JP5626251B2 - 濃淡燃焼バーナ - Google Patents

Description

本発明は、濃炎孔や淡炎孔を備えた濃淡燃焼バーナに関し、特に、混合気の供給構造として、導入口の開口から内部に向けて燃料ガスを噴出させる一方、その噴出流の外周囲から空気を導入口の内部に対し供給することで、燃料ガスと空気とを混合させる構成を採用した場合において、燃料ガスと空気との混合促進を図るための技術に係る。

従来、低ＮＯｘ化を図るために空気比が１よりも大の淡混合気を淡炎孔にて燃焼させる一方、燃焼火炎の安定化を図るために空気比が１よりも小の濃混合気を燃焼させる濃炎孔を淡炎孔に隣接させるようにするという濃淡燃焼バーナが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。このような濃淡燃焼バーナとして、燃料ガスと空気とを混合させて淡混合気や濃混合気を生成させるために、種々の混合気の供給構造が採用されている。前記の特許文献１では、高濃度の燃料ガスを濃ガス導入路に導入する一方、別個に空気を空気導入路に導入し、内部で両導入路を多数の小径連通孔で互いに連通させて混合させるという供給構造が採用されている。

特開２００２−１１５８１６号公報

ところで、前記の特許文献１で提案のものの如く、一列の淡炎孔の両側に濃炎孔をそれぞれ配置して、淡炎孔を単に両側から挟んだだけの濃淡燃焼バーナではなくて、さらに淡炎孔の中心線上に延びるように一列の濃炎孔を追加することで短手方向（幅方向）において例えば濃−淡−濃−淡−濃というような配列で濃炎孔と淡炎孔とが交互に並ぶ構成の濃淡燃焼バーナの開発を本出願人において進めている。この場合には、短手方向の中央位置及び両外側位置の３列の濃炎孔に対しそれぞれ濃混合気を適正に供給する必要がある。本出願人においては、かかる濃混合気の供給構造として、１つの導入口に対し燃料ガスと、空気とを別々に導入し、内部で混合させて濃混合気とし、これを中央位置の濃炎孔と、両外側の濃炎孔とに対し分流させるという濃混合気の供給構造を基本にして開発を進めている。

ところが、十分に混合された状態の濃混合気を中央位置の濃炎孔や両外側位置の濃炎孔に対し分流させる必要があるところ、１つの導入口から導入された燃料ガスと空気との混合が十分に進んでいない段階で、前記各濃炎孔への分流位置まで到達してしまうと、各位置の濃炎孔において空気比の互いに異なる火炎が形成されたり、混合度合いの不均一化により安定した火炎の形成が図られなかったりという不都合発生の原因ともなる。これらに起因して、濃淡燃焼に基づく保炎性が実現し得ないばかりでなく、燃焼異音（燃焼騒音）発生の原因を招くことにもなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、１つの導入通路内に別個に供給された燃料ガスと空気とを内部で混合した上で複数部位に対し混合気を分流供給するという混合気の供給構造を採用するにあたり、導入通路内において燃料ガスと空気との混合促進を十分に図り、均一濃度の混合気にした上で分流させ得る濃淡燃焼バーナを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、長手方向に延びるように配列された淡炎孔と、この淡炎孔に隣接して長手方向に延びるように配列された２以上の濃炎孔とを備え、前記２以上の濃炎孔に対し共通の濃混合気導入通路から濃混合気が分流供給されるように構成されてなる濃淡燃焼バーナを対象にして、次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記混合気導入通路として、その上流端で開口する供給口において、ガスノズルが燃料ガスを下流側に向けて噴出可能に配設される一方、このガスノズルからの噴出流の外周側領域に空気が下流側に向けて供給可能に構成され、下流側において、前記２以上の濃炎孔に対する濃混合気の分流部位が前記濃混合気導入通路内に臨んで配設され、前記供給口と前記分流部位との中間位置において、前記燃料ガスと空気との混合を促進させるための混合促進部が配設されたものとする。そして、前記混合促進部として、前記濃混合気導入通路内の幅方向寸法を狭めるための狭窄部を備えたものとし、この狭窄部の幅方向の内幅を、前記ガスノズルの先端ノズル口の投影面積部分を少なくとも含む寸法に設定することとした（請求項１）。

本発明の場合、ガスノズルから供給口に対し噴出された燃料ガスの噴出流は前記狭窄部が存在しても、衝突することなく下流側に進行する一方、その噴出流の外周側領域の空気流が前記狭窄部に衝突し、この衝突により、狭窄部を通過する燃料ガスに向けて強制的に流れの向きが変えられる。このため、燃料ガスと空気とが互いに交差して混合されることになり、混合促進が図られる。一方、燃料ガスの噴出流は狭窄部に衝突することなく下流側に進行するため、狭窄部の存在による通路抵抗の急増大を回避して抑制させることが可能となる。

本発明の濃淡燃焼バーナにおいて、前記混合促進部として、前記狭窄部の通路部分内の下端側又は上端側を部分的に閉塞させた閉塞部をさらに備えて構成することができる（請求項２）。このようにすることにより、燃料ガスの噴出流の外周側領域の空気流の内、特に、下側又は上側の外周側領域に流れる空気を閉塞部に衝突させて流れの向きを燃料ガスの噴出流の側に強制的に変化させることが可能となる。このように燃料ガスと交差・衝突させることで、混合の促進がより図られる。

