JP2002115816A - 燃焼装置 - Google Patents
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Abstract
ると共に混合むらを除き、安定した火炎が得られる燃焼
装置を提供する。 【解決手段】 低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔36
と、高濃度の燃料ガスを噴射する補助炎孔29a,29
bを有した燃焼装置1において、空気導入口27と濃ガ
ス導入口43と、主炎孔36に燃料ガスを供給する淡ガ
ス流路28と、淡ガス流路28に交差するように配され
て補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路35a,3
5bとが設けられ、濃ガス流路35a,35bと交差す
る淡ガス流路28には、高濃度の燃料ガスの一部を導入
する濃ガス導入部49が設けられ、空気導入口27は淡
ガス流路28に連通する一方、濃ガス導入口43は濃ガ
ス流路35a,35bに連通して構成される。
Description
ものであり、特に濃淡燃焼方式を採用し、小型ボイラー
や給湯装置への適用が好適な燃焼装置に関するものであ
る。
として、濃淡燃焼方式が知られている。ここで濃淡燃焼
方式とは、低濃度の燃料ガスから発生する主炎に高濃度
の燃料ガスが燃焼した補炎を隣接させる燃焼方法であ
る。給湯器等に使用される濃淡燃焼方式の燃焼装置とし
て、金属板を重ねてこれらの空隙によってガス流路を形
成したものが知られている。従来技術のこの種の燃焼装
置の多くは、6枚の金属板を重ねたものであり、中央の
二枚によって低濃度の燃料ガスが通過する淡ガス流路を
構成し、側面側のそれぞれ二枚によって高濃度の燃料ガ
スが通過する濃ガス流路を構成する。ところで濃淡燃焼
方式を採用する燃焼装置は、着火の際に主炎用の開口か
ら不完全燃焼状態の燃料ガスが外部に出てしまい、ガス
臭さを感じさせるという不具合があった。そこで本発明
者らは、濃ガス流路を淡ガス流路よりも短くして、着火
の際に炎孔から濃ガスを先に噴射させ、補炎を先に安定
させて不完全燃焼状態の燃料ガスの排出を阻止する燃焼
装置を開発した(特願2000−197074号)。上
記した特願2000−197074号の燃焼装置は、4
枚の金属板を重ねたものであり、中央の二枚の金属板に
よって淡ガス流路が形成され、中央の二枚の金属板の外
面と、外側の金属板の内面によって濃ガス流路が形成さ
れている。先に提案した燃焼装置は、当初の目的通り着
火の際にガス臭が発生しないばかりでなく、4枚の金属
板によって作られているので構造が簡単であるという効
果も併せ持つ。
00−197074号に開示した燃焼装置は、補炎側の
燃料ガスを主炎側に先立って噴射させることから、補炎
側の濃ガス流路が主炎側の淡ガス流路に比べて必然的に
短いものとならざるを得なかった。このため、燃料ガス
ノズルから噴射される燃料ガスと空気とを短い濃ガス流
路で自然混合させることが難しく、混合が不充分になり
がちであった。また、混合が不充分な混合ガスの一部を
濃ガス流路の途中で下方の淡ガス流路側へ分岐させるた
め、分岐部の形状によって分岐されるガス量に変動が生
じ、濃ガスと淡ガスのガス濃度が不安定となり、安定し
た火炎を得ることができなかった。更に、部材の寸法公
差などにより製造時に燃料ガスノズルの取り付け位置や
角度がずれると一層混合むらや濃度変動を生じ易く、燃
焼装置の品質を安定させることが難しかった。
は、濃ガス流路と淡ガス流路との配置を適切に設定する
ことにより、濃ガスの混合むらを極力低減させると共に
淡ガスと濃ガスの濃度比率を安定化させ、安定した火炎
を得ることのできる燃焼装置を提供することを目的とす
る。
に提案される本発明は、低濃度の燃料ガスを噴射する主
炎孔と、当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度
の高い燃料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置に
おいて、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導
入口と、空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス
導入口と、主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路と、
淡ガス流路に交差するように配されて補助炎孔に燃料ガ
スを供給する濃ガス流路とが設けられ、濃ガス流路と交
差する淡ガス流路には空気と混合された高濃度の燃料ガ
スの一部を導入する濃ガス導入部が設けられ、空気導入
口は淡ガス流路に連通する一方、濃ガス導入口は濃ガス
流路に連通しており、濃ガス導入口から導入された燃料
ガスの一部が濃ガス導入部において淡ガス流路に流れ込
み、主炎孔から低濃度の燃料ガスが噴射され、補助炎孔
からは高濃度の燃料ガスが噴射される構造とされてい
る。
ガスを分岐させるための構造を改良することを主眼とす
る。則ち、濃ガス流路を枝分かれさせて淡ガス流路へ流
入させるような構造とせず、流路同士を交差させること
により、交差部分で効率良くガスを流入させることに特
徴を有するものである。
の上部に配し、濃ガス導入口および空気導入口を燃焼装
置の側方に配する構造では、濃ガス流路と淡ガス流路と
を交差させる形態として種々のものが挙げられる。例え
ば、略水平状に延伸させた淡ガス流路に対して濃ガス流
