JP2011099646A

JP2011099646A - 燃焼プレート

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Publication number: JP2011099646A
Application number: JP2009255778A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Haneki; 敏羽木; Hisatoshi Ito; 久敏伊藤; Hideo Okamoto; 英男岡本; Yoshihiko Takasu; 芳彦高須
Original assignee: Rinnai Corp; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Rinnai Corp; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-11-09
Also published as: CN102597623A; WO2011055494A1; US20120214111A1; AU2010316573A1; EP2500644A1; EP2500644A4; EP2500644B1; CN102597623B; US9557055B2; KR101747290B1; JP5507966B2; AU2010316573B2; CA2779385C; KR20120116391A; CA2779385A1

Abstract

【課題】燃焼共鳴音や高負荷燃焼時の不安定性を解消でき、且つ、炎孔の開口率を大きく確保できるようにした燃焼プレートを提供する。
【解決手段】同径の炎孔１２を、隣接する３個の炎孔が正三角形を成す位置関係でプレート本体の燃焼領域の全面に亘り均等に形成する。正六角形１３を成す位置関係に配置された６個の炎孔１２とこの正六角形の中心の炎孔１２とで構成される炎孔群であって、正六角形１３を囲う大きな正六角形１４を挟んで相互に隣接するものを単位炎孔群として、プレート本体の表面に、各単位炎孔群の中心の炎孔１２と同心の凹孔１５を形成する。また、正六角形１３の所定の対角方向又は所定の対辺の対向方向を列方向として、列方向に並ぶ単位炎孔群の列のうちから列方向と直交方向に所定の間隔を存して選択される選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上に位置する１２個の炎孔の少なくとも一部を閉塞する。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として給湯用や暖房用の熱源機に設けられる全一次燃焼式バーナで用いる燃焼プレートであって、セラミック製のプレート本体に、予混合ガスを噴出する多数の炎孔を形成したものに関する。

従来、この種の燃焼プレートとして、特許文献１により、プレート本体の燃焼領域の全面に亘り、大中小の３種の炎孔を各種炎孔が夫々格子状に分散するように、且つ、大炎孔が隣り合う４つの小炎孔の中心に位置すると共に隣り合う４つの中炎孔の中心に位置し、各小炎孔が隣り合う２つの中炎孔の中間に位置するように形成し、プレート本体の表面に、各大炎孔と同心でその周囲の各小炎孔の一部を含む大きさの凹孔を形成したものが知られている。これによれば、炎孔を全て同じ径としたものにおいて生じやすい燃焼共鳴音や高負荷燃焼時の不安定性を解消できるとしている。

尚、特許文献１には実施例として、大炎孔の直径を１．９ｍｍ、中炎孔の直径を１．３ｍｍ、小炎孔の直径を１．０ｍｍとし、大炎孔と同心の直径２．４ｍｍの円周上に等間隔で４つの小炎孔を配置すると共に、大炎孔と同心の直径３．４ｍｍの円周上に小炎孔とは４５°位相をずらして等間隔で４つの中炎孔を配置して成る燃焼プレートが記載されている。

然し、特許文献１記載のものでは、異径の炎孔を格子状に配置する関係で炎孔の開口率（プレート本体の燃焼領域の全面積に対する全炎孔の合計面積の比）が比較的小さくなり、実施例に記載されたものでは、炎孔の開口率が２６％程度になる。そのため、燃焼プレートの通過抵抗が大きくなり、バーナに一次空気を供給するファンの負担が増して、ファン騒音が大きくなる不具合があった。

特公平７−５９９６６号公報

本発明は、以上の点に鑑み、燃焼共鳴音や高負荷燃焼時の不安定性を解消でき、且つ、炎孔の開口率を大きく確保できるようにした燃焼プレートを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、全一次燃焼式バーナ用の燃焼プレートであって、セラミック製のプレート本体に、予混合ガスを噴出する多数の炎孔を形成したものにおいて、同径の炎孔を、隣接する３個の炎孔が正三角形を成す位置関係でプレート本体の燃焼領域の全面に亘り均等に形成すると共に、正六角形を成す位置関係に配置された６個の炎孔とこの正六角形の中心の１個の炎孔とで構成される炎孔群であって、この正六角形を囲う、各角部に１個の炎孔と各辺の中間に１個の炎孔とが位置する大きな正六角形を挟んで相互に隣接するものを単位炎孔群として、プレート本体の表面に、各単位炎孔群の中心の炎孔と同心で、各単位炎孔群の正六角形を成す位置関係の６個の炎孔に外接する円の径よりも小さく、これら６個の炎孔に内接する円よりも大きな径の凹孔を形成し、これら６個の炎孔から噴出する予混合ガスが凹孔の中心方向への速度成分を持つようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、同径の炎孔を、隣接する３個の炎孔が正三角形を成す位置関係で配置することにより、燃焼プレートの製造可能な範囲で炎孔を最も緻密に配置することができる。そのため、炎孔の開口率を従来例のものに比し大幅に増やして、燃焼プレートの通過抵抗を減少することができ、バーナに一次空気を供給するファンの負担を軽減して、ファン騒音を低減できる。

