JPH0421085B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工業用・業務用あるいは家庭用低
NO_Xバーナに関するものである。

従来の技術 従来、低NO_Xバーナとしては第７図に示すご
とく、完全予混合燃焼を利用したバーナが使用さ
れており、バーナ壁２からなる燃焼壁３の一部に
金網４を設けて、燃焼室３へ供給した燃料５を金
網の表面で点火して、火炎６を形成していた。

このようなバーナは空気過剰の燃料で燃焼さ
せ、更に火炎から受けた熱を金網から放熱するこ
とにより、火炎温度を下げ、NO_Xの排出量の低
減をはかつていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、燃焼量の多い時、あるいは空気
過剰率が１に近ずいた時に金網が急激な温度上昇
をしてしばしば逆火が生じたり、あるいは高温の
為、金網が酸化して、耐久性上問題があつた。一
方、予混合空気量を多くして、空気過剰率を大き
くしたり、あるいは燃料の量を増加させて燃料の
流速を大きくすると、火炎は不安定になり、未燃
ガスを排出したり、吹き飛びに至ることがしばし
ば生じた。その結果、燃焼量及び空気量の可変範
囲が小さいため、実用上不便さが生じていた。

また、金網からの放熱が上流側すなわち燃焼室
へもなされ、燃料を加熱する。その結果、火炎温
度の低下が小さく、NO_X低減が少ない欠点を有
していた。

問題点を解決するための手段 燃焼室壁と燃焼室出口とにより、燃焼室を形成
し、燃焼室壁には多数の炎口を設け、前記炎口は
互いに対向させ、燃焼室壁に設けた燃料供給路の
出口に位置させ、燃焼室の外壁を冷却面とする。
燃料供給路は燃焼室の外側に設けているが、これ
も冷却面とする。燃料は空気過剰率（Ｍ）の大き
い領域（Ｍ≧１）で燃焼させるのが好ましい。各
炎口の周りにはフインを設けている。

作 用 このようなバーナでは空気過剰になつて、火炎
は炎口から離れても対向して燃焼するため、空気
量の多い領域で燃焼が可能であり、燃焼量の多い
時にも吹き飛びにくい。更に、燃焼量の少ない時
には燃料供給路が冷却され、逆火がなく、燃焼量
の可変範囲が広い。火炎が分散し、更に燃焼室か
らの放熱や燃料供給路からの放熱により、NO_X
排出量の低減を図つている。特に、燃焼量の小さ
いとき、或は空気過剰率の小さいときには、火炎
は炎口に近づき、炎口を加熱するため、炎口、燃
料供給路、燃焼室壁からの放熱により、NO_X低
減を促進している。炎口の周りにはフインを配置
しており、火炎からフインに熱をつたえ、NO_X
の低減をはかる。このとき、空気過剰率が小さい
ほど、火炎とフインの距離が小さくなり、火炎か
らの放熱が大きくなり、その結果、空気過剰率が
小さい程、NO_Xの低減効果が大きい。

放熱面である燃焼室の外側は冷却通路となつて
おり、火炎温度の上昇を抑制して、NO_X排出量
の低減を図つている。

実施例 第１図は本発明の一実施例の構成図であり、７
はバーナ本体、８は燃焼室、９は燃焼室壁、１０
は燃焼室出口、１１は炎口、１２は燃料供給路、
１３は分岐管、１４は冷却通路、１５は気化筒で
ある。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面であり、第３図は
Ｂ−Ｂ断面である。１６は送風機、１７は燃料ノ
ズル、１８は燃料、１９は混合気、２０は火炎で
あり対向火炎２１を形成する。２２は排気ガス、
２３は冷却空気である。２４はヒータである。高
温の排気ガスはしばしば熱源として利用される。

燃料１８（例えば灯油）は燃料ノズル１７から
気化筒１５に投入される。気化筒はアルミダイキ
ヤストで構成され、ヒータ２４が埋め込まれてお
り、200−300℃に加熱される。気化筒１５に供給
された燃料は気化する。一方、燃焼用空気は送風
気１６より気化筒１５に導入され、気化した燃料
と混合して、混合気１９となる。混合気１９は分
岐管１３を通り、分岐管１３に多数設けた燃料供
給路１２を通つて先端の炎口１１より燃焼室８に
導入される。燃料供給路１２は燃焼室壁９の外側
に細長い通路を持つチユーブで構成している。

この混合気に点火すると火炎２０、対向火炎２
１を形成する。液体燃料のかわりに期待燃料を使
用する場合、気化筒１５を省略することにより液
体燃料と同様に燃焼することが可能である。

炎口１１は燃焼室８を介して互いに向かい合つ
て対になつており、この対が多数配置されてい
る。各炎口１１で形成された火炎は対向火炎とな
る。燃料供給路も炎口１１に対応して対になつて
いる。燃焼室壁９の外側には燃料供給路１３を配
置している。燃焼室壁９と分岐管との間には燃料
供給路１２が群になつて配置され、冷却通路１４
を形成している。冷却通路１４を冷却空気が通過
する。分岐管１３は数個に分割されており、各分
岐管１３の間を冷却空気が通過可能であり、更に
燃焼室壁９からのふく射熱を外部へ放熱できるよ
うになつている。冷却空気は加熱され、熱源とし
て利用されることが多い。多数の対向火炎が燃焼
室８内に形成されるが、この火炎で発生した熱は
燃焼室壁９及び燃料供給路１２を加熱する。そし
て、燃焼室壁９及び燃料供給路１２より放熱し、
火炎温度の低下をはかり、排気ガス２２に含有す
るNO_Xの低減をはかる。燃焼室壁９及び燃料供
給路１２はステンレスのごとき耐熱材料を使用し
ており、高温時のふく射による放熱を容易にして
いる。火炎によつて加熱された燃焼室壁９の外側
は冷却通路になつており、冷却空気が通過して、
燃焼室壁９の冷却を行い、火炎を直接冷却すると
ともに、燃焼室壁９による混合気の予熱も防止し
ている。このとき、燃料供給路１２も冷却空気に
よつて同様に冷却される。火炎から炎口へ供給さ
れた熱が燃料供給路１２へ伝導で上流側に伝わ
り、混合気の予熱がおこなわれるが冷却空気で燃
料供給路１２の外側を冷却するため、予熱を最小
限に抑えることができる。

