JP2804254B2 - 低NOxバーナ - Google Patents

低NOxバーナ

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JP2804254B2
JP2804254B2 JP16208496A JP16208496A JP2804254B2 JP 2804254 B2 JP2804254 B2 JP 2804254B2 JP 16208496 A JP16208496 A JP 16208496A JP 16208496 A JP16208496 A JP 16208496A JP 2804254 B2 JP2804254 B2 JP 2804254B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気過剰率の高い
ガスを燃焼させることによる窒素酸化物(NOx)の発
生量の少ないバーナに関する。
【0002】
【従来の技術】空気過剰率の高いガスは、単独では安定
して燃焼することができないので、空気過剰率の低いガ
スを燃焼させ、この燃焼炎を保炎として、空気過剰率の
高いガスを燃焼している。
【0003】このような保炎機構を有する典型的な従来
技術のバーナ50を、図8に示す。互いに対向する平行
な外装壁体51の間に左右対称な一対の燃焼領域B1,
B2が設けられ、各燃焼領域B1,B2には、濃ガス燃
焼壁体52と淡ガス燃焼壁体53とが、濃ガス燃焼壁体
52を外装壁体51側に位置させた状態で対向して配置
される。濃ガスは、濃ガス供給管54から連絡路55を
通って濃ガス炎口56に至り、濃ガス燃焼壁体52に沿
って噴出される。燃焼用2次空気は、図示しない送風機
から、2次空気通路57を通って濃ガス燃焼壁体52の
上下方向に沿って設けられた2次空気吐出孔58に至
り、ここから噴出され、前記濃ガスとともに燃焼して、
濃ガス炎59を形成する。一方、空気過剰率の大きい淡
ガスは、燃料ガスが管路61から供給され、送風機から
送られて来る空気と混合室62で混ざって作られ、これ
は、ステンレス製淡ガス燃焼壁体53にスリット状に設
けられた炎孔63から噴出され、淡ガス燃焼炎64を形
成する。淡ガス燃焼炎64は、対向する位置にある濃ガ
ス燃焼炎59の保炎作用で安定して燃焼を継続できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記バーナ50は、N
Oxの発生量の少ない淡ガス燃焼量を多くして、全体の
NOx発生量を低減するため、濃ガス燃焼壁体52の面
積を淡ガス燃焼壁体53の面積よりも狭くしている。ま
た、濃ガス燃焼の保炎作用を効果的に作用させるため、
濃ガス燃焼壁体52を淡ガス燃焼壁体53の位置より相
対的に低く、すなわち濃ガス燃焼壁体52と淡ガス燃焼
壁体53との下端は略同じ高さとし、濃ガス燃焼壁体5
2の上端は淡ガス燃焼壁体53の中間の高さにしてい
る。このため、淡ガス燃焼壁体53と直接対向する外装
壁体51の部分65が、淡ガス燃焼炎に曝される。これ
を防ぐため、2次空気の一部を濃ガス燃焼壁体52の上
部に設けた冷却用空気吐出孔60から噴出させている。
しかし、これだけでは充分に外装壁体51が冷却され
ず、外装壁体51の耐久性の点で問題がある。
【0005】また、淡ガス燃焼壁体53は、ステンレス
板をプレス加工してスリット状バーナ炎孔63を形成し
ている。淡ガス燃焼壁体53は、コンパクトな構造とす
るため面積負荷を高くすることが好ましいが、ステンレ
ス板を加工した炎孔を用いている限り面積負荷を上げる
と、ステンレス板が焼け、変形を起こすという問題があ
る。
【0006】このことは濃ガス燃焼壁体52についても
云える。濃ガス燃焼壁体52は、濃ガス炎によって、ま
た淡ガス燃焼炎の輻射熱によって加熱されるので、ステ
ンレス板が焼け変形を起こす。また濃ガス燃焼炎の保炎
効果が、特に燃焼負荷が小さいとき不充分となる。この
ため低負荷(たとえば最大燃焼負荷の1/5未満)燃焼