更に、各単位炎孔群の正六角形を成す位置関係の６個の炎孔から噴出する予混合ガスが凹孔の中心方向への速度成分を持つため、プレート表面の法線方向への予混合ガスの噴出速度の減速効果が得られる。そのため、単位炎孔群の凹孔から噴出する予混合ガスの燃焼で形成される集合火炎の形状が急峻な立ち上がりのない山形形状になり、高負荷燃焼時の火炎リフトを抑制する保炎効果が得られる。従って、全ての炎孔を同径にしているにも拘らず、高負荷燃焼時の燃焼の安定性が確保される。

また、各単位炎孔群の凹孔から噴出する予混合ガスの燃焼で形成される各集合火炎が隣り合うと、集合火炎同士が共振して大きな燃焼共鳴音が発生する。これに対し、本発明では、各単位炎孔群の間に上記大きな正六角形上の炎孔が存在するため、この炎孔から噴出する予混合ガスの燃焼で集合火炎から分離した火炎が形成されて、集合火炎同士の共振が抑制され、燃焼共鳴音が低減される。

ここで、凹孔の底面を中心に向かって次第に深くなるテーパー面に形成し、及び／又は、凹孔を底面に向かって縮径するように形成すれば、各単位炎孔群の正六角形を成す位置関係の６個の炎孔から噴出する予混合ガスが凹孔の中心方向への速度成分を持ち易くなり、有利である。

また、凹孔の周面の最下部の深さが１ｍｍを下回ると、集合火炎が形成されにくく、燃焼が不安定になり易い。一方、凹孔の周面の最下部の深さが３ｍｍを上回ると、単位炎孔群の正六角形を成す位置関係の６個の炎孔から噴出する予混合ガスが凹孔から出るときには平行流となって、保炎効果が得にくくなる。そのため、凹孔の周面の最下部の深さは１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが望ましい。

また、本発明においては、単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形の所定の対角方向又は所定の対辺の対向方向を列方向として、列方向に並ぶ単位炎孔群の列のうちから列方向と直交方向に所定の間隔を存して選択される選択列に属する各単位炎孔群を囲う前記大きな正六角形上に位置する１２個の炎孔の少なくとも一部を閉塞することが望ましい。これによれば、単位炎孔群の凹孔から噴出する予混合ガスの一部が炎孔閉塞部に渦を巻くようにして還流する還流域が生成され、保炎効果が高められる。そのため、高負荷燃焼時の燃焼の安定性が一層向上する。

尚、全ての単位炎孔群の夫々を囲う全ての大きな正六角形において、当該正六角形上の炎孔を閉塞したのでは、燃焼プレートの全域で集合火炎同士の共振を生じて、燃焼共鳴音が発生し易くなる。これに対し、前記所定の間隔を、列方向が前記対角方向である場合は各選択列間に少なくとも３つの非選択列が存在し、列方向が前記対辺の対向方向である場合は各選択列間に少なくとも２つの非選択列が存在するように設定すれば、集合火炎同士の共振を生ずるのは燃焼プレートの一部の領域に限定され、燃焼共鳴音を低減できる。

ここで、閉塞する炎孔は、前記大きな正六角形の各角部に位置する炎孔であることが望ましい。これによれば、大きな正六角形上に位置する全ての炎孔を閉塞したものと同程度の保炎効果が得られる。そして、大きな正六角形上に位置する全ての炎孔を閉塞するものに比し、炎孔の開口率を大きくすることができ、有利である。

