JPH03213904A - 表面燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、バーナー表面に多数のガス噴出孔を備え、
該ガス噴出孔からガスを噴出させ、噴出側に多数の微小
火炎を形成して燃焼に供するようになした表面燃焼バー
ナに関し、特に、バーナ表面に生じる多数の微小火炎を
所望面域毎に区画して、燃焼火炎の保炎を図った表面燃
焼バーナに関するものである。

［従来の技術１ 周知のように、都市ガス、あるいはＬＰＧ等のガス燃料
は、燃焼ガス中の有害成分が極めて少ないという点にお
いて、大気汚染等の環境問題に絡んで、産業上の燃料源
として多用される傾向にある。当然のことながら、燃料
源としてガス燃料を利用する場合には、その使用機器に
おけるガス燃焼部に対してガスバーナが適用されるよう
になっている。上記する傾向に従い、その−例において
、ボイラー装置についてもガス燃料が利用されており、
それにともないガスバーナを備えたボイラー装置が増加
している。

上記ボイラー装置用ガスバーナとしては、従来からブラ
スト式バーナが用いられており、近年ではその一種の表
面燃焼バーナが普及しつつある。

この種の表面燃焼バーナは、微小隙間を有するバーナエ
レメントを通して予混合気を噴出させ、このバーナエレ
メント表面に多数の微小火災を生ぜしめ、燃焼に供する
ように構成しである。

従来の表面燃焼バーナは、例えば、第１６図、第１７図
に示すように微小孔（３１）を多数個形成した保炎体（
３２）を通して燃料ガスを流出させ、この保炎体（３２
）の表面に多数の微小火炎を形成する形式のものである
。

［発明が解決しようとする課題１ ところで、上記するような表面燃焼バーナにおいて、高
負荷燃焼とするため、予混合気の供給圧を高めると、保
炎体（３２）表面の微小孔（３１）からの予混合気の噴
出速度が高まり、上記保炎体表面の微小火炎は、第１８
図Ａ−Ｃに示すように、互いに一体化し、ついには、保
炎体表面から長く延びる１つの火炎となってしまう。

周知のように、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（α）で行われる。

そのため、上記従来の表面燃焼バーナにおいては、予混
合気の供給圧を高めるに従い、燃焼火炎が一体化するた
め、上記の燃焼反応領域（α）は、第１８図Ｃに示すよ
うに１つの平坦面状となる。

この状態では、供給予混合気量に対して燃焼反応領域（
α）が狭くなっており、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、上述する釣り合い
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
時に表面燃焼バーナ全面に拡がるため、着火時の衝撃が
大きいという問題もある。

この問題を解決するためのものとしては、所定個数の窓
孔を穿設した格子状部材を保炎体表面に配設する等して
、微小孔（３１）を所定個数毎に密集させたグループに
区画した表面燃焼バーナがある。しかし、この表面燃焼
バーナでは、燃焼熱により上記格子状部材が膨脹して保
炎体表面から離遠する方向に彎曲し、更に、この彎曲変
形によって燃焼熱を受けやす（なり、該燃焼熱を受けて
赤熱し、ついには焼損に至る可能性も否定できない。そ
のような格子状部材の昇温を防止するために、格子状部
材全面に複数の小孔を設け、これらの小孔から予混合気
を噴出させることにより格子状部材を冷却する試みもな
されたが、現状では、小型・高負荷燃焼タイプで安定燃
焼可能な表面燃焼バーナの実現にはい（っかの技術的課
題が残されている。

