(57)【要約】【課題】超低ＮＯｘの燃焼装置において、確実な着火性を確保すること。【解決手段】希薄混合気を噴出する希薄炎口１０２と、これよりも濃い濃度の第一濃混合気を噴出する第一濃炎口１０６と、前記希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を噴出する第二濃炎口１０９と、前記第二濃度混合気に着火させる着火手段１２５とを備えている。これにより燃焼しやすい中間濃度の混合気に着火することが可能となるため、超低ＮＯｘ化のために希薄炎口への燃料供給量を多く設定しても確実に着火を行うことができ、着火時におけるＨＣ等の未燃焼物質の排出を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希薄混合気を噴出する希薄炎口と、これよりも濃い濃度の第一濃混合気を噴出する第一濃炎口と、前記希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を噴出する第二濃炎口と、前記第二濃度混合気に着火させる着火手段とを備えた燃焼装置。
【請求項２】
第二濃混合気の空気過剰率を１．１以下に設定した請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
希薄炎口と第一濃炎口と第二濃炎口とを近接して配置すると共に、希薄炎口の隣に第一濃炎口を位置させた請求項１又は２記載の燃焼装置。
【請求項４】
第一濃炎口から噴出する第一濃混合気は可燃限界外の過濃度混合気とした請求項１〜３のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項５】
上流に希薄混合気室を有する希薄炎口と、前記希薄炎口に隣接し上流に第一濃混合気室を有する第一濃炎口と、前記第一濃炎口と隣接し上流に第二濃混合気室を有する第二濃炎口とを備え、前記第二濃混合気室は連通手段を介して希薄混合気室と連通させて希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を生成させるとともに、前記希薄混合気室の上流には希薄燃料・空気導入口を設け、かつ第一、第二濃混合気室の上流には当該第一、第二濃混合気室の両方に連通する一つの共通燃料・空気導入口を設けた請求項１〜４のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項６】
上部の希薄炎口と下部の希薄燃料・空気導入口を形成する希薄炎口形成体と、前記希薄炎口形成体に接合して第一濃炎口を形成する第一濃炎口形成体と、前記第一濃炎口形成体に接合して第二濃炎口を形成するとともに前記第一濃炎口と前記第二濃炎口に連通する共通燃料・空気導入口を形成する第二濃炎口形成体を設けた請求項１〜５のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項７】
希薄炎口への燃料供給量を第一、第二濃炎口への燃料供給量より多く設定した請求項１〜６のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項８】
希薄炎口の燃料・空気導入口の開口面積を第一、第二炎口の燃料・空気導入口より大きく設定した請求項１〜７のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項９】
希薄炎口の炎口面積を第一、第二濃炎口の炎口面積より大きく設定した請求項１〜８のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項１０】
希薄炎口からの混合気の噴出速度を第一、第二濃炎口からの混合気の噴出速度より速く設定した請求項１〜９のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項１１】
各炎口の燃料・空気導入口から各炎口までの通路長の内、希薄炎口の燃料・空気導入口から希薄炎口までの通路長を最も長く設定した請求項１〜１０のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項１２】
