JP2006284038A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バーナの構成を大きく変えることなく、低騒音を実現すること。
【解決手段】炎口２２を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部２５を有する帯状の炎口分割板２６とを備えたものである。これにより、切り込み部２６により流れの小さな渦を形成させ、炎口２２下流での大きな乱れに遷移するのを効果的に抑制でき、大幅な低騒音化を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として家庭用又は業務用の燃焼装置において特に低騒音化を図った燃焼装置に関するものである。

従来のこの種の燃焼装置は特許文献１に示すようなものが一般的であった。

図４は特許文献１に記載された従来の燃焼装置を示す図である。図４に示すように、上部に淡炎口１１を有する淡バーナユニット１２と上部に濃炎口１３を有する濃バーナユニット１４を交互に併設している。淡炎口分割板１５および濃炎口分割板１６により淡炎口１１および濃炎口１３は細分割されている。

上記構成において、淡バーナユニット１２の淡導入口（図示せず）から燃料および空気が流入し、淡バーナユニット１２内で混合され、空気が多い淡混合気が生成され、淡炎口１１より淡混合気が流出し、淡火炎を形成する。一方濃バーナユニット１４の濃導入口（図示せず）より燃料および空気が流入し濃バーナユニット１４内で混合され空気が少ない濃混合気が生成され、濃炎口１３より濃混合気が流出し、濃火炎を形成する。火炎温度が低くＮＯｘ発生量が少なく燃焼性の悪い淡火炎は、火炎温度が高くＮＯｘ発生量が多く安定した濃火炎によって安定化され、全体としてＮＯｘ発生量を抑制できる。本バーナは一般的に濃淡バーナと呼ばれる。淡炎口分割板１５および濃炎口分割板１６により淡混合気および濃混合気は整流されて、淡炎口１１および濃炎口１３から噴出し、騒音抑制を図っている。

ところで、フクロウは非常に静かに飛ぶ鳥として知られているが、翼前縁部に細かい「とげ」のようなものがある。またプロペラファンにおいても翼後縁部に鋸歯状の切り込み（セレーションと呼ばれることが多い）を形成させ、低騒音化を図ったものがある。これらは鋸歯状の切り込み部で細かい渦を形成させ、大きな渦に発達するのを効果的に抑制し、低騒音化できるためと考えられている。
特許第２８３９０４９号公報

炎口から噴出直後の混合気は流れの乱れが小さいが、炎口から離れるにしたがい乱れが大きくなる。特に空気量が多く、流速の速い淡混合気は炎口下流での乱れが大きくなりやすく、燃焼騒音発生の原因となる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、一層の低騒音を実現した燃焼装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するため、炎口を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えている。

これにより、切り込み部により流れの小さな渦を形成させ、炎口下流での大きな乱れに遷移するのを効果的に抑制できる。

本発明の燃焼装置は、バーナの構成を大きく変えることなく、大幅な低騒音化を実現できる。

第１の発明は、炎口を形成するバーナ形成板と、前記炎口を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えている。

そして、切り込み部により流れの小さな渦を形成させ、炎口下流で大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのを効果的に抑制でき、火炎を安定化させ燃焼騒音を抑制できる。

第２の発明は、炎口を形成するバーナ形成板と、前記炎口を細分割すると共に下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えている。

そして、炎口分割板の下流側端部に切り込み部を形成することにより、炎口下流での大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのをさらに効果的に抑制でき、燃焼騒音をさらに抑制できる。

第３の発明は、特に第１〜２のいずれか一つの発明において、濃混合気を燃焼させる濃炎口を形成する濃バーナと淡混合気を燃焼させる淡炎口を形成する淡バーナを交互に配列し、淡炎口は上流側または下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板で細分割されている。

そして、燃焼装置を濃淡燃焼方式とすることにより低ＮＯｘを実現できる。また流速が速くて乱れやすい淡火炎を安定化でき、燃焼騒音を抑制できる。

第４の発明は、特に第３の発明において、濃炎口は上流側または下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板で細分割されている。

そして、濃火炎も安定化でき、燃焼騒音をさらに抑制できる。

第５の発明は、特に第１〜４のいずれか一つの発明において、切り込み部のピッチを１ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。

