JPH08110013A - バーナー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 家庭用燃焼機器の低ＮＯｘ化をはかる。 【構成】 上面に一次炎孔２を持つバーナ１の上部の空
間を燃焼室４とし、この燃焼室の上面を開口して二次炎
孔２０を設けている。燃焼室４内にはバーナ１の一次炎
孔２を覆い補助燃焼室炎孔５を有する補助燃焼室３を設
けている。また燃焼室４壁には外気と連通する空気孔２
７を補助燃焼室側壁には燃焼室４内の燃焼用空気と連通
した補助空気孔３３を、さらに燃焼室４の上部には補炎
体３２を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家庭用燃焼機器に適し
た低ＮＯｘ化燃焼技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、図４の特公昭６
２−３９３２９号公報のように、ブンゼンバーナ１１の
上面に部分的に開口する一次炎孔１２を有し、二次炎孔
１４を設けた一次燃焼室壁１３にて覆った構成であっ
た。この構成により最大燃焼時の火炎は、一次炎孔１２
上に一次炎１５が、二次炎孔１４上に二次炎１６が形成
される。また，最小燃焼時は一次炎孔１２上の一次炎１
５の直ぐ外側で、二次炎孔１４での二次炎１６の形成が
できなくて、一次燃焼室壁内の一次炎１５の直ぐ外側に
二次炎１６ａが形成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の二段燃焼において通常一次炎孔１２および二次炎孔１
４の負荷は最大燃焼量に適した値で設計する。このため
最大燃焼では各炎孔１２，１４での保炎による完全な２
段燃焼が形成できる。一方、燃焼量を絞ると二次炎孔１
４上の負荷が低くなりすぎるために、二次炎１６が二次
炎孔１４上で形成されにくく２段燃焼にならず、一次炎
孔１２上で一次炎１５の外に二次炎１６ａが一体的にで
きる通常の予混合火炎となり燃焼排気ガス中のＮＯｘ濃
度は増加する。即ち燃焼量が減ると二段燃焼が行われ
ず、低ＮＯｘ燃焼が実現できなくなるという課題があっ
た。また雰囲気中の酸素濃度が低下した条件では一次炎
がリフトしやすくなるという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のバーナー装置によれば一次炎孔を持つブン
ゼンバーナを備えこのブンゼンバーナを収納してブンゼ
ンバーナの一次炎孔より上部の空間を燃焼室とし、燃焼
室上部を開口して高燃焼時用の二次炎孔を備え、前記燃
焼室内に前記ブンゼンバーナの一次炎孔を伝熱可能に覆
う補助燃焼室を、補助燃焼室上部には、開口した弱時燃
焼用の補助燃焼室炎孔を、さらに二次炎孔上部には補炎
体を備えたものである。

【０００５】燃焼室内火炎に対して、燃焼室壁に外気と
連通した空気孔を設け、かつ補助燃焼室側壁にも燃焼室
内空気と連通した補助空気孔を備えたものである。

【０００６】補助燃焼室炎孔の炎孔形状及び、二次炎孔
の炎孔形状は、燃焼火炎の分布形状に対応した開口形状
を設定し、かつ補助燃焼室炎孔負荷は一次炎孔負荷より
小さく、かつ二次炎孔負荷と同等もしくは大きくなるよ
うにしたものである。

【０００７】

【作用】上記構成によって次の作用となる。

【０００８】燃焼量が多いときは二次炎は二次炎孔上に
形成され二段燃焼となる。また、燃焼量が少ない時は二
次炎は補助燃焼室炎孔上に形成され、二次炎の位置は変
わってもやはり二段燃焼となる。そして、補炎体へ火炎
が接触することにより還元炎となる。また補助燃焼室内
の一次炎は補助燃焼室壁からの熱反射で一次炎温度を上
げ安定した二段燃焼が実現でき、全燃焼範囲において良
好な低ＮＯｘ燃焼が可能となる。また補助燃焼室の補助
燃焼室固定部を一次炎孔近傍に接することにより、バー
ナ本体が加熱され、バーナ本体内の燃料ガスが膨脹して
一次炎孔よりのガスの噴出スピードは上昇するため、一
次空気面積は、前記一次炎孔よりのガスの噴出スピード
上昇により吸い込み度合いが増すため、一次空気面積の
低減が図れ、高燃焼時の空気過剰を抑えて燃焼性能をよ
り向上できる。

【０００９】低酸素濃度状態及び一次空気量の不足時状
態では一次炎が燃焼量に依らずリフトしやすいため、燃
焼室壁に外気と連通する空気孔を設けることにより、低
酸素濃度状態及び一次空気量の不足時は空気孔より燃焼
用空気を取り入れて一次炎の安定化が図れる。また補助
燃焼室壁に燃焼室内と連通する補助空気孔を設けること
により、低酸素濃度状態及び一次空気量の不足時は、補
助空気孔より燃焼室内の燃焼用空気を取り入れて一次炎
の安定化が図れる。