そこで、この発明は、バーナ表面に多数のガス噴出孔を
備え、該ガス噴出孔から予混合気を噴出させ、噴出側に
多数の微小火炎を形成して燃焼に供するようになした表
面燃焼バーナにあって、バーナ表面の噴出孔側に保炎板
部材を配して、バーナ表面に生じる多数の微小火炎を所
望面域に毎に区画して燃焼火炎の保炎を図る表面燃焼バ
ーナを提供するものであって、それによって、上記する
従来例にみられる欠点ないし多くの間層点を解決しよう
とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、上記する目的を達成するにあたって、翼体
的には、平板と波板とを交互に重ね合せ、前記平板と波
板との間に、前記波板の波畝線に沿ってのびる多数のガ
ス噴出孔を設け、前記平板と波板を、前記波板の波畝線
に交差する両端縁においてそれぞれ一平面に沿って整合
させ、ガス入口端面及びガス噴出端面を形成してなるバ
ーナエレメントであって、前記バーナエレメントにおけ
るガス入口端面側から前記ガス噴出孔を通して前記ガス
噴出端面側に予混合気を噴出させ、前記ガス噴出端面側
に多数の微小火炎を生ぜしめて燃焼に供するようになし
た表面燃焼バーナにおいて、 前記ガス噴出端面側における多数のガス噴出孔を複数の
ガス噴出孔グループに区画するための複数の保炎板部材
を含み、前記保炎板部材は、直角な折り曲げ部を介して
第１の板部分と第２の板部分とを有するものがらなり、
前記第１の板部分を前記バーナエレメントにおける平板
と波板との間に挾み入れて、前記第２の板部分が前記ガ
ス噴出端面の一部を覆うように組み合わせてなり、前記
保炎板部材における第２の板部分により、前記ガス噴出
端面側における多数のガス噴出孔を複数のガス噴出孔グ
ループに区画してなる表面燃焼バーナを構成する。

［作　用ｌ この発明になる表面燃焼バーナによれば、平板と波板と
の間に保炎板部材における第１の板部分を挾み込むこと
、及びバーナ表面の一部分を保炎板部材における第２の
板部分で覆って、ガス噴出方向における第２の板部分の
下流側に予混合気の渦を生ぜしめることによって、冷却
効果をもたらし、熱による変形ならびにこれに起因する
焼損等を防止し、保炎性と耐久性の向上を図る。

１本考案の実施例］ 以下、この発明になる表面燃焼バーナについて、図面に
示す幾つかの具体的な実施例にもとづいて詳細に説明す
る。

第１図及び第２図は、この発明になる表面燃焼バーナの
基本例を示す。この例になる表面燃焼バーナは、耐食鋼
製の平板（１）と、同じ（耐食鋼製の波板（２）とを交
互に重ね合せ、前記平板（１）と波板（２）との間に、
前記波板（２）の波畝線に沿ってのびる多数のガス噴出
孔（４）をもつバーナエレメント（Ｂ、　Ｅ）を含む。

前記バーナエレメント（Ｂ。

Ｅ）は、前記平板（１）と波板（２）を、前記波板（２
）の波畝線に交差する各両端縁（ｌａ）、（２ａ）及び
（ｌｂ）、（２ｂ）においてそれぞれ−平面に沿って整
合されており、ガス入口端面（８，ε−＾）及びガス噴
出端面（Ｂ、Ｅ−８）を形成する。尚、前記バーナエレ
メント（Ｂ、Ｅ）は、前記平板（１）及び波板（２）の
重ね合せ方向に、前記平板（１）及び波板（２）を交互
に多数枚積層し、これを棒状フレーム（３）で保形支持
して、バーナ表面面積１１Ｘ１２のバーナユニットを構
成する。

このような積層構造とすると波板（２）同士が互いに密
接することなく、平板（１）によって間隔を保持した状
態で前記波板（２）の波畝線に沿ったガス噴出孔（４）
を多数形成できる。前記バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）に
対し、予混合気は、前記ガス人口端面（Ｂ、　Ｅ　−Ａ
）から多数のガス噴出孔（４）を通して前記ガス噴出端
面（Ｂ、Ｅ−８）債に噴出される。