希薄炎口の燃料・空気導入口を第一、第二炎口の燃料・空気導入口より下部に位置させた請求項１〜１１のいずれか１項記載の燃焼装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項記載の燃焼装置をバーナユニットとして構成し、このバーナユニットは希薄炎口の両側に第一濃炎口、その両側に第二濃炎口を配置して構成した燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として家庭用又は業務用の燃焼装置において特に超低ＮＯｘ化を図った燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全が叫ばれる中、燃焼装置の排気ガス中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＨＣ（炭化水素）等の環境負荷物質のさらなる低減が求められている。これまで様々な低ＮＯｘ燃焼装置が提案された。従来のこの種の燃焼装置は特許文献１に示すようなものが一般的であった。
【０００３】
図７は特許文献１に記載された従来の燃焼装置を示す図である。図７に示すように、上部に希薄炎口１を有する希薄バーナユニット２と上部に濃炎口３を有する濃バーナユニット４を交互に配列している。濃炎口３の下流部には高電圧が印可される電極５が配置される。
【０００４】
上記構成において、希薄バーナユニット２の希薄導入口（図示せず）から燃料および空気が流入し、希薄バーナユニット２内で混合され、空気が多い希薄混合気が生成され、希薄炎口１より希薄混合気が流出する。一方濃バーナユニット４の濃導入口（図示せず）より燃料および空気が流入し濃バーナユニット４内で混合され空気が少ない濃混合気が生成され、濃炎口３より濃混合気が流出する。着火時において電極５に高電圧が印可され、電極５と濃炎口３の間に高圧放電が形成され、濃混合気に着火し希薄火炎、濃火炎が形成される。火炎温度が低くＮＯｘ発生量が少なく燃焼性の悪い希薄火炎は、火炎温度が高くＮＯｘ発生量が多く安定した濃火炎によって安定化され、全体としてＮＯｘ発生量を抑制できる。
【特許文献１】特許第２８３９０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さらなる低ＮＯｘ化を図るため、希薄バーナユニット２への燃料供給量の比率を更に増大させる必要がある。しかしながら上記従来の燃焼装置において希薄バーナユニット２への燃料供給量の比率を更に増大させると、濃バーナユニット４への燃料供給量が減少するため、着火が困難になり、着火遅れ等で着火時にＨＣ等の未燃物質が多量に排出される課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、確実な着火性を確保した超低ＮＯｘの燃焼装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するため、本発明の燃焼装置は、希薄混合気を噴出する希薄炎口と、これよりも濃い濃度の第一濃混合気を噴出する第一濃炎口と、前記希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を噴出する第二濃炎口と、前記第二濃度混合気に着火させる着火手段とを備えたものである。
【０００８】
これにより燃焼しやすい中間濃度の混合気に着火することが可能となるため、希薄炎口への燃料供給割合を増やして超低ＮＯｘ化させても、確実に着火を行うことできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃焼装置は、超低ＮＯｘ化のために希薄炎口への燃料供給量を多く設定しても確実に着火を行うことができ、着火時におけるＨＣ等の未燃焼物質の排出を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、希薄混合気を噴出する希薄炎口と、これよりも濃い濃度の第一濃混合気を噴出する第一濃炎口と、前記希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を噴出する第二濃炎口と、前記第二濃度混合気に着火させる着火手段とを備えている。
【００１１】
そして、燃焼しやすい中間濃度の混合気に着火することが可能となるため、超低ＮＯｘ化のために希薄炎口への燃料供給量を多く設定しても確実に着火を行うことができ、着火時におけるＨＣ等の未燃焼物質の排出を抑制できる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明において、第二濃混合気の空気過剰率を１．１以下に設定している。