全一次燃焼式バーナを具備する熱源機の模式的断面図。本発明の第１実施形態の燃焼プレートの平面図。図２の燃焼プレートの一部の拡大平面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。単位炎孔群の炎孔から噴出する予混合ガスの凹孔中心方向への速度成分を示すグラフ。凹孔の形状の変形例を示す断面図。第２実施形態の燃焼プレートの平面図。第３実施形態の燃焼プレートの平面図。第４実施形態の燃焼プレートの平面図。第５実施形態の燃焼プレートの平面図。第６実施形態の燃焼プレートの平面図。第２〜第６実施形態の燃焼プレートから噴出する予混合ガスの速度ベクトルを示す図。第１〜第６実施形態の燃焼プレートを用いて行った燃焼試験結果を示すグラフ。第５実施形態の燃焼プレートと従来の燃焼プレートとを用いて行った燃焼試験結果を示すグラフ。第５実施形態の燃焼プレートと凹孔の深さ、径を変えた変形例の燃焼プレートとを用いて行った燃焼試験結果を示すグラフ。第７実施形態の燃焼プレートの平面図。

図１は、燃焼プレート１を用いた全一次燃焼式バーナ２を備える給湯又は暖房用の熱源機を示している。バーナ２には、通風路３ａを介してファン３が接続されている。また、通風路３ａに燃料ガスを噴射するガスノズル４が設けられている。そして、ファン３から供給される一次空気とガスノズル４から噴射される燃料ガスとの予混合ガスを燃焼プレート１を介して噴出させて燃焼させ、燃焼ガスにより給湯又は暖房用の熱交換器５を加熱するようにしている。

ここで、ファン３は、一次空気量が燃料ガスを完全燃焼させるのに要する化学量論的空気量よりも多くなるように制御される。そのため、空気過剰率（一次空気量／化学量論的空気量）が１より大きな予混合ガスが燃焼プレート１を介して噴出して、全一次燃焼する。

図２を参照して、燃焼プレート１は、セラミック製の平面視矩形のプレート本体１１に、予混合ガスを噴出する多数の炎孔１２を形成して成るものである。本実施形態では、同径の炎孔１２を、隣接する３個の炎孔１２が正三角形を成す位置関係でプレート本体１１の燃焼領域の全面に亘り均等に形成している。尚、本実施形態において、燃焼領域の短手方向の寸法Ｗと長手方向の寸法Ｌは、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｌ＝１４０ｍｍに設定されている。また、プレート本体１１の厚さは１３ｍｍである。

ここで、炎孔１２の直径が１．５ｍｍを上回ると、逆火を生じ易くなり、０．８ｍｍを下回ると、燃焼プレート１の製造が困難になるため、炎孔１２の直径は０．８ｍｍ〜１．５ｍｍに設定することが望ましい。また、炎孔１２の中心間距離（ピッチ）は、強度確保に必要最小限の値である炎孔１２の直径の１．５倍程度に設定する。これにより、製造可能な範囲で炎孔１２を最も緻密に配置することができる。尚、本実施形態では、炎孔１２の直径を１．２５ｍｍ、ピッチを１．９ｍｍに設定している。この場合、炎孔１２の開口率は３６％になり、上記特許文献１に実施例として記載されたものに比し開口率が大幅に増加する。そのため、燃焼プレート１の通過抵抗が減少し、ファン３の負担が軽減されて、高負荷燃焼時におけるファン騒音が効果的に低減される。

また、図３、図４に明示する如く、正六角形１３を成す位置関係に配置された６個の炎孔１２とこの正六角形１３の中心の１個の炎孔１２とで構成される炎孔群であって、この正六角形１３を囲う、各角部に１個の炎孔１２と各辺の中間に１個の炎孔１２とが位置する大きな正六角形１４を挟んで相互に隣接するものを単位炎孔群とする。そして、プレート本体１１の表面に、各単位炎孔群の中心の炎孔１２と同心で、各単位炎孔群の正六角形１３を成す位置関係の６個の炎孔１２に外接する円の径よりも小さく、これら６個の炎孔１２に内接する円よりも大きな径の凹孔１５を形成している。本実施形態では、凹孔１５の直径を４ｍｍに設定し、正六角形１３を成す位置関係の各炎孔１２の内側の半部が凹孔１５に入るようにしている。