路を略垂直状あるいは傾斜させて交差させることができ
る。逆に、略水平状に延伸させた濃ガス流路に対して淡
ガス流路を略垂直状あるいは傾斜させて交差させること
も可能である。いずれの構造であっても、濃ガス流路を
移動する空気と濃ガスが混合された濃混合ガスは淡ガス
流路を横切るように交差しつつ下流に移動し、濃混合ガ
スの一部が濃ガス導入部において淡ガス流路へ流入す
る。この構造によれば、濃ガス流路を下流側へ向けて移
動する濃混合ガスに交差する形で濃ガス流路の全体から
偏ることなく一部の濃混合ガスを淡ガス流路側へ吸引さ
せることができる。則ち、濃ガス流路を二股に分岐させ
て流路断面の一部における濃混合ガスを淡ガス流路側へ
吸引させる構造に比べて、淡ガス流路へ吸引する濃混合
ガスに含まれる空気量と燃料ガス量の比率を極めて安定
化することができる。この結果、濃ガス流路および淡ガ
ス流路を流れる混合ガスの濃度比率を安定とすることが
でき、安定した火炎が維持される。
わせて形成することができる。則ち、同時に提案される
本発明は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、当該
主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃料ガ
スを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、4枚
以上の板体が重ねられて構成され、空気又は低濃度の燃
料ガスが導入される空気導入口と、空気及び高濃度の燃
料ガスが導入される濃ガス導入口と、板体同士の隙間に
よって形成され、主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流
路と、淡ガス流路に交差するように配されて補助炎孔に
燃料ガスを供給する濃ガス流路とが設けられ、濃ガス流
路と交差する淡ガス流路には、空気と混合された高濃度
の燃料ガスの一部を導入する濃ガス導入部が設けられ、
空気導入口は淡ガス流路に連通する一方、濃ガス導入口
は濃ガス流路に連通しており、濃ガス導入口から導入さ
れた燃料ガスの一部が濃ガス導入部において淡ガス流路
に流れ込み、主炎孔から低濃度の燃料ガスを噴射され、
補助炎孔からは高濃度の燃料ガスが噴射される構造とさ
れている。
記載したものと同様に濃ガス流路と淡ガス流路の濃度比
率が安定する。また、流路や開口などの構成部分を板体
同士の隙間を用いて形成するので、構造が簡略化され、
製造が容易で省コスト化できる。
る淡ガス流路と濃ガス流路との交差部分は、一方の流路
が他方の流路を包囲するように形成することができる。
例えば、略水平状に配された淡ガス流路を包囲するよう
に略垂直状あるいは傾斜させて濃ガス流路を配する構造
とすることができる。則ち、濃ガス流路が濃ガス導入部
(交差部分)において淡ガス流路を挟むように一旦分離
させる構造を採ることができる。この構造によれば、濃
ガス導入部において淡ガス流路を挟むようにして濃ガス
流路を分流させるので、分流部分の濃ガス流路の断面積
を低減できる。これにより、濃ガス導入部における濃ガ
ス流路の断面方向の混合むらが低減し、淡ガス流路側に
吸入される燃料ガスの濃度が一層安定する。淡ガス流路
に交差する濃ガス流路は、一旦分流させた後に再度合流
させる構造とすることもできる。
濃ガス導入部の下流側に、空気と混合された高濃度の燃
料ガスを集約させる空隙または連通孔を介して連通され
た空隙を設けた構造とすることができる。この構造によ
れば、濃ガス導入部を通過した濃ガスが補助炎孔に至る
までに、空隙で集約されて濃混合ガスの圧力差が取り除
かれて均圧化される。特に、濃ガス導入部において、濃
ガス流路が淡ガス流路を挟むようにして分流させる構造
では、分流した濃混合ガスの間に圧力差が生じ易い。そ
こで、分流した濃ガス流路を流れる濃混合ガスを一旦空
隙で集約させて均圧化させることにより、補助炎孔から
噴射される濃混合ガスの圧力差を取り除くことができ
る。
孔及び補助炎孔に対して空気導入口よりも遠い位置に設
けられた構造を採ることができる。例えば、空気導入口
に対して濃ガス導入口を主炎孔および補助炎孔よりも遠
い位置(下方)に配する場合、空気導入口から略水平方
向に延伸させる淡ガス流路に対して濃ガス導入口から延
伸する濃ガス流路を略垂直または傾斜させて上方へ延伸
させることにより、容易に交差させた形状とすることが
できる。この構造では、濃ガス導入口が空気導入口の下
方に位置する分だけ濃ガス導入口から濃ガス導入部まで
の濃ガス流路が僅かに長くなり、これによって、空気と
燃料ガスの混合が促進される。また、前記したように、
淡ガス流路へ流入する空気および燃料ガスは充分混合さ
れた状態となるので、淡ガス流路と濃ガス流路との燃料
ガスの濃度比率が一層安定する。
助炎孔に至る濃ガス流路よりも濃ガス導入部から主炎孔
に至る淡ガス流路が長い構成とすることができる。この
構造によれば、着火の際に補助炎孔から濃ガスを先に噴
射させ、補炎を先に安定させてから主炎孔から噴出する
淡ガスに着火させて火炎を安定させることができる。こ
れにより、着火の際に不完全燃焼状態の燃料ガスが噴出
することが防止され、不快なガス臭が発生しない。
ガス流路の幅が絞られた構成とすることができる。この
構造によれば、濃ガス導入部における淡ガス流路は、流
路幅が絞られていない部分に比べて流速が増加し負圧傾
向を呈する。これにより、濃ガス流路を移動する濃ガス
を濃ガス導入部を介して効率良く吸入することができ
る。また、淡ガス流路の幅を適宜設定することにより、
