JP2667662B2 - ガス燃焼装置 - Google Patents

ガス燃焼装置

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JP2667662B2
JP2667662B2 JP62085074A JP8507487A JP2667662B2 JP 2667662 B2 JP2667662 B2 JP 2667662B2 JP 62085074 A JP62085074 A JP 62085074A JP 8507487 A JP8507487 A JP 8507487A JP 2667662 B2 JP2667662 B2 JP 2667662B2
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巳喜夫 沢井
繁文 安永
司 重住
伸宏 二上
清次 板東
浩樹 丸山
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東陶機器株式会社
川崎製鉄株式会社
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はガス燃焼装置、特に家庭用給湯機に使用する
ガス燃焼装置で、燃料ガスと空気の混合気に2次燃焼空
気を供給して所要の空気量を確保することにより燃焼を
行なう部分予混合式のガス燃焼装置に関する。 (従来の技術) 従来、この種のガス燃焼装置は第6図に示すように混
合気吐出部、即ち、バーナ(a)と2次空気吐出口
(4)が隣接して設けられ、バーナー(a)の炎孔面
(5)と2次空気吐出口(4)が同じ高さレベルに開口
している。 そのため、2次空気吐出口から吐出する2次空気の炎
孔に向う速度ベクトルが大きい場合、炎孔上面よりフレ
ームが吹き飛ばされ、フレームの着火点が上方に移動し
て不安定になり、その結果燃焼音が大きい。 そこで、第7図に示すように、2次空気吐出口(4)
の高さレベルをバーナー(a)の炎孔面(5)のそれよ
り高くすることにより炎孔上面に負圧を設け、着火源を
確保することが考えられるが、この場合には2次空気の
撹拌強度が強く、やはり燃焼音は高くなってしまう。 (発明が解決しようとする問題点) 本発明は炎孔上面での着火源を安定確保して燃焼音を
低減しようとするものであり、燃料ガスと空気の混合気
に2次燃焼空気を供給して所要の空気量を確保すること
により燃焼を行う部分予混合式のバーナーにおいて、フ
レームの高さ方向に対して2次空気を段階的に供給して
フレームと2次空気の混合性を抑制し、緩慢燃焼させる
ことで燃焼音低減をはかることを技術課題とする。 (問題点を解決するための手段) 上記問題点を解消するために本発明のガス燃焼装置で
は、燃料ガスと空気との混合気に2次空気を供給して所
定空気量を確保することにより燃焼を行なう部分予混合
式ガス燃焼装置において、複数のバーナを所定間隔をお
いて並列設置して、各バーナの両側に形成される隙間を
2次空気通路となすと共に上記2次空気通路の幅寸法よ
り若干小さな幅寸法を以て対抗する一対の側面壁と、該
側面壁上端を連絡する上面壁を有することにより断面
状に形成し、上面壁には多数の2次空気主吐出口を切り
欠いて設けたリテーナーを、前記2次空気主吐出口の高
さレベルをバーナー炎孔面のそれより高くして前記2次
空気通路の出口に挿入装着し、リテーナーの側面壁とバ
ーナー炎孔面の側縁部との間に2次空間通路に連絡する
隙間状の2次空気一部吐出口を形成するものである。 上記2次空気はリテーナーの設置により2次空気一部
吐出口、2次空気主吐出口の順に段階的にかつ炎の方向
に対して平行に吐出されるようにする。 また、2次空気一部吐出口の幅寸法は2.5mm以下であ
り、2次空気主吐出口とバーナー炎孔面との高さレベル
の差は15mm以下の範囲であることが望ましく、2次空気
主吐出口の切り欠き深さは5mm以下の範囲であることが
望ましい。 (作 用) 以上のように構成したガス燃焼装置にあっては、リテ
ーナとバーナの間隙を含めて2次空気が炎に対して平行
に吐出されるように指向され、しかも上記2次空気がリ
テーナーとバーナーとの間の隙間により構成される2次
空気一部吐出口、リテーナー上面を切り欠いて形成され
た2次空気主吐出口の順に平行に吐出される。 これにより2次空気が段階的に供給されるようにな
り、緩慢燃焼が行なわれる。 また、2次空気一部吐出口からの2次空気の一部供給
