JP2023071450A

JP2023071450A - 濃淡バーナ

Info

Publication number: JP2023071450A
Application number: JP2021184244A
Authority: JP
Inventors: 将寛鈴木; Masahiro Suzuki; 弘逸太田; Hiroitsu Ota
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-05-23
Also published as: AU2022259736A1; CN116105137A; KR20230068980A; US20230146028A1

Abstract

【課題】上端部に、前後方向に長手の淡炎口２と、淡炎口２の少なくとも横方向一側に空隙部３を挟んで隣接する濃炎口４とを有する濃淡バーナであって、淡炎口２を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板７１，７２を有する整流部材７の前後複数個所に、複数の整流板７１，７２同士をこれら整流板の上部で密着させて淡炎口２を前後複数部分に分割する絞り部７３が設けられるものにおいて、整流部材７における淡混合気の通過抵抗を左程増大させることなく、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生を抑制することができるようにする。【解決手段】少なくとも横方向最外側の整流板７２に、横方向に隣接する整流板７１に密着して、絞り部７３で分割された淡炎口の各部分を更に前後複数部分に分割する第２の絞り部７４を設ける。第２の絞り部７４は、下端が絞り部７３の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが絞り部７３よりも短い。【選択図】図１

Description

本発明は、上端部に、理論空燃比よりも燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の少なくとも横方向一側に所定の横幅の空隙部を挟んで隣接し、理論空燃比よりも燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナに関する。

従来、この種の濃淡バーナは、淡炎口を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板を有する整流部材を備えている（例えば、特許文献１参照）。また、整流部材の前後複数個所には、複数の整流板同士をこれら整流板の上部で密着させて淡炎口を前後複数部分に分割する絞り部が設けられている。

ところで、このような濃淡バーナにおいて、濃炎口から噴出する濃混合気は、淡炎口と反対の外側部分では、バーナ外側に流れる二次空気が供給されて燃焼し、淡炎口寄りの内側部分では、淡炎口との間の空隙部の上方位置で淡混合気中の余剰空気が供給されて燃焼する。そして、空隙部の上方に、空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による均一な火炎が前後方向に広い範囲で形成されると、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動が発生しやすくなる。

ここで、絞り部に合致する前後方向位置では、濃混合気への淡混合気中の余剰空気の供給が抑制されて、空隙部の上方に空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による火炎が形成されなくなる。従って、絞り部の数を増やせば、空隙部の上方に形成される空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による火炎が細分化され、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生を抑制することができる。然し、絞り部の数を増やしたのでは、整流部材における淡混合気の通過抵抗が増大してしまう。

特開２００８－２８６４４８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、整流部材における淡混合気の通過抵抗を左程増大させることなく、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生を抑制することができるようにした濃淡バーナ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、理論空燃比よりも燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の少なくとも横方向一側に所定の横幅の空隙部を挟んで隣接し、理論空燃比よりも燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナであって、淡炎口を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板を有する整流部材を備え、整流部材の前後複数個所に、複数の整流板同士をこれら整流板の上部で密着させて淡炎口を前後複数部分に分割する第１絞り部が設けられるものにおいて、少なくとも空隙部に隣接する横方向最外側の整流板に、当該整流板の横方向に隣接する整流板に密着して、第１絞り部で分割された淡炎口の各部分を更に前後複数部分に分割する第２絞り部が設けられ、第２絞り部は、下端が第１絞り部の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが第１絞り部よりも短いことを特徴とする。

本発明によれば、整流部材に第１絞り部に加えて第２絞り部を設けるため、空隙部の上方に形成される空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による火炎が第１絞り部のみを設けるものに比し細分化され、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生を抑制することができる。しかも、第２絞り部は、下端が第１絞り部の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが第１絞り部よりも短いため、整流部材における淡混合気の通過抵抗は左程増加しない。尚、空隙部に隣接する横方向最外側の整流板に第２絞り部を設けておけば、他の整流板に第２絞り部を設けておかなくても、ある程度は上記の効果が得られる。