そして、切り込み部寸法の最適化により、炎口下流での大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのをさらに効果的に抑制でき、燃焼騒音をさらに抑制できる。また無理なく切り込み加工できる。

第６の発明は、特に第１〜５のいずれか一つの発明において、切り込み部の深さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としている。

そして、切り込み部寸法の最適化により、炎口下流での大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのをさらに効果的に抑制でき、燃焼騒音をさらに抑制できる。また重量の増加も最低限に抑えることができる。

第７の発明は、特に第３〜６のいずれか一つの発明において、淡炎口への燃料供給量を濃炎口への燃料供給量より多く設定している。

そして、ＮＯｘの少ない淡火炎の割合を増し、燃焼装置全体として低ＮＯｘを実現できる。

第８の発明は、特に第３〜７のいずれか一つの発明において、淡炎口の燃料・空気導入口の開口面積を濃炎口の燃料・空気導入口より大きく設定している。

そして、燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく淡炎口に多量に供給され、多量の淡混合気を生成して低ＮＯｘの淡火炎を形成することができる。また燃焼用空気を供給するファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。

第９の発明は、特に第３〜８のいずれか一つの発明において、淡炎口の炎口面積を濃炎口の炎口面積より大きく設定している。

そして、淡混合気の噴出速度が極度に速くならず、安定した淡火炎が形成されるとともに、燃焼用空気を供給するファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。

第１０の発明は、特に第３〜９のいずれか一つの発明において、淡炎口の燃料・空気導入口から淡炎口までの混合通路の長さを濃炎口の燃料・空気導入口から濃炎口までの混合通路よりも長く設定している。

そして、淡燃料・空気導入口から供給された多量の空気と大部分の燃料は長い通路を通過する間に十分混合され、また整流されて乱れが減衰して淡炎口へ供給されるため、超ＮＯｘ燃焼と燃焼騒音の低減を実現することができる。

第１１の発明は、特に第３〜１０のいずれか一つの発明において、淡炎口の燃料・空気導入口を濃炎口の燃料・空気導入口より下部に位置させている。

そして、ファンが供給する燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく上流側に位置する淡燃料・空気導入口から淡炎口に導かれるため、ファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。

（実施の形態１）
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態１の燃焼装置を示す平面図および正面図である。

図１（ａ）および（ｂ）において、一対のバーナ形成板２１を対向して重ね合わせ、炎口２２、燃料・空気導入口２３、混合通路２４を形成している。炎口２２を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部２５を有する帯状の炎口分割板２６を上部に配置している。切り込み部２５のピッチＰは１ｍｍ以上５ｍｍ以下（例えば３ｍｍ）、切り込み部２５の深さＨは１ｍｍ以上１０ｍｍ以下（例えば２ｍｍ）の適値が選択される。

次に動作、作用について説明すると、燃料ノズル（図示せず）が供給する燃料とファン（図示せず）が供給する一次空気が燃料・空気導入口から流入し、混合通路２４にて混合して可燃の混合気となる。混合通路２４の屈曲部で大きな渦を伴う乱れが生じるが、混合気が炎口分割板２６の薄い隙間を通流する際、大きな乱れが減衰する。また炎口分割板２６の切り込み部２５を混合気が通流する際、小さな渦が新たに形成される。炎口２２より噴出した混合気は着火手段（図示せず）により着火され、火炎を形成する。切り込み部２５で形成された小さな渦により炎口下流で大きな渦に遷移するのを効果的に抑制し、安定した火炎を形成する。炎口２２の両外側からファン（図示せず）が供給する二次空気により完全燃焼する。

以上説明したように、炎口を形成するバーナ形成板と、前記炎口を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えている。そして、切り込み部により流れの小さな渦を形成させ、炎口下流で大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのを効果的に抑制でき、火炎を安定化させ燃焼騒音を抑制できる。

また、ピッチが小さいほど切り込み部の低騒音化に対する効果が発揮できるが、ピッチが１ｍｍ未満ではプレス加工に困難となる。一方５ｍｍ超では切り込み部の効果が急激に低下する。よって切り込み部のピッチを１ｍｍ以上５ｍｍ以下としている。

また、切り込み部の深さが１ｍｍ未満になると、切り込み部の効果が殆ど無くなる。一方１０ｍｍを超えると、効果が飽和する。また重量面でも重くなる。切り込み部の深さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下としている。

