JP2011021819A

JP2011021819A - バーナ装置

Info

Publication number: JP2011021819A
Application number: JP2009167549A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Takasu; 芳彦高須
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-16
Also published as: JP5191964B2

Abstract

【課題】三次元形状の燃焼部における谷部下端域での火炎同士の干渉を抑制し、安定した燃焼性能を確保することを可能にしたバーナ装置を提供する。
【解決手段】本バーナ装置は、孔部１１０を設けた保持板１１上に繊維マット１０が設けられ且つ少なくとも１つの谷部１３が形成された三次元形状の燃焼部１に予混合ガスを供給して前記燃焼部１上に火炎３を形成する全一次燃焼方式により構成される。前記谷部１３の両側斜面１５，１６の各々の下端域には、繊維マット１０を保持板１１に固着させると共にその部位を閉塞させる固着部３１が前記谷部１３の谷折れ線１３ａに沿って断続的に複数設けられる。そして、前記複数の固着部３１は、前記谷折れ線１３ａを介して対向する斜面１５（１６）の下端域における固着部３１を設けない非固着域に一部または全部が対向するように配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、保持板上に繊維マットが設けられ且つ１つ以上の谷部が形成された三次元形状の燃焼部を備えた全一次燃焼方式のバーナ装置に関する。

従来、予混合ガスを燃焼させる全一次燃焼方式のバーナ装置として、孔部を設けた金属製の保持板上に金属繊維による繊維マットを設けた燃焼部を備えたものが知られている（特許文献１、特許文献２）。この燃焼部は繊維マットにより実質的な炎口面積を増大させ、また保持板及び繊維マットが任意の形状に加工可能である。このことから、限られた空間内にて高負荷燃焼化を図るために、前記燃焼部を屈曲させて凹凸部を形成し、断面ノコギリ刃状、断面波形状、断面台形状等の三次元形状とすることが提案されている（特許文献２）。

特開２０００−１３０７１５号公報特開平１０−２０５７１７号公報

しかしながら、前記燃焼部に断面Ｖ字状部分やＵ字状部分が形成されると、図５に示すように、Ｖ字状やＵ字状の谷部５１３の下端域においては、保持板５１１の孔部５２０を介して繊維マット５１０に供給される予混合ガスが燃焼する際に、谷部５１３の両側に位置する斜面５１５，５１６上で火炎５０３同士が近接し、干渉し合うこととなる。その結果、火炎５０３が上方へリフトして、燃焼が不安定となり、しかも火炎振動燃焼や振動騒音が発生する問題があった。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、三次元形状の燃焼部における谷部下端域での火炎同士の干渉を抑制すると共に、安定した燃焼性能を確保することを可能にしたバーナ装置を提供することにある。

本発明に係るバーナ装置は、
孔部を設けた保持板上に繊維マットが設けられ且つ少なくとも１つの谷部が形成された三次元形状の燃焼部に予混合ガスを供給して前記燃焼部上に火炎を形成する全一次燃焼方式のバーナ装置において、
前記谷部の両側斜面の各々の下端域には、繊維マットを保持板に固着させると共にその部位を閉塞させる固着部が前記谷部の谷折れ線に沿って断続的に複数設けられ、
前記複数の固着部は、前記谷折れ線を介して対向する斜面の下端域における固着部を設けない非固着域に一部または全部が対向するように配置されている。

上記構成によれば、各斜面の下端域では、固着部を設けない非固着域には火炎が形成されるが、固着部の箇所には火炎が小さくなるか火炎が形成されず火炎の形成が抑制される。この固着部により火炎形成の抑制された箇所が谷折れ線に沿って各斜面に断続的に形成される。そして、各固着部は対向する斜面の非固着域に一部または全部が対向されているので、谷部の下端域では、片側の斜面の火炎形成が抑制された各位置に、対向する斜面に形成された火炎が配置される。従って、谷部の下端域においては燃焼面積を大きく低下させることなく火炎同士の干渉を抑制することができる。また、高負荷燃焼時などに固着部上に可燃混合ガスの還流域が形成されることにより安定した保炎効果を得ることができる。その結果、谷部の下端域でも安定した火炎形成による安定した燃焼を確保することができる。また同時に、火炎同士の干渉を防ぎ、還流による保炎性が向上することから、火炎振動燃焼や振動騒音の発生を抑えることができる。なお、前記保持板及び前記繊維マットを金属製とすれば、前記固着部は、スポット溶接等の溶接により簡単に形成することができる。

