燃焼装置

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【発明の名称】	燃焼装置
【発明者】	【氏名】柏瀬毅【氏名】小暮明彦【氏名】杉本実【氏名】大森光則
【要約】	【課題】ＮＯｘの発生の増加を抑制する燃焼装置を提供する。【解決手段】バーナの炎孔部５に連なり、燃焼室２２を形成する燃焼箱２を有する燃焼装置１０において、燃焼箱２内を複数の燃焼室２３、２４、２５に分ける仕切板３１、３２、３３を設け、各燃焼室２３、２４、２５に取り入れる二次燃焼空気を各燃焼室２３、２４、２５の上部から取り入れるようにした。

【特許請求の範囲】
【請求項１】バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内を複数の燃焼室に分ける仕切板を設け、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気を各燃焼室の上部から取り入れることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内は炎孔部を有する複数の仕切板によって複数の燃焼室に分けられ、かつ、仕切板と仕切板との間隔は炎の下流側になるほど狭くしたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内を複数の燃焼室に分けるそれぞれの仕切板には炎孔部が設けられ、下流側仕切板の炎孔部の大きさは上流側の炎孔部の大きさ以下にしたことを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気は燃焼室の炎孔部に形成された炎の燃焼ガスの再循環が極力少なくなる位置から該燃焼室に取り入れることを特徴とする燃焼装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガスやＬＰＧガス等のガスのバーナに主として用いられる燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、バーナの炎孔部に連なる燃焼室を備えた燃焼装置では、燃焼室に形成された炎に二次燃焼空気を供給して完全燃焼させている。
【０００３】図５は従来のバーナ本体１と燃焼室を形成する燃焼箱２とを示す側断面図である。１はバーナ本体、２は燃焼箱、３は仕切板、４は中間炎孔部、５は一次炎孔部、６は二次炎孔部、７は炎孔板、８は一次炎孔部の両側に設けられた二次燃焼空気孔、９は燃焼箱２側面に設けられた二次燃焼空気孔である。
【０００４】燃焼箱２内に形成された炎は、一次炎孔部５の両側および燃焼箱２側面の二次燃焼空気孔８、９から二次燃焼空気を取り入れて炎の長さの短くなる安定した炎で燃えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の燃焼装置１０においては二次燃焼空気孔を一次炎孔部５の両側および燃焼箱の側面の２ヵ所から取り入れて完全燃焼を図るようにしているため、二次燃焼空気を燃焼箱２内に集中的に流入せざるを得ず炎の温度が上がってＮＯｘの低減が進まなかった。
【０００６】本発明は上述のような従来の燃焼装置が有する問題点を解消し、ＮＯｘの発生の増加を抑制する燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、請求項１の発明は、バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内を複数の燃焼室に分ける仕切板を設け、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気を各燃焼室の上部から取り入れるものである。
【０００８】請求項２の発明は、バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内は炎孔部を有する複数の仕切板によって複数の燃焼室に分けられ、かつ、各仕切板の間隔は炎の下流側になるほど狭くしたものである。
