(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
少なくとも一端が前記濃炎バーナからなる第一の濃淡バーナユニットと、
前記第一の濃淡バーナユニットに隣接して設けられ、少なくとも一端が前記濃炎バーナからなり、当該一端の濃淡バーナが前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃淡バーナと隣接する様に配置された第二の濃淡バーナユニットとを有し、
前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナまたは前記第二の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナのうち少なくとも一方が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに比較して、大きいサイズの炎で燃焼する構成を有することを特徴とするバーナ装置。
【請求項２】
第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
少なくとも一端が前記濃炎バーナからなる第一の濃淡バーナユニットと、
前記第一の濃淡バーナユニットに隣接して設けられ、少なくとも一端が前記濃炎バーナからなり、当該一端の濃淡バーナが前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃淡バーナと隣接する様に配置された第二の濃淡バーナユニットとを有し、
前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナまたは前記第二の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナのうち少なくとも一方が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに比較して、ガス濃度が高い構成を有することを特徴とするバーナ装置。
【請求項３】
第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
少なくとも一端が前記濃炎バーナからなる第一の濃淡バーナユニットと、
前記第一の濃淡バーナユニットに隣接して設けられ、少なくとも一端が前記濃炎バーナからなり、当該一端の濃淡バーナが前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃淡バーナと隣接する様に配置された第二の濃淡バーナユニットとを有し、
前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナまたは前記第二の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナのうち少なくとも一方が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに比較して、ガス量が多いことを特徴とするバーナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３において、
前記第一及び第二の濃淡バーナユニットの両端に濃炎バーナが配置されていることを特徴とするバーナ装置。
【請求項５】
請求項１〜３において、
前記第一の濃淡バーナユニットに点火装置が設けられていることを特徴とするバーナ装置。
【請求項６】
請求項１〜３において、
前記一端の濃炎バーナの一次空気率が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに比較して低いことを特徴とするバーナ装置。
【請求項７】
請求項１〜３において、
前記一端の濃炎バーナに対応する前記燃料ガスのノズル径が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに対応する燃料ガスのノズル径よりも大きいことを特徴とするバーナ装置。
【請求項８】
第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
少なくとも一端が前記濃炎バーナからなる第一の濃淡バーナユニットと、
