JP2016090070A

JP2016090070A - 燃焼装置

Info

Publication number: JP2016090070A
Application number: JP2014221013A
Authority: JP
Inventors: 卓史小代; Takuji Koshiro
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】上端部に炎口部を有する前後方向に長手の同一のガスバーナ６を横方向に複数並設した燃焼装置であって、各ガスバーナ６の混合管部６５の上流端のガス導入口６５ａに臨ませて各ガスノズル７１を配置するものにおいて、逆火や火炎リフトといった燃焼不良を抑制しつつ燃焼騒音を低減できるようにする。
【解決手段】ガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせる。例えば、ノズル孔７１ａがガス導入口６５ａの比較的上方部分に臨む♯１のガスノズル７１と、ノズル孔７１ａがガス導入口６５ａの比較的下方部分に臨む♯２のガスノズル７１とを交互に配置する。また、ガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせてもよい。
【選択図】図６

Description

本発明は、上端部に炎口部を有する前後方向に長手の同一のガスバーナを横方向に複数並設した給湯器等に用いられる燃焼装置に関する。

この種の燃焼装置では、高負荷燃焼時に各ガスバーナで燃焼振動を生じやすい。そして、燃焼装置の複数のガスバーナの燃焼振動が同調して、燃焼騒音が大きくなる。

そこで、従来、ガスバーナの混合管部の上流端のガス導入口に臨ませて配置するガスノズルのノズル径、或いは、ガス導入口を覆うダンパに形成する一次空気制限用の通気孔の大きさを一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせて、ガスバーナに供給される混合気の燃料濃度を一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、一部のガスバーナでの燃焼振動の周波数と他のバーナでの燃焼振動の周波数とに混合気の燃料濃度の相違に起因して差を生じ、周波数差による相互干渉作用で燃焼騒音が抑制される。

然し、混合気の燃料濃度が異なるガスバーナが混在すると、一部のガスバーナで低負荷燃焼時に赤熱や逆火が生じたり、或いは、高負荷燃焼時に火炎リフトを生じたりする恐れがある。

特開平１０−２８８３１５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、赤熱、逆火や火炎リフトといった燃焼不良を抑制しつつ燃焼騒音を低減できるようにした燃焼装置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、上端部に炎口部を有する前後方向に長手の同一のガスバーナを横方向に複数並設した燃焼装置であって、各ガスバーナの混合管部の上流端のガス導入口に臨ませて各ガスノズルを配置するものにおいて、ガスノズルのノズル孔のガス導入口に対する位置関係、或いは、ガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を、一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせることを特徴とする。

ここで、ガスバーナの炎口部から噴出する混合気の燃料濃度の前後方向における分布（燃料濃度分布）が全てのガスバーナで同じであると、各ガスバーナの前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数が他のガスバーナの前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数と一致して、燃焼騒音が大きくなる。これに対し、本発明によれば、ガスノズルのノズル孔のガス導入口に対する位置関係、或いは、ガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を、一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせることにより、一部のガスバーナの炎口部から噴出する混合気の燃料濃度分布を他のガスバーナと異ならせることができる。そして、ガスバーナの炎口部から噴出する混合気の燃料濃度分布差に起因して、一部のガスバーナの前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数と他のガスバーナの前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数との間に差を生じ、この周波数差による相互干渉作用で燃焼騒音を低減できる。更に、各ガスバーナに供給する混合気全体の燃料濃度は全てのガスバーナで等しくなり、混合気の燃料濃度が異なるガスバーナを混在させる従来例のものと異なり、赤熱、逆火や火炎リフトといった燃焼不良も抑制できる。

また、本発明においては、各ガスバーナとこれに隣接するガスバーナとでガスノズルのノズル孔のガス導入口に対する位置関係、或いは、ガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を異ならせることが望ましい。これによれば、各ガスバーナの前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数とこれに隣接するガスバーナの前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数の間に差を生ずる。そのため、周波数差による相互干渉作用を効率的に得られるようになり、燃焼騒音を一層効果的に低減できる。

