JPH076613B2 - ガスバーナの使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出する
炎口を多数並設したガスバーナの使用方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、第11図に示すように、多数の炎口（31）を並べて
形成したバーナ本体（32）にミキサー（33）を接続し、
管路（34）からの燃料ガスとブロワ（Ｂ）からの燃焼用
空気をミキサー（33）で混合して炎口（31）に分配供給
するように構成していた。

このような構成のバーナにおいては、炎口に供給される
混合ガスの濃度は一定であり、バーナ能力から決定され
る所定の燃焼負荷及び空気比以下の状態で、バーナは使
用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、燃焼室負荷の増大とともに炎のリフトが生じや
すく、また、空気比の変更とともに不完全燃焼が生じや
すいため、ターンダウン比拡大及び燃焼安定性向上の面
で一層の改良の余地があった。

本発明の目的は、炎のリフトを抑制しながら燃焼室負荷
を増大でき、かつ、空気比を大きく変更しても完全燃焼
を維持できるようにし、ターンダウン比が十分に大きく
て燃焼安定性が優れたガスバーナの使用方法を得ること
にあり、さらに低ノックス燃焼が可能なガスバーナの使
用方法を得ることにある。

〔問題を解決するための手段〕

本願発明の特徴手段は、ガスバーナとして、多数の炎口
が偏平形状に形成され、炎口の一部である濃炎形成用炎
口に供給する混合ガスの燃料ガス濃度を炎口の残部であ
る淡炎形成用炎口に供給する混合ガスの燃料ガス濃度よ
り高くする燃料ガス濃度調整手段を備え、濃炎形成用炎
口と淡炎形成用炎口とが少なくとも一方の長辺部におい
て互いに隣接されて並設されるとともに、火焔形成方向
における両炎口の開口位置がほぼ同一レベルに形成され
たガスバーナを使用し、 濃炎形成用炎口に供給される混合ガスの燃料ガス濃度を
形成される燃焼炎が内炎を備えたものとなる濃度に設定
し、淡炎形成用炎口に供給される混合ガスの燃料ガス濃
度をほぼ爆発下限界濃度に設定して、濃淡燃焼をおこな
うことにあり、その作用・効果は次の通りである。

〔作 用〕

多炎口型のガスバーナにおいて燃焼室負荷の増大に伴う
炎のリフトを抑制すると共に、空気比変更に伴う不完全
燃焼防止に有効な手段を、各種実験によって追究した結
果、従来バーナのように全ての炎口に同質の混合ガスを
供給するよりも、本発明のバーナの使用方法のように、
上記特定構成の多炎口型バーナを採用し、隣接した炎口
の一方に燃料ガス濃度の高い混合ガスを、かつ他方に燃
料ガス濃度の低い混合ガスを供給すると、炎のリフト防
止と不完全燃焼防止の両方を一挙に図れる事実を見出し
た。

即ち、濃淡燃焼を高負荷燃焼で達成するには、火炎の安
定化を図る必要があるが、本願に採用されるガスバーナ
では濃炎及び淡炎が形成される炎口が共に偏平形状に構
成され、薄い帯状の炎が形成される。さらに、火炎形成
方向における両炎口の位置がほぼ同一レベルに保たれる
ことにより、濃炎形成用炎口と淡炎形成用炎口の炎はそ
の炎口側の長辺部で長い範囲に渡って干渉しあい、安定
して形成される濃炎から淡炎部に燃料ガス供給、さらに
は燃焼エネルギー供給がスムーズにおこなわれて（この
ことは、炎口から離間する方向である火炎形成方向につ
いても言える）、濃炎が淡炎を有効且つ安定してサポー
トし、淡炎側の燃焼状態を安定させる。ここで、互いの
干渉部が大きく取れていることが、本願の一つの特徴で
ある。従って、高負荷燃焼においても完全で、安定した
燃焼が可能となる。

そして、濃炎形成用炎口に供給される混合ガスの燃料ガ
ス濃度を形成される燃焼炎が内炎を備えたものとなる濃
度に設定し、燃料ガス濃度の低い混合ガスの燃料ガス濃
度をほぼ爆発下限界濃度に設定すると、上記のような安
定燃焼域の拡大、完全燃焼域の拡大の効果を得られる状
況において、安定燃焼状態をさらに確実なものとし、低
濃度側の炎口における逆火を回避でき（この場合、高濃
度側の炎口における逆火は起こり難い）、機器全体とし
て従来より高負荷で、且つ発生するNOxの少ない燃焼を
おこなうことができる。