前記第一の濃淡バーナユニットに隣接して設けられ、少なくとも一端が前記濃炎バーナからなり、当該一端の濃淡バーナが前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃淡バーナと隣接する様に配置された第二の濃淡バーナユニットとを有し、
前記第一及び第二の濃淡バーナユニットの境界部に火移りを容易にする火移り板を設けたことを特徴とするバーナ装置。
【請求項９】
第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
隣接して配置される第一及び第二の濃淡バーナユニットを有し、
前記第一または第二の濃淡バーナユニットの一端に配置された濃炎バーナのガス濃度が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナのガス濃度と異なることを特徴とするバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと一次空気とを混合させて噴出するバーナ装置に係り、特に、ガス濃度が高い濃炎バーナとガス濃度が低い淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニット間の火移りを容易にした構成を有するバーナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給湯器や風呂釜装置等の燃焼装置の燃焼運転を行うバーナ装置は、例えば、図７に示される通り、複数のブンゼンタイプのバーナ３４を配列した構成が一般的である。このバーナ３４は、図示しない燃焼ファンから供給される空気とガスノズル３５から供給される燃料ガスとをガス取り込み口３６にて所定の比率（例えば空気比０. ３〜０. ４）に混合し、その予め空気と混合したガスを混合ガス供給管３７を経由してバーナ口に噴出させ、燃焼させる構成をとる。
【０００３】
ところが、かかるブンゼンタイプのバーナ装置は、一般に燃焼温度が約１７００℃と高く、窒素酸化物（ＮＯｘ）を多く発生するという問題がある。窒素酸化物は、酸性雨の発生を招くなどの環境問題上好ましくなく、窒素酸化物濃度をできるだけ低くし、且つ燃焼能力を大きくすることができるバーナ装置が望まれる。
【０００４】
かかるバーナ装置として、図８に示される通り、理論空気量よりも空気比が低い（ガス濃度が高い）混合ガスを噴出する濃炎バーナ６と、理論空気量よりも空気比が高い（ガス濃度が低い）混合ガスを噴出する淡炎バーナ５とを交互に配置した濃淡バーナ装置７が提案されている。この濃淡バーナでは、濃炎バーナは空気が不足していているので淡炎バーナ側が噴出する空気の一部を用いて燃焼し、淡炎バーナは温度が低いので濃炎バーナ側の燃焼による熱の一部を用いて燃焼する。
【０００５】
このような濃淡バーナ装置では、濃炎バーナからは燃焼温度が高いため窒素酸化物が発生するが、淡炎バーナからは燃焼温度が低いので窒素酸化物がほとんど発生しない。したがって、濃炎バーナと淡炎バーナを同数配置し、全体としてブンゼンタイプの燃焼装置の燃焼と同じ熱量を得るようにすると、全体として窒素酸化物の発生量をほぼ半分にすることができる。更に、淡炎バーナ側のガス量を多めにし、濃炎バーナ側のガス量を少なめにすることにより、全体では同じ熱量であっても、全体として窒素酸化物の発生量を半分より少なくすることができる。
【０００６】
一般的に、淡炎バーナ５は燃焼に必要な熱を隣接する濃炎バーナ６から供給されなければならないので、その両側に濃炎バーナ６が配置される。したがって、この濃淡バーナ装置７は、濃炎バーナ６と淡炎バーナ５とを交互に配置し、その両端には濃炎バーナ６が配置される構成を持つ。
【０００７】
図９は、上記の濃淡バーナ装置を利用した、能力切り替えが可能なバーナ装置の概略的構成を示す図である。このバーナ装置は、バーナユニットを段階的に切り換えることで、ガス比例弁だけでは制御できない範囲の燃焼能力を実現するものである。即ち、バーナ装置７が３つのバーナユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃに分割され、それぞれのバーナユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃにガス供給通路８ａ，８ｂ，８ｃとガス電磁弁２ａ，２ｂ，２ｃが設けられる。それぞれのバーナユニットは、濃炎バーナ６と淡炎バーナ５が交互に配置され、バーナユニット３Ａ，３Ｂ，３Ｃの境界部分でも両バーナ５，６が交互に配置される。ガス供給通路８ａ，８ｂ，８ｃは、ガス比例弁９とガス元弁１０に接続される。
