JP3467600B2 - Gas burner - Google Patents
Gas burnerInfo
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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、ボイラー、温水器、給
湯器等の燃焼器に使用され、ＮＯｘの生成を低減させる
ことができるガスバーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、給湯器等、各種の分野で使用され
るガスバーナーにおいて、ＮＯｘの生成を低減する要望
があり、各種の構造の低ＮＯｘガスバーナーが提案され
ている（例えば、特開平１−１２１６１０号公報等参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のこの種
の低ＮＯｘガスバーナーは、送風機により燃焼空気を供
給するガスバーナーのノズル部に、一次空気、二次空
気、三次空気の各流路を形成し、さらに、三次空気流を
強制的に旋回させて噴出させる構造を採用するなど、構
造が複雑化する問題があった。
【０００４】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造でＮＯｘの生成を低減させることができ
るガスバーナー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】上記目的を達成するため
に、本発明のガスバーナーは、送風機が接続され燃焼空
気を送るドラフトチューブ内に、ドーナッツ状のバーナ
ーヘッドが外周部と内周部に空気流路を設けて配設さ
れ、バーナーヘッドの内側空間にパイロットバーナーが
配設され、バーナーヘッドの正面外周縁部に、複数の主
ガス孔がバーナーの中心軸に対し外側に傾斜した特定の
傾斜角をもって穿設され、バーナーヘッドの内側正面寄
りに、複数の副ガス孔が設けられて構成される。
【０００６】
【作用・効果】このような構成のガスバーナーでは、点
火する場合、先ず、送風機によりドラフトチューブ内に
送風を開始した状態で、パイロットバーナーに点火し、
次に、バーナーヘッドの主ガス孔からガスを噴出させ、
バーナーヘッドに主火炎を火移りさせる。
【０００７】バーナーヘッドの主ガス孔から生じる火炎
は、ドーナッツ状のバーナーヘッドの外周方向に広がる
ように生じるが、ドラフトチューブの内面において、バ
ーナーヘッドの外周部に形成された空気流路を通して、
送風機からの空気がバーナーの正面に向けてリング状に
噴出している。このため、バーナーヘッドの主ガス孔か
ら生じる火炎により発生した燃焼ガスはその空気流によ
り内側に曲げられると共に、リング状に噴出する空気流
の内側つまりバーナーヘッドの中央前部に負圧部が生じ
る。このため、主ガス孔から噴出し燃焼した燃焼ガスが
ノズルの中央部に戻されるように環流され、副ガス孔か
らの副火炎によりこの燃焼ガスが再燃焼され、これによ
り、ＮＯｘの生成が低減される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【０００９】図１はボイラー等に使用されるガスバーナ
ーの断面図を示し、図２はその正面図を示している。１
は円筒形のドラフトチューブであり、ドラフトチューブ
１の元部には送風箱２が連通・接続され、送風箱２の側
部に送風機３が接続され、送風機３から送風された空気
は送風箱２を通してドラフトチューブ１に送られる。
【００１０】ドラフトチューブ１内には、ドーナッツ状
のバーナーヘッド４がその外周部と内周部に空気流路
５、６を設けて配設される。即ち、ドーナッツ状のバー
ナーヘッド４の外周部に複数のリブ４ａが突設され、こ
れらのリブ４ａをチューブ１の内面に当接させてバーナ
ーヘッド４をチューブ内に挿入することにより、バーナ
ーヘッド４の外周部に空気流路５が形成される。
【００１１】さらに、バーナーヘッド４の正面外周縁部
に、複数の主ガス孔４ｂがバーナーの中心軸に対し外側
に傾斜した特定の傾斜角θ（例えば４５°）をもって穿
設され、また、バーナーヘッド４の内面正面寄りに、複
数の副ガス孔４ｃが設けられる。主ガス孔４ｂは、ノズ
ルの周囲に一定の間隔で１０〜１５個程度配置され、主
ガス孔から生じる火炎が相互に干渉せずに適度な分散炎
となり、それによって火炎が高温になることを防止し、
ＮＯｘの低減を図っている。
【００１２】なお、主ガス孔４ｂの数をあまり少なくす
ると、ＣＯの発生率が増大しやすくなり、不具合が生じ
る。副ガス孔４ｃはバーナーヘッド４の内周面に一定の
間隔で３〜６個が穿設され、その副ガス孔４ｃの内径は
主ガス孔の１／２程度である。副ガス孔４ｃは安定燃焼
のための設けられるが、その孔から噴出する副ガス量が
過多になるとＮＯｘの生成量が増大するため、安定燃焼
が阻害されない程度に、副ガス孔４ｃの数と内径を少な
くする。
【００１３】また、ドーナッツ状のバーナーヘッド４の
内側空間部には多数の孔を周囲や前面板に穿設したカッ
プ状の保炎部材７が配設され、バーナーヘッド４の内側
つまりこの保炎部材７を通して流通する空気流路６が形
成される。
【００１４】ドラフトチューブ１の中央、バーナーヘッ
ド４の内側空間には、パイロットバーナー１０が保炎部
材７を貫通した状態で配設される。パイロットバーナー
１０は、パイロットガス供給管１１の先端にパイロット
ノズル１２を取付け、その側部に点火スパークロッド１
４が配設されて構成され、そこに隣接して炎検出ロッド
１３が設けられる。
【００１５】一方、バーナーヘッド４の背面にはガス供
給管８が接続・固定されるが、そのガス供給管８が送風
箱を２を貫通する箇所には、ドラフトチューブ１の先端
位置に対するバーナーヘッド４の先端部の位置を調整す
る位置調整機構が設けられる。この位置調整機構は、ガ
ス供給管８の外周部に設けられたおねじ部８ａと、その
おねじ部８ａに送風箱２の側壁を挟んで内と外の両側か
ら螺合するナット９ａ，９ｂから構成される。この位置
調整機構によりドラフトチューブ１の先端位置とバーナ
ーヘッド４の先端部との距離Ｓが調整される。
【００１６】上記構成のガスバーナーは、ボイラー等の
燃焼器として、ドラフトチューブ１の先端を炉に接続し
て使用されるが、炉にドラフトチューブ１を接続する
際、ＮＯｘとＣＯの生成量を低減するために、その炉内
の圧力に応じて、ガス供給管８の位置調整機構によりド
ラフトチューブ１の先端位置とバーナーヘッド４の先端
部との距離Ｓを調整する。この距離Ｓは、例えば１２mm
〜−５mm（負はバーナーヘッド４がドラフトチューブ１
から突出する状態）に調整し、炉の内圧が低い場合、Ｓ
を大きくし、炉の内圧が高い場合、Ｓを小さく（負側）
に調整する。
【００１７】このように、ドラフトチューブ１の先端位
置とバーナーヘッド４の先端部との距離Ｓを調整するこ
とにより、ＮＯｘとＣＯの生成量を効果的に低減するこ
とができる。
【００１８】ガスバーナーに、点火する場合、先ず、送
風機３の運転によりドラフトチューブ１内に送風を開始
した状態で、パイロットノズル１２からガスを出し、点
火スパークロッド１４と保炎部材７との間で火花放電を
発生させ、パイロットバーナー１０に点火し、次に、主
ガス孔４ｂからガスを噴出させ、バーナーヘッド４に主
火炎を火移りさせる。
【００１９】バーナーヘッド４の主ガス孔４ｂから生じ
る火炎は、花弁状の分割火炎となって、ドーナッツ状の
バーナーヘッド４の外周方向に広がるように生じるが、
ドラフトチューブ１の内面において、バーナーヘッド４
の外周部に形成された空気流路５を通して、送風機３か
らの空気がバーナーの正面に向けてリング状に噴出して
