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公開番号2025101202
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-07
出願番号2023217867
出願日2023-12-25
発明の名称ガスバーナ
出願人株式会社日本サーモエナー
代理人個人,個人
主分類F23C 9/08 20060101AFI20250630BHJP(燃焼装置;燃焼方法)
要約【課題】低NOx化を促進しながら省エネルギー化されたガスバーナを提供する。
【解決手段】ガスバーナ100は、内側に燃焼空気が流れる燃焼筒10と、燃焼筒の内側に配置され、バーナ軸方向に沿って延びるメインパイプ22およびメインパイプの先端側に共通に接続された複数のガスノズルパイプ24を有するバーナユニット20と、燃焼筒の内側に設けられた少なくとも1つの旋回羽根32、34であって燃焼筒を流れる燃焼空気を旋回させるための少なくとも1つの旋回羽根32、34と、燃焼筒の外側と内側とを連通させる複数のガス循環パイプ12であって複数のガスノズルパイプに対応して設けられた複数のガス循環パイプ12を備え、ガスノズルパイプ24のそれぞれにガスノズル24aが設けられており、ガスノズル24aの近傍にガス循環パイプ12の出口12bが配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内側に燃焼空気が流れるように構成された燃焼筒と、
前記燃焼筒の内側に配置されたバーナユニットであって、バーナ軸方向に沿って延びるメインパイプおよび前記メインパイプの先端側に共通に接続されそれぞれがバーナ軸方向に沿って延びる複数のガスノズルパイプを有するバーナユニットと、
前記燃焼筒の内側に設けられた少なくとも１つの旋回羽根であって、前記燃焼筒を流れる燃焼空気を旋回させるための少なくとも１つの旋回羽根と、
前記燃焼筒の外側と内側とを連通させる複数のガス循環パイプであって、前記複数のガスノズルパイプに対応して設けられた複数のガス循環パイプと
を備え、
前記複数のガスノズルパイプのそれぞれには、複数のガス噴射口としての複数のガスノズルが設けられており、前記ガスノズルの近傍に前記ガス循環パイプの出口が配置されている、ガスバーナ。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記燃焼筒と連通するウインドボックスをさらに備え、
前記ウインドボックスにおいて燃焼空気の旋回流が形成され、前記ウインドボックスの中央部に接続された前記燃焼筒の根元側開口部から前記ウインドボックスで形成された前記旋回流が流入するように構成されている、請求項１に記載のガスバーナ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの旋回羽根は、前記燃焼筒の先端側開口部を前方として、前記複数のガスノズルパイプの後方に配置された第１の旋回羽根と、前記第１の旋回羽根の前方に配置され前記複数のガスノズルパイプの内側に配置される第２の旋回羽根とを含む、請求項１または２に記載のガスバーナ。
【請求項４】
前記第１の旋回羽根の径は、前記第２の旋回羽根の径よりも大きく、前記第１の旋回羽根を構成する羽根の傾斜角度が、前記第２の旋回羽根を構成する羽根の傾斜角度よりも大きい、請求項３に記載のガスバーナ。
【請求項５】
前記複数のガスノズルパイプのそれぞれにおいて、前記複数のガスノズルとして、バーナ軸方向に沿って複数の孔が一列に並ぶように形成されている、請求項１または２に記載のガスバーナ。
【請求項６】
前記燃焼空気の旋回方向に沿って、前記ガスノズルから燃料ガスが噴射され、前記燃焼空気の旋回方向に沿って、前記ガス循環パイプから外気が供給されるように構成されている、請求項１または２に記載のガスバーナ。
【請求項７】
前記燃焼筒の内部に配置される前記ガス循環パイプの出口は、対応する前記ガスノズルの噴射方向において、前記ガスノズルよりも前に突き出て配置されている、請求項１または２に記載のガスバーナ。
【請求項８】
前記燃焼筒の外側に位置する前記ガス循環パイプの入口が後方に配置され、前記燃焼筒の内側に位置する前記ガス循環パイプの出口が前方に配置されるように、前記ガス循環パイプがバーナ軸直交方向に対して斜めに角度をつけて配置されている、請求項１または２に記載のガスバーナ。
