JPH09145019A - 低ＮＯｘバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外装壁体が過熱されず、面積負荷率の大きい
燃焼の安定した低ＮＯｘバーナを提供する。 【解決手段】 外装壁体６に沿って設けられるセラミッ
ク多孔板から成る一対の淡ガス燃焼壁体２８と、淡ガス
燃焼壁体２８の下部中央に水平に設けられ、セラミック
多孔板から成る濃ガス燃焼板１７とを含み、濃ガス燃焼
板１７上で空気過剰率の低い濃ガスを燃焼させて、濃ガ
ス燃焼炎１８を形成し、空気過剰率の高い淡ガスを淡ガ
ス燃焼壁体２８から噴出させ、濃ガス燃焼炎１８を保炎
として淡ガス燃焼壁体２８から噴出する淡ガスを安定し
て燃焼させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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４０を、図８に示す。互に対向する平行な
外装壁体４１の間に左右対称な一対の燃焼領域Ｂ１，Ｂ
２が設けられ、各燃焼領域Ｂ１，Ｂ２には、濃ガス燃焼
壁体４２と淡ガス燃焼壁体４３とが、濃ガス燃焼壁体４
２を外装壁体４１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４４から連絡路４５を通
って濃ガス炎口４６に至り、濃ガス燃焼壁体４２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４７を通って濃ガス燃焼壁体４２の上
下方向に沿って設けられた２次空気吐出孔４８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４９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５１から供給され、送風機から送ら
れて来る空気と混合室５２で混ざって作られ、これは、
ステンレス製淡ガス燃焼壁体４３にスリット状に設けら
れた炎孔５３から噴出され、淡ガス燃焼炎５４を形成す
る。淡ガス燃焼炎５４は、対向する位置にある濃ガス燃
焼炎４９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】このバーナ４０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４２の面
積を淡ガス燃焼壁体４３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４２を淡ガス燃焼壁体４３の位置より相
対的に低く、すなわち濃ガス燃焼壁体４２と淡ガス燃焼
壁体４３との下端は略同じ高さとし、濃ガス燃焼壁体４
２の上端は淡ガス燃焼壁体４３の中間の高さにしてい
る。このため、淡ガス燃焼壁体４３と直接対向する外装
壁体４１の部分５５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４２の上
部に設けた冷却用空気吐出孔５０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４１が冷却され
ず、外装壁体４１の耐久性の点で問題がある。

【０００５】また、淡ガス燃焼壁体４３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５３を形成し
ている。淡ガス燃焼壁体４３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４２についても
云える。濃ガス燃焼壁体４２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、安定燃焼ができ、外装壁
体の過熱を防止し、面積負荷が大きい、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、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、空気過剰率の高い淡ガスを淡ガス
燃焼壁体のセラミック多孔板から噴出させ、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、全燃焼範囲で低ＮＯｘ
化が図れる。

【０００９】

【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。

【００１０】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。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、その一部が濃ガス管路
１１に、他の大部分が淡ガス管路２１に供給される。

【００１１】濃ガス管路１１は、本バーナ１の中央下部
に設けられた濃ガス分配管１２に接続される。濃ガス分
配管１２の上面にはガス吐出孔１３が穿設され、ここか
ら燃料ガスが濃ガス混合室１４に吐出され、送風機３１
から送られてきた空気と混合される。濃ガス混合室１４
には、燃料ガスと空気との混合をよくするため、絞り１
５や邪魔板１６が設けられている。空気と充分混合され
た濃ガスは、セラミック多孔板２０で構成される濃ガス
燃焼板１７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１８を形成する。濃ガスの
空気混合率は理論空気の１．０５〜１．１倍である。

【００１２】淡ガス管路２１は、２つに分岐され、本バ
ーナ１の両側下部に設けられた淡ガス分配管２２に接続
される。淡ガス分配管２２の上面には、ガス吐出孔２３
が穿設される。ガス吐出孔２３は、濃ガス分配管１２に
設けられるガス吐出孔１３よりも密に設けられる。ガス
吐出孔２３から吐出される燃料ガスは、淡ガス混合室２
４内で送風機３１から送られてきた空気と混合され淡ガ
スを作る。淡ガス混合室２４にも空気と燃料ガスとの混
合をよくするため、絞り２５が邪魔板２６が設けられて
いる。さらにその下流側に整流板２７が設けられる。本
バーナ１の両外装壁体６に沿って設けられたセラミック
多孔板３０で構成された淡ガス燃焼壁体２８の細孔か
ら、整流された淡ガスが噴出し、濃ガス燃焼炎１８によ
って点火され、淡ガス燃焼炎２９を形成して燃焼する。
淡ガス燃焼炎２９は濃ガス燃焼炎１８によって保炎され
る。淡ガスの空気混合率は、理論空気量の１．５〜１．
６倍である。

