JPH09112835A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弱燃焼時の燃焼用二次空気が直接一次炎孔部
に流入しないように燃焼用二次空気の流れを変えると共
に、一次燃焼室内に流入する燃焼用二次空気の量を少な
くすることにより、広範囲にわたってＮＯｘ発生量を抑
制するようにした燃焼装置を提供することを目的とする
ものである。 【解決手段】 上部に一次炎孔部６を有するバーナ本体
１或るいはバーナ本体の前記一次炎孔部６を覆うととも
に内部を一次燃焼室１１とする箱体９と、この箱体９の
上部に設けた矩形状の二次炎孔部１２とを備えた燃焼装
置Ｂであってさらに、前記一次炎孔部６よりも下方に位
置する箱体９適所に設けた二次空気供給部１４と、この
二次空気供給部１４からの燃焼用二次空気の流れを前記
一次炎孔部６から離れる方向に変えるとともに前記一次
炎孔部６よりも外側に対向するように設けた流れ方向変
更部材１５とを備え、この対向する流れ方向変更部材１
５の間隔Ｑよりも前記二次炎孔部１２の幅Ｐを小さくし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスファンヒータ
等の開放燃焼式ガス温風暖房機に用いられる燃焼装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃焼装置としては、例えば、特
公昭６１−５０２０２号公報や特公平４−４４１６６号
公報に開示されているように、上部に一次炎孔を有する
バーナ本体（ブンゼンバーナ）を備え、このブンゼンバ
ーナの上部（特に一次炎孔を形成した部分より若干下の
部分から上の部分）を、内部を一次燃焼室とした箱体で
覆うとともに、この箱体の上面部に二次炎孔を設けるこ
とにより、ブンゼンバーナの燃焼炎を一次炎孔の部分に
形成される一次燃焼炎と二次炎孔の部分に形成される二
次燃焼とに上下に分割し、２段燃焼を行わせることによ
り低ＮＯｘ化を図ったものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した燃
焼装置では、箱体の底壁に燃焼用二次空気を取り入れる
空気取入口が設けられ、この空気取入口から一次燃焼室
内に流入した燃焼用二次空気が、一次炎孔の近傍に直接
供給されていた。このように、一次炎孔の近傍に燃焼用
二次空気が供給されると、この燃焼用二次空気は燃焼用
一次空気と同じ働きをして、一次炎孔に形成される一次
燃焼炎が短炎化されるとともに高温化される。特に燃焼
用二次空気の量が規定値を超えて多くなると二次炎孔に
炎が形成されなくなる不具合がある。その中でも燃料供
給量並びに燃焼用一次空気が少なくなる弱燃焼時におい
ては、送風機の風量が絞られるため燃焼用二次空気も少
なくなるが、上述の現象が顕著になる即ち一次燃焼炎が
小さくなって一次燃焼室のみに燃焼炎が形成されること
になり、弱燃焼から強燃焼までの燃焼範囲において低Ｎ
Ｏｘ効果を期待できない不具合があった。

【０００４】そこで本発明では、特に弱燃焼時の燃焼用
二次空気が直接一次炎孔部に流入しないように燃焼用二
次空気の流れを変えると共に、一次燃焼室内に流入する
燃焼用二次空気の量を少なくすることにより、広範囲に
わたってＮＯｘ発生量を抑制するようにした燃焼装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部に一次炎
孔部を有するバーナ本体或るいはバーナ本体の前記一次
炎孔部を覆うとともに内部を一次燃焼室とする箱体と、
この箱体の上部に設けた矩形状の二次炎孔部とを備えた
燃焼装置において、前記一次炎孔部よりも下方に位置す
る箱体適所に設けた二次空気供給部と、この二次空気供
給部からの燃焼用二次空気の流れを前記一次炎孔部から
離れる方向に変えるとともに前記一次炎孔部よりも外側
に対向するように設けた流れ方向変更部材とを備え、こ
の対向する流れ方向変更部材の間隔よりも前記二次炎孔
部の幅を小さくしたものである。