これによれば、単位炎孔群の正六角形１３を成す位置関係の各炎孔１２から噴出する予混合ガスが凹孔１５の中心方向への速度成分を持つようになる。そのため、プレート表面の法線方向への予混合ガスの噴出速度の減速効果が得られる。その結果、単位炎孔群の凹孔１５から噴出する予混合ガスの燃焼で形成される集合火炎Ｆの形状が急峻な立ち上がりのない山形形状になり、高負荷燃焼時の火炎リフトを抑制する保炎効果が得られる。従って、全ての炎孔１２を同径にしているにも拘らず、高負荷燃焼時の燃焼の安定性が確保される。

尚、各単位炎孔群の凹孔１５から噴出する予混合ガスの燃焼で形成される各集合火炎Ｆが隣り合うと、集合火炎Ｆ同士が共振して大きな燃焼共鳴音が発生する。これに対し、本実施形態では、各単位炎孔群の間に上記大きな正六角形１４上の炎孔１２が存在するため、この炎孔１２から噴出する予混合ガスの燃焼で集合火炎Ｆから分離した火炎が形成されて、集合火炎Ｆ同士の共振が抑制され、燃焼共鳴音が低減される。

また、本実施形態では、凹孔１５の底面を中心に向かって次第に深くなるテーパー面１５ａに形成している。これによれば、単位炎孔群の正六角形１３を成す位置関係の各炎孔１２から噴出する予混合ガスに凹孔１５の中心方向への速度成分を一層効果的に付与できる。

また、ＡＮＳＹＳ社の汎用３次元熱流体解析プログラム「ＦＬＵＥＮＴｖｅｒ．６」を用いてシミュレーションを行い、凹孔１５の周面の最下部の深さｈが１ｍｍ、２ｍｍ、４ｍｍのものについて、各炎孔１２に２．９４×１０^−６ｍ^３／ｓｅｃの流量で予混合ガスを流したときの深さ１ｍｍの高さにおける凹孔１５の中心方向への速度成分を調べた。その結果を図５に示す。ここで、図５の横軸は、図４のｘ０からｘ１までの位置を示し、縦軸の速度は、図４で右方に向かう中心方向への成分をプラス、左方に向かう中心方向への成分をマイナスとして表している。尚、上記流量の値は、燃焼プレート１に、燃料ガスがメタンで空気過剰率が１．６の予混合ガスをインプット１２ｋＷで供給した場合と等価である。

図５から明らかなように、中心方向への速度成分は、深さｈ＝２ｍｍの場合に最も大きく、ｈ＝１ｍｍの場合は若干小さくなり、ｈ＝４ｍｍの場合は更に小さくなった。尚、深さｈが１ｍｍ未満であると、集合火炎が形成されにくく、燃焼が不安定になり易い。従って、深さｈは１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが望ましく、本実施形態では、ｈ＝２ｍｍに設定している。

ところで、本実施形態では、凹孔１５の底面１５ａをテーパー面に形成しているが、図６（ａ）に示す如く、凹孔１５を底面に向かって次第に縮径するように形成したり、図６（ｂ）に示す如く、凹孔１５を底面に向かって段階的に縮径するように形成したり、図６（ｃ）に示す如く、凹孔１５を底面に向かってアール状に縮径するように形成して、単位炎孔群の正六角形１３を成す位置関係の各炎孔１２から噴出する予混合ガスに凹孔１５の中心方向への速度成分を付与し易くすることも可能である。また、凹孔１５を底面に向かって縮径するように形成すると共に、凹孔１５の底面をテーパー面に形成してもよい。

次に、図７〜図１０に示す燃焼プレート１の第２〜第５実施形態について説明する。第２〜第５実施形態の上記第１実施形態との相違点は、単位炎孔群の６個の炎孔１２が成す正六角形１３の図で左右の対角方向（プレート本体１１の短手方向）を列方向として、この列方向に並ぶ単位炎孔群の列１６のうちから列方向と直交方向（プレート本体１１の長手方向）に所定の間隔を存して複数の列を選択し、これら選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上に位置する１２個の炎孔１２の少なくとも一部を閉塞したことである。燃焼領域の大きさ、炎孔１２の径、ピッチ、凹孔１５の径、深さｈは第１実施形態と同一である。尚、図では閉塞した炎孔１２、即ち、第１実施形態で形成した炎孔１２のうち孔明けしない部分を黒塗りで表している。