により、炎孔面上に着火点が形成され、着火源の確保が
図られると共に2次空気主吐出口によりフレームと2次
空気との混合性が向上され、安定燃焼が得られる。 (実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図乃至第4図に基づい
て説明する。 図中(A)は燃焼装置の燃焼室器体で、上面及び底面
を開放した平面長方形の箱枠を、その下方に片寄った位
置において整流板(7)により上下に区画して、整流板
(7)より上方には燃焼室(8)を、下方には短手方向
一半部に給気室(9)、他半部に混合気室(10)を夫々
形成してある。 そして、上記燃焼室(8)には複数のバーナー(a)
が、混合気室(10)にはガスマニホールド(11)が夫々
配設され、吸気室(9)には送風ファン(12)の吹出口
が接続される。 尚、整流板(7)の下方において吸気室(9)と混合
気室(10)を区画する隔壁(13)には多数の通気孔(1
4)が開穿され、送風ファン(12)により吸気室(9)
に供給される空気の一部が1次空気として混合気室(1
0)に供給されるようになっている。 ガスマニホールド(11)は混合気室(10)の長手方向
全長に亘って設けられ、その底部において電磁弁(14)
を介してガス供給管(15)に連絡し、上面部には燃焼室
(8)に配設するバーナーの数に対応する数のガス出口
孔(16)が等間隔で一列に開穿されている。 尚、図示例においては、ガスマニホールド(11)は長
さ方向中途部において2分割されており、その夫々が電
磁弁(14)を介してガス供給管(15)に連絡している。
従って、この図示例のものは、ガスマニホールド(11)
の分割された一方のみにガスを供給することも、双方に
同時にガスを供給することもできる。 一方、整流板(7)は給気室(9)に対応する部分に
小孔状の整流孔(17)を多数開穿して、給気室(9)と
燃焼室(8)を連絡すると共に混合気室(10)に対応す
る部分にはガスマニホールド(11)のガス出口孔(16)
に対向せしめてガス通孔(18)を一列に配列開穿する。 バーナー(a)は1枚の金属板をプレス成形して構成
され、上面には多数の炎孔(19)を、下面にはその長手
方向の一側に偏位してスロート部(20)を夫々有してお
り、上記スロート部(20)の開口を整流板(7)に開穿
されたガス通孔(18)に対応せしめて記体(A)の長手
側の側壁に亘って燃焼室(8)内に所定数並列状に配設
する。 上記バーナー(a)相互間には所定の間隔を設け、ま
た両端のバーナー(a)と器体(A)の短手側の側壁間
にも所定の間隔を設ける。 従ってバーナー(a)相互間及び両端のバーナー
(a)と器体(A)の短手側の側壁間に形成される空隙
部は、整流板(7)の整流孔(17)を介して給気室
(9)に連絡し、2次空気通路(1)を形成する。 この2次空気通路(1)には上端開口部即ち出口にリ
テーナー(b)を配設する。 リテーナー(b)は相対向して起立する一対の側面壁
(2)と該側面壁(2)に連続してその上端に亘って架
設状に形成された平らな上面壁(3)とにより断面形
状に形成して、その上面部にはその長さ方向全長に亘っ
て2次空気主吐出口(4)を6分割以上の多分割状に開
設する。 上記2次空気主吐出口(4)はリテーナー(b)の上
面壁(3)からその両側の側面壁(2)にかけて切り欠
いて形成する。 またリテーナ(b)は長さ方向両端に上面壁(3)を
延長して掛止部(21)を形成し、該掛止部(21)を器体
(A)の長手側の側壁の上端に掛止して各2次空気通路
(1)上に架設状に夫々装着するが、この装着状態にお
いて、リテーナ(b)の上面壁(3)をバーナー(a)
の炎孔面(5)より若干上方に位置せしめ、側面壁
(2)下部を2次空気通路(1)の出口部内に挿入する
ようになすと共にその幅寸法を2次空気通路(1)の幅
寸法より若干小さく形成して、その側面壁(2)と、隣
接するバーナー(a)の炎孔面(5)の側縁部との間に
隙間を設け、該隙間により2次空気一部吐出口(6)を
構成する。 尚、上記2次空気手吐出口(4)を多数のスリット状
に形成しても良く、またこの2次空気手吐出口(4)を
開設するリテーナー(b)の上面壁(3)は円弧面状又
は山形状となしても良い。 而して斯るガス燃焼装置は、ガス供給管(15)からガ
スマニホールド(11)に供給される燃料ガスは、マニホ
ールド(11)の各ガス出口孔(16)、整流板(7)のガ