が安定せず、低負荷のときは、濃ガス燃焼のみを行って
おり、このときのNOx発生量が多くなる。
【0007】本発明の目的は、外装壁体の過熱を防止
し、面積燃焼負荷が大きく、低負荷から高負荷まで安定
して燃焼ができる低NOxバーナを提供することであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、互いに対向す
る平行な一対の外装壁体の間で燃料ガスおよび空気を下
方から上方に流して燃焼させるバーナにおいて、前記外
装壁体に沿って、上端が外装壁体の上端に一致し、下方
になるに従って断面の間隔が狭くなる台状に形成され、
上下2板のセラミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼
壁体と、前記一対の淡ガス燃焼壁体の中央下部に形成さ
れ、セラミック多孔板から成る濃ガス燃焼板とを含み、
空気過剰率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板から噴出させ、
燃焼板上に濃ガス燃焼炎を形成し、燃焼負荷率の高い場
合、上下2板の淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から
空気過剰率の高い淡ガスを噴出させ、燃焼負荷率の低い
場合、下方の淡ガス燃焼壁体から淡ガスを、上方の淡ガ
ス燃焼壁体から空気を噴出させ、前記濃ガス燃焼炎を保
炎として、セラミック多孔板から噴出する淡ガスを燃焼
させることを特徴とする低NOxバーナである。本発明
に従えば、外装壁体に沿って淡ガス燃焼壁体が設けられ
ているので、外装壁体が過熱することがない。また、淡
ガス燃焼壁体および濃ガス燃焼板がセラミック多孔板か
らできており、熱による変形が生じ難いので、高い面積
負荷で燃焼することができる。また濃ガス燃焼板が、淡
ガス燃焼壁体の下部中央に水平に設けられるので、濃ガ
ス燃焼炎がより大きい保炎効果を有する。このため低負
荷燃焼も、淡ガス燃焼炎を濃ガス燃焼炎で保炎する状態
で行え、さらに淡ガス燃焼壁体が上下2段に分割され、
低負荷時、下方の燃焼壁体のみで燃焼が行われ、全燃焼
範囲で低NOx化が図れる。
【0009】また本発明は、前記上下2板のセラミック
多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体と、前記セラミッ
ク多孔板から成る濃ガス燃焼板とを、互いに対向する平
行な一対の外装壁体の間に複数組設けることを特徴とす
る。本発明に従えば、一対の外装壁体の間に複数組、た
とえば2組の淡ガス燃焼壁体と濃ガス燃焼板とが設けら
れているので一層低負荷まで安定して低NOxで燃焼で
きる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明をより
具体的に説明する。
【0011】図1は、本発明の低NOxバーナ1の一実
施の形態の断面図であり、図2は燃料ガスの供給管路を
示す系統図である。本バーナ1は、互いに平行な1対の
外装壁体6,7の間に設けられる燃焼部を有する。燃料
ガスは、管路2から元コック3、電磁弁4、比例弁5を
経て、その大部分が第1管路11に、残りが第2管路3
1に供給される。
【0012】第1管路11は、2つに分岐され、本バー
ナ1の中央寄下部から第1ガス分配管12に接続され
る。第1ガス分配管12は、濃ガス供給域16と第1淡
ガス供給域17とを分ける壁体18がその軸線を通るよ
うに設けられ、濃ガス供給域16にガスを吐出する吐出
孔19と第1淡ガス供給域17にガスを吐出する吐出孔
20とを有する。第2管路31には電磁弁32が設けら
れ、その先で2つに分岐されて、本バーナ1の側方寄上
部から第2ガス分配管33に接続される。第2ガス分配
管33は、第2淡ガス供給域34にガスを吐出する吐出
孔35を有する。電磁弁32が開かれた場合、燃料ガス
は濃ガス供給域16に1/15、第1淡ガス供給域17
に8/15〜10/15、第2淡ガス供給域34に6/