ここで、図７に示す第２実施形態では、単位炎孔群の列１６のうちプレート本体１１の長手方向の一端（図７で上端）から数えて４番目の列１６_４、１２番目の列１６_１２、２０番目の列１６_２０、２８番目の列１６_２８及び３６番目の列１６_３６を選択列とし、これら各選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上に位置する１２個の炎孔１２を全て閉塞している。第２実施形態の炎孔１２の開口率は３２％である。

図８に示す第３実施形態では、選択列として第２実施形態の選択列に加えて１６番目の列１６_１６と２４番目の列１６_２４を選択し、これら各選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上に位置する１２個の炎孔１２を全て閉塞している。第３実施形態の炎孔１２の開口率は３０％である。

図９に示す第４実施形態では、各選択列間に３つの非選択列が存在するように、選択列として第３実施形態の選択列に加えて８番目の列１６_８と３２番目の列１６_３２を選択し、これら各選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上に位置する１２個の炎孔１２を全て閉塞している。第４実施形態の炎孔１２の開口率は２８％である。尚、第２〜第４実施形態では、１番目と３９番目の各列１６_１，１６_３９に属する各単位炎孔群の中心間に位置する３個の炎孔１２も閉塞している。

図１０に示す第５実施形態では、選択列として第４実施形態と同一の列を選択しているが、これら各選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上の全ての炎孔１２ではなく、この正六角形１４の各角部に位置する計６個の炎孔１２を閉塞している。尚、第５実施形態では、１番目と３９番目の各列１６_１，１６_３９に属する各単位炎孔群の中心間に位置する３個の炎孔１２のうち単位炎孔群に近い２個の炎孔１２も閉塞している。第５実施形態の炎孔１２の開口率は３２％である。

また、図１１に示す第６実施形態では、全ての単位炎孔群の夫々を囲う全ての大きな正六角形１４の各角部に位置する炎孔１２を閉塞している。第６実施形態の炎孔１２の開口率は３０％である。

第２〜第６実施形態のように炎孔１２を閉塞すると、単位炎孔群の凹孔１５から噴出する予混合ガスの一部が炎孔閉塞部に渦を巻くようにして還流する還流域が生成され、保炎効果が高められる。そのため、高負荷燃焼時の燃焼の安定性が一層向上する。このことを確かめるため、「ＦＬＵＥＮＴｖｅｒ．６」を用いてシミュレーションを行い、各炎孔１２に２．９４×１０^−６ｍ^３／ｓｅｃの流量で予混合ガスを流したときの予混合ガスの速度ベクトルを調べた。その結果は図１２に示す通りであり、炎孔閉塞部の上に還流域が形成されていることが分かる。

また、第１〜第６実施形態の燃焼プレート１を用いて燃焼試験を行った。この燃焼試験では、燃料ガスをメタン、インプット（燃焼量）を１２ｋＷ（炎口負荷換算で２４００ｋＷ／ｍ^２）とし、予混合ガスの空気過剰率を変化させて、理論乾燥燃焼ガス中のＣＯ濃度であるＣＯａｆを測定した。尚、試験では、燃焼プレート１の全領域に均等な空気過剰率の予混合ガスが供給されるようにしたが、実際のバーナでは、燃料ガスと一次空気との混合不足により、燃焼プレート１の各部で予混合ガスの空気過剰率にばらつきを生じ、また、インプットの変化に対するファン回転数の応答遅れにより、燃焼中に空気過剰率が所要の目標値からずれてしまうことがある。そのため、安定燃焼する空気過剰率の範囲はできるだけ広い方がよい。

図１３は燃焼試験結果を示しており、ａ線が第１実施形態、ｂ線が第２実施形態、ｃ線が第３実施形態、ｄ線が第４実施形態、ｅ線が第５実施形態、ｆ線が第６実施形態である。ＣＯａｆ＜４００ｐｐｍで良好燃焼する空気過剰率λの範囲の下限は、第１〜第６実施形態の何れも１．１２程度になり、上限は、第１実施形態で１．４２、第２実施形態で１．５５、第３実施形態で１．６０、第４実施形態で１．７１、第５、第６実施形態で１．６９になった。

また、凹孔１５及び炎孔閉塞部を設けない燃焼プレートを用いて燃焼試験を行ったが、この場合は、インプットの増加に伴い火炎が集合して一体化し、保炎部分の全くない不安定なリフト火炎となり、１２ｋＷまで燃焼できず、９ｋＷが限界であった。これに対し、凹孔１５を形成した第１実施形態では、１２ｋＷでも良好燃焼する。このことから、凹孔１５により、上述した高負荷燃焼時の火炎リフトを抑制する保炎効果が得られることが分かる。