（実施の形態２）
図２（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態２の燃焼装置を示す平面図および正面図である。

図２（ａ）および（ｂ）において、本実施の形態が実施の形態１と異なる点は切り込み部２５Ａを炎口分割板２６の下流側端部に設けた点である。なお実施の形態１と同一符号のものは同じ構成を有し、説明を省略する。

炎口分割板の間を通流した混合気は、炎口分割板から離れる際にはく離し、後流で逆流を生じ、大きな渦に遷移する。そこで炎口分割板の下流側端部に切り込み部を形成することにより、上流側端部に切り込み部を設けるより、炎口下流での大きな乱れを伴う大規模な渦に遷移するのをさらに効果的に抑制でき、燃焼騒音をさらに抑制できる。

（実施の形態３）
図３（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態３の燃焼装置を示す平面図および正面図である。

図３（ａ）および（ｂ）において、一対の淡バーナ形成板３１を対向して重ね合わせ、淡炎口２２、淡燃料・空気導入口２３、淡混合通路２４を形成している。淡炎口２２を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部３５を有する帯状の淡炎口分割板３６を上部に配置している。これらで淡バーナ３７を構成している。一方、一対の濃バーナ形成板３８を対向して重ね合わせ、濃炎口３９、濃燃料・空気導入口４０、濃混合通路４１を形成している。濃炎口３９を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部４２を有する帯状の濃炎口分割板４３を上部に配置している。これらで濃バーナ４４を構成している。淡炎口３２と濃炎口３９が近接するように、淡バーナ３７と濃バーナ４４を交互に配列し、配列方向の両端が濃炎口となるようにしている。ここで淡燃料・空気導入口３３の開口面積を濃燃料・空気導入口４０より大きく設定している。また淡炎口３２の炎口面積を濃炎口３９の炎口面積より大きく設定している。さらに淡燃料・空気導入口３３から淡炎口３２までの淡混合通路３４の長さを濃混合通路４１よりも長く設定している。また淡燃料・空気導入口３３を濃燃料・空気導入口４０より下部に位置させている。

次に動作、作用について説明すると、淡用の燃料ノズル（図示せず）が供給する淡用燃料とファン（図示せず）が供給する多量の淡用空気が淡燃料・空気導入口３３から流入し、淡混合通路３４にて混合して空気過剰率が１.８程度の薄い淡混合気となる。淡炎口分割板３６の切り込み部３５により、淡混合気に小さな渦が形成される。淡炎口分割板３６の間を通流する際、淡混合通路３４の屈曲部で発生した大きな渦が減衰し整流される。切り込み部２５で形成された小さな渦により炎口下流で大きな渦に遷移するのを効果的に抑制される。一方、濃用の燃料ノズル（図示せず）が供給する濃用燃料とファン（図示せず）が供給する少量の濃用空気が淡燃料・空気導入口３３から流入し、濃混合通路４１にて混合して空気過剰率が０.５程度の濃い濃混合気となる。濃炎口分割板４３の切り込み部４２により、濃混合気に小さな渦が形成される。濃炎口分割板４３の間を通流する際、濃混合通路４１の屈曲部で発生した大きな渦が減衰し整流される。切り込み部４２で形成された小さな渦により炎口下流で大きな渦に遷移するのを効果的に抑制される。

濃炎口３９より噴出した濃混合気は着火手段（図示せず）により着火され、濃火炎を形成する。濃火炎は淡炎口３２から噴出する淡混合気に着火する。淡炎口３２への燃料供給量を、例えば総供給量の７０％程度と、濃炎口３９への燃料供給量より多く設定している。これによりＮＯｘの少ない淡火炎の割合が大きくても、火炎温度が高くＮＯｘ発生量が多く安定した濃火炎によって安定化され、全体としてＮＯｘ発生量を抑制できる。

淡混合気は空気量が多く、炎口からの噴出速度が濃混合気よりも速いが、切り込み部３５および４２により炎口後流の乱れが抑制されて安定した火炎が形成され、燃焼騒音を抑制することができる。

