JPH01111161A - 燃焼装置 - 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、燃焼空間を小形にしながら環境汚染物質の排
出を抑制しうる燃焼装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、家庭用のガス給湯機には、一般に燃料と理論空気
量より少ない一次空気とを混合し燃焼させるブンゼン式
のガスバーナが用いられている。ブンゼン式のガスバー
ナはノズルから噴出する燃料ガスのエネルギにより燃焼
用空気の一部を一次空気として吸引するので、燃焼性能
に影響する一次空気の変動が少な（安定した燃焼をうろ
ことが可能である。しかしながらブンゼン式のガスバー
ナの内炎には燃焼用空気不足のため多量の一酸化炭素（
以下ＣＯと称す）が存在し、このＣＯは内炎の周囲を流
れる二次空気と拡散燃焼し二酸化炭素（以下ＣＯ２と称
す）となる。したがって上記有害なＣＯをＣＯ２に酸化
するためには十分な二次空気が必要でありこのためバー
ナと熱交換器との間の燃焼空間を小さくすることが難し
く、給湯機を小形化するための障害となっていた。

一方、ブンゼン式のガスバーナの欠点を解消するため、
燃料と燃焼用空気の全てを予め混合させて燃焼する予混
合バーナを用いた燃焼装置が色々提案されている。該燃
焼装置は予混合バーナを適用することで二次空気との拡
散が不要となり、従来のブンゼン式のガスバーナよりも
燃焼空間を小形化することが可能である。第３図に予混
合バーナを用いた燃焼装置の一例を示す。該燃焼装置に
おいて燃料ガスと燃焼用空気との混合ガスはバーナ人口
１ａから予混合バーナ２ａへ導入され、多孔質のバーナ
プレート３上にブンゼン式のガスバーナの場合よりも短
かい火炎１２を形成する。燃焼ガスは燃焼空間７ａを上
昇し吸熱用ライン１０ａを取付けた」皿上左右に配列す
る水管９ｂからなる熱交換器８ｂにおいて水管９ｂを通
過する水を加熱した後υト出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、従来のブンゼン式のがスバーナは大きい
燃焼空間を必要とするために上記ガスバーナを使用した
燃焼装置の小形化は困難である。さらに、第３図に示す
予混合バーナ２ａを用いた燃焼装置は、ブンゼン式のガ
スバーナを用いたものより小形化は可能となるが、バー
ナプレート３上に火炎１２の吹飛びなどがなく安定に保
持するためには理論空気量に対する燃焼用空気量の比率
である空気比を大さくすることが難しい。そのため、燃
焼ガス温度が高温となり燃焼空間７ａにおける燃焼ガス
中のＣＯの平衡濃度が高くなり高濃度のＣＯが放出され
有害である。したがって、燃焼空間７ａをある程度大＊
＜して燃焼ガスの滞留時間を長（することにより燃焼ガ
スの温度を徐々に低くしてＣＯの濃度を下げる必要があ
り、したがって燃焼装置を十分に小形化しえないという
不具合がある。

さらに、燃焼ガス温度が高温となると燃焼空気中の窒素
が反応して生成する窒素酸化物（以下ＮＯｘ　と称す）
が高濃度になり好ましくない。

本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、空気
比を大さくすることなく、小さな燃焼空間で燃焼ガスの
温度を適切な値まで低下せしめＣＯ，ＮＯｘなどの環境
汚染物質の放出を抑制しうる燃焼装置を提供することを
目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕及び〔実施例〕以下実
施例にもとづき内容を説明する。第１図は、本発明によ
る燃焼装置の一実施例を示す要部断面図である。

図において２は予混合バーナであり、燃焼ガ子と理論空
気量より多い燃焼用空気との予混合ガスはバーナ人口１
から尋人され、多孔質のバーナプレート３の表面に短い
火炎１２を形成する。なおバーナプレート３は、セラミ
ックスなどの耐熱性のある多孔質体でできている。燃焼
空間７はセラミックのハニカムあるいは耐熱性に優れる
金網などからなる有孔のふく射体４により上下２分割さ
れ、上部燃焼空間６と火炎１２の高さの１〜２倍程度の
高さを有する上部燃焼空間５が形成されている。

８は熱交換器であり、上下かつ左右方向に配列され吸熱
フィン１０を取付けた複数の水管９から構成されている
。なお吸熱フィン１ｏは平板状であり、水管９の長さ方
向に所定の１ハ」隔で多数取付けられている（図示省略
）。又水管９は、上下かつ左右方向に隣接する水管９．
９のピッチｔ２が水管９の外径寸法ｔ１より小さくなる
ように、すなわち垂直方向にみた場合水管９相互間にす
き間を生じないように配列されている。

又、第２図は本発明による燃焼装置の他の実施例におけ
る熱交換器の要部断面図であり、熱交換器８ａは第１図
に示す熱交換器８と同様に多数の吸熱用フィン１１と複
数の水管９ａからなるが、この場合は水管９ａの配列に
は第１図の場合のような制限がなく吸熱用フィン１１の
上下先端部に折曲げ部１１ａを設けた点が異なっている
。

