(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に一次炎孔を備えたブンゼンバーナと前記一次炎孔の周囲を略気密に囲む箱状の第１の燃焼室と、さらにこの外側に前記第１の燃焼室の底部を共用する第２の燃焼室を備え、前記第２の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最大燃焼時の火炎形状に対応させた第２の二次炎孔と、前記第１の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最小燃焼時の炎炎形状に対応させた第１の二次炎孔を備えたバーナ装置。
【請求項２】
第１の燃焼室の底部を貫通する補助空気孔を備えた請求項１記載のバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用燃焼機器に適した低ＮＯｘ化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６２−３９３２９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１５の直ぐ外側で、二次炎孔１４での前記二次炎１６の形成することなく一次燃焼室１３壁内に二次炎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バーナにおいて、通常一次炎孔１２及び二次炎孔１４の負荷は最大燃焼量に適した値で設計される。このため最大燃焼量では各炎孔１２、１４での保炎による完全な２段燃焼が形成できる。
【０００４】
一方燃焼量を絞ると二次炎孔１４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排気ガス中のＮＯｘ濃度は増加する。
【０００５】
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１５がリフトしやすくなるという課題もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のバーナ装置は上面に一次炎孔を備えたブンゼンバーナと前記一次炎甲の周囲を略気密に囲む箱状の第１の燃焼室と、さらにこの外側に前記第１の燃焼室の底部を共用する第２の燃焼室を備え、前記第２の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最大燃焼時の火炎形状に対応させた第２の二次炎孔と、前記第１の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最大燃焼時の炎炎形状に対応させた第１の二次炎孔を備えたものである。
【０００７】
上記発明によれば最大燃焼時は二次炎は二次炎孔上に形成され二段燃焼となる。また最小燃焼時は二次炎は第１の燃焼室炎孔上に形成され、二次炎の一は移動してもやはり二段燃焼となる。そして第１の燃焼室内の一次炎は第１の燃焼室壁からの熱輻射で一次炎の温度を上げて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。
【０００８】
また第１の燃焼室の底部を一次炎孔近傍に設けることにより、ブンゼンバーナ１が加熱されブンゼンバーナ１内の燃料ガスが膨張して一次炎孔よりのガスの噴出スピードは上昇する。この一次炎孔よりの噴出スピードの上昇により、ブンゼンバーナの空気の吸い込み度合が増すため、一次空気面積の低減が図れ、最大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】
【発明の実施の形態】
本発明は上面に一次炎孔を備えたブンゼンバーナと前記一次炎孔の周囲を略気密に囲む箱状の第１の燃焼室と、さらにこの外側に前記第１の燃焼室の底部を共用する第２の燃焼室を備え、前記第２の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最大燃焼時の火炎形状に対応させた第２の二次炎孔と、前記第１の燃焼室の上部には前記ブンゼンバーナの最小燃焼時の炎炎形状に対応させた第１の二次炎孔を備えたものである。
【００１０】
そして最大燃焼時は二次炎は二次炎孔上に形成され二段燃焼となる。また最小燃焼時は二次炎は第１の燃焼室炎孔上に形成され、二次炎の位置は移動してもやはり二段燃焼となる。そして第１の燃焼室内の一次炎は第２の燃焼室壁からの熱輻射で一次炎の温度を上げて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。
【００１１】
また第１の燃焼室の底部を一次炎孔近傍に設けることにより、ブンゼンバーナが加熱されブンゼンバーナ内の燃料ガスが膨張して一次炎孔よりのガスの噴出スピードは上昇する。この一次炎孔よりの噴出スピードの上昇により、ブンゼンバーナの空気の吸い込み度合が増すため、一次空気面積の低減が図れ、最大燃焼時の空気過剰を抑えて燃焼性能をより向上できる。
【００１２】
また第１の燃焼室の底部を貫通する補助空気孔を備えたものである。
そして低酸素濃度状態及び一次空気量不足状態では、一次炎が燃焼量に関係なくリフトしやすいため、燃焼室壁に外気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用空気を取り入れて一次炎の安定化が図れる。
【００１３】
（実施例１）
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。図３は本発明に用いた実施例の温風暖房器の構成図であり、バーナ１は一次炎孔２を有し、一次炎孔２はバーナ１上面もしくは側面にもある。一次炎孔２の形状はスリットを長くしたもの、あるいは丸孔である構成でもよい。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。
【００１４】
第１の燃焼室３はバーナ１の上部を略気密に収納する。第２の燃焼室４は燃焼ガイド６、７、８よりなる燃焼室ユニット２４にて覆われている。燃焼時はモータの駆動にて羽根１０が回転し、バーナ１からの高温の排気と空気が混合されて温風となり、羽根１０の吸引力にて羽根ガイド１７に沿って流れる。
【００１５】
燃焼ガイド１８は加熱された熱気の通路ガイドであり、燃焼室ユニット２４は外箱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箱２５に備えられた温風吹出口２６より吹き出される。
【００１６】
次に第２の燃焼室４と第１の燃焼室３とバーナ１の構成について図１、図２、図３を基に説明する。第１の燃焼室３は上面に第１の二次炎孔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）を覆うようにほぼ気密に構成されている。第１の燃焼室３の下部の燃焼室固定部２８はバーナ１の一次炎孔２の近傍部２９に一次孔２を覆わないように、かつバーナ１に密着固定されている。
