(57)【要約】【課題】有天筒状のバーナカップの側面に炎孔を多数穿設した構造のいわゆる円筒外面炎孔バーナを用いた燃焼装置において、ＮＯｘおよびＣＯの排出量を低減すること。【解決手段】バーナカップ６側面の上面側から底面側にかけて予混合気を噴出する炎孔１２を列状に配し、バーナカップ６の周囲には環状の保炎板９を設け、少なくともバーナカップ６の上面に最も近い炎孔列からは燃焼一次空気比１以下の過濃予混合気を噴出し、その他の炎孔列からは燃焼一次空気比１以上の希薄予混合気を噴出するように構成した。したがって、バーナカップ６の底面付近では希薄予混合気による燃焼を行うことでＮＯｘの発生を極力抑えるようにしつつ、上面付近では過濃予混合気により安定した燃焼を行うようにして、ＣＯ発生の低減が可能となる。また、保炎板９は希薄燃焼の火炎を過濃燃焼領域に導くため、火炎の吹き飛びを抑えてより燃焼を安定させることができる。【選択図】図２
2007315628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有天筒状のバーナカップと、前記バーナカップ側面の上面側から底面側にかけて予混合気を噴出する炎孔を列状に配して形成された複数の炎孔列と、前記バーナカップの周囲に設けられた環状の保炎板とを備え、少なくともバーナカップの上面に最も近い炎孔列からは燃焼一次空気比１以下の予混合気を噴出し、その他の炎孔列からは燃焼一次空気比１以上の予混合気を噴出することを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
液体燃料を気化した気化ガスと空気を予混合する第一予混合室と、前記第一予混合室で予混合された予混合気と空気とを予混合する第二予混合室と、前記第二予混合室に空気を供給する一次空気供給通路を有し、少なくともバーナカップの上面に最も近い炎孔列は第一予混合室と連通し、その他の炎孔列は第二予混合室と連通していることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
バーナカップの上面に最も近い炎孔列から噴出する予混合気は燃焼一次空気比を０．７〜０．９とする過濃予混合気であり、その他の炎孔列から噴出する予混合気は燃焼一次空気比を１．２〜２．０とする希薄予混合気であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
希薄予混合気による燃焼の割合が過濃予混合気による燃焼の割合よりも多いことを特徴とする請求項３記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンヒーター等の燃焼装置であって、詳しくは円筒外面炎孔バーナを用いた燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファンヒーター等の家庭用小型燃焼装置に用いられるバーナとしては、図３に示すように有天筒状のバーナカップ２１を備え、このバーナカップ２１の側面に炎孔２２を多数穿設した構造のいわゆる円筒外面炎孔バーナが知られており、この種のバーナにおいては、バーナカップ２１の周囲に環状の保炎板２３を設けた構造のものが多く見られる。
【０００３】
この保炎板２３は、火炎に供給される二次空気が火炎の基部へ流れ込むのを防いだり、また、保炎板２３自身を火炎と接触させることで火炎の温度上昇を抑制してＮＯｘの発生を抑える効果を有している。また、その他にも、火炎に曝されて高温となった保炎板２３は燃料の気化を促進する熱エネルギーの回収装置としての役割も果たしている。
【０００４】
ところで、近年においては、燃焼の際に発生する有害物質の低減が重要課題となっており、中でもＮＯｘの低減の要求が高まってきている。そして、このＮＯｘを低減するための有効な方策としては、火炎基部への二次空気流入を抑えて燃焼反応を抑制することや、火炎を冷却して火炎温度の上昇を抑制することが知られている。
【０００５】
そこで、従来からある円筒外面炎孔バーナにおいては、保炎板２３の高さを高くして、火炎基部への二次空気の供給を抑制したり、炎孔２２と保炎板２３との距離を短くすることで火炎の冷却を促進させるなど、ＮＯｘ低減のために様々な改良がなされている。
【特許文献１】特開２０００−１７１００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のように改良を重ねても、最適な保炎板の形状や炎孔との距離は燃焼火力によって異なるためＮＯｘを低減するには限界があった。つまり、同じ火力で燃焼し続けるのであれば効果的にＮＯｘを低減することができるのであるが、大火力から小火力まで燃焼量に幅がある場合には、全ての火力において低ＮＯｘさらには低ＣＯを実現することは難しい。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのもので、いかなる火力においてもＮＯｘおよびＣＯの排出量を低減することのできる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】
【０００８】
本発明は、有天筒状のバーナカップと、前記バーナカップ側面の上面側から底面側にかけて予混合気を噴出する炎孔を列状に配して形成された複数の炎孔列と、前記バーナカップの周囲に設けられた環状の保炎板とを備え、少なくともバーナカップの上面に最も近い炎孔列からは燃焼一次空気比１以下の予混合気を噴出し、その他の炎孔列からは燃焼一次空気比１以上の予混合気を噴出することを特徴とする燃焼装置である。