【００１０】弱燃焼時の一次炎分布に対応した補助燃焼
室炎孔形状とし、かつ補助燃焼室炎孔負荷は一次炎孔負
荷より小さくすることにより、一次炎孔より噴出される
ガスの噴出速度が抑えられて一次炎孔上に一次炎が形成
し、補助燃焼室炎孔上に二次炎の二段燃焼形成ができて
補炎効果を高める。また、高燃焼時の一次炎分布に対応
した二次炎孔形状とし、かつ二次炎孔負荷は補助燃焼室
炎孔負荷と同等または小さくすることにより、一次炎孔
上で一次炎が形成されて二次炎孔上で二次炎が形成され
二段燃焼が形成される。前記炎孔形状と炎孔負荷を設定
することにより、燃焼量に応じて二段燃焼が形成され、
良好な低ＮＯｘ燃焼が可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は温風暖房器の断面図である。図において、
１はバーナ本体であり、２の一次炎孔を有する。一次炎
孔２はバーナ１の上面もしくは側面にもあり一次炎孔形
状はスリットを長くしたもの、あるいは、丸孔とする構
成でもよい。また一次炎孔２の開口を金網にて覆う構成
としてもよい。３は補助燃焼室であり、バーナ１の上部
を収納する。燃焼室４は燃焼ガイドＡ６と燃焼ガイドＢ
７と燃焼ガイドＣ８にて覆われており燃焼室４の上部に
は補炎体のコイル３２が取り付けられている。燃焼時は
モーターの駆動にて羽根１０が回転し、羽根ガイド１７
に沿ってバーナ１にて加熱された温風が流れる。バーナ
１にて加熱された熱気は羽根１０により吸引される。

【００１２】バーナ１の燃焼に必要な空気は、燃焼ガイ
ドＢ７と燃焼ガイドＣ８の右側の隙間を通過して燃焼用
空気となる。また、燃焼ガイドＣ８と燃焼ガイドＡ６の
間を通過した空気は、バーナ１にて加熱された熱気と混
合され温風となり、羽根１０の吸引力にて羽根ガイド１
７に沿って流れる。燃焼ガイドＤ１８はバーナ１にて加
熱された熱気の通路のガイドである。燃焼室ユニット２
４は外装箱２５で覆われており、羽根ガイド１７に沿っ
て流れてきた温風は外装箱２５に備えられた温風吹き出
し口２６より吹き出される。次に燃焼室４と、補助燃焼
室３とバーナ１の構成について、図２，図３を基に説明
する。図において、補助燃焼室３は上面に補助燃焼室炎
孔５を備えておりバーナ１の一次炎孔２の近傍部２９
（破線で囲った箇所）を覆うように構成されている。補
助燃焼室３の下部の補助燃焼室固定部２８はバーナ１の
一次炎孔２の近傍部２９に一次炎孔２を覆わないように
密着固定されている。固定補助燃焼室３は一次炎１９の
輻射熱によって加熱されているため補助燃焼室固定部２
８も熱伝導にて加熱昇温されている。一次炎孔２の近傍
部２９も一次炎１９で直接加熱されており、補助燃焼室
固定部２８の熱伝導を加えて近傍部２９の加熱はバーナ
１全体に伝熱され、バーナ１全体の温度が上昇すること
により、バーナ１内の燃料ガスが加熱膨脹する。

【００１３】バーナ１内の燃料ガスが膨脹して比重が軽
くなると、外部の空気との比重差が増えて一次炎孔２か
らのガスの噴出スピードが上昇する。ガスの噴出スピー
ドの上昇によりバーナ入口３０からの一次空気の吸い込
み量が増加する。つまり、一次炎孔２から燃料ガスを噴
出させる力としてのドラフトが大きくなり補助燃焼室３
を取付けないときよりもバーナ入口３０からの一次空気
の吸引量が増加する。一次炎１９は全燃焼範囲において
形成されるので、このドラフトの増大は全ての燃焼状態
で期待できる。従って、バーナ入口３０でのダンパー等
による吸入空気量の調節は締め加減が必要となる。

