JPH04143507A - 低ＮＯｘバーナ - 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】 産業上の利用分野 本発明は燃焼器のうちブンゼン式燃焼方式を用いた低Ｎ
Ｏｘバーナに関するものである。

従来の技術 従来、この種の家庭用バーナとしては例えば特開昭６２
−１０８９０６号公報に示すような構成があった。

即ち第４図に示すように、１次炎孔１を有する予混合燃
焼バーナ２と、予混合バーナ２を収納し、一端に形成し
た２次炎孔３以外は大気と遮断した第一の箱体４と、第
一の箱体４を囲み、両端に開口部を有する第二の箱体５
とからなり、１次と２次の火炎を分離して二段燃焼を行
うことによって局部的な火炎温度の上昇を防止しＮＯＸ
の発生を抑制することをねらいとしていた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、二段燃焼を最適の
条件で実現するため、第一の箱体４及び第二の箱体５を
必要とする。従ってバーナ全体の容積が非常に大きくな
ることにより燃焼室負荷が小さいという欠点を有し、暖
房器などの燃焼能力が小さな機器にしか応用できなかっ
た。また燃焼量が小さくＡっだ場合には流速が低下する
ため、２次火炎が１火炎口に逆流し二段燃焼が維持でき
なくなりＮＯｘが増加するという欠点を有していた。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、ＮＯｘの
発生を低減させ、更にバーナ自身の小型化も同時に実現
して高負荷燃焼を達成し家庭用給湯器などの燃焼能力が
大きな機器でも応用が可能となるものである。さらに広
い燃焼量の可変幅を確保し、かつＮＯｘの発生を抑制す
るものである。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するためＣ二本発明の低ＮＯｘハナは、
第一の炎口部を有するバーナ本体に設けらねた第一の混
合気室と、第一の混合気室の側方に設けられた第二の混
合気室と、第一の混合気室と第二の混合気室とを連通ず
るバーナ本体に設けられた第一の混合気通路と、第二の
混合気室に設けられた第一の空気取入れ口と、第二の混
合気室の側方に設けられた第三の混合気室と、第二の混
合気室と第三の混合気室とを連通ずる第二の混合気室に
設けられた第二の混合気通路と、第三の混合気室に設け
られた第二の空気取入れ口と、第一の炎口部の側方に設
けられ第三の混合気室から噴出する混合気を燃焼させる
第二の炎口部とを有したものである。

作用 本発明は上記の構成によって、第一の炎口部の上に形成
される火炎に、二段階に空気と混合され第二の炎口部よ
り噴出する未燃焼でかつ大気中の酸素濃度より低い混合
気を供給することで、燃焼を緩慢にし、火炎温度を低下
させＮＯｘの発生を抑制する。またバーナの周囲を流ね
る二次空気は第二の炎口部より噴出される希薄な混合気
を包囲して完全燃焼させる。更に燃焼量を小さくした場
合には、第二の空気取入れ口から供給される空気をバイ
パスさせることにより過希薄混合気となって未燃焼のま
ま排出されるのを防止し安定燃焼域を確保することにな
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図〜第３図において、第一の混合気室６を囲っ
ている八−す本体７の上面には多数のスリットを開口し
た第一の炎口部８がある。

バーナ本体７の両側面には第一の混合気通路９が長手方
向に最適な間隔で設けられている。バーナ本体７の両側
面には第二の混合気室１０を構成する側壁］１がリム部
１２を介して第一の炎口部８に取り付けられている。側
壁ＩＩには第二の混合気通路１３が設けられ、第二の混
合気室１０の両側には第三の混合気室１４の一部を構成
する壁部１５が設けられている。壁部］５の上流側には
バーナ本体７の外側空間の空気室と第二の混合気室１０
と連通ずる第一の空気取入れ口１６、及び第三の混合気
室１４と連通ずる第二の空気取入れ口１７がそれぞれバ
ーナ本体７の長手方向に適当な間隔をおいて設けられて
いる。

壁部１５の上端部とリム部１２の間に第二の炎口部１８
が形成されている。

上記構成において、最大燃焼時の作用を第２図に基づい
て説明する。第一の混合気室６の内部の混合気は１次空
気比を３０から６０％乙こ設定している。

この混合気の一部分は第一の炎口部８より噴出し、残り
の混合気は第一の混合気通路９を通り第二の混合気室１
０に導かれる。第二の混合気室１０では第一の空気取入
れ口１６から流入した空気により第１段目の希薄化の混
合がおこなわれ、第二の混合気通路１３を通り第三の混
合気室１４に導かれる。第の混合気室１４では第二の空
気取入れ口１７から流入した空気により第２段目の希薄
化の混合がおこなわれ第二の炎口部１８へ供給される。

このように２段階の弄薄化の混合過程を経るため、最終
的には１次空気比が１７０から２５０％程度で、且つ燃
焼可燃限界以下という希薄の均一に混合された混合気が
作られ、第二の炎口部１８から第一の炎口部８上に形成
された火炎に供給される。二次空気は、ハナ本体６と並
設する他のバーナ本体との間を下部より上部へと流れ、
その一部は上記のごとく第一の空気取入れ口１６及び第
二の空気取入れ口１７から第二の混合気室１０及び第三
の混合気室１４４こそれぞれ流入し、残りは壁部１５の
外周にそって流れ、第二の炎口部１８の二次空気として
供給された後、第−の炎口部８の二次空気としても作用
する。