15〜4/15の割合で流れるように第1ガス分配管1
2、第2ガス分配管33、吐出孔19,20,35が決
められる。そして燃焼負荷率(最大燃焼負荷に対する燃
焼負荷割合をいう)が2/3以上のとき電磁弁32が開
く。
【0013】一方、空気は送風機41によって供給さ
れ、整流板42で整流された後、分配板43で濃ガス領
域16、第1淡ガス領域17および第2淡ガス領域34
に分配される。供給される空気量は、燃料ガス管路2に
設けられる比例弁5によって燃料ガス供給量に比例して
設定されるが電磁弁32が閉じているときは、さらに一
定量だけ余分に供給される。また濃ガス供給域16、第
1淡ガス供給域17および第2淡ガス供給域34に供給
される空気量の割合は、たとえば1:14:7である。
これによって濃ガス供給域16の空気過剰率は105〜
110%に、第1淡ガス供給域17の空気過剰率は電磁
弁31が閉じているときは130〜140%、電磁弁3
1が開いているときは150〜160%に、第2淡ガス
供給域34の空気過剰率は電磁弁32が開いたとき15
0〜160%になる。図3は燃焼負荷率と空気供給量と
の関係を示すグラフであり、燃焼負荷率が2/3の個所
で電磁弁32が開くため、この位置で前記一定量の空気
が減じ全空気供給量は減少する。
【0014】濃ガス領域16に吐出されたガスは、空気
と混合され、整流板21によって整流された後、セラミ
ック多孔板で構成される濃ガス燃焼板22の細孔から噴
出し、図示しない点火装置によって点火され、濃ガス燃
焼炎23を形成する。第1淡ガス領域に吐出されたガス
は、空気と混合され、絞り24によってよりよく混合さ
れ、セラミック多孔板で構成される第1淡ガス燃焼板2
5の細孔から噴出し、濃ガス燃焼炎23によって点火さ
れ、第1淡ガス燃焼炎26を形成して燃焼する。電磁弁
32が開いているときは、第2淡ガス領域34に吐出さ
れたガスは、空気と混合され、絞り35と整流板36と
を通って、セラミック多孔板で構成される第2淡ガス燃
焼板37の細孔から噴出し、第1淡ガス燃焼炎26によ
って点火され、これと合わして全淡ガス燃焼炎27を構
成する。第1淡ガス燃焼炎26または全淡ガス燃焼炎2
7は濃ガス燃焼炎23の保炎作用によって安定して燃焼
する。
【0015】電磁弁32が閉じているときは、第2淡ガ
ス領域34には空気のみが流れるので、第2淡ガス燃焼
板37の細孔からは空気のみが噴出し、第1淡ガス燃焼
炎26が上方へ伸びるのを抑え、風などの外乱による第
1淡ガス燃焼炎26が吹き消されるのを防ぐ。図1の左
半分は、電磁弁32が開いた状態の全淡ガス燃焼炎27
を示し、右半分は電磁弁32が閉じた状態の第1淡ガス
燃焼炎26を示しているが、実際は両方とも全淡ガス燃
焼炎27を形成するか、第1淡ガス燃焼炎26を形成す
るかのいずれかである。
【0016】図4は、本バーナ1の全燃焼範囲における
NOx発生量を示すグラフである。電磁弁32が閉じて
いる低負荷率の燃焼時は、第1淡ガス燃焼炎26の空気
過剰率は高負荷率の燃焼時よりも若干低いが、第2淡ガ
ス燃焼板36から噴出される空気によって、高空気過剰
率とされるので、NOx発生量はいずれの場合も20p
pm以下(本発明者の実験では低負荷率の燃焼時の方が
低い)とすることができた。図8に示す従来技術のバー
ナ50では、燃焼負荷率が20%未満のとき、濃ガス燃
焼のみを行うので、この場合NOx発生量は30ppm
を超え、場合によっては60ppmになる。なお前記の
NOxの含有量は、すべてO2 =0%に換算した値であ
る。
【0017】図5は濃ガス燃焼板22を構成するセラミ
ック多孔板の一例の正面図であり、図6は淡ガス燃焼壁
体25,36を構成するセラミック多孔板の一例の正面
図である。セラミック多孔板は、赤外線ストーブ用に搬
用されているものを、複数枚横に並べて使用できる。厚
さ13mm、図5の黒点で示す炎孔は1.0mmφ、図
6の黒点で示す炎孔は1.25mmφのものが常用され
る。このセラミック多孔板の面積負荷は、6.5〜7.