この場合、前記閉塞部の供給口側に臨む前面壁を、下流側に対し斜め勾配となるように傾斜させることができる（請求項３）。このようにすることにより、前記の外周側の空気流の流れの向きを燃料ガスの噴出流の側に確実に曲げさせることが可能となり、混合の促進をより確実に図ることが可能となる。

又、前記狭窄部が、通路部分の前記供給口側において幅方向両側を覆う前面壁を備えるものであれば、この幅方向両側の前面壁も、前記閉塞部の前面壁と同じ向きの斜め勾配となるように傾斜させることができる（請求項４）。このようにすることにより、狭窄部の前面壁に衝突する空気流を閉塞部に衝突する空気流と同じ向きに曲げることが可能となり、燃料ガスの噴出流に対し、空気流をより集中させて交差・衝突させて、混合の促進がより一層図られることになる。

さらに、前記閉塞部の前面壁を、前記狭窄部の前面壁よりも下流側にオフセットされた位置に配置することができる（請求項５）。このようにすることにより、閉塞部の前面壁も狭窄部の前面壁と上下流方向に同じ位置に設定されている場合に比べ、通路抵抗の増大をより抑制することが可能となる。

加えて、前記閉塞部の前面壁を、前記狭窄部の前面壁よりも小さい傾斜角の勾配を有するように設定することができる（請求項６）。このようにすることにより、前記の通路抵抗の増大抑制をより一層効果的に図ることができるようになる。

以上の濃淡燃焼バーナの混合促進部において、前記狭窄部の内幅を、前記分流部位の幅方向の厚みよりも大きい寸法に設定することができる（請求項７）。このようにすることにより、分流部位に対する分流供給がスムースに行われるようになる。

以上、説明したように、本発明の濃淡燃焼バーナによれば、燃料ガスの噴出流の外周側領域の空気流を狭窄部に衝突させて、狭窄部を通過する燃料ガスに向けて強制的に流れの向きを変えることができる。これにより、燃料ガスと空気とを互いに交差させて混合させることができ、混合促進を図ることができる。一方、燃料ガスの噴出流は狭窄部において衝突することなく下流側に進行するため、狭窄部の存在による通路抵抗の急増大を回避して抑制させることができる。

特に、請求項２によれば、混合促進部に、狭窄部の通路部分内の下端側又は上端側を部分的に閉塞させた閉塞部をさらに備えることで、燃料ガスの噴出流の外周側領域の空気流の内、特に、下側又は上側の外周側領域に流れる空気を閉塞部に衝突させて流れの向きを燃料ガスの噴出流の側に強制的に変化させることができ、燃料ガスと交差・衝突させることによる混合の促進をより図ることができるようになる。

請求項３によれば、閉塞部の供給口側に臨む前面壁を、下流側に対し斜め勾配となるように傾斜させることで、前記の外周側の空気流の流れの向きを燃料ガスの噴出流の側に確実に曲げさせることができるようになり、混合の促進をより確実に図ることができるようになる。

請求項４によれば、狭窄部が、通路部分の前記供給口側において幅方向両側を覆う前面壁を備えるものであれば、幅方向両側の前面壁も、前記閉塞部の前面壁と同じ向きの斜め勾配となるように傾斜させることで、狭窄部の前面壁に衝突する空気流を閉塞部に衝突する空気流と同じ向きに曲げることができ、燃料ガスの噴出流に対し、空気流をより集中させて交差・衝突させることができ、これにより、燃料ガスと空気との混合の促進をより一層図ることができるようになる。

請求項５によれば、閉塞部の前面壁を、狭窄部の前面壁よりも下流側にオフセットされた位置に配置することで、閉塞部の前面壁も狭窄部の前面壁と上下流方向に同じ位置に設定されている場合に比べ、通路抵抗の増大をより抑制することができるようになる。

請求項６によれば、閉塞部の前面壁を、狭窄部の前面壁よりも小さい傾斜角の勾配を有するように設定することで、前記の通路抵抗の増大抑制をより一層効果的に図ることができるようになる。