ス通孔(18)を経て各バーナー(a)に供給され、送風
ファン(12)から吸気室(9)に供給された空気は一部
が通気孔(14)を介して混合気室(10)に1次空気とし
て流動し、他は整流孔(17)で整流されて2次空気とし
て2次空気通路(1)に送られる。 1次空気は、ガスマニホールド(11)のガス出口孔
(16)から吐出される前記燃料ガスと共にガス通孔(1
8)を経て各バーナー(a)内に入り燃料ガスと混合し
てガス、空気混合気となりバーナー(a)の炎孔(19)
から吐出する。 一方、2次空気通路(1)に入った2次空気は、先
ず、その一部が2次空気一部吐出口(6)から噴出して
炎孔(19)から吐出する混合気に混合し、次いで残りが
リテーナー(b)の2次空気主吐出口(4)から吐出
し、未燃の混合気に混合する。 即ち、2次空気は2次空気一部吐出口(6)、2次空
気主吐出口(4)の順で段階的に供給されることにな
る。 このとき、2次空気主吐出口(4)から吐出する2次
空気は、2次空気主吐出口(4)がリテーナー(b)の
上面壁(3)から側面壁(2)にかけて切り欠かれてい
るので、方向性をコントロールされる。 実験により2次空気一部吐出口(6)の幅Wとエア一
分配比との関係を求めたところ第4図にようになった。 ここで、2次空気一部吐出口(6)の幅寸法が広すぎ
ると先に説明した従来の第6図のものと同様の問題を生
じ、幅寸法が狭すぎると従来の第7図のものと同様の問
題が生じる。従って、2次空気一部吐出口(6)は第4
図に示す0.5mm〜2.5mmの幅寸法とするのが最適である。 また、2次空気一部吐出口(6)から側面壁上端まで
の距離は、リテーナー(b)の側面壁(2)の熱変形及
び燃焼効率にに大きな影響がある。 即ち、2次空気一部吐出口(6)から吐出される2次
空気によって炎とリテーナー(b)の側面壁(2)が分
断され、側面壁(2)の熱変形が防止できるが、側面壁
(2)上端側では供給空気の流速が落ちて分断効果が小
さくなってしまう。 そこで、2次空気一部吐出口(6)から側面壁上端へ
の距離を15mm以下にすることにより、側面端(2)上端
でも十分な分断効果を得ることができ側面壁(2)の熱
変形が防止できる。 また、側面壁(2)上端への距離を15mm以下にするこ
とによって、側面壁(2)を介して隣り合うバーナー
(a)の燃焼炎を側面壁(2)上方でつなげることがで
きるため、燃焼面積が増え、燃焼効率の向上をもたらす
ことができる。 一方、2次空気主吐出口(4)の切り込み深さh′
と、200ppm以下の空気比範囲との関係を求めたところ第
5図のようになった。 この第5図から分かる通り、2次空気主吐出口(4)
の切り込み深さh′を5mm以下の範囲とすることにより
良好な燃焼状態を得られる最小・最大燃焼量の比率、即
ち、空気比範囲Δm0を、必要燃焼範囲より大きくするこ
とができる。 即ち、2次空気主吐出口(4)はリテーナー(b)の
側面壁(2)に、炎長手方向5mm以下の範囲で開口して
形成するのが最適である。 尚、バーナー単体の数を12個、リテーナーの数を13個
とし、各バーナー単体の炎孔は8個の小孔を1組として
12組、各リテーナーの2次空気吐出口は8分割して、そ
の切り込み深さを1mm、炎孔からの高さを8mm、2次空気
一部吐出口の幅を0.6mmとした本発明ガス燃焼装置を、1
3A−3又は13A−2を使用し、m0=1.58−2.6m1/m0=0.2
2〔−〕で燃焼したときの燃焼音は測定した結果は54dB
(A)であった。 従来のガス燃焼装置の燃焼が68dB(A)であった点に
鑑みればこの54dB(A)という数値は燃焼音の大幅低減
ということができる。 (効 果) 本発明は上記の構成であるから以下の利点を有する。 (1)混合気への2次空気供給をバーナーとリテーナー
との間に形成した隙間状の2次空気一部供給口、リテー
ナー上面部に切り欠き形成した2次空気主吐出口の順に
段階的にかつ炎の方向と平行に供給することにより、緩
慢燃焼が実現され、これにより燃焼音の低減が達成され
る。 (2)更に、2次空気一部吐出口を、幅寸法が0.5mm以
下の範囲で、炎長手方向に空気を供給するように形成し
たので、2次空気主吐出口から吐出する2次空気により
負圧部を形成することによって、着火点の上方移動を防
止して炎孔上面にフレーム着火源を安定確保することが
できる一方、段階的に空気を供給することにより、2次