0kcal/hmm2 と大きく、ステンレス板を加工し
たスリット状炎孔53の1.5〜2倍の面積負荷とする
ことができ、また熱による炎孔の変形もない。
【0018】図7は、本発明の低NOxバーナ101の
他の実施の形態の断面図である。本低NOxバーナ10
1は、互いに平行する外装壁体102,103の間に図
1で示す燃焼部1a,1b,…の複数組(本実施の形態
では2組)が外装壁体102,103と平行な隔壁10
4によって連結されて設けられている。各燃焼部1a,
1bの構成は、図1で説明したものと同じであるので同
一の符号を付し説明を省略する。
【0019】本実施の形態では負荷率が50%以下のと
きは、左側の燃焼部1aのみが使われ、さらに負荷率が
全体の1/3以下のとき、燃焼部1aの第1淡ガス燃焼
炎と濃ガス燃焼炎が形成され、負荷率が増加するに従っ
て、表1のように燃焼が行われる。
【0020】
【表1】
【0021】これによって、図1で説明した負荷率の1
/2(3組設けたときは1/3)まで安定して、低いN
Oxの発生率で燃焼ができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、外装壁体
に沿って、上下2板のセラミック多孔板から成る一対の
淡ガス燃焼壁体が設けられ、低負荷率のとき下側の淡ガ
ス燃焼壁体から淡ガスを噴出させ、上側の淡ガス燃焼壁
体から空気のみを噴出させるので、広い燃焼範囲で安定
した燃焼炎が得られ、淡ガス燃焼壁体による面積負荷を
増大しても外装壁体が過熱されず、小面積で大きい燃焼
負荷の低NOxバーナを得ることができる。また濃ガス
燃焼板が、セラミック多孔板から構成され、淡ガス燃焼
壁体の中央下部に水平に設けられるので、濃ガス燃焼板
が熱による歪を受けず、大きい保炎効果を有し、全燃焼
範囲で低NOx化を果たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の低NOxバーナ1の断
面図である。
【図2】燃料ガスの系統図である。
【図3】燃焼負荷率と空気供給量との関係を示すグラフ
である。
【図4】燃焼量とNOx発生量の関係を示すグラフであ
る。
【図5】濃ガス燃焼板22を構成するセラミック多孔板
の正面図である。
【図6】淡ガス燃焼壁体25,36を構成するセラミッ
ク多孔板の正面図である。
【図7】本発明の他の実施の形態の低NOxバーナ10
1の断面図である。
【図8】従来技術の低NOxバーナ50の断面図であ
る。
【符号の説明】
1,101 低NOxバーナ 6,7,102,103 外装壁体 12 第1ガス分配管 19,20,35 ガス吐出孔 22 濃ガス燃焼板 23 濃ガス燃焼炎 25 第1淡ガス燃焼壁体 26 第1淡ガス燃焼炎 27 全淡ガス燃焼炎 33 第2ガス分配管 37 第2淡ガス燃焼壁体 41 送風機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23D 14/02 F23C 11/00 329 F23D 14/08 F23D 14/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対向する平行な一対の外装壁体の
    間で燃料ガスおよび空気を下方から上方に流して燃焼さ
    せるバーナにおいて、 前記外装壁体に沿って、上端が外装壁体の上端に一致
    し、下方になるに従って断面の間隔が狭くなる台状に形
    成され、上下2板のセラミック多孔板から成る一対の淡
    ガス燃焼壁体と、 前記一対の淡ガス燃焼壁体の中央下部に形成され、セラ
    ミック多孔板から成る濃ガス燃焼板とを含み、 空気過剰率の低い濃ガスを濃ガス燃焼板から噴出させ、
    燃焼板上に濃ガス燃焼炎を形成し、燃焼負荷率の高い場
    合、上下2板の淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から
    空気過剰率の高い淡ガスを噴出させ、燃焼負荷率の低い
    場合、下方の淡ガス燃焼壁体から淡ガスを、上方の淡ガ
    ス燃焼壁体から空気を噴出させ、前記濃ガス燃焼炎を保
    炎として、セラミック多孔板から噴出する淡ガスを燃焼
    させることを特徴とする低NOxバーナ。
  2. 【請求項2】 前記上下2板のセラミック多孔板から成
    る一対の淡ガス燃焼壁体と、前記セラミック多孔板から
    成る濃ガス燃焼板とを、互いに対向する平行な一対の外
    装壁体の間に複数組設けることを特徴とする請求項1記
    載の低NOxバーナ。
JP16208496A 1996-06-21 1996-06-21 低NOxバーナ Expired - Lifetime JP2804254B2 (ja)

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