請求項７によれば、狭窄部の内幅を、前記分流部位の幅方向の厚みよりも大きい寸法に設定することで、分流部位に対する分流供給がスムースに行われるようになる。

本発明の濃淡燃焼バーナを組み込んだ燃焼装置の例を示し、図１（ａ）は斜視図状態で示す説明図であり、図１（ｂ）は断面図状態で示す説明図である。 本発明の実施形態の濃淡燃焼バーナの斜視図である。 図３（ａ）は図２のバーナの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＦ−Ｆ部拡大図である。 淡バーナ部を構成する第１プレート部材、外側濃バーナ部を構成する第２プレート部材、中央濃バーナ部を構成する第３プレート部材、及び、この中央濃バーナ部の両側に配設される淡炎孔列を構成する炎孔形成部材を、分解した状態で示す分解斜視図である。 図４の分解した状態を長手方向一側からみた状態で示す分解側面図である。 図４又は図５の第３プレート部材を展開した状態で示す斜視図である。 炎孔形成部材が第３プレート部材に組み付けられた状態で第２プレート部材間の開口に装入する手順を分解状態で示す参考図である。 図２のＡ−Ａ線で切断した状態の斜視図である。 図２のＡ−Ａ線で切断した状態の正面図である。 図９のＢ−Ｂ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図である。 図９のＣ−Ｃ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図である。 図９のＤ−Ｄ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図である。 図９のＥ−Ｅ線で切断した状態の部分拡大断面説明図である。 図９のＢ−Ｂ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの拡大断面説明図である。 図２のＧ−Ｇ線からみた部分拡大矢視図である。 図９のＨ−Ｈ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図である。 図１７（ａ）は図１３のＪ−Ｊ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図であり、図１７（ｂ）は図１３のＫ−Ｋ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図であり、図１７（ｃ）は図１３のＬ−Ｌ線に対応する位置で切断したときの濃淡燃焼バーナの部分斜視図である。 図１８（ａ）は混合促進部の断面を模式的に表した説明図であり、図１８（ｂ）は混合促進部の他の形態を示す図１８（ａ）対応図である。 図１９（ａ）は混合促進部の図１８（ｂ）以外の他の形態を示す図１８（ａ）対応図であり、図１９（ｂ）は混合促進部の図１８（ｂ）や図１９（ａ）以外の他の形態を示す混合促進部の図１８（ａ）対応図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る濃淡燃焼バーナを適用した燃焼装置２を示す。この燃焼装置２は、缶体２１内において、所定数の濃淡燃焼バーナ３，３，…を横に隣接させて並べた状態のバーナセットが固定されたものである。缶体２１の上部空間は燃焼空間２２とされ、下部空間２３に送風ファン２４からの燃焼用空気が供給される一方、各濃淡燃焼バーナ３の一側にガスマニホールド２５（図１（ｂ）にのみ示す）が配設され、このガスマニホールド２５から濃淡燃焼バーナ３毎に２つのガスノズル２６，２７が突出されている。一方（下段）のガスノズル２６は濃淡燃焼バーナ３の第１供給口３１に向けて、他方（上段）のガスノズル２７は濃淡燃焼バーナ３の第２供給口３２に向けて、それぞれ燃料ガスを噴出させ得るようになっている。そして、下部空間２３からの空気を各ガスノズル２６，２７の周囲から送風ファン２４の吐出圧により押し込んで、燃料ガス及び空気の双方を第１及び第２供給口３１，３２に供給し得るようになっている。この際、第１供給口３１は第２供給口３２よりもかなり大径に設定されて、より多くの空気を押し込むようにされる一方、第２供給口３２は比較的小径に設定されて、押し込む空気の量が絞られるようにされている。要するに、例えば第２供給口３２では、この第２供給口３２の開口の中心位置においてガスノズル２７が正対し、ガスノズル２７の先端口から第２供給口３２の内部奥方に向けて燃料ガスが噴出されることになる一方、ガスノズル２７の外周側の第２供給口３２の開口から空気が前記燃料ガスの噴出流の外周側領域に対し供給されるようになっており、前記の外周側領域が第２供給口３２に比して第１供給口３１の方が大きく設定されている。このようにして、第１供給口３１からは供給される燃料ガスに加え、その燃料ガス量に比して１．０倍よりも大きい所定の空気比となる量の空気が内部に供給される一方、第２供給口３２からは同様に供給される燃料ガスに加え、その燃料ガス量に比して１．０倍よりも小さい所定の空気比となる量の空気が内部に供給されるようになっている。なお、下部空間２３と濃淡燃焼バーナ３，３，…とを仕切るように配設された整流板２８（図１（ｂ）参照）には多数の小孔が開けられ、この小孔を通して相隣接する濃淡燃焼バーナ３，３間に二次空気が供給されるようになっている。

濃淡燃焼バーナ３は、図２に示すように、金属板素材を用いてプレス加工及び折り曲げ加工を経て所定形状に加工されたものである。すなわち、濃淡燃焼バーナ３は、１列の濃炎孔列３３からなる中央濃バーナ部３ａと、２列の淡炎孔列３４，３４からなる淡バーナ部３ｂと、２列の濃炎孔列３５，３５からなる外側濃バーナ部３ｃとを備えて全体として扁平形状に形成されたものであり、これらが３種類のプレート部材４，４、５，５、６と、炎孔形成部材７とを用いて形成されたものである。図３の上下方向を長手方向（前後方向）、図３の左右方向を短手方向（幅方向）というとすれば、長手方向一側（図２の左側）において下側位置に第１供給口３１が開口し、上側位置に第１供給口３１よりも小径の第２供給口３２（本発明における「供給口」）が開口され、上端面に燃焼火炎が形成される複数の炎孔列が図３に示すように長手方向に延びるように形成されている。炎孔列としては、図３（ａ），（ｂ）に示すように、短手方向中央位置において狭幅の１列の濃炎孔列３３が長手方向全長に延び、この濃炎孔列３３の短手方向両側位置のそれぞれにおいて比較的広幅の淡炎孔列３４が長手方向全長に延び、両側の淡炎孔列３４，３４のさらに外側位置においてそれぞれ狭幅の濃炎孔列３５が長手方向全長に延びている。そして、淡炎孔列３４，３４の各淡炎孔３４１には第１供給口３１（図２参照）から供給されて混合された淡混合気が導かれ、この淡混合気によりそれぞれ淡火炎が形成され、中心位置の濃炎孔列３３の各濃炎孔３３１と、両外側位置の２列の濃炎孔列３５，３５の各濃炎孔３５１とには第２供給口３２（図２参照）から供給されて混合された濃混合気が導かれ、この濃混合気によりそれぞれ濃火炎が形成されるようになっている。