また、本発明において、複数の整流板に第２絞り部を設ける場合、複数の整流板のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部は、前後方向幅が第１絞り部よりも狭いことが望ましい。これによれば、第２絞り部による通過抵抗の増加を一層抑えることができる。

更に、本発明において、複数の整流板に第２絞り部を設ける場合、複数の整流板のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部の上端は、整流板の上端よりも下方に位置することが望ましい。これによれば、上端が整流板の上端よりも下方に位置する第２絞り部の上方に、淡混合気が低速度で回り込んで、長さの短い安定した火炎が形成され、保炎効果が得られる。

また、本発明においては、横方向外側と内側に隣接する各２枚の整流板のうちの一方の整流板に設けられる第２絞り部と他方の整流板に設けられる第２絞り部との位置が、第２絞り部の上下方向長さより短い範囲で上下方向にずれ、一方の整流板に設けられる第２絞り部の上端は、整流板の上端に達するが、他方の整流板に設けられる第２絞り部の上端は、整流板の上端よりも下方に位置することが望ましい。これによれば、上述した保炎効果が得られると共に、後述する如く第２絞り部の前後方向幅を狭くすることができ、通過抵抗の増加抑制に役立つ。

更に、本発明においては、横方向最外側の整流板の第１絞り部以外の部分に、第２絞り部の下端よりも下方に位置させて、淡混合気の一部を空隙部に導入する導入孔を前後方向の間隔を存して複数設けることが望ましい。これによれば、濃混合気に淡混合気中の余剰空気が供給されて空気過剰率が１．０となる位置が空隙部からの淡混合気の供給で低くなる。そのため、この位置が高い場合に発生する６０Ｈｚ～８０Ｈｚの比較的低い周波数の振動燃焼による燃焼騒音を抑制することができる。

本発明の実施形態の濃淡バーナの斜視図。実施形態の濃淡バーナのバーナ本体と整流部材の分離状態の斜視図。実施形態の濃淡バーナの平面図。図３のＩＶ－ＩＶで切断した拡大断面図。図３のＶ－Ｖで切断した拡大断面図。図４のＶＩ－ＶＩで切断した切断側面図。図４のＶＩＩ－ＶＩＩで切断した切断側面図。

図１乃至図４を参照して、１は本発明の実施形態の濃淡バーナを示している。この濃淡バーナ１は、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口２と、淡炎口２の横方向両側に夫々所定の横幅の空隙部３，３を挟んで隣接する、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口４，４とを有する。

濃淡バーナ１は、バーナ構成部材として、横方向に対峙する一対の側板５１，５１を有し、これら両側板５１，５１の上端部間に淡炎口２とその横方向両側の空隙部３，３とが画成されるバーナ本体５と、バーナ本体５を横方向両側から覆う一対の側板６１，６１を有し、これら両側板６１，６１の上端部とバーナ本体５の両側板５１，５１の上端部との間に濃炎口４，４が画成されるバーナキャップ６とを備える。また、バーナ本体５の両側板５１，５１の上端部間に装着され、淡炎口２を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板７１，７２を有する整流部材７を備える。

バーナ本体５の両側板５１，５１は、一枚の板をバーナ本体５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。また、バーナ本体５には、両側板５１，５１をプレス加工することで形成した、バーナ本体５の下部前端に開口する流入口５２ａから後方にのびる淡混合管部５２と、淡混合管部５２からの淡混合気を淡炎口２に導く淡通路部５３とが設けられている。淡混合管部５２の流入口５２ａの開口面積は比較的広い。そのため、流入口５２ａに対向する淡ガスノズル（図示せず）からの燃料ガスと共に比較的多量の一次空気が淡混合管部５２に流入して、淡混合気が生成される。淡通路部５３は、淡混合管部５２の後端部から上方に向かって前方に広がるようにのびている。

