JP3317371B2 - 低NOxバーナ及び該低NOxバーナを用いた燃焼装置 - Google Patents

低NOxバーナ及び該低NOxバーナを用いた燃焼装置

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JP3317371B2 JP01037994A JP1037994A JP3317371B2 JP 3317371 B2 JP3317371 B2 JP 3317371B2 JP 01037994 A JP01037994 A JP 01037994A JP 1037994 A JP1037994 A JP 1037994A JP 3317371 B2 JP3317371 B2 JP 3317371B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として給湯機及び給
湯付風呂釜に用いられる低NOxバーナ及び該低NOx
バーナを用いた燃焼装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、低NOx化を図るためには、全予
混合希薄燃焼法が知られている。図9及び図10に示す
ように、この全予混合希薄燃焼法を用いた従来の低NO
xバーナは、理論空気量以上の淡予混合気を、平面状の
炎口板6に設けた炎口部1から噴出し、燃焼させてい
た。この方法の場合、淡予混合気の一次空気比を高く
し、火炎温度を低下させることによって、NOx発生量
の低減を図っていた。一方、火炎の安定性を改善する方
法として濃淡燃焼法が知られている。図11及び図12
に示すように、この方法を用いた低NOxバーナは、平
面状の炎口板6に、理論空気量以上の淡予混合気が噴出
する淡炎口部1からなる淡炎口群2と理論空気量以下の
濃予混合気が噴出する濃炎口部3からなる濃炎口群4と
を設けていた。図13には図11のC−C断面における
燃焼量の分布を示す。この場合に、濃炎口群4は、バー
ナ外周部7のほかに、複数の淡炎口群2と2の間にも設
けることによって、淡炎口群2上に形成する淡火炎8の
安定性を改善していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、全予混合希薄
燃焼法では、淡予混合気の一次空気比を高くすると、火
炎13が著しく不安定になり、リフトの発生及びCOや
HCの発生量の増大を起こしていた。また、濃淡燃焼法
では、濃炎口群4上に形成される濃火炎9は高濃度のN
Oxを発生するため、図14に示すように、濃予混合気
の燃焼量の割合が大きくなると、火炎全体から排出され
るNOxの発生量を十分に抑制出来なくなる。図11か
ら図13に示す従来の濃淡燃焼法を用いた低NOxバー
ナでは、複数の淡炎口群2と2の間にも濃炎口群4を設
けているため、濃予混合気の燃焼量の割合が大きくな
り、NOxの発生量を十分に低減出来ないという問題が
あった。このように、従来の低NOxバーナでは、NO
x発生量を十分に抑制し、且つ火炎の安定性も良好なバ
ーナを得るには未だ不十分であった。本発明は、上記し
た従来の低NOxバーナの課題を解決するもので、NO
xの発生量を十分に抑制し、且つ火炎の安定性も十分で
あり、リフトの発生が無く、COやHCの発生量も少な
い低NOxバーナ及び該低NOxバーナを用いた燃焼装
置を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、理論空気量以
上の淡予混合気を噴出する淡炎口部からなる淡炎口群及
び理論空気量以下の濃予混合気を噴出する濃炎口部から
なる濃炎口群を平面状の炎口板に配置した低NOxバー
ナにおいて、複数の前記淡炎口群の間に無炎口帯を設
け、且つ前記濃炎口群を前記炎口板の外周部付近だけに
設けた低NOxバーナ及び該低NOxバーナを用いた燃
焼装置に関する。本発明において、無炎口帯は、通常淡
炎口群と淡炎口群との間に配置するが、これに加えて淡
炎口群と濃炎口群との間に設けてもよい。無炎口帯の数
は一つでもよく、複数であってもよい。また、濃炎口群
内の濃炎口部は単数列であっても複数列で形成されてい