【０００９】
また、燃料ガスと空気を予混合する第一予混合室と、前記第一予混合室で予混合された予混合気と空気とを予混合する第二予混合室と、前記第二予混合室に空気を供給する一次空気供給孔を有し、少なくともバーナカップの上面に最も近い炎孔列は第一予混合室と連通し、その他の炎孔列は第二予混合室と連通していることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置である。
【００１０】
また、バーナカップの上面に最も近い炎孔列から噴出する予混合気は燃焼一次空気比を０．７〜０．９とする過濃予混合気であり、その他の炎孔列から噴出する予混合気は燃焼一次空気比を１．２〜２．０とする希薄予混合気であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置である。
【００１１】
また、希薄予混合気による燃焼の割合が過濃予混合気による燃焼の割合よりも多いことを特徴とする請求項３記載の燃焼装置である。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように構成することにより、バーナカップの底面付近では希薄燃焼を行うことで火炎の温度上昇を抑制してＮＯｘの発生が低減され、上面付近では過濃燃焼を行うことで燃焼が安定するため、未燃ガスを再燃焼してＣＯの発生をも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好適と考える本発明の最良の形態を、本発明の作用効果を示して簡単に説明する。
【００１４】
本発明は、有天筒状のバーナカップの側面に炎孔を多数穿設した構造のいわゆる円筒外面炎孔バーナを用いた燃焼装置であって、予混合気を噴出する炎孔をバーナカップの上面側から底面側にかけて列状に複数配置し、バーナカップの上面付近の炎孔列と底面付近の炎孔列とでは混合される一次空気量の異なる予混合気を噴出させて燃焼するようにしたものである。
【００１５】
すなわち、バーナカップの底面付近の炎孔列からは、一次空気を過剰に混合し燃焼一次空気比を１以上とした、いわゆる希薄予混合気を噴出させて燃焼を行わせる。このように一次空気が過剰に混合された希薄予混合気の火炎は温度が低く、極めてＮＯｘの発生しにくい状態とすることができる。
【００１６】
しかしながら、希薄予混合気は燃料ガスの濃度が低いため燃焼しにくく、不完全燃焼や火炎の吹き飛びが発生しやすいという問題がある。そこで、バーナカップの上面に近い炎孔列からは、燃焼一次空気比を１以下としたいわゆる過濃予混合気を噴出させて燃焼を行わせる。これにより、希薄燃焼で燃え残った予混合気をも燃焼させてＣＯの発生を抑えるとともに、火炎の吹き飛びを抑えて安定した燃焼状態を実現することができる。
【００１７】
さらには、バーナカップの底面付近での希薄燃焼で発生した火炎は、バーナカップの周囲に設けられた保炎板に沿って上昇し過濃燃焼領域に導かれるため、より効果的に火炎の吹き飛びが抑えられて、未燃のまま予混合気が放出されてしまうのを抑えることとなる。
【００１８】
したがって、バーナカップの上面付近と底面付近で一次空気量の異なる予混合気を噴出させて燃焼を行うことにより、火力の大小にかかわらず、ＮＯｘおよびＣＯの発生を極力抑えることが可能な燃焼装置を構成することができるのである。
【実施例】
【００１９】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明の燃焼装置の構成図であって、灯油等の液体燃料を加熱気化して気化ガスとする気化器１、気化ガスを燃焼するバーナ２、バーナ２を収容するバーナボックス３、バーナボックス３上に載置された燃焼室４、バーナボックス３に外部からの空気を供給する送風機５が設けられている。
【００２１】
バーナ２は、図２の断面図に示すように、有天筒状のバーナカップ６と、一方が気化器１と対向するとともにもう一方がバーナカップ６の内部に連通する第一予混合室７と、バーナカップ６の内部に設けられた第二予混合室８と、環状の保炎板９から構成されている。
【００２２】
第一予混合室７は、気化器１により気化された気化ガスと一次空気とを混合して予混合気を生成し、第二予混合室８は第一予混合室７で生成された予混合気にさらに一次空気を加えて混合した予混合気を生成するようになっていて、第一予混合室７と第二予混合室８は予混合気供給孔１０によって連通している。さらに、第二予混合室８の底部には、第二予混合室８に一次空気を取り入れるための一次空気供給通路１１が設けられている。
【００２３】
保炎板９は、バーナカップ６の周囲を取り囲むように設けられており、火炎に供給される二次空気が火炎の基部へ流れ込むのを防いだり、火炎と接触することで火炎の温度上昇を抑制してＮＯｘの発生を抑えるようになっている。また、その他にも、火炎から熱を回収したり、火炎を上方に導き燃焼を安定させる役割も果たしている。
【００２４】
そして、バーナカップ６の側壁には、全周にわたって予混合気を噴出するための多数の炎孔１２が列をなすように設けられていて、これら炎孔１２は第一予混合室７と連通する第一炎孔列部１３と、第二予混合室８と連通する第二炎孔列部１４からなり、第一炎孔列部１３はバーナカップ６の上面側に、第二炎孔列部１４はバーナカップ６の底面側に配置されている。
【００２５】