一方、この発明になる表面燃焼バーナは、前記バーナエ
レメント＜Ｂ、Ｅ）に対して、保炎板部材（５）を組み
合せたものがらなっている。前記保炎板部材（５）は、
耐熱性並びに耐食性に優れた金属材でなり、基本的には
、直角な折り曲げ部（６）を介して第１の板部分（７）
及び第２の板部分（８）とを備えている。第１ｒ！４及
び第２図に示す例において、前記保炎板部材（５）は、
寸法ＬＩの板体を、横断面り字状に折り曲げである。前
記保炎板部材（５）における第１の板部分（７）は、前
記バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）の厚さ寸法Ｔに略等しく
、前記バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）における平板（１）
と波板（２）の間に挾み入れられる冷却脚部を形成する
。

方、前記保炎板部材（５）における第２の板部分（８）
は、前記バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）におけるガス噴出
端面（Ｂ、Ｅ−８）の一部を帯状に覆う幅寸法Ｗを有し
ている。前記保炎板部材（５）は、前記バーナユニット
に関して、ＬＩ　ＸＬ２のバーナエレメント表面面積を
、寸法Ｌ２の方向に区分するべく、前記バーナエレメン
ト（Ｂ、Ｅ）に組み合わせてあり、ガス噴出端面（Ｂ、
Ｅ　−Ｂ）（ＩＩＩにおける多数のガス噴出孔（４）を
複数のガス噴出孔グループ（Ｇｌ）、（６２）、（Ｇ３
）に区画する。

上記構成になる表面燃焼バーナは、その燃焼時において
、特に、低負荷燃焼時には、バーナエレメント（Ｂ、Ｅ
）における各ガス噴出孔（４）の夫々に微小火炎が形成
される。一方、予混合気の供給圧力を上げてい（と、隣
り合う噴出孔（４）の火炎と一体化してより大きな火炎
となっていくが、保炎板部材（５）により、前記噴出孔
（４）は、複数のグループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、（６３
）に区画され、各グループ毎に火炎が分割されるように
なっている。

そのため、予混合気の供給圧力が上がり、高燃焼負荷時
にあっても、火炎は噴出孔（４）の各グループ毎に独立
して形成され、従来のものより、燃焼反応に寄与する領
域（α）が拡がる。従って、予混合気の供給圧力の変動
によって、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続し、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。また、着
火時においては、前記各グループ（Ｇ１）、（Ｇ２）、
（Ｇ３）毎に順次火炎が形成されるため、着火音、衝撃
も小さく抑えることができる。

以上の燃焼状態において、当該表面燃焼バーナにおける
保炎板部材（５）は、主として燃焼火炎からの輻射熱を
受け、加熱される。しかしながら、この発明に係る表面
燃焼バーナにおいては、保炎板部材（５）における第１
の板部分（７）を、バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）におけ
る平板（１）と波板（２）の間に挾み込む構成、並びに
バーナ表面の一部分を保炎板部材（５）における第２の
板部分（８）で覆い、ガス噴出方向における第２の板部
分の下流側に予混合気の渦を生ぜしめる構成により、前
記保炎板部材（５）を直接的並びに間接的に冷却して、
当該保炎板部材（５）の熱変形及び熱変形に起因するｍ
損等を防ぐ。

更に、上記保炎板部材（５）における第１の板部分（７
）は、バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）に挟持しであるので
、前記第２の板部分（８）の補強部材として機能するた
め、前記第２の板部分（８）の熱変形を、上記予混合気
の冷却作用と共に有効に防止できる。

次いで、この発明になる表面燃焼バーナの異なる幾つか
の実施例について説明する。

第３図及び第４図に示す第２の実施例になる表面燃焼バ
ーナは、前記第１の実施例になる表面燃焼バーナに対し
、興なる形態の保炎板部材〈５〉を例示するものである
。すなわち、第２の実施例になる表面燃焼バーナにおい
て、保炎板部材（５）は、その第２の板部分（８）に対
して複数のガス噴出口（９）を有するものからなってい
る。前記第１の実施例の場合、保炎性を向上させる目的
において、前記保炎板部材（５）における第２の板部分
（８）の幅寸法誓を太き（とると、冷却が不十分になり
、折り曲げた第２の板部分が焼損する恐れがある。上記
第２の実施例のように、保炎板部材（５）における第２
の板部分（８）にガス噴出口（９〉を設けたものによれ
ば、第４図に示すようなガス流が生じ、保炎効果を保っ
たままで冷却効果を高めることができる。