いる。
【００２０】このため、バーナーヘッド４の主ガス孔４
ｂから生じる火炎は、その表面積が増大して火炎温度が
低下し、サーマルＮＯｘの発生が抑制される。また、そ
の火炎から発生した燃焼ガスは、周囲の空気流により内
側に曲げられると共に、リング状に噴出する空気流によ
って、バーナーヘッド４の中央前部に負圧部が生じる。
このため、主ガス孔４ｂから噴出し燃焼した燃焼ガスが
ノズルの中央部に戻されるように環流し、副ガス孔４ｃ
からの副火炎によりこの燃焼ガスが再燃焼され、これに
より、ＮＯｘの生成が低減される。
【００２１】図４は、主ガス孔４ｂのバーナーの中心軸
に対する傾斜角θとＮＯｘの生成量との関係を示す、実
験から得られたグラフである。このグラフから、主ガス
孔４ｂのバーナーの中心軸に対する傾斜角θを約４５°
とした場合、ＮＯｘの濃度（生成量）を最小にし得るこ
とがわかる。
【００２２】図５、図６は他の実施例を示している。こ
のガスバーナーでは、上記実施例のカップ状の保炎部材
７の代わりに、多数の孔を穿設した円板状の保炎部材１
７が、バーナーヘッド４の内側の空気流路６に取付けら
れる。また、この保炎部材１７はカップ状の上記保炎部
材７より前方に取付けられ、上記と同様に、パイロット
バーナー１０が保炎部材１７を貫通するように取付けら
れる。
【００２３】このガスバーナーにおいても、バーナーヘ
ッド４の主ガス孔４ｂのバーナーの中心軸に対する傾斜
角θは、上記と同様に特定の角度（例えば４５°）に設
定され、ＮＯｘの生成量を上記と同様に低減することが
できる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスバー
ナーによれば、送風機が接続され燃焼空気を送るドラフ
トチューブ内に、ドーナッツ状のバーナーヘッドが外周
部と内周部に空気流路を設けて配設され、バーナーヘッ
ドの正面外周縁部に、複数の主ガス孔がバーナーの中心
軸に対し外側に傾斜した特定の傾斜角をもって穿設さ
れ、バーナーヘッドの内側正面寄りに、複数の副ガス孔
を設けて構成したから、バーナーヘッドの主ガス孔の火
炎から生じた燃焼ガスが内側中央部に環流し、副ガス火
炎により再燃焼されるため、比較的簡単な構造のガスバ
ーナーで、ＮＯｘの生成を低減させることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas burner used in a boiler, a water heater, a water heater, or another combustor and capable of reducing the generation of NOx. [0002] In recent years, there has been a demand for reducing the generation of NOx in gas burners used in various fields such as water heaters, and low NOx gas burners having various structures have been proposed. And JP-A-1-121610. [0003] However, in the conventional low NOx gas burner of this type, each of a primary air, a secondary air and a tertiary air is supplied to a nozzle portion of a gas burner for supplying combustion air by a blower. There has been a problem that the structure is complicated, for example, a structure in which a flow path is formed and a tertiary air flow is forcibly swirled and ejected. [0004] The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to provide a gas burner capable of reducing NOx generation with a simple structure. [0005] In order to achieve the above object, a gas burner according to the present invention comprises a draft tube connected to a blower for feeding combustion air, a donut-shaped burner head having an inner peripheral portion and an inner peripheral portion. An air flow path is provided in the periphery, a pilot burner is provided in the space inside the burner head, and a plurality of main gas holes are inclined outward with respect to the central axis of the burner at the outer peripheral edge of the front of the burner head. The burner head is provided with a plurality of auxiliary gas holes near the inner front surface of the burner head. In the gas burner having such a configuration, when igniting, first, the pilot burner is ignited in a state where the blower starts blowing air into the draft tube.
Next, gas is blown out from the main gas hole of the burner head,
The main flame is set on the burner head. The flame generated from the main gas hole of the burner head is generated so as to spread in the outer peripheral direction of the donut-shaped burner head, and passes through the air flow path formed in the outer peripheral portion of the burner head on the inner surface of the draft tube.