また、上記選択列の数を第２〜第４実施形態のように増やしていくと、リフトしにくくなり、良好燃焼する空気過剰率の範囲の上限が大きくなる。このことから、炎孔閉塞部により還流域が生成され、保炎効果が高められることが分かる。また、選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４上の１２個の炎孔１２のうち該正六角形の角部に位置する６個の炎孔１２のみを閉塞する第５実施形態では、選択列の数が第４実施形態と同一であるにも関わらず、良好燃焼する空気過剰率の範囲の上限が第４実施形態とほぼ同程度になる。このことから、保炎効果を高めて、且つ、炎孔１２の開口率を大きくするには、上記大きな正六角形の各角部に位置する炎孔１２を閉塞すればよいことが分かる。また、第２実施形態と第５実施形態は、同じ開口率（３２％）であるにも拘らず、良好燃焼する空気過剰率の範囲が第２実施形態（図１３のｂ線）よりも第５実施形態（図１３のｅ線）の方が広く、優れている。

但し、第６実施形態のように、全ての単位炎孔群の夫々を囲う全ての大きな正六角形１４の各角部に位置する炎孔１２を閉塞すると、空気過剰率が１．３以下の範囲で高周波の燃焼共鳴音が発生した。これは、燃焼プレート１の全域で各単位炎孔群の集合火炎同士の共振を生ずるためである。

ここで、単位炎孔群の６個の炎孔１２が成す正六角形１３の対角方向を列方向として、選択列に属する各単位炎孔群の夫々を囲う全ての大きな正六角形１４の各角部に位置する炎孔１２を閉塞する場合、各選択列間に存在する非選択列の数が２つ以下であると、第６実施形態とほぼ同一になってしまう。従って、燃焼共鳴音の発生を抑制するには、各選択列間に存在する非選択列の数を第２〜第５実施形態の如く３つ以上にする必要がある。

また、第５実施形態の燃焼プレート１を用い、インプットを夫々１２ｋＷ、１３．８ｋＷとして燃焼試験を行い、図１４に示す結果を得た。図１４のａ線は１２ｋＷでの結果、ｂ線は１３．８ｋＷでの結果を示している。また、図１４のｃ線は、特許文献１に実施例として記載された燃焼プレートを用い、インプットを１２ｋＷとして燃焼試験を行った結果を示している。第５実施形態のものでは、ＣＯａｆ＜４００ｐｐｍで良好燃焼する空気過剰率λの範囲が、１３．８ｋＷ燃焼時に１．１４〜１．６６と１２ｋＷ燃焼時の１．１２〜１．６９より狭くなっているが、特許文献１の実施例の１２ｋＷ燃焼時よりも広い。また、特許文献１の実施例の炎孔開口率は２６％であるのに対し、第５実施形態の炎孔開口率は３２％と大きく、ファン３の負担が軽減されて、ファン騒音が小さくなる。

更に、第５実施形態の燃焼プレート１と、凹孔１５の深さｈを第５実施形態の２ｍｍから１ｍｍに変更し、他は第５実施形態のものと同一にした第１変形例の燃焼プレートと、凹孔１５の直径を第５実施形態の４ｍｍから３．２ｍｍに変更すると共に深さｈを１ｍｍとし、他は第５実施形態のものと同一にした第２変形例の燃焼プレートとを用い、インプットを１２ｋＷとして燃焼試験を行い、図１５に示す結果を得た。図１５のａ線は第５実施形態、ｂ線は第１変形例、ｃ線は第２変形例である。この結果から、凹孔１５の深さｈを１ｍｍにし、更に凹孔１５の直径を３．２ｍｍにしても、同程度の保炎効果を得られることが分かる。

次に、図１６に示す第７実施形態について説明する。第７実施形態では、単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形１３の図で上下の対辺の対向方向（プレート本体１１の長手方向）を列方向として、列方向に並ぶ単位炎孔群の列１７のうちから列方向と直交方向（プレート本体１１の短手方向）に所定の間隔を存して複数の列を選択し、これら選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形１４の各角部に位置する炎孔１２を閉塞している。第７実施形態のものでも第５実施形態と同程度の保炎効果を得られる。

