JPH0674816U - 低ＮＯｘガスバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低圧ガスが使用でき、バーナ空気差圧が小さ
く、燃焼量を増加してもリフトの発生が防止された低Ｎ
Ｏｘガスバーナを提供する。 【構成】 斜めの燃料ガス噴出孔10bを持つメインノズ
ル10aと、ノズル10aの周囲に燃焼空気を噴出する１次空
気通路22を形成した内筒20とを備えたガスバーナに、内
筒20の外周面に形成した２次空気通路23と、外筒21との
間に再循環流路24を形成する円筒部及びコーン部からな
り、２次空気通路23から噴出した２次空気を再循環流路
24に流入させるエアコーン9と、エアコーン9の円筒部及
び２次空気通路23の下流端近傍に再循環流路24及び２次
空気通路23を燃焼室と連通する再循環開口（燃焼ガスの
流路）である隙間環状部14とを設け、このような低NOx
ガスバーナのメインノズル10aの外周上の数個所に、軸
方向に対し略垂直に補助炎口40を設け、火炎のリフトを
防ぎ燃焼量上限を改善した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は低ＮＯｘガスバーナに係り、特に吸収式冷凍機や温水機等の加熱源と して使用され、排ガス中のＮＯｘ低減を配慮した低ＮＯｘガスバーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来知られている低ＮＯｘガスバーナとしては、実開平２−６２２２３号公報 や実開平２−１４０１２２号公報、さらに、実開昭６２−１８８０６号公報記載 のバーナがある。図７及び図８に実開平２−６２２２３号公報に記載されたバー ナの構造の例を示す。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来知られている低ＮＯｘガスバーナは、使用するガスの圧力がすくなくとも ２０００ｍｍＡｑを超える場合に適用されるものであって、圧力が２００ｍｍＡ ｑ程度である一般の低圧ガスを使用することができなかった。このような低圧ガ スを使用する場合は、別にブースターを設けてガスの圧力をあげてやる必要があ った。

【０００４】 また、例えば、実開平２−６２２２３号公報や実開平２−１４０１２２号公報 に記載されたバーナでは、バーナ空気差圧（燃焼室圧力とバーナに供給された空 気圧力の差圧）が大きいため、燃焼用送風機が大きくなり、設備コストの増加、 エネルギ消費の増加、騒音の増加などが避けられなかった。さらに、実開昭６２ −１８８０６号公報記載のバーナは、低圧ガスを使用できるけれども、構造が複 雑になるという問題があった。

【０００５】 そこで本出願人は、低圧ガスが使用でき、バーナ空気差圧の小さい低ＮＯｘガ スバーナを提供した（実願平３−４０５３５号参照）。 しかし、ガスの燃焼量を増加していくと火炎の振動、すなわち火炎がリフトす る現象が発見された。リフトとは、ガスの燃焼速度は空気を混合していくとある 程度増加していくが、炎口からの噴出速度が燃焼速度を上まわると、火炎は付着 点からはなれて安定せず、火炎の吹き飛びが生じることをいう。

【０００６】 本考案の目的は、燃焼量を増加してもリフトの発生が防止され、しかも低圧ガ スが使用でき、バーナ空気差圧の小さい低ＮＯｘバーナを提供することである。

【０００７】

【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考案の低ＮＯｘガスバーナは、燃料ガスをノズル 中心線に対して外方に噴出するガス噴出孔を有するメインノズルと、該メインノ ズルの周囲を同心状に覆うように配置され、前記メインノズルの周囲に燃焼空気 を噴出させる１次空気通路を形成する内筒とを含んでなるガスバーナにおいて、 前記内筒の外周面に沿って軸方向に形成された２次空気通路と、前記内筒の下流 側端部外周面との間に再循環流路となる間隔をおいて同心状に配置された円筒部 及びコーン部からなり、前記２次空気通路から噴出された２次空気が前記再循環 流路上流端に流入するように構成されたエアコーンと、該エアコーンの円筒部及 びまたは前記２次空気通路の下流端近傍に形成されて前記再循環流路及びまたは 前記２次空気通路を燃焼室と連通する再循環開口とを含んでなり、前記メインノ ズルの外周上で、かつ、該メインノズルの外周に装着され、複数の小孔を形成し た円環状の保炎板の前方又は後方近傍の位置に、前記１次空気の流れ方向に対し て垂直又は垂直に近い角度で、１ないし複数個の補助炎口を設けてなることを特 徴とするものである。