本発明の実施形態の燃焼装置の斜視図。実施形態の燃焼装置の切断側面図。実施形態の燃焼装置に設けられるガスバーナの斜視図。図３のガスバーナの分解状態の斜視図。図３のＶ−Ｖ線で切断した断面図。（ａ）実施形態の燃焼装置で用いるガスマニホールドの要部の切断正面図、（ｂ）図６（ａ）のＶＩｂ−ＶＩｂ線断面図、（ｃ）図６（ａ）のＶＩｃ−ＶＩｃ線断面図。（ａ）ガスマニホールドの変形例の要部の切断正面図、（ｂ）図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線断面図、（ｃ）図７（ａ）のＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線断面図。

図１、図２を参照して、本発明の実施形態の燃焼装置は燃焼筐１を備えている。燃焼筐１の上面は開放されており、燃焼筐１の上に図示省略した給湯用熱交換器等の被加熱物が設置される。燃焼筐１内には、燃焼筐１内の空間を燃焼室２とその下側の給気室３とに仕切る仕切り板４が設けられている。給気室３の底面には燃焼ファン５がダクト５ａを介して接続されており、燃焼ファン５から給気室３に空気が供給される。仕切り板４には、多数の分布孔４ａが形成されており、給気室３に供給された空気がこれら分布孔４ａを介して燃焼室２に二次空気として供給されるようにしている。

燃焼室２内には、前後方向に長手のガスバーナ６が横方向に複数並設されている。また、仕切り板４の前縁に立上り部４１を曲成すると共に、立上り部４１の前側に燃焼筐１の下部前面を塞ぐようにしてマニホールド７を装着している。マニホールド７には、各ガスバーナ６の後述する混合管部６５、６７の上流端のガス導入口６５ａ，６７ａに臨むガスノズル７１，７２が設けられている。また、立上り部４１の前面に、各ガスバーナ６のガス導入口６５ａ，６７ａを覆うダンパ６９を設けて、このダンパ６９に、各ガスバーナ６のガス導入口６５ａ，６７ａに重なるガス導入口６５ａ，６７ａより小さな一次空気制限用の通気孔６９ａ，６９ｂを形成している。そして、各ガスノズル７１，７２のノズル孔７１ａ，７２ａから噴射される燃料ガスが各通気孔６９ａ，６９ｂを介して各ガス導入口６５ａ，６７ａに供給されると共に、給気室３から立上り部４１とマニホールド７との間に画成される空隙と各通気孔６９ａ，６９ｂとを介して各ガス導入口６５ａ，６７ａに一次空気が供給されるようにしている。

ガスバーナ６は、図３、図４に示す如く、バーナ本体６１と、バーナ本体６１の上部に被せたバーナキャップ６２とを備えている。バーナ本体６１の上端部には、上方に開口する前後方向に細長い形状の炎口部６３が形成されている。また、バーナキャップ６２により、炎口部６３の両脇に位置する袖火炎口部６４が形成されている。そして、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を炎口部６３から噴出させると共に、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を袖火炎口部６４から噴出させ、所謂濃淡燃焼を行うようにしている。

バーナ本体６１は、図５に示す如く、横方向に対峙する一対の側板６１ａ，６１ａで構成されている。尚、両側板６１ａ，６１ａは、一枚の板をバーナ本体６１の下縁となる折り曲げ線で合掌状態に折り曲げることにより形成されている。そして、各側板６１ａのプレス加工により、バーナ本体６１に、上端部の炎口部６３と、下部の混合管部６５と、混合管部６５からの混合気を炎口部６３に導く分布室部６６とが形成されている。混合管部６５は、バーナ本体６１の下部前縁に位置する上流端のガス導入口６５ａから後方にのびており、混合管部６５の後端部から分布室部６６が前後方向に広がりながら上方にのびている。分布室部６６の上部には、横幅を狭めた絞り部６６ａが形成されている。絞り部６６ａの横幅は、混合管部６５と分布室部６６との接続部の真上に位置する部分から前方に向けて次第に広がっている。これにより、炎口部６３に流入する混合気の前後方向流量分布が均等化される。また、バーナ本体６１の前部には、混合管部６５と分布室部６６との間に位置させて、袖火用の混合管部６７が形成されている。この混合管部６７は、バーナ本体６１の前縁に位置するガス導入口６７ａから後方に少しのびて終端しており、その後端部側面に通気孔６７ｂが開設されている。