【０００６】また、本発明の流れ方向変更部材は、バー
ナ本体に一体的に連設した底壁部と、この底壁部外端か
ら一次炎孔部よりも高い位置まで立ち上げられた起立壁
部とからなる折曲片により構成されているものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃焼装置の実施例
を図１乃至図４に基づいて説明する。図１は本発明の燃
焼装置の一実施例を示す縦断側面図、図２は同じく燃焼
装置の一部切欠状態の正面図、図３は横軸に一次燃焼室
（詳しくは二次炎孔部）の開口寸法を取り縦軸に二酸化
窒素の濃度を取り燃焼状態をパラメータにした場合の実
測図、図４は本発明の燃焼装置の他の実施例を示す縦断
側面図である。

【０００８】図１乃至図３において、Ｂはガスファンヒ
ータ等の開放燃焼式ガス温風暖房機に用いられる燃焼装
置であり、燃焼装置Ｂは後述するバーナ本体１と箱体９
とから構成される。

【０００９】図１において、バーナ本体１は、ガスノズ
ル２に対向する吸込口部３、混合管部４及び混合均圧部
５を有するとともに、混合均圧部５の上部には横長状の
一次炎孔部６を有しており、このバーナ本体１は２枚の
金属板を結合することにより各部を構成している。

【００１０】７はバーナ本体１の上部にスポット溶接し
た炎孔板であって、この炎孔板７の略中央部分は縦断面
略Ｍ字状に突出形成されており、この突出部分の上面の
長手方向には一次炎孔部６として複数のスリット状炎孔
８、８を適宜間隔で配列することにより形成している。

【００１１】９は前記バーナ本体１の吸込口部３を除く
略全体を覆う箱体であり、この箱体９の下半分の内部に
前後幅の狭いバーナ収納室１０を形成するとともに、上
半分の内部にこのバーナ収納室１０よりも前後幅の広い
一次燃焼室１１を形成している。また、この箱体９の上
面部分には、前記一次炎孔部６に対応するように横長矩
形状に開口した二次炎孔部としての単一の二次炎孔１２
が設けられ、この二次炎孔１２を形成する箱体上面の孔
縁全周には割れ防止と強度向上のために上向きのバーリ
ング１３を施している。特にこの二次炎孔１２の前後幅
をＰとする。

【００１２】１４、１４は箱体９内（例えばバーナ収納
室１０内）に燃焼用二次空気を導入するために箱体の側
壁に設けた二次空気供給孔であり、これら二次空気供給
孔１４、１４は径が約２ｍｍ程度に設定され、前記一次
炎孔部６よりも下方位置の箱体９の前後両面部にそれぞ
れ同数（例えば８個）づつ横並びに設けられている（図
２参照）。

【００１３】図１において、１５、１５は前記一次炎孔
部６の前後方向の両側部にそれぞれ設けられた縦断面略
Ｌ字状の一対の折曲片であり、これら折曲片１５、１５
は、それぞれバーナ本体１に略水平に連設され炎孔板７
を取り付けるための無孔の底壁部１５Ａ、１５Ａと、こ
れら底壁部１５Ａ、１５Ａの前後方向の各先端から略垂
直上向きでかつ突出形成した一次炎孔部６の上端よりも
高く立ち上げた無孔の起立壁部１５Ｂ、１５Ｂとを備え
る。またこの折曲片１５はバーナ本体１上部の長手方向
の略全長にわたって設けられるとともに、このバーナ本
体１の上端部に一体成形されている。

【００１４】そして、燃焼用二次空気は、二次空気供給
孔１４、１４から箱体９のバーナ収納室１０に導入され
て箱体９とバーナ本体１間の隙間を上昇する一方、その
上昇過程において前記折曲片１５、１５によって前記一
次炎孔部６から離れる方向にその流れる方向を変えら
れ、一次炎孔部６の方に入りにくくなる。このため折曲
片１５、１５は燃焼用二次空気の流れを変更することか
ら、流れ方向変更部材を構成するものである。