【００１３】
そして、最も燃焼しやすい空気過剰率１程度の混合気に着火することが可能となるため、希薄炎口への燃料供給割合を増やして超低ＮＯｘ化させても、さらに確実に着火を行うことできる。
【００１４】
第３の発明は、特に第１〜２のいずれか一つの発明において、希薄炎口と第一濃炎口と第二濃炎口とを近接して配置すると共に、希薄炎口の隣に第一濃炎口を位置させている。
【００１５】
そして、第二濃炎口から供給される第一濃炎口よりも薄く、燃焼しやすい中間濃度混合気により自身が安定な火炎を形成し、第一濃炎口から噴出される濃混合気の熱分解反応を促進する。そして第一濃炎口から供給される濃混合気はこの熱分解により化学的に活性な中間生成物を多量に発生し、この中間生成物が希薄炎口上に形成される希薄火炎の基部に拡散供給されて基部の微小空間に燃焼反応が活発に行われる「高温・高反応域」が形成され、これにより希薄火炎自身を強固に安定化できる。従って希薄混合気の噴出流速を増加することや、希薄混合気の濃度を小さくすることができるので、超低ＮＯｘ化と小型化が図られるとともに、燃焼量可変幅の拡大や、空気の高速変動にも追従して安定燃焼を実現できる。このように互いに濃度の異なる混合気を供給し超低ＮＯｘ燃焼を実現する燃焼方式を、従来の濃淡燃焼と識別するため以後「多濃度燃焼」と呼ぶ。
【００１６】
第４の発明は、特に第１〜３のいずれか一つの発明において、第一濃炎口から噴出する第一濃混合気は可燃限界外の過濃度混合気としている。
【００１７】
そして、希薄混合気と第一濃混合気の濃度勾配を大きくして、希薄火炎の基部への第一濃混合気の流入を促進させて「高温・高反応域」の形成を促進でき、希薄火炎を強固に安定化できる。
【００１８】
第５の発明は、特に第１〜４のいずれか一つの発明において、上流に希薄混合気室を有する希薄炎口と、前記希薄炎口に隣接し上流に第一濃混合気室を有する第一濃炎口と、前記第一濃炎口と隣接し上流に第二濃混合気室を有する第二濃炎口とを備え、前記第二濃混合気室は連通手段を介して希薄混合気室と連通させて希薄混合気と第一濃混合気の間の濃度の第二濃混合気を生成させるとともに、前記希薄混合気室の上流には希薄燃料・空気導入口を設け、かつ第一、第二濃混合気室の上流には当該第一、第二濃混合気室の両方に連通する一つの共通燃料・空気導入口を設けている。
【００１９】
そして、希薄燃料・空気導入口と共通燃料・空気導入口へそれぞれ燃料を独立して供給する構成としているため、希薄混合気と濃混合気への燃料供給割合を調節して安定燃焼範囲を調節したり、供給する燃料の種類が異なった場合にはその燃料に最適の燃料分配比および各混合気の濃度を容易に再設定することができる。従って同一燃焼装置で各種の燃料を使用できる。
【００２０】
第６の発明は、特に第１〜５のいずれか一つの発明において、上部の希薄炎口と下部の希薄燃料・空気導入口を形成する希薄炎口形成体と、前記希薄炎口形成体に接合して第一濃炎口を形成する第一濃炎口形成体と、前記第一濃炎口形成体に接合して第二濃炎口を形成するとともに前記第一濃炎口と前記第二濃炎口に連通する共通燃料・空気導入口を形成する第二濃炎口形成体を設けている。
【００２１】
そして、希薄炎口形成体は希薄炎口と第一濃炎口の形成を兼ね、一方第一濃炎口形成体は第一濃炎口と第二濃炎口の形成を兼ねているため、バーナユニットを構成する板金等の材料を最小限にすることができ、燃焼装置全体を軽量で安価に製作できる。また非常に近接した状態で各炎口を配置することができるため、各混合気間の温度勾配、濃度勾配が急峻になり希薄火炎基部の「高温・高反応域」の形成が促進され、火炎全体をより安定化できる。
【００２２】
第７の発明は、特に第１〜６のいずれか一つの発明において、希薄炎口への燃料供給量を第一、第二濃炎口への燃料供給量より多く設定している。
【００２３】
そして、ＮＯｘの少ない希薄火炎の割合を増し、燃焼装置全体として超低ＮＯｘを実現できる。
【００２４】
第８の発明は、特に第１〜７のいずれか一つの発明において、希薄炎口の燃料・空気導入口の開口面積を第一、第二炎口の燃料・空気導入口より大きく設定している。
【００２５】
そして、燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく希薄炎口に多量に供給され、多量の希薄混合気を生成して超低ＮＯｘの希薄火炎を形成することができる。また燃焼用空気を供給するファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
