JP3360777B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主炎形成のための主炎
バーナと主炎を安定化させる補助炎形成のための補助炎
バーナとに、夫々独立に混合気が供給される燃焼装置の
改良に関するものである。本明細書では、燃料ガス濃度
の比較的濃い混合気（燃料過剰混合気）で燃焼する濃燃
焼と、燃料ガス濃度の比較的薄い混合気（空気過剰混合
気）で燃焼する淡燃焼とを併用することにより、安定燃
焼下において排気中の窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と
いう）濃度の低濃度化を実現することが可能な燃焼装置
について説明する。

【０００２】

【従来の技術】従来、淡燃焼の平板状主炎バーナの両側
面に、主炎安定化のための濃燃焼の補助炎バーナを設
け、主炎バーナ上部の長手方向に沿って主炎孔列を並設
し、補助炎バーナ上部の長手方向に沿って補助炎孔列を
並設し、これらを覆いにより部分的に塞いだ構成の燃焼
装置が知られている（特開平６―９４２２２号公報参
照）。

【０００３】図１３〜図１６は、上記装置の内部構成を
示すものである。上記装置は、主炎バーナ１０１、その
主炎用混合気室１０３、及び補助炎バーナ１０５の補助
炎用内側混合気室１０７を形成する板状部材１０９（図
１５及び図１６を参照）と、板状部材１０９の両側面に
取付けることにより、補助炎バーナ１０５の補助炎用外
側混合気室１１１を形成する２枚の保炎板１１３（図１
５及び図１６を参照）とを備える。主炎バーナ１０１〜
補助炎用内側混合気室１０７は、夫々板状部材１０９
を、図１５及び図１６に示すような断面形状の膨らみを
持たせることにより形成される。一方、補助炎用外側混
合気室１１１も、２枚の保炎板１１３を、図１５及び図
１６に示すような断面形状の膨らみを持たせて板状部材
１０９の両側に取付けることにより形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記装置に
おいては、内側混合気室１０７の図１３及び図１４で示
す右側端部は、外側混合気室１１１に連通する切出し開
口部１１５になっている。

【０００５】そのため、燃料過剰混合気は、内側混合気
室１０７の図１３及び図１４で示す左側端部に形成され
た燃料過剰混合気導入口１１７から内側混合気室１０７
内に導入され、内側混合気室１０７から上記切出し開口
部１１５を通して図１３、図１４の右方向に略水平に
（即ち、図１３及び図１４の上部に位置する主炎孔列の
長手方向に沿って）吐出され、外側混合気室１１１に導
入されることとなる。

【０００６】よって、上記補助炎孔列が、主炎孔列と略
同一長さに設定され、しかも、主炎孔列に沿ってその両
側に設けられ、外側混合気室１１１は上記補助炎孔列に
均一に燃料過剰混合気を供給するように構成されている
にも拘わらず、内側混合気室１０７から吐出された燃料
過剰混合気は、上記補助炎孔列の長手方向中央部付近か
ら分散して各補助炎孔から略均一に吐出されるのではな
しに、その大部分が、上記補助炎孔列の図２１及び図２
２の右端側に位置する極く僅かの補助炎孔から集中的に
吐出されてしまうこととなる。

【０００７】このように、燃料過剰混合気の吐出が補助
炎孔列中の特定箇所に偏っていると、補助炎が全く形成
されない主炎孔が多くなるので、補助炎が主炎孔列に沿
って満遍なく形成される場合と異なり主炎の安定化を図
ることが著しく困難となる。そのため、安定燃焼範囲が
狭くなるのみならず、例えば、爆発点火等の不具合に起
因して大きな着火音が発生する等、騒音が大きくなると
いう問題点があった。

【０００８】また、上記装置においては、内側混合気室
１０７は充分な長さでないために、燃料過剰混合気が燃
料ガスと空気が充分に混合されずに切出し開口部１１５
を通して吐出され、不完全燃焼を招くという問題点もあ
った。