【０００８】
そして、濃淡バーナユニット３Ａが燃焼する第一の燃焼能力と、濃淡バーナユニット３Ａと３Ｂとが燃焼する第二の燃焼能力と、濃淡バーナユニット３Ａ、３Ｂ及び３Ｃとが燃焼する第三の燃焼能力とを可能にする。それぞれの燃焼状態では、常に両端のバーナが濃炎バーナになるように構成される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の能力切り替え可能なバーナ装置では、３つのバーナユニットを有するにもかかわらず、３種類の能力しか実現できない。逆に言えば、３段階の能力切り替えを実現するには、バーナの構成が複雑過ぎる。
【００１０】
そこで、本発明者らは、両端に濃炎バーナを配置した濃淡バーナユニットを複数ユニット配置することで、より構成が簡単なバーナ装置を提案した。例えば、特願平8-48354 号などである。
【００１１】
しかしながら、かかる構成にすると、濃淡バーナユニットの境界部分では、濃炎バーナが隣接する配置となる。上記した通り、濃炎バーナのガス量をできるだけ少なくして窒素酸化物の量を極力抑える構成とすると、隣接する濃淡バーナユニット間での火移りを容易に行なうことができないという新たな問題を招くことになった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、簡単な構成で能力切り替えが可能であり、火移りを容易に行うことができるバーナ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、第一のガス濃度を有する混合ガスを噴出する濃炎バーナと、該第一のガス濃度より低い第二のガス濃度を有する混合ガスを噴出する淡炎バーナとを交互に配置した濃淡バーナユニットを有するバーナ装置において、
少なくとも一端が前記濃炎バーナからなる第一の濃淡バーナユニットと、
前記第一の濃淡バーナユニットに隣接して設けられ、少なくとも一端が前記濃炎バーナからなり、当該一端の濃淡バーナが前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃淡バーナと隣接する様に配置された第二の濃淡バーナユニットとを有し、
前記第一の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナまたは前記第二の濃淡バーナユニットの一端の濃炎バーナのうち少なくとも一方が、それぞれの濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナに比較して、大きいサイズの炎で燃焼する構成を有することを特徴とする。
【００１４】
濃淡バーナユニットの境界に配置される濃炎バーナに対しては、その炎のサイズが同じ濃淡バーナユニット内の他の濃炎バーナよりも大きくなる構成にする。
かかる構成にすることで、一方の濃淡バーナユニットが燃焼している時、境界に配置される濃炎バーナの炎のサイズが大きいので、他方の濃淡バーナユニットに着火するとき容易に火移りを起こさせることができる。その結果、一方の濃淡バーナユニット側にのみイグナイタなどの着火手段を設けるだけでよい。
【００１５】
炎のサイズを大きくするためには、境界部の濃炎バーナへのガス濃度を高くする、ガス量を多くする、空気比を少なくするなどの方法が適用される。一般的には、境界部の濃炎バーナに対応する燃料ガスのノズル径を大きくすることで一次空気率を下げることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図面に従って説明する。しかしながら、本発明の技術的範囲はその実施の形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態例の濃淡バーナ装置の概略図である。この例では、濃炎バーナ６と淡炎バーナ５とを交互に配置したサイズが異なる濃淡バーナユニット３Ａと３Ｂが併設される。それぞれの濃淡バーナユニットには、その両端に濃炎バーナ６，６Ａが配置され、それぞれ単独で燃焼することができる。尚、濃炎バーナ６Ａの間は、空気層１２が形成されるようにバーナの間隔が他の間隔よりも大きくされている。そうすることにより、濃炎バーナ６Ａは、両側から空気を供給されることになる。
【００１８】