負圧を変えて濃ガスの吸入量を調整することが可能であ
る。
は、淡ガス流路の下流に向けて流路の断面積が増加した
構成とすることができる。この構造によれば、濃ガス導
入部における淡ガス流路は流速変動を伴って負圧傾向を
呈するので、濃ガス流路から濃混合ガスを効率良く吸入
撹拌させて下流側へ送出することができる。
明する。尚以下の説明では、上下とは、燃焼装置1を炎
孔を上にして設置した状態を基準とする。
焼装置の斜視図である。図2は、図1の燃焼装置の分解
斜視図である。図3は、図1の燃焼装置の平面図及びそ
の拡大図である。図4は、板体のかしめ構造を示す説明
図である。図5は、図1の燃焼装置の展開図である。図
6は、図5の板体の折り重ね構造を示す説明図である。
図7は、図1の燃焼装置における淡ガス流路側の燃料ガ
スの流れを示す説明図である。図8は、図1の燃焼装置
における濃ガス流路側の燃料ガスの流れを示す説明図で
ある。図9は、図1のA−A断面図である。図10は、
図1のB−B断面図である。図11は、図1のD方向矢
視斜視図である。図12は、図1のD方向矢視図であ
る。図13は、図1の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガス
の流れを示す説明図である。
と同様にケースに並列に並べて使用されたり、単独で使
用されるものである。本実施例の燃焼装置1は、バーナ
本体10と炎孔部材13によって構成されている。バー
ナ本体10は、中央の主構成体20とその両脇の副構成
体12によって成り、図1,2,5,11に示すように
4枚の金属製板体15,16,17,18を重ねて作ら
れたものである。これらの金属板体15,16,17,
18は、いずれもプレス加工によって凹凸形状が設けら
れたものであり、板体同士の間によって空気又は燃料ガ
スの流路が形成されている。またこれらの金属板体1
5,16,17,18は、一枚づつ成形して重ねてもよ
いが、本実施例では一枚の板を折り重ねた構成が採用さ
れている。
板を4区分に分けてA,B,C,Dの形状となる様に成
形したものが使用されている。各A,B,C,Dの部材
の内、両端の部材A,Dと、これら隣接する部材B,C
の間には、補助炎孔を構成する開口41があるため、両
者は両端の繋ぎ部39 によって接合されている。そし
てこれらを図6の様に両端側の部位A,Dを中間部の
B,Cの間に折り込み、さらに中間部のB,Cを折り畳
み、結果的に金属製板体15,16,17,18が重ね
られた構成が形成されている。作業手順としては、先に
両端側の部位A,Dを折り曲げて中間部のB,Cの間に
重ね、この状態で部位Aと部位Bをトグロックカシメと
称されるかしめにより嵌合接合する。また同様に部位D
と部位Cをかしめにより嵌合接合する。そして最後に中
間部のB,Cを折り畳み、周囲をかしめる。
説明する。本実施例の燃焼装置1では、中央の2枚の板
体16,17は、互いに対称(掌)形であり、両者が重
なり合って主構成体20が構成されている。すなわち主
構成体20の形状は、図2の様な正面板となる板体17
と,これに対称(掌)形状の裏板となる板体16が重ね
合わされたものである。主構成体20の外観は平たい形
をしており、頂部21は開口している。また頂部21を
除く、3方の辺にはフランジ部20aが設けられてい
る。ただし、空気導入口27側の下部は、フランジ部2
0aが切り欠かれている。
は、図2,図13の様であり、後記する空気導入開口2
7にそって水平方向に切れ込み、さらにベンチュリ部2
2の下降傾斜に沿って下方に切り込まれている。
17の内部には、当該二枚の板体16,17によって一
連の気体流路が形成されている。すなわち板体16,1
7が合致する部分では、金属板同士が隙間を形成して配
列された状態となっており、この隙間によって気体流路
28が形成される。本実施例の燃焼装置1では、板体1
6,17によって構成される主構成体20の気体流路2
8は、濃度の低い燃料ガスが通過する。すなわち主構成
体20に形成される気体流路28は、淡ガス流路として
機能する。
ガス流路28は、大きく分けてベンチュリ部22、淡ガ
ス混合部23と、導通部24と、炎孔部材配置部25か
らなる。すなわち淡ガス流路28は、空気導入口27か
ら始まり、順次、ベンチュリ部22、淡ガス混合部2
3、導通部24および炎孔部材配置部25へと続く。こ
れらの形状を淡ガス流路28の入口から説明すると次の
通りである。すなわち主構成体20の下部には、図1,
2,13の様に、空気導入口27が開口している。空気
導入口27は略楕円形である。そして空気導入口27の
奥側は、短い長さだけ空気導入口27の端面と同一断面
の部位が繋がり、空気導入口27から少し入ったところ
にテーパ22aがあり、テーパ状に幅が絞られてベンチ
ュリ部22が形成されている。ベンチュリ部22は、流
路が内側に絞られ、断面積が急激に減少した部分であ
る。
下流に向かうにつれて高さが勾配状に下方へ広がってお
り、断面積は奥に行くほど次第に大きくなっている。ま
た、ベンチュリ部22は全体として傾斜しつつ下流に延
伸している。また本実施例では、板体16,17のベン
チュリ部22を構成する部位は、図9の様に互いに平行
である。
部を平たく変形させた部分であり、その表面は平面であ
り、かつ相当の面積を持つ。そして板体16,17のベ
ンチュリ部22を構成する部位には、図2の様にガス導
入開口31が設けられている。本実施例の燃焼装置で
は、ベンチュリ部22は前記した様に平面であって相当
の面積を有するので、多数のガス導入開口31を設ける
ことができる。具体的には、本実施例では、千鳥状に1