【０００９】従って本発明の目的は、主炎形成のための
主炎バーナと主炎を安定化させる補助炎形成のための補
助炎バーナとに、夫々独立に混合気が供給される燃焼装
置において、安定燃焼範囲が比較的広く、且つ、着火音
等の大きな騒音や、不完全燃焼を抑制することが可能な
燃焼装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に従う燃焼装置
は、主炎形成のための主炎バーナと主炎を安定化させる
補助炎形成のための補助炎バーナとに、夫々独立に混合
気が供給されるもので、上記主炎バーナが、所定距離範
囲に亘って配置された主炎孔の列を備えており、上記補
助炎バーナが、上記主炎孔の列に沿って配置された補助
炎孔の列と、燃料と空気とを混合して濃混合気を生成す
る濃混合気生成室と、上記濃混合気生成室から供給され
た濃混合気を、上記補助炎孔に略均一に分配するように
形成された濃混合気分配室とを備え、上記濃混合気生成
室が、上記補助炎孔の列の方向に対して平行に設けら
れ、上記濃混合気分配室に連通する濃混合気吐出孔を備
える。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、外部から濃混合気生成室内
に供給される燃料及び空気は、濃混合気生成室において
濃混合気に生成され、その濃混合気は、濃混合気生成室
から補助炎孔の上記列の方向に沿って設けられた濃混合
気吐出孔を通じて、上記補助炎孔方向に向けて濃混合気
分配室内に吐出される。

【００１２】そのため、上記濃混合気吐出孔から吐出さ
れた濃混合気は、各補助炎孔から略均一に、しかも、満
遍なく吹き出されることとなるので、従来のように、吐
出された濃混合気が特定の補助炎孔にのみ偏って供給さ
れる不具合は解消される。

【００１３】従って、安定燃焼範囲を従来のものより広
くとることができ、且つ、着火音等の大きな騒音を抑制
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。

【００１５】図１〜図３は、本発明の燃焼装置の一実施
例として、給湯機に適用される燃焼装置を構成する濃淡
燃焼バーナを示す。

【００１６】この濃淡燃焼バーナは、空気過剰混合気で
主炎を形成する淡燃焼と、燃料過剰混合気で主炎を安定
化させるための補助炎を形成する濃燃焼とが並行して行
える構成となっている。このような構成の濃淡燃焼バー
ナが、該バーナから見て図１左側に位置する空気導入部
（図４において符号２３で示す）と、空気導入部２３の
図１右側に空気導入部２３に隣接して設けられたガスマ
ニホールド（図４において符号２５で示す）とに沿って
複数個並設されて上記燃焼装置が形成される。

【００１７】濃淡燃焼バーナは、図１に示す淡燃焼バー
ナ（主炎バーナ）１及び濃燃焼バーナ（補助炎バーナ）
３の内側混合気室５が形成された平板状部材（図３にお
いて符号７で示す）と、淡燃焼バーナ１の両側面上部
に、バーナ１の上側部分を挟んだ状態で濃燃焼バーナ３
の外側混合気室９を形成するための２枚の保炎板（図３
において符号１１及び１３で示す）とを備える。

【００１８】淡燃焼バーナ１は、主炎形成用の空気過剰
混合気を導入する主炎用混合気室１５、図２に示すよう
に、主炎用混合気室１５の上端部長手方向に沿って配置
されたスリット状の主炎吹出し口１７の列及び、主炎用
混合気室１５の空気導入部２３側に形成された混合気導
入口１９を備える。

【００１９】主炎用混合気室１５は、主炎を形成するた
めの空気過剰混合気の導入が可能なように、図３に示す
ような断面形状を呈する膨らみを持たせて上記平板状部
材７の側面に略Ｕ字状に形成されている。混合気導入口
１９は、断面が略楕円状を呈するように形成されてい
る。なお、混合気導入口１９には、空気過剰混合気を導
入するために、基部をガスマニホールド２５に固定され
た主炎用ガスノズル２１の先端部が対面している。

【００２０】濃燃焼バーナ３は、補助炎形成用の燃料過
剰混合気を導入する内側混合気室５、内側混合気室５の
空気導入部２３側に形成された混合気導入口２７、内側
混合気室５から供給された混合気を受けて主炎を安定化
させる補助炎を形成する外側混合気室９及び、外側混合
気室９の上端部長手方向に沿って配置された略矩形状の
補助炎吹出し口２９の列を備える。

【００２１】本実施例では、内側混合気室５は、濃淡燃
焼バーナの略中央に位置するように、主炎バーナ１と共
に平板状部材７に形成されている。即ち、内側混合気室
５は、補助炎を形成するための燃料過剰混合気の導入が
可能なように、図３に示すような断面形状を呈する膨ら
みを持たせて平板状部材７の側面に略Ｌ字状に形成され
ている。このように、内側混合気室５を略Ｌ字状に形成
することにより燃料過剰混合気の流れが変化し、燃料ガ
スと空気との混合性が高まる。

