JP3298270B2

JP3298270B2 - 予混合式バーナ

Info

Publication number: JP3298270B2
Application number: JP28593193A
Authority: JP
Inventors: 昭典川上
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JPH07119935A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、保炎体の多数の炎孔
から予混合気を噴出させ、燃焼させる形式の予混合式バ
ーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年大気汚染等環境問題から燃焼ガス中
の有害成分が極めて少ない都市ガス、ＬＰＧ等のガス燃
料が産業上多用される傾向にあり、ボイラ等の産業機械
においてもガスバーナを用いたものが増加している。こ
れらガスバーナの一つに、炎孔を多数個形成した保炎体
を通して予混合気を噴出させ、この保炎体表面に火炎を
形成する形式の予混合式バーナがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な予混合式バーナにおいて、小流量の予混合気を供給し
て燃焼させた場合、各炎孔毎に微小な火炎が形成される
が、予混合気の供給量を増大するに従って、火炎は徐々
に大きさを増していく。

【０００４】周知のように、予混合気の燃焼反応は、予
混合気の噴出速度と燃焼速度が釣り合う領域で行われる
ため、上記在来の予混合式バーナにおいては、予混合気
の供給量を高めるに従い、燃焼火炎が一体化し、遂には
燃焼反応領域が平坦面状となってしまう。

【０００５】この状態では、予混合気の供給量に対して
燃焼開始面が狭く、その後流側の燃焼反応領域も狭くな
っているため、火炎の安定性が悪く、燃焼に振動を伴
う。特に、予混合気の供給圧力の変動により、予混合気
の噴出速度に変化が生じると、上述の釣り合い状態が容
易にくずれ、火炎にリフトや吹き消えが生じる。また、
この種のバーナにおける着火時には、火炎が瞬時に保炎
体全面に拡がるため、着火時の衝撃が大きいという問題
もある。

【０００６】また、予混合式バーナにおいて、使用する
機器によって容量を変更する必要がある場合には、一般
に、小型の保炎体を単位ユニットとし、この保炎体ユニ
ットを所定個数組み合せた状態で、所定の枠状フレーム
に収容することにより、各種容量のバーナを得ている。

【０００７】これは、先混合式のバーナ（拡散燃焼式バ
ーナともいう）が、夫々別個に噴出された供給燃料と燃
焼用空気が、燃焼室等の内部で混合しながら、所定の空
燃比の混合気となった部分から発火・燃焼するのに対
し、予混合式バーナが、予め、混合してある混合気を燃
焼させるため、上述したように燃焼範囲が狭く、また、
着火範囲が狭いため、ターンダウン比（燃焼負荷の調整
範囲）を大きくとれないことによる。即ち、予混合気式
バーナにおいては、予混合気の供給量の調整のみでは、
上記したように、予混合気の噴出速度と燃焼速度の釣り
合い状態が容易にくずれ、安定した燃焼が行なえず、そ
のために、ユニットの個数、或は、ユニットの炎孔面積
を増減して燃焼量を調整する必要が生じる。

【０００８】上記の問題のうち、燃焼の安定性を改善す
るものとして、特開昭６３−８３５１６号公報，特開昭
６３−２１０５０７号公報に開示されるように、保炎体
表面に、炎孔を所定個数毎のグループに区画形成し、各
炎孔グループ毎に火炎を形成するようにして上記の燃焼
反応に寄与する領域を拡大した予混合式バーナがある。

【０００９】この予混合式バーナにおいては、在来のバ
ーナに比べて高負荷燃焼時の安定性が向上しているが、
特定の燃焼範囲のみであって、より広いターンダウン比
を得ようとする場合には、燃焼用空気の一部を保炎板の
燃焼側に供給する所謂部分予混合式のバーナとするか、
或は、上述した先混合式バーナを用いる必要が有った。
即ち、従来までに、燃焼反応に寄与する領域を拡大する
ことによって、燃焼性能の向上を図るという提案は有っ
たが、この様な提案においても、上述したようなターン
ダウン比の増加に関しては、わずかな改善に留まってお
り、全一次予混合式のバーナにおいては、未だ、広いタ
ーンダウン比を達成したものは無い。