このような濃淡燃焼バーナ３は、例えば次のようにして形成することができる。すなわち、図４及び図５に示すように、３種類のプレート部材４，４、５，５、６と、一対の炎孔形成部７１，７１が少なくとも１つ（図例では２つ）の架橋部７２，７２により一体に連結された炎孔形成部材７とを用いて構成する。第３プレート部材６(図６参照)は、金属板素材に対し相対向する一側面になるプレート部６５と、他側面になるプレート部６５とが、折り曲げ線Ｔを挟んで線対称配置に配置された状態になるように一枚物のプレート素材６ａとしてプレス成形され、成形後に、折り曲げ線Ｔを中心にして両側のプレート部６５，６５を共に内向き（一点鎖線の矢印の向き）に相対向させるように折り曲げて、後端縁６５１，６５１同士や前端縁６５２，６５２同士を互いに密着させることで形成されている。折り曲げ後の状態では、折り曲げ線Ｔに沿った折り曲げ部位が下端部６０ａ，６０ｂ（図４も併せて参照）となり、この下端部６０ａ，６０ｂから上方に延びる両側のプレート部６５，６５が所定の狭い間隔で相対向し、その内面間に濃混合気の供給通路が形成されて上端面の濃炎孔列３３に連通されるようになっている。又、前記の折り曲げ線Ｔに沿って前端側位置の下端部６０ａにおいて両側のプレート部６５，６５に第１連通孔６１がそれぞれ貫通形成されるとともに、前記の展開状態のプレート素材６ａ（図６参照）において略菱形の切欠開口６０１が第１連通孔６１，６１の後側位置において折り曲げ線Ｔを挟んで予め形成され、折り曲げられた状態で切欠凹部６０ｃ（図４も併せて参照）が形成されるようになっている。このようにして第３プレート部材６により中央濃バーナ部３ａが形成されることになる。

そして、この中央濃バーナ部３ａに対し炎孔形成部材７を上から嵌め込んで一体に組み付けた後（図７参照）、一体に組み付けた状態の中央濃バーナ部３ａ及び炎孔形成部材７を一対の第１プレート部材４，４間の上端開口から内部に下方に差し込んで固定する。これにより、一対の第１プレート部材４，４の短手方向の相対向間の中央位置に中央濃バーナ部３ａが配置され（図２又は図３参照）、前記炎孔形成部材７を構成する一対の炎孔形成部７１，７１が中央濃バーナ部３ａの濃炎孔列３３を短手方向両側から囲んだ状態に組み付けられることになる。前記の各炎孔形成部７１が淡炎孔列３４を形成することになり、２列の淡炎孔列３４，３４により淡バーナ部３ｂが形成される。かかる第１プレート部材４により、淡炎孔列３４と、外側濃炎孔列３５とが互いに区画されることになる。第１プレート部材４，４に対する中央濃バーナ部３ａ及びこれに組み付けられた炎孔形成部材７の固定は次のようにして実現される。すなわち、淡バーナ部３ｂを構成する両第１プレート部材４，４の長手方向の両側縁４２，４２、４３，４３（図３（ａ），（ｂ）参照）の間に所定間隔のスリット部が形成されるようになっており、このスリット部に対し中央濃バーナ部３ａの後端縁６５１，６５１や前端縁６５２，６５２を上から押し入れることで、後端縁６５１，６５１や前端縁６５２，６５２が両側縁４２，４２、４３，４３間に挟み付けられた状態になって、中央濃バーナ部３ａを構成する第３プレート部材６が第１プレート部材４，４に対し固定されるようになっている。なお、前記の側縁４２，４２間に挟み付けられた状態の後端縁６５１，６５１と側縁４２，４２とを溶着（例えば点溶接）したり、同様に前端縁６５２，６５２と側縁４３，４３とを溶着したりして補強するようにしてもよい。このように、第３プレート部材６が第１プレート部材４，４に固定され、その第３プレート部材６に対し炎孔形成部材７が一体に組み付けられているため、炎孔形成部材７も第３プレート部材６及び第１プレート部材４，４と共に互いに一体に組み付けられることになる。

そして、第２プレート部材５，５が淡バーナ部３ｂの第１プレート部材４，４の外側に被せられて（例えば図４又は図５参照）、上端側に外側の濃炎孔列３５，３５（図３参照）が形成されるとともに、各第２プレート部材５の内面と相対向する第１プレート部材４の外面との間に濃混合気が各濃炎孔列３５まで供給される供給通路が区画形成され、これにより、外側濃バーナ部３ｃ（図２，図３参照）が形成されることになる。