なお、図２では第一炎孔列部１３は１段、第二炎孔列部１４は２段の炎孔列から構成されているが、少なくともバーナカップ６の上面に最も近い炎孔列が第一炎孔列部１３であればよく、実施例の構成に限るものではない。
【００２６】
さらに、炎孔１２には逆火を防止するための網材１５がバーナカップ６の外周に取り付けられている。
【００２７】
上述の構成において、燃焼開始の指示が出されると気化器１の加熱が開始されるので、液体燃料は気化器１で加熱気化されて気化ガスとなって第一予混合室７へ噴出する。すると、周囲の空気も一次空気として第一予混合室７へ引き込まれるため、第一予混合室７内では気化ガスと一次空気が予混合された予混合気が生成される。
【００２８】
この予混合気は燃焼一次空気比が１以下の過濃予混合気となるように供給される一次空気量が調整されているものであって、過濃予混合気の一部はバーナカップ６の側面に設けられた炎孔１２のうち上面側に配置されている第一炎孔列部１３より噴出し、その他は予混合気供給孔１０を通って第二予混合室８内に流入する。
【００２９】
第二予混合室８には他方がバーナボックス３と連通している一次空気供給通路１１から一次空気が供給されるようになっており、予混合気供給孔１０を通って第一予混合室７から第二予混合室８内に流入した過濃予混合気は、この一次空気とさらに混合されることで燃焼一次空気比が１以上の希薄予混合気となる。このとき、バーナボックス３には、送風機５の回転により外部から空気が供給されていて、燃焼室４よりも圧力が高い状態となっている。そのため、第二予混合室８の希薄予混合気が一次空気供給通路１１を逆流してバーナボックス３へ漏れ出てしまうことはない。
【００３０】
そして希薄予混合気は、バーナカップ６の側面に設けられた炎孔１２のうち底面側に配置されている第二炎孔列部１４より噴出する。
【００３１】
なお、第一炎孔列部１３から噴出する予混合気は燃焼一次空気比が１以下の過濃予混合気、第二炎孔列部１４から噴出する予混合気は燃焼一次空気比が１以上の希薄予混合気であるが、特に燃料として灯油等の液体燃料を用いる場合、この一次空気比は過濃予混合気を０．７〜０．９とし、希薄予混合気を１．２〜２．０とすることが望ましい。
【００３２】
そして、これら予混合気は図示しない点火装置により点火されて希薄予混合気と過濃予混合気による燃焼が開始される。
【００３３】
つまり、バーナカップ６の底面側の第二炎孔列部１４においては、希薄予混合気による燃焼が行われるため、燃料ガスの濃度が低い希薄燃焼領域では形成される火炎の温度が低く抑えられることにより、発生するＮＯｘの量を低減することができる。しかしその反面、希薄燃焼は燃焼が不安定で、不完全燃焼や火炎の吹き飛びが発生しやすいという問題があるのだが、バーナカップ６の上面側の第一炎孔列部１３からは、過濃予混合気を噴出させるようになっているので、希薄燃焼で燃え残った予混合気をもこの過濃燃焼領域で燃焼させるとともに火炎の吹き飛びを抑えて安定した燃焼状態を実現することができる。
【００３４】
そして、保炎板９は第二炎孔列部１４で形成される希薄燃焼の火炎を上方の過濃燃焼領域に導く役割を果たす。これによって、希薄燃焼の火炎は横に広がることなく過濃燃焼領域に到達するため、より効果的に火炎の吹き飛びを防止し、未燃のまま予混合気が放出されてしまうのを抑えることとなり、ＣＯの発生も低減することができる。
【００３５】
また、希薄予混合気の燃焼一次空気比の割合を大きくすれば、火炎の温度上昇が抑えられるためＮＯｘが低減されるのだが、燃料として灯油等の液体燃料を用いた場合、希薄予混合気の燃焼一次空気比をあまり大きくすると安定した燃焼を行うことができなくなってしまう。そこで、希薄予混合気による燃焼の割合を過濃予混合気による燃焼の割合よりも大きくすることで全体として一次空気量を多くして、ＮＯｘを低減するようになっている。本実施例の燃焼装置においては、希薄予混合気による燃焼の割合を６０〜８０％程度とすることによりＮＯｘを低減しつつ、ＣＯの発生も抑えることができることを確認している。
【００３６】
以上のことより、バーナカップ６の底面付近では希薄燃焼を行うことで火炎の温度上昇を抑制してＮＯｘの発生が低減され、上面付近では過濃燃焼を行うことで燃焼が安定するため、未燃ガスを再燃焼してＣＯの発生をも低減することができる燃焼装置となるのである。
【００３７】
また、本実施例のように有天筒状のバーナカップ６の内部に過濃予混合気を生成する第一予混合室７を連通させ、バーナカップ６内には予混合気供給孔１０を介して第一予混合室７と連通して希薄予混合気を生成する第二予混合室８を設けることで、燃焼一次空気比の異なる予混合気を燃焼させる円筒外面炎孔バーナをコンパクトに構成することができるため、燃焼装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例の燃焼装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例のバーナの断面図である。
【図３】従来の燃焼装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
６    バーナカップ
７    第一予混合室
８    第二予混合室
９    保炎板
１１  一次空気供給通路
１２  炎孔
【図１】
2007315628.tif 000003
【図２】
2007315628.tif 000004
【図３】
2007315628.tif 000005