ここで、淡燃料・空気導入口３３の開口面積を濃燃料・空気導入口４０の開口面積よりも大きく設定している。これによりファンが供給する燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく淡炎口３２に多量に供給され、多量の淡混合気を生成して低ＮＯｘの淡火炎を形成することができる。またファンの負荷が低減され、騒音を抑制することができる。
また、淡炎口３２の炎口面積を濃炎口３９の炎口面積よりも大きく設定している。このため淡混合気の噴出速度が極度に速くならず、安定した淡火炎が形成されるとともに、ファンの負荷が低減され、さらに騒音を抑制することができる。

また、淡燃料・空気導入口３３から淡炎口３２までの淡混合通路３４を濃よりも長く設定している。これにより多量の空気と多量の燃料は通路を通過する間に十分混合され、淡炎口３２に供給される。よって、均一な淡火炎が形成され、ＮＯｘ発生量をさらに少なく、燃焼騒音もさら抑制することができる。

また、淡燃料・空気導入口３３を濃燃料・空気導入口４０よりも下部に位置させている。これによりファンが供給する燃焼用空気は大きな圧力損失を受けることなく上流側に位置する淡燃料・空気導入口３３から淡炎口３２に導かれるため、ファンの負荷を低減し騒音を抑制することができる。

なお、各実施の形態において、炎口分割板に切り込み部を設ける構成を説明したが、バーナ形成板の下流側端部すなわち炎口側に切り込みを設けるとさらによい。

なお、各実施例において燃料は都市ガス等の気体燃料で説明したが、灯油等の液体燃料をガス化させて用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる燃焼装置は、都市ガス等の気体燃料やガス化させた灯油等の液体燃料を用い、簡素な構成で軽量でありながら、低騒音にて燃焼させることが可能となるため、給湯や暖房などの燃焼装置として幅広く適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１の燃焼装置を示す平面図（ｂ）同燃焼装置を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態２の燃焼装置を示す平面図（ｂ）同燃焼装置を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態３の燃焼装置を示す平面図（ｂ）同燃焼装置を示す正面図 従来の燃焼装置を示す全体断面図

符号の説明

２１ バーナ形成板
２２ 炎口
２５、２５Ａ 切り込み部
２６ 炎口分割板
３２ 淡炎口
３３ 淡燃料・空気導入口
３４ 淡混合通路
３５ 切り込み部
３６ 淡炎口分割板
３７ 淡バーナ
３９ 濃炎口
４０ 濃燃料・空気導入口
４１ 濃混合通路
４２ 切り込み部
４３ 濃炎口分割板
４４ 濃バーナ

Claims (11)

1. 炎口を形成するバーナ形成板と、前記炎口を細分割すると共に上流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えた燃焼装置。
2. 炎口を形成するバーナ形成板と、前記炎口を細分割すると共に下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板とを備えた燃焼装置。
3. 濃混合気を燃焼させる濃炎口を形成する濃バーナと淡混合気を燃焼させる淡炎口を形成する淡バーナを交互に配列し、淡炎口は上流側または下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板で細分割される請求項１〜２のいずれか１項記載の燃焼装置。
4. 濃炎口は上流側または下流側端部に鋸歯状の切り込み部を有する帯状の炎口分割板で細分割される請求項３記載の燃焼装置。
5. 切り込み部のピッチを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とした請求項１〜４のいずれか１項記載の燃焼装置。
6. 切り込み部の深さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とした請求項１〜５のいずれか１項記載の燃焼装置。
7. 淡炎口への燃料供給量を濃炎口への燃料供給量より多く設定した請求項３〜６のいずれか１項記載の燃焼装置。
8. 淡炎口の燃料・空気導入口の開口面積を濃炎口の燃料・空気導入口より大きく設定した請求項３〜７のいずれか１項記載の燃焼装置。
9. 淡炎口の炎口面積を濃炎口の炎口面積より大きく設定した請求項３〜８のいずれか１項記載の燃焼装置。
10. 淡炎口の燃料・空気導入口から淡炎口までの混合通路の長さを濃炎口の燃料・空気導入口から濃炎口までの混合通路よりも長く設定した請求項３〜９のいずれか１項記載の燃焼装置。
11. 淡炎口の燃料・空気導入口を濃炎口の燃料・空気導入口より下部に位置させた請求項３〜１０のいずれか１項記載の燃焼装置。

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