バーナキャップ６２は、バーナ本体６１の一対の側板６１ａ，６１ａの外側に被せられる一対の側板６２ａ，６２ａと、両側板６２ａ，６２ａをその上縁で連結する前後複数個所のブリッジ部６２ｂとを有している。そして、バーナ本体６１の側板６１ａとバーナキャップ６２の側板６２ａとの間に、上端部の袖火炎口部６４と、袖火用混合管部６７から通気孔６７ｂを介してバーナ本体６１の外側に流出する混合気を袖火炎口部６４に導く通路が画成される。また、バーナキャップ６２の側板６２ａの前後複数個所には、バーナ本体６１の側板６１ａの外側面に当接して、袖火炎口部６４を前後方向に分断する凹部６２ｃが形成されている。

また、炎口部６３内には、横方向に並設した複数の整流板６８ａを有する整流部材６８が装着されている。整流部材６８には、バーナキャップ６２のブリッジ部６２ｂに合致する前後複数個所に、整流板６８ａ同士を当接させて、各整流板６８ａ間に画成される炎口部流路を前後方向に分断する当接部６８ｂが形成されている。また、バーナ本体６１の炎口部６３には、その上下方向中間部に位置させて、整流部材６８を横方向両側から挟み込む狭窄部６３ａが形成されている。これにより、狭窄部６３ａの上側の側板６１ａの部分と外側の整流板６８ａとの間に混合気が噴出しない盲空隙６３ｂが画成され、炎口部６３から噴出する混合気が盲空隙６３ｂ上に還流して保炎効果が得られるようにしている。

ところで、ガスバーナ６の炎口部６３から噴出する混合気の燃料濃度の前後方向における分布（燃料濃度分布）が全てのガスバーナ６で同じであると、各ガスバーナ６の前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数が他のガスバーナ６の前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数と一致して、燃焼騒音が大きくなる。

そこで、本実施形態では、ガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を一部のガスバーナ６で他のガスバーナ６と異ならせている。図６を参照して、より具体的に説明すれば、ノズル孔７１ａがガス導入口６５ａの比較的上方部分に臨む♯１のガスノズル７１と、ノズル孔７１ａがガス導入口６５ａの比較的下方部分に臨む♯２のガスノズル７１とを交互に配置している。尚、袖火炎口部６４へのインプットは炎口部６３に比し遥かに小さくて、袖火炎口部６４での燃焼は騒音の原因にならないため、袖火用混合管部６７のガス導入口６７ａに対するガスノズル７２のノズル孔７２ａの位置関係は全てのガスバーナ６で同一としている。

ガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を変えると、ガスバーナ６の炎口部６３から噴出する混合気の燃料濃度分布が変化し、例えば、ガスノズル７１のノズル孔７１ａの位置を下方にずらすと、バーナ後部の燃料濃度が濃くなる。そして、ガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を一部のガスバーナ６で他のガスバーナ６と異ならせることにより、一部のガスバーナ６の炎口部６３から噴出する混合気の燃料濃度分布を他のガスバーナ６と異ならせることができる。そして、ガスバーナ６の炎口部６３から噴出する混合気の燃料濃度分布差に起因して、一部のガスバーナ６の前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数と他のガスバーナ６の前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数の間に差を生じ、この周波数差による相互干渉作用で燃焼騒音を低減できる。更に、各ガスバーナ６に供給する混合気全体の燃料濃度は全てのガスバーナ６で等しくなり、混合気の燃料濃度が異なるガスバーナを混在させる従来例のものと異なり、赤熱、逆火や火炎リフトといった燃焼不良も抑制できる。

また、本実施形態の如く♯１のガスノズル７１と♯２のガスノズル７１とを交互に配置して、各ガスバーナ６とこれに隣接するガスバーナ６とでガス導入口６５ａに対するガスノズル７１のノズル孔７１ａの位置関係を異ならせれば、各ガスバーナ６の前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数とこれに隣接するガスバーナ６の前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数の間に差を生ずる。そのため、周波数差による相互干渉作用を効率的に得られるようになり、燃焼騒音を一層効果的に低減できる。尚、♯１のガスノズル７１と♯２のガスノズル７１との間に、ノズル孔がガス導入口６５ａの上下方向中間部分に臨むガスノズルを配置してもよい。

