JP4318628B2 - Concentration burning burner and combustion apparatus using the same - Google Patents

Description

本発明は、濃淡燃焼バーナおよびこれを用いた燃焼装置に関し、さらに詳しくは、給湯、暖房装置などの熱源として組み込まれる燃焼装置に用いて最適な濃淡燃焼バーナおよびこれを用いた燃焼装置に関するものである。   The present invention relates to a concentration combustion burner and a combustion apparatus using the same, and more particularly to a concentration combustion burner that is optimal for use in a combustion apparatus incorporated as a heat source such as hot water supply and a heating apparatus, and a combustion apparatus using the same. is there.

近年、環境負荷を低減する観点から、例えば、家庭用、業務用の給湯・暖房装置などの比較的小型の装置においてもＮＯｘ排出量の削減が求められている。   In recent years, from the viewpoint of reducing the environmental load, for example, reduction of NOx emissions has been demanded even in relatively small devices such as household and commercial hot water supply / heating devices.

従来、この種の装置の熱源として組み込まれる燃焼装置では、ブンゼンバーナが多用されてきた。しかしながら、ブンゼンバーナは、火炎の温度が高く、燃焼温度が高いほど発生量が増加するＮＯｘを抑制するには限界があった。   Conventionally, a Bunsen burner has been frequently used in a combustion apparatus incorporated as a heat source of this type of apparatus. However, the Bunsen burner has a limit in suppressing NOx in which the generation amount increases as the flame temperature is high and the combustion temperature is high.

一方、ガスと多量の空気とを予め混合してから燃焼させることにより、火炎の温度を低く抑え、ＮＯｘを減少させる予混合燃焼バーナも知られている。しかしながら、予混合燃焼バーナは、ＮＯｘ排気量を規制値（６０ｐｐｍ）以下に抑えることが難しいため、上記燃焼装置のバーナとして採用するのは困難であった。   On the other hand, a premixed combustion burner is also known in which a gas and a large amount of air are mixed in advance and then burned to keep the flame temperature low and to reduce NOx. However, since the premixed combustion burner is difficult to suppress the NOx exhaust amount to a regulated value (60 ppm) or less, it has been difficult to employ it as a burner for the combustion apparatus.

そのため、最近では、いわゆる、濃淡燃焼方式を利用した濃淡燃焼バーナが用いられるようになってきている。   Therefore, recently, a so-called concentration burning burner using a concentration burning system has come to be used.

図１８に示すように、一般的に、濃淡燃焼バーナ１００は、燃料ガス濃度が希薄で火炎長さが長い淡火炎１０１が形成される淡用炎孔１０２の両外側に、燃料ガス濃度が過濃で火炎長さが短い濃火炎１０３が形成される濃用炎孔１０４を備え、さらに、これら淡用炎孔１０２と濃用炎孔１０４との間に閉塞部１０５を備えている。   As shown in FIG. 18, in general, the lean burner 100 has an excessive fuel gas concentration on both outer sides of the light flame hole 102 where the light flame 101 having a lean fuel gas concentration and a long flame length is formed. A thick flame hole 104 in which a thick flame 103 with a short flame length is formed is provided, and a blocking portion 105 is provided between the light flame hole 102 and the thick flame hole 104.

このような濃淡燃焼バーナとしては、例えば、特許文献１に、主炎孔両外側に側壁が設けられ、主炎孔と保炎間隙との間に渦流部（図１８にいう、閉塞部１０５に相当する）が形成された濃淡燃焼バーナが開示されている。   As such a light and dark combustion burner, for example, in Patent Document 1, side walls are provided on both outer sides of the main flame hole, and a vortex portion (referred to as a closed portion 105 in FIG. 18) is provided between the main flame hole and the flame holding gap. A correspondingly burnt burner is disclosed.

また、燃焼装置は、通常、これが組み込まれる装置の仕様に合わせて上記濃淡燃焼バーナが複数並設されたバーナユニットを備えている。そして、これら複数のバーナ間においても火炎が相互に干渉し合うことにより、例えば、総空気比＝１．６といった希薄領域であっても、低ＮＯｘかつ安定した燃焼を行うことができるようになっている。   Moreover, the combustion apparatus is usually provided with a burner unit in which a plurality of the above-described concentration combustion burners are arranged side by side in accordance with the specifications of the apparatus in which the combustion apparatus is incorporated. The flames also interfere with each other among the plurality of burners, so that, for example, even in a lean region where the total air ratio is 1.6, low NOx and stable combustion can be performed. ing.

特開平６−１４７４３１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-147431

ところで、例えば、給湯・暖房装置などの分野では、ＣＯ_２の排出削減を目的として、その装置の省エネルギー基準を、現在商品化されている装置のうち最も優れたものの性能以上にするといった、トップランナー方式の採用が確定している。 By the way, in the field of hot water supply and heating equipment, for example, the top runner system is designed to reduce the CO ₂ emission, and to make the energy saving standard of the equipment more than the best of the currently commercialized equipment. Adoption has been confirmed.

そのため、当該装置の高効率化が今まで以上に要求されている。とりわけ今後は、従来の定格運転時だけでなく、低負荷運転時にもトップランナー制度が適用される可能性が高く、その高効率化が重要になってくると考えられる。   Therefore, higher efficiency of the device is required more than ever. In particular, in the future, it is highly likely that the top runner system will be applied not only during conventional rated operation but also during low-load operation.

しかしながら、既存の濃淡燃焼バーナは、実運転時のバーナ負荷率を１／２程度までしか下げることができない。そのため、従来の燃焼装置が組み込まれた装置において、低負荷運転を行おうとした場合、各バーナ負荷率を下げるだけでなく、燃焼させるバーナの本数を制御したり（例えば、半面燃焼とするなど）、バーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を繰り返したりすることにより、燃焼装置が組み込まれた装置全体の負荷率を下げる必要がある。   However, the existing concentration burner can only reduce the burner load factor during actual operation to about 1/2. Therefore, in a device incorporating a conventional combustion device, when trying to perform a low load operation, not only lowering each burner load factor but also controlling the number of burners to be burned (for example, half-surface combustion) It is necessary to reduce the load factor of the entire apparatus incorporating the combustion device by repeating ON / OFF control of the burner.

そのため、燃焼させるバーナの本数を制御した場合には、燃焼させないバーナを通じて吹き抜け空気が燃焼室内に入り、燃焼装置が組み込まれた装置の熱効率が低下するといった問題があった。   Therefore, when the number of burners to be burned is controlled, there is a problem that the blown-through air enters the combustion chamber through the burners that are not burned, and the thermal efficiency of the device in which the combustion device is incorporated decreases.

また、燃焼させるバーナの本数を制御し、さらにバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を繰り返した場合には、吹き抜け空気に加えてポストパージの影響を強く受けるため、燃焼装置が組み込まれた装置の熱効率が一層低下するといった問題があった。   In addition, when the number of burners to be burned is controlled and the ON / OFF control of the burners is repeated, the influence of post-purge is strongly in addition to the blow-by air, so that the thermal efficiency of the apparatus incorporating the combustion apparatus is further increased. There was a problem of a drop.

もっとも、全てのバーナを燃焼させた状態（全面燃焼）で、各バーナ負荷率を実運転範囲外まで下げれば、上記問題を回避することができると考えられる。   However, it is considered that the above problem can be avoided if each burner load factor is lowered to outside the actual operation range in a state where all burners are burned (overall combustion).

しかしながら、そのような低負荷運転を行えば、燃焼装置のバーナは、火炎からの輻射熱によりバーナプレートが過熱され、熱ひずみによりバーナプレートに変形が生じ、耐久性に劣るといった問題が発生することが判明した。   However, if such a low-load operation is performed, the burner of the combustion apparatus may overheat the burner plate due to radiant heat from the flame, and the burner plate may be deformed due to thermal strain, resulting in poor durability. found.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の解決しようとする課題は、低負荷燃焼時の耐久性に優れた濃淡燃焼バーナを提供することにある。また、他の課題は、給湯、暖房装置などを低負荷運転した場合、高効率化を図ることが可能な燃焼装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and a problem to be solved by the present invention is to provide a light and dark combustion burner excellent in durability during low load combustion. Another object is to provide a combustion apparatus capable of achieving high efficiency when a hot water supply, a heating apparatus or the like is operated at a low load.