【００１０】特に、近年多用されている小型・高負荷燃
焼タイプのバーナにおいては、安定燃焼可能で、広いタ
ーンダウン比を有するものは技術的に達成されておら
ず、このようなバーナに対する市場からの要求も高まっ
ている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、保炎体に多数の炎孔を
所定個数の炎孔グループ毎に区画形成し、これら多数の
炎孔から予混合気を噴出させて、保炎体表面側にて燃焼
火炎を形成する形式のバーナにおいて、複数種の幅でも
って上記各炎孔グループ間を区画する非炎孔形成領域を
形成すると共に、より大なる幅の非炎孔形成領域で囲撓
される複数の炎孔グループを、より小なる幅の非炎孔形
成領域によって区画するように、各炎孔のグループを配
置形成したことを第１の特徴とし、更に、少なくとも最
大幅の非炎孔形成領域に炎孔を形成したことを第２の特
徴とする予混合式バーナである。

【００１２】

【作用】この発明に係る予混合式バーナによれば、低負
荷燃焼時にはすべての非炎孔形成領域によって保炎体表
面の燃焼火炎を複数の小グループに分割して燃焼反応に
関与する領域を拡大することができる。そして、予混合
気の供給量を増加させ、高負荷燃焼状態とするに従っ
て、より幅の広い非炎孔形成領域によって区画された大
きな火炎を得ることができ、これによって安定した保炎
が達成できる。更に、この発明に係る予混合式バーナに
よれば、複数の非炎孔形成領域のうち、少なくとも最も
幅広の非炎孔形成領域に、適宜の個数の炎孔を形成して
あり、この炎孔により、燃焼時の保炎性が一層向上し、
しかも、着火時の火移り性が向上する。即ち、この発明
に係る予混合式バーナによれば、低負荷燃焼から高負荷
燃焼まで安定した保炎、即ち、燃焼が可能となり、ター
ンダウン比が飛躍的に向上する。

【００１３】

【実施例】図１，２は、この発明を矩形平板状の保炎板
を備えた予混合式バーナに適用した一実施例を示すもの
である。それらの図面において、保炎板(10)には、表裏
を貫通し、予混合気を噴出する多数の予炎孔(11)(11)‥
‥を形成してあり、この実施例における保炎体(10)の基
本的な構成は、セラミック粒子を型締めした後、焼結或
は結着する等の造形手段によって平板状に成形したもの
である。

【００１４】上記炎孔(11)は、型締め時に同時、或は、
その後に穿孔することによって形成したもので、保炎体
(10)上における炎孔(11)(11)‥‥の配置要領は以下のよ
うになっている。

【００１５】即ち、多数の炎孔(11)(11)‥‥を、所定個
数毎に複数の炎孔グループ(G)(G)‥‥に区画形成した状
態で、各炎孔グループ(G)(G)‥‥間には、複数種の幅で
もって炎孔(11)の存在しない非炎孔形成領域(N1),(N2),
‥‥が位置する。そして、上記各炎孔グループ(G)(G)‥
‥と各非炎孔形成領域(N1),(N2),‥‥の位置関係は、よ
り大なる幅の非炎孔形成領域で囲撓される複数の炎孔グ
ループを、より小なる幅の非炎孔形成領域によって区画
するように配置してある。図示する実施例においては、
上記の各炎孔グループ(G)(G)‥‥は、夫々、同数の炎孔
(11)(11)‥‥を有する菱形形状としてあり、非炎孔形成
領域(N1),(N2),‥‥は、この実施例においては２種類と
してある。

【００１６】上記各炎孔グループ(G)(G)‥‥における炎
孔(11)(11)‥‥の個数、並びに、配設範囲は、少なくと
も必要とする最低の燃焼負荷時において各炎孔(11)(11)
‥‥からの火炎が一体化し、安定した保炎が可能となる
ように設定する。

【００１７】上記各非炎孔形成領域(N1)(N1)‥‥，(N2)
(N2)‥‥は、夫々、その幅を以下のように設定してあ
る。即ち、上記非炎孔形成領域(N1)(N1)‥‥,(N2)(N2),
‥‥のうち、幅狭の非炎孔形成領域（以下、非炎孔形成
領域(N1)とする。）は、上記各炎孔グループ(G)(G)‥‥
毎に安定した火炎が形成される燃焼範囲においては、各
炎孔グループ(G)(G)‥‥の火炎が一体化しないように有
効に火炎を分断できる幅であり、その燃焼範囲を超過し
た場合は、各炎孔グループ(G)(G)‥‥の火炎がこの非炎
孔形成領域(N1)(N1)‥‥を乗り超え、一体化し得る幅で
ある。一方の幅広の非炎孔形成領域（以下、非炎孔形成
領域(N2)とする。）は、上記各炎孔グループ(G)(G)‥‥
毎に安定した火炎を形成し得る燃焼範囲を超え、所望の
最大燃焼量においても、この非炎孔形成領域(N2)(N2)‥
‥によって囲撓され区画された各炎孔グループ(G)(G)‥
‥の火炎が一体化しないように有効に分断できる幅であ
る。