【０００９】請求項３の発明は、バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、燃焼箱内を複数の燃焼室に分けるそれぞれの仕切板には炎孔部が設けられ、下流側仕切板の炎孔部の大きさは上流側の炎孔部の大きさ以下にしたものである。
【００１０】請求項４の発明は、バーナの炎孔部に連なり、燃焼室を形成する燃焼箱を有する燃焼装置において、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気は燃焼室の炎孔部に形成された炎の燃焼ガスの再循環が極力少なくなる位置から該燃焼室に取り入れるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。なお、図５と同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。図３は、本発明に係る燃焼装置が適用されるガスファンヒータ（以下温風暖房機という）を示している。この温風暖房機１３は外装ケース１４の内側に隔壁１５を有し、この隔壁１５の内側には燃焼装置１０及び送風機１６を備えて構成されている。外装ケース１４の背面には空気吸込口１７が、前面下部には温風吹出口１８が形成されている。
【００１２】温風暖房機１３の運転時には、バーナの炎孔部５に供給された一次燃焼空気と燃料との混合ガスが燃焼する。空気吸込口１７から吸い込まれた空気は、外装ケース１４と隔壁１５との間の通風路２１を通って外装ケース１４を冷却するとともに、一次燃焼室２２および燃焼装置１０の周囲を上昇しながら、一次燃焼室２２および燃焼装置１０を冷却する。一次燃焼室２２の周囲に流入した空気の一部は炎孔部５の下部および側面に形成された孔から燃焼室２２に流入して二次燃焼空気となる。この二次燃焼空気によって炎孔部５の炎をより安定して燃焼させることができる。この燃焼ガスは、燃焼装置１０の上部から流入する冷却空気とともに通風路２１及び送風機１６を経て温風吹出口１８から吹き出される。
【００１３】燃焼装置１０の一次燃焼室２２は、図１に示すように、ブンゼンバーナ型のバーナ本体１を備えている。このバーナ本体１の上側には一次炎孔部５が設けられ、この炎孔部５には多数個のスリット状炎孔が長手方向に配列して設けられ、その両横には炎孔板７が形成されている。また、一次燃焼室２２は、バーナ本体１の一次炎孔部５に連なる燃焼室２３、２４、２５を有する金属製の燃焼箱２と、バーナ本体１を支持する金属製の支持板２６とを備えている。燃焼箱２の中間部には仕切板３１、３２が設けられ、燃焼箱２の天板３３を兼用している仕切板３３と合わせた３つの仕切板により３つの燃焼室２３、２４、２５が形成される。
【００１４】一段目の燃焼室２３は燃焼箱２の幅（Ｄ）の寸法より大きな高さ（Ｌ）をしており、上部両側面には二次燃焼空気孔３４が設けられている。一段目の仕切板３１の中央には横長矩形状に幅Ａの開口の二次炎孔部３７が形成されている。二段目の燃焼室２４は一段目の燃焼室２３の高さより低い高さ（Ｍ）であり、二段目の仕切板３２の中央には横長矩形状に幅Ｂの開口の三次炎孔部３８が形成されている。三段目の燃焼室２５は二段目の燃焼室２４より低い高さ（Ｎ）であり、三段目の仕切板３３の中央には横長矩形状に幅Ｃの開口の四次炎孔部３９が形成されている。各炎孔部の幅Ａ、Ｂ、Ｃは、Ｃの幅がＢ以下、Ｂの幅がＡ以下というように、下流側仕切板の炎孔部の大きさが上流側仕切板の炎孔部の大きさ以下になるようにしている。各燃焼室の高さＬ、Ｍ、Ｎは、Ｌの高さはＭ以下、Ｍの高さはＮ以下というように、炎の下流側になるほど狭くなっている。
【００１５】一段目の燃焼室２３の高さは、上述のように、燃焼箱２の幅Ｄの１．５倍以上の高さとし、側面から流入する二次燃焼空気によって一段目の燃焼室２３内に空気の渦ができ排ガス再循環作用を起こしにくくしている。燃焼室２３で排ガスが再循環作用を起こすと、炎の中に再度二次燃焼空気が混入して残存していた未燃ガスが再度燃焼して炎の温度を上昇させたりするため、炎がＮＯｘを発生しやすくなり、ＮＯｘが増加する。
【００１６】図２はこのような燃焼装置の各燃焼室における二次燃焼空気の取り入れと燃焼炎との関係を示す図である。