9個のガス導入開口31が設けられている。ガス導入開
口31は、本実施例の様に、面状に広く分布して配する
ことが望ましい。則ち、本実施例では、淡ガス流路28
に対して濃ガス流路を交差させて配することから、少な
くとも、濃ガス流路の濃ガスの移動方向と交わる方向へ
向けてベンチュリ部22の略全長に渡ってガス導入開口
31を配列するのが望ましい。このようにガス導入開口
31を配列することにより、濃ガス流路を流れる濃混合
ガスの全体から偏ることなく濃混合ガスの一部を淡ガス
流路28へ吸引することができる。
部22bが設けられ、当該テーパ部22bによって淡ガ
ス流路28の幅がしだいに広がっている。そして淡ガス
流路28は大きく方向を変えて淡ガス混合部23が形成
されている。淡ガス混合部23は、空気流路が大きくカ
ーブする部位であり、大きな曲路である。淡ガス混合部
23の末端は、主構成体20の中心部にあり、末端から
先の部分は、再度幅が狭くなって導通部24に繋がって
いる。導通部24は、前記した淡ガス混合部23の1/
2程度の幅であり、淡ガス混合部23の末端を含んで三
角形状に広がっている。
と、炎孔部材配置部25を繋ぐものであり、淡ガス混合
部23の末端に連続し、主構成体20の空気導入口27
側から約1/3の長さに渡って延びている。
端部に位置し、長手方向全域に渡って延びている。炎孔
部材配置部25の側面には、長手方向に2列の溝25a
が設けられている。溝25aは炎孔部材配置部25の内
側に向かって凹んだものであり、炎孔部材配置部25の
長手方向の全域に渡って延びている。この溝25aは、
炎孔部材配置部25の剛性を高める目的と、燃料ガスと
空気との攪拌を促進させる目的によって設けられたもの
である。
構成体12を構成する板体15,18は、全体形状が略
長方形であり、前記した板体16,17と同様に、鋼板
をプレスして凹凸を設けたものである。板体15,18
は互いに対称(掌)形であり、いずれも全体形状が凹状
をし、長手方向の両端及び下部にはフランジ部15a,
18aが設けられている。しかしながら、前記した空気
導入口27が位置する部位については、フランジ部15
a,18aが欠落している。
主構成体20の淡ガス混合部23に相当する部位は、他
と比較して内側に向かって凹んでいる。当該凹部15
b,18bの形状は、淡ガス混合部23の外形と略一致
する。そして当該凹部15b,18bの上部は、再度外
側に広げられている。すなわち凹部15b,18bの上
端18cは、板体15,18の上下の辺に対して平行で
あり、空気導入口27に対して奥側から板体15,18
の全長の1/3程度の長さを占める。当該凹部15b,
18bの上端18cから上の部分は、濃ガス流路形成膨
出部18dとなっている。濃ガス流路形成膨出部18d
の空気導入口27側の辺は、傾斜辺18eとなってい
る。そして前記した濃ガス流路形成膨出部18dと、空
気導入口27の近傍の部位は、板体15,18を膨出さ
せて形成した濃ガス溝40によって連通されている。
f,18fと円形の凹部15b,18gが設けられてい
る。溝状の凹部15f,18fは、6個の部分に分割さ
れ、板体15,18の長手方向の全域に一列に延びてい
る。一方、円形の凹部15b,18gは前記した溝状の
凹部18fの切れ目の上部に設けられている。凹部15
f,18f,15g,18gはいずれもバーナ本体10
の内側に向かって凹んだものである。これらの凹部は、
いずれも燃料ガスと空気との攪拌を促進させるものであ
る。ただし円形の凹部15b,18gは、バーナ本体1
0を組み合わせる際のかしめ部としての働きもある。
施例で採用する炎孔部材13は、凹凸を有する短冊状の
板を重ねたものであり、全体として4角柱状をしたもの
である。炎孔部材13は凹凸同士の隙間によって図面の
上下に連通する。そして炎孔部材13の上端の開口は、
主炎孔36として機能する。炎孔部材13は、主構成体
20の炎孔部材配置部25に挿入される。
の関係について説明する。本実施例の燃焼装置1では、
板体16,17によって作られた主構成体20を中心と
して、その左右に板体15,18が配されて副構成体1
2が形成されたものである。主構成体20と、板体1
5,18は、周囲のフランジ部20a,15a,18a
を重ね合わせて接合されている。これらの接合にはかし
めによる嵌合構造が採用されている。すなわち板体同士
を重ねてポンチ状の工具によって打撃し、図4の様な嵌
合構造を形成させる。かしめによる嵌合は、主構成体2
0を構成する中央の板体16,17と、副構成体12を
構成する側面部の板体15,18との間で行なわれる。
すなわち中央の一方の板体16と、これに隣接する側面
部の板体15の間でかしめによる嵌合接合が行なわれ、
さらに中央の他方の板体17と、これに隣接する側面部
の板体18の間についてもかしめによる嵌合接合が行な
われる。
17と、副構成体12を構成する側面部の板体15,1
8との間で行なわれる嵌合接合は、前記した板体15,
18の上部に設けられた円形の凹部18g内で行なわれ
る。円形の凹部18gは、主炎孔36及び補助炎孔29
a,29bに近い部位である。このように主炎孔及び補
助炎孔に近い部位において中央の板体16,17と、副
構成体12を構成する側面部の板体15,18との間を
接合する理由は、当該部位が高温にさらされ易く、変形
し易いためである。従ってかしめによる接合は、できる
だけ炎孔に近い部位で行なうことが望ましく、炎孔部材
の側面に相当する部位であることが推奨される。また本
実施例では、円形の凹部15g,18gの部位でかしめ