【００１５】また、前記起立壁部１５Ｂ、１５Ｂ間の内
幅寸法Ｑは、約６．５ｍｍに設定された一次炎孔部６の
前後方向の幅寸法ロに対して約４倍程度の約２４ｍｍに
設定されており、さらに、前記両起立壁部１５Ｂの高さ
寸法は、約４ｍｍに設定された一次炎孔部６の高さ寸法
に対して約２．５倍程度の約１０ｍｍに設定されてい
る。尚、前記両起立壁部１５Ｂ、１５Ｂは、一次炎孔部
６を挟んで互いに対向状態となっている。

【００１６】尚、図１中に示していないが、一次燃焼室
１１内に形成される一次燃焼炎は起立壁部１５Ｂから上
方に向けて略二次炎孔１２の部分くらいまで立ち昇り、
二次炎孔部１２上に形成される二次燃焼炎はこの二次炎
孔１２の上端部分（即ちバーリング１３の上端）から上
方に向けて立ち昇るように形成されるものである。尚、
弱燃焼時に形成される弱燃焼炎は、スリット状炎孔８の
前後方向の両端部分から上方に立ち昇るように形成され
る。

【００１７】上述の構成において、ガスノズル２からバ
ーナ本体１の吸込口部３へ噴出されたガス燃料は、周囲
の空気を燃焼用一次空気として吸引し、吸引された燃焼
用一次空気と略均一に混合されるかたちで混合管部４及
び混合均圧部５を経て上方に案内され、ガス燃料と燃焼
用一次空気との混合ガスは一次炎孔部６の各スリット状
炎孔８、８から上方に噴出される。

【００１８】ここで、約２４００ｋｃａｌ／ｈ程度の燃
焼量である強燃焼時には、一次燃焼室１１内で一次燃焼
を行い、一次燃焼炎が前記起立壁部１５Ｂ、１５Ｂ間上
に形成される。この時、一次空気量が略理論空気量にな
るように設定されている。特に、燃焼用二次空気は、図
１に実線矢印で示したように、二次空気供給孔１４、１
４から箱体９内のバーナ収納室１０に導入され、前記箱
体９とバーナ本体１間の隙間を上昇するが、バーナ本体
１上部の折曲片１５、１５により、その流れ方向を一次
炎孔部６から離れる方向に変更されて、大半が一次燃焼
炎の上部に供給されることとなる。

【００１９】そして、この燃焼用二次空気の量は、径が
約２ｍｍ程度に設定された二次空気供給孔１４、１４に
より、燃焼用一次空気よりも少量に抑えられ、特に強燃
焼では酸素不足ぎみの燃焼状態となっている。そのた
め、一次燃焼室１１内での一次燃焼は、燃焼が完結して
おらず、二次炎孔１２の部分で箱体９の周囲の空気を燃
焼用二次空気とする二次燃焼を行わせるように作用し、
二次燃焼炎が二次炎孔１２上に形成される。

【００２０】一方、必要に応じて燃焼量を絞り、約５０
０ｋｃａｌ／ｈ程度の燃焼量となる弱燃焼で燃焼させた
場合には、上述したように、一次炎孔部６上に小さな弱
燃焼炎（図示せず）が形成された状態での燃焼が行われ
る。

【００２１】この時、上昇する燃焼用二次空気が前記折
曲片１５、１５によって外側（前後方向）へ流れを変え
られるため、一次炎孔部６に形成される図示しない弱燃
焼炎は、この折曲片１５で囲まれた空間内に入り込み、
しかも折曲片１５、１５で燃焼用二次空気流から仕切ら
れるため、燃焼用二次空気は弱燃焼炎の低温部（即ち目
に見えない上方部分）にのみに供給されることとなる。