【０００８】

【作用】

上記構成によれば、補助炎口を設けることにより、補助炎口から噴出した燃料 ガスは、保炎板によって巻き込まれた空気の作用で、保炎版端面に火炎を形成す る。この場合、燃料ガスの噴出速度か小さいと補助炎口の近くで保炎し、噴出速 度が大きくても、保炎板の大きさが十分に大きいと保炎板で保炎する。この火炎 により、リフトが抑制される。

【０００９】 また、２次空気通路から噴出される２次空気はエアコーンの再循環流路に流入 し、エアコーンのコーン部でノズル中心線方向に向きを変えられて燃焼している 火炎の内部に浸透する。また、この２次空気が再循環開口を通過する際、再循環 開口近傍の圧力が低下し、その付近の燃焼ガスは２次空気に吸引されて２次空気 とともに再循環流路に流入する。再循環流路に流入した燃焼ガスも、２次空気と ともにエアコーンのコーン部でノズル中心線方向に向きを変えられて燃焼してい る火炎の内部に流入し、火炎の燃焼温度を低下させ、かつ、燃焼部の酸素分圧を 低下させる。この燃焼温度の低下と酸素分圧の低下により、ＮＯｘの発生が抑制 される。

【００１０】 しかも、ノズル先端部にエアコーンが設けられて燃焼ガスの再循環流路が燃焼 室と区画され、さらに、燃焼ガスの再循環を駆動するための２次空気がそれ用の 通路を通って供給されるので、２次空気の圧力と燃焼室の圧力との差が少なくて も十分な量の燃焼ガスの再循環が行われる。さらに、エアコーンの設置により、 圧力が２００ｍｍＡｑ程度の低圧ガスを燃焼させた場合もＮＯｘの発生量が低下 する。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の実施例を、図面を参照して説明する。 図１は、本実施例の低ＮＯｘガスバーナの全体構成を示す縦断面図、図２は、 図１におけるＩ−Ｉ線矢視図である。これらの図に示すように、本実施例の低Ｎ Ｏｘガスバーナは、中央部に貫通孔を有する円盤状のノズルパイプホルダー５と 、該貫通孔に挿通されノズルパイプホルダー５に固着されたノズルパイプ４と、 ノズルパイプ４の先端に装着された円錐台状のメインノズル１０ａと、メインノ ズル１０ａの傾斜面部に形成された複数のガス噴出孔１０ｂと、メインノズル１ ０ａの外周に装着された円環状の保炎板１２と、保炎板１２の前記メインノズル １０ａと同心状の円周線上に複数個形成された小孔１５と、ノズルパイプホルダ ー５に一端を固着され、ノズルパイプ４及びメインノズル１０ａの外周を同心状 に覆う内筒２０と、ノズルパイプホルダー５の外周面に固着された円盤状のバッ クプレート２と、バックプレート２に固着されて内筒２０の外周面との間に環状 の空気通路１ａを形成するフランジ付円筒状のウインドボックス１と、ウインド ボックス１のフランジ内周面に一端を固着され、他端を円環状の端板２１ａを介 して内筒２０の外周面に固着された外筒２１と、端板２１ａに形成された２次空 気噴出孔８と、内筒２０の先端部外周面との間に内筒と同心状の再循環流路２４ を形成して装着された円筒部及び該円筒部の下流端に接続されて先端が中心側に しぼりこまれた断面をなすコーン部からなるエアコーン９と、ノズルパイプホル ダー５外周面に装着されたスパークロッド６、フレームロッド７及びパイロット バーナ１１と、空気通路１ａ部の内筒２０に形成された１次空気孔３と、保炎板 １２の外周縁と内筒２０の内周面の間に形成された環状部１６とを含んで構成さ れている。内筒２０の内周面とノズルパイプ４の外周面の間には１次空気通路２ ２が、内筒２０の外周面と外筒２１の内周面の間には２次空気通路２３が、それ ぞれ形成されている。また、エアコーン９の後端部と外筒２１の先端部の間には バーナ軸方向の隙間ができており、再循環開口（燃焼ガスの流路）である隙間環 状部１４をなしている。

