JPH04158109A - 全一次式高負荷バーナ - 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、小型で高カロリーが得られる全一次式高負
荷バーナに関する。

〔従来の技術〕

ガス給湯器の加熱源等として用いる全一次式高負荷バー
ナは、給気ブロアから強制給気される燃焼用空気の全量
を一次空気として燃料ガスと混合し、大インプットのも
とに燃焼させることにより単位面積当たりの燃焼量を増
加して小型で高カロリーが得られ、しかも、ＮＯｘ生成
量も少ないものであるが、反面、過大インプット等に起
因する燃焼炎のリフト及びバック現象が起こりやすく、
また、特定空気比域で共鳴音が発生しやすい等の問題点
がある。

そこで、この種の高負荷バーナにおける従来の技術とし
ては、たとえば、特公平２−１９３６６号公報に示され
ているように、燃焼プレー）１１に小径部１２ｂと大径
部１２ａからなる大径のガス噴出孔１２と小径のガス噴
出孔１３を表面から裏面に貫遍して交互に規則的に多数
穿設した構造のものはある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術にあっては、径を異にする２種のガス噴
出孔１２．１３が、ともに単一の貫通孔で形成されてい
るから、その炎口面積の大きさにバック性能上限度があ
り、しかも、小径部１２ｂと大径部１２ａからなる大径
のガス噴出孔１２の設置個数にとりしるの関係上限界が
あるため、小径のガス噴出孔１３の個数も制限を受はイ
ンプットの絶対量は増加しない、したがって、燃焼炎は
小さくなり小型で高カロリーの高負荷化の実現ばむつか
しい。

また、小径のガス噴出孔１３の個数を増加すると、大径
のガス噴出孔１２の径に限界があり、かつ、小径部１２
ｂの流速を大径部１２ａでは１／２程度までしか減らす
ことができないために十分な減速効果が得られない、し
かし、高負荷にするためには、ガス噴出孔１２．１３の
径が必然的に大きくなる（たとえば、φ、　−１，７■
〜２．５腸、−！　−１，１−〜１．９閣で、常にφ、
〉φ、が望ましい、とされている）、シたがって、燃焼
炎のバック現象が起こりやすく、リフト限界特性（第７
図参照）が低くなるため良好燃焼範囲の空気比幅が狭く
なってその特性曲線より高い空気比で燃焼させた場合は
リフト燃焼となりｃｏの発生、未燃ガスの燃焼音の増加
が起こり、また、燃焼炎の特定周波数での振動抑制作用
も少ないので、安定した高効率の高負荷燃焼が得られな
いばかりでな（、小径部１２ｂと大径部１２ａの断面積
の比が小さいために固有振動の周波数の変化も小さく共
鳴音等による燃焼騒音も著しい等の問題点があった。

この発明は、上記従来の技術の有する斯かる問題点に鑑
み、複数の小炎孔をユニットとする多数の燃焼炎孔群か
らなり、該燃焼炎孔群のうちの一部に大口径の凹状炎口
部を設けた構造とすることによって、燃焼炎のリフト及
びバック現象がなく、共鳴音等による騒音の発生もない
小型で安定した高効率の高負荷燃焼が得られる全一次式
高負荷バーナの提供を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明の全一次式高負荷
バーナの請求項１の発明は、セラミックスプレートに複
数の小炎孔をユニットとする多数の燃焼炎孔を一定の間
隔を存して配設し、該燃焼炎孔のうちの一部に大口径の
凹状炎口部を設けたことを特徴とするものである。また
、請求項２〜５の発明は、前記特定発明の関連発明であ
って、請求項２の発明は、多数の燃焼炎孔の１つおきに
凹状炎口部を設け、請求項３の発明は、凹状炎口部の深
さを異にし、請求項４の発明は、燃焼炎孔を構成する小
炎孔の数を興にし、請求項５の発明は、燃焼炎孔を構成
する複数の小炎孔の径を興にしたものである。

〔作　　　用〕

上記のように構成されたこの発明による全一次式高負荷
バーナの請求項１記載の発明にあって慰凹状炎口部のな
い燃焼炎孔に形成される燃焼炎と凹状炎口部のある燃焼
炎孔に形成される燃焼炎はその袖火による保炎効果によ
って互いに干渉し、しかも、凹状炎口部の有無により該
部分で振動する周波数が大きく変動し、かつ、凹状炎口
部を有する燃焼炎孔の小径部（複数の小炎孔）と大径部
（凹状炎口部）の炎口断面積の比が大きいために固有振
動の周波数の変動が著しく特定周波数での振動をなくし
て共鳴音の発生を防ぐとともに、凹状炎口部において混
合ガスの噴出速度が減速さね該凹状炎口部のある燃焼炎
孔に形成される燃焼炎の基端袖火による保炎効果で凹状
炎口部のない燃焼炎孔に形成される燃焼炎のリフト現象
の発生をも確実に防止する。また、１つの燃焼炎孔が多
数の小炎孔で構成され、その炎口面積が大きくなってい
るから、リフト限界特性も高くなるためリフトのない大
きなインプットのもとに大きな燃焼炎を得ることができ
、しかも、各個の小炎孔は径が小さいので、バツクファ
イヤーも生じず、ターンダウン比及び良好燃焼空気比域
が大きくなって安定した高効率の高負荷燃焼が常に得ら
れるものである。