【００２６】
第９の発明は、特に第１〜８のいずれか一つの発明において、希薄炎口の炎口面積を第一、第二濃炎口の炎口面積より大きく設定している。
【００２７】
そして、希薄混合気の噴出速度が極度に速くならず、安定した希薄火炎が形成されるとともに、燃焼用空気を供給するファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
【００２８】
第１０の発明は、特に第１〜９のいずれか一つの発明において、希薄炎口からの混合気の噴出速度を第一、第二濃炎口からの混合気の噴出速度より速く設定している。
【００２９】
そして、高速噴流に伴う巻き込み効果により第一濃混合気が希薄混合気に巻き込まれ、「高温・高反応域」の形成を促進できる。また希薄混合気の流速を速く設定しても希薄火炎が安定化されるため希薄炎口の面積を小さくすることができ、燃焼装置全体を小型で安価に製作することができる。
【００３０】
第１１の発明は、特に第１〜１０のいずれか一つの発明において、各炎口の燃料・空気導入口から各炎口までの通路長の内、希薄炎口の燃料・空気導入口から希薄炎口までの通路長を最も長く設定している。
【００３１】
そして、希薄燃料・空気導入口から供給された多量の空気と大部分の燃料は長い通路を通過する間に十分混合され、また整流されて乱れが減衰して希薄炎口へ供給されるため、超ＮＯｘ燃焼と燃焼騒音の低減を実現することができる。
【００３２】
第１２の発明は、特に第１〜１１のいずれか一つの発明において、希薄炎口の燃料・空気導入口を第一、第二炎口の燃料・空気導入口より下部に位置させている。
【００３３】
そして、ファンが供給する燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく上流側に位置する希薄燃料・空気導入口から希薄炎口に導かれるため、ファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
【００３４】
第１３の発明は、特に第１〜１２のいずれか一つの発明の燃焼装置をバーナユニットとして構成し、このバーナユニットは希薄炎口の両側に第一濃炎口、その両側に第二濃炎口を配置して構成している。
【００３５】
そして、単一のバーナユニットにて燃焼を完結でき、バーナユニット本数、配置間隔等を自由に選択でき、設計の自由度を高めることができる。
【００３６】
（実施の形態１）
本実施の形態を図１〜図６で説明する。図１は燃焼装置を示す模式的な全体断面図、図２は同燃焼装置のバーナユニットを分解した状態の斜視図、図３は同燃焼装置のバーナユニットの斜視図、図４は同燃焼装置のバーナユニットの図３におけるＴ−Ｔ面断面図、図５は同燃焼装置の火炎の模式図、図６は天然ガス燃焼時における希薄燃料割合とＮＯｘの関係を示す図である。
【００３７】
図１〜図５において、希薄炎口形成体１０１が上部に希薄炎口１０２、下部に希薄燃料・空気導入口１０３、希薄炎口１０２の上流の希薄混合気室１０４を形成している。希薄炎口形成体１０１の両側に第一濃炎口形成体１０５を接合し、第一濃炎口１０６とその上流の第一濃混合気室１０７を形成している。第一濃炎口形成体１０５の外側には第二濃炎口形成体１０８を接合し、第二濃炎口１０９とその上流の第二濃混合気室１１０を形成している。さらに第二濃炎口形成体１０８は希薄炎口形成体１０１とも接合することによって、第一濃混合気室１０７と第二濃混合気室１１０に連通する連通室１１１と希薄燃料・空気導入口１０３の上部に位置する共通燃料・空気導入口１１２を形成している。希薄炎口形成体１０１には希薄混合気室１０４と第二濃混合気室１１０を連通させる連通手段１１３が設けられている。これら希薄炎口形成体１０１とその両側の第一濃炎口形成体１０５とその両側に設けられた第二濃炎口形成体１０８とが一体化されてバ−ナユニット１１４が構成される。なお図２においては、図の簡略化のため、希薄炎口形成体１０１の片側に第一濃炎口形成体１０５、第二濃炎口形成体１０８が接合される状態を示している。
【００３８】