【００１７】一段目の燃焼室２３において、一次炎孔部５に炎が形成され、支持板２６にある二次燃焼空気孔８から空気が流入し、二次燃焼空気として使われる。一段目の燃焼室２３の上部側面の二次燃焼空気孔３４からも二次燃焼空気が流入する。これらの二次燃焼空気によって一段目の燃焼室２３内の未燃ガスが燃焼され、二段目の燃焼室２４にある二次炎孔部３７に炎を形成する。
【００１８】即ち、二次燃焼空気量と炎との関係は、概略、図４のグラフに示すような関係がある。二次燃焼空気の供給量が少ないと炎の長さの長い不安定な炎を形成し、一酸化炭素の出やすい不完全な燃焼になる。二次燃焼空気量を増やしていくと、徐々に炎の長さが短くなる。適度な二次燃焼空気量になると炎の長さの短い安定した炎になる（Ｓ領域）。このときの炎の温度は約１０００℃である。さらに二次燃焼空気量が多くなると、炎の長さが長くなったり、吹き飛びを起こして不安定な炎になる。このとき炎の温度は１２００～１３００℃付近まで上がる。この付近の温度になると、ＮＯｘの発生領域（Ｔ領域）の温度帯に入り、ＮＯｘの発生量が増加する。
【００１９】このような関係から、燃焼室２３側面の二次燃焼空気孔３４の位置が低い（炎孔板７に近い）と、流入した二次燃焼空気が炎孔板７に沿って炎の中に入り込み炎の温度を上昇させたり、二次燃焼空気孔の上の部分に空間が空き過ぎると、この空間に空気の渦ができやすく、排ガス再循環作用を起こして炎の温度が上がり、ＮＯｘの増加につながる。
【００２０】二段目の燃焼室２４において、一段目の仕切板３１の二次炎孔部３７を通って流入した燃焼ガス（炎）は、上述のように完全燃焼されたものではなく、この炎の中に含まれている未燃ガスは、燃焼室２４の上部側面の二次燃焼空気孔３５から流入した二次燃焼空気によって燃焼する。この二段目の燃焼室２４の高さＭが所定の高さより低いと二次燃焼空気の供給が極端に減少しＮＯｘの低減に効果がない。このため、この高さは、例えば、燃焼室２４の高さＭが（幅Ｄに対して）所定の高さ（１／４Ｄ以上）とすることが必要である。また、上部側面の二次燃焼空気孔の高さが低いと、燃焼室２４内で排ガス再循環作用を起こして炎の温度を上げＮＯｘの増加につながる。
【００２１】三段目の燃焼室２５において、二段目の仕切板３２の三次炎孔部３８を通って流入した燃焼ガス（炎）は、完全燃焼されたものではなく、この炎の中に含まれている未燃ガスは、燃焼室２５の上部側面の二次燃焼空気孔３６から流入した二次燃焼空気によって燃焼する。この三段目の燃焼室２５の高さＮが所定の高さより低いと二次燃焼空気の供給が極端に減少しＮＯｘの低減に効果がない。このため、この高さは、例えば、二段目の燃焼室２４の高さＭよりも低いものの三段目の燃焼室２５の高さＮが（幅Ｄに対して）所定の高さ（１／４Ｄ以上）とすることが必要である。また、上部側面の二次燃焼空気孔３６の高さが低いと、三段目の燃焼室２５内で排ガス再循環作用を起こして炎の温度を上げＮＯｘの増加につながる。
【００２２】このようにして、各炎孔部３７、３８、３９で順次燃焼が進んだ燃焼ガスは、燃焼箱２の天板３３において、四次炎孔部３９を通って燃焼箱２の外に流出し、ここで燃焼ガス中に残っていた未燃ガスは、燃焼箱２の周囲を流れる空気を二次燃焼空気として完全燃焼させる。この燃焼における二次燃焼空気の量が多すぎたとしても未燃ガス成分が僅かであるので、炎の温度上昇も僅かで、ＮＯｘの増加につながらない。
【００２３】各段の燃焼室２３、２４、２５に流入する二次燃焼空気の量は、各燃焼室２３、２４、２５の上部仕切板の炎孔部３７、３８、３９の幅Ａ、Ｂ、Ｃ（図１参照）の大きさおよび二次燃焼空気孔３４、３５、３６の位置と大きさによって調節でき、幅Ａ、Ｂ、Ｃや空気孔の面積が大きいと二次燃焼空気量が多くなり、小さいと少なくなる。本発明では炎の下流側ほど二次燃焼空気の必要な量は少なくさせ、これらの幅Ａ、Ｂ、Ｃを炎の下流側にいくほど小さくする。幅を小さくすることにより各燃焼室における炎の温度が上昇し過ぎないようにできる。
【００２４】このように一次燃焼室２２内を多段にして各段の燃焼室２３、２４、２５に少しずつ二次燃焼空気を供給することにより、炎の温度上昇を抑制しつつ完全燃焼を行わせるような二次燃焼空気の供給をすることができ、これにより、ＮＯｘの発生を抑えた燃焼装置を得ることができる。