【００２２】外側混合気室９は、既述のように、主炎バ
ーナ１を形成する平板状部材７の両側壁面と、２枚の保
炎板１１、１３とにより画定されるものである。混合気
導入口２７は、断面が略円形状を呈するように形成され
ている。なお、混合気導入口２７には、燃料過剰混合気
を導入するために、基部をガスマニホールド２５に固定
された補助炎用ガスノズル３１の先端部が対面してい
る。

【００２３】更に、本実施例では、前記内側混合気室５
は、混合気導入口２７と同軸の渦流室３３と、該渦流室
３３の上方で、且つ、濃淡燃焼バーナの略中央部に位置
する部位に形成された混合気吐出室３５とから構成され
る。そして、混合気吐出室３５の図１表面側の側壁及び
図１裏面側の側壁には、夫々対応するようにして、前記
外側混合気室９に連通する複数の円形状混合気吐出孔３
７が、補助炎吹出し口２９の列の方向に対して平行に２
列に分散配置されている（図４も併せて参照）。

【００２４】渦流室３３は、図５に示すように、断面が
略円形状を呈するように形成されている。一方、混合気
吐出室３５は、図５に示すように、渦流室３３の上部に
おいて、符号Ｈで示す部位の断面が、渦流室３３よりも
幅の狭い長円状に形成されている。

【００２５】このように、混合気吐出室３５の符号Ｈで
示した部位の幅を、渦流室３３のそれよりも狭まく設定
することによって混合気の流れに渦が発生し、整流効果
を高めることができるので、濃燃焼バーナ３における混
合気濃度を高精度に調整することが可能になり、各混合
気吐出孔３７から図５の左右方向に吐出する混合気濃度
を均一化させることも可能となる。また、濃淡燃焼バー
ナへの入熱量の大きさに対応させて、渦流室３３や混合
気吐出室３５の流路容量寸法を変更したり、混合気吐出
孔３７の数やそれらの孔径を変更することもできる。

【００２６】上記構成によれば、ガスマニホールド２５
から主炎用ガスノズル２１を通して混合気導入口１９に
流入した燃料ガスは、主炎用混合気室１５において空気
導入部２３から混合気導入口１９に流入した一次空気と
混合されて空気過剰混合気となる。この空気過剰混合気
は、主炎用混合気室１５内を上昇して主炎吹出し口１７
から主炎３９となってバーナ上部に吹き出される。

【００２７】一方、ガスマニホールド２５から補助炎用
ガスノズル３１を通して混合気導入口２７に流入した燃
料ガスは、渦流室３３において渦流となり、空気導入部
２３から混合気導入口２７を通して渦流室３３に流入し
て渦流となった一次空気と混合されて燃料過剰混合気と
なる。この燃料過剰混合気は、渦流室３３から混合気吐
出室３５に流入し、各混合気吐出孔３７から補助炎吹出
し口２９方向、即ち、濃淡燃焼バーナの上部方向に向け
て外側混合気室９に吐出される。

【００２８】上記のようにして各混合気吐出孔３７から
吐出された燃料過剰混合気は、混合気吐出室３５及び各
混合気吐出孔３７が、濃淡燃焼バーナの略中央部に位置
しているために、図１に示すように、各補助炎吹出し口
２９に向って略均一に供給され、各補助炎吹出し口２９
から補助炎４１（図５に示す）となって満遍なく吹き出
されることとなる。

【００２９】そのため、従来のように、内側混合気室５
から外側混合気室９に向けて吐出された燃料過剰混合気
が、図１の右方向に向けて略水平に吐出されるようなこ
とはなく、特定の補助炎吹出し口２９にのみ偏って供給
される不具合は生じない。よって、安定燃焼範囲を従来
の濃淡燃焼バーナより広くとることができ、且つ、着火
音等の大きな騒音を抑制することができる。

【００３０】また、上記装置の成形時に、補助炎用ガス
ノズル３１が混合気導入口２７の中心位置からずれた位
置に設置されても、補助炎用ガスノズル３１から吐出さ
れた燃料ガスと空気導入部２３から流入する一次空気と
の混合気は、幅の狭い混合気吐出室３５にぶつかり内側
混合気室５の両側壁に設けられた各混合気吐出孔３７か
ら均一に吐出される。