さらに説明すると、空気比と燃焼室負荷を種々変更し
て、炎のリフト域と安定燃焼域を本発明バーナと従来バ
ーナについて調べたところ、第９図に示す結果を得た。
つまり、本発明バーナでは、実線より上方の領域で炎の
リフトを生じて、実線より下方の領域で安定燃焼し、他
方、従来バーナでは、点線より上方の領域で炎のリフト
を生じて、点線より下方の領域で安定燃焼したのであ
り、本発明バーナの方が燃焼室負荷を炎のリフト無しで
増大できる事実を確認できた。

また、空気比と燃焼室負荷を種々変更して、CO濃度がCO
₂濃度の1/100より高くなる不完全燃焼域と1/100以下に
なる完全燃焼域を、燃焼室内で同一ガスを燃焼させて、
本発明バーナと従来バーナについて調べたところ、第10
図に示す結果を得た。つまり、本発明バーナでは、実線
の左側と点線の右側で不完全燃焼を生じ、実線と点線の
間で完全燃焼し、他方、従来バーナでは、一点鎖線の左
側と二点鎖線の右側で不完全燃焼を生じ、一点鎖線と二
点鎖線の間で完全燃焼したのであり、本発明バーナの方
が空気比を不完全燃焼無しで大きく変更できる事実を確
認できた。

〔発明の効果〕

結果、発生するNOxを抑えた状態での燃焼室負荷の増
大、ターンダウン比の拡大、燃焼安定性の向上を一挙に
図れ、燃焼性能において一段と優れた多炎口型のガスバ
ーナの使用方法を得ることができた。

〔実施例〕

次に実施例を示す。

第１図及び第２図に示すように、バーナ本体（１）の周
部に多数の炎口（２），（３）を並設し、円筒状に並べ
た多数の羽根（4a）や電動モータ（4b）から成る遠心フ
ァン（４）を、バーナ本体（１）の内部に羽根（4a）を
かつ外側にモータ（4b）を配置した状態でバーナ本体
（１）に付設し、羽根（4a）の内側に臨む空気吸入口
（５）をバーナ本体（１）に形成し、燃料ガス供給用ノ
ズル（６）を羽根（4a）の内側に配置し、羽根（4a）の
内側で１次燃料ガスと空気を混合し、その混合ガスを羽
根（4a）から炎口（２），（３）に送り、炎口（２），
（３）夫々の外側に炎を形成するように構成してある。

バーナ本体（１）に、多数の燃料ガス供給路（７）を形
成し、かつ、それら燃料ガス供給路（７）から炎口の一
部（２）に２次燃料ガスを供給する多数の小孔（８）を
形成し、それら一部の炎口（２）に供給する混合ガスの
燃料ガス濃度を、炎口の残部（３）に供給する混合ガス
の燃料ガス濃度よりも高くできるように構成してある。

燃料ガス濃度の高い混合ガスを噴出する炎口（２）と、
燃料ガス濃度の低い混合ガスを噴出する炎口（３）を、
互に隣接配置し、内炎付の炎と内炎無しの炎が隣接して
形成され、燃焼室負荷とターンダウン比が大きくなるよ
うに、かつ、完全燃焼性能が向上するように構成してあ
る。

バーナ本体（１）を形成するに、第３図の示すように、
円盤状の第１ないし第６部材（９）ないし（14）を多数
が重なった状態で一体化してあり、次に第１ないし第６
部材（９）ないし（14）を詳細に説明する。

（イ）第１部材（９） 電動モータ（4b）の回転軸を通すための小孔（9a）を中
央に形成し、第２部材（10）との間に炎口（３）を形成
するためにスペーサ（9b）を放射状に配置して設けてあ
る。

（ロ）第２部材（10） 羽根（4a）を入れるための開口（10a）を中央に形成
し、第３部材（11）との間に燃料ガス供給路（７）を形
成するために内外のリング状スペーサ（10b），（10c）
を設けてある。

（ハ）第３部材（11） 羽根（4a）を入れるための開口（11a）を中央に形成
し、第４部材（12）との間に炎口（２）を形成するため
にスペーサ（11b）を放射状に配置して設け、第２又は
第５部材（10），（13）との間の燃料ガス供給路（７）
と炎口（２）を連通する小孔（８）をスペーサ（11b）
の間夫々に形成し、第３部材（11）側から第２又は第５
部材（10），（13）側に燃料ガスを送るための開口（11
c）を膨出部に形成してある。

（ニ）第４部材（12） 羽根（4a）を入れるための開口（12a）を中央に形成
し、第５部材（13）との間に炎口（３）を形成するため
にスペーサ（12b）を放射状に配置して設け、第５部材
（13）側から第３部材（11）側に燃料ガスを送るための
開口（12c）を膨出部に形成してある。

（ホ）第５部材（13） 羽根（4a）を入れるための開口（13a）を中央に形成
し、第３部材（11）との間に燃料ガス供給路（７）を形
成するために内外のリング状スペーサ（13b），（13c）
を設け、第４部材（12）の開口（12c）に連通させる開
口（13d）を形成してある。