上記課題を解決するため、本発明に係る濃淡燃焼バーナは、頂部略中央に設けられ、淡火炎用予混合気を噴出可能な淡用炎孔と、淡用炎孔の両外側に設けられ、濃火炎用予混合気を噴出可能な濃用炎孔と、淡用炎孔と前記濃用炎孔との間に設けられ、淡火炎と濃火炎との間の環流領域に環流領域用空気を噴出可能な環流領域用炎孔とを少なくとも備え、上記濃用炎孔の両外側に２次空気が供給されることを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the light and dark combustion burner according to the present invention is provided at a substantially central portion of the top, and is provided on both outer sides of the light flame hole and the light flame hole capable of ejecting the premixed gas for the light flame, A rich flame hole capable of ejecting a rich flame premixed gas, and a pale flame hole and the rich flame hole are provided, and the circulation zone air is supplied to the reflux zone between the pale flame and the rich flame. It is provided with at least a circulatory region flame hole that can be ejected, and the secondary air is supplied to both outer sides of the thick flame hole .

ここで、本発明に係る濃淡燃焼バーナは、環流領域用空気の流速ＶHere, the concentration combustion burner according to the present invention has the flow velocity V of the air for the circulation region. _ＲＺRZ が、淡火炎用予混合気の流速ＶIs the flow velocity V of the premixed gas for the light flame _ＬL 以下であることが好ましい。The following is preferable.

また、上記濃淡燃焼バーナは、上記環流領域用空気の流速ＶFurther, the light and dark combustion burner has a flow velocity V of the air for the circulation region. _ＲＺRZ が、０．０１〜２．５［ｍ／ｓ］の範囲内にあることが好ましい。Is preferably in the range of 0.01 to 2.5 [m / s].

また、上記環流領域用炎孔の幅は、０．４〜３．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。The width of the flame for the circulation region is preferably in the range of 0.4 to 3.0 mm.

一方、本発明に係る燃焼装置は、上述した本発明に係る濃淡燃焼バーナを備えたことを要旨とする。 On the other hand, the gist of the combustion apparatus according to the present invention is provided with the above-described concentration burner according to the present invention .

本発明に係る濃淡燃焼バーナによれば、淡用炎孔と濃用炎孔との間に設けた環流領域用炎孔から、淡火炎と濃火炎との間に存在する環流領域に環流領域用空気を噴出させることが可能となる。 According to the lean burner according to the present invention, from the recirculation region flame hole provided between the light flame hole and the rich flame hole, the recirculation region for the recirculation region exists between the light flame and the rich flame. Air can be ejected.

そのため、従来よりバーナ負荷率を下げても、環流領域用炎孔周辺を中心としてバーナ部材の温度上昇を抑制することができ、これによりバーナ部材の熱ひずみによる変形を抑制することができる。したがって、従来よりも低負荷燃焼が可能となり、しかも、バーナの耐久性に優れる。また、環流領域用炎孔から環流領域用空気を噴出させることにより、バーナの燃焼によるＮＯｘ、ＣＯの発生を抑制することができ、排ガス特性が向上する。   Therefore, even if the burner load factor is lowered than before, the temperature rise of the burner member can be suppressed around the periphery of the flame hole for the circulation region, and thereby deformation due to thermal strain of the burner member can be suppressed. Therefore, lower load combustion is possible than before, and the durability of the burner is excellent. In addition, by blowing out the air for the circulation region from the flame hole for the circulation region, the generation of NOx and CO due to the combustion of the burner can be suppressed, and the exhaust gas characteristics are improved.

また、上記濃淡燃焼バーナでは、濃用炎孔の両外側に２次空気が供給されるので、濃火炎の安定を促進するとともに、空気不足である濃火炎の燃焼反応を促進し、よりＣＯの発生を抑制することが可能となる。 Further, in the above-described concentration combustion burner , secondary air is supplied to both outer sides of the concentration flame hole, so that the stability of the concentrated flame is promoted and the combustion reaction of the concentrated flame with insufficient air is promoted. Occurrence can be suppressed.

ここで、環流領域用炎孔から噴出させる環流領域用空気の流速Ｖ_ＲＺを、特定の条件を満たすようにした場合には、上述した作用効果に優れる。 Here, the flow velocity V _RZ ring flow region air jetting from the circulating area for burner ports, if it is in a specific condition is satisfied, excellent functions and effects described above.

一方、本発明に係る燃焼装置によれば、上述した作用効果を奏する濃淡燃焼バーナを用いているので、低負荷運転を行うに当たって、従来のように燃焼させるバーナ本数の制御やバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う必要性が極めて少なくなる。したがって、その分、この燃焼装置を組み込んだ装置の熱効率が向上し、高効率化を図ることが可能となる。また、従来必要であったバーナ本数制御用のガス電磁弁やガス経路配管材などが不要となるので、低コスト化を図ることが可能となる。 On the other hand, according to the combustion apparatus according to the present invention, since the concentration combustion burner having the above-described effects is used, when performing low load operation, the number of burners to be burned and the burner ON / OFF as in the past are used. The need for control is greatly reduced. Accordingly, the thermal efficiency of the apparatus incorporating this combustion apparatus is improved accordingly, and it is possible to achieve high efficiency. Further, the gas solenoid valve for controlling the number of burners and the gas path piping material which are necessary in the prior art are not required, so that the cost can be reduced.

以下に、本実施形態に係る濃淡燃焼バーナ（以下、「本バーナ」という。）およびこれを備えた本実施形態に係る燃焼装置（以下、「本燃焼装置」という。）ならびに本燃焼装置が組み込まれた本実施形態に係る給湯装置について説明する。   In the following, the concentration combustion burner according to the present embodiment (hereinafter referred to as “the present burner”), the combustion apparatus according to the present embodiment (hereinafter referred to as “the present combustion apparatus”) having the same, and the present combustion apparatus are incorporated. A hot water supply apparatus according to the present embodiment will be described.

図１は、本燃焼装置を適用した本給湯装置の概略図、図２は、本燃焼装置に設けられるバーナユニットの断面図、図３は、図２のバーナユニットの側面図、図４は、本バーナの頂部付近の詳細を模式的に示した断面図である。   1 is a schematic view of a hot water supply apparatus to which the present combustion apparatus is applied, FIG. 2 is a sectional view of a burner unit provided in the present combustion apparatus, FIG. 3 is a side view of the burner unit of FIG. 2, and FIG. It is sectional drawing which showed the detail of the top vicinity of this burner typically.

図１に示すように、本給湯装置１０は、本燃焼装置１１と、熱交換器１２と、ケース１３とを少なくとも備えている。本給湯装置１０では、本燃焼装置１１の上方に熱交換器１２が設けられ、これらはケース１３に収容されている。熱交換器１２は、本燃焼装置１１の燃焼により生じる火炎１４によって加熱される。熱交換器１２には、給水路１５と出湯路１６とが接続されており、給水路１５より供給された低温水は、熱交換器１２により加熱され、高温水となって出湯路１６より出湯される。ケース１３の上方には、排気口１７が形成され、本燃焼装置１１の燃焼より生じた排気ガスが排気される。   As shown in FIG. 1, the hot water supply apparatus 10 includes at least a main combustion apparatus 11, a heat exchanger 12, and a case 13. In the hot water supply device 10, a heat exchanger 12 is provided above the combustion device 11, and these are accommodated in a case 13. The heat exchanger 12 is heated by a flame 14 generated by the combustion of the combustion apparatus 11. A water supply path 15 and a hot water supply path 16 are connected to the heat exchanger 12, and the low temperature water supplied from the water supply path 15 is heated by the heat exchanger 12 to become hot water from the hot water supply path 16. Is done. An exhaust port 17 is formed above the case 13, and exhaust gas generated by the combustion of the combustion device 11 is exhausted.