【００１８】上記構成の予混合式バーナの機能につい
て、以下に説明する。先ず、着火時においては、パイロ
ットバーナ等により予混合式バーナの一部に着火する
が、この火炎は、各炎孔グループ(G)(G)‥‥毎に順次に
火炎が伝播するように形成され、従来のように、火炎が
瞬時に保炎体表面全体に広がるといったことが無いた
め、着火音，衝撃も小さく抑えることができる。また、
火炎の保炎性、安定性を著しく高めてあるため、着火
後、速やかに所定の火炎形状を形成することができる。

【００１９】そして、この発明に係る保炎体(10)におい
ては、各炎孔グループ(G)(G)‥‥毎に形成される火炎
は、各炎孔グループ(G)(G)‥‥の複数の炎孔(11)(11)‥
‥から噴出する予混合気によるものであり、これらによ
る火炎は、予混合気の供給量を増加していくと、隣り合
う炎孔(11)からの火炎と一体化し、より大きな火炎とな
っていく。

【００２０】しかし、この発明に係る予混合式バーナに
おいては、各炎孔グループ(G)(G)‥‥を互いに所定距離
を隔てて形成し、その間に非炎孔形成領域(N1),(N2),‥
‥を設けてあるため、各炎孔グループ(G)(G)‥‥毎の火
炎の一体化が防止される（図２参照）。従って、予混合
気の供給量を増加して、高燃焼負荷としても、各炎孔グ
ループ(G)(G)‥‥毎に火炎が独立して形成され、従来の
ものより燃焼反応に寄与する領域が広がり、予混合気の
供給圧力の変動により、予混合気の噴出速度が変化して
も、燃焼速度との釣り合い状態が持維し、また釣り合い
状態が破れても、容易に回復し、安定した燃焼が行われ
る。

【００２１】そして、更に、予混合気の供給量を増加
し、より高い燃焼負荷状態とすると、上記の各炎孔グル
ープ(G)(G)‥‥毎の火炎が、幅狭の非炎孔形成領域(N1)
(N1)‥‥を乗り超え、一体化する。しかし、幅広の非炎
孔形成領域(N2)(N2)‥‥によって囲撓され区画された各
炎孔グループ(G)(G)‥‥の火炎は、この非炎孔形成領域
(N2)(N2)‥‥によって火炎を有効に分断されており、火
炎はこれ以上は一体化しない。

【００２２】従って、予混合気の供給量を大幅に増大し
て、従来以上の高燃焼負荷としても、幅広の非炎孔形成
領域(N2)(N2)‥‥によって囲撓される炎孔グループ(G)
(G)‥‥毎に火炎が独立して形成され、上述同様に燃焼
反応に寄与する領域が広がり、予混合気の供給圧力の変
動により、予混合気の噴出速度が変化しても、燃焼速度
との釣り合い状態が持維し、また釣り合い状態が破れて
も、容易に回復し、安定した燃焼が行われる。

【００２３】以上のように、この発明に係る予混合式バ
ーナにおいては、各炎孔グループ(G)(G)‥‥間を区画す
る非炎孔形成領域(N1),(N2),‥‥を複数種の幅でもって
形成し、より大なる幅の非炎孔形成領域で囲撓される複
数の炎孔グループをより小なる幅の非炎孔形成領域によ
って区画するように、各炎孔のグループを配置形成した
ことにより、燃焼負荷の増大に伴い、より幅狭の非炎孔
形成領域からより幅広の非炎孔形成領域によって火炎を
確実に分割し、燃焼負荷の程度に応じた形状寸法の火炎
を形成して燃焼反応に関与する領域を拡大することがで
きる。そのため、この発明に係る予混合式バーナによれ
ば、低負荷燃焼から高負荷燃焼まで安定した保炎、即
ち、燃焼が可能となり、ターンダウン比が飛躍的に向上
する。

【００２４】ここで、この発明に係る予混合式バーナに
おいては、非炎孔形成領域(N2)(N2)‥‥のうち、少なく
とも最も幅広の非炎孔形成領域については、当該非炎孔
形成領域(N2)(N2) ‥‥に、適宜の個数の炎孔(11)(11)
‥‥を形成している。図示する実施例においては、２種
類の幅の非炎孔形成領域(N1)(N1)‥‥,(N2)(N2) ‥‥で
あるので、幅広の非炎孔形成領域(N2)(N2)‥‥の幅方向
の中ほどに、当該領域(N2)(N2)‥‥の長手方向に沿って
形成してある。このように幅広の非炎孔形成領域(N2)(N
2)‥‥に炎孔(11)(11)‥‥を形成することにより、燃焼
時の保炎性並びに着火時の火移り性を高めている。