（ヘ）第６部材（14） 第５、第３及び第４部材（13），（11），（12）をその
順に重ねて成るユニットのうち端部に位置するものの第
４部材（12）との間に炎口（３）を形成するためのもの
であって、羽根（4a）を入れられる空気吸入口（５）を
中央に形成し、第４部材（12）の開口（12c）に連通さ
せる燃料ガス供給管（14a）を設けてある。

よって、このガスバーナにおいては、多数の炎口
（２），（３）が偏平形状に形成され、燃料ガス濃度の
高いガスが供給される炎口が濃炎形成用炎口（２）とし
て、残余の炎口が淡炎形成用炎口（３）として形成され
ている。そして、これらの炎口（２），（３）は、少な
くとも一方の長辺部（ガスバーナの周方向に形成されて
いる辺部）において互いに隣接されて並設されるととも
に、火焔形成方向（ガスバーナの径方向）における両炎
口（２），（３）の開口位置が、ほぼ同一レベルに形成
されている。

〔別実施例〕

次に別実施例を説明する。

燃料ガスと燃焼用空気を混合して炎口（２），（３）に
供給するための具体構成は適当に変更でき、例えばベン
チュリーミキサーにおいてブロワで加圧供給される空気
で燃料ガスを吸入混合したり、ブンゼン方式で噴出され
る燃料ガスにより空気を吸入混合してもよい。また、燃
料ガスの種類は都市ガス、天然ガス、プロパンガス、そ
の他いかなるものでもよい。

炎口（２），（３）は個数、偏平形状条件下での形状、
寸法、濃炎形成用炎口と淡炎形成用炎口との配置におい
て、少なくとも一方の長辺部が互いに隣接されている条
件下での配置、その他において適宜選定できる。

バーナ本体（１）を円盤状の部材を重ねて形成するに、
円盤状部材の形状を適当に変更できる。

例えば、第４図に示すように、第３図で示したものの第
３部材（11）を第７部材（15）にかつ第５部材（13）を
第８部材（16）に夫々変えて、第７、第４及び第８部材
（15），（12），（16）をその順に重ねて成るユニット
を適当数並べてもよく、第７部材（15）及び第８部材
（16）を次のように形成してある。

（イ）第７部材（15） 羽根（4a）を入れるための開口（15a）を中央に形成
し、第４部材（12）との間に炎口（２），（３）を形成
するためにスペーサ（15b）を放射状に配置して設け、
第２又は第８部材（10），（16）との間の燃料ガス供給
路（７）と一部の炎口（２）を連通する小孔（８）をス
ペーサ（15b）の間に形成し、第４部材（12）側から第
２又は第８部材（10），（16）側に燃料ガスを送るため
の開口（15c）を膨出部に形成してある。

（ロ）第８部材（16） 羽根（4a）を入れるための開口（16a）を中央に形成
し、第７部材（15）との間に燃料ガス供給路（７）を形
成するために内外のリング状スペーサ（16b），（16c）
を設け、第４部材（12）の開口（12c）に連通させる開
口（16d）を形成し、第４部材（12）との間に形成され
る炎口（２），（３）の一部（２）に燃料ガス供給路
（７）を連通する小孔（８）を形成してある。

要するに、燃料ガス濃度の高い混合ガスを噴出する炎口
（２）と、燃料ガス濃度の低い混合ガスを噴出する炎口
（３）を、周方向及び中心方向の両方において交互に配
置してもよい。

また、第５図に示すように、第１部材（９）側に第９部
材（17），（17′）と第10部材（18）から成るユニット
を適当数並べ、第６部材（14）側に第11部材（19）と第
12部材（20）を並べてもよく、第９ないし第12部材（1
7）ないし（20）は次のように形成してある。

（イ）第９部材（17）又は（17′） 羽根（4a）を入れるための開口（17a）を中央に形成
し、第10又は第11部材（18），（19）との間に炎口
（２），（３）を形成するために筒状部（17b）とスペ
ーサ（17c）を交互に配置して設け、筒状部（17b）内に
形成される燃料ガス供給路（７）と一部の炎口（２）を
連通する小孔（８）を筒状部（10b）に形成してある。
但し、第１部材（９）の隣の第９部材（17′）において
は、筒状部（17b′）が有底状になっている。

（ロ）第10部材（18） 第９部材（17）とほぼ同様に開口（18a）、筒状部（18
b）、スペーサ（18c）を形成してあり、小孔（８）の位
置が反対になっているだけが第９部材（17）と相違して
いる。

（ハ）第11部材（19） 第９部材（17）とほぼ同様に開口（19a）、筒状部（18
b）、スペーサ（18c）を形成してあり、小孔（８）の無
い点だけが第９部材（17）と相違している。