次に、図８，図９を参照しつつ淡混合気及び濃混合気の供給構造部分について説明する。なお、図８，図９において、メッシュ状のハッチングを付した部分は接合面であり、密接又は圧接により互いに密着され、加えて線状の溶着又は点付け溶接等も付加されて、密着状態が維持されている。前記の淡バーナ部３ｂにおいて、一側に開口する第１供給口３１から供給された燃料ガスと空気とが筒部３６内で混合されて淡混合気となり、この淡混合気が筒部３６（図１０，図１１の点線の矢印を参照）を通して他側に送られ、他側から上側に向きを変え（図１２の点線の矢印を参照）、一対の第１プレート部材４，４間の空間が第３プレート部材６の下端部６０ｂによって２つに区画形成（分割）されてなる内部空間３７，３７を通して、上端の各淡炎孔列３４まで供給されるようになっている。前記の筒部３６と内部空間３７，３７とにより淡混合気を２列の淡炎孔列３４，３４まで供給する淡混合気供給通路が構成される他、筒部３６は第１供給口３１から供給される燃料ガスと空気との混合室及び導入通路（淡混合気導入通路）の役割をも果たすようになっている。前記の第３プレート部材６が後述の第１濃混合気供給通路を区画形成するための形成部材を構成し、この第３プレート部材６によって、前記の淡混合気導入通路の下流側が二分（２つに分断）されて２つの淡混合気供給通路（内部空間３７，３７）が区画形成されるようになっている。

又、濃混合気については、上流端側である第２供給口３２に供給される燃料ガスと空気とが筒部３８内で混合されて濃混合気となり、この濃混合気が筒部３８（図１３も併せて参照）を通して下流端側である奥方（後方）の閉塞端３８１側まで導かれる。前記筒部３８内では混合促進部３９を通過する間に燃料ガスと空気との混合が促進され、混合促進部３９の下流側には十分に混合された状態の濃混合気が供給されることになる。なお、前記混合促進部３９の詳細については後述する。この濃混合気が中央濃バーナ部３ａ及び左右両側の外側濃バーナ部３ｃ（図１０又は図１１参照）のそれぞれに供給されるようになっている。中央濃バーナ部３ａの前端側の下端部６０ａが上から差し込まれて筒部３８内で宙に浮いた状態（図１０又は図１４も併せて参照）に突出した突出部として配設され、この突出部（下端部６０ａ）において第１連通孔６１，６１が筒部３８の内部空間である混合室の上方寄り位置（上側位置）で開口して、混合室と中央濃バーナ部３ａの内部空間６２とが連通されるようになっている。これにより、筒部３８内の濃混合気は、両第１連通孔６１，６１及び内部空間６２を通して濃炎孔列３３に分流供給されることになる。

加えて、前記の両第１連通孔６１，６１の開口位置よりも下流側（閉塞端３８１側）位置において、筒部３８を構成する一対の第１プレート部材４，４に第２，第３連通孔４１，４１（図１１又は図１３も参照）が貫通形成されており、一側（図１１の右側，図１３の上側）の第２連通孔４１により、筒部３８内の前記混合室が一側の第１プレート部材４と同じ側の第２プレート部材５との間の内部空間５１と連通され、他側（図１１の左側，図１３の下側）の第３連通孔４１により、筒部３８内の前記混合室が他側の第１プレート部材４と同じ側の第２プレート部材５との間の内部空間５２と連通されている。これにより、筒部３８内の濃混合気が第２連通孔４１及び内部空間５１を通して一側の濃炎孔列３５に分流供給される一方、同様に筒部３８内の濃混合気が他側の第３連通孔４１及び内部空間５２を通して他側の濃炎孔列３５に分流供給されるようになっている。加えて、第２連通孔４１及び第３連通孔４１は第３プレート部材６の切欠凹部６０ｃ（図９参照）に臨む位置において短手方向に相対向して開口するように設定され、これにより、一対の第２，第３連通孔４１，４１が短手方向（幅方向）において何も遮ることのない筒部３８内の空間を介して相対向して開口するようになっている（図１１又は図１３参照）。

なお、前記の筒部３８は第２供給口３２から供給される燃料ガスと空気とを混合するための混合室、及び、混合された濃混合気を導入するための濃混合気導入通路を構成する一方、前記の内部空間５１，６２，５２は濃混合気を対応する濃炎孔列３５，３３，３５に供給するための濃混合気供給通路を構成する役割をも果たすようになっている。つまり第２連通孔４１に連通する内部空間５１が第２濃混合気供給通路を構成し、第３連通孔４１に連通する内部空間５２が第３濃混合気供給通路を構成し、第１連通孔６１，６１に連通する内部空間６２が第１濃混合気供給通路を構成する。又、第１連通孔６１，６１、第２連通孔４１、第３連通孔４１が、本発明における「２以上の濃炎孔に対する濃混合気の分流部位」を構成する。なお、本発明の請求項７における「分流部位の厚み」とは、第１連通孔６１，６１が形成された第３プレート部材６の下端部６０ａの厚みのことである。