それぞれの濃淡バーナユニット３Ａ，３Ｂにはガス電磁弁２ａ，２ｂからガス燃料が供給され、ガス電磁弁２ａ，２ｂの切り換えにより、濃淡バーナユニット３Ａのみが燃焼する場合、濃淡バーナユニット３Ｂだけが燃焼する場合、そして両濃淡バーナユニット３Ａ，３Ｂが同時に燃焼する場合の３段階の燃焼能力切り換えを可能にする。従って、濃淡バーナユニット３Ｂのほうがユニット３Ａよりも大きい構成である。図中、９はガス比例弁、１０はガス元弁である。
【００１９】
着火用のイグナイタ１１が、濃淡バーナユニット３Ａ側に配置され、上記の燃焼能力の切り換えは、例えば、イグナイタ１１により濃淡バーナユニット３Ａを着火させ、その燃焼による火を濃淡バーナユニット３Ｂに移した後に濃淡バーナユニット３Ａの燃焼を停止し、更に、濃淡バーナユニット３Ｂの燃焼による火を濃淡バーナユニット３Ａに移して両バーナユニット３Ａ，３Ｂの同時燃焼にすることで行われる。従って、両バーナユニット間での火移りを容易にしておくことが必要である。
【００２０】
図１に示したバーナ装置７では、それぞれの濃淡バーナユニット３Ａ，３Ｂの境界に配置された濃炎バーナ６Ａの構成を、他の濃炎バーナ６に比較してより大きい炎で燃焼するようにしている。既に説明した通り、発生する窒素酸化物の量を抑える為に、燃焼温度が高い濃炎バーナでのガス量をできるだけ少なくし、その分燃焼温度が低い淡炎バーナでのガス量を多くして、全体で熱量を確保している。その結果、濃炎バーナの炎のサイズが小さくなる傾向にある。
【００２１】
一方、図１のバーナ装置７では、濃淡バーナユニット３Ａ、３Ｂの両端に濃炎バーナを配置することで、それぞれのバーナユニットの単独燃焼を可能にしている。その結果、燃焼能力切り換えのためには、バーナユニット間で火移りをさせることが必要になる。ところが、炎のサイズが小さい濃炎バーナ６Ａどうしでは、火移りが容易に行われなくなる。更に、上記した通り濃炎バーナ６Ａの間は、他のバーナ間よりも広い間隔に構成され、空気層１２が形成される。この空気層１２の存在も、バーナユニット間での火移りを困難にしている。
【００２２】
そこで、本実施の形態例では、バーナユニット３Ａ，３Ｂの境界に配置される濃炎バーナ６Ａの炎のサイズを、他の濃炎バーナ６よりも大きくする構成をとる。
【００２３】
図２は、炎の長さと一次空気率及びガス量の関係を示す図である。この図は、縦軸に炎の長さ、横軸に一次空気率をとり、ガス量毎の一次空気率と炎の長さの関係を示す。この図に示される通り、炎の長さは、理論空気率（１. ０）のときに最も小さくなり、一次空気率を上げるか或いは下げると大きくなる傾向にある。一般に、濃炎バーナではガス濃度が高く、一次空気率は理論空気率よりも低いところに設定される。また、淡炎バーナでは、ガス濃度が低く、一次空気率は理論空気率よりも高いところに設定されている。しかも、淡炎バーナでは、ガス量が濃炎バーナよりも多く設定されているので、発生する炎のサイズは濃炎バーナのそれよりも大きくなる。図示される通り、同じ一次空気率であってものガス量が多くなると炎のサイズは大きくなる。
【００２４】
上記の関係から、炎のサイズを大きくするためには、ガス濃度を上げる、ガス量を増やす、一次空気率を下げるなどの手段が必要であることが理解される。従って、図１に示された濃淡バーナ装置７の各バーナは、淡炎バーナ５は、ガス量は多いが一次空気率が高く設定され、濃炎バーナ６は、それよりガス量が少なく一次空気量が低く設定される。そして、境界部分にある濃炎バーナ６Ａは、他の濃炎バーナ６に比較して、ガス濃度を上げる、ガス量を増やす、一次空気率を下げるなどの構成を持つ。
【００２５】
図３は、上記構成を概念的に示す濃淡バーナ装置の図である。便宜上、両バーナユニットのサイズが同じに表されているが、実際には、図１の如く異なる大きさで構成される。この例では、淡炎バーナ５は、ガス取り込み口３６Ｔは比較的大きなサイズを有し、それに対応するガスのノズル径３５Ｔも比較的大きなサイズを有する。そして、両者のサイズは、一次空気率が高くなるように設定される。従って、淡炎バーナ５では、ガス量が多く且つ一次空気率が高くなるような構成になる。
【００２６】
更に、濃炎バーナ６は、ガス取り込み口３６Ｔは比較的小さなサイズを有し、それに対応するガスのノズル径３５Ｎも比較的小さなサイズを有する。そして、両者のサイズは、一次空気率が低くなるように設定される。その結果、バーナユニットの境界部分以外の濃炎バーナ６は、ガス量が少なく且つ一次空気率が低くなるような構成になる。
【００２７】