図１〜図３に示すように、本燃焼装置１１は、本バーナ１８が複数（図では６個）並設されたバーナユニット１９を少なくとも備えている。バーナユニット１９には、淡用流入口２０、環流領域用流入口２１、濃用流入口２２および２次空気用流入口２３が、各バーナ１８に対してそれぞれ設けられている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the combustion apparatus 11 includes at least a burner unit 19 in which a plurality (six in the drawing) of the present burners 18 are arranged. The burner unit 19 is provided with a light inlet 20, a circulation region inlet 21, a concentration inlet 22, and a secondary air inlet 23 for each burner 18.

このバーナユニット１９の各流入口２０、２１、２２、２３には、淡火炎用予混合気Ｌ、濃火炎用予混合気Ｒ、環流領域用空気ＲＺおよび２次空気２Ａを供給可能な第１供給系統２４が接続されている。   The first inlet 20, 21, 22, 23 of the burner unit 19 can be supplied with the premixed gas L for the light flame, the premixed gas R for the rich flame, the air RZ for the circulation region, and the secondary air 2 </ b> A. A supply system 24 is connected.

この第１供給系統２４は、図１では模式的に示しているが、例えば、次のように構成すれば良い。すなわち、図示されないボンベなどの燃料供給源から供給される燃料ガスを、適当な圧力・流量に調節し、淡用混合室、濃用混合室へ送る。また、コンプレッサーなどの空気供給源から供給される空気を、適当な圧力・流量に調節し、一次空気として淡用混合室、濃用混合室へ送る。   The first supply system 24 is schematically shown in FIG. 1, but may be configured as follows, for example. That is, fuel gas supplied from a fuel supply source such as a cylinder (not shown) is adjusted to an appropriate pressure and flow rate and sent to the light mixing chamber and the thickening mixing chamber. Also, the air supplied from an air supply source such as a compressor is adjusted to an appropriate pressure and flow rate, and is sent as primary air to the light mixing chamber and the thick mixing chamber.

そして各混合室で所定の空気比に混合された燃料と一次空気とを、淡火炎用予混合気Ｌ、濃火炎用予混合気Ｒとして各バーナ１８の淡用流入口２０、濃用流入口２２へ導入するようにすれば良い。一方、２次空気２Ａ、環流領域用空気ＲＺについては、空気供給源から供給される空気を、適当な圧力・流量に調節し、これを各バーナ１８の環流領域用流入口２１、２次空気用流入口２３へ導入するようにすれば良い。   Then, the fuel mixed with a predetermined air ratio and the primary air in each mixing chamber are used as a light flame premixed gas L and a rich flame premixed gas R as the light inlet 20 and the rich inlet of each burner 18. 22 may be introduced. On the other hand, for the secondary air 2A and the circulation region air RZ, the air supplied from the air supply source is adjusted to an appropriate pressure and flow rate, and this is adjusted to the circulation region inlet 21 and the secondary air of each burner 18. What is necessary is just to introduce into the inflow port 23.

また、バーナユニット１９の各流入口２０、２１、２２、２３には、上記第１供給系統２４に代えて、次のような第２供給系統が接続されていても良い。すなわち、図示されないボンベなどの燃料供給源から供給される燃料ガスを、各バーナ１８の淡用流入口２０、濃用流入口２２に挿入した淡用燃料供給ノズル、濃用燃料供給ノズルより吹き込むとともに、送風ファンなどの空気供給源から供給される空気の一部を、一次空気として淡用流入口２０と濃用流入口２２から吸引させる。これにより、淡用流路２８、濃用流路２９（後述する）内で淡火炎用予混合気Ｌ、濃火炎用予混合気Ｒが生成されるようにしても良い。一方、２次空気２Ａ、環流領域用空気ＲＺについては、空気供給源から供給される空気の残部を、各バーナ１８の環流領域用流入口２１、２次空気用流入口２３へ導入するようにすれば良い。   Further, instead of the first supply system 24, the following second supply system may be connected to the respective inlets 20, 21, 22, and 23 of the burner unit 19. That is, fuel gas supplied from a fuel supply source such as a cylinder (not shown) is blown from the light fuel supply nozzle and the fuel fuel supply nozzle inserted into the light inlet 20 and the fuel concentration inlet 22 of each burner 18. A part of the air supplied from an air supply source such as a blower fan is sucked from the light inlet 20 and the rich inlet 22 as primary air. Thereby, the light flame premixed gas L and the rich flame premixed gas R may be generated in the light flow channel 28 and the rich flow channel 29 (described later). On the other hand, with respect to the secondary air 2A and the circulation region air RZ, the remainder of the air supplied from the air supply source is introduced into the circulation region inlet 21 and the secondary air inlet 23 of each burner 18. Just do it.

ここで、本バーナ１８は、図４に示すように、金属製プレートなどの板状部材によりその頂部が区画されて形成された淡用炎孔２５、濃用炎孔２６、環流領域用炎孔２７を少なくとも備えている。   Here, as shown in FIG. 4, the burner 18 has a light flame hole 25, a thick flame hole 26, and a reflux region flame hole formed by partitioning the top portion thereof by a plate-like member such as a metal plate. 27 at least.

淡用炎孔２５は、頂部略中央に長手方向に亘って配設されており、理論空気比以上の淡火炎用予混合気Ｌを噴出できるようになっている。淡用炎孔２５の下方には、淡用流入口２０と連通された淡用流路２８が形成されており、淡火炎用予混合気Ｌを淡用炎孔２５まで導くことができるようになっている。   The light flame hole 25 is arranged in the longitudinal direction in the approximate center of the top portion, and can emit the pre-mixed gas L for light flame having a theoretical air ratio or more. Below the light flame hole 25, a light flow path 28 communicating with the light flow inlet 20 is formed so that the light flame premixed gas L can be guided to the light flame hole 25. It has become.

濃用炎孔２６は、淡用炎孔２８の両外側に配設されており、理論空気比以下の濃火炎用予混合気Ｒを噴出できるようになっている。濃用炎孔２６の下方には、濃用流入口２２と連通された濃用流路２９が形成されており、濃火炎用予混合気Ｒを濃用炎孔２６まで導くことができるようになっている。   The rich flame holes 26 are arranged on both outer sides of the light flame holes 28 so that the rich flame premixed gas R having a theoretical air ratio or less can be ejected. A thickening flow path 29 communicating with the thickening inlet 22 is formed below the thickening flame hole 26 so that the rich flame premixed gas R can be guided to the thickening flame hole 26. It has become.

環流領域用炎孔２７は、淡用炎孔２５と濃用炎孔２６の間に配設されており、淡用炎孔２５の上方に形成された淡火炎３０と、濃用炎孔２６の上方に形成された濃火炎３１との間に存在する環流領域に環流領域用空気ＲＺを噴出できるようになっている。環流領域用炎孔２７の下方には、環流領域用流入口２１と連通された環流領域用流路３２が形成されており、環流領域用空気ＲＺを環流領域用炎孔２７まで導くことができるようになっている。   The recirculation region flame hole 27 is disposed between the light flame hole 25 and the thick flame hole 26, and the light flame 30 formed above the light flame hole 25 and the thick flame hole 26. The circulation region air RZ can be ejected to the circulation region existing between the dense flame 31 formed above. A circulation region flow path 32 communicating with the circulation region inlet 21 is formed below the circulation region flame hole 27, and the circulation region air RZ can be guided to the circulation region flame hole 27. It is like that.

ここで、本バーナ１８は、上記各炎孔２５、２６、２７以外にも、２次空気孔３３を備えていても良い。すなわち、図４では、２次空気孔３３は、濃用炎孔２６の両外側に配設されており、２次空気２Ａを噴出できるようになっている。この２次空気孔３３を備える場合には、濃火炎の安定を促進するとともに、空気不足である濃火炎の燃焼反応を促進し、よりＣＯの発生を抑制することできるので有用である。２次空気孔３３の下方には、２次空気用流入口２３と連通された２次空気用流路３４が形成されており、２次空気２Ａを２次空気孔３３まで導くことができるようになっている。なお、２次空気孔３３、２次空気用流路３４は、隣接する各バーナ１８の間に形成された隙間を利用するものであっても良い。   Here, the burner 18 may include a secondary air hole 33 in addition to the flame holes 25, 26, and 27. That is, in FIG. 4, the secondary air holes 33 are arranged on both outer sides of the enrichment flame hole 26 so that the secondary air 2A can be ejected. When the secondary air hole 33 is provided, the stability of the rich flame is promoted, the combustion reaction of the rich flame that is insufficient in air is promoted, and the generation of CO can be further suppressed, which is useful. A secondary air flow path 34 communicating with the secondary air inlet 23 is formed below the secondary air hole 33 so that the secondary air 2A can be guided to the secondary air hole 33. It has become. The secondary air hole 33 and the secondary air flow path 34 may use a gap formed between the adjacent burners 18.

