(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ本体に燃焼用空気供給用の電動ファンを接続し、前記バーナ本体による燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガス再循環通路を設けた低ＮＯｘバーナであって、前記排ガス再循環通路に強制的に排ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファンを設けるとともに、前記排ガス再循環通路とバーナ本体の燃焼用空気通路との間にバイパス通路を設け、
運転立ち上がり時には、前記排ガス再循環専用ファンを停止させておくことにより、前記燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記バイパス通路を経て前記排ガス再循環通路に少量逆流させることを特徴とする低ＮＯｘバーナ。
【請求項２】
負荷信号（燃焼量制御信号）と連動して、請求項１記載の低ＮＯｘバーナの前記排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御する排ガス再循環制御方法において、 排ガス再循環流量を検出して前記排ガス再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とする排ガス再循環制御方法。
【請求項３】
排ガス中のＮＯx 値を検出して前記排ガス再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とする請求項２記載の排ガス再循環制御方法。
【請求項４】
前記排ガス再循環専用ファンを小型化するために、制御に用いる周波数を商用周波数より高い周波数とし、前記排ガス再循環専用ファンの回転数を高い値に設定して制御することを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載の排ガス再循環制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法に関するものであり、さらに詳しくは吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる低ＮＯｘバーナおよび負荷が変動してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持でき、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる排ガス再循環制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、要求されるＮＯｘ排出レベル規制がきびしく［例えば、（１）地冷地域規制では４０ｐｐｍ（Ｏ2 ＝０％）以下、（２）１３Ａ以外の気体燃料では６０ｐｐｍ以下、（３）油燃料では６０ｐｐｍ以下］なっている。
従来、低ＮＯｘ化を計るために、図３に示すように、排ガスボックス８近傍に一端を接続し、他端を電動ファンＦの空気吸込路９に接続した排ガスを再循環させる排ガス再循環ダクト７ａを設けて、燃焼ガスの循環供給によってバーナ本体１ｃの炎温度を低下させて、ＮＯｘ発生を抑制できるようにした排ガス再循環方式低ＮＯｘバーナが一般的に広く使われている（実開平２−７４１４号公報など）。２は燃料供給路、３はノズル、４は燃焼用空気供給路、５は炎口、６は燃焼室、１０は煙道を示す。
【０００３】
しかし、この従来方式は、電動ファンＦの空気吸込路９と排ガスボックス８とを排ガス再循環ダクト７ａで連結して燃焼ガスの一部をこのダクトを通じて空気吸込路９に誘引する方式であるために、排ガスボックス８や煙道１０のドラフト圧力の変化や給排気バランスにより排ガス再循環量が大きく変化しやすく、所定量に制御できないため、燃焼状態が不安定になったり、燃焼用空気の温度変化のためにバーナ本体１ｃの炎の温度が大きく変化して、ＮＯｘ発生量が不安定になる問題があった。また、運転立ち上がり時には、再循環される燃焼ガスが冷えている排ガス再循環ダクト７ａ内に入るため燃焼ガスが排ガス再循環ダクト７ａ系統の内表面に結露して、例えば鉄で形成されている排ガス再循環ダクト７ａ系統にサビが発生して耐久性が低下するなどの問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、ＮＯｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼させることができ、しかも排ガス再循環系統への結露によるサビの発生がない低ＮＯｘバーナを提供すること、および排ガス再循環率が一定となるように制御して、負荷が変動してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持でき、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる排ガス再循環制御方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題に鑑み鋭意研究した結果、排ガス再循環通路に強制的に排ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファンを設け、且つ、前記排ガス再循環通路とバーナ本体の燃焼用空気通路との間にバイパス通路を設けることによりＮＯｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼させることができ、しかも、運転立ち上がり時には、排ガス再循環専用ファンを停止させ、燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記バイパス通路を経て排ガス再循環通路に少量逆流させ、排ガス温度が上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循環専用ファンを運転することにより、排ガス再循環系統への結露を防止し、サビの発生がない耐久性に優れた低ＮＯｘバーナを提供できること、および負荷信号と連動して、排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御する排ガス再循環制御方法によりＮＯｘ発生量を低く抑えてさらに安定に燃焼させることができることを見出し本発明を成すに至った。