【請求項９】
前記燃焼筒の内周面において、前記ガス循環パイプの出口の近傍に先端部旋回羽根が設けられている、請求項１または２に記載のガスバーナ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスバーナに関し、特に、低ＮＯｘ化を達成することができるガスバーナに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、温水機や蒸気ボイラなどで利用される燃焼装置として、ガスバーナや油焚きバーナが広く一般に用いられている。ガスバーナとしては、燃料ガスと燃焼用空気とをバーナ内で予め混合しておく予混合式のガスバーナが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
予混合式のガスバーナでは、燃料と空気との混合性が良好であり、安定的な火炎を形成しやすいという利点が得られる。一方で、予混合式では、混合気の噴射速度が燃焼速度よりも遅い場合などに逆火（バックファイア）が生じるおそれがある。また、安定した燃焼を行いやすい一方、火炎温度が高くなりやすい。このため、サーマルＮＯｘ（窒素酸化物）が生成されやすいという側面がある。
【０００４】
近年、環境対策の一環として、ＮＯｘの削減目標が厳しくなってきており、ＮＯｘの発生量を可能な限り削減することが求められている。燃焼にともなって生成されるＮＯｘには、空気に含まれる窒素と酸素とが高温で反応して生成されるサーマルＮＯｘと、燃料中の窒素成分が燃焼の際に酸化されて生成されるフューエルＮＯｘとがある。ＮＯｘの発生を抑制するためには、火炎温度を低くして局所的高温域を無くしたり、燃焼域での酸素濃度を低くしたり、あるいは、高温域での燃焼ガスの滞留時間を短くするような対策を講じることが有効である。
【０００５】
予混合式のガスバーナにおいて低ＮＯｘ化を図るために、燃焼ガスに排ガスを再循環させて引き込み、酸素濃度を低下させて、燃焼時の高温域の発生を抑制する技術が知られている。特許文献２には、燃焼部で発生したバーナ周囲の排ガスも吸入部から引き込んで、二次燃焼ガスとして予混合気に混入させる態様が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００３－２７９００７号公報
特開２００８－１１６０７７号公報
特開２０１９－２１１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
また、燃料ガスノズルの噴射口の近傍に、ウインドボックスで整流された燃焼空気を供給しながら混合気を生成して燃焼を行うように構成された先混合式のガスバーナも広く利用されている。供給される燃焼空気の流量は、ダンパなどによって調整されており、燃焼量にあわせた空気の供給を行うことができるので、燃焼量を広範囲に調整しやすいという利点が得られる。また、火炎温度が高くなりにくいため低ＮＯｘ化を図りやすく、逆火や消炎が生じにくいという利点も得られる。
【０００８】
ただし、上記の態様のガスバーナでは、予混合式に比べると完全燃焼させにくく、ＣＯや煤の発生が比較的生じやすいという不利点がある。これに対し、特許文献３には、燃焼空気を旋回させて供給し、燃料ガスと燃焼空気との混合を十分に行うことによって、ＣＯや煤の発生を抑制する技術が開示されている。
【０００９】
上記のように燃焼空気を送り込むバーナにおいて燃焼時のＮＯｘ発生量を低減するためには、送風機の風圧を高めて、燃焼空気の流速を向上させて、高温域の燃焼ガスの滞留時間を短縮する方法が考えられる。ただし、このように送風機の風圧を高くするためには、モータの駆動力が大きくなり、消費電力が多くなる。このため、低ＮＯｘ化を図りながらも省エネルギー化を実現することが困難な場合があった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、低ＮＯｘ化を図ることができ、省エネルギー性能も向上したガスバーナを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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