また、バーナ本体５の淡混合管部５２と淡通路部５３との間の部分には、両側板５１，５１をプレス加工することで形成した濃混合管部５４が設けられている。濃混合管部５４は、バーナ本体５の前端に開口する流入口５４ａから後方に少しのびて終端している。濃混合管部５４の後部外側面には、流出孔５４ｂが開設されている。濃混合管部５４の流入口５４ａの開口面積は比較的狭い。そのため、流入口５４ａに対向する濃ガスノズル（図示せず）からの燃料ガスと共に比較的少量の一次空気が濃混合管部５４に流入して、濃混合気が生成される。

濃混合管部５４の流出孔５４ｂから流出する濃混合気は、バーナ本体５の各側板５１とバーナキャップ６の各側板６１との間に画成される濃通路部６２を介して各濃炎口４に導かれる。また、バーナキャップ６の各側板６１の上部の前後複数個所には、濃炎口４を前後複数（具体的には１２個）部分に分割する凹部６３が形成されている。

整流部材７は、横方向内側の一対の内側整流板７１，７１と、横方向両外側に位置する一対の外側整流板７２，７２とを有している。また、バーナ本体５の各側板５１の上部には、整流部材７の横方向最外側の整流板たる外側整流板７２に接する前後方向に長手の凹条５５が形成されている。そして、この凹条５５よりも上方の側板５１の部分と外側整流板７２との間に空隙部３が画成されるようにしている。

整流部材７の前後複数個所（具体的には３箇所）には、複数の整流板７１，７２同士をその上部で密着させて淡炎口２を前後複数（具体的には４個）部分に分割する第１絞り部７３が設けられている。また、各整流板７１，７２に、当該各整流板７１，７２の横方向に隣接する整流板に密着して、第１絞り部７３で分割された淡炎口２の各部分を更に前後複数（具体的には３個）部分に分割する第２絞り部７４を設けている。具体的には、図５に示す如く、一対の内側整流板７１，７１に設けた横方向内側に窪む第２絞り部７４，７４同士が密着することで、両内側整流板７１，７１間の淡炎口２の領域が前後に分断され、また、空隙部３に隣接する横方向最外側の整流板たる外側整流板７２に設けた横方向内側に窪む第２絞り部７４が内側整流板７１に密着することで、内側整流板７１と外側整流板７２との間の淡炎口２の領域が前後に分断される。

尚、整流部材７の第１と第２の各絞り部７３，７４の前後方向位置とバーナキャップ６の側板６１の各凹部６３の前後方向位置とは同一である。また、第１絞り部７３と前後方向位置が同一の図１で♯１の符号を付した凹部６３は、他の凹部６３よりも大きい。更に、バーナキャップ６に、第１絞り部７３と同一の前後方向位置で、バーナキャップ６の両側板６１，６１をその上縁で連結するブリッジ部６４を設けている。

図６、図７も参照して、第２絞り部７４は、下端が第１絞り部７３の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが第１絞り部７３よりも短い。また、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４は、前後方向幅が第１絞り部７３と同等であるが、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の前後方向幅Ｗ１は、第１絞り部７３の前後方向幅Ｗ２よりも狭くなっている。尚、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４の前後方向幅を第１絞り部７３の前後方向幅よりも狭くして、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の前後方向幅を第１絞り部７３の前後方向幅と同等とし、或いは、内側と外側の両整流板７１，７２に設ける第２絞り部７４の前後方向幅を第１絞り部７３の前後方向幅より狭くしてもよい。要は、整流部材７の複数の整流板７１，７２のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部７４の前後方向幅を第１絞り部７３の前後方向幅よりも狭くすればよい。

上記の如く第２絞り部７４を設ければ、空隙部３の上方に形成される空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による火炎が整流部材７に第１絞り部７３のみを設けるものに比し細分化され、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生を抑制することができる。しかも、第２絞り部７４は、上記の如く下端が第１絞り部７３の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが第１絞り部７３よりも短いため、整流部材７における淡混合気の通過抵抗は左程増加しない。更に、整流部材7の複数の整流板７１，７２のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部７４の前後方向幅を第１絞り部７３の前後方向幅よりも狭くすることで、第２絞り部７４による通過抵抗の増加を一層抑えることができる。

