持するように設定されてい
るが、袖火口21における混合気の流速は火炎伝播速度
以下となってしまうことがある。しかるにこの発明で
は、袖火口21は覆い4により開口度合いが逆火しない
程度に絞られているため、流速は火炎伝播速度以上に維
持され、火炎はスリット状の袖火口21からバーナ内部
に侵入し、奥に火炎が伝播することは阻止される。
【0018】図6の(イ)および(ロ)は第2実施例を
示す。この実施例では、第1実施例の窓3付の覆い4の
代わりに、多数の架橋7により袖火バーナ2の袖火口2
1、21を多数の炎口列32に区隔するとともに、袖火
口21、21を部分的に塞いでいる。この架橋7の数お
よび幅は、各袖火口21を逆火しないような開口度に塞
ぐとともに、等間隔に5か所以上の炎口列32を分散し
て形成するよう設定することが望ましい。
【0019】図7の(イ)および(ロ)は第3実施例を
示す。この実施例では、第1実施例の窓3付の覆い4に
おける窓3を、主バーナ1の主火口11を構成するスリ
ットに対応した位置に両袖火口21、21を含む幅の広
いスリット8を設けることにより形成している。これら
第2、第3実施例においても、第1実施例と同様の効果
が得られる。なお、低窒素酸化物バーナ100の構造と
して、流路15を主火口11に連なり、流路13を袖火
口21に連なる様にしてもよい。(即ち流路15と13
とを逆にしてもよい。)また、出口16を有した流路
は、その部分を切取り部としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の低窒素酸化物バーナを用いたガス給湯
器の燃焼部の斜視図である。
【図2】主バーナおよびカバーの側面図である。
【図3】主バーナおよびカバーの断面図である。
【図4】第1実施例の低窒素酸化物バーナの断面図およ
び平面図である。
【図5】低窒素酸化物バーナを装着したガス給湯器の概
略図である。
【図6】第2実施例の低窒素酸化物バーナの断面図およ
び平面図である。
【図7】第3実施例の低窒素酸化物バーナの断面図およ
び平面図である。
【符号の説明】
1 主バーナ 2 袖火バーナ 3 窓 4 覆い 5 主バーナの燃料ガス供給管 6 袖火バーナの燃料ガス供給管 11 主火口 20 カバー 21 袖火口 32 炎口列(炎口) 100 低窒化酸化物バーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木 和男 名古屋市中川区福住町2番26号 リンナ イ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−151412(JP,A) 実開 平4−63914(JP,U) 実開 平4−73713(JP,U) 実公 昭59−16655(JP,Y2)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏平な主火口を有する主バーナと、前記
    主火口の両側に袖火口を形成する袖火バーナとを備え、
    前記主バーナにおいて空気過剰の燃料空気混合気を燃焼
    させ、前記袖火バーナで燃料過剰の燃料空気混合気を燃
    焼させる低窒素酸化物バーナにおいて、前記袖火バーナは、前記主火口の上方に位置する窓を形
    成する複数の打抜きが列設され、前記主火口の両側に前
    記袖火口を複数の炎孔とする小孔が列設され、前記両袖
    火口の外側において直交的に折り曲げた外側壁を有する
    板金製カバーを、前記主バーナの外側面との間に燃料過
    剰の燃料空気混合気の流路を存して前記主バーナに被せ
    て形成されていることを 特徴とする低窒素酸化物バー
    ナ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記複数の打抜きと
    前記複数の小孔とは、前記打抜きと前記小孔とが連通し
    た複数の連通打抜きで形成されていることを特徴とする
    低窒素酸化物バーナ。
  3. 【請求項3】 偏平な主火口を有する主バーナと、前記
    主火口の両側に袖火口を形成する袖火バーナとを備え、
    前記主バーナにおいて空気過剰の燃料空気混合気を燃焼
    させ、前記袖火バーナで燃料過剰の燃料空気混合気を燃
    焼させる低窒素酸化物バーナにおいて、前記袖火バーナ、主火口および袖火口は、前記主バーナ
    の短手方向に延び、長手方向に多数のスリット状の打抜
    きが平行して列設され、該打抜き列の外側において直交
    的に折り曲げた外側壁を有する板金製カバーを、前記主
    バーナの外側面との間に燃料過剰の燃料空気混合気の流
    路を存して前記主バーナに被せて形成されていることを
    特徴とする低窒素酸化物バーナ。
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