次に、筒部３８内に設けられた混合促進部３９について、前述の図８，図９，図１３に加えて図１５〜図１７を参照しつつ詳細に説明する。混合促進部３９は、筒部３８を構成する筒壁が短手方向（幅方向）両側から内方に向けて所定の形状に凹まされて形成された狭窄部３９１と、狭窄部３９１の下側の所定範囲を閉塞させる閉塞部３９２とから構成されている。

狭窄部３９１（図１３参照）は、幅方向両側（燃焼バーナの短手方向両側）から相対向するように凹まされた前面壁３９３，３９３、通路壁３９４，３９４及び後面壁３９５，３９５からなり、相対向する両通路壁３９４，３９４間に幅方向の内幅Ｗ（図１５参照）が筒部３８の通路内径Ｔよりも狭く狭窄されて上下方向に広がる通路部分が形成されたものである。前記内幅Ｗは、第２供給口３２に正対したガスノズル２７（図１参照）の先端ノズル口の投影面積部分２７１（図１５参照）を少なくとも含むように設定され、ガスノズル２７から噴出される燃料ガスの噴出流の実質的な通過を許容して前面壁３９３，３９３に衝突しないように設定されている。なお、噴出流の実質的な通過を許容するとは、少なくとも噴出流の中心軸に沿った燃料ガスの主要な流れ部分の通過を許容する趣旨であり、さらに詳しくは、燃料ガスの噴出流は衝突させることなく通過させる一方、その噴出流の外周側領域に供給される空気を衝突させて後述の如く流れの向きを変えたり乱流状態にしたりする趣旨である。さらに、前記の内幅Ｗは、後述の急拡大された空間に設置される第３プレート部材６の下端部６ａの幅方向の厚みよりも大きくなるように設定されている（図１５参照）。この下端部６ａの幅方向両側位置には第１連通孔６１がそれぞれ開口しているため、各第１連通孔６１への分流がスムースに行われるように寸法設定されている。

そして、前記の幅方向両側の前面壁３９３，３９３（図１３参照）は、第２供給口３２に対し長手方向に正対するのではなく、前記の内幅Ｗを有する通路部分に向けて幅方向内側に斜めに傾斜し（図１３又は図１６参照）、かつ、通路３８の下から上に向けて斜めに上り勾配の傾斜面（図９又は図１６参照）になるように形成されている。これにより、空気流の流れの向きを幅方向中央位置の通路部分に向けて斜めに曲げ、かつ、斜め上向きに曲げる役割を果たすようにしている。そして、通路壁３９４，３９４間の通路部分を通過した後の下流側においては後面壁３９５，３９５（図１３及び図１７参照）により急激に拡大されて、筒部３８内が元の通路断面積に復元されるようになっている。この通路断面が急拡大された空間には、前述の第３プレート部材６の下端部６０ａが配置され、第１連通孔６１，６１が開口するようになっている。

又、閉塞部３９２は、前記の通路壁３９４，３９４間の通路部分の下側（底側）において、筒部３８を構成する両側の筒壁を短手方向（幅方向）両側から内方に向けて凹ませて互いに接合させることで、所定の高さ分だけ前記通路部分を閉塞させたものである（図８，図９，図１５，図１７（ｂ）参照）。加えて、閉塞部３９２の一部を構成する前面壁３９６，３９６が、前記の筒壁が接合されて完全閉塞状態の下端部から幅方向両側の前記通路壁３９４，３９４に向けて両外方に対し斜め上向きに延びるように傾斜し（図１５，図１７（ａ），（ｂ）参照）、かつ、長手方向に対し通路の奥方に向けて下から上に向けて斜めに上り勾配の傾斜面（図８，図９，図１６参照）になるように形成されている。加えて、閉塞部３９２の前面壁３９６，３９６は狭窄部３９１の前面壁３９３，３９３よりも下流側（長手方向に対し奥側）にオフセットされた位置に形成されている（図９，図１６参照）。つまり、閉塞部３９２の前面壁３９６，３９６の傾斜面の始まりが、狭窄部３９１の前面壁３９３，３９３の傾斜面の始まりよりも下流側にずれるように位置設定されている。これにより、燃料ガスの噴出流の外周側領域の空気流の内、特に、第２供給口３２から通路３８内の下側の外周側領域に流れる空気を前記閉塞部３９２の完全閉塞部位に衝突させて流れの向きを強制的に変化させ、次いで、その空気流を前面壁３９６，３９６により斜め上向きにスムースに進行させるようにしている。又、狭窄部３９１の前面壁３９３，３９３よりも閉塞部３９２の前面壁３９６，３９６を下流側にオフセットすることで、筒部３８内の通路抵抗の急増大を回避して通路抵抗の増大を少しでも抑制するようにしている。さらに、下流側位置の閉塞部３９２の前面壁３９６の傾斜角を狭窄部３９１の前面壁３９３の傾斜角よりも緩くなるように設定しているため、閉塞部３９２を下流側位置にオフセットしたことに加えて、通路抵抗の急増大の回避及び緩和をより一層効果的に図ることができる。