第５図、第６図及び第７図に、第３の実施例になる表面
燃焼バーナを示す。この第３の実施例になる表面燃焼バ
ーナは、ワンユニットのバーナエレメント（Ｂ、Ｅ）に
対して、複数の保炎板部材を組み合わせて、複数のガス
噴出孔グループを形成する際、各保炎板部材の配設位置
に、保炎板部材を二枚−組背中合せに組み立てたものか
らなっている。前記二枚−組の保炎板部材（５）の間に
は、−枚の波板（３〉を挾み込んで、予混合気の通路を
形成し、冷却効果を図っている。この実施例において前
記保炎板部材（５）は、前記第２の実施例のもののよう
に、ガス噴出口（９）を設けたものであってもよい。

第８図及び第９図に、第４の実施例になる表面燃焼バー
ナを示す。この第４の実施例になる表面燃焼バーナは、
ワンユニットのバーナエレメント（Ｂ、Ｅ）に対し、保
炎板部材（５）によってガス噴出孔グループを区画する
際、区画寸法を不等分に分割する構成例である。保炎板
部材（５）によりバーナエレメント（Ｂ、Ｅ）を区画す
る際、中央の火炎は、両側の火炎から加熱され、燃焼性
が向上するので、等分割のように各部の火炎がほぼ同じ
大きさであれば、炎の固有振動数が近くなり、共振を起
こし易い（燃焼時に振動・騒音が発生し、保炎性並びに
燃焼性が安定しない、所謂振動燃焼を起こす）。そこで
、この第４の実施例のように、上記分割比を不等分にす
ることにより固有振動数を分散し、共振のピークを下げ
て上記問題を解決する。前記分割比はほぼ１：８：１〜
１：３：１程度の範囲を選択することにより、安定した
燃焼性が得られる。上記分割比は、実験的に得られるも
のであり、その範囲に限定されるものではない。

前記分割比が上記範囲において選択される理由は、例え
ば当該分割比を１：２０：１のように大きくすると両側
の火炎が小さくなりすぎ、これら両側の火炎温度が低下
（周囲への放熱による）するため、中央の火炎への加熱
が不十分になって、中央の火炎、ひいては火炎全体の保
炎性（燃焼性）が安定しない。また、分割比がこのよう
に大きいと、中央の火炎が太き（なりすぎ、火炎を分割
した意味がなくなる。一方、分割比が１：１：１に近く
ても、上記共振の他、保炎性に問題が生じる。更に、分
割比を１：０．０５：１のように中央部を小さ（すると
、小火炎（中央）による大火炎（両側）の加温が不十分
であり、２つの大火炎で燃焼しているとみなせるため、
実質上、２等分割と同等になってしまう。

次いで、この発明の更に別の実施例について、第１０図
〜第１３図にもとづいて説明する。

図面において、（Ｂ、Ｅ）は、バーナエレメント、（２
０）は、前記バーナーエレメント（Ｂ、Ｅ）の多数のガ
ス噴出孔（１４）を複数の小グループに区画している格
子状の保炎板部材を示す。

上記バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）は、この実施例におい
ては、平板状の薄肉の平板（１１）及び波板（１２）を
、厚み方向に交互に多数枚積層したものを枠状フレーム
（１３）にて保持させた構成である。このようにな積層
構造とすると、波板（１２）同士が、互いに密接するこ
となく、平板（１１）によって間隔を保持した状態で積
層でき、上記波板（１２）の凹状部分（１２ａ）と平板
（１１）とで囲まれた領域が、予混合気の噴出孔（１４
）として機能する。

上記格子の保炎板部材（２０）は、この実施例において
は、枠状フレーム（１３）と一体に形成したもので、表
面に複数行、複数列（この例では４行３列）にわたって
形成した略正方形をなす窓孔（２４）によりバーナエレ
メント（Ｂ、Ｅ）の噴出孔（１４）を複数（この例では
１２個）の小グループに区画している。