ここで火炎より発生するＮＯｘの発生原理について説明
する。火炎より発生するＮＯｘは一般にフューエルＮＯ
ｘとサーマルＮＯｘがあり、フューエルＮＯｘは燃料の
種類によってその発生量がきまる。サーマルＮＯｘは火
炎反応帯を通過する時に空気中のＮ２が反応してできた
ＮＯｘであり、その発生量は火炎反応帯の温度によって
決まる。

尚、サーマルＮＯｘは火炎反応帯温度が低温であるほど
発生量は減少する。よって火炎を低酸素濃度雰囲気中で
燃焼させると反応が緩慢になり、また火炎反応帯が大き
くなるので単位火炎反応帯当りの発熱量が減少すること
になる。このような理由で火炎反応帯温度は低下し、低
ＮＯｘ化が図れるのである。

上記構成において、第二の炎口部Ｉ８より噴出され未燃
焼で、かつ大気中の酸素濃度より低い混合気を、第一の
炎口部８上に形成される火炎に供給することで、バーナ
本体７に形成される火炎の燃焼反応は緩慢になり、火炎
温度は低下する。これによりサーマルＮＯｘの発生が低
減するとともに従来の二段燃焼のような第二の燃焼室を
設ける必要もなく高負荷燃焼にできるものである。そし
て第二の炎口部１Ｂより噴出する混合気を燃焼可燃限界
以下にすることで第三の混合気室１４に火炎が逆火する
ことを防止している。また、壁部１５の外側周囲を流れ
る二次空気が第二の炎口部１８より噴出される混合気を
包囲するのでバーナに形成される火炎は完全燃焼し未燃
焼ガスの発生を防止できる。

次に最小燃焼時の作用を第３回に基づいて説明する。屋
外設置の給湯機などでは、強風時ムニも消火しないよう
にするため、燃焼用空気の最小風量が存在する。従って
燃焼量を小さくすると必然的Ｃ二空気過剰の燃焼状態と
なる。即ち、第一の混合気室の１次空気比は６０から１
００％程度となっている。このため第一の空気取入れ口
１Ｇから供給される空気により第二の混合気室１０の混
合気の１次空気圧はすでに２００％程度となる。第三の
混合気室１４では第二の空気取入れ口１７からさらに空
気が供給されるが、燃焼量が小さな場合には第二の混合
気Ｊ路１３から流出する流速も小さくなるため層状に分
離して流れ、図に示すごとく壁部１５の近傍はほとんど
空気のみの流れとなる。従って火炎長が短くなっても、
短くなった火炎長に対応して第の炎口部１８の、より第
一の炎口部８に近い位置から希薄混合気を供給すること
ができるので１．＠薄混合気のまま火炎に届かずに排出
されるといったことがなく、常に完全燃焼を行なうこと
ができる。

また第二の混合気道路１３の形状を消炎直径以下の開口
を持つ通路とすることにより、第二の混合気室１０内へ
の逆火を防止することができる。

発明の効果 以上のように本発明の低ＮＯｘバーナによれば次の効果
が得られる。

（１）第二の混合気室と第三の混合気室の２段階の混合
過程を経ることにより、第二の炎口部より噴出される未
燃焼の低酸素濃度の混合気は均一に混合され、第一の炎
口部の上に形成される火炎に供給される。これによって
燃焼反応が緩慢になりスポット的な高温度の領域が無く
均一的に火炎温度が低下するので、ＮＯｘの発生を確実
ｃ二低減できる。

（２）従来のような二段燃焼のための第二燃焼室を設け
る必要がないのでバーナの容積が小さくなること、さら
に隣合ったバーナ間の距離も小さくできることにより燃
焼機を小型化することができる。

（３）燃焼量が小さくかつ第一の混合気室の１次空気比
が大きくなった場合には、第三の混合気室の流れが層状
となるため、希薄となった混合気は第一の炎口部の近く
から供給され、短くなった火炎に確実に供給され常に供
給燃料の完全燃焼を実現できる。このため燃焼量の可変
幅が大きな燃焼機を提供することができる。

（４）第一の空気取入れ口と第二の空気取入れ口の開口
面積比を調節することにより、燃焼速度などの特性の異
なる多種の燃料にも応用することが容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における低ＮＯｘバーナの断
面斜視図、第２図は同バーナの最大燃焼６・・・・・・
第一の混合気室、７・・−・・・バーナ本体、８・・・
・・・第一の炎口部、９・・・・−・第一の混合気通路
、１０・−・・・・第二の混合気室、１１・・−・・・
側壁、１３・・・・・・第二の混合気通路、１４・・・
・−・第三の混合気室、１５・・・・・・壁部、１６・
・・・・・第一の空気取入れ口、１７・・・・・・第二
の空気取入れ口、】８・・・・・・第二の炎口部。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名第 図 リドＱ）Ｃ＞ｏ　Ｎｏ）ｗ　ｚｔ、ｏ　トｃ。 囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一の炎口部を有するバーナ本体に設けられた第一の混
   合気室と、前記第一の混合気室の側方に設けられた第二
   の混合気室と、前記第一の混合気室と前記第二の混合気
   室とを連通し前記バーナ本体に設けられた第一の混合気
   通路と、前記第二の混合気室に設けられた第一の空気取
   入れ口と、前記第二の混合気室の側方に設けられた第三
   の混合気室と、前記第二の混合気室と前記第三の混合気
   室とを連通し前記第二の混合気室に設けられた第二の混
   合気通路と、前記第二の混合気室に設けられた第二の空
   気取入れ口と、前記第三の混合気室から噴出する混合気
   が燃焼し前記第一の炎口部の側方に設けられた第二の炎
   口部とを有する低ＮＯ＿ｘバーナ。