【００１４】ところで、従来から低燃焼時はどうしても
空気吸入量の率が高燃焼時に比べて増加するため、高燃
焼時での空気過剰率を少し減らす設計配慮によって、低
燃焼時の空気過剰気味な状態を十分とは言えないまでも
カバーしていた。しかし、この補助燃焼室３を取り付け
れば上記したドラフトの増大が期待でき、高燃焼時にお
ける低燃焼性能良化のための余分な、燃焼性能を敢えて
低下させねばならない過剰空気率を減らし、より良好な
高燃焼性能が得られる。更に、補助燃焼室３の付加は、
中間燃焼性能も改善できる。つまり、補助燃焼室３は前
記高燃焼時の間にある全ての中間的な燃焼時において、
一次炎１９の放射熱が補助燃焼室３を加熱して蓄熱す
る。そして蓄熱した補助燃焼室３は補助燃焼室固定部２
８を介してバーナ１を加熱すると共に、一部の放射熱を
反射して一次炎１９を昇温する。つまり、一次炎１９は
火炎温度が上昇して火炎形成性能としての補炎性能が強
くなり、一次炎１９の燃焼性能が向上して二次炎１２完
結後の燃焼性能を高めることができる。

【００１５】次に、補助燃焼室炎孔５の形状はバーナ１
の弱燃焼時の火炎分布に対応しており弱燃焼時火炎はバ
ーナ先端部の火炎が大きくバーナ根元側火炎が小さいた
め火炎分布に対応して補助燃焼室炎孔先端部３４ａを広
く補助燃焼室炎孔根元部３４ｂを狭くしている。但しバ
ーナ火炎分布の形状により補助炎孔先端部寸法及び補助
炎孔根元部寸法は設定される。

【００１６】さらに二次炎孔２０の形状もバーナ１の高
燃焼時の火炎分布に対応しており高燃焼時火炎はバーナ
先端部の火炎が大きくバーナ根元側の火炎が小さいため
火炎分布に対応して二次炎孔先端部３５ａを広く二次炎
孔根元部３５ｂを狭くしている。但しバーナ火炎分布の
形状により二次炎孔先端部寸法及び形状、二次炎孔根元
部寸法及び形状は設定される。

【００１７】また、バーナ１の炎孔長手方向寸法１２に
対して補助燃焼室炎孔５の開口長手方向寸法１３の方が
長く、かつ二次炎孔２０の開口長手方向寸法１４の方が
より長く設定されている。

【００１８】さらに補助燃焼室炎孔負荷（補助燃焼室３
での燃焼量の炎孔面積２２比）は一次炎孔２の一次炎孔
負荷より小さくなっており、二次炎孔２０の二次炎孔負
荷（二次炎孔２２で燃焼する燃焼量の炎孔面積２３比）
は前記補助炎孔負荷２２と同等もしくは大きく形成され
ている。燃焼室４内に設けられた補助燃焼室３の高さ位
置Ｌ１についてはバーナ１の最大燃焼量と最小燃焼量に
よる燃焼範囲に応じて設定される。

【００１９】上記のように構成されたバーナ装置での燃
焼量が多い場合は、一次炎孔２上に一次炎１９を、そし
て二次炎孔２０上に二次炎１２を形成し、完全な二段分
離火炎となる。また燃焼量が少ないときは、一次炎１９
は一次炎孔２上に、そして二次炎１２ａは補助燃焼室炎
孔５上に形成され、ここでも完全な二段分離火炎とな
る。このため燃焼量の全域で完全な二段分離火炎が実現
でき、かつ燃焼室の上部に補炎体のコイル３２を設置す
ることにより二次炎がコイルに接触し還元作用により安
定した低ＮＯｘ燃焼が実現できる。コイル３２の長手方
向寸法１５は、二次炎孔２０の長手方向寸法１４より長
く設定されている。

【００２０】一方、一次空気不足あるいは雰囲気中の酸
素濃度が低下した条件下では、一次炎１９がリフトしや
すくなる。実際、外装箱２５の後方に備えたフィルター
付き空気吸入口が長時間の使用によってホコリ詰まりし
てくると、ファン１０による吸入空気量が低下してバー
ナ入口３０からバーナ１へ吸入できる燃焼用の一次空気
量も減ってくる。このようにして一次空気不足が発生す
ると、燃焼用の酸素不足で二次炎孔２０に到達した未然
の混合気体は、燃焼用空気を求めて二次炎孔２０から周
囲に散らばって早く燃焼を完結しようとする。この現象
は燃焼に十分な酸素供給できる、いわゆる補炎作用と全
く逆作用と言えて、従ってリフト現象が発生する。

【００２１】また、密閉した室内での長時間燃焼によっ
て、新鮮な空気との攪散による、酸素供給のない使用例
では、どうしても空気中の酸素含有率は低下して、つま
り酸素濃度が下がることになる。このときも、上述の一
次空気不足と類似して燃焼はリフト気味になって行き、
ＣＯガスやＮＯｘ等の有害ガスの発生率が増える。この
ような場合は、燃焼室４の空気孔２７が、外気と連通し
ており、かつ、補助燃焼室の補助空気孔３３が燃焼室内
燃焼空気と連通しているため、一次炎１９の燃焼が不安
定化しようとしても燃焼用空気の流入が図れる。