バ−ナケ−ス１１５内にはこのバ−ナユニット１１４が複数個収納され燃焼室１１６と連接している。またバ−ナケ−ス１１５の上流側には燃料供給を遮断する開閉弁１１７とその下流側に設けた燃料調節手段１１８を有する燃料管１１９と、燃焼用空気を供給するファン１２０が設けられている。ここで燃料管１１９の下流側には希薄燃料管１２１、濃燃料管１２２がそれぞれ分岐して設けられている。各バ−ナユニット１１４には図３に示す如く希薄燃料・空気導入口１０３に対応した希薄ノズル１２３と２つの共通燃料・空気導入口１１２に対応した２つの濃ノズル１２４が希薄燃料管１２１と濃燃料管１２２からそれぞれ分岐して設けられている。また第二濃炎口１０９に近接して着火手段１２５を設けている。
【００３９】
次に動作、作用について説明すると、開閉弁１１７が開き燃料調節手段１１８で所定の供給量に調節された燃料は燃料管１１９を通って希薄燃料管１２１と濃燃料管１２２に分岐される。そして希薄ノズル１２３と濃ノズル１２４で所定の分配比に調節された後、各バ−ナユニット１１４の希薄燃料・空気導入口１０３、共通燃料・空気導入口１１２にそれぞれ噴射供給される。
【００４０】
ファン１２０から所定の流量に調節されて供給された燃焼用空気はバ−ナケ−ス１１５内に供給され、一部が各バ−ナユニット１１４との隙間を通過してバ−ナケ−ス１１５の内面を冷却しながら燃焼室１１６に流出する。大部分の燃焼用空気は各バ−ナユニット１１４の希薄燃料・空気導入口１０３と共通燃料・空気導入口１１２にそれぞれ供給される。
【００４１】
希薄ノズル１２３から大部分（約８０％）の燃料と、大量の燃焼用空気が希薄燃料・空気導入口１０３から希薄混合気室１０４に供給され、希薄混合気室１０４の長い流路を通過する間に十分混合されるとともに、乱れの小さく整流された均一な希薄混合気となって希薄炎口１０２に均一に供給される。また少量の燃料が各バ−ナユニット１１４ごとに２つの濃ノズル１２４から、少量の燃焼用空気とともに共通燃料・空気導入口１１２に供給される。少量の燃料と少量の燃焼用空気は比較的短い流路を通過する間に均一な、可燃限界外の第一濃度濃混合気となって連通室１１１に至り、図４に示すように、第一濃混合気室１０７と第二濃混合気室１１０に分岐される。第一濃混合気室１０７に供給された第一濃混合気はそのままの濃度で第一濃炎口１０６から燃焼室１１６内に低速度で流出する。一方、第二濃混合気室１１０に供給された第一濃混合気は連通手段１１３から流入する少量の希薄混合気で希釈されて、望ましくは、理論混合比である空気過剰率１程度の濃度の第二濃混合気となり、第二濃炎口１０９から燃焼室１１６内に流出する。
【００４２】
着火手段１２５に高電圧を供給し、第二濃炎口１０９の下流で高圧放電を形成し、第二濃炎口１０９から噴出する、中間濃度の第二濃度混合気で着火させる。ここで空気過剰率が１．１を超えると着火性が悪化する。このため中間濃度混合気は、空気過剰率１程度に設定することが望ましい。燃焼しやすい空気過剰率１程度の中間濃度の混合気に着火するため、超低ＮＯｘ化のために希薄炎口１０２への燃料供給量を多く設定しても確実に着火を行うことができ、着火時におけるＨＣ等の未燃焼物質の排出を抑制や、爆発的な着火を抑制できる。
【００４３】
ここで希薄炎口１０２から燃焼室１１６内に高速で噴出された希薄混合気は図５（ａ）に示すように、火炎温度が低く極めてＮＯｘ濃度が低い希薄火炎Ｅを形成する。また第二濃炎口１０９から噴出する理論混合比に近い第二濃混合気は火炎温度が高く自身が非常に安定な安定火炎Ｆを形成する。第一濃炎口１０６の第一濃混合気は低速で流出し、高温の安定火炎Ｆの影響を受け熱分解して中間生成物を多量に発生する。そしてこれが希薄炎口１０２上に形成される希薄火炎Ｆの基部に拡散供給されて希薄火炎Ｅの基部に反応化学種が豊富で燃焼反応が極めて活発な「高温・高反応域」αが形成される。
【００４４】
これにより希薄炎口１０２から噴出する希薄混合気の流速を速く設定してもその火炎基部では活発な燃焼反応が維持されるため吹き飛ぶことがなく安定燃焼を維持することができる。そして希薄火炎Ｅから酸素供給を受け形成される濃火炎Ｇは希薄火炎Ｅと安定火炎Ｆとつながり一体的な火炎を形成する。
【００４５】
このように、これら三種類の混合気濃度を有する多濃度燃焼は図５（ｂ）に示す従来の濃淡燃焼で濃火炎Ｈの熱的な影響を受け希薄火炎Ｉが安定化された場合に比べ大幅に希薄火炎の安定化が図れるものである。
【００４６】