ても構わない。濃炎口群から噴出する濃予混合気による
燃焼量の全燃焼量に対する割合は、3〜30%にすれば
火炎が安定し且つNOxの発生量を十分に抑制出来て好
ましい。更に、必要に応じて濃炎口群の外側に二次空気
を流してもよい。
【0005】また、淡炎口群の幅dLは2〜6mm、無炎
口帯の幅dNは2〜6mmで且つdN/dLは1/3〜3/
2とするのが好ましい。淡炎口群の幅dLが小さいと淡
火炎の火炎長が長くなり過ぎて火炎が不安定になり、多
量のCOやHCを発生し、dLが大き過ぎると再循環流
の形成が不十分となり、リフト等を発生する。一方、無
炎口帯の幅dNは小さいと再循環流による保炎が困難に
なる。dNが大き過ぎると淡火炎の合体等により再循環
流の形成が不十分となり、リフト等を発生する。更に、
dN/dLが小さいと特に火炎が不安定となり、リフト等
を発生し、dN/dLが大き過ぎると淡火炎を保炎するの
に十分な再循環流を得ることが出来ず、やはり火炎が不
安定となる。特に好ましくは、dLを3〜4.5mm、dN
を3〜4.5mmで且つdN/dLを1/3〜3/2とした
場合であり、火炎の安定性が非常に良好になる。各淡炎
口群の幅dLは各淡炎口群について同一である必要はな
い。また、各無炎口帯の幅dNについても各無炎口帯に
ついて同一である必要はない。
【0006】
【作用】淡炎口群の間に無炎口帯を設けることにより、
無炎口帯の上に高温の燃焼ガスの再循環流が形成され、
淡炎口群の上に形成される淡火炎の安定化を図ることが
できる。また、炎口板の外周部の近くに形成される淡火
炎はこの再循環流によっても安定化が難しいが、炎口板
の外周部付近に濃炎口群を設けてあるので、この濃炎口
群の上に形成される濃火炎によって淡火炎が安定化され
る。また、従来の濃淡燃焼法のように、複数の淡炎口群
の間に濃炎口群を設ける必要がないため、濃予混合気の
燃焼量の割合を小さくすることが出来、NOxの発生量
を十分に抑制することが可能となる。
【0007】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を基に説明する。
なお、図において従来技術と同様の構成には同一の符号
を付した。 実施例1 図1は本発明の実施例になる低NOxバーナの要部平面
図である。本低NOxバーナは、平面状の炎口板6に、
理論空気量以上の淡予混合気を噴出する淡炎口部1から
なる淡炎口群2の10列を9本の無炎口帯5を隔てて配
置し、理論空気量以下の濃予混合気を噴出する濃炎口部
3からなる濃炎口群4を炎口板6の外周7の付近だけに
設けたものである。無炎口帯5の幅dNは淡炎口群2の
幅dLにほぼ等しくした。また、濃炎口群4から噴出す
る濃予混合気による燃焼量の全燃焼量に対する割合は1
0%とした。図2は図1のA−A断面図であり、無炎口
帯5の上に高温の燃焼ガスの再循環流15が適度に形成
されることにより、淡炎口群2の上の淡火炎8が安定化
される。また、濃火炎9を形成させる濃炎口群4の外側
には二次空気を流すようにしてある。図3は図1の低N
Oxバーナにおける予混合気の燃焼量の分布を示すもの
である。
【0008】実施例2〜3 実施例2は実施例1における淡炎口群の幅dLを4mm、
無炎口帯の幅dNを4mmで且つdN/dLを1としたもの
である。実施例3は、図15(a)及び(b)に示すよう
に、淡炎口群2内の無炎口帯5に平行に並ぶ3列の等間
隔の淡炎口部について、それぞれ隣の列の淡炎口部に対
して60゜ずつずらして(実施例1及び2の場合は12
0゜ずらしている)、リフトに対する性能を更に改善し
たもので、淡炎口群2の幅dLを4.5mm、無炎口帯の
幅dNを3mmで且つdN/dLを2/3とした。濃予混合
気による燃焼量の全燃焼量に対する割合は実施例2及び
3共に10%とした。 実施例4〜6 図4〜図6は更に他の実施例を示す。図4は図1と異な
り、淡炎口群2と濃炎口群4との間にも無炎口帯5を設
けたものである(実施例4)。図5は無炎口帯5を格子
状に配置した例(実施例5)、図6は無炎口帯5を斜め
格子状に配置した例(実施例6)である。無炎口帯の幅
dNは図4及び図5が淡炎口群の幅dLの0.5倍、図6