（ニ）第12部材（20） 羽根（4a）を入れるための開口（20a）を中央に形成
し、第６部材（14）との間に燃料ガス供給路（７）を形
成するめに内外のリング状スペーサ（20b），（20c）を
設け、第11部材（19）の筒状部（18b）に連通する複数
の開口（20d）を形成してある。

要するに、第４図のものと同様に炎口（２），（３）を
周方向及び中心方向の両方において交互に配置し、さら
に、燃料ガス供給路（７）を入口側に１箇所で複数の分
岐してもよい。

また、第６図に示すように、第５図のものから第９部材
（17），（17′）を省略して、円盤状の部材の種類を少
なくしてもよい。但し、第10部材（18）のうち第１部材
（９）の隣のもの（18′）においては、筒状部（18
b′）が有底状になっている。

さらに、第１ないし第12部材（９）ないし（20）を角型
の盤状に形成してもよく、また、盤状の部材（９）ない
し（20）の重ね合わせによらないでバーナ本体（１）を
形成してもよい。但し盤状の部材（９）ないし（20）の
重ね合わせにすると、燃焼面の大きさや発熱量の設計変
更、製作などを容易にできる。

要するに、炎口の一部（２）に供給する混合ガスの燃料
ガス濃度を、炎口の残部（３）に供給する混合ガスの燃
料ガス濃度よりも高くする濃度調整手段（７），（８）
を、バーナ本体（１）に適当な構造で備えさせてあれば
よい。

分配用手段（４），（６）により炎口（２），（３）に
分配される混合ガスの燃料ガス濃度をほぼガス爆発下限
界濃度（入≒1.8〜2.2）にすると、前述の実施例のよう
に、炎口（２）内で燃料ガス供給手段（７），（８）に
より２次燃料ガスを供給して、燃料ガス濃度の高い混合
ガスを造る場合、炎口（２），（３）よりも上流側への
逆火を無くせ、バーナの焼損防止に有効である。

また、炎口（２）と炎口（３）の間に位置する隔壁に、
炎口（３）側に突出する多数のスタッドを形成すると、
炎口（２）内の燃料ガス濃度が高い混合ガスにおける昇
温を抑制でき、逆火防止に有効である。

ガスバーナの用途や加熱目的は不問であり、例えば第７
図及び第８図に示すように瞬間式湯沸器に利用してもよ
く、次にその詳細を説明する。

バーナ本体（１）の外周部をケース（21）で囲み、バー
ナ本体（１）を囲むリング状の伝熱フィン（22）の多数
を、水管（23）に付設してケース（21）内に配置し、伝
熱フィン（22）の内側の環状燃焼室（24）と外側の環状
排気路（25）を、伝熱フィン（22）どうしの間に形成し
た排気路で接続し、排気路（25）に連通する排気管（2
6）をケース（21）に設け、水管（23）の一端（23a）か
ら供給した冷水を水管（23）の他端（23b）から湯にし
て回収するように構成してある。また、羽根（4a）とバ
ーナ本体（１）の間に、金網やパンチングメタルから成
る円筒状の多孔体（27）を配置して、空燃混合ガスの混
合促進と炎口（２），（３）への均等分配を図ってあ
る。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示し、第１図は
断面図、第２図は第１図のII−II線矢視図、第３図はバ
ーナ本体の分解斜視図である。 第４図ないし第６図は本発明のバーナ本体の各別の実施
例を示す分解斜視図である。 第７図は本発明の別実施例を示す断面図であり、第８図
は第７図のVIII−VIII線矢視図である。 第９図及び第10図は夫々実験結果を示すグラフである。 第11図は従来例の概念図である。 （２），（３）……炎口、（７），（８）……燃料ガス
濃度調整手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出す
   る炎口（２），（３）を多数並設したガスバーナにおい
   て、 前記ガスバーナとして、前記多数の炎口（２），（３）
   が偏平形状に形成され、前記炎口（２），（３）の一部
   である濃炎形成用炎口（２）に供給する混合ガスの燃料
   ガス濃度を前記炎口（２），（３）の残部である淡炎形
   成用炎口（３）に供給する混合ガスの燃料ガス濃度より
   高くする燃料ガス濃度調整手段（７），（８）を備え、
   前記濃炎形成用炎口（２）と前記淡炎形成用炎口（３）
   とが少なくとも一方の長辺部において互いに隣接されて
   並設されるとともに、火焔形成方向における両炎口
   （２），（３）の開口位置がほぼ同一レベルに形成され
   たガスバーナを使用し、 前記濃炎形成用炎口（２）に供給される混合ガスの燃料
   ガス濃度を形成される燃焼炎が内炎を備えたものとなる
   濃度に設定し、前記淡炎形成用炎口（３）に供給される
   混合ガスの燃料ガス濃度をほぼ爆発下限界濃度に設定し
   て、濃淡燃焼をおこなうガスバーナの使用方法。