前記複数の固着部は、前記谷折れ線を介して千鳥状に設けられてもよい。
この場合、固着部での火炎形成を良好に抑制することができる。そして、谷部の下端域では片側の斜面の各々に火炎形成が抑制された箇所が断続的に形成され、火炎形成が抑制された各位置には対向する斜面に形成された火炎が配置される構成を確実に且つ比較的容易に形成することができる。

前記複数の固着部は、前記谷折れ線を横断して斜めに設けられるのが好ましい。
この場合、谷部の下端域での火炎同士の干渉を防止できるうえ、さらに谷折れ線を介した２つの固着部を１つの固着部により一体に形成することができる。従って、固着部を前記千鳥状に設ける場合に比べて固着部の全数を減らすことができ、本バーナ装置の生産性を向上することができる。

以上のように、本発明に係るバーナ装置によれば、谷部の両側斜面の最も火炎相互が近接する下端域での火炎同士の干渉が防止され、固着部上での還流による保炎効果の向上が得られるので、燃焼効率を大きく低下させることなく高負荷で且つ安定した燃焼性能を確保することができる。また同時に火炎同士の干渉による火炎振動燃焼や振動騒音の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るバーナ装置を用いたガス給湯器を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係るバーナ装置に用いられる燃焼部の一例を示す概略平面図である。本発明の実施の形態に係るバーナ装置に用いられる燃焼部における谷部の下端域部分を示す要部拡大断面図である。本発明の実施の形態に係るバーナ装置に用いられる燃焼部の他の一例を示す概略平面図である。従来のバーナ装置における燃焼部を示す要部拡大断面図である。

以下に、本実施の形態のバーナ装置について添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施の形態に係るバーナ装置Ａの一例の概略断面図を示し、図２は、このバーナ装置Ａの燃焼部１の概略平面図を示す。このバーナ装置Ａは、図１に示すように、例えばガス給湯器７に利用されるものであり、バーナ装置Ａの上方には水管６１とフィン６２とを有する熱交換器６が設けられている。また、バーナ装置Ａの上面の外縁には熱交換室の壁面６０の内側に沿って断熱材１７が設けられている。
る。

バーナ装置Ａは、全一次燃焼方式のものであり、上方に開放する箱体２の一側面にガス入口２１を備えたバーナボディ２０と、その上方に配設されているパンチングメタル等からなる分布板１２と、箱体２の上方に配設されている燃焼部１とを備えている。また、図示しないが、燃焼部１の上方近傍には、点火電極や炎検知器等が設置されている。

燃焼部１は、燃焼面積を増大するために２つの谷部１３と１つの山部１４とを有する断面略Ｗ字状に屈曲された３次元形状のものであり、このＷ字状に屈曲され、多数の孔部１１０を設けた金属製の保持板１１と、保持板１１上に耐熱性を有する金属繊維からなる繊維マット１０とがこの順に積層されて構成されている。

このバーナ装置Ａでは、所定の空気過剰率に調整された燃料ガス（予混合ガス）がガス入口２１からバーナボディ２０に供給されると、この燃料ガスは、バーナボディ２０の下流端側開口部２２から吐出され、その上方に配設された分布板１２の多数の透孔１２０から分散されて燃焼部１の裏面側の保持板１１に供給される。保持板１１には、図１及び図２に示すように、例えば細長いスリット状の孔部１１０が多数貫通形成されているため、燃焼ガスは、孔部１１０を介して繊維マット１０の全体に供給される。これが点火電極の火花放電で点火されることにより、燃焼部１上に火炎が形成される。