【００３１】図６及び図７は、上記実施例の第１変形例
に係る内側混合気室の構成を示す。

【００３２】本変形例では、上述した内側混合気室の横
方向から見た形状を、バット状にしたものである。本変
形例においても、内側混合気室４３を形成する図６表面
側の側壁と図６裏面側の側壁とに夫々対応するようにし
て形成された２列の各混合気吐出孔４５は、上記実施例
の場合と同様に濃淡燃焼バーナの略中央部に位置してい
る。そのため、各混合気吐出孔４５から吐出された混合
気は、図２及び図３に示した各補助炎吹出し口２９に向
って略均一に供給されることとなるので、上記実施例よ
りも容易な加工で略同様な効果を奏し得る。

【００３３】図８及び図９は、上記実施例の第２変形例
に係る内側混合気室の構成を示す。

【００３４】本変形例でも、内側混合気室の横方向から
見た形状を、第１変形例におけると同様にバット状にす
ると共に、内側混合気室５９を形成する図８表面側の側
壁及び裏面側の側壁から下面にかけての部位に夫々対応
させて、円形状の混合気吐出孔６１を、補助炎吹出し口
２９の列の方向に沿って並設した。各混合気吐出孔６１
は、上記両側壁から下面にかけての、濃淡燃焼バーナの
略中央に相当する部位に形成されている。

【００３５】本変形例においても、各混合気吐出孔６１
は、上記第１変形例の場合と同様に濃淡燃焼バーナの略
中央部に位置しているので、上記第１変形例におけると
略同様な効果を奏し得る。また、各混合気吐出孔６１の
位置が下方に設定されているために、各混合気吐出孔６
１と補助炎吹出し口２９までの間の距離を長くすること
ができるので、内側混合気室５９の長さを変えずに混合
気の整流効果を高めることもできる。

【００３６】図１０及び図１１は、上記実施例の第３変
形例に係る内側混合気室の構成を示す。

【００３７】本変形例では、渦流室６７の下方で、且
つ、濃淡燃焼バーナの略中央部に位置する部位に混合気
吐出室６９を形成し、混合気吐出室６９の図１０表面側
の側壁及び裏面側の側壁に、夫々対応させて縦長スリッ
ト状の混合気吐出孔７１を、補助炎吹出し口２９の列に
沿って並設した。本変形例においても、渦流室６７を、
図５に示すように、断面が略円形状を呈するように形成
し、一方、混合気吐出室６９を、図５に示すように、渦
流室６７の下部において、断面が渦流室６７よりも幅の
狭い長円状に形成することとすれば、上記実施例におけ
ると同様に、濃燃焼バーナ３における混合気濃度を高精
度に調整することが可能になり、各混合気吐出孔７１か
ら図５の左右方向に吐出する混合気濃度を均一化させる
ことも可能となる。また、各混合気吐出孔７１の位置が
下方に設定されているために、各混合気吐出孔７１と補
助炎吹出し口２９までの間の距離を長くすることができ
るので、混合気の整流効果を高めることもできる。

【００３８】図１２は、上記実施例の第４変形例に係る
内側混合気室の構成を示す。

【００３９】本変形例では、内側混合気室７３は、前記
補助炎吹出し口２９の列の方向に沿って伸びて、略Ｕ字
状に折り曲げられて形成されており、内側混合気室７３
の混合気移動方向下流側端部７５は、濃淡燃焼バーナの
略中央に相当する部位に位置決めされている。そして、
上記部位の図１２表面側の側壁及び裏面側の側壁に、夫
々対応するようにして、複数個の円形状混合気吐出孔７
７が、補助炎吹出し口２９の列の方向に沿って２列に配
置されている。

【００４０】本変形例においても、各混合気吐出孔７７
は、上記第１〜第３変形例の場合と略同様に濃淡燃焼バ
ーナの略中央部に位置しているので、上記第１〜第３変
形例におけると略同様な効果を奏し得る。また、混合気
移動方向下流側端部７５が、補助炎吹出し口２９の列の
方向に沿って伸びて、略Ｕ字状に折り曲げられて形成さ
れているので、内側混合気室７３内での混合気の移動方
向が変り、補助炎吹出し口２９までの間の距離を長くす
ることができるので、一次空気と燃料ガスとの混合性を
高めることもできる。

