JP3700279B2 - 元混合型表面燃焼バーナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、元混合型表面燃焼バーナに関するものであり、さらに詳しくは吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる燃焼能力を大きくした大きな横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気を混合した混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた横長型あるいは縦長型の元混合型表面燃焼バーナは、混合ガスをよく透過することができ、逆火しにくい構造をもっているので一般に使われているが、燃焼能力を大きくした大きなバーナの場合は表面燃焼プレートの面積が大きくなるため、表面燃焼プレートの形状や炉構造により燃焼ガスの流れが不均一になり、均一な火炎を得ることがむずかしい。
【0003】
すなわち、例えば、横長型の表面燃焼プレートの場合は、炉壁で火炎が冷却されることにより未燃ガス(COガスなど)の生成が多くなったり、縦長型の表面燃焼プレートの場合は、火炎が上方向に引かれる傾向にあるため、燃焼ガスの流れが不均一になり、均一な火炎を得ることがむずかしいという問題がある。
一般に、表面燃焼プレートは混合ガスの通過抵抗が大きいため、混合ガス透過量を増やすためには、混合ガスの圧力を上げるか又は表面燃焼プレートに混合ガス噴出孔を多数あける加工が施される。孔加工を施す場合、混合ガス噴出孔の大きさをあまり大きくすると逆火し易くなるため、小さい孔を多数あけることになる。
【0004】
しかし、均一に数多くの混合ガス噴出孔をあけた場合は、火炎相互の干渉があり、それぞれの孔から形成された小火炎が広い範囲でつながって、表面燃焼プレートからリフトし易くなり、リフトした場合は断火や振動燃焼、騒音などの原因となる。
バーナ表面に生じる多数の火炎を所望面域毎に区画して燃焼火炎の保炎を計る提案があるが(特開平3−213904号公報)、燃焼能力を大きくした大きな横長型あるいは縦長型元混合表面燃焼バーナの場合の上記問題を解決することは困難であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、数多くの混合ガス噴出孔をあけても断火や振動燃焼、騒音などの原因となる表面燃焼プレートからのリフトを抑制でき、燃焼ガスの流れを均一にして、均一な火炎を得ることができ、それにより低NOx化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる、燃焼能力を大きくした大きな横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題に鑑み鋭意研究した結果、横長型あるいは縦長型元混合表面燃焼バーナの表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的に、あるいは段階的に、あるいは両者を組み合わせて変化させることにより燃焼ガスの流れを均一にして均一な火炎を得ることができることを見出し本発明を成すに至った。
【0007】
すなわち本発明の請求項1の発明は、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた横長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するための隔壁で区画された複数の混合器を設け、各混合器にそれぞれ必要量の燃料ガスと燃焼用空気を供給して、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする横長型元混合型表面燃焼バーナである。
【0008】
本発明の請求項2の発明は、請求項1記載の横長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を前記表面燃焼プレート中央部において大きく、炉壁部に近い前記表面燃焼プレート両端部において小さくしたことを特徴とする。
【0009】
本発明の請求項3の発明は、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた縦長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するための隔壁で区画された複数の混合器を設け、各混合器にそれぞれ必要量の燃料ガスと燃焼用空気を供給して、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする縦長型元混合型表面燃焼バーナである。
【0010】
本発明の請求項4の発明は、請求項3記載の縦長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を前記表面燃焼プレート重力方向下部において大きく、前記表面燃焼プレート重力方向上部において小さくしたことを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項5の発明は、混合ガス噴出孔の分布密度および/または混合ガス噴出孔の孔径を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の横長型元混合型表面燃焼バーナあるいは請求項3あるいは請求項4記載の縦長型元混合型表面燃焼バーナである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、表面燃焼プレートに対する燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスの供給側に複数の混合器を設けた例を示す本発明の横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナの表面燃焼プレートの断面説明図である。
