(57)【要約】【課題】  排ガスの再循環を行うバーナを用いた燃焼装置において、再循環流路上に設けられた再循環ファンに対する設計変更を必要とせず、再循環ファンから排ガスの漏れるのを防止することを目的とする。【解決手段】  バーナ２を備えた缶体３と、前記バーナ２へ燃焼用空気を供給する主ファン４と、前記缶体３の煙道５に設けられた節炭器６と、一端を前記節炭器６の下流側に接続し、他端を前記主ファン４の燃焼用空気吸込口７または前記バーナ２の燃焼用空気路８に接続して、前記バーナ２の燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路９と、この再循環流路９の経路上に設けられた再循環ファン１０と、前記再循環流路９の経路上であって、前記再循環ファン１０の上流側に設けられたオリフィス１１とを設けたボイラ１。【選択図】    図１
2007040642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナを備えた缶体と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する主ファンと、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部を前記主ファンの燃焼用空気吸込口または前記バーナの燃焼用空気路へ再循環させる再循環流路と、この再循環流路の経路上に設けられた再循環ファンとを備える燃焼装置において、前記再循環流路の経路上であって、前記再循環ファンの上流側に縮流部を設けたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部は、前記缶体に接続された煙道から取り出すことを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
【請求項３】
バーナを備えた缶体と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する主ファンと、前記缶体の煙道に設けられた節炭器と、一端を前記節炭器の下流側に接続し、他端を前記主ファンの燃焼用空気吸込口または前記バーナの燃焼用空気路に接続して、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路と、この再循環流路の経路上に設けられた再循環ファンとを備える燃焼装置において、前記再循環流路の経路上であって、前記再循環ファンの上流側に縮流部を設けたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
前記縮流部は、オリフィスであることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バーナを備える燃焼装置に関するもので、特に排ガスの再循環を行うことで低ＮＯｘ化を図るボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼装置において、バーナにより発生した排ガスの一部を再循環することで、低ＮＯｘ化を図るものとして特許文献１に記載のものが知られている。この燃焼装置では、図３に示されるように、缶体１００内で発生した排ガスを煙道１０１から大気中へ放出させる一方で、その一部は、再循環ファン１０２によりダクト１０３内へ吸引される。前記再循環ファン１０２により昇圧された排ガスは、調整ダンパ１０４により排ガス量を調節され、燃焼用空気を供給する主ファン１０５の吸引口１０６へ送られ、バーナ１０７へ供給される燃焼用空気と混合し、酸素の分圧を下げることでＮＯｘの発生を抑制している。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１１００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、再循環する排ガス量は、低燃焼から高燃焼あるいは高燃焼から低燃焼への切り替え，缶体１００内の煤や、さびの付着状況，気温による燃焼状態，吸排気のバランスなどにより大きく変化しやすく、排ガスが前記再循環ファン１０２へ到達すると、前記再循環ファン１０２内部の隙間から排ガスが漏れるという問題が生じる。この問題に対して、前記再循環ファン１０２にシール構造を施すことで排ガスの漏れを防止することが考えられるが、これによると排ガスの漏れ防止のための別途の構成が必要となるばかりか、排ガスは、高温，高圧なので耐久性に優れたシール構造が必要となる。
【０００５】