【０００６】
本発明の請求項１の発明は、バーナ本体に燃焼用空気供給用の電動ファンを接続し、前記バーナ本体による燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガス再循環通路を設けた低ＮＯｘバーナであって、前記排ガス再循環通路に強制的に排ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファンを設けるとともに、前記排ガス再循環通路とバーナ本体の燃焼用空気通路との間にバイパス通路を設け、
運転立ち上がり時には、前記排ガス再循環専用ファンを停止させておくことにより、前記燃焼用空気通路の新鮮な燃焼用空気を前記バイパス通路を経て前記排ガス再循環通路に少量逆流させることを特徴とする低ＮＯｘバーナである。
【０００８】
本発明の請求項２の発明は、負荷信号（燃焼量制御信号）と連動して、請求項１記載の低ＮＯｘバーナの前記排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御する排ガス再循環制御方法において、
排ガス再循環流量を検出して前記排ガス再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とする排ガス再循環制御方法である。
【０００９】
本発明の請求項３の発明は、請求項２記載の排ガス再循環制御方法において、排ガス中のＮＯx 値を検出して前記排ガス再循環専用ファンの回転数を補正することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４の発明は、請求項２あるいは請求項３記載の排ガス再循環制御方法において、前記排ガス再循環専用ファンを小型化するために、制御に用いる周波数を商用周波数より高い周波数とし、前記排ガス再循環専用ファンの回転数を高い値に設定して制御することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法の例を示す説明図である。図２は、本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法の他の例を示す説明図である。
図１において、燃焼用空気供給用の電動ファンＦを接続したバーナ本体１ａ内に、流量調節弁Ｖ付の燃料供給路２に接続したノズル３を設けると共に、電動フアンＦからノズル３に至る燃焼用空気供給路４を形成し、炎口５から空燃混合気を燃焼室６内に噴出するように構成してある。
バーナ本体１ａによる燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガス再循環通路７の一端は、ノズル３先端近傍の外周囲に設けられている、再循環された排ガスの吹き出し口７ｃを有する排ガス再循環箱７ｂに連結されており、排ガス再循環通路７の他端はバーナ本体１ａからの排ガスが流入する排ガスボックス８に連結されている。そして排ガスボックス８の側の排ガス再循環通路７には強制的に排ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファン１１が設けられており、また排ガス再循環箱７ｂ側の排ガス再循環通路７には燃焼用空気通路４と排ガス再循環通路７との間を連結するバイパス通路１２が設けられている。９は電動ファンＦの空気吸入路、１０は排ガスボックス８に連通した煙道を示す。
【００１３】
上記の構成の本発明の低ＮＯｘバーナ１ａは排ガス再循環専用ファン１１の回転数を制御することにより強制的に循環される排ガスの排ガス再循環量を所定の量に制御できるため、燃焼用空気を完全燃焼に十分な質量流量に安定維持でき、燃焼状態が安定して、バーナ本体１ａの炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯｘ化を図れる温度に安定維持できるようになり、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる。
そして、運転立ち上がり時には、排ガス再循環専用ファン１１を停止させ、燃焼用空気通路４の新鮮な燃焼用空気を図１に破線にて示したように前記バイパス通路１２を経て排ガス再循環通路７全体に少量逆流させ、そして排ガス温度が上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循環専用ファン１１を運転するようにすることにより、排ガス再循環通路７系統の内表面に結露することがなくなり、サビが発生して耐久性が低下するなどの問題を解消することができる。
【００１４】
１３は制御装置であり、制御装置１３は、燃料供給路２に設けた燃料流量計１４、煙道１０内の燃焼ガス中のＮＯｘを検出するためのＮＯｘセンサ１５、排ガス再循環通路７中の排ガスの再循環量を検出する流量計１６とそれぞれ回路ａ、ｂ、ｃで連絡されている。
本発明の低ＮＯｘバーナ１ａは、制御弁Ｖあるいは燃料流量計１４などからの負荷信号（燃焼量制御信号）が制御装置１３に回路ａから送られると、それに連動して制御装置１３から信号が回路ｄを経て排ガス再循環専用ファン１１に送られ、排ガス再循環専用ファン１１をインバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御するようになっている。このような排ガス再循環制御方法により、負荷が変動してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持できるようになり、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる。
【００１５】