図1において、1Bは多数の混合ガス噴出孔2A、2B、2C・・・2Gを備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガス3A、3B、3C・・・・3Gを噴出させて噴出側に多数の微小火炎Fを形成して燃焼させるようにした表面燃焼プレートを示す。表面燃焼プレート1Bに対する混合ガスの供給側に混合ガス噴出孔2A、2B、2C・・・・2Gにそれぞれ燃料ガスと燃焼用空気を混合した混合ガスを供給するための複数の混合器4A、4B、4C、4D、・・・4Gを設けてある。各混合器には必要量のガスが図示しないガスの圧力を変化させるなどの方法により制御して送られている。
【0013】
そして上記のように、混合ガス噴出孔2Aからは3本の矢印で示したほぼ同じ量の混合ガス3Aが噴出するようにしてあり、混合ガス噴出孔2Bからは3本の矢印で示したほぼ同じ量の混合ガス3Bが噴出するようにしてあり、他の混合ガス噴出孔2C・・・・2Gからはそれぞれ3本の矢印で示したほぼ同じ量の混合ガス3C・・・・3Gが噴出するようにしてある。
そして表面燃焼プレート1Bの中央部の混合ガス噴出孔2Dから噴出する混合ガス3Dの量を最も多くして、他の混合ガス噴出孔2C、2B、2Aおよび2E、2F、2Gから噴出する混合ガス3C、3B、3Aおよび3E、3F、3Gの量を段階的に少なくなるようにしている。
【0014】
元混合型表面燃焼バーナにおいて、燃料ガスと燃焼用空気との混合が良くない場合は、未燃ガスの発生や、振動燃焼の原因となるため、混合器内で充分に混合した後に、表面燃焼プレート1Bへ供給してやることが必要となる。しかし、元混合型表面燃焼バーナの寸法が大きくなるに従い混合性能が悪くなる。この場合には上記のように一枚の表面燃焼プレート1Bに対して複数の混合器4A、4B・・を設けることにより、より良い混合を得ることができる。しかも、上記のように表面燃焼プレート1Bの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的および/または段階的に変化させることにより、燃焼能力を大きくした大きな横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナであっても、断火や振動燃焼の原因となる表面燃焼プレートからのリフトを抑制でき、燃焼ガスの流れを均一にして、均一な火炎を得ることができ、それにより低NOx化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる。
【0015】
図2は、表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に複数の混合器を設けた他の例を示す本発明の横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナの表面燃焼プレートの断面説明図である。
図2において、1Cは図示しない多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から図示しない燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎Fを形成して燃焼させるようにした表面燃焼プレートを示す。図1との相違点は表面燃焼プレート1Cに対する混合ガスの供給側に3個の混合器4A、4B、4Cを設け、混合器4Aと混合器4Bとの隔壁5Aと表面燃焼プレート1Cとの間に通路6を設け、かつ、混合器4Bと混合器4Cとの隔壁5Bと表面燃焼プレート1Cとの間にも通路6を設けたことである。各混合器には必要量のガスが図示しないガスの圧力を変化させるなどの方法により制御して送られている。
図2に示す横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナは、図1に示す横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナと同じ効果を奏するとともに、通路6を設けたことにより隔壁5Aと隔壁5Bにより火炎Fが切れることがなくなり、より均一な火炎Fが得られる。
【0016】
図3は、縦長型元混合型表面燃焼バーナを用いて燃焼を行った時の火炎の状態を示す説明図である。
縦長の表面燃焼バーナ1Dの場合も、上記のように例えば混合ガス噴出孔数を増やした場合、火炎の干渉による各種の問題があるが、同時に縦長の表面燃焼バーナ1Dの場合には、図3に示すように火炎Fが上方に向かって燃焼が行われる傾向があり、火炎Fは重力方向上部の方が火炎温度が高くなり、表面燃焼プレート1Dの温度も高くなり易い傾向がある。従って、表面燃焼プレート1Dの重力方向上部を通過する混合ガスの燃焼速度が大きくなる傾向にあり、逆火し易くなる。