尚、単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形１３の対辺の対向方向を列方向とし、選択列に属する各単位炎孔群の夫々を囲う全ての大きな正六角形１４の各角部に位置する炎孔１２を閉塞する場合、各選択列間に存在する非選択列の数が２つ以下であると、第６実施形態とほぼ同一になって、燃焼共鳴音が発生してしまう。そこで、第７実施形態では、プレート本体１１の短手方向一端（図１６で左端）から数えて１番目の列１７_１と、４番目の列１７_４と、７番目の列１７_７を選択列として選択し、各選択列間に２つの非選択列が存在するようにしている。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記第２〜第５実施形態では、単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形１３の対角方向の一つであるプレート本体１１の短手方向を列方向としたが、正六角形１３の他の対角方向であるプレート本体１１の短手方向に対し６０°傾いた方向を列方向として、この列方向に並ぶ単位炎孔群の列のうちから列方向と直交方向に所定の間隔（各選択列間に少なくとも３つの非選択列が存在するような間隔）で選択列を選択し、選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形上に位置する１２個の炎孔の少なくとも一部を閉塞してもよい。

また、上記第７実施形態では、単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形１３の対辺の対向方向の一つであるプレート本体１１の長手方向を列方向としたが、正六角形１３の他の対辺の対向方向であるプレート本体１１の短手方向に対し３０°傾いた方向を列方向として、この列方向に並ぶ単位炎孔群の列のうちから列方向と直交方向に所定の間隔（各選択列間に少なくとも２つの非選択列が存在するような間隔）で選択列を選択し、選択列に属する各単位炎孔群を囲う大きな正六角形上に位置する１２個の炎孔の少なくとも一部を閉塞してもよい。

また、上記実施形態は、給湯又は暖房用の熱源機に設ける全一次燃焼式バーナ２に用いる燃焼プレート１に本発明を適用したものであるが、バーナの用途は熱源機に限られるものではなく、高負荷で燃焼させる全一次燃焼式バーナ用の燃焼プレートとして本発明は広く適用できる。

１…燃焼プレート、１１…プレート本体、１２…炎孔、１３…単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形、１４…単位炎孔群を囲う大きな正六角形、１５…凹孔、１５ａ…テーパー面、１６…単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形の対角方向に並ぶ単位炎孔群の列、１７…単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形の対辺の対向方向に並ぶ単位炎孔群の列。

Claims

全一次燃焼式バーナ用の燃焼プレートであって、セラミック製のプレート本体に、予混合ガスを噴出する多数の炎孔を形成したものにおいて、
同径の炎孔を、隣接する３個の炎孔が正三角形を成す位置関係でプレート本体の燃焼領域の全面に亘り均等に形成すると共に、
正六角形を成す位置関係に配置された６個の炎孔とこの正六角形の中心の１個の炎孔とで構成される炎孔群であって、この正六角形を囲う、各角部に１個の炎孔と各辺の中間に１個の炎孔とが位置する大きな正六角形を挟んで相互に隣接するものを単位炎孔群として、プレート本体の表面に、各単位炎孔群の中心の炎孔と同心で、各単位炎孔群の正六角形を成す位置関係の６個の炎孔に外接する円の径よりも小さく、これら６個の炎孔に内接する円よりも大きな径の凹孔を形成し、これら６個の炎孔から噴出する予混合ガスが凹孔の中心方向への速度成分を持つようにしたことを特徴とする燃焼プレート。
前記凹孔の底面は、中心に向かって次第に深くなるテーパー面に形成されることを特徴とする請求項１記載の燃焼プレート。
前記凹孔は、底面に向かって縮径するように形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の燃焼プレート。
前記凹孔の周面の最下部の深さは１ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の燃焼プレート。
前記単位炎孔群の６個の炎孔が成す正六角形の所定の対角方向又は所定の対辺の対向方向を列方向として、列方向に並ぶ単位炎孔群の列のうちから列方向と直交方向に所定の間隔を存して選択される選択列に属する各単位炎孔群を囲う前記大きな正六角形上に位置する１２個の炎孔の少なくとも一部を閉塞し、前記所定の間隔は、列方向が前記対角方向である場合は各選択列間に少なくとも３つの非選択列が存在し、列方向が前記対辺の対向方向である場合は各選択列間に少なくとも２つの非選択列が存在するように設定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の燃焼プレート。
閉塞する炎孔は、前記大きな正六角形の各角部に位置する炎孔であることを特徴とする請求項５記載の燃焼プレート。