【００１３】空気は、送風機３１によって加圧供給さ
れ、第１整流板３２によって整流された後、分配板３３
によって濃ガス用空気と淡ガス用空気とに分配され、各
混合室１４，２４に送られる。

【００１４】図３は、濃ガス燃焼板１７を構成するセラ
ミック多孔板２０の一例の正面図であり、図４は淡ガス
燃焼壁体２８を構成するセラミック多孔板３０の一例の
正面図である。セラミック多孔板２０，３０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３の黒点で示す炎孔は
１．０ｍｍφ、図４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る。

【００１５】図５は、セラミック多孔板２０，３０の取
付部分の拡大断面図である。セラミック多孔板３０は、
濃ガス混合室１４と淡ガス混合室２４との間に設けられ
る２枚の隔壁３５，３６によって固定される支持枠３７
に、セラミックウール３８を介して支持される。セラミ
ック多孔板３０の上部は、上部外壁７に固定される枠板
８によって空間９をあけて支持される。セラミック多孔
板２０は、両側を一方の隔壁３６に固定される支持枠３
９にセラミックウール３８を介して支持される。このよ
うにセラミック多孔板２０，３０が加熱されても、これ
らを支持する支持枠３７，３９および枠板８には熱が伝
わり難く、これらを加工し易い材料ＳＵＳ板で作ること
ができる。

【００１６】図２に示すように燃料ガス供給管路には、
元コック３の他に電磁弁４と比例弁５とが接続される。
電磁弁４は、燃料ガス量を徐々に増加し、最終的に最大
負荷にするもので、比例弁５は、燃料ガス量に比例して
送風機３１からの空気量を制御するものである。燃料ガ
スは、濃ガス管路１１に全体の約１／５、淡ガス管路２
１に各２／５ずつ、合計約４／５が供給される。また空
気量は、分配板３３によって、濃ガス混合室１４には、
全体の約１／７、淡ガス混合室２４には各３／７ずつ、
合計約６／７が供給される。

【００１７】図６は、燃焼量とガス供給量との関係を示
すグラフであり、最大負荷３０，０００ｋｃａｌ／ｈの
バーナについて、比例弁５によって、燃焼量を直線Ｌ１
（実線）に沿って増加させれば、濃ガスは直線Ｌ２（破
線）に従って増加する。淡ガス量は、（Ｌ１−Ｌ２）で
表され、燃焼量０付近の極く低負荷のときを除いて常に
全燃料ガスの約４／５の量となる。

【００１８】このため本バーナ１におけるＮＯｘ発生量
は、全燃焼範囲で、図７に示すように２０ｐｐｍ以下
（本発明者の実験では１８ｐｐｍ）とすることができ
た。図８で示す従来技術のバーナ４０では、燃焼負荷
が、最高負荷の２０％以上では、ＮＯｘ発生量を３０ｐ
ｐｍ以下にできるが、２０％未満の低負荷時では、燃焼
を安定化するため濃ガス燃焼のみを行うので、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。

【００１９】

【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、セラミック多孔板から成る一対の淡ガス燃焼
壁体が設けられているので、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】濃ガス燃焼板１７を構成するセラミック多孔板
２０の正面図である。

【図４】淡ガス燃焼壁体２８を構成するセラミック多孔
板３０の正面図である。

【図５】セラミック多孔板２０，３０の取付部分の部分
拡大断面図である。

【図６】燃料ガスの供給量と燃焼量との関係を示すグラ
フである。

【図７】燃焼量とＮＯｘ発生量の関係を示すグラフであ
る。

【図８】従来技術の低ＮＯｘバーナの断面図である。

【符号の説明】

１ 低ＮＯｘバーナ ６ 外装壁体 １２ 濃ガス分配管 １３ 濃ガス用ガス吐出孔 １７ 濃ガス燃焼板 １８ 濃ガス燃焼炎 ２０，３０ セラミック多孔板 ２２ 淡ガス分配管 ２３ 淡ガス用ガス吐出孔 ２８ 淡ガス燃焼壁体 ２９ 淡ガス燃焼炎 ３１ 送風機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互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、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、空気過剰率の高い淡
   ガスを淡ガス燃焼壁体のセラミック多孔板から噴出さ
   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Ｎ
   Ｏｘバーナ。