【００２５】以上のように、本発明の燃焼装置１０によれば、バーナ本体１へ送られた燃料は一次炎孔部５から吐出され、燃焼は一段目の燃焼室２３で一段目の燃焼が行われ、一次炎孔部５から二次炎孔部３７にかけて大きな燃焼炎が形成されると共に、一段目の燃焼室２３内に炎を形成する。この炎に支持板２６の二次燃焼空気孔８を通って燃焼室２３に二次燃焼空気が流入される。上部側面の二次燃焼空気孔３４からも二次燃焼空気が流入され未燃ガスを燃焼させる。
【００２６】二次炎孔部３７では一段目の二次燃焼空気孔３４から一段目の燃焼室２４に流入された二次燃焼空気によって二次燃焼が行われ、二段目の燃焼室２４で一段目の燃焼室２３で残った未燃ガスを燃焼させる。
【００２７】三次炎孔部３８では二段目の燃焼室２４の二次燃焼空気孔３５から流入された二次燃焼空気によって、さらに二次燃焼が行われ、三段目の燃焼室２５で二段目の燃焼室２４で残った未燃ガスを燃焼させる。
【００２８】さらに、四次炎孔部３８では三段目の燃焼室２５の二次燃焼空気孔３６から流入された二次燃焼空気および燃焼箱２の周囲の空気が二次燃焼空気として使われて残った未燃ガス成分を燃焼させる。
【００２９】このように、各燃焼室２３、２４、２５の上部両側面から流入する二次燃焼空気の量を集中的に一部の燃焼室内に流入させることなく炎孔部３７、３８、３９の幅Ａ、Ｂ、Ｃ等の大きさで調節して流入させることができるので、炎の過剰な温度上昇が抑えられ、ＮＯｘの発生の増加が抑えられる。
【００３０】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明では燃焼箱２内に３段の燃焼室を形成しているが、燃焼箱の大きさ、燃料の種類によって、さらに、多段にすることによって各段の燃焼室内にさらに調節された二次燃焼空気を取り入れても良く、炎の過度な温度上昇が抑えられ、ＮＯｘの増加を防いだ燃焼装置を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、燃焼箱内を複数の燃焼室に分ける仕切板を設け、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気を各燃焼室から分けて取り入れることにより、集中的に取り入れずに段階的に取り入れることができ、炎の温度を上げ過ぎないようにすることができるので、燃焼ガスの加熱によるＮＯｘの発生を低減することができる。
【００３２】請求項２に記載の発明によれば、下流側ほど小さくなる炎の形状に合わせて、仕切板と仕切板との間隔を下流側ほど狭くすることにより、過度の二次燃焼空気の流入を防ぎ、また、必要以上の炎の広がりを抑制してＮＯｘの低減ができる。
【００３３】請求項３に記載の発明によれば、各段の燃焼室の上部にある炎孔部の大きさを小さくすることにより、その燃焼室へ取り入れられる二次燃焼空気量を抑えることができるので、下流側炎孔部の大きさを上流側炎孔部の大きさ以下にすることにより、過度の二次燃焼空気量の流入を抑えることができ、ＮＯｘの発生の増加を抑えることができる。
【００３４】請求項４に記載の発明によれば、各燃焼室に取り入れる二次燃焼空気を仕切板の炎孔部に形成された炎の燃焼ガスの燃焼室における再循環が極力少なくなる位置から燃焼室に取り入れることにより、炎の温度の上がり過ぎを抑えてＮＯｘの発生の増加を抑えることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００１８８９【氏名又は名称】三洋電機株式会社【識別番号】３９７０１０５８３【氏名又は名称】三洋電機ガス機器株式会社
【出願日】	平成１１年６月２９日（１９９９．６．２９）
【代理人】	【識別番号】１００１０９３６８【弁理士】【氏名又は名称】稲村悦男（外１名）
【公開番号】	特開２００１－１２７０８（Ｐ２００１－１２７０８Ａ）
【公開日】	平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】	特願平１１－１８４１３４