本バーナ１８において、上記各炎孔２５、２６、２７および２次空気孔３３は、幅方向に２つ以上形成されていても良い。図４では、頂部略中央に淡用炎孔２５が３つ、淡用炎孔２５の両外側に環流領域用炎孔２７がそれぞれ１つずつ、環流領域用炎孔２７の両外側に濃用炎孔２６がそれぞれ１つずつ、濃用炎孔２６の両外側に２次空気孔３３がそれぞれ１つずつ形成された場合を例示している。   In the burner 18, two or more flame holes 25, 26, 27 and secondary air holes 33 may be formed in the width direction. In FIG. 4, there are three light flame holes 25 at the approximate center of the top, one reflux region flame hole 27 on each outer side of the light flame hole 25, and concentrated on both outer sides of the reflux region flame hole 27. In this example, one flame hole 26 is formed, and one secondary air hole 33 is formed on each outer side of the concentration flame hole 26.

この際、上記各炎孔２５、２６、２７および２次空気孔３３の幅は、基本的には、単位面積当たりの燃焼量が１〜１０ｋｃａｌ／ｍｍ^２程度で、かつ、各予混合気Ｌ、Ｒの消炎距離以下となるように最適な幅に形成すれば良い。好ましくは、環流領域用炎孔２７の幅については、０．４〜３．０ｍｍの範囲にすると良い。 At this time, the width of each of the flame holes 25, 26, 27 and the secondary air hole 33 basically has a combustion amount per unit area of about 1 to 10 kcal / mm ² and each premixed gas L , R may be formed to an optimum width so as to be equal to or less than the flame extinguishing distance. Preferably, the width of the reflux region flame hole 27 is in the range of 0.4 to 3.0 mm.

なお、図１〜４に示した本バーナ１８では、各予混合気Ｌ、Ｒは、燃料ガスと空気とを所定の空気比となるように混合し、生成した予混合気をそれぞれ別個に各炎孔２５、２６に供給する場合を示している。本バーナ１８では、これ以外にも、濃火炎用予混合気Ｒの一部を淡火炎用予混合気Ｌとして淡用炎孔２５に供給するなどしても良い。この場合には、濃用流路２８と淡用流路２９との間の隔壁に適当な大きさの連通孔を設ければ良い。   In the present burner 18 shown in FIGS. 1 to 4, each premixed gas L, R is mixed with fuel gas and air so as to have a predetermined air ratio, and the generated premixed gas is separately set in each. The case where it supplies to the flame holes 25 and 26 is shown. In the burner 18, besides this, a part of the rich flame premixed gas R may be supplied to the light flame hole 25 as the light flame premixed gas L. In this case, a communication hole having an appropriate size may be provided in the partition wall between the concentration channel 28 and the light channel 29.

また、本バーナ１８に用いられる燃料ガスとしては、具体的には、都市ガス、ＬＰＧ、Ｈ_２などが挙げられ、特に限定されるものではない。 Further, specific examples of the fuel gas used in the burner 18 include city gas, LPG, H _{2 and the} like, and are not particularly limited.

ここで、本バーナ１８では、環流領域用空気ＲＺの流速Ｖ_ＲＺは、淡火炎用予混合気Ｌの流速Ｖ_Ｌ以下であることが好ましい。具体的には、環流領域用空気ＲＺの流速Ｖ_ＲＺは、０．０１〜２．５［ｍ／ｓ］、好ましくは、０．０５〜１［ｍ／ｓ］、より好ましくは、０．０５〜０．２［ｍ／ｓ］の範囲内にあると良い。 Here, in this burner 18, it is preferable that the flow velocity V _RZ of the circulation region air RZ is equal to or lower than the flow velocity V _L of the premixed gas L for the light flame. Specifically, the flow velocity V _RZ of the circulation region air RZ is 0.01 to 2.5 [m / s], preferably 0.05 to 1 [m / s], more preferably 0.05. It is good to be in the range of ~ 0.2 [m / s].

環流領域用空気ＲＺの流速Ｖ_ＲＺが上記条件を満たす場合には、バーナ１８を低負荷燃焼させたときのバーナ１８の耐久性、排ガス特性に一層優れるからである。 This is because when the flow velocity V _{RZ of the} circulation region air RZ satisfies the above conditions, the durability and exhaust gas characteristics of the burner 18 when the burner 18 is subjected to low load combustion are further improved.

上記濃淡燃焼バーナによれば、淡用炎孔と濃用炎孔との間に設けた環流領域用炎孔から、淡火炎と濃火炎との間に存在する環流領域に環流領域用空気を噴出させることが可能となる。   According to the above-described lean burner, the air for the recirculation region is ejected from the recirculation region flame hole provided between the light flame hole and the rich flame hole to the recirculation region existing between the light flame and the rich flame. It becomes possible to make it.

そのため、従来よりバーナ負荷率を下げても、環流領域用炎孔周辺を中心にバーナ部材の温度上昇を抑制することができ、これによりバーナ部材の熱ひずみによる変形を抑制することができる。したがって、従来よりも低負荷燃焼が可能となり、しかも、バーナの耐久性に優れる。また、環流領域用炎孔から環流領域用空気を噴出させることにより、バーナの燃焼によるＮＯｘ、ＣＯの発生を抑制することができ、排ガス特性が向上する。   Therefore, even if the burner load factor is lowered than before, the temperature rise of the burner member can be suppressed around the periphery of the flame hole for the circulation region, and thereby deformation due to thermal strain of the burner member can be suppressed. Therefore, lower load combustion is possible than before, and the durability of the burner is excellent. In addition, by blowing out the air for the circulation region from the flame hole for the circulation region, the generation of NOx and CO due to the combustion of the burner can be suppressed, and the exhaust gas characteristics are improved.

また、本燃焼装置によれば上記濃淡燃焼バーナを用いているので、低負荷運転を行うに当たって、従来のように燃焼させるバーナ本数の制御やバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う必要性が極めて少なくなる。したがって、その分、この燃焼装置を組み込んだ装置の熱効率が向上し、高効率化を図ることが可能となる。また、従来必要であったバーナ本数制御用のガス電磁弁やガス経路配管材などが不要となり、低コスト化を図ることが可能となる。   Further, according to the present combustion apparatus, since the above-described concentration combustion burner is used, the necessity of performing the control of the number of burners to be burned and the ON / OFF control of the burner as in the conventional case is extremely reduced in performing the low load operation. . Accordingly, the thermal efficiency of the apparatus incorporating this combustion apparatus is improved accordingly, and it is possible to achieve high efficiency. In addition, the gas solenoid valve for controlling the number of burners and the gas path piping material, which have been necessary in the past, are unnecessary, and the cost can be reduced.

以下、実施例を用いてより詳細に説明する。なお、上記説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付してある。   Hereinafter, it demonstrates in detail using an Example. Note that members having the same functions as those described above are given the same reference numerals.

（実施例に係る濃淡燃焼バーナの作製）
初めに、図２に示した形態を備えた各濃淡燃焼バーナ１８を作製した。すなわち、図５に拡大して示すように、ＳＵＳ３０４製の薄いプレート部材３５を所定間隔離間させて複数枚積層し、淡用炎孔２５、濃用炎孔２６、環流領域用炎孔２７および２次空気孔３３、ならびに、淡用流路２８、濃用流路２９、環流領域用流路３２および２次空気用流路３４を形成した。 (Preparation of a light and dark combustion burner according to an example)
First, each light and dark combustion burner 18 having the form shown in FIG. 2 was produced. That is, as shown in an enlarged view in FIG. 5, a plurality of thin plate members 35 made of SUS304 are stacked at a predetermined interval, and the light flame hole 25, the thick flame hole 26, the circulation region flame holes 27 and 2 are stacked. The secondary air holes 33, the light flow channel 28, the concentration flow channel 29, the circulation region flow channel 32, and the secondary air flow channel 34 were formed.