【００２５】即ち、予混合気の供給量を増加した高負荷
燃焼時に各炎孔グループ(G)(G)‥‥の火炎を確実に分断
し得るように各非炎孔形成領域(N1),(N2),‥‥を幅広く
形成すると、バーナへの着火時に、着火済みの炎孔グル
ープ内の火炎が隣の各炎孔グループより噴出する予混合
気に点火し難く、結果として、火炎が保炎体全面に広が
り難くなる。そのため、非炎孔形成領域の中程に炎孔(1
1)(11)‥‥を形成し、この炎孔(11)(11)‥‥から噴出す
る予混合気に一端火移りさせることにより、隣の炎孔グ
ループから噴出する予混合気に容易に着火することがで
きる。尚、このように非炎孔形成領域の中程に炎孔を形
成した場合、高負荷燃焼時にリフトしようとする炎孔グ
ループ(G)(G)‥‥毎の火炎の基部繼L炎孔からの小火
炎によって保温できるため、保炎性を一層向上すること
ができる。

【００２６】上記の図１，２に示す実施例では、各炎孔
グループ(G)(G)‥‥における炎孔(11)(11)‥‥の配設範
囲は略菱形形状をなすように配設してあるが、この発明
に係る予混合式バーナにおいては、各炎孔グループ(G)
(G)‥‥における炎孔(11)(11)‥‥の配設範囲は略菱形
形状に限らず、図３〜５に示すように、四角形形状（図
３，４）、円弧形状（図５）等であってもよく、その
他、六角形状等種々変更可能である。

【００２７】更に、上記の図１〜３に示す実施例におい
ては、各炎孔グループ(G)(G)‥‥内の炎孔内の個数を同
数としてあるが、この発明に係る予混合式バーナにおい
ては、各炎孔グループ(G)(G)‥‥における炎孔の個数は
同数にする必要はなく、図４，５に示すように、各炎孔
グループ(G)(G)‥‥毎に、炎孔の個数が適宜相違するよ
うにしてもよい。

【００２８】これらの図４，５に示す実施例のように各
炎孔グループ(G)(G)‥‥内の炎孔数、即ち、各炎孔グル
ープの配設範囲を相違させることにより、各炎孔グルー
プに形成される火炎に大小が生じ、バーナ全体としての
火炎形状には、適宜に長短が生じるため、保炎性が高ま
ると共に各炎孔グループ(G)(G)‥‥による火炎の共振周
波数が互いに相違し、従って、バーナ全体としては共振
周波数が分散し、燃焼共鳴音の発生を有効に防止でき
る。よって燃焼時、特に、高負荷燃焼時の騒音が低減さ
れると共に、安定した燃焼を行うことができるという効
果を発揮する。

【００２９】更に、上記の図１〜５に示す実施例では保
炎体(10)は、セラミック粒子を焼結して形成し、この形
成体にグループ分けする如く炎孔を形成したものであっ
たが、この発明に係る予混合式バーナでは、基本構成と
なる保炎板は、煉瓦状のもの等、他の材質（耐熱性を有
する材料が好ましい。）で形成したものであってもよ
い。

【００３０】また、上記の図１〜５に示す実施例におい
ての炎孔は、上記のような材質の平板状材料からなる保
炎板に直接、所定個数の炎孔からなる炎孔グループ毎に
区画形成したものであるが、この発明に係る予混合式バ
ーナにおいては、非炎孔形成領域に相当する枠部を有
し、かつ、各炎孔グループに相当する窓孔を備えた枠状
体を、全面に炎孔を有する従来型の保炎板の表面側、或
いは、裏面側に、取付けることによって間接的に形成し
たものであってもよい。例えば、図６に示すように、略
全面に多数の炎孔(11)(11)‥‥を実質上均等に配置した
保炎板(10)に対し、その一表面側に枠状体(20)を配置す
る。この枠状体(20)には、複数の窓孔(21)(21)‥‥を形
成してあり、その夫々の窓孔(21)は、上記保炎板(10)上
の所定個数の炎孔(11)(11)‥‥が露出する寸法形状とし
てある。更に、この枠状体(20)における窓孔(21)(21)‥
‥間の枠部(22)(22)‥‥は、夫々、複数種の幅でもって
形成してあり、より大なる幅の枠部(22)で囲撓される複
数の窓孔(21)(21)‥‥を、より小なる幅の枠部(22)によ
って区画するように形成してある。従って、この枠状体
(20)を上記保炎板(10)の表面側或は裏面側に配設するこ
とにより、窓孔(21)(21)‥‥によって各炎孔グループ
(G)(G)‥‥が構成でき、枠部(22)(22)‥‥によって非炎
孔形成領域(N1),(N2),‥‥が構成できる。尚、この図６
に示す実施例の保炎板は、図示の如く、一個ずつ独立し
た炎孔を形成したものであるが、発泡セラミック，セラ
ミック粒子焼結ブロック等の多孔質材料からなる保炎
板，或は、平形と波形のリボンを積層することにより多
数の炎孔を形成した多孔質ブロックからなる保炎板に対
しても本発明を容易に適用可能である。