【００２２】図３には、二次炎孔部１２の前後幅寸法Ｐ
を起立壁部１５Ｂ、１５Ｂ間の内幅寸法Ｑ以下になるよ
うに、この２４ｍｍから４ｍｍ単位で減らした場合の二
酸化窒素の発生量の測定結果を示している。この測定結
果によれば、強燃焼時における二酸化窒素の発生量は、
二次炎孔部１２の幅寸法Ｐにほとんど依存しないが、弱
燃焼時におけるの二酸化窒素の発生量は、二次炎孔部１
２の幅寸法Ｐが小さくなればなるほど極端に小さくなる
ことがわかる。

【００２３】これは、上昇する燃焼用二次空気の排出量
が二次炎孔部１２の開口面積に依存すること、前後方向
の幅寸法Ｐが絞られるほど上昇する燃焼用二次空気量が
少なくなって弱燃焼時の弱燃焼炎に対して燃焼炎の大き
さを抑えつつ温度を抑制すること等により、二酸化窒素
の発生量が抑制されるものと推察される。

【００２４】本実施例によれば、強燃焼時において、燃
焼炎は良好に一次燃焼炎と二次燃焼炎に分割され、各燃
焼帯での火炎温度が低く抑えられるとともに、二次空気
供給孔１４、１４から箱体９内に導入され、前記隙間を
上昇する燃焼用二次空気は、一次炎孔部６の両側部に設
けた縦断面略Ｌ字状の一対の折曲片１５、１５により、
その流れ方向を一次炎孔部６から離れる方向に変更さ
れ、一次炎孔部６近傍に直接供給されないため、燃焼用
二次空気が一次燃焼炎の根元部に供給されて燃焼用一次
空気と同様の作用をしてしまう従来装置に比較し、一次
燃焼炎の温度を約１０００℃未満と低く抑えることがで
き、しかも、この一次燃焼は燃焼用二次空気が一次燃焼
炎の根元部に供給されない分、空気供給量が少ないので
ＮＯｘの発生量が低減される。

【００２５】また、弱燃焼時においては、一次炎孔部６
上のみに小さい弱燃焼炎が形成され、この弱燃焼炎は前
記折曲片１５、１５で囲まれた空間に入り込み、この折
曲片１５、１５によって燃焼用二次空気流から仕切られ
るので、燃焼用二次空気が弱燃焼炎の低温部のみに供給
されることになり、この弱燃焼炎の温度が約９５０〜９
７０℃程度の温度に抑えられて、１０００℃以上の高温
部が形成されなくなるため、特に毒性の高いＮＯ2 値
を、従来の１２〜１５ｐｐｍから６〜８ｐｐｍ程度に半
減できた。しかも二次炎孔部１２の幅寸法Ｐを折曲片１
５の起立壁部１５Ｂ間の間隔Ｑよりも小さく設定するこ
とにより、さらに４〜６ｐｐｍ程度に抑制することがで
きた（図３参照）。

【００２６】さらに、二次空気供給孔１４からの燃焼用
二次空気の流れを、一次炎孔部６から離れる方向に変え
る流れ方向変更部材が、バーナ本体１に連設した底壁部
１５Ａと、この底壁部１５Ａ先端から一次炎孔部６より
も高く立ち上げられた起立壁部と１５Ｂを備え、バーナ
本体１と一体成形された略Ｌ字状の折曲片１５により構
成されているので、部品点数を増加させたり、構成の複
雑化を招かずに済み、簡単な構造により、ＮＯｘの低減
効果が得られる。

【００２７】また、上述の実施例では、一次炎孔部６が
縦断面略Ｍ字状に突設され、この突設部分の上面の長手
方向に複数のスリット状炎孔８、８を配列しているの
で、弱燃焼時には、一次炎孔部６に形成される燃焼炎は
山形の安定した形状となり、安定燃焼させられる。