この発明は、このような従来技術の問題点を解決することを目的とする。具体的には、排ガスの一部を通過させる再循環流路上に設けられた再循環ファンに対する設計変更を必要とせず、再循環ファンから排ガスの漏れを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、バーナを備えた缶体と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する主ファンと、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部を前記主ファンの燃焼用空気吸込口または前記バーナの燃焼用空気路へ再循環させる再循環流路と、この再循環流路の経路上に設けられた再循環ファンとを備える燃焼装置において、前記再循環流路の経路上であって、前記再循環ファンの上流側に縮流部を設けたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部は、前記缶体に接続された煙道から取り出すことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、バーナを備えた缶体と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する主ファンと、前記缶体の煙道に設けられた節炭器と、一端を前記節炭器の下流側に接続し、他端を前記主ファンの燃焼用空気吸込口または前記バーナの燃焼用空気路に接続して、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路と、この再循環流路の経路上に設けられた再循環ファンとを備える燃焼装置において、前記再循環流路の経路上であって、前記再循環ファンの上流側に縮流部を設けたことを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明において、前記縮流部は、オリフィスであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、再循環ファンから排ガスが漏れるのを防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、燃焼反応が完了または殆ど完了したガスの再循環を行うので、排ガス温度の低下によって低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、節炭器を備える燃焼装置において、再循環する排ガスを前記節炭器の下流側から再循環させるので、前記節炭器の詰まりによる排ガス量の変動を抑えることができ、これによって燃焼装置の燃焼不良を防止することができる。また、前記節炭器によって、燃焼反応が完了または殆ど完了したガスから再循環を行うので、排ガス温度の低下により、さらに低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、大きな設計の変更を行う必要がなく、簡単な構成によって前記再循環ファンから排ガスが漏れるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態）
この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、バーナを備えた缶体と、前記バーナへ燃焼用空気を供給する主ファンと、前記缶体の煙道に設けられた節炭器と、一端を前記節炭器の下流側に接続し、他端を前記主ファンの燃焼用空気吸込口または前記バーナの燃焼用空気路に接続して、前記バーナの燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路と、この再循環流路の経路上に設けられた再循環ファンとを備える燃焼装置において、前記再循環流路の経路上であって、前記再循環ファンの上流側に縮流部を設けている。この実施の形態においては、燃料として、灯油やＡ重油などの液体燃料を使用してもよいし、ＬＰＧや天然ガスなどの気体燃料であってもよい。
【００１５】
この実施の形態の構成要素について説明する。前記燃焼用空気路は、前記バーナによる燃焼に必要な空気が通過するためのものであり、前記燃焼用空気吐出口から前記バーナの燃焼区域までを含む。また、前記再循環ファンの上流側とは、前記燃焼用空気吐出口を含む。
【００１６】
前記再循環ファンは、前記煙道内を通過する排ガスの一部を前記再循環流路へ吸引させることで再循環させる。前記再循環ファンは、オン／オフ制御により動作するものであってもよく、インバータにより回転数または周波数を制御することで動作するものであってもよい。前記再循環ファンをインバータにより制御するときは、前記主ファンの回転数または周波数と連動して、排ガスの循環率を一定とするように構成することもできる。
【００１７】
前記縮流部は、オリフィス，手動バルブおよび前記再循環流路の流路方向に対する垂直断面積を他の箇所における前記再循環流路のものよりも小さく構成したものを含み、前記縮径部および圧損発生部を含む概念である。前記縮流部を前記再循環ファンの上流側に設けることで、前記再循環ファンの軸シール部分を大気圧に対して負圧にすることができる。
【００１８】
この実施の形態の燃焼装置は、ボイラ、暖房機，加熱調理器，給湯器，その他各種燃焼
装置を含む。
【００１９】
この実施の形態において、再循環する排ガスの一部を前記燃焼用空気吸込口へ再循環したときは、前記再循環ファンからの排ガスは、前記主ファンの吸込力により前記燃焼用空気吸込口へ円滑に導入することができる。再循環する排ガスの一部を前記バーナの前記燃焼用空気路へ再循環したときは、前記主ファンの回転数などを制御することで燃焼用空気の空気比を制御し易くなる。