上記バーナ装置Ａによれば、繊維マット１０により実質的に炎口面積を増大させ、且つ断面略Ｗ字状に屈曲させた三次元形状を有する燃焼部１とすることにより、断熱材１７を燃焼部１の上面外縁に配置することができ、平面形状の燃焼部よりも燃焼面積が大きくなるから、箱体２内の限られたコンパクトなスペース内にて高負荷燃焼が可能となり、放熱ロスも少なくできる。また、断熱材１７によって熱交換器６への燃焼ガスの流れのガイドの役割を果たすので、放熱ロスを一層少なくできる。例えば、７０ｍｍ×６０ｍｍの箱体２内に、投影面積が２２ｍｍ×６０ｍｍのバーナ面が４面収納されたものでは、有効面積が約２０％〜２５％アップする。また、燃焼部１の表面側に配置された繊維マット１０は燃焼面の負荷を下げる効果を有するから、排ガス特性にも優れたバーナ装置Ａとすることができる。この繊維マット１０としては、例えば、鉄−クロムの合金などからなる金属繊維を不織布状に固めたものや金属繊維をニット状に編み込んだものを、３〜４ｍｍの厚さに形成して使用することができる。

また、燃焼部１を構成する保持板１１と繊維マット１０とは、その四辺に沿って線状に配置された周辺固着部３０と、谷折れ線１３ａに沿って千鳥状に配置された複数の固着部３１とが溶接により設けられる。千鳥状に配置された固着部３１は、谷折れ線１３ａを介して対向する両側斜面１５，１６の下端域において繊維マット１０の部位を閉塞し、また保持板１１の孔部１１０の一部を閉塞させている。これらの固着部３１は、保持板１１と繊維マット１０とが、例えばスポット溶接により固着される。なお、各固着部３１は、例えば、長辺が５ｍｍ、短辺が２ｍｍの長方形状に設定されている。また、四辺の各周辺固着部３０は、例えばライン溶接により四辺の各辺に沿って形成される。

そして、上記燃焼部１を作製する場合、例えば、平板形状の保持板１１上に平膜状の繊維マット１０を積層し、固着部３０，３１を溶接により形成して保持板１１と繊維マット１０とを固定する。これにより、千鳥状の固着部３１の部位や周辺固着部３０の部位において繊維マット１０が閉塞される。なお、これら固着部３０，３１によって保持板１１の孔部１１０の一部又は全部が閉塞されてもよい。また、これら固着部３０，３１によって保持板１１からの繊維マット１０の浮き上がりが防止される。

次いで、保持板１１を谷折り線１３ａ及び山折り線１４ａに沿って折り畳む。すると、図１に示すような、中央の１つの山部１４の両側に２つの谷部１３が設けられた断面略Ｗ字状の燃焼部１が形成される。このとき、谷部１３を構成している両側斜面１５，１６の各々の下端域には、谷折れ線１３ａに沿って固着部３１が断続的に配置される。

これら固着部３１は、その箇所の繊維マット１０を閉塞した無炎口部となり、火炎３が形成されないか、あるいは火炎３が他の領域よりも極めて小さく形成され、火炎３の形成が抑制される。従って、図３に示すように、燃焼部１において最も火炎３同士が近接する谷部１３の下端域において火炎３同士がぶつかり合うといった火炎の干渉を抑制することができる。