空気一部供給口から供給される前段の2次空気の炎孔に
向かうベクトルを第6図に示す従来のものに比して小さ
く抑えて着火点の上方移動を防止しつつ、2次空気主供
給口から供給される後段の2次空気による撹拌強度を第
7図に示す従来のものに比して小さく抑えて燃焼音を低
下せしめることができる。 しかも、2次空気主吐出口を、バーナー炎孔面から上
端への距離が15mm以下の範囲で、前記隙間の上方に突設
する側面壁に形成したので、前段の2次空気によって側
面壁上端でも炎と側面壁との十分な分断効果を得ること
ができ側面壁の熱変形が防止できる。 また、側面壁を介して隣り合うバーナーの燃焼炎を側
面壁上方でつなげることができるため、燃焼面積が増
え、燃焼効率の向上をもたらすことができる。 (3)2次空気主吐出口の切り欠き深さを5mm以下の範
囲としたので、良好な燃焼状態を得られる最小・最大燃
焼量の比率、即ち、空気比範囲Δm0を、必要燃焼範囲よ
り大きくすることができる。 即ち、通常使用する必要燃焼範囲全域に亘って良好な
燃焼状態を実現できる。 因みに、特に家庭用給湯機等に用いられる燃焼装置で
は、最小・最大燃焼量の比率が大きく、必要燃焼範囲全
域において良好な燃焼状態を得ることは困難であった。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示すガス燃焼装置の正面図
で要部縦断切欠して示す、第2図は縦断側面図で一部切
欠して示す。第3図は要部の拡大断面図、第4図は2次
空気一部噴出口の幅とエアー分配比との関係を示すグラ
フ、第5図は2次空気吐出口の切り込み深さと燃焼範囲
の関係を示すグラフ、第6図、第7図は従来のガス燃焼
装置の一例を示す要部の模式的断面である。 a:バーナー単体、b:リテーナー 1:2次空気通路、2:リテーナーの側面壁 3:リテーナーの上面壁、4:2次空気主吐出口 5:バーナー炎孔面、6:2次空気一部吐出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 重住 司 滋賀県甲賀郡甲西町大字朝国1番地 東 陶機器株式会社滋賀工場内 (72)発明者 二上 伸宏 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 板東 清次 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (72)発明者 丸山 浩樹 東京都千代田区内幸町2丁目2番3号 川崎製鉄株式会社東京本社内 (56)参考文献 特開 昭60−259812(JP,A) 実開 昭59−153427(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.燃料ガスと空気との混合気に2次空気を供給して所
    定空気量を確保することにより燃焼を行なう部分予混合
    式ガス燃焼装置において、複数のバーナを所定間隔をお
    いて並列設置して、各バーナの両側に形成される隙間を
    2次空気通路となすと共に上記2次空気通路の幅寸法よ
    り若干小さな幅寸法を以て対抗する一対の側面壁と、該
    側面壁上端を連絡する上面壁を有することにより断面
    状に形成し、上面壁には多数の2次空気主吐出口を切り
    欠いて設けたリテーナーを、前記2次空気主吐出口の高
    さレベルをバーナー炎孔面のそれより高くして前記2次
    空気通路の出口に挿入装着し、リテーナーの側面壁とバ
    ーナー炎孔面の側縁部との間に2次空間通路に連絡する
    隙間状の2次空気一部吐出口を形成してなるガス燃焼装
    置。 2.2次空気はリテーナーの設置により2次空気一部吐
    出口、2次空気主吐出口の順に段階的にかつ炎の方向に
    対して平行に吐出されることを特徴とする上記特許請求
    の範囲第1項記載のガス燃焼装置。 3.2次空気一部吐出口の幅寸法が2.5mm以下であり、
    2次空気主吐出口とバーナー炎孔面との高さレベルの差
    が15mm以下の範囲であることを特徴とする上記特許請求
    の範囲第1項記載のガス燃焼装置。 4.2次空気主吐出口の切り欠き深さが5mm以下の範囲
    であることを特徴とする上記特許請求の範囲第1項記載
    のガス燃焼装置。
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