以上の狭窄部３９１及び閉塞部３９２に基づく、燃料ガスの噴出流と空気流との混合促進の原理を、図１８（ａ）を参照しつつ説明する。ガスノズル２７（図１参照）から噴出された燃料ガスの噴出流（図１８（ａ）の波線の矢印参照）は、筒部３８のほぼ中心軸上に沿って狭窄部３９１の通路壁３９４，３９４間の通路部分に向けて下流側（長手方向奥方；図面の右方）に進行する。一方、その噴出流の外周側領域において噴出流とほぼ平行に空気流（図１８（ａ）の点線の矢印参照）が下流側に向けて進行する。そして、この空気流は狭窄部３９１の前面壁３９３，３９３に衝突し、これにより、幅方向内側の通路部分に向けて、かつ、全体として斜め上向きに偏向される、つまり流れの進行方向が変えられる。燃料ガスの噴出流の外周側領域のなかでも主として幅方向両側の領域の空気流が強制的に流れの向きが変えられて、前記噴出流に対し斜めに交差するように衝突し、これにより、燃料ガスと空気との混合が促進される。僅かに遅れて前記燃料ガスの噴出流の外周側領域のなかでも下側の領域の空気流が閉塞部３９２に衝突して上向きに流れの向きを変えられつつ、前面壁３９６，３９６に案内され斜め上向きに進み、通路部分内で燃料ガスの噴出流に対し斜めに衝突して燃料ガスとの混合が促進されると共に、その衝突に伴い燃料ガスの流れも斜め上向きに変えられることになる。そして、通路部分を通過して後面壁３９５，３９５から急拡大した筒部３８内の空間に入ると、流速の急緩和により混合の均一化が進み、十分に混合されて均一な濃混合気の状態になった段階で第３プレート部材６の第１連通孔６１に流入することになる。図示を省略しているが、この後に、さらに下流側において第２連通孔４１（図１３参照）にも前記の濃混合気が分流供給されることになる。以上より、中央濃炎孔列３３の各濃炎孔３３１（図２又は図３参照）や、両外側の濃炎孔列３５，３５の各濃炎孔３５１まで、十分に混合されて安定的かつ均一な濃度の濃混合気を供給することができるようになる。

以上の濃淡燃焼バーナ３の場合、前記の如き混合促進部３９による濃混合気の混合促進という特徴的な作用効果に加えて、次のような基本的な効果を得ることができる。すなわち、２列の淡炎孔列３４，３４のそれぞれを濃炎孔列３５，３３、又は、濃炎孔列３３，３５によって両側から挟み込んでいるため、両淡炎孔列３４，３４に形成される各淡火炎を両側から濃火炎により囲むことができるようになる。つまり、短手方向における火炎の構成を、濃火炎−淡火炎−濃火炎−淡火炎−濃火炎の配列順にすることができる。これにより、淡炎孔列３４を２列にして淡炎孔列の面積を増大させるようにしても、淡火炎の火炎長が長くなることを回避して燃焼室２２（図１参照）の燃焼室高さを低く抑えることができ、燃焼室高さを低く抑えつつも、淡炎孔の面積（比率）を増大させることによりさらなる低ＮＯｘ化を図ることができ、又、燃焼のより安定化を図ることができるようになる。又、１つの淡炎孔列を両側から濃炎孔列により挟み込んで１つのバーナを構成した場合と比べ、同じ淡炎孔面積を実現する上で効率よくバーナの軽量化を図ることができるようになる。さらに、１つの燃料ガス及び空気の供給口（第２供給口３２）から筒部３８内に導入されて混合された濃混合気を、筒部３８の閉塞端側の領域とそれぞれ連通して開口された中央濃バーナ部３ａの第１連通孔６１，６１、一側の外側濃バーナ部３５の第２連通孔４１、又は、他側の外側濃バーナ３５の第３連通孔４１を通して対応する内部空間６２，５１，５２に対し分流（分岐供給）させることができる。これにより、中央及び両外側に３つの濃炎孔列３５，３３，３５を形成する場合であっても、濃混合気を簡単な構造でスムースかつ確実に分流させてそれぞれの濃炎孔列３５，３３，３５に供給させることができる。以上より、中央濃バーナ部３ａとして短手方向の厚みを比較的薄いもので実現して、濃火炎−淡火炎−濃火炎−淡火炎−濃火炎の配列を実現する濃淡燃焼バーナとしてコンパクトなもので実現することができるようになる。

＜他の実施形態＞
前記実施形態では、中央濃炎孔３３１からなる中央濃炎孔列３３と、これを短手方向両側から挟むそれぞれ淡炎孔３４１からなる一対の淡炎孔列３４，３４と、さらに、各淡炎孔列３４を外側から挟むように配列された外側濃炎孔３５１からなる外側濃炎孔列３５とを備えた濃淡燃焼バーナを対象にして混合促進を図る例を示したが、これに限らず、１つの供給口から導入した燃料ガスと空気とを混合した上で、２種類又は互いに異なる２位置への濃炎孔に対し分流供給するものであれば、前記実施形態で示した混合促進部３９に基づく混合促進を適用することができる。