上記格子状の保炎板部材（２０）の縦横の桟部（２１）
、　（２１）・・・・・・のうち、横方向（第１図左右
方向）の３本の桟部（２１ａ）には、夫々、長手方向に
沿う所望の隙間（２２）を形成しである。更に、この隙
間（２２）の長手方向に沿う開口両縁には、バーナエレ
メント（Ｂ、Ｅ）の裏面債に向けて延びる板金製の冷却
用脚部（２３）を設け、対向する脚部（２３）、（２３
）間には、混合気の流通を阻止しない程度の間隙を有す
スペーサ（この例では波板）（３１）を介在しである。

上記構成の表面燃焼バーナの燃焼時において、低負荷時
は、上記格子の保炎板部材（２０）の各窓孔（２４）位
置に露呈する噴出孔（１４）の夫々に微小火炎が形成さ
れる（第１３図Ａ参照）。

そして、予混合気の供給圧力を上げてい（と、隣り合う
噴出孔（１４）の火炎と一体化してより大きな火炎とな
ってい（が、格子状の保炎板部材（２０）により、上記
噴出孔（１４）は、複数の小グループＡ、Ｂ、Ｃ・・・
・・・に区画され、各グループＡ、Ｂ、Ｃ・・・・・・
は、桟部（２１）により互いに所定の距離、離間してい
るため各グループ毎の火炎が一体化しない。

そのため、予混合気の供給圧力が高く、高燃焼負荷とし
ても、火炎は、噴出孔（１４）の各グループＡ、Ｂ、Ｃ
・・・・・・毎には独立して形成され、従来のものより
、燃焼反応に寄与する領域（α）が拡がる。従って、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、燃焼速度とぐ釣り合い状態が持続し、また
釣り合い状態が破ｔても、容易に回復し、安定した燃焼
が行われる。

また着火時においては、各グループＡ、Ｂ、Ｃ・・・・
・毎に順次に火炎が形成されるため、着火音、１撃も小
さ（抑えることができる。

以上の燃焼状態において、格子状の保炎板部艶（２０）
は、主に燃焼火炎からの輻射熱を受け、加崇される。し
かし、この発明に係る表面燃焼パーサにおいては、桟部
（２１）に設けた隙間（２２）から噴出する予混金気に
より、格子状の保炎板部材（２０）（７：表面が直接冷
却され、更に、上記隙間（２２）に至るまでに、これら
の脚部（２３）、（２３）間を通る予混合気により、こ
れらの脚部（２３）、　（２３）を介して格子の保炎板
部材（２０）表面が間接冷却される。そのため、従来問
題となっていた格子状の保炎板部材（２０）の熱変形及
び、この熱変形に起因する焼損等が防止できる。

更に、上記脚部（２３）、（２３）が、格子状の保炎板
部材（２０）の補強部材として機能するため、上記格子
状の保炎板部材（２０）の熱変形は、上記予混合気の冷
却作用と共に有効に防止できる。

尚、以上の説明において、格子状の保炎板部材（２０）
は、全て直線状の縁部で形成したものであるが、第１４
図に示すように比較的高温となる適宜の箇所に切欠き部
（２５）、（２５）・・・・・・を段け、熱変形による
歪を吸収させるようにしてもよい。更に、上記格子の保
炎板部材（２０）は、バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）の枠
状フレーム（１３）と一体に形成したが、別体としてあ
ってもよい。

又、上記実施例に限らず、例えば、第１５図に示すよう
に、格子状の保炎板部材（２０）を一体に有する枠状フ
レーム（１３）に、複数の平板（１１）並びに波板（１
２）を保持させてなるバーナエレメント（Ｂ。