図６に示す如く希薄燃料の供給割合が増加すると、すなわちＮＯｘの低い希薄化炎の割合が増加するとその燃焼装置の最終的なＮＯｘも低下する。希薄燃料がゼロつまりブンゼン燃焼を行なうＰ点ではＮＯｘも１３０ｐｐｍと高濃度だが、希薄燃料供給割合が約６０％である通常の濃淡燃焼のＱ点では半分以下の６０ｐｐｍ程度まで削減できる。本発明の多濃度燃焼では希薄火炎そのものの安定化が図られるため、より多量の希薄混合気を安定燃焼できＮＯｘ濃度もＲ点の３０ｐｐｍ以下を実現できた。また希薄混合気の流速を速く設定しても希薄火炎Ｅを安定化できるため、希薄炎口１０２の面積を小さくすることができ、燃焼装置全体を小型で安価に製作することができる。
【００４７】
また本実施の形態においては第一濃炎口１０６から噴出する第一濃混合気の濃度を可燃限界外の過濃混合気としているため、希薄混合気と第一濃混合気の濃度勾配が大きくなり、これにより希薄火炎Ｅの基部への第一濃混合気の流入を促進させて「高温・高反応域」αの形成を促進でき、希薄火炎Ｅを強固に安定化できる。
【００４８】
また本実施の形態においては共通燃料・空気導入口１１２は第一濃混合気室１０７と第二濃混合気室１１０に連通した構成となっているため、第一濃炎口１０６と第二濃炎口１０９へ個別に混合気を供給する場合に比べてバ−ナ構成が簡単で小型化が図られ、濃燃料管１２２や濃ノズル１２４の燃料供給系や導入口に至るまでの空気供給系も共通化でき、燃焼装置全体を小型で安価に製作することができる。
【００４９】
また本実施の形態においては希薄炎口形成体１０１、第一濃炎口形成体１０５、第二濃炎口形成体１０８を接合してバーナユニット１１４を構成している。すなわち希薄炎口形成体１０１は希薄炎口１０２と第一濃炎口１０６の形成を兼ね、一方第一濃炎口形成体１０５は第一濃炎口１０６と第二濃炎口１０９の形成を兼ねている。これによりバーナユニットを構成する板金等の材料を最小限にすることができ、燃焼装置全体を軽量で安価に製作できる。また希薄炎口１０２と第一濃炎口１０６の間の無口部距離、第一濃炎口１０６と第二濃炎口１０９の間の無口部距離はそれぞれ希薄炎口形成体１０１、第一濃炎口形成体１０５の肉厚分だけとなり、非常に近接して構成することができる。従って温度勾配が大きくなるため第一濃炎口１０６の第一濃混合気は第二濃炎口１０９上の高温火炎Ｆの熱的影響を強く受け、熱分解が促進される。また濃度勾配が大きくなるため希薄混合気へ拡散供給される化学活性種の豊富な第一濃混合気の量が多くなり、「高温・高反応域」αの形成が促進されるので、バ−ナユニット１１４上に形成される火炎全体がより安定化する。
【００５０】
また本実施の形態においては希薄炎口１０２への燃料供給量を、例えば総供給量の８０％程度と、第一濃炎口１０６、第二濃炎口１０９への燃料供給量より多く設定している。これによりＮＯｘの少ない希薄火炎Ｅの割合を増し、燃焼装置全体として超低ＮＯｘを実現できる。
【００５１】
また本実施の形態においては希薄燃料・空気導入口１０３の開口面積を共通燃料・空気導入口１１２の開口面積よりも大きく設定している。これによりファン１２０からバ−ナケ−ス１１５内に供給された燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく希薄炎口１０２に多量に供給され、多量の希薄混合気を生成して超低ＮＯｘの希薄火炎Ｅを形成することができる。またファン１２０の負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
【００５２】
また本実施の形態においては希薄炎口１０２の炎口面積を第一濃炎口１０６及び第二濃炎口１０９の炎口面積よりも大きく設定している。このため希薄混合気の噴出速度が極度に速くならず、安定した希薄火炎Ｅが形成されるとともに、ファン１２０負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
【００５３】
また本実施の形態においては希薄炎口１０２からの希薄混合気の噴出速度が第一濃炎口１０６からの第一濃混合気の噴出速度よりも速くなるように設定している。このため高速噴流に伴う巻き込み効果により第一濃混合気が希薄混合気に巻き込まれ、その結果「高温・高反応域」αの形成を促進できる。また希薄炎口１０２からの希薄混合気の流速を速く設定しているため希薄混合気室１０４の内圧は、第二濃炎口１０９からの混合気流速が小さな第二濃混合気室１１０より大きくなっている。従って希薄混合気室１０４と第二濃混合気室１１０を連通させる連通手段１１３を介して希薄混合気が第二濃混合気室１１０に流入し連通室１１１から供給された第一濃混合気を希釈することが可能となる。
【００５４】