【００３１】加えて、予混合式バーナの基本となる形状
は、上記の図１〜４，６に示す実施例においては、矩形
平板状となっているが、この発明に係る予混合式バーナ
においては、矩形平板状に限らず、円板形状（図５参
照）、曲面状、円筒状等であってもよく、従って、この
予混合式バーナの利用目的、或いは、適用しようとする
熱機器の炉形状等に応じて適宜、変更可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る予
混合式バーナは、低負荷燃焼時にはすべての非炎孔形成
領域によって保炎体表面の燃焼火炎を複数の小グループ
に分割して燃焼反応に関与する領域を拡大することがで
き、高負荷燃焼に移行するに従って、より幅の広い非炎
孔形成領域によって区画された大きな火炎を得ることが
でき、これによって安定した保炎が達成できるため、低
負荷燃焼から高負荷燃焼まで安定した保炎、即ち、燃焼
が可能となり、ターンダウン比が飛躍的に向上する。

【００３３】更に、この発明に係る予混合式バーナは、
複数の非炎孔形成領域のうち、少なくとも最も幅広の非
炎孔形成領域に、適宜の個数の炎孔を形成してあるた
め、この炎孔により、燃焼時の保炎性が一層向上し、着
火時の火移り性が向上する。

【００３４】従って、この発明によれば、広いターンダ
ウン比と高耐熱性を有する商品的価値の高い予混合式バ
ーナを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る予混合式バーナの一実施例を示
す平面図である。

【図２】図１に示す予混合式バーナの機能を説明するた
めの図面で、各炎孔グループを模式化して示す概略図で
ある。

【図３】この発明に係る予混合式バーナの他の実施例を
示す平面図である。

【図４】この発明に係る予混合式バーナの他の実施例を
示す平面図である。

【図５】この発明に係る予混合式バーナの他の実施例を
示す平面図である。

【図６】この発明に係る予混合式バーナの他の実施例を
示す平面図である。

【符号の説明】

(10) 保炎体 (11) 炎孔 (G)(G)‥‥ 炎孔のグループ (N1),(N2),‥‥ 非炎孔形成領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/02 F23D 14/12 - 14/18 F23D 14/58 F23D 14/74

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】保炎体(10)に多数の炎孔(11)(11)‥‥を
所定個数の炎孔グループ(G)(G)‥‥毎に区画形成し、こ
れら多数の炎孔(11)から予混合気を噴出させて、保炎体
(10)表面側にて燃焼火炎を形成する形式のバーナにおい
て、複数種の幅でもって上記各炎孔グループ(G)(G)‥‥
間を区画する非炎孔形成領域(N1),(N2),‥‥を形成する
と共に、より大なる幅の非炎孔形成領域で囲撓される複
数の炎孔グループを、より小なる幅の非炎孔形成領域に
よって区画するように、各炎孔グループ(G)(G)‥‥を配
置形成したことを特徴とする予混合式バーナ。
【請求項２】保炎体(10)に多数の炎孔(11)(11)‥‥を
所定個数の炎孔グループ(G)(G)‥‥毎に区画形成し、こ
れら多数の炎孔(11)から予混合気を噴出させて、保炎体
(10)表面側にて燃焼火炎を形成する形式のバーナにおい
て、複数種の幅でもって上記各炎孔グループ(G)(G)‥‥
間を区画する非炎孔形成領域(N1),(N2),‥‥を形成する
と共に、より大なる幅の非炎孔形成領域で囲撓される複
数の炎孔グループを、より小なる幅の非炎孔形成領域に
よって区画するように、各炎孔グループ(G)(G)‥‥を配
置形成し、少なくとも最大幅の非炎孔形成領域に炎孔(1
1)(11)‥‥を形成したことを特徴とする予混合式バー
ナ。