が0.3倍とし、濃予混合気による燃焼量の全燃焼量に
対する割合は何れの場合も10%とした。
【0009】実施例7 図7に示すように、図1の低NOxバーナ12を燃焼器
10に複数配設して燃焼装置とした。11は送風機であ
る。図8は図1の本発明の低NOxバーナ、図9及び図
11の従来の低NOxバーナについて、淡予混合気の一
次空気比とNOx発生量との関係を比較したものであ
る。破線は淡火炎が不安定な領域を示す。図8から明ら
かなように、図1の本発明の低NOxバーナは、図9の
全予混合希薄燃焼法のバーナよりも淡火炎の安定な一次
空気比の領域が広く、図11の従来の濃淡燃焼法バーナ
に比べてNOx発生量が少ない。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、NOxの発生量を十分
に抑制し、且つ火炎の安定性も良好であり、リフトの発
生が無く、COやHCの発生量を少なくすることが出
来、これによりターンダウン比を広くとることが出来
る。また、従来の濃淡燃焼法のように複数の淡炎口群の
間に濃炎口群を配置する必要がないので、NOxバーナ
の構造の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例になる低NOxバーナの要部平
面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】図1の低NOxバーナの燃焼量の分布を示すグ
ラフである。
【図4】本発明の他の実施例になる低NOxバーナの要
部平面図である。
【図5】本発明の他の実施例になる低NOxバーナの要
部平面図である。
【図6】本発明の他の実施例になる低NOxバーナの要
部平面図である。
【図7】図1の低NOxバーナを用いた燃焼装置を示す
図である。
【図8】淡予混合気の一次空気比とNOx発生量との関
係を示すグラフである。
【図9】従来の低NOxバーナの要部平面図である。
【図10】図9のB−B断面図である。
【図11】従来の低NOxバーナの要部平面図である。
【図12】図11のC−C断面図である。
【図13】図11のバーナの燃焼量の分布を示すグラフ
である。
【図14】濃予混合気の燃焼量の割合とNOx発生量と
の関係を示すグラフである。
【図15】本発明の他の実施例になる低NOxバーナの
要部平面図で、(b)は(a)の部分拡大図である。
【符号の説明】
1…淡炎口部、2…淡炎口群、3…濃炎口部、4…濃炎
口群、5…無炎口帯、6…炎口板、7…外周部、8…淡
火炎、9…濃火炎、10…燃焼器、11…送風機、12
…低NOxバーナ、13…火炎、15…再循環流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−247908(JP,A) 実開 平4−122917(JP,U) 実開 昭61−204130(JP,U) 実開 平1−106724(JP,U) 特表 平2−501496(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23D 14/02 F23C 11/00 F23D 14/58

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 理論空気量以上の淡予混合気を噴出する
    淡炎口部からなる淡炎口群及び理論空気量以下の濃予混
    合気を噴出する濃炎口部からなる濃炎口群を平面状の炎
    口板に配置した低NOxバーナにおいて、複数の前記淡
    炎口群の間に無炎口帯を設け、且つ前記濃炎口群を前記
    炎口板の外周部付近だけに設けた低NOxバーナ。
  2. 【請求項2】 淡炎口群の幅dLを2〜6mm、無炎口帯
    の幅dNを2〜6mmで且つdN/dLを1/3〜3/2と
    した請求項1記載の低NOxバーナ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の低NOxバーナを
    用いた燃焼装置。
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