【００２２】空気孔２７及び補助空気孔３３は正常時に
は二次炎１２に対する若干の一次空気の供給と、二次炎
１２ａに対しては若干の二次空気供給の作用を持ってい
る。そして上述のような酸素供給量が不足する場合で
は、緊急空気供給孔として作用してある限度の低酸素濃
度になるまで、燃焼性能の悪化度合いを緩和できる。つ
まり正常時には全くその作用を期待する必要がない程度
に作用するが、低酸素濃度のときに作用が期待できるよ
うな開口面積で済ますことができ、また正常時の作用を
もっと積極的に持たせても良い。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明のバーナ装置によれ
ば、次の効果が得られる。

【００２４】（１）請求項１では、バーナ本体を二次炎
孔を有する箱体で覆い、さらにバーナ本体の一次炎孔を
補助炎孔を有する補助燃焼室にて伝熱可能に覆うことに
より、補助燃焼室の補助燃焼室炎孔が一次炎孔上の一次
炎の保炎性を高めるため、排気ガス中のＣＯも低くでき
全燃焼範囲に及んで安定した二段燃焼が実現できる。ま
た補助燃焼室からの伝熱等によってバーナ本体の温度が
上昇するためバーナ本体内のガスの温度が上昇しガスの
噴出速度が早まるため、一次空気面積の減少も図れ、高
燃焼側での過剰空気率を抑えてかつ補炎体のコイルを取
り付けることにより二次炎がコイルに接触し還元作用に
て低ＮＯｘ燃焼が可能となる。

【００２５】（２）請求項２では、外気と連通している
燃焼室壁に空気孔を設けさらに補助燃焼室側壁に補助空
気孔を設けることにより、一次空気不足時及び、雰囲気
中の酸素濃度低下等に対して燃焼用の補助空気の流入が
図れ、火炎を安定化することができ燃焼検知用センサー
の取り付け容易化も図れる。

【００２６】（３）請求項３では、燃焼量が少ない時
は、補助燃焼室炎孔が一次炎孔上の一次炎の補炎性を高
め、燃焼量が多い時は二次炎孔が一次炎孔上の一次炎の
補炎性を高めるため、排気ガス中のＣＯも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるバーナ装置の縦断面
図

【図２】（イ）同バーナ装置のバーナの外観側面図 （ロ）同バーナのＡ−Ａ線断面図 （ハ）同バーナの上面図

【図３】同バーナ装置の燃焼室の燃焼状態を示す縦断面
図

【図４】従来のバーナ装置の燃焼室の縦断面図

【符号の説明】

１ バーナ本体 ２ 一次炎孔 ３ 補助燃焼室 ４ 燃焼室 ５ 補助燃焼室炎孔 １２ 二次炎 １９ 一次炎 ２０ 二次炎孔 ２７ 燃焼室空気孔 ３２ 補炎体 ３３ 補助空気孔

フロントページの続き (72)発明者 守屋 好文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一次炎孔を有するブンゼンバーナと、こ
   のブンゼンバーナを収納し前記一次炎孔より上部の空間
   に設けられた燃焼室と、この燃焼室の上部を開口して設
   けられた高燃焼時用の二次炎孔と、前記燃焼室内に設け
   られ前記ブンゼンバーナの一次炎孔を伝熱可能に覆う補
   助燃焼室と、この補助燃焼室の上部に開口した弱燃焼時
   用の補助燃焼室炎孔と、前記二次炎孔の上部に補炎体を
   設けたバーナー装置。
2. 【請求項２】 燃焼室の側壁に設けられ外気と連通した
   空気孔と、補助燃焼室側壁に設けられ燃焼室内の空気と
   連通した補助空気孔とを備えた請求項１記載のバーナー
   装置。
3. 【請求項３】 一次炎孔を有するブンゼンバーナと、こ
   のブンゼンバーナを収納し前記一次炎孔より上部の空間
   に設けられた燃焼室と、この燃焼室の上部を開口して設
   けられた高燃焼時用の二次炎孔と、前記燃焼室内に設け
   られ前記ブンゼンバーナの一次炎孔を覆う補助燃焼室
   と、この補助燃焼室の上部に開口した弱燃焼時用の補助
   燃焼室炎孔とを備え、前記二次炎孔の開口は前記ブンゼ
   ンバーナの高燃焼時の火炎分布に対応した形状とし前記
   補助燃焼室炎孔はブンゼンバーナの弱燃焼時の火炎分布
   に対応した形状とし、かつ前記補助燃焼室炎孔の負荷は
   一次炎孔の負荷より小さく、かつ二次炎孔の負荷と同等
   もしくは大きくなるようにしたバーナー装置。