この際、各孔の幅は、淡用炎孔２５＝０．８ｍｍ、濃用炎孔２６＝０．８ｍｍ、環流領域用炎孔２７＝１．４５ｍｍおよび２次空気孔３３＝１．７ｍｍとした。また、淡用炎孔２５については、淡用流路２８内にスリット部材３６を取り付けることにより３つ形成した。なお、プレート部材３５は、厚さ０．４ｍｍのものを用いた。   At this time, the width of each hole is as follows: light flame hole 25 = 0.8 mm, enrichment flame hole 26 = 0.8 mm, circulation region flame hole 27 = 1.45 mm, and secondary air hole 33 = 1.7 mm. did. In addition, three light flame holes 25 were formed by attaching slit members 36 in the light flow path 28. The plate member 35 has a thickness of 0.4 mm.

次いで、各流路２８、２９、３２、３４の下端部に、淡用流入口２０、濃用流入口２２、環流領域用流入口２１および２次空気用流入口２３をそれぞれ取り付け、本実施例に係る濃淡燃焼バーナ１８を作製した。   Next, the light inlet 20, the enrichment inlet 22, the circulation region inlet 21, and the secondary air inlet 23 are attached to the lower ends of the flow paths 28, 29, 32, and 34, respectively. A light and dark combustion burner 18 was produced.

（実施例に係る燃焼装置の作製）
次に、図１〜図３に示した形態のバーナユニット１９を備えた燃焼装置１１を作製した。すなわち、上記作製した濃淡燃焼バーナ１８を６個並べてバーナユニット１９とした。この際、隣接する濃淡燃焼バーナ１８間の２次空気孔３３および２次空気用流路３４は、隣接するバーナ１８間同士で共有するように構成した。 (Production of combustion apparatus according to example)
Next, the combustion apparatus 11 provided with the burner unit 19 of the form shown in FIGS. 1-3 was produced. That is, six burner burners 18 produced as described above were arranged to form a burner unit 19. At this time, the secondary air hole 33 and the secondary air flow path 34 between the adjacent burner burners 18 are configured to be shared between the adjacent burners 18.

次いで、バーナユニット１９の各バーナ１８が備える各流入口２０、２２、２１、２３に対して、淡火炎用予混合気Ｌ、濃火炎用予混合気Ｒ、環流領域用空気ＲＺおよび２次空気２Ａをそれぞれ供給可能な第１供給系統２４を接続した。なお、第１供給系統２４は、常法に従い、各予混合気Ｌ、Ｒの流速およびその空気比、各空気の流速、全体のインプット量などを制御可能に構成した。この際、燃料ガスには、１３Ａ−１（ＣＨ_４：Ｃ_３Ｈ_８＝８５：１５）、空気には乾燥空気を用いた。 Next, with respect to the respective inlets 20, 22, 21, and 23 provided in each burner 18 of the burner unit 19, the light flame premixed gas L, the rich flame premixed gas R, the circulation region air RZ, and the secondary air. A first supply system 24 capable of supplying 2A was connected. In addition, the 1st supply system 24 was comprised so that control of the flow rate and the air ratio of each premixed gas L and R, the flow rate of each air, the whole input amount, etc. according to the conventional method. At this time, 13A-1 (CH ₄ : C ₃ H ₈ = 85: 15) was used as the fuel gas, and dry air was used as the air.

（給湯暖房装置の作製）
次に、上記作製した燃焼装置１１を熱源に用いた給湯暖房装置３７を作製した。その概略構成は次の通りである。すなわち、図６に示すように、給湯暖房装置３７は、給湯装置１０と、暖房装置３８と、複数の管路群から形成される温水循環路３９とを備えている。 (Production of hot water heater)
Next, a hot water supply / air heating device 37 using the produced combustion device 11 as a heat source was produced. The schematic configuration is as follows. That is, as shown in FIG. 6, the hot water supply and heating device 37 includes a hot water supply device 10, a heating device 38, and a hot water circulation path 39 formed of a plurality of pipe groups.

給湯装置１０において、燃焼装置１１の火炎１４によって加熱された熱交換器１２により高温となった高温水は、第１管路４０を通って暖房装置３８に至る。   In the hot water supply device 10, the high-temperature water that has been heated by the heat exchanger 12 heated by the flame 14 of the combustion device 11 passes through the first conduit 40 and reaches the heating device 38.

暖房装置３８では、循環する冷却水４１と高温水との間で熱交換が行われる。暖房装置３８から出た低温水は、第２管路４２を通って暖房シスターン４３に至る。暖房シスターン４３には、水道水供給路４４が接続されており、必要に応じて水道水４５を足すことができるようになっている。   In the heating device 38, heat exchange is performed between the circulating cooling water 41 and the high-temperature water. The low-temperature water that has come out of the heating device 38 passes through the second pipeline 42 and reaches the heating system 43. A tap water supply path 44 is connected to the heating system 43 so that tap water 45 can be added as necessary.

暖房シスターン４３から出た低温水は、第３管路４６、暖房ポンプ４７を通って給湯装置１０に至り、燃焼装置１１により再び加熱される。   The low temperature water that has exited from the heating system 43 passes through the third pipe 46 and the heating pump 47 to reach the hot water supply device 10 and is heated again by the combustion device 11.

なお、第２管路４２の途中には、流量計４８が取り付けられており、循環水量を測定できるようになっている。また、給水路１５および出湯路１６には、Ｔ型熱電対４９、４９が取り付けられており、低温水および高温水の温度を測定できるようになっている。   In addition, the flowmeter 48 is attached in the middle of the 2nd pipe line 42, and can measure the amount of circulating water. Further, T-type thermocouples 49 and 49 are attached to the water supply passage 15 and the hot water supply passage 16 so that the temperatures of the low-temperature water and the high-temperature water can be measured.

（比較例に係る濃淡燃焼バーナおよび燃焼装置ならびに給湯暖房装置の作製）
図７に示すように、本実施例に係る濃淡燃焼バーナ１８において、環流領域用流路３２を塞いで閉塞部１０５とした以外は実施例とほぼ同様にして、比較例に係る濃淡燃焼バーナ５０を作製した。 (Production of a light and dark combustion burner, a combustion device, and a hot water heater / heater according to a comparative example)
As shown in FIG. 7, in the concentration combustion burner 18 according to the present embodiment, the concentration combustion burner 50 according to the comparative example is substantially the same as the embodiment except that the circulation region flow path 32 is closed to form the closed portion 105. Was made.

また、図８に示すように、この比較例に係る濃淡燃焼バーナ５０を６つ並設してバーナユニット５１とし、このバーナユニット５１に対して、燃料ガス５２の供給量および送風ファン５３の回転数を制御でき、かつ、全面運転および半面運転ができるように構成した第２供給系統５４を接続した以外は、実施例とほぼ同様にして比較例に係る燃焼装置５５を作製した。なお、第２供給系統５４には、湿式ガスメータ５６、ガス比例弁５７などが取り付けられている。   In addition, as shown in FIG. 8, six light and dark combustion burners 50 according to this comparative example are arranged in parallel to form a burner unit 51, and the supply amount of fuel gas 52 and the rotation of the blower fan 53 are rotated with respect to the burner unit 51. The combustion device 55 according to the comparative example was manufactured in substantially the same manner as in the example except that the second supply system 54 configured to be able to control the number and perform full-surface operation and half-surface operation was connected. A wet gas meter 56, a gas proportional valve 57, and the like are attached to the second supply system 54.