【００２８】さらに、一次炎孔部６の両側部には、高さ
寸法を約４ｍｍに設定された一次炎孔部６の高さ寸法に
対して約２．５倍の約１０ｍｍに設定した一対の起立壁
部１５Ｂ、１５Ｂを設け、これら起立壁部１５Ｂ、１５
Ｂは、一次炎孔部６を挟んで互いに対向状態となってい
るので、強燃焼時には両起立壁部１５Ｂ、１５Ｂ間が一
次炎孔の役割を担うため、炎孔負荷が低下し、強燃焼か
ら弱燃焼に至る範囲で炎孔負荷を略均一化でき、広範囲
の安定燃焼が可能となった。

【００２９】尚、上述の実施例では、バーナ本体１の略
全体を箱体９で覆うようにしたが、図４に示すように、
一次炎孔部６のみを箱体１９で覆い一次燃焼室２１だけ
を形成するようにしても良い。この場合、二次空気供給
孔２０は箱体１９の底壁に開ければ良く、二次炎孔部２
２の前後方向の幅寸法Ｐはやはり流れ方向変更部材（即
ち折曲片）１５の前後方向の幅寸法Ｑよりも小さくする
と良い。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、流れ方向変更
部材により二次空気供給部から箱体即ち一次燃焼室内に
流入した燃焼用二次空気の流れが一次炎孔部から離れる
方向（即ち外側）に変えられると共に、一次炎孔部に近
づく方向への流れを阻害するため、この燃焼用二次空気
は一次炎孔部の近傍に直接供給されにくくなり、一次燃
焼室に形成される一次燃焼炎の短炎化を抑制できると共
に一次燃焼炎の温度を従来の燃焼装置よりも低下するこ
とができ、炎の高温化に伴うＮＯｘの発生量を低減でき
る。また、流れ方向変更部材の間隔よりも二次炎孔部の
幅を小さくすることにより、流れ方向変更部材で流れ方
向を変えられた燃焼用二次空気の一次燃焼室への流入量
を抑制でき、より低ＮＯｘ化に貢献できる。特に流れ方
向変更部材で一次燃焼炎が燃焼用二次空気流と仕切られ
るため、火炎温度をより低く抑えることができて、ＮＯ
ｘの発生を一層抑制でき、その抑制効果は弱燃焼時に顕
著となるが、強燃焼から弱燃焼までの広範囲にわたり低
ＮＯｘ化が実現できる。

【００３１】また請求項２の燃焼装置によれば、部品点
数を増加させたり構成の複雑化を招くことなく、簡単な
構造により低ＮＯｘ化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す燃焼装置の縦断側面図
である。

【図２】同じく燃焼装置の一部切欠状態の正面図であ
る。

【図３】横軸に一次燃焼室（詳しくは二次炎孔部）の開
口寸法を取り縦軸に二酸化窒素の濃度を取り燃焼状態を
パラメータにした場合の実測図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す燃焼装置の縦断側面
図である。

【符号の説明】

１ バーナ本体 ６ 一次炎孔部 ９、１９ 箱体 １１、２１ 一次燃焼室 １２、２２ 二次炎孔（二次炎孔部） １４、２０ 二次空気供給孔（二次空気供給部） １５ 折曲片（流れ方向変更部材）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に一次炎孔部を有するバーナ本体或
   るいはバーナ本体の前記一次炎孔部を覆うとともに内部
   を一次燃焼室とする箱体と、この箱体の上部に設けた矩
   形状の二次炎孔部とを備えた燃焼装置において、前記一
   次炎孔部よりも下方に位置する箱体適所に設けた二次空
   気供給部と、この二次空気供給部からの燃焼用二次空気
   の流れを前記一次炎孔部から離れる方向に変えるととも
   に前記一次炎孔部よりも外側に対向するように設けた流
   れ方向変更部材とを備え、この対向する流れ方向変更部
   材の間隔よりも前記二次炎孔部の幅を小さくしたことを
   特徴とする燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記流れ方向変更部材は、バーナ本体に
   一体的に連設した底壁部と、この底壁部外端から一次炎
   孔部よりも高い位置まで立ち上げられた起立壁部とから
   なる折曲片により構成されていることを特徴とする請求
   項１に記載の燃焼装置。