【００１７】
第１の燃焼室３はバーナ１の一次炎１９の輻射熱によって加熱されているため、燃焼室固定部２８も熱伝導にて加熱昇温されている。また一次炎孔２の近傍部２９も一次炎１９で直接加熱されている。
【００１８】
そして、燃焼室固定部２８の熱伝導に加えて近傍部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張する。そのためバーナ１の燃料ガスが膨張して比重が軽くなることにより、外部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。このガスの噴出スピードの上昇により、バーナ１の一次空気吸込口３０からの一次空気量の吸い込み量が増加する。
【００１９】
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、第１の燃焼室３を取付けない場合よりも一次空気吸込口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、このドラフト増大は全ての燃焼状態で期待できる。従って一次空気吸込口３０のダンパー等による空気量の調節は締め加減が必要となる。
【００２０】
従来から最小燃焼時は空気吸入量の率は、バーナ１内での最大燃焼時に比べて少ない通気抵抗によって増加するため、最大燃焼時の空気過剰率が少し減る設計にて、最小燃焼時の空気過剰気味な状態を充分とは言えないまでも抑えてカバーしていた。しかし第１の燃焼室３を取り付けることにより、前記したドラフトの増大が期待でき、最大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。
【００２１】
更に第１の燃焼室３は中間域での燃焼性能も改善できる。つまり第１の燃焼室３は前記最大燃焼時以下にある全ての中間的な燃焼時において、一次炎１９の放射熱が第１の燃焼室３を加熱して蓄熱する。
【００２２】
そして、この蓄熱した第１の燃焼室３は燃焼室固定部２８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保炎性能が強くなり、一次炎１９の燃焼性が向上して二次炎１２での燃焼完結後の燃焼性能を高めることができる。
【００２３】
こうして、第１の燃焼室３を備えることによって、火炎のドラフトが前記バーナ１での通気抵抗を打消し、更に余力によって一次空気吸込口３０を従来よりも締め加減にして、全燃焼域で平均化した空気の吸入率を取れる。
【００２４】
次に、第１の燃焼室炎孔負荷（第１の燃焼室３での燃焼量の炎孔面積比）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比）は、前記第１の炎孔負荷２２と同等もしくは大きく形成されている。
【００２５】
第２の燃焼室４内に設けられた第１の燃焼室３の高さ位置Ｌについては、バーナ１の最大燃焼量と最小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がバーナ１の火炎分布は先端部３１の火炎が大きく根元部３２の火炎は小さくなる傾向にある。従って第１の燃焼室炎孔５及び第２の燃焼室４の第２の二次炎孔２０においては、バーナ１の火炎分布に対応させて先端部３１の開口より根元部３２の開口を火炎分布に対応して小さくしている。
【００２６】
上記の様に構成されたバーナ装置での最大燃焼時の場合は一次炎孔２上に一次炎１９を、そして第２の二次炎孔２０上に二次炎１２を形成し完全な二段分離火炎となる。
【００２７】
また最小燃焼時は一次炎１９は一次炎孔２上に、そして二次炎１２ａは第１の燃焼室炎孔５上に形成され、ここでも完全な二段分離炎となる。このため燃焼量の全域にて完全二段分離火炎が実現でき常に安定した低ＮＯｘ燃焼が実現できる。
【００２８】
（実施例２）
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。外装箱２５の後方に備えたフィルター付空気取入口３１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への吸入できる燃焼用空気量も低下する。
【００２９】
この様にして一次空気不足が発生すると、燃焼用の酸素不足で第２二次炎孔２０に到達した未然の混合気体は、燃焼用空気を求めて第２の二次炎孔２０から周囲に散らばり早く燃焼を完結しようとする。いわゆるリフト現象が発生してくる。
【００３０】
また密閉した室内での長時間燃焼によって室外の新鮮な空気との拡散による酸素供給のない使用例では、空気中の酸素濃度が下がることになる。この様な時も上述の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が増える。
【００３１】
上記の様な場合は、第１の燃焼室３の補助空気孔２７が外気と連通しているため、一次炎１９の燃焼が不安定化使用としても燃焼用空気の流入が図れる。補助空気孔２７は正常時には二次炎１２に対する若干の一次空気供給と、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。
【００３２】
そして上述のような酸素供給量が不足する場合では、緊急用空気供給孔として作用して或る限度の低酸素濃度になるまで燃焼性能の悪化度合を緩和できる。つまり正常時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。
【００３３】
【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。
【００３４】
請求項１では、ブンゼンバーナを炎孔を有する燃焼室で覆い、さらに前記バーナ本体の一次炎孔を有する第１の燃焼室にて覆うことにより最小燃焼時から最大燃焼時に及ぶ全燃焼域において燃料ガスと燃焼用一次空気との混合比率を均一化でき、２段燃焼を可能にして低ＮＯｘ化が期待できる。
【００３５】
請求項２では、外気と連通している燃焼室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る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるバーナ装置の断面図
【図２】（ａ）同バーナ装置の外観図
（ｂ）同第２の燃焼室の上面図
（ｃ）同第１の燃焼室の上面図
（ｄ）同バーナ装置の断面図
【図３】本発明の実施例のバーナ装置を使用した温風暖房機の構成図
【図４】従来装置の縦断面図
【符号の説明】
１  バーナ
２  一次炎孔
３  第１の燃焼室
４  第２の燃焼室
５  第１二次炎孔
１２  二次炎
１９  一次炎
２０  第２の二次炎孔
２７  補助空気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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