The air from the blower blows out in a ring shape toward the front of the burner. For this reason, the combustion gas generated by the flame generated from the main gas hole of the burner head is bent inward by the air flow, and a negative pressure portion is generated inside the air flow ejected in a ring shape, that is, at the center front of the burner head. . Therefore, the combustion gas ejected from the main gas hole and circulated is returned so as to return to the center portion of the nozzle, and the combustion gas is reburned by the auxiliary flame from the auxiliary gas hole, thereby reducing the generation of NOx. Is done. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a gas burner used in a boiler or the like, and FIG. 2 is a front view of the same. 1
Is a cylindrical draft tube, a blow box 2 is connected to and connected to the base of the draft tube 1, a blower 3 is connected to a side of the blow box 2, and air blown from the blower 3 is blown by the blow box 2. Through to the draft tube 1. In the draft tube 1, a donut-shaped burner head 4 is provided with air passages 5 and 6 provided on its outer peripheral portion and inner peripheral portion. That is, a plurality of ribs 4a are protruded from the outer periphery of the donut-shaped burner head 4, and these ribs 4a are brought into contact with the inner surface of the tube 1 to insert the burner head 4 into the tube. An air flow path 5 is formed in the outer peripheral portion of the air passage. Further, a plurality of main gas holes 4b are formed in the outer peripheral edge of the front surface of the burner head 4 at a specific inclination angle θ (eg, 45 °) inclined outward with respect to the center axis of the burner. A plurality of auxiliary gas holes 4c are provided near the front of the inner surface of the head 4. About 10 to 15 main gas holes 4b are arranged at regular intervals around the nozzle, and the flames generated from the main gas holes do not interfere with each other to form an appropriate dispersing flame, thereby increasing the temperature of the flame. Prevent,
The aim is to reduce NOx. If the number of the main gas holes 4b is too small, the generation rate of CO tends to increase, which causes a problem. Three to six sub-gas holes 4c are formed at regular intervals on the inner peripheral surface of the burner head 4, and the inner diameter of the sub-gas holes 4c is about 1/2 of the main gas hole. The auxiliary gas holes 4c are provided for stable combustion. However, if the amount of auxiliary gas ejected from the holes becomes excessive, the amount of NOx generated increases, so that the number of auxiliary gas holes 4c is reduced to such an extent that stable combustion is not hindered. Reduce the inner diameter. Further, a cup-shaped flame holding member 7 having a large number of holes formed in the periphery and the front plate is disposed in the inner space of the donut-shaped burner head 4, and is provided inside the burner head 4, that is, the flame holding. An air flow path 6 flowing through the member 7 is formed. In the center of the draft tube 1 and in the space inside the burner head 4, a pilot burner 10 is disposed so as to penetrate the flame holding member 7. The pilot burner 10 has a pilot nozzle 12 attached to the tip of a pilot gas supply pipe 11 and an ignition spark rod 1