また、図８に示すように、実施例に係る給湯暖房装置３７において、比較例に係る燃焼装置５５を組み込んだ給湯装置５８を用いた以外は、実施例とほぼ同様にして比較例に係る給湯暖房装置５９を作製した。   Moreover, as shown in FIG. 8, in the hot water supply and heating device 37 according to the example, the hot water supply according to the comparative example is substantially the same as the example except that the hot water supply device 58 incorporating the combustion device 55 according to the comparative example is used. A heating device 59 was produced.

（給湯暖房装置の低負荷運転試験）
次に、実施例および比較例に係る給湯暖房装置３７、５９を低負荷運転させ、環流領域に環流領域用空気ＲＺを導入した場合の効果の確認を行った。すなわち、先ず、図５および図７に示すように、本濃淡燃焼バーナ１８および比較用バーナ５０について、外側淡用バーナプレートの上端部より約１．５ｍｍの位置、内側淡用バーナプレートの上端部より約１．５ｍｍの位置、濃用バーナプレートの上端部より約１．５ｍｍの位置に、線径０．５ｍｍφのＫ型熱電対Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３をそれぞれ取り付け、各バーナプレート温度を測定可能とした。 (Low load operation test of hot water heater)
Next, the hot water heaters 37 and 59 according to the example and the comparative example were operated at a low load, and the effect when the circulation region air RZ was introduced into the circulation region was confirmed. That is, first, as shown in FIGS. 5 and 7, with respect to the present lean burner 18 and the comparative burner 50, a position approximately 1.5 mm from the upper end of the outer light burner plate, the upper end of the inner light burner plate. A K-type thermocouple K ₁ , K ₂ , K ₃ with a wire diameter of 0.5 mmφ is attached at a position of about 1.5 mm from the upper end of the burner plate for concentration, and at a position of about 1.5 mm from each of the burner plate. Can be measured.

次いで、実施例に係る給湯暖房装置３７については、淡火炎用予混合気Ｌ、濃火炎用予混合気Ｒのインプット割合、空気比などの条件を、一般的な家庭用給湯暖房装置に採用されている条件とほぼ同等とし、燃焼装置１１に投入するインプット量、各バーナ負荷率、環流領域用空気ＲＺの流速などを種々変化させることにより、燃焼装置１１に投入するインプット量に対する各バーナプレート温度を測定した。この際、燃焼装置１１の燃焼条件は全面燃焼とした。また、実施例に係る給湯装置１０の熱効率（＝給湯装置内の熱交換器部分で水温上昇に使用された熱量／給湯装置に投入したガス全体の持つエネルギー量）も求めた。   Next, with respect to the hot water heater 37 according to the embodiment, the conditions such as the input ratio and the air ratio of the pre-mixed gas L for the lean flame and the pre-mixed gas R for the rich flame are adopted in a general domestic hot water heater / heater. The burner plate temperature relative to the input amount to be input to the combustion device 11 is variously changed by changing the input amount input to the combustion device 11, each burner load factor, the flow velocity of the circulation region air RZ, and the like. Was measured. At this time, the combustion condition of the combustion device 11 was set to full surface combustion. Further, the thermal efficiency of the hot water supply apparatus 10 according to the example (= the amount of heat used for raising the water temperature in the heat exchanger portion in the hot water supply apparatus / the amount of energy of the entire gas charged into the hot water supply apparatus) was also obtained.

一方、比較例に係る給湯暖房装置５９についても、燃焼装置５５に投入するインプット量、各バーナ負荷率などを種々変化させ、燃焼装置５５に投入するインプット量に対する各バーナプレート温度を測定した。但し、比較例に係る燃焼装置５５は、各バーナ負荷率を小さくし難い。そのため、燃焼させるバーナ５０の本数を半分（具体的には３本）にした半面燃焼、さらにバーナ５０のＯＮ−ＯＦＦ制御を行うことにより、給湯装置５８全体の負荷率を種々変化させた。また、比較例に係る給湯装置５８の熱効率も同様にして求めた。   On the other hand, with respect to the hot water supply and heating device 59 according to the comparative example, the input amount to be input to the combustion device 55 and each burner load factor were variously changed, and each burner plate temperature with respect to the input amount to be input to the combustion device 55 was measured. However, it is difficult for the combustion device 55 according to the comparative example to reduce each burner load factor. Therefore, the load factor of the entire hot water supply device 58 was varied by performing half-surface combustion in which the number of burners 50 to be burned is halved (specifically, three) and further performing ON-OFF control of the burner 50. Moreover, the thermal efficiency of the hot water supply apparatus 58 according to the comparative example was obtained in the same manner.

実施例についての試験条件を表１に、比較例についての試験条件を表２に示す。   Table 1 shows the test conditions for the examples, and Table 2 shows the test conditions for the comparative examples.

図９は、実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と外側淡用バーナプレート温度との関係を示した図、図１０は、実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と内側淡用バーナプレート温度との関係を示した図、図１１は、実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と濃用バーナプレート温度との関係を示した図である。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the input amount to the hot water supply device and the outer light burner plate temperature with respect to the light and dark combustion burner according to the embodiment, and FIG. 10 is a view to the hot water supply device with respect to the light and dark combustion burner according to the embodiment. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the amount of input to the hot water supply device and the concentration burner plate temperature for the concentration combustion burner according to the example. It is.

図９〜図１１によれば、各バーナプレート温度は、環流領域への環流領域用空気の導入量が増加するにつれて顕著に低下していることが分かる。また、従来の濃淡燃焼バーナによれば、部分負荷運転時のバーナプレートの温度上昇に伴う熱ひずみの発生および耐久性の低下のため、実運転時のバーナ負荷率を１／２程度までしか下げることができなかった。   According to FIGS. 9 to 11, it can be seen that the temperature of each burner plate is remarkably lowered as the amount of the air for the circulation region into the circulation region increases. In addition, according to the conventional concentration burner, the burner load factor during actual operation is reduced to only about 1/2 due to the occurrence of thermal strain accompanying the temperature rise of the burner plate during partial load operation and the decrease in durability. I couldn't.

これに対して、実施例に係る濃淡燃焼バーナによれば、例えば、環流領域用空気の流速Ｖ_ＲＺ＝０．１５５［ｍ／ｓ］とした場合、全面燃焼を行ったまま実運転時のバーナ負荷率を約１／５．５程度にまで下げて、低負荷燃焼可能なことが分かる。また、試験終了後、実施例に係る濃淡燃焼バーナの頂部を確認したところ、バーナ負荷率を下げたことに起因するプレートの変形は見られなかった。 On the other hand, according to the light and dark combustion burner according to the embodiment, for example, when the flow velocity V _{RZ of the} circulating region air is 0.155 [m / s], the burner during the actual operation while performing the entire combustion. It can be seen that low load combustion is possible by reducing the load factor to about 1 / 5.5. Moreover, when the top part of the light and dark combustion burner which concerns on an Example was confirmed after completion | finish of a test, the deformation | transformation of the plate resulting from reducing the burner load factor was not seen.

したがって、本実施例に係る濃淡燃焼バーナによれば、環流領域へ環流領域用空気を導入することにより、従来はバーナプレートが過熱されてしまうために不可能であったバーナ負荷率＝１／２以下での低負荷燃焼が可能なことが分かる。さらに、バーナの耐久性にも優れることが分かる。   Therefore, according to the light and dark combustion burner according to the present embodiment, by introducing the air for the circulation region into the circulation region, the burner load factor = 1/2 which has been impossible in the past because the burner plate is overheated. It can be seen that the following low load combustion is possible. Furthermore, it can be seen that the burner is also excellent in durability.

また、図１２は、本実施例に係る給湯装置へのインプット量と熱効率との関係を示した図である。図１２によれば、本実施例に係る燃焼装置の各バーナの環流領域へ環流領域用空気を導入した場合、低負荷運転を行っても、給湯装置の熱効率はほとんど低下しないことが分かる。   Moreover, FIG. 12 is the figure which showed the relationship between the input amount to the hot water supply apparatus which concerns on a present Example, and thermal efficiency. According to FIG. 12, it can be seen that when the circulation region air is introduced into the circulation region of each burner of the combustion apparatus according to the present embodiment, the thermal efficiency of the hot water supply device hardly decreases even when the low load operation is performed.