【００２０】
前記節炭器は、前記燃焼装置からの排ガスにより給水を予熱するもであるが、予熱された給水を前記燃焼装置へ供給してもよく、別の燃焼装置へ供給してもよい。
【００２１】
前記再循環流路の一端を前記節炭器の上流側に接続すると、前記節炭器に煤や、さびが付着することで前記節炭器の上流側の静圧が増加し、再循環する排ガス量が増加する。それにより、前記バーナは燃焼不良を引き起こし、さらに多くの煤が発生するという悪循環を招く。この実施の形態では、前記再循環流路の一端を前記節炭器の下流側に接続することで、このような悪循環を防止することができる。
【００２２】
この実施の形態において、燃焼装置の具体例であるボイラを並列に複数台設置（以下、単に「多缶設置」と云う。）し、前記各ボイラに共通の煙道（集合煙道）を設けた構成とすることもできる。一般的に、多缶設置にするとボイラの燃焼状態の変動によって、他のボイラの煙道内の圧力変動を引き起こし、再循環する排ガス量が変動するが、多缶設置にした実施の形態では、このような再循環する排ガス量の変動を少なくすることができる。
【実施例１】
【００２３】
以下、この発明を実施した燃焼装置の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、燃焼装置の具体例である第一実施例のボイラ１を示している。
【００２４】
図１において、この第一実施例の前記ボイラ１は、バーナ２を備えた缶体３と、前記バーナ２へ燃焼用空気を供給する主ファン４と、前記缶体３の煙道５に設けられた節炭器６と、一端を前記節炭器６の下流側に接続し、他端を前記主ファン４の燃焼用空気吸込口７に接続して、前記バーナ２の燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路９と、この再循環流路９の経路上に設けられた再循環ファン１０と、前記再循環流路９の経路上であって、前記再循環ファン１０の上流側に設けられた縮流部の具体例であるオリフィス１１などにより構成されている。
【００２５】
前記バーナ２は、燃料の供給により停止状態，低燃焼状態および高燃焼状態のいずれかの状態へ切り替えることができ、前記主ファン４からの空気と燃料とを混合させて前記ボイラ１を高燃焼状態および低燃焼状態にすることができる。この第一実施例においては、燃料として、Ａ重油を用いている。
【００２６】
前記缶体３は、略円柱形状であり、内面の内側には複数の水管（図示省略）が環状に立設されている。前記バーナ２からの高温の燃焼ガスによって、前記水管が熱せられ、それにより蒸気が生成される。前記缶体３の下部には、前記煙道５が接続され、前記缶体３内で発生する排ガスが前記節炭器６を通って大気中へ放出される。
【００２７】
前記主ファン４には、風量を調節可能なダンパ（図示省略）が備えられており、このダンパは、前記ボイラ１の燃焼状態などに応じてインバータ（図示省略）によって調節されている。
【００２８】
前記節炭器６内の水管（図示省略）は、前記煙道５からの排ガスによって加熱され、前記水管内の給水が予熱される。予熱された給水は、前記缶体３へ送られる。また、排ガスの取出口を前記節炭器６の下流側に設けることで、前記再循環ファン１０へ送られる排ガス温度を低減することができるので、前記再循環ファン１０の熱による破損を抑制することができる。
【００２９】
前記再循環流路９の一端は、前記煙道５の前記節炭器６の下流側に接続され、他端は、前記燃焼用空気吸込口７へ接続されている。前記再循環流路９の経路上には、前記オリフィス１１が設けられ、さらにその下流側には、前記再循環ファン１０が設けられている。
【００３０】
前記オリフィス１１は、孔を設けた金属板の両側を前記再循環流路９に設けられたフランジ部（図示省略）によってサンドイッチ状に挟まれた構成となっており、公知のオリフィスを使用することができる。前記オリフィス１１によって前記再循環ファン１０内部までの経路を大気圧に対して負圧にすることができる。前記鉄板の孔の径は、前記ボイラ１の高燃焼時において、適切な排ガスの再循環量となるように仮設定され、つぎに、前記ボイラ１の低燃焼時において、高燃焼時での許容される再循環量の範囲内において最終的に決定される。これは、低燃焼状態に比べて高燃焼状態の方がＮＯｘを発生しやすいからである。
【００３１】
前記再循環ファン１０は、オン／オフ制御によって動作するもので、前記節炭器６内部の排ガスを前記再循環流路９に引き込んで前記燃焼用空気吸込口７へ排ガスを送る機能を有するが、前記オリフィス１１によって形成される負圧領域内の排ガスを昇圧する機能も有している。これによって、前記ボイラ１の燃焼状態の変化による排ガス量の変動の影響を相対的に小さくすることができる。
【００３２】