このような場合は、表面燃焼プレート1Dの単位面積当たり噴出する燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスの量を表面燃焼プレート重力方向下部において大きく、表面燃焼プレート1Dの重力方向上部において小さくして全体のバランスをとることにより、均一な火炎Fが得られ、均一な安定燃焼を行うことができ、断火や振動燃焼の原因となる表面燃焼プレートからのリフトを抑制でき、それにより低NOx化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる。
【0017】
図4の(a)は、一定の孔径の混合ガス噴出孔の間隔を変化させて混合ガス噴出孔の分布密度を連続的に変えた、本発明で用いる表面燃焼プレートの例を示す平面説明図であり、図4の(b)は、混合ガス噴出孔の間隔を一定にして混合ガス噴出孔の孔径を連続的に変えた、本発明で用いる表面燃焼プレートの他の例を示す平面説明図である。
図4の(a)の表面燃焼プレートの場合は、一定の孔径の混合ガス噴出孔2の間隔をt1<t2<t3<t4<t5<t6と連続的に逐次大きくなるように変化させて混合ガス噴出孔の分布密度を連続的に変えた場合の例を示す。
図4の(b)の表面燃焼プレートの場合は、混合ガス噴出孔2の間隔tを一定にして混合ガス噴出孔の孔径をd1<d2<d3<d4<d5<d6と連続的に逐次大きくなるように変化させた場合の例を示す。
本発明においては、両者を組み合わせて使用することもできる。
【0018】
【発明の効果】
本発明の元混合型表面燃焼バーナは、燃焼能力を大きくした大きな元混合型表面燃焼バーナであっても燃焼ガスの流れを均一にして均一な火炎を得ることができ、それにより低NOx化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる。
本発明の元混合型表面燃焼バーナは構造が簡単で経済的であり、吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できるので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 表面燃焼プレートに対する燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスの供給側に複数の混合器を設けた例を示す本発明の横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナの表面燃焼プレートの断面説明図である。
【図2】 表面燃焼プレートに対する燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスの供給側に複数の混合器を設けた他の例を示す本発明の横長型あるいは縦長型元混合型表面燃焼バーナの表面燃焼プレートの断面説明図である。
【図3】 縦長型元混合型表面燃焼バーナを用いて燃焼を行った時の火炎の状態を示す説明図である。
【図4】 (a)は、一定の孔径の混合ガス噴出孔の間隔を変化させて混合ガス噴出孔の分布密度を連続的に変えた、本発明で用いる表面燃焼プレートの例を示す平面説明図であり、(b)は、混合ガス噴出孔の間隔を一定にして混合ガス噴出孔の孔径を連続的に変えた、本発明で用いる表面燃焼プレートの他の例を示す平面説明図である。
【符号の説明】
1B、1C、1D、1E、1F 表面燃焼プレート
2、2A、2B・・2G 混合ガス噴出孔
3A、3B・・3G 混合ガス
4A、4B・・4G 混合器
5A、5B 隔壁
6 通路
Claims (5)
- バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた横長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するための隔壁で区画された複数の混合器を設け、各混合器にそれぞれ必要量の燃料ガスと燃焼用空気を供給して、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする横長型元混合型表面燃焼バーナ。
- 前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を前記表面燃焼プレート中央部において大きく、炉壁部に近い前記表面燃焼プレート両端部において小さくしたことを特徴とする請求項1記載の横長型元混合型表面燃焼バーナ。
- バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた縦長型元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するための隔壁で区画された複数の混合器を設け、各混合器にそれぞれ必要量の燃料ガスと燃焼用空気を供給して、前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする縦長型元混合型表面燃焼バーナ。
- 前記表面燃焼プレートの単位面積当たり噴出する混合ガスの量を前記表面燃焼プレート重力方向下部において大きく、前記表面燃焼プレート重力方向上部において小さくしたことを特徴とする請求項3記載の縦長型元混合型表面燃焼バーナ。
- 混合ガス噴出孔の分布密度および/または混合ガス噴出孔の孔径を連続的および/または段階的に変化させることを特徴とする請求項1あるいは請求項2記載の横長型元混合型表面燃焼バーナあるいは請求項3あるいは請求項4記載の縦長型元混合型表面燃焼バーナ。
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