複数の固着部３１は、谷部１３の下端域において千鳥状に形成されているから、各固着部３１は対向する斜面１５（斜面１６）の非固着域に対向される。従って、谷部１３の下端域では、片側の斜面１５（斜面１６）の火炎３の形成が抑制された固着部３１の各位置には対向する斜面１５（斜面１６）の非固着域に形成された火炎３が配置されるので、谷部１３の下端域においては燃焼面積を大きく低下させることなく火炎３同士の干渉を抑制すると共に、固着部３１上に燃焼反応中などの可燃混合ガスの還流域１８が形成されることにより保炎効果の向上を得ることができる。その結果、火炎３が上方へリフトすることもないので、谷部１３の下端域でも安定した火炎３の形成による安定した燃焼性能を確保することができる。例えば、上記大きさ及び形状の燃焼部１に熱交換器６を取り付けた場合に良好な燃焼が得られる際の燃焼室負荷は７３Ｗ／ｃｍ^３となり、一般的な家庭用給湯器の２．５倍の燃焼室負荷を得ることができる。

また同時に、火炎３同士の干渉を防ぐことと、還流による保炎効果とにより、火炎振動燃焼や振動騒音の発生を抑えることができる。特に、固着部３１を千鳥状に配置し谷折れ線１３ａを介して火炎３同士が干渉しないように交互に形成させることにより、例えば、両側斜面１５，１６のいずれか一方のみに連続した固着部が形成される場合と比べて、火炎振動燃焼や振動騒音、さらには一酸化炭素濃度の増加を確実に防止することができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、固着部３１は谷折れ線１３ａに沿って千鳥状に形成されているが（図２参照）、固着部３１は、谷部１３の下端域における火炎３同士の干渉を防止でき、斜面１５，１６で火炎３を形成できる構造であれば、その配置は特に限定されない。例えば、図４に示すように、固着部３１Ａは、谷折れ線１３ａを横断して一方の斜面１５から他方の斜面１６に至るようにスポット溶接して斜めに形成されてもよい。このように固着部３１Ａが谷折れ線１３ａを横断して斜めに形成されていれば、固着部３１が千鳥状に形成されている場合と同様に、谷部１３の両側斜面１５，１６の下端域では火炎３同士の干渉を防止することができる。さらに、固着部３１Ａを斜めに設けることにより、谷折れ線１３ａを介した２つの固着部３１を１つの固着部３１Ａにより一体に形成することができるので、固着部３１を前記千鳥状に設ける場合に比べて固着部３１Ａの全数を半分に減らすことができ、本バーナ装置Ａの生産性を向上することができる。

なお、上記各実施の形態では、断面略Ｗ字状の燃焼部１を例に挙げて説明したが、バーナ面積を多く取るための形状はこれに限定されるものではない。例えば、谷部をＵ字状に形成してもよいし、断面台形状の燃焼部としてもよい。また、保持板１１として、パンチングメタルを用いてもよいし、中央に大きくくり抜いた孔部を設けフレーム状（フレーム部分に小さな孔部が多数形成されてもよい。）のものでもよい。
また、繊維マット１０や保持板１１は、金属製に限定されず、セラミック等の各種の材質のものを使用してもよい。この場合、固着部３１，３１Ａは、耐熱性の接着剤等で形成すればよい。

１燃焼部
３火炎
１０繊維マット
１１保持板
１３谷部
１３ａ谷折れ線
１５，１６斜面
３１，３１Ａ固着部
Ａバーナ装置

Claims

孔部を設けた保持板上に繊維マットが設けられ且つ少なくとも１つの谷部が形成された三次元形状の燃焼部に予混合ガスを供給して前記燃焼部上に火炎を形成する全一次燃焼方式のバーナ装置において、
前記谷部の両側斜面の各々の下端域には、繊維マットを保持板に固着させると共にその部位を閉塞させる固着部が前記谷部の谷折れ線に沿って断続的に複数設けられ、
前記複数の固着部は、前記谷折れ線を介して対向する斜面の下端域における固着部を設けない非固着域に一部または全部が対向するように配置されているバーナ装置。
請求項１に記載のバーナ装置において、
前記複数の固着部は、前記谷折れ線を介して千鳥状に設けられているバーナ装置。
請求項１に記載のバーナ装置において、
前記複数の固着部は、前記谷折れ線を横断して斜めに設けられているバーナ装置。