本発明は対向火炎を形成することにより特徴づ
けられるが、次にこの対向火炎について詳述す
る。第４図に対向火炎の形態をしめす。２５未燃
ガス、２６は対向火炎の端部、混合気出口の流速
Ｖ、燃焼速度をＳとする。Ａは炎口に付着した火
炎を示す図、Ｂは火炎が炎口から離れて対向火炎
を示す図である。

この時、対向する炎口が同一軸線上になく、そ
のために対向火炎を形成することができなかつた
り、あるいは、対向する炎口の一方を取り除く
と、火炎は吹き飛びを生じ、安定燃焼ができな
い。対向火炎はＶ／Ｓの多きな領域で安定燃焼さ
せることができる。対向火炎がＢ図のごとく形成
されると、対向火炎の端部２６から未燃ガスが放
出される。この時、端部２６と炎口１１との距離
ＨはＶ／Ｓが大きくなるにつれて大きく也、未燃
ガス量も多くなる。第１図、第２図で示されるご
とく、炎口１１が多数並びに、更に、燃焼室８で
冷却空気と遮断されているため、未燃ガスは隣接
される火炎で酸化される。また対向火炎の上流側
に燃焼室壁９が存在するため、対向火炎に流入す
る混合気は炎口１１から出たのち、燃焼室壁９で
冷却されるのでNO_X低減効果が大きい。

第５図はフイン２８を炎口１１の周囲に設けた
ものであり、炎口１１からの距離を一定に保つこ
とができるため、フインを均一な温度に保つこと
ができる。

また、炎口１１の周囲にフイン２８を設けると
火炎からの熱がフイン２８に伝わり、火炎温度の
低下を促進する。第６図にフイン２８を設けた時
のNO_Xの低減効果を示す。たて軸はフイン２８
のない時の空気過剰率Ｍ＝１の時のNO_Xの値を
１として示す。横軸は空気過剰率Ｍを示す。フイ
ン２８を設けるとNO_Xの低減効果がみられる。
この時、空気過剰率が大きいと、第４図Ｂに示す
ように、火炎はしだいに炎口１１から離れるため
に、NO_X低減効果は小さくなる傾向にある。本
発明のバーナは対向火炎を採用し、NO_X低減効
果を空気過剰率の大きい領域まで拡大している
が、従来のバーナでは金網に付着した火炎を形成
し、金網からの放熱によりNO_Xの低減をはかつ
ている。この時、フインを設けても、フインは火
炎の下流に位置してしまいフインの放熱効果を期
待できない。更に、従来バーナでは空気過剰率を
大きくすると、火炎は不安定になり吹き飛んでし
まう。空気過剰率の小さい領域のみ燃焼可能であ
り、NO_Xレベルの低い高空気過剰率でのNO_X低
減効果が期待できない。

更に、第３図に示すごとく、燃焼室出口から離
れた炎口で形成した火炎によつて発生した高温の
排気ガスは燃焼室出口２７により近い出口で形成
する火炎に供給され、混合気を予熱する。この
時、第４図Ｂの火炎２９ではこの予熱効果が顕著
にあらわれる。その結果、燃焼室付近の火炎の安
定性を確保する。排気ガスの流入は対向火炎の端
部２６付近だけであり、火炎を全体にわたつて加
熱するものでなく、NO_Xの排出量は増加しない。

第４図Ａに示す状態よりＶ／Ｓが小さくなる
と、火炎は炎口１１の中に入ろうとする。この
時、燃焼室壁９および燃料供給路１２は冷却空気
で冷却される。従つて、火炎は燃料供給路１２の
上流に向かつて入ること、即ち、逆火はなく、炎
口１１付近で安定に燃焼する。

燃料供給路１２は細長い管状であり、長さを
Ｌ、直径をＤとすると、Ｌ／Ｄが大きいと混合気
はポアズイユ流れとなる。ポアズイユ流れになる
と対向火炎の端面がより炎口１１に近づくため、
未燃ガス２５の排出を抑え、完全燃焼が容易にな
る。この時、Ｌ／Ｄ≧４で効果が大きい。

発明の効果 本発明は燃焼室内で多数の対向火炎を形成し、
更に、燃焼室の外側を冷却し、燃料供給路を燃焼
室の外側に設け、炎口の周りにフインを設けるも
のであり、NO_X低減効果が大きく、特に、低空
気過剰率での低減効果が大きく、また、燃焼量お
よび空気過剰率の広い範囲で燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバーナの構成図、
第２図および第３図は同バーナの断面図、第４図
及び第５図は同バーナの要部概念図、第６図は同
バーナの特性図、第７図は従来例のバーナ構成図
である。 ７……バーナ本体、８……燃焼室、１１……炎
口、１２……燃料供給路、１４……冷却通路、２
８……フイン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 燃焼室壁と燃焼室出口により燃焼室を形成
   し、前記燃焼室壁には互いに対向させた複数の炎
   口を設け、前記炎口は前記燃焼室壁の外壁に設け
   た複数の燃料供給路と連通し、前記燃焼室の外壁
   を冷却面とし、隣接する前記炎口間に放熱フイン
   を設けたバーナ。