ところで、ガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を変えた場合も、ガスバーナ６の炎口部６３から噴出する混合気の燃料濃度分布が変化する。そこで、図７に示す実施形態では、ガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を一部のガスバーナ６で他のガスバーナ６と異ならせている。より具体的に説明すれば、ノズル孔７１ａを斜め上向きに傾斜させて、ガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を斜め上向きとした♯１のガスノズル７１と、ノズル孔７１ａを斜め下向きに傾斜させて、ガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を斜め下向きとした♯２のガスノズル７１とを交互に配置している。

このものでも、上記実施形態と同様に、赤熱、逆火や火炎リフトといった燃焼不良を抑制しつつ燃焼騒音を低減できる。特に、図７に示す実施形態の如く♯１のガスノズル７１と♯２のガスノズル７１とを交互に配置して、各ガスバーナ６とこれに隣接するガスバーナ６とでガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を異ならせれば、各ガスバーナ６の前後方向各箇所で発生する燃焼振動の周波数とこれに隣接するガスバーナ６の前後方向同一箇所で発生する燃焼振動の周波数の間に差を生ずる。そのため、周波数差による相互干渉作用を効率的に得られるようになり、燃焼騒音を一層効果的に低減できる。尚、♯１のガスノズル７１と♯２のガスノズル７１との間に、ガス噴射方向を水平方向とするガスノズルを配置してもよい。

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、上記実施形態では、ガスバーナ６の混合管部６５を、前端にガス導入口６５ａを有する前後方向に長手のものとしているが、下端にガス導入口を有する上下方向に長手のものとすることも可能である。また、上記した図６に示す実施形態では、ガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を、ガスノズル７１とガス導入口６５ａとの対向方向(前後方向)と直交する方向(上下方向、横方向)の一つである上下方向にずらしているが、横方向にずらしたり、対向方向にずらすことも可能である。また、ガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を上下方向ではなく横方向にずらすことも可能である。但し、上記位置関係やガス噴射方向を上下方向、即ち、ガスノズル７１とガス導入口６５ａとの対向方向と横方向とに直交する方向にずらした方が、ガスバーナ６の炎口６３から噴出する混合気の燃料濃度分布の差が大きくなるため、横方向や対向方向にずらす場合よりも有利である。

また、一部のガスバーナでガスノズル７１のノズル孔７１ａのガス導入口６５ａに対する位置関係を異ならせ、他の一部のガスバーナでガスノズル７１からガス導入口６５ａへのガス噴射方向を異ならせることも可能である。また、上記実施形態のガスバーナ６は、バーナキャップ６２を備える濃淡燃焼式バーナであるが、バーナキャップを省略した濃淡燃焼式でないガスバーナにも同様に本発明を適用できる。

６…ガスバーナ、６３…炎口部、６５…混合管部、６５ａ…ガス導入口、７１…ガスノズル、７１ａ…ノズル孔。

Claims

上端部に炎口部を有する前後方向に長手の同一のガスバーナを横方向に複数並設した燃焼装置であって、各ガスバーナの混合管部の上流端のガス導入口に臨ませて各ガスノズルを配置するものにおいて、
ガスノズルのノズル孔のガス導入口に対する位置関係を一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせることを特徴とする燃焼装置。
各ガスバーナとこれに隣接するガスバーナとでガスノズルのノズル孔のガス導入口に対する位置関係を異ならせることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
上端部に炎口部を有する前後方向に長手の同一のガスバーナを横方向に複数並設した燃焼装置であって、各ガスバーナの混合管部の上流端のガス導入口に臨ませて各ガスノズルを配置するものにおいて、
ガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を一部のガスバーナで他のガスバーナと異ならせることを特徴とする燃焼装置。
各ガスバーナとこれに隣接するガスバーナとでガスノズルからガス導入口へのガス噴射方向を異ならせることを特徴とする請求項３記載の燃焼装置。