【００１２】 このような低ＮＯｘガスバーナにおいて、本実施例では、図３の斜視図に示す ように、メインノズル１０ａの外周上の１ないし数個所に、メインノズル１０ａ の軸方向に対して垂直もしくは垂直に近い角度で、補助炎口４０が設けられてい る。

【００１３】 このように、補助炎口４０を設けることにより、図３、又は図４の拡大図に示 すように、補助炎口４０から噴出した燃料ガス４１は、保炎板１２によって巻き 込まれた空気４２の作用で、保炎版１２の端面に火炎４３を形成し、この火炎４ ３により、リフトが抑制される。この場合、燃料ガス４１の噴出速度か小さいと 、補助炎口４０の近くで保炎し、噴出速度が大きくても、保炎板１２のＬ寸法が 大きく、すなわち保炎板１２の大きさが十分に大きいと、保炎板１２で保炎する 。

【００１４】 補助炎口を設けた本実施例と従来例との効果の相違を、図５及び図６により説 明する。図５は本実施例の、図６は従来のバーナの燃焼範囲を示す図である。従 来のバーナでは、図６に示すように、燃焼量を増加させ、また空気量を減少して いき、排気ガス中の酸素量が減少すると、燃焼量１０〜１２万キロカロリー、排 気ガス中の酸素量２〜５％で、リフトが発生した。一方、補助炎口を設けた本実 施例では、図５に示すように、燃焼量を増加させ、空気量が減少しても、リフト が生じることなく燃焼し、燃焼量上限の改善されたバーナであることがわかる。 尚、図３に示すように、ノズルパイプ４の外周上の１ないし数個所に、補助炎口 ４５を設けても、同様の作用効果がある。

【００１５】 次に、前述した全体構成からなる本実施例のガスバーナの燃焼について説明す る。 燃料のガスは、ノズルパイプ４を通ってメインノズル１０ａのガス噴出孔１０ ｂよりノズル中心に対し斜め外側に噴出される。ウインドボックス１には燃焼用 送風機３０が接続されており、燃焼用送風機３０から供給される燃焼用空気は、 空気通路１ａに入った後、１次空気孔３を経て１次空気通路２２を流れる１次空 気と、２次空気通路２３を流れる２次空気に分れる。１次空気はさらに、保炎板 １２の小孔１５を通るものと環状部１６を通るものとに分れる。

【００１６】 ガス噴出孔１０ｂから噴出されたガスは、保炎板１２の小孔１５及び保炎板１ ２の外縁に保炎される。メインノズル１０ａの近傍に形成される火炎は燃料過剰 の低酸素燃焼となり、火炎温度が低下するとともに酸素分圧が低下するのでサー マルＮＯｘの発生が低減される。

【００１７】 一方、２次空気は２次空気通路２３を経て２次空気噴出孔８から噴出され、再 循環流路２４を通ってエアコーン９に流れ込む。このとき、炉内の燃焼ガスは、 隙間環状部１４内側を通過する２次空気の流れによって隙間環状部１４近傍に形 成される低圧力に吸引され、２次空気とともに再循環流路２４を通ってエアコー ン９に流れる自己再循環を形成する。この２次空気と燃焼ガスが混合された自己 再循環流は、前記コーン部により流れ方向がノズル中心方向に曲げられ、燃焼中 の火炎内部に浸透する。この浸透により火炎燃焼温度及び燃焼部の酸素分圧が低 下するので、さらにサーマルＮＯｘの発生が抑制される。