そして、バーナユニットの境界部分にある濃炎バーナ６Ａは、他の濃炎バーナ６に比較して、ガスのノズル径３５ＮＡが大きくなるように構成される。そうすることで、境界部分での濃炎バーナ６Ａは、他の濃炎バーナ６に比較して、ガス量が多く、ガス濃度が高く、一次空気率が低くなるような構成になる。従って、境界部分での濃炎バーナ６Ａの炎のサイズは、他の濃炎バーナ６よりも大きくなる。また、淡炎バーナ５は、ガス量が多く濃炎バーナ６，６Ａよりも大きい炎のサイズを有する。
【００２８】
図４は、境界部の濃炎バーナ６Ａとそれ以外の濃炎バーナ６の関係を示す図である。図４（ａ）は、濃炎バーナ６の構成を示す。ガス取り込み口３６Ｎに対向して設けられるガス供給部３８のノズル３５Ｎの径またはサイズは、比較的小さく設定される。それに対して、境界部での濃炎バーナ６Ａは、図４（ｂ）に示される通り、ガス取り込み口３６Ｎは、境界部以外の濃炎バーナ６と同じであるが、それに対応して設けられるガス供給部３８のノズル３５ＮＡの径またはサイズは、上記ノズル３５Ｎよりも大きく形成される。
【００２９】
図５は、両バーナユニット間の火移りを示す図である。この例では、イグナイタ１１によりバーナユニット３Ａ側が着火されて燃焼をしている状態を示す。上記した通り、境界部に配置された濃炎バーナ６Ａは、その炎のサイズが大きくなるように構成され、隣接するバーナユニット３Ｂ側の炎は揺らいでいることが理解される。このような炎の大きな揺らぎが、隣接するバーナユニット３Ｂのガス電磁弁２ｂを開いた時の図中の矢印の如き火移りを容易にする。
【００３０】
図６は、火移りを容易にすることができる別の構成例を示す図である。この例では、バーナユニット３Ａ，３Ｂの境界部に、火移りを容易にするための火移り板２０を設ける。かかる火移り板２０を設けることにより、境界部の濃炎バーナ６Ａの炎が隣のバーナユニットの濃炎バーナ６Ａ側に誘導される。従って、隣の濃炎バーナ６Ａの着火が容易に行われる。
【００３１】
本実施の形態例においては、更に、バーナ装置７の両端に配置される濃炎バーナ６に対して、ガス量を少なくする構成がとられても良い。バーナ装置７の両端には、それぞれのバーナユニット３Ａ，３Ｂの両端の濃炎バーナ６が配置されるが、その燃焼温度が高いので、バーナ装置を収納する熱交換器の内壁に損傷を与えることが予想される。従って、その損傷を防止する意味で、バーナ装置７の両端の濃炎バーナ６のガス量を少なくすることが有効である。その場合でも、境界部の濃炎バーナ６Ａのガス量を多くすることで、上記した火移りの容易性は確保される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、単独で燃焼可能な濃淡バーナユニットを複数隣接させたバーナ装置において、境界部の濃炎バーナの炎のサイズを他の濃炎バーナよりも大きくなるように構成したので、濃淡バーナユニット間での火移りを容易に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例の濃淡バーナ装置の概略図である。
【図２】炎の長さと一次空気率及びガス量の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態例の濃淡バーナ装置の図である。
【図４】境界部の濃炎バーナとそれ以外の濃炎バーナの関係を示す図である。
【図５】両バーナユニット間の火移りを示す図である。
【図６】火移りを容易にすることができる別の構成例を示す図である。
【図７】ブンゼンタイプのバーナ装置の構成を示す図である。
【図８】濃淡バーナ装置の構成を示す図である。
【図９】濃淡バーナ装置を利用した、能力切り替えが可能なバーナ装置の概略的構成を示す図である。
【符号の説明】
３Ａ、３Ｂ          濃淡バーナユニット
５                  淡炎バーナ
６、６Ａ            濃炎バーナ
３５Ｔ              淡炎バーナのガスノズル
３５Ｎ，３５ＮＡ    濃炎バーナのガスノズル
【図１】
0003696367.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003696367.tif 000007
【図７】
0003696367.tif 000008
【図８】
0003696367.tif 000009
【図９】
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