つぎに、この第一実施例の前記ボイラ１の全体動作について説明する。まず、前記バーナ２へ液体燃料が供給されるタイミングに併せて、着火碍子（図示省略）に通電がなされ燃焼を開始する。それから所定時間後、前記再循環ファン１０を起動させる。前記缶体３内において発生した排ガスは、前記煙道５へ導かれ前記節炭器６を通過して大気へ放出される。前記煙道５へ導かれる排ガスの一部は、前記再循環ファン１０によって、前記再循環流路９へ導かれ、前記オリフィス１１を通過後、前記再循環ファン１０によって昇圧され、前記燃焼用空気吸込口７へ導入される。前記燃焼用空気吸込口７内へは燃焼用の空気も流入し、これと前記再循環ファン１０からの排ガスが混合することで酸素の分圧を下げたまま燃焼温度を低下させることにより、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００３３】
この第一実施例によれば、前記再循環ファン１０内部から排ガスが漏れるのを防止することができる。また、再循環する排ガスは、前記ボイラ１の燃焼状態による変動の影響を受けにくくなり、簡単な構成にて安定した排ガスの再循環を行うことができる。さらに、前記節炭器６の下流側から前記再循環流路９を接続していることによって、燃焼反応が完了または殆ど完了したガスの再循環を行うので、排ガス温度の低下により、低ＮＯｘ化を図ることができる。さらに、前記節炭器６の上流側から接続する場合に比べ、前記ボイラ１の燃焼状態の影響を受けにくい。
【００３４】
この第一実施例においては、前記再循環ファン１０はオン／オフ制御により動作するものであったが、インバータによって前記再循環ファン１０の回転数または周波数を制御することもできる。これによれば、再循環する排ガス量の調整を行うことができるので、前記ボイラ１の燃焼状態の変化に伴う最適な排ガス量とすることができる。
【００３５】
この第一実施例では、前記ボイラ１は、前記節炭器６を備えているが、これを備えない構成にすることもできる。
【００３６】
さらに、この第一実施例では、縮流部として前記オリフィス１１を用いたが、金属板に複数の孔を設け、この金属板を前記燃焼用空気吸込口を覆うように前記主ファン４と一体的に構成したものであってもよい。これによれば、前記金属板に設ける孔の数や径を変えることで、規模などが異なる燃焼装置に適した排ガスの再循環量にすることができる。す前記縮流部は、前記再循環ファン１０の上流側で排ガスの圧力損失が大きくなるような構成のものであればよい。
【実施例２】
【００３７】
図２は、第二実施例の燃焼装置を示している。図１における第一実施例の燃焼装置における構成と同じ構成は、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３８】
図２において、この第二実施例のボイラ１は、バーナ２を備えた缶体３と、前記バーナ２へ燃焼用空気を供給する主ファン４と、前記缶体３の煙道５に設けられた節炭器６と、一端を前記節炭器６の下流側に接続し、他端を前記バーナ２の燃焼用空気路８に接続して、前記バーナ２の燃焼により発生する排ガスの一部を再循環させる再循環流路９と、この再循環流路９の経路上に設けられた再循環ファン１０と、前記再循環流路９の経路上であって、前記再循環ファン１０の上流側に設けられた縮流部の具体例であるオリフィス１１などにより構成されている。
【００３９】
この第二実施例は、前記再循環流路９の一端を前記バーナ２の前記燃焼用空気路８に接続している点が第一実施例のものと相違し、他の構成は同様である。
【００４０】
つぎに、第二実施例の前記ボイラ１の全体動作について説明する。第一実施例と同様に、排ガスの一部は、前記再循環ファン１０によって前記再循環流路９へ導かれ、前記オリフィス１１を通過する。その後、前記再循環ファン１０によって昇圧された排ガスは、前記燃焼用空気路８へ導入され、前記主ファン４からの燃焼用空気と混合することで酸素の分圧を下げたまま燃焼温度を低下させることにより、低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００４１】
この第一実施例によれば、前記バーナ２へ導入される燃焼用の空気の空気比を前記主ファン４の回転数を変えることで容易に制御することができるので、前記ボイラ１の燃焼状態が変動に対応しやすくなり、低ＮＯｘ化を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明に係る第一実施例の概略説明図。
【図２】この発明に係る第二実施例の概略説明図。
【図３】従来技術を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００４３】
１      ボイラ（燃焼装置）
２      バーナ
３      缶体
４      主ファン
５      煙道
６      節炭器
７      燃焼用空気吸込口
８      燃焼用空気路
９      再循環流路
１０      再循環ファン
１１      オリフィス（縮流部）
【図１】
2007040642.tif 000003
【図２】
2007040642.tif 000004
【図３】
2007040642.tif 000005