したがって、本実施例に係る燃焼装置を組み込んだ装置では、低負荷運転を行うに当たって、従来のように燃焼させるバーナ本数の制御やバーナのＯＮ−ＯＦＦ制御を行う必要性を極めて少なくできる。そのため、その分、燃焼装置を組み込んだ装置の部分負荷時の熱効率を向上でき、高効率化を図れることが分かる。   Therefore, in the apparatus incorporating the combustion apparatus according to the present embodiment, the necessity of performing the control of the number of burners to be burned and the ON / OFF control of the burners as in the prior art can be greatly reduced in performing the low load operation. Therefore, it can be seen that the thermal efficiency at the partial load of the apparatus incorporating the combustion apparatus can be improved accordingly, and the efficiency can be improved.

一方、比較例に係る濃淡燃焼バーナでは、実運転時のバーナ負荷率を１／２程度までしか下げることができないため、低負荷運転を行うには、半面燃焼、ＯＮ−ＯＦＦ制御を行うことによって給湯装置全体の負荷率を１／２以下に下げざるを得ない。そのため、図１３に示すように、給湯装置のインプット量を低下させる、すなわち、比較例に係る燃焼装置を組み込んだ装置において、濃淡燃焼バーナの負荷率を低下させるにつれて、各バーナプレート温度が急激に上昇することが分かる。   On the other hand, in the light and dark combustion burner according to the comparative example, the burner load factor during actual operation can be reduced only to about ½. Therefore, in order to perform low load operation, half-surface combustion and ON-OFF control are performed. The load factor of the entire hot water supply device must be reduced to ½ or less. Therefore, as shown in FIG. 13, in the apparatus in which the input amount of the hot water supply apparatus is reduced, that is, in the apparatus incorporating the combustion apparatus according to the comparative example, each burner plate temperature rapidly increases as the load factor of the concentration combustion burner is reduced. You can see that it rises.

また、表２に示すように、従来の濃淡燃焼バーナの実運転範囲外であるバーナ負荷率＝１／３程度とし、全面燃焼を行った場合、試験終了後に比較例に係る濃淡燃焼バーナの頂部を確認したところ、熱ひずみによるバーナプレートの変形が確認された。このことより、環流領域へ環流領域用空気を導入することなく低負荷燃焼を行った場合には、バーナの耐久性に劣ることが分かる。   As shown in Table 2, when the burner load factor is about 1/3, which is outside the actual operation range of the conventional concentration burner, and the entire combustion is performed, the top of the concentration burner according to the comparative example after the test is completed. As a result, deformation of the burner plate due to thermal strain was confirmed. This shows that the durability of the burner is inferior when low load combustion is performed without introducing the air for the circulation region into the circulation region.

さらに、表２に示すように、比較例に係る給湯装置において半面燃焼を行った場合、燃焼させないバーナを通じて吹き抜け空気が燃焼室内に入り込むので、定格運転時に比べて熱効率が低下することが分かる。特に、半面燃焼に加えてＯＮ−ＯＦＦ制御を行った場合には、吹き抜け空気に加えてポストパージの影響を受けるため、定格運転時に比べて熱効率が５．２ポイントも低下することが分かる。   Furthermore, as shown in Table 2, when half-surface combustion is performed in the hot water supply apparatus according to the comparative example, it is understood that the blown-through air enters the combustion chamber through the burner that is not burned, so that the thermal efficiency is reduced as compared with the rated operation. In particular, when ON / OFF control is performed in addition to half-surface combustion, it is affected by post-purge in addition to blow-by air, so that it can be seen that the thermal efficiency is reduced by 5.2 points compared to the rated operation.

このことより、低負荷運転時の熱効率を向上させるには、本実施例に係る濃淡燃焼バーナ、本実施例に係る燃焼装置のように、全面燃焼を行ったまま、バーナ負荷率を低下させることが有効であることが分かる。   Therefore, in order to improve the thermal efficiency during low-load operation, the burner load factor should be reduced while performing full combustion as in the case of the light and dark combustion burner according to this embodiment and the combustion device according to this embodiment. It can be seen that is effective.

（排ガス特性の測定）
次に、実施例に係る給湯暖房装置３７について排ガス特性を測定した。すなわち、図６に示すように、給湯装置１０の排気口１７より排出される排気ガスをサンプリング装置６０でサンプリングし、排ガス濃度（ＮＯｘ、ＣＯ、ＣＯ_２およびＯ_２）を測定した。この際、排ガス分析は、ガスクロマトグラフ（堀場製作所製 「ＰＧ−２４０Ａ」）にて行った。 (Measurement of exhaust gas characteristics)
Next, the exhaust gas characteristics of the hot water supply / room heating device 37 according to the example were measured. That is, as shown in FIG. 6, the exhaust gas discharged from the exhaust port 17 of the hot water supply device 10 was sampled by the sampling device 60, and the exhaust gas concentrations (NOx, CO, CO ₂ and O ₂ ) were measured. At this time, the exhaust gas analysis was performed with a gas chromatograph (“PG-240A” manufactured by Horiba, Ltd.).

図１４は、環流領域に導入する環流領域用空気の流速を変化させた場合における、給湯装置へのインプット量とＮＯｘ濃度との関係を示した図、図１５は、環流領域に導入する環流領域用空気の流速を変化させた場合における、給湯装置へのインプット量とＣＯ／ＣＯ_２との関係を示した図である。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the input amount to the hot water supply device and the NOx concentration when the flow velocity of the air for the circulation region introduced into the circulation region is changed, and FIG. 15 is a diagram of the circulation region introduced into the circulation region. in the case of changing the flow rate of use air is a diagram showing a relationship between the input amount and the CO / CO ₂ to the water heater.

図１４および図１５によれば、環流領域へ導入する環流領域用空気の量が増加するにつれて、ＮＯｘ濃度、ＣＯ／ＣＯ_２ともに減少し、排ガス特性が向上することが分かる。 14 and 15, it can be seen that as the amount of the air for the circulation region introduced into the circulation region increases, both the NOx concentration and the CO / CO ₂ decrease, and the exhaust gas characteristics are improved.

したがって、本実施例に係る濃淡燃焼バーナ、本実施例に係る燃焼装置によれば、良好な排ガス特性を維持したまま、低負荷燃焼を行うことができる。   Therefore, according to the light and dark combustion burner according to the present embodiment and the combustion apparatus according to the present embodiment, low load combustion can be performed while maintaining good exhaust gas characteristics.

以上、本実施例について説明したが、上記実施例は本発明を何ら限定するものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形・改良が可能である。   As mentioned above, although the present Example was described, the said Example does not limit this invention at all, and various deformation | transformation and improvement are possible in the range which does not deviate from the meaning.

例えば、本実施例に係る濃淡燃焼バーナでは、各予混合気、環流領域用空気および２次空気の流路は、最終的に、上述した順に配設された各炎孔および２次空気孔に連通されておれば、どのような経路を経ていても良く、特に限定されるものではない。   For example, in the light and dark combustion burner according to the present embodiment, the flow paths of the premixed gas, the air for the circulation region, and the secondary air are finally connected to the flame holes and the secondary air holes arranged in the order described above. Any route may be used as long as it is communicated, and is not particularly limited.

例えば、図１６に示すように、比較例に係る濃淡燃焼バーナ５０、すなわち、閉塞部１０５を有する従来の濃淡燃焼バーナにおいて、２次空気用流路３４と、閉塞部１０５の上方とを単数、もしくは、複数のバイパス配管６１を用いて連通し、２次空気２Ａの一部を閉塞部１０５の上方に導入し、この２次空気２Ａを環流領域用空気ＲＺとして、環流領域用炎孔２７より噴出する構成としても良い。   For example, as shown in FIG. 16, in the concentration combustion burner 50 according to the comparative example, that is, in the conventional concentration combustion burner having the blocking portion 105, the secondary air flow path 34 and the upper portion of the blocking portion 105 are single. Alternatively, the secondary air 2A is communicated using a plurality of bypass pipes 61, and a part of the secondary air 2A is introduced above the blocking portion 105, and this secondary air 2A is used as the circulation region air RZ from the circulation region flame hole 27. It is good also as a structure which ejects.