上記折曲げ部１１ａの横寸法ｔ３は吸熱用フィン１１間
の寸法ｔ４の５以上であり、したがって垂直方向にみた
場合に吸熱用フィン１１間にすき間を生ずることがない
。

〔作用〕

本発明によると、バーナプレート３に形成される短い火
炎１１によりふく射体４が加熱され、ふく射体４からふ
く射エネルギが放射される。この際熱交換器８における
水管９の上記配列あるいは吸熱用フィン１１の折曲げ部
１１ａの形成によりふく射エネルギが有効に水管９に吸
収される。このため燃焼ガスは下部燃焼空間５内におい
て高温（約２０００に０程度）となっているがふく射体
４を通過した後では温度を１００〜２００に’程度下げ
ることができる。

一般に炭化水素などの燃料ガスの燃焼は、燃料ガスが分
解してＣｏ、　Ｈ２となる一次反応とさらにＣＯがＣ０
２、Ｈ２がＨ２０（水蒸気）などになる二次反応からな
ること、又高温の燃焼の場合ＮＯｘが生成することやＨ
２がＨ２０になる反応は速くＣＯがＣＯ２になる酸化反
応が非常に遅いこと、さらにＣ０１ＮＯｘの平衡濃度が
燃焼温度及び空気比に依存することなども知られている
が、発明者らは計算及び実験で燃焼空間を小形化するの
に必要なＣＯとＮＯｘの抑制に有効な条件として空気比
が１．２〜】、４、温度が１４００〜１８００に’であ
ることを明らかにし本発明を完成した。

すなわら、本発明においては空気比を１．２〜１．４と
した場合、上記のようにふく射体４により下部燃焼空間
５内で高温となっている燃焼ガスはふく射体４を通過し
た後上部燃焼空間６内において低温となるためにＮＯｘ
　の生成が少なくなり又ＣｏのＣＯ２への酸化反応速度
も十分早くなり高濃度のＣＯやＮＯｘが放出されること
がない。

なお、本発明はガス給湯機を例にあげたが、空気との熱
交換を行う暖房機にも適用可能である。

又、使用する燃料についても、ガスに限定せず、灯油な
どの液体燃料を気化させて予混合燃焼させる方式にも適
用可能である。

〔発明の効果〕

本発明により、燃焼空間の温度をｃｏとＮＯｘの濃度の
抑制やＣＯのＣＯ２への酸化速度を早くする条件とする
ことができるため、ＣＯやＮＯｘの放出濃度を低くしな
がら燃焼装置の寸法を大幅に小形化することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による燃焼装置の一実施例を示す要部断
面図、第２図は本発明による燃焼装置の他の実施例にお
ける熱交換器の要部断面図、第３図は従来の燃焼装置の
要部断面図である。 符　　号　　の　　説　　明 １．１ａ・・・バーナ人口　　２．２ａ・・・予混合バ
ーナ３・・・バーナプレート　　　４・・・ふく射体５
・・・下部燃焼空間　　　６・・・上部燃焼空間７．７
ａ・・・燃焼空間　　８．８ａ、８ｂ・・・熱交換器９
．９ａ、９ｂ・・・水管　　１０．１０ａ・・・吸熱用
フィン１１・・・吸熱用フィン、　　Ｉｌａ・・・折曲
げ部１２・・・火炎。 代理人　弁理士　廣　瀬　　　　章 昭和６３年２　月 １．事件の表示 昭和６２年特許願第２６６８０６号 ２、発明の名称 燃焼装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 名　称　（４４５）　日立化成工業株式会社４、代　理
　人 電話東京３４６−３１１１（大代表） ５、補正命令の日付（発進口）　昭和６３年１月２６日
６、／補正の対象 図　　　面 ７、／補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質のバーナプレートを有する予混合バーナと、
   吸熱用フィンを取付けた複数の水管を有する熱交換器と
   、バーナプレートと熱交換器との間に設けられた燃焼空
   間とからなる燃焼装置において、燃焼空間を有孔のふく
   射体により２分割し上部燃焼空間と下部燃焼空間とを形
   成するとともに、熱交換器を燃焼ガスが十分接触しうる
   ように構成したことを特徴とする燃焼装置。 ２、熱交換器が、上下かつ左右方向に隣接する複数の水
   管のピッチを水管の外径寸法よりも小さくなるように配
   列したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の燃焼装置。 ３、熱交換器が、吸熱用フィンの上下先端部に、吸熱用
   フィン間の寸法の１／２以上となる横方向寸法を有する
   折曲げ部を設けたものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の燃焼装置。 ４、下部燃焼空間が、バーナプレートに形成する火災の
   高さの１〜２倍の高さ寸法を有するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載
   の燃焼装置。