排ガス中のＮＯｘ値をＮＯｘセンサ１５で検出してその信号を回路ｂを経て制御装置１３に送り、排ガス再循環専用ファン１１の回転数を補正することにより燃焼状態を安定に維持できる上、ＮＯｘ発生量をより確実に安定して低く抑えることができる。
【００１６】
排ガス再循環通路７中の排ガスの再循環量を検出する流量計１６により排ガス再循環流量を検出してその信号を回路ｃを経て制御装置１３に送り、排ガス再循環専用ファン１１の回転数を補正することにより燃焼状態をより安定に維持できる上、ＮＯｘ発生量をより安定して低く抑えることができる。
【００１７】
本発明において、制御に用いる周波数は商用周波数より高い周波数であり、そして排ガス再循環専用ファン１１の回転数を高い値に設定して制御することにより、排ガス再循環専用ファン１１を小型化できる。前記周波数の具体例としては、例えば最大９０ＨＺ、好ましくは最大８０ＨＺである。９０ＨＺを超えると排ガス再循環専用ファン１１のバランスが悪くなり、強度や騒音の問題がでる。
【００１８】
図２において、図１と同一の数字や記号は同一物を示す。燃焼用空気供給用の電動ファンＦを接続したバーナ本体１ｂは、バーナ本体１ｂによる燃焼ガスを燃焼用空気に供給するための排ガス再循環通路７の一端はバーナ本体１ｂに接続された電動ファンＦの空気吸入路９に連結されており、排ガス再循環通路７の他端は排ガスボックス８に連結されている。そして排ガスボックス８の側の排ガス再循環通路７には強制的に排ガスを再循環するための排ガス再循環専用ファン１１が設けられている。そして排ガスボックス８と排ガス再循環専用ファン１１とを結ぶ排ガス再循環通路７に一端が連結され、他端がバーナ本体１ｂの燃焼用空気通路４に連結されたバイパス通路１２が設けられている。
【００１９】
上記の構成の本発明の低ＮＯｘバーナ１ｂは上記の低ＮＯｘバーナ１ａの場合と同様に排ガス再循環専用ファン１１の回転数を制御することにより強制的に循環される排ガスの排ガス再循環量を所定の量に制御できるため、燃焼用空気を完全燃焼に十分な質量流量に安定維持でき、燃焼状態が安定して、バーナ本体１ｂの炎の温度が大きく変化しないので、十分な低ＮＯｘ化を図れる温度に安定維持できるようになり、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる。
そして、運転立ち上がり時には、排ガス再循環専用ファン１１を停止させ、燃焼用空気通路４の新鮮な燃焼用空気を図２に破線にて示したように前記バイパス通路１２を経て排ガス再循環通路７全体に少量逆流させ、そして排ガス温度が上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循環専用ファン１１を運転するようにすることにより、排ガス再循環通路７系統の内表面に結露することがなくなり、サビが発生して耐久性が低下するなどの問題を解消することができる。
【００２０】
本発明の低ＮＯｘバーナ１ｂの排ガス再循環制御方法は上記の低ＮＯｘバーナ１ａの排ガス再循環制御方法と同じであり、上記の低ＮＯｘバーナ１ａの場合と同様に燃焼状態を安定に維持でき、ＮＯｘ発生量を低く抑えることができる。
【００２１】
本発明の低ＮＯｘバーナ本体１ａや１ｂの構造は各種変更自在であり、また、ガスバーナ及びオイルバーナのいずれでもよく、燃料や燃焼型式に見合って適当な空燃混合構造を選定できる。
電動ファンＦをバーナ本体１ａや１ｂに対して別置きにして近くに配置し、外部配管で接続してもよい。
本発明の低ＮＯｘバーナの加熱対象は不問であり、例えば吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の低ＮＯｘバーナは、煙道ドラフト圧力などの影響を受けることなく、排ガス再循環量を一定に制御することができるため、ＮＯｘ値が上昇することがなくなり、ＮＯｘ発生量を低く抑えて安定に燃焼させることができる。運転立ち上がり時は、バイパス通路に新鮮空気（燃焼用空気）を逆流させ、排ガス温度が上がり、煙道系での結露がなくなった後に、排ガス再循環専用ファンを運転することにより、排ガス再循環系統での結露が防止でき、耐久性が増す。本発明の低ＮＯｘバーナは、構造が簡単であり、経費面でも優れ、高性能で経済的な低ＮＯｘバーナである。
負荷信号と連動して、排ガス再循環専用ファンをインバータにより回転数を変えて、排ガス再循環率が一定となるように制御する本発明の排ガス再循環制御方法により負荷が変動してもそれに連動して燃焼状態を安定に維持できるようになり、ＮＯx 発生量を低く抑えることができる。
排ガス中のＮＯｘ値を検出するＮＯｘセンサ、排ガス再循環通路中の排ガス再循環量を検出する流量計を設けてその信号を制御装置に送り、排ガス再循環専用ファンの回転数を補正することにより、燃焼状態をより安定に維持できる上、ＮＯｘ発生量をより安定して低く抑えることができる。
制御に用いる周波数を最大９０ＨＺとし、排ガス再循環専用ファンの回転数を高い値に設定して制御することにより、排ガス再循環専用ファンを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法の例を示す説明図である。
【図２】  本発明の低ＮＯｘバーナおよび排ガス再循環制御方法の他の例を示す説明図である。
【図３】  従来の排ガス再循環方式低ＮＯｘバーナを示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ  バーナ本体
２  燃料供給路
３  ノズル
４  燃焼用空気供給路
５  炎口
６  燃焼室
７  排ガス再循環通路
７ａ  排ガス再循環ダクト
７ｂ  排ガス再循環箱
７ｃ  排ガス吹き出し口
８  排ガスボックス
９  空気吸入路
１０  煙道
１１  排ガス再循環専用ファン
１２  バイパス通路
１３  制御装置
１４  燃料流量計
１５  ＮＯｘセンサ
１６  再循環排ガス用流量計
【図１】
0003795951.tif 000002
【図２】
0003795951.tif 000003
【図３】
0003795951.tif 000004