による嵌合接合が行なわれているので、円形の凹部15
g,18gの内側(内側から見れば当該部位は突起であ
る)が図3bの様に主構成体20の側面と接し、主構成
体20の側面と板体15,18の凹部15g,18g以
外の部位の間に隙間が確保される。
内部の接合関係を見ると、主構成体20と、側面側の板
体15,18は、下部の空気導入口27の近傍と、淡ガ
ス混合部23の近傍で接し、他の部位は離れている。す
なわち下部の空気導入口27の近傍においては、図1,
11,12の様に主構成体20の空気導入口27の側面
27a,27bと、上面27c,27dが側面側の板体
15,18と接し、当該部位に隙間はない。しかし副構
成体12たる板体15,18の開口46は、空気導入口
27よりも大きく、空気導入口27の下部は板体15,
18の開口46と接していない。従って、バーナ本体1
0の下端部は、図1,11,12の様に二重構造の開口
となっており、主構成体20の空気導入口27の下部
に、主構成体20の空気導入口27の下部の外壁と副構
成体12たる板体15,18の開口46の内側で形成さ
れる開口が存在する。そして当該開口は、濃ガス導入口
43として機能する。すなわち濃ガス導入口43の内部
に空気導入口27が設けられ、両者が二重構造となって
いる。なお本実施例では、開口が二重構造となってお
り、空気導入口27の下部が直接的に濃ガス導入口43
の壁の一部として機能するので、スペースに無駄がな
く、燃焼装置の全高を低くすることができる。
入口27の下方に位置するので、空気導入口27は、主
炎孔36及び補助炎孔29a,29bに近い位置にあ
り、濃ガス導入口43は主炎孔36及び補助炎孔29
a,29bから遠い位置にある。
囲と、副構成体12の間は、空隙33が形成されてい
る。ベンチュリ部22の全周囲は副構成体12と離れて
おり、ベンチュリ部22の周囲は空隙33によって包囲
されている。また、ベンチュリ部22の上部の主構成体
20には濃ガス溝40で形成される流路を連通させるよ
うに均圧孔60が設けられている。
ス流路形成膨出部18dについても板体が離れていて図
10の様に空隙45が形成されている。ただし主構成体
20の導通部24は他の部分に比べて幅が狭いので、導
通部24の側面側は他の部位よりも広い空間となってい
る。空隙45は、淡ガス流路28の両側面に位置するも
のであり、主構成体20の全長にわたって広がってい
る。
た空隙33と、上部に形成された空隙45の間は、図1
0、図13に示すように濃ガス溝40で連通されて流路
が形成され、中央に配された主構成体20によって濃ガ
ス溝40を左右へ仕切られている。ただ、図10に示す
ように、濃ガス溝40の上流側における主構成体20に
は均圧孔60が設けられており、左右に仕切られた濃ガ
ス溝40は、均圧孔60によって連通されて小さい空隙
60’を形成している。
流路を順を追って説明する。図13に示すように、空気
導入口27の下部に位置する濃ガス導入口43から延伸
する濃ガス流路は、ベンチュリ部22に至る間は略水平
状に淡ガス流路28の下方に位置して相当広い空隙30
を形成する。そして、空隙30からベンチュリ部22の
空隙33に至る。この空隙30および空隙33は、燃料
ガスノズル11から噴射される燃料ガスおよびファン
(不図示)から圧送される空気を自然混合させる混合部
48として働く。主構成体20のベンチュリ部22は、
他の部分に比べて幅が狭いので、ベンチュリ部22と両
側の板体15,18の間には、図11,図12の様に比
較的大きな空隙33がある。この空隙33はベンチュリ
部22を両側から挟むように略垂直上方へ交差するよう
にして延伸する。この交差部分は濃ガスの一部を淡ガス
流路28へ流入させる濃ガス導入部49として機能す
る。則ち、濃ガス導入部49では、空隙33を上方側
(下流側)へ移動する濃ガスの一部をベンチュリ部22
のガス導入開口31を介して淡ガス流路28へ導入する
働きを行う。更に、濃ガス導入部49は下流側の濃ガス
溝40に連通し、更に空隙45を介して補助炎孔29
a,29bに至っている。
の間には、濃ガス溝40を介して下部の空隙33と上部
の空隙部45を繋ぐ一連の気体流路35a,35bが形
成されている。また当該気体流路35a,35bは、い
ずれも天面に開放されている。そして本実施例の燃焼装
置1では、当該開放面が補助炎孔29a,29bとして
機能する。本実施例の燃焼装置1では、主炎孔が直線状
であり、副構成体12によって形成される補助炎孔29
a,29bは、主炎孔36に沿って主炎孔36の両側に
位置する。また、前記した気体流路35a,35bは、
補助炎孔29a,29bに濃混合ガスを供給する濃ガス
流路として機能する。
成する板体16とそれに隣接する板体15の間には濃ガ
ス溝40があり、当該濃ガス溝40が前記した様に濃ガ
ス流路35aとして機能する。一方、主構成体20を構
成する板体17と、それに隣接する板体18の間にも濃
ガス溝40があり、当該濃ガス溝40が、両者の下端近
傍から上部にかけて連通していて濃ガス流路35bとし
て機能する。そしてそれぞれの濃ガス流路35a,35
bは、濃ガス溝40において均圧孔60で連通されて空
隙60’を形成すると共に、上部が開放され、補助炎孔
29a,29bが形成されている。
機能し、空隙33は濃ガス流路35a,35bの一部で
あるから、ベンチュリ部22においては淡ガス流路28
を濃ガス流路35a,35bが横切るようにして濃ガス
流路35a,35bの一部たる混合部48に包囲されて
いる。
は空気導入口27側の側面の形状は前記した通りであ
り、主構成体20の空気導入口27の側面に板体15,