前記実施形態では、下流側位置の閉塞部３９２の前面壁３９６の傾斜角を狭窄部３９１の前面壁３９３の傾斜角よりも緩くしているが、これに限らず、下流側の閉塞部３９２ｂの前面壁３９６の傾斜角を狭窄部３９１の前面壁３９３の傾斜角と互いに同じ角度に設定するようにしてもよい。さらに、狭窄部３９１の通路部分に対し下端側の閉塞部３９２と同様構成の閉塞部を上端側にも追加して設けるようにしてもよい。この場合には燃料ガスの噴出流に対し空気流が下側からも上側からも斜め衝突して混合促進が図られることになる。

図１８（ｂ）に示す混合促進部３９ａの如く、前記実施形態の混合促進部３９を上下逆に配置したもので混合促進部を構成することもできる。つまり、閉塞部３９２ａを狭窄部３９１ａの上側に形成し、狭窄部３９１ａの前面壁３９３ａや閉塞部３９２ａの前面壁３９６ａの傾斜を前記実施形態とは上下逆にするのである。この場合には、空気流の流れの向きが下向きに変えられるのに伴い燃料ガスの噴出流が下向きに流れの向きも変わるため、それに対応して分流供給される第１連通孔６１の上下位置も調整すればよい。

図１９（ａ）に示す混合促進部３９ｂの如く、閉塞部３９２ｂを狭窄部３９１と同じ上下流方向位置に配置するようにしてもよい。つまり、双方の前面壁３９３，３９６の傾斜の始まりを同じ上下流位置から始まるように配置するのである。この際、双方の前面壁３９３，３９６の傾斜角の設定を前記実施形態のように下流側の閉塞部３９２ｂの前面壁３９６の傾斜角を狭窄部３９１の前面壁３９３のそれよりも緩くしてもよいし、互いに同じ傾斜角にしてもよい。又、図１９（ｂ）に示す混合促進部３９ｃの如く、閉塞部３９２ｃを狭窄部３９１の通路部分の全長に形成するようにしてもよい。

２７ ガスノズル
３２ 第２供給口（供給口）
３３ 中央の濃炎孔列（中央濃炎孔）
３４ 淡炎孔列（淡炎孔）
３５ 外側の濃炎孔列（外側濃炎孔）
３８ 筒部（濃混合気導入通路）
３９，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ 混合促進部
４１ 第２連通孔（分流部位），第３連通孔（分流部位）
６０ａ 下端部（分流部位）
６１ 第１連通孔（分流部位）
２７１ 先端ノズル口の投影面積部分
３９１，３９１ａ 狭窄部
３９２，３９２ａ，３９２ｂ，３９２ｃ 閉塞部
３９３，３９３ａ 狭窄部の前面壁
３９６，３９６ａ 閉塞部の前面壁

Claims (7)

1. 長手方向に延びるように配列された淡炎孔と、この淡炎孔に隣接して長手方向に延びるように配列された２以上の濃炎孔とを備え、前記２以上の濃炎孔に対し共通の濃混合気導入通路から濃混合気が分流供給されるように構成されてなる濃淡燃焼バーナであって、
   前記混合気導入通路は、その上流端で開口する供給口において、ガスノズルが燃料ガスを下流側に向けて噴出可能に配設される一方、このガスノズルからの噴出流の外周側領域に空気が下流側に向けて供給可能に構成され、下流側において、前記２以上の濃炎孔に対する濃混合気の分流部位が前記濃混合気導入通路内に臨んで配設され、前記供給口と前記分流部位との中間位置において、前記燃料ガスと空気との混合を促進させるための混合促進部が配設され、
   前記混合促進部は前記濃混合気導入通路内の幅方向寸法を狭めるための狭窄部を備え、この狭窄部の幅方向の内幅が前記ガスノズルの先端ノズル口の投影面積部分を少なくとも含む寸法に設定されている、
   ことを特徴とする濃淡燃焼バーナ。
2. 請求項１に記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記混合促進部は、前記狭窄部の通路部分内の下端側又は上端側を部分的に閉塞させた閉塞部をさらに備えている、濃淡燃焼バーナ。
3. 請求項２に記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記閉塞部は、前記供給口側に臨む前面壁を備え、
   この前面壁は、下流側に対し斜め勾配となるように傾斜されている、濃淡燃焼バーナ。
4. 請求項３に記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記狭窄部は、通路部分の前記供給口側において幅方向両側を覆う前面壁を備え、
   この幅方向両側の前面壁は、前記閉塞部の前面壁と同じ向きの斜め勾配となるように傾斜されている、濃淡燃焼バーナ。
5. 請求項４に記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記閉塞部は、その前面壁が、前記狭窄部の前面壁よりも下流側にオフセットされた位置に配置されている、濃淡燃焼バーナ。
6. 請求項５に記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記閉塞部の前面壁は、前記狭窄部の前面壁よりも小さい傾斜角の勾配を有するように設定されている、濃淡燃焼バーナ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の濃淡燃焼バーナであって、
   前記狭窄部の内幅は、前記分流部位の幅方向の厚みよりも大きい寸法に設定されている、濃淡燃焼バーナ。

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