また本実施の形態においては各炎口の燃料・空気導入口から各炎口までの通路長の内、希薄燃料・空気導入口１０３から希薄炎口１０２までの通路長を最も長く設定している。これにより希薄燃料・空気導入口１０３から供給された多量の空気と大部分の燃料は通路を通過する間に十分混合され、整流を受けて均一に希薄炎口１０２に供給される。このように希薄炎口１０２への均一供給及び流れの乱れの減衰が図られるため超ＮＯｘ燃焼と燃焼騒音の低減を実現することができる。
【００５５】
また本実施の形態においては希薄燃料・空気導入口１０３を共通燃料・空気導入口１１２よりも下部に位置させている。これによりファン１２０からバ−ナケ−ス１１５内に供給された燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく上流側に位置する各希薄燃料・空気導入口１０３から希薄炎口１０２に導かれるため、ファン１２０の負荷を低減し騒音を抑制することができる。
【００５６】
また本実施の形態においては希薄炎口１０２とその外側の第一濃炎口１０６とさらにその外側の第二濃炎口１０９でバーナユニット１１４を構成し、このバーナユニット１１４を図１に示す如く複数隣接配置して燃焼装置を構成している。よってバーナユニット１１４の本数を適宜選択することにより幅広い能力の燃焼装置を提供できる。また単一のバーナユニット１１４にて燃焼を完結でき、バーナユニット本数、配置間隔等を自由に選択でき、設計の自由度を高めることができる。
【００５７】
なお、着火手段１２５として電極間に高電圧を印加して高圧放電させるものを説明したが、電極とバーナユニット１１４に放電するよう構成してもよい。またセラミックヒータのような高温発熱体を用いてもよい。要は第二濃炎口１０９から噴出する第二濃度混合気に着火するよう構成すれば良い。
【００５８】
なお各バ−ナユニット１１４には第１、第２濃炎口用にそれぞれ２つの共通燃料・空気導入口１１２とそれに対応する２つの濃ノズル１２４を有する構成を示したが、各濃炎口共有の共通燃料・空気導入口１１２と濃ノズル１２４を設けてもよい。また連通手段１１３は図１、２、４においては、第一濃炎口形成体１０５に設けた開口から希薄炎口形成体１０１の一部を外側に突出させて連通させる構成とし、図６においては第一濃炎口形成体１０５の一部を内側に突出させて希薄炎口形成体１０１と密着させる構成としたが、どちらを突出させて構成しても良く、あるいは別構成の部品で構成しても良い。
【００５９】
なお、各実施例において燃料は都市ガス等の気体燃料で説明したが、灯油等の液体燃料をガス化させて用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる燃焼装置は、都市ガス等の気体燃料やガス化させた灯油等の液体燃料を用い、超低ＮＯｘにて燃焼させることが可能となるため、給湯や暖房や調理用などの燃焼装置として幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態１の燃焼装置を示す模式的な全体断面図
【図２】同燃焼装置のバーナユニットを分解した状態の斜視図
【図３】同燃焼装置のバーナユニットの斜視図
【図４】同燃焼装置のバーナユニットの図３におけるＴ−Ｔ面断面図
【図５】（ａ）同燃焼装置の火炎の模式図（ｂ）従来の燃焼装置の火炎の模式図
【図６】天然ガス燃焼時における希薄燃料割合とＮＯｘの関係を示す図
【図７】従来の燃焼装置の要部断面図
【符号の説明】
【００６２】
１０１  希薄炎口形成体
１０２  希薄炎口
１０３  希薄燃料・空気導入口
１０４  希薄混合気室
１０５  第一濃炎口形成体
１０６  第一濃炎口
１０７  第一濃混合気室
１０８  第二濃炎口形成体
１０９  第二濃炎口
１１０  第二濃混合気室
１１２  共通燃料・空気導入口
１１３  連通手段
１１４  バーナユニット
１２５  着火手段
【図１】
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【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】
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【図７】
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