18の内面が接している。しかしながら、空気導入口2
7の下部については、板体16,17の一部が欠落して
おり、濃混合ガス導入口43が開口し、前記した濃ガス
流路35a,35bが外部と連通している。また当該部
位の主構成体20には、切欠部20cが設けられてい
る。従って空気導入口27の下部には比較的広い空隙3
0があり、外部に開放されている。
4が設けられている。点火装置34は、補助炎孔29
a,29bの近傍であって、空気導入口27の上部近傍
に位置している。
び空気の流れについて説明する。図7および図8に示す
ように、本実施例の燃焼装置1では、前記したバーナ本
体10の空気導入口27の下部の濃ガス導入口43に燃
料ガスノズル11が挿入される。またバーナ本体10の
上流側には図示しない送風機が設けられ、濃ガス導入口
43と空気導入口27の双方に空気が供給される。すな
わち前記した燃料ガスノズル11の挿入状態は、通常の
ブンゼン式燃焼バーナと同様であり、濃ガス導入口43
とガスノズル11の間には隙間あるいは開口があり、当
該濃ガス導入口43には燃料ガスと共に空気が混入され
る。空気の燃料ガスに対する混合割合は、理論空気量の
40%程度であり、燃料ガス濃度の高いものである。一
方、空気導入口27からは、空気のみが導入される。
た燃料ガスは、混合部48において空気と混合される。
ここで混合部48は、空隙部30,33を合わせたもの
であり、ある程度の広さを持つ空隙部であるから、燃料
ガスと空気は円滑に混合され、濃混合ガスが作られる。
そして濃混合ガスは濃ガス導入部49に入り、濃ガスの
一部がガス導入開口31を介して淡ガス流路28へ導入
される。一方、濃ガスの残部は濃ガス溝40を通って上
部の空隙45に入る。そして図8,13の様に全域に広
がり、上部の補助炎孔29a,29bから外部に噴射さ
れる。すなわち燃料ガスの一部は、図10の様に濃ガス
流路35a,35bを主構成体20の側面に沿って上方
に流れ、主構成体20の両側に設けられた補助炎孔29
a,29bから外部に噴射される。濃ガス流路35a,
35bを経由して補助炎孔29a,29bから噴射され
た混合ガスは、前記した様に理論空気量の40%程度し
か空気が混合されておらず、燃料ガスの濃度が高い。
ス流路35a,35bの上部側の空隙45に入る直前の
濃ガス溝40に均圧孔60を設けて空隙60’を形成し
ている。これにより、濃ガス流路35a,35bを通っ
て上昇した濃ガスの間に圧力差が生じても、均圧孔60
(空隙60’)によってガスの移動を生じさせてバラン
スさせることができる。従って、左右の空隙45には圧
力差を取り除いた安定した濃ガスが送出され、左右の補
炎のバランスを安定させることができる。
ら入った燃料ガスは、図7および図13の様にベンチュ
リ部22の近傍に至り、淡ガス流路28と交差するよう
にしてベンチュリ部22を包囲する空隙33(分岐部)
に向かう。そして燃料ガスの一部は、ベンチュリ部22
に設けられたガス導入開口31から、主構成体20の内
部に入る。すなわち燃料ガスは、ガス導入開口31を経
由して淡ガス流路28に入る。ここで本実施例では、ガ
ス導入開口31は主構成体20が部分的に断面積が狭く
なった部位に設けられている。そのため当該部位は流速
が速く、内部は負圧傾向となっている。一方、ベンチュ
リ部22の周囲は、濃ガス流路35a,35bで包囲さ
れており、ベンチュリ部22の周囲には、濃混合ガスが
十分に存在する。そのためベンチュリ部22の周囲の濃
混合ガスが主構成体20の負圧によって吸い込まれ、燃
料ガスは、空気の流れに対して垂直方向に突入し、主構
成体内(淡ガス流路28)を流れる空気と混合される。
濃ガス流路35a,35bの全体に渡って交差して設け
られているので、濃ガス流路35a,35bに流れる濃
混合ガス全体から偏ることなくその一部を淡ガス流路2
8へ吸引することができる。これにより、淡ガス流路2
8へ吸引する空気と燃料ガスの比率を極めて安定化する
ことができ、これに伴って、濃ガス流路35a,35b
と淡ガス流路28との濃度比率を安定させることができ
る。
らに混合が促進され、導通部24を経て炎孔部材配置部
25に至り、炎孔部材13に入って主炎孔36から外部
に噴射される。
それぞれ上記した経路を辿り、炎孔部材13の主炎孔3
6からは淡混合ガスが噴射され、側面に位置する補助炎
孔29a,29bからは濃混合ガスが噴射される。しか
しながら、二つの炎孔に至る距離に注目すると、両者の
間には相当の差異がある。すなわち両者の燃料ガスの流
路は、前記した濃ガス導入部49の部位までは略等し
い。しかし濃ガス流路35a,35bは略垂直上方へ向
けて補助炎孔29a,29bに至り、補助炎孔29a,
29bから濃ガスが噴射される。
混合ガスは、濃ガス導入部49から主構成体20内の淡
ガス流路28に入った後、大きな曲部たる淡ガス混合部
23を通過し、大きく迂回した後主炎孔36に至る。そ
のため図示しない電磁弁を開いて、燃料ガスノズル11
から燃料ガスを導入したとき、二つの炎孔からの燃料ガ
スの噴射に時間差が生じ、最初に補助炎孔29a,29
bから燃料ガスが噴射し、補炎が発生する。そして補助
炎孔29a,29bから噴射される燃料ガスは、高濃度
であり、燃料ガスにはただちに引火する。また、補助炎
孔29a,29bから燃料ガスが噴射された直後は、主
炎孔36から低濃度の燃料ガスが噴射されていないの
で、低濃度の燃料ガスによって煽られることもない。そ
のため補助炎孔から噴射される燃料ガスヘの着火は確実
である。
料ガスの噴射に遅れて、低濃度の燃料ガスが主炎孔36