尚、第１絞り部７３の上下方向長さや前後方向幅を短くして、通過抵抗を減少させることも考えられる。然し、淡炎口２の前部や後部に流入する前後方向に比較的大きく傾いた淡混合気の流れを上方に向くように整流する上で、第１絞り部７３の上下方向長さはある程度以上にする必要があり、また、ブリッジ部６４を火炎が炙らないようにするため、ブリッジ部６４の真下に位置する第１絞り部７３の前後方向幅もある程度以上にする必要がある。そのため、第１絞り部７３の上下方向長さや前後方向幅を短くすることは好ましくない。

また、本実施形態では、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４と外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４との位置を、第２絞り部７４の上下方向長さより短い範囲で上下方向にずらしている。具体的には、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４の位置を上方にずらして、この第２絞り部７４の上端が外側整流板７２の上端に達するようにし、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の位置を下方にずらして、この第２絞り部７４の上端が内側整流板７１の上端よりも下方に位置するようにしている。

ここで、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４と外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４との位置が上下方向にずれていない場合には、内側整流板７１と外側整流板７２との間の淡炎口２の領域を前後に分断する上で、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４を内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４に密着させることが必要になる。そのためには、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の前後方向幅を、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４を受け入れられるように広くする必要がある。これに対し、本実施形態によれば、外側整流板７２に設けられた上方にずれている第２絞り部７４の上部を、図５に示す如く、内側整流板７１に設けられた第２絞り部７４の上端よりも上方の内側整流板７１の部分に密着させることで、内側整流板７１と外側整流板７２との間の淡炎口２の領域を前後に分断できる。従って、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４に、外側整流板７２に設けられる第２絞り部７４を挿入できるようにする必要がない。その結果、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の前後方向幅を狭くすることができ、通過抵抗の増加抑制に役立つ。

更に、内側整流板７１に設けられる第２絞り部７４の上端が内側整流板７１の上端よりも下方に位置するため、一対の内側整流板７１，７１間の淡炎口２の領域に流れた淡混合気の一部が内側整流板７１の第２絞り部７４の上方に低速度で回り込む。その結果、内側整流板７１の第２絞り部７４の上方に長さの短い安定した火炎が形成され、保炎効果が得られる。

また、本実施形態では、整流部材７の横方向最外側の整流板たる外側整流板７２の第１絞り部７３以外の部分に、第２絞り部７４の下端よりも下方に位置させて、淡混合気の一部を空隙部３に導入する導入孔７５を前後方向の間隔を存して複数設けている。尚、本実施形態では、各第２絞り部７４の直下部分には導入孔７５を設けていないが、この部分に導入孔７５を設けることも可能である。

ここで、濃炎口４から噴出する濃混合気に淡混合気中の余剰空気が供給されて空気過剰率が１．０となる位置が高くなると、濃混合気の燃焼で形成される濃火炎の淡炎口２側の基部が不安定になり、６０Ｈｚ～８０Ｈｚの比較的低い周波数の振動燃焼を生じて、燃焼騒音の原因になることがある。本実施形態では、空隙部３に導入孔７５を介して淡混合気が導入されるため、濃混合気に淡混合気中の余剰空気が供給されて空気過剰率が１．０となる位置が空隙部３からの淡混合気の供給で低くなる。従って、６０～８０Ｈｚの比較的低い周波数の振動燃焼による燃焼騒音を抑制することができる。

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、上記実施形態では、淡炎口２の横方向両側に空隙部３，３を挟んで一対の濃炎口４，４が設けられているが、淡炎口の横方向片側だけに空隙部を挟んで濃炎口を設けた濃淡バーナにも同様に本発明を適用できる。