【００４１】なお、上記内容は、あくまで本発明の一実
施例及びその変形例に関するものであって、本発明が上
記内容のみに限定されることを意味するものでないのは
勿論である。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主炎形成のための主炎バーナと主炎を安定化させる補助
炎形成のための補助炎バーナとに、夫々独立に混合気が
供給される燃焼装置において、安定燃焼範囲が比較的広
く、且つ、着火音等の大きな騒音を抑制することが可能
な燃焼装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼装置の一実施例として、給湯機に
適用される燃焼装置を構成する濃淡燃焼バーナを示す側
面図。

【図２】図１のバーナの平面図。

【図３】図１のバーナのＡ−Ａ´線断面図。

【図４】図１のバーナの要部側面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ´線断面図。

【図６】第１変形例に係る内側混合気室の構成を示す側
面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ´線断面図。

【図８】第２変形例に係る内側混合気室の構成を示す側
面図。

【図９】図８のＤ−Ｄ´線断面図。

【図１０】第３変形例に係る内側混合気室の構成を示す
側面図。

【図１１】図１０のＥ−Ｅ´線断面図。

【図１２】第４変形例に係る内側混合気室の構成を示す
側面図。

【図１３】従来の濃淡燃焼を構成する平板状部材の側面
図。

【図１４】図１３の平板状部材に、保炎板を取付けた状
態を示す側面図。

【図１５】図１４のＦ−Ｆ´線断面図。

【図１６】図１４のＧ−Ｇ´線断面図。

【符号の説明】

１ 淡燃焼バーナ（主炎バーナ） ３ 濃燃焼バーナ（補助炎バーナ） ５ 内側混合気室 ７ 平板状部材 ９ 外側混合気室（濃混合気分配室） １１、１３ 保炎板 ２７ 混合気導入口 ２９ 補助炎吹出し口 ３１ 補助炎用ガスノズル ３３ 渦流室 ３５ 混合気吐出室（濃混合気生成室） ３７ 混合気吐出孔

フロントページの続き (72)発明者 有田 譲次 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 安達 恵治 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (72)発明者 志智 義範 兵庫県神戸市東灘区魚崎浜町43番１号 日本ユプロ株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−129614（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347013（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323513（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−42917（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−94222（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278006（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−293836（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23D 14/02 F23D 14/08 F23D 14/62 F23C 11/00 329 - 330

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主炎形成のための主炎バーナと主炎を安
   定化させる補助炎形成のための補助炎バーナとに、夫々
   独立に混合気が供給される燃焼装置において、 前記主炎バーナが、所定距離範囲に亘って配置された主
   炎孔の列を備えており、 前記補助炎バーナが、 前記主炎孔の列に沿って配置された補助炎孔の列と、 燃料と空気とを混合して濃混合気を生成する濃混合気生
   成室と、 前記濃混合気生成室から供給された濃混合気を、前記補
   助炎孔に略均一に分配するように形成された濃混合気分
   配室とを備え、 前記濃混合気生成室が、前記補助炎孔の列の方向に対し
   て平行に設けられ、前記濃混合気分配室に連通する濃混
   合気吐出孔を備える燃焼装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記濃混合気吐出孔が、前記補助炎孔の列の略中央部に
   対応する部位に設けられている燃焼装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の装置におい
   て、 前記濃混合気吐出孔が複数個設けられており、これらの
   濃混合気吐出孔が、前記補助炎孔の列の方向に分散配置
   されている燃焼装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項記
   載の装置において、 前記濃混合気吐出孔の列が、前記補助炎孔の列方向から
   見て前記濃混合気生成室の下部に設けられている燃焼装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
   載の装置において、 前記濃混合気生成室が、前記補助炎孔の列の方向に対し
   て屈曲して形成されている燃焼装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記
   載の装置において、 前記濃混合気生成室が、前記補助炎孔の列の方向に沿っ
   て伸びて略Ｕ字状に形成されていて、前記濃混合気生成
   室の濃混合気移動方向下流側端部が、前記補助炎孔の列
   の略中央部に対応する部位に設定されており、 前記濃混合気吐出孔が、前記端部に形成されている燃焼
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記
   載の装置において、 前記濃混合気生成室の、前記濃混合気吐出孔が形成され
   ている部位が、前記濃混合気生成室の他の部位よりも扁
   平に設定されている燃焼装置。