から噴射される。この低濃度の燃料ガスが噴射した時に
は、すでに補炎が安定しており、補炎から火が移って低
濃度の燃料ガスは直ちに着火し、主炎が発生する。また
主炎の根元には安定した補炎が存在するので、主炎の基
端部を補炎が保持し、主炎の着火直後から火飛びの発生
も少ない。そのため本実施例の燃焼装置では、未燃焼成
分が外部に排出されず、ガス臭さによる不快や不安感情
を起こさせない。
ば、淡ガス流路28と濃ガス流路35a,35bとを交
差させた簡単な構造によって、濃ガス流路35a,35
bから淡ガス流路28側へ安定して濃ガスを流入させる
ことが可能となる。これにより、濃ガスおよび淡ガスの
濃度比率が極めて安定し主炎および補炎を安定させるこ
とが可能である。
14は、本発明の他の実施例における図9に相当する部
位での断面図である。図15は、本発明のさらに他の実
施例における図9に相当する部位の要部断面図である。
図16は、図1の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空
気の流れを示す斜視図及びその断面図である。図17
は、本発明の他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料
ガスと空気の流れを示す断面図である。図18は、本発
明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガ
スと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。図
19は、図18の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料
ガスと空気の流れを示す説明図である。図20は、本発
明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガ
スと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
22を構成する部位の板は平行である旨を開示したが、
例えば図14の様にテーパー形状を有していて断面積が
下流に向かって漸次増大する構成も可能である。このよ
うに下流に向かって断面積を増大させることにより、内
部が負圧となる傾向が強まり、燃料ガスの吸い込みが良
好となる。またベンチュリ部22は、図15の様に平面
断面が略円弧状のものであってもよい。
口31の断面形状は任意であり、例えば図18(a)の
様なバーリング形状であって縁を有する形状とすること
ができる。また、図20(a)の様な、淡ガス流路28
の内部側へ突出する段部31aの端部に、スリット31
bを有したガス導入開口31を設け、スリット31bが
段部31aに対して濃ガス流路35a,35bの下流側
(上部側)となるように配した形状とすることができ
る。
の違いは次の通りであり、これらを考慮した上で適切な
設計を行なうべきである。すなわち図16(a)の様
に、ガス導入開口31を通常の孔(いわゆるばか孔)と
し、かつ主構成体20を構成する二つの板16,17の
ベンチュリ部22の同一位置にガス導入開口31を設け
ると、図16(b)の様に、両側から淡ガス流路28内
に入った濃ガス同士が衝突し、混合が促進される。
ベンチュリ部22の異なる位置にガス導入開口31を設
けると、濃混合ガス同士の衝突が回避されるので、ガス
導入開口31からの濃ガスの吸入が円滑に行なわれる。
ーリング孔形状とし、淡ガス流路側に開口31の縁が突
き出した形状を採用すると、濃ガスの吸入がより円滑に
行なわれる。またガス導入開口31をバーリング孔形状
とすると、縁の部分が淡ガス流路側に突き出すので、図
19の様に淡ガス流路を流れる空気に乱流が生じ、渦巻
きの作用によって、濃ガスが空気中に拡散する。
段部31aで成るガス導入開口31を設けると、燃料ガ
スが淡ガス流路側に引き込まれ易い。
濃ガス溝40を設けて当該溝40を燃料ガスが流れる様
に構成したが、逆に主構成体側に濃ガス溝40を設け、
当該部位から濃混合ガスを上方に通過させてもよい。
によれば、濃ガス流路と淡ガス流路とを交差させるだけ
の簡単な構成によって濃ガスおよび淡ガスのガス濃度比
率を極めて安定させることができる。これにより、安定
した火炎が得られ、品質の安定した燃焼装置を提供する
ことが可能となる。特に、請求項2に記載の本発明の燃
焼装置によれば、簡単な構造により製造が容易で省コス
ト化することができる。また、請求項3乃至8に記載の
本発明の燃焼装置によれば、濃ガスおよび淡ガスのガス
濃度比率を一層安定させることができ、火炎の安定した
燃焼装置を提供できる。
図である。
る。
る。
スの流れを示す説明図である。
スの流れを示す説明図である。
部周辺の燃料ガスの流れと共に示す説明図である。
部位での断面図である。
当する部位の要部断面図である。
気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
の燃料ガスと空気の流れを示す断面図である。
部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断
面図である。
料ガスと空気の流れを示す説明図である。
部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断
面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、
当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃
料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、 空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、
空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス導入口
と、主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路と、当該淡
ガス流路に交差するように配されて補助炎孔に燃料ガス
を供給する濃ガス流路とが設けられ、 前記濃ガス流路と交差する淡ガス流路には、空気と混合
された高濃度の燃料ガスの一部を導入する濃ガス導入部
が設けられ、 前記空気導入口は淡ガス流路に連通する一方、濃ガス導
入口は濃ガス流路に連通しており、 濃ガス導入口から導入された燃料ガスの一部が濃ガス導
入部において淡ガス流路に流れ込み、主炎孔から低濃度
の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガ
スが噴射されることを特徴とする燃焼装置。 - 【請求項2】 低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、
当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃
料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、 4枚以上の板体が重ねられて構成され、空気又は低濃度
の燃料ガスが導入される空気導入口と、空気及び高濃度
の燃料ガスが導入される濃ガス導入口と、 板体同士の隙間によって形成され、主炎孔に燃料ガスを
供給する淡ガス流路と、当該淡ガス流路に交差するよう
に配されて補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路と
が設けられ、 前記濃ガス流路と交差する淡ガス流路には、空気と混合
された高濃度の燃料ガスの一部を導入する濃ガス導入部
が設けられ、 前記空気導入口は淡ガス流路に連通する一方、濃ガス導
入口は濃ガス流路に連通しており、 濃ガス導入口から導入された燃料ガスの一部が濃ガス導
入部において淡ガス流路に流れ込み、主炎孔から低濃度
の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガ
スが噴射されることを特徴とする燃焼装置。 - 【請求項3】 前記濃ガス導入部における淡ガス流路と
濃ガス流路との交差部分は、一方の流路が他方の流路を
包囲するように形成され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】 前記濃ガス流路における濃ガス導入部の
下流側に、空気と混合された高濃度の燃料ガスを集約さ
せる空隙または連通孔を介して連通された空隙を設ける
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載
の燃焼装置。 - 【請求項5】 前記濃ガス導入口は主炎孔及び補助炎孔
に対して前記空気導入口よりも遠い位置に設けられるこ
とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の
燃焼装置。 - 【請求項6】 前記濃ガス導入部から補助炎孔に至る濃
ガス流路よりも前記濃ガス導入部から主炎孔に至る淡ガ
ス流路が長いことを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
か1項に記載の燃焼装置。 - 【請求項7】 前記濃ガス導入部は、淡ガス流路の幅が
絞られていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
か1項に記載の燃焼装置。 - 【請求項8】 前記濃ガス導入部は、淡ガス流路の下流
に向けて流路の断面積が増加していることを特徴とする
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の燃焼装置。
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JP2002115816A true JP2002115816A (ja) | 2002-04-19 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011202879A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Chofu Seisakusho Co Ltd | 低NOxバーナ及びそれを用いたガス給湯機 |
CN108343960A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-31 | 中山市思源电器有限公司 | 一种燃气热水装置的浓淡焰燃烧器 |
-
2000
- 2000-10-12 JP JP2000311895A patent/JP3603949B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN108343960B (zh) * | 2018-03-27 | 2024-02-06 | 中山市思源电器有限公司 | 一种燃气热水装置的浓淡焰燃烧器 |
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