Ｅ）を複数個、各々対向する枠状フレーム（１３）の端
面間にスペーサ（３１）を挟んだ状態で組み合わせ、こ
れら複数のバーナエレメント（Ｂ、Ｅ）を今一つの枠状
フレーム（１５）にて保持した構成でもよく、この場合
は、バーナエレメント（Ｂ、Ｅ）間に挟持したスペーサ
（３Ｉ）によって、枠状フレーム（１５）、（１５）間
に予混合気の流通経路が形成されると共に、上記枠状フ
レーム（１５）の側面が、冷却用脚部（２３）として機
能する。

［考案の効果１ 以上説明したように、この発明に係る表面燃焼バーナに
よれば、保炎板部材は、桟部に設けた間隙から噴出する
予混合気により、直接冷却され、また、この間隙に至る
までに冷却用ｍ部間を流通する予混金気により、この脚
部を介して間接的に冷却されるため、熱による前述の悪
影響を小さく抑えることができ、熱耐久性の極めて高い
表面燃焼バーナを得ることができる。従って、これによ
り保炎板部材により火炎を小グループに区画し、保炎性
を高めるという効果が、高負荷燃焼時においても実現で
き、表面燃焼バーナの実用性汎用性をより高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明になる表面燃焼バーナについて、そ
の第１の実施例を示す概略的斜視図、第２図は、第１図
に示す表面燃焼バーナの概略的側断面図、 第３図は、第２の実施例になる表面燃焼バーナの概略的
斜視図、 第４図は、その概略的側断面図、 第５図は、第３の実施例になる表面燃焼バーナの概略的
斜視図、 第６図は、その概略的側断面図、 第７図は、その平面図、 第８図は、第４の実施例になる表面燃焼バーナ。 の概略的側断面図、 第９図は、バーナ表面の分割についての分割比に対する
美音及び保炎性の関係を示すグラフ、第１０図は、第５
の実施例になる表面燃焼バーナの平面図、 第１１図は、その概略的側断面図、 第１２図は、その部分拡大斜視図、 第１３図Ａ及びＢは、低燃焼時及び高燃焼時における火
炎の状態を示す概略的側断面図、第１４図は、第６図の
実施例を示す概略的斜視図、 第１５図は、第７の実施例を示す概略的平面図、 第１６図は、従来の表面燃焼バーナの例を示す平面図、 第１７図は、その側断面図、 第１８図Ａ−Ｃは、火炎の状態を説明するための側断面
図である。 （１）・・・・・・平板 （２）・・・・・・波板 （３）・・・・・・枠状フレーム （４）・・・・・・ガス噴出孔 （５）・・・・・・保炎板部材 （６）・・・・・・折り曲げ部 （７）・・・・・・第１の板部分 （８〉・・・・・・第２の板部分 （９）・・・・・・ガス噴出口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　平板と波板とを交互に重ね合せ、前記平板と波板との
   間に、前記波板の波畝線に沿ってのびる多数のガス噴出
   孔を設け、前記平板と波板を、前記波板の波畝線に交差
   する両端縁においてそれぞれ一平面に沿って整合させ、
   ガス入口端面及びガス噴出端面を形成してなるバーナエ
   レメントであって、前記バーナエレメントにおけるガス
   入口端面側から前記ガス噴出孔を通して前記ガス噴出端
   面側に予混合気を噴出させ、前記ガス噴出端面側に多数
   の微小火炎を生ぜしめて燃焼に供するようになした表面
   燃焼バーナにおいて、 前記ガス噴出端面側における多数のガス噴出孔を複数の
   ガス噴出孔グループに区画するための複数の保炎板部材
   を含み、前記保炎板部材は、直角な折り曲げ部を介して
   第１の板部分と第２の板部分とを有するものからなり、
   前記第１の板部分を前記バーナエレメントにおける平板
   と波板との間に挾み入れて、前記第２の板部分が前記ガ
   ス噴出端面の一部を覆うように組み合わせてなり、前記
   保炎板部材における第２の板部分により、前記ガス噴出
   端面側における多数のガス噴出孔を複数のガス噴出孔グ
   ループに区画してなることを特徴とする表面燃焼バーナ
   。