なお、バイパス配管６１は、２次空気２Ａからの空気の導入量を多くできる観点から、２次空気用流路３４側の端部よりも閉塞部１０５の上方側の端部が高くなるように斜設されていることが好ましい。これにより低負燃焼時のバーナプレートの過熱を抑制するのに十分な環流領域用空気ＲＺを確保できる。   Note that the bypass pipe 61 is configured so that the end on the upper side of the closed portion 105 is higher than the end on the secondary air flow path 34 side from the viewpoint of increasing the amount of air introduced from the secondary air 2A. It is preferable that it is inclined. As a result, sufficient circulation region air RZ can be secured to suppress overheating of the burner plate during low negative combustion.

また、図１７に示すように、比較例に係る濃淡燃焼バーナ５０、すなわち、閉塞部１０５を有する従来の濃淡燃焼バーナにおいて、閉塞部１０５の上方に、バーナ外部からバーナ炎孔の長手方向に配管６２を挿入し、この配管６２の上方側壁面に設けた複数の空気吹き出し孔（図示されない）より空気を吹き出し、この空気を環流領域用空気ＲＺとして環流領域用炎孔２７より噴出する構成としても良い。   In addition, as shown in FIG. 17, in the conventional concentration burner 50 having the concentration burner 50 according to the comparative example, that is, the closed portion 105, a pipe is provided above the closed portion 105 in the longitudinal direction of the burner flame hole from the outside of the burner. 62 is inserted, air is blown out from a plurality of air blowing holes (not shown) provided on the upper side wall surface of the pipe 62, and this air is blown out from the circulating area flame hole 27 as the circulating area air RZ. good.

これらの構成を採用した場合には、従来の濃淡燃焼バーナを流用できるので、低コスト化を図り易いなどの利点がある。   When these structures are adopted, the conventional concentration combustion burner can be used, so that there is an advantage such as easy cost reduction.

本燃焼装置を適用した本給湯装置の概略図である。It is the schematic of this hot water supply apparatus to which this combustion apparatus is applied. 本燃焼装置に設けられるバーナユニットの断面図である。It is sectional drawing of the burner unit provided in this combustion apparatus. 図２のバーナユニットの側面図である。It is a side view of the burner unit of FIG. 本バーナの頂部付近の詳細を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed the detail of the top vicinity of this burner typically. 実施例に係る濃淡燃焼バーナの頂部付近の詳細を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the detail of the top vicinity of the concentration combustion burner which concerns on an Example. 実施例に係る給湯暖房装置の概略図である。It is the schematic of the hot-water supply heating apparatus which concerns on an Example. 比較例に係る濃淡燃焼バーナの頂部付近の詳細を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the detail of the top vicinity of the light and dark combustion burner which concerns on a comparative example. 比較例に係る給湯暖房装置の概略図である。It is the schematic of the hot-water supply heating apparatus which concerns on a comparative example. 実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と外側淡用バーナプレート温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of inputs to a hot-water supply apparatus, and the outer light burner plate temperature regarding the concentration combustion burner which concerns on an Example. 実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と内側淡用バーナプレート温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of inputs to a hot-water supply apparatus, and the inner-side light burner plate temperature regarding the concentration combustion burner which concerns on an Example. 実施例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と濃用バーナプレート温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the amount of inputs to a hot-water supply apparatus, and the burner plate temperature for concentration regarding the concentration combustion burner which concerns on an Example. 実施例に係る給湯装置へのインプット量と熱効率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the input amount to the hot water supply apparatus which concerns on an Example, and thermal efficiency. 比較例に係る濃淡燃焼バーナに関して、給湯装置へのインプット量と各バーナプレート温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the input amount to a hot-water supply apparatus, and each burner plate temperature regarding the concentration combustion burner which concerns on a comparative example. 環流領域に導入する環流領域用空気の流速を変化させた場合における、給湯装置へのインプット量とＮＯｘ濃度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the input amount to a hot-water supply device, and NOx density | concentration at the time of changing the flow velocity of the air for circulating regions introduce | transduced into a circulating region. 環流領域に導入する環流領域用空気の流速を変化させた場合における、給湯装置へのインプット量とＣＯ／ＣＯ_２との関係を示した図である。In the case of changing the flow rate of the recirculation region air introduced into the reflux region is a diagram showing a relationship between the input amount and the CO / CO ₂ to the water heater. 従来の濃淡燃焼バーナに本発明を適用した場合を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the case where this invention is applied to the conventional light and dark combustion burner. 従来の濃淡燃焼バーナに本発明を適用した他の場合を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the other case where this invention was applied to the conventional light and dark combustion burner. 従来の濃淡燃焼バーナの頂部付近の詳細を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the detail near the top part of the conventional light and dark combustion burner.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 本給湯装置
１１ 本燃焼装置
１８ 本バーナ
１９ バーナユニット
２０ 淡用流入口
２１ 環流領域用流入口
２２ 濃用流入口
２３ ２次空気用流入口
Ｌ 淡火炎用予混合気
Ｒ 濃火炎用予混合気
ＲＺ 環流領域用空気
２Ａ ２次空気
２４ 第１供給系統
２５ 淡用炎孔
２６ 濃用炎孔
２７ 環流領域用炎孔
２８ 淡用流路
２９ 濃用流路
３０ 淡火炎
３１ 濃火炎
３２ 環流領域用流路
３３ ２次空気孔
３４ ２次空気用流路
３５ プレート部材
３６ スリット部材
３７ 給湯暖房装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main hot water supply apparatus 11 This combustion apparatus 18 This burner 19 Burner unit 20 Light inlet 21 Circulation area inlet 22 Concentration inlet 23 Secondary air inlet L Light flame premixed gas R Rich flame premixing Air RZ Recirculation area air 2A Secondary air 24 First supply system 25 Light flame hole 26 Concentration flame hole 27 Recirculation area flame hole 28 Light passage 29 Concentration flow path 30 Light flame 31 Rich flame 32 Recirculation area Channel 33 Secondary air hole 34 Channel for secondary air 35 Plate member 36 Slit member 37 Hot water heater

Claims (5)

頂部略中央に設けられ、淡火炎用予混合気を噴出可能な淡用炎孔と、
前記淡用炎孔の両外側に設けられ、濃火炎用予混合気を噴出可能な濃用炎孔と、
前記淡用炎孔と前記濃用炎孔との間に設けられ、淡火炎と濃火炎との間の環流領域に環流領域用空気を噴出可能な環流領域用炎孔とを少なくとも備え、
前記濃用炎孔の両外側に２次空気が供給されることを特徴とする濃淡燃焼バーナ。 A light flame hole provided in the approximate center of the top and capable of jetting a premixed gas for light flame;
A thick flame hole provided on both outer sides of the light flame hole and capable of ejecting a rich flame premixed gas;
A circulation region flame hole that is provided between the light flame hole and the rich flame hole, and is capable of injecting the circulation region air into the circulation region between the light flame and the rich flame ;
The concentration combustion burner, wherein secondary air is supplied to both outer sides of the concentration flame hole . 前記環流領域用空気の流速Ｖ_ＲＺは、前記淡火炎用予混合気の流速Ｖ_Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載の濃淡燃焼バーナ。 Flow velocity V _RZ of air the recirculation region, thick and thin fuel combustion burner according to claim 1, wherein the or less velocity V _L of the light the flame for pre-mixture. 前記環流領域用空気の流速Ｖ_ＲＺは、０．０１〜２．５［ｍ／ｓ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の濃淡燃焼バーナ。 The concentration burner according to claim 1 or 2 , wherein a flow velocity V _RZ of the air for the circulation region is in a range of 0.01 to 2.5 [m / s]. 前記環流領域用炎孔の幅は、０．４〜３．０ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の濃淡燃焼バーナ。The density burner according to any one of claims 1 to 3, wherein the width of the flame hole for the circulation region is in a range of 0.4 to 3.0 mm. 請求項１から４のいずれか１項に記載の濃淡燃焼バーナを備えたことを特徴とする燃焼装置。 Combustion apparatus comprising the thick and thin fuel combustion burner according to Izu Re of claims 1 to 4.

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