4, a flame detection rod 13 is provided adjacent thereto. On the other hand, a gas supply pipe 8 is connected and fixed to the back of the burner head 4, and the gas supply pipe 8 penetrates the blower box 2 at a position where the burner head with respect to the tip position of the draft tube 1 is located. 4 is provided with a position adjusting mechanism for adjusting the position of the distal end. The position adjusting mechanism includes a male screw portion 8a provided on an outer peripheral portion of the gas supply pipe 8, and nuts 9a and 9b screwed into the male screw portion 8a from both inside and outside with the side wall of the blower box 2 interposed therebetween. Consists of The distance S between the tip position of the draft tube 1 and the tip of the burner head 4 is adjusted by this position adjusting mechanism. The gas burner having the above configuration is used as a combustor such as a boiler by connecting the tip of the draft tube 1 to a furnace. When the draft tube 1 is connected to the furnace, the amount of NOx and CO generated is reduced. To reduce the distance, the distance S between the tip position of the draft tube 1 and the tip of the burner head 4 is adjusted by the position adjusting mechanism of the gas supply pipe 8 according to the pressure in the furnace. This distance S is, for example, 12 mm
~ -5mm (Negative burner head 4 is draft tube 1
From the furnace), and when the internal pressure of the furnace is low,
And if the furnace pressure is high, decrease S (negative side)
Adjust to As described above, by adjusting the distance S between the tip position of the draft tube 1 and the tip portion of the burner head 4, it is possible to effectively reduce the amount of NOx and CO generated. When igniting the gas burner, first, gas is discharged from the pilot nozzle 12 in a state where the blower 3 is started to blow air into the draft tube 1, and the gas is discharged between the ignition spark rod 14 and the flame holding member 7. Generates a spark discharge, ignites the pilot burner 10, and then blows out gas from the main gas hole 4b, causing the burner head 4 to burn the main flame. The flame generated from the main gas hole 4b of the burner head 4 becomes a petal-shaped split flame and spreads out in the outer peripheral direction of the donut-shaped burner head 4.
On the inner surface of the draft tube 1, a burner head 4
The air from the blower 3 is blown out in a ring shape toward the front of the burner through an air flow path 5 formed on the outer periphery of the burner. Therefore, the main gas holes 4 of the burner head 4
The flame generated from b increases the surface area and decreases the flame temperature, thereby suppressing the generation of thermal NOx. Further, the combustion gas generated from the flame is bent inward by the surrounding air flow, and a negative pressure portion is generated at the center front portion of the burner head 4 by the air flow ejected in a ring shape.
Therefore, the combustion gas ejected from the main gas hole 4b and circulated so as to return to the center of the nozzle, and the sub gas hole 4c
This combustion gas is re-burned by the auxiliary flame from the NOx, thereby reducing the generation of NOx. FIG. 4 is a graph obtained from an experiment showing the relationship between the inclination angle θ of the main gas hole 4b with respect to the center axis of the burner and the amount of NOx generated. From this graph, the inclination angle θ of the main gas hole 4b with respect to the central axis of the burner is about 45 °.