【００１８】 このように、本実施例によれば、エアコーンに流入する２次空気によって燃焼 ガスの再循環が促進され、２次空気とともに火炎中に浸透する燃焼ガスによって 火炎燃焼温度及び燃焼部の酸素分圧が低下するのでサーマルＮＯｘの発生が抑制 されるとともに、エアコーン９の下流側は中心部に向かって絞られているので、 火炎内部の不完全燃焼域に対しても十分に２次空気を浸透させることができ、一 酸化炭素等の発生が防止される。また、再循環が効果的に行われるので、燃料ガ スの圧力が２００ｍｍＡｑ程度の低圧でも十分な低ＮＯｘ燃焼が行われる。そし て、燃焼量を増加してもうリフトが発生することのない、燃焼量上限の改善され た低ＮＯｘバーナを得ることができる。

【００１９】 上記実施例においては、燃焼ガスは隙間環状部１４を通って再循環するが、エ アコーン９の円筒部と外筒２１を連続した円筒として形成し、この円筒面に独立 した複数の開口を設けて２次空気通路２３もしくは再循環流路２４と燃焼室とを 連通させ、これら開口を通して燃焼ガスの再循環を行わせてもよい。さらに、開 口の形状を２次空気を駆動流体とするエゼクタ形状とすれば、燃焼ガスの再循環 をより促進させることが可能である。

【００２０】

【考案の効果】

本考案によれば、ノズル先端部に燃焼室と火炎の根もと部を隔離するエアコー ンが設けられ、該エアコーンを経由して２次空気を噴出させることにより燃焼ガ スの再循環が行われるので、ガスバーナに低圧ガスを使用することが可能となり 、バーナ空気差圧も小さくてすむので、従来のガス配管及び燃焼用送風機を変更 することなく使用することができ、燃焼排ガスの低ＮＯｘ化が容易である。しか も、ノズルに補助炎口を設けることにより、燃焼量上限の改善されたバーナが得 られる。 また構造がシンプルであり、燃焼用送風機も小型のものですむので、設備コス トが安く、騒音も低く、エネルギ消費も少なくてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す実施例のＩ−Ｉ線矢視横断面図であ
る。

【図３】図１に示す実施例のノズル部の斜視図である。

【図４】図３の一部を拡大した断面図である。

【図５】本実施例のバーナの効果を示す図である。

【図６】従来のバーナの効果を示す図である。

【図７】従来技術の例を示す縦断面図である。

【図８】図７に示す従来例のII−II線矢視横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ウインドボックス １ａ 空気通路 ２ バックプレート ３ １次空気孔 ４ ノズルパイプ ５ ノズルパイプホルダー ６ スパークロッド ７ フレームロッド ８ ２次空気噴出孔 ９ エアコーン １０ａ メインノズル １０ｂ ガス噴出孔 １１ パイロットバーナ １２ 保炎板 １４ 隙間環状部 １５ 小孔 １６ 環状部 ２０ 内筒 ２１ 外筒 ２１ａ 端板 ２２ １次空気通路 ２３ ２次空気通路 ２４ 再循環流路 ３０ 燃焼用送風機 ４０、４５ 補助炎口 ４１ 燃料ガス ４２ 空気 ４３ 火炎 Ｌ 保炎板寸法

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスをノズル中心線に対して外方に
   噴出するガス噴出孔を有するメインノズルと、該メイン
   ノズルの周囲を同心状に覆うように配置され、前記メイ
   ンノズルの周囲に燃焼空気を噴出させる１次空気通路を
   形成する内筒とを含んでなるガスバーナにおいて、 前記内筒の外周面に沿って軸方向に形成された２次空気
   通路と、前記内筒の下流側端部外周面との間に再循環流
   路となる間隔をおいて同心状に配置された円筒部及びコ
   ーン部からなり、前記２次空気通路から噴出された２次
   空気が前記再循環流路上流端に流入するように構成され
   たエアコーンと、該エアコーンの円筒部及びまたは前記
   ２次空気通路の下流端近傍に形成されて前記再循環流路
   及びまたは前記２次空気通路を燃焼室と連通する再循環
   開口とを含んでなり、前記メインノズルの外周上で、か
   つ、該メインノズルの外周に装着され、複数の小孔を形
   成した円環状の保炎板の前方又は後方近傍の位置に、前
   記１次空気の流れ方向に対して垂直又は垂直に近い角度
   で、１ないし複数個の補助炎口を設けてなることを特徴
   とする低ＮＯｘガスバーナ。