また、上記実施形態と異なり、一対の内側整流板７１，７１には第２絞り部７４を設けずに、一対の外側整流板７２，７２のみに第２絞り部７４を設けてもよい。この場合でも、空隙部３の上方に形成される空気過剰率１．０付近の混合気の燃焼による火炎が整流部材７に第１絞り部７３のみを設けるものに比し細分化され、周波数２００Ｈｚ～２５０Ｈｚ程度の共鳴振動の発生をある程度抑制することができる。

更に、上記実施形態の整流部材７は、４枚の整流板を有するが、一対の内側整流板と一対の中間整流板と一対の外側整流板との６枚の整流板を有するものとしてもよい。この場合、外側整流板に設ける第２絞り部の位置をその上端が外側整流板の上端に達するように上方にずらし、中間整流板に設ける第２絞り部の位置をその上端が外側整流板の上端の下方に位置するように下方にずらし、内側整流板に設ける第２絞り部の位置をその上端が内側整流板の上端に達するように上方にずらせば、外側整流板に設ける第２絞り部の上部が中間整流板に設ける第２絞り部の上端よりも上方の中間整流板の部分に密着して、外側整流板と中間整流板との間の淡炎口の領域が前後に分断され、中間整流板に設ける第２絞り部の下部が内側整流板に設けられる第２絞り部の下端よりも下方の内側整流板の部分に密着して、中間整流板と内側整流板との間の淡炎口の領域が前後に分断され、一対の内側整流板に設けられた第２絞り部同士が密着して、両内側整流板間の淡炎口の領域が前後に分断される。尚、外側整流板に設ける第２絞り部の位置を下方、中間整流板に設ける第２絞り部の位置を上方、内側整流板に設ける第２絞り部の位置を下方に夫々ずらしてもよい。

１…濃淡バーナ、２…淡炎口、３…空隙部、４…濃炎口、５…バーナ本体、５１…側板、６…バーナキャップ、６１…側板、７…整流部材、７１…内側整流板、７２…外側整流板（横方向最外側の整流板）、７３…第１絞り部、７４…第２絞り部、７５…導入孔。

Claims

上端部に、理論空燃比よりも燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の少なくとも横方向一側に所定の横幅の空隙部を挟んで隣接し、理論空燃比よりも燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナであって、
淡炎口を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板を有する整流部材を備え、整流部材の前後複数個所に、複数の整流板同士をこれら整流板の上部で密着させて淡炎口を前後複数部分に分割する第１絞り部が設けられるものにおいて、
少なくとも空隙部に隣接する横方向最外側の整流板に、当該整流板の横方向に隣接する整流板に密着して、第１絞り部で分割された淡炎口の各部分を更に前後複数部分に分割する第２絞り部が設けられ、第２絞り部は、下端が第１絞り部の下端よりも上方に位置し、上下方向長さが第１絞り部よりも短いことを特徴とする濃淡バーナ。
請求項１記載の濃淡バーナであって、前記複数の整流板に前記第２絞り部が設けられるものにおいて、複数の整流板のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部は、前後方向幅が前記第１絞り部よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の濃淡バーナ。
請求項１記載の濃淡バーナであって、前記複数の整流板に前記第２絞り部が設けられるものにおいて、複数の整流板のうちの少なくとも一部の整流板に設ける第２絞り部の上端は、整流板の上端よりも下方に位置することを特徴とする請求項１又は２記載の濃淡バーナ。
横方向外側と内側に隣接する各２枚の前記整流板のうちの一方の整流板に設けられる前記第２絞り部と他方の整流板に設けられる前記第２絞り部との位置が、第２絞り部の上下方向長さより短い範囲で上下方向にずれ、一方の整流板に設けられる第２絞り部の上端は、整流板の上端に達するが、他方の整流板に設けられる第２絞り部の上端は、整流板の上端よりも下方に位置することを特徴とする請求項３記載の濃淡バーナ。
前記横方向最外側の整流板の前記第１絞り部以外の部分に、前記第２絞り部の下端よりも下方に位置させて、前記淡混合気の一部を前記空隙部に導入する導入孔が前後方向の間隔を存して複数設けられることを特徴とする請求項１～４の何れか１項記載の濃淡バーナ。