In this case, it can be seen that the NOx concentration (production amount) can be minimized. FIGS. 5 and 6 show another embodiment. In this gas burner, instead of the cup-shaped flame holding member 7 of the above-described embodiment, a disk-shaped flame holding member 1 having a large number of holes is formed.
7 is attached to the air passage 6 inside the burner head 4. The flame holding member 17 is attached to the front of the cup-shaped flame holding member 7, and the pilot burner 10 is attached so as to penetrate the flame holding member 17 in the same manner as described above. Also in this gas burner, the inclination angle θ of the main gas hole 4b of the burner head 4 with respect to the central axis of the burner is set to a specific angle (for example, 45 °) in the same manner as described above, and the NOx generation amount Can be reduced similarly to As described above, according to the gas burner of the present invention, the donut-shaped burner head has air inside and outside the draft tube to which the blower is connected and which sends the combustion air. A plurality of main gas holes are drilled at a specific inclination angle that is inclined outward with respect to the central axis of the burner at the outer peripheral edge of the front face of the burner head, and are provided near the inner front face of the burner head. Since a plurality of auxiliary gas holes are provided, the combustion gas generated from the flame of the main gas hole of the burner head is recirculated to the inner central portion and recombusted by the auxiliary gas flame. With the gas burner, the generation of NOx can be reduced.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すガスバーナーの断面図
である。
【図２】同ガズバーナーの正面図である。
【図３】同ガスバーナーのノズル部分の斜視図である。
【図４】主ノズル孔の傾斜角θに対するＮＯｘの濃度を
示すグラフである。
【図５】他の実施例のガスバーナーのノズル部分の断面
図である。
【図６】他の実施例のノズル部分の斜視図である。
【符号の説明】
１−ドラフトチューブ、３−送風機、４−バーナーヘッ
ド、４ｂ−主ガス孔、４ｃ−副ガス孔、５、６−空気流
路、１０−パイロットバーナー。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a gas burner showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front view of the gas burner. FIG. 3 is a perspective view of a nozzle portion of the gas burner. FIG. 4 is a graph showing the NOx concentration with respect to the inclination angle θ of the main nozzle hole. FIG. 5 is a sectional view of a nozzle portion of a gas burner according to another embodiment. FIG. 6 is a perspective view of a nozzle portion of another embodiment. [Description of Signs] 1-draft tube, 3-blower, 4-burner head, 4b-main gas hole, 4c-sub gas hole, 5, 6-air flow path, 10-pilot burner.
フロントページの続き (72)発明者 小林 尚雄 岐阜県羽島郡岐南町みやまち１丁目177 番地 株式会社 加藤鉄工バーナー製作 所内 (56)参考文献 特開 昭60−186601（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−34416（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 14/22 - 14/24 F23D 14/58 F23D 14/68 F23D 14/06 Continuation of the front page (72) Inventor Nao Kobayashi 1-1177 Miyamachi, Ginan-cho, Hashima-gun, Gifu Prefecture Inside of Kato Iron Works Burner Works (56) References JP-A-60-186601 (JP, A) 34416 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F23D 14/22-14/24 F23D 14/58 F23D 14/68 F23D 14/06
Claims (1)
トチューブ内に、ドーナッツ状のバーナーヘッドが外周
部と内周部に空気流路を設けて配設され、該バーナーヘ
ッドの内側空間にパイロットバーナーが配設され、該バ
ーナーヘッドの正面外周縁部に、複数の主ガス孔がバー
ナーの中心軸に対し外側に傾斜した特定の傾斜角をもっ
て穿設され、該バーナーヘッドの内側正面寄りに、複数
の副ガス孔が設けられたことを特徴とするガスバーナ
ー。(57) [Claim 1] A donut-shaped burner head is provided in a draft tube to which a blower is connected and sends combustion air, with an air flow path provided on an outer peripheral portion and an inner peripheral portion, A pilot burner is provided in an inner space of the burner head, and a plurality of main gas holes are formed in a front outer peripheral edge of the burner head at a specific inclination angle inclined outward with respect to a central axis of the burner. A gas burner, wherein a plurality of auxiliary gas holes are provided near the inner front of the burner head.
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| JPH0742919A JPH0742919A (en) | 1995-02-10 |
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