請求項２記載の発明は、凹状炎口部のない燃焼炎孔と凹
状炎口部のある燃焼炎孔とが相隣接するために、相隣接
する燃焼炎の干渉がより効果的に行われ、特定空気比域
での共鳴音の発生及びリフト、バック現象を特徴する 請求項３記載の発明は、凹状炎口部の深さが異なるため
、凹状炎口部のある燃焼炎孔から噴出する混合ガスの減
速度合が興なり凹状炎口部のある燃焼炎孔に形成される
燃焼炎を最適な状態となすことができ、該燃焼炎の基端
袖火による保炎と相まって燃焼炎のリフト及びバック現
象又は共鳴音の発生等を効果的に防止する。

請求項４記載の発明は、燃焼炎孔を構成する小炎孔の数
を異にし、請求項５記載の発明にあっては、燃焼炎孔を
構成する複数の小炎孔の径を異にしたので、炎口面積を
異にする多数の燃焼炎孔の配置が可能である。

〔実　施　例〕

以下この発明による蚕−次式高負荷バーナの実施例につ
いて図面を参照して説明する。

実施例１ 第１図及び第２図において、１は複数の小炎孔１ａで構
成された燃焼炎孔で、セラミクラスプレートＡに一定の
間隔を存して多数配設されている。

２は大口径の凹状炎口部で、前記燃焼炎孔１のうちの一
部の同一エリア内の表面側に設けられている。実施例１
は燃焼炎孔１の１つおきに凹状炎口部２を設けて、凹状
炎口部２のない燃焼炎孔１と凹状炎口部２のある燃焼炎
孔１°とを交互に配設している。なお、燃焼炎孔１，１
１は複数の小炎孔１ａ、　１ａ″の直径を０．８０閣〜
１．５−として均等間隔を保って穿設し、燃焼室負荷が
３０００万〜５０００万Ｋｃａｌ／　ｈ　ｒｒｌ程度の
高負荷燃焼が得られる予め決められた炎孔面積に構成し
、また、凹状炎口部２の直径は、前記燃焼炎孔１“のエ
リア内に収まる３゜５■〜６．０閣程度とするのが望ま
しい。

前記構成において、凹状炎口部２のない燃焼炎孔１に形
成される燃焼炎と凹状炎口部２のある燃焼炎孔１゛に形
成される燃焼炎は、燃焼炎孔１゜１？が複数の小炎孔１
ａ、　１ａ’　で構成され、その炎孔面積が大きいため
に大きなインプットのもとに燃焼して高負荷燃焼が得ら
れ、また、燃焼炎孔１゜１“は相互に一定の間隔を存し
て配設されているから、相隣接する燃焼炎間には負圧が
生じ高温の排ガスの流入により燃焼炎の基端部が高温と
なってその燃焼速度が大きくなると同時に空気流も引張
られて燃焼炎の基端部に巻き込まれるために燃焼炎の基
端部が外方に延びて袖火を形成し相互に連なり燃焼炎孔
】′の燃焼炎の基端袖火による保炎効果と相まって相隣
接する燃焼炎は互いに干渉し、しかも、凹状炎口部２の
有無による周波数の大きな変動と凹状炎口部２を有する
燃焼炎孔１′の小径部（複数の小炎孔１８゛）と大径部
（凹状炎口部２）の炎口断面積の比が大きくとれるので
、固有振動の周波数の変動が大きくなって特定周波数に
おける振動をなくし共鳴音の発生を抑制する。

すなわち、共鳴音発生の抑制において、燃焼装置内で励
起される固有振動はへルムホルッの振動方程式で表され
る。

ｆ：振動の周波数 Ｃ：炎孔を通過する気体の音速 Ｓ：炎孔の断面積 ｌ：炎孔の深さ ■：燃焼室の体積 共鳴音発生を抑制するためには、各々の炎孔より発生す
る固有振動の周波数を変えることが有効である。

そこで、凹状炎口部２の有無と、凹状炎口部２の有る炎
孔１１にあっては凹状炎口部２と小炎口１ａ°　とで固
有振動の発生周波数が変えうるので共鳴音は効果的に抑
制される。また、固有振動の周波数は（１）式中の炎孔
断面積Ｓによって可変する力（凹状炎口部２と小炎口１
ａ１　の断面積の比が太き（とりうるため固有振動の周
波数は大きく変動しその抑制効果は顕著である。

さらに、炎口断面積の比が大きくとれることは減速効果
も大きいので、燃焼炎のリフト現象をも確実に防止する
。すなわち、第７図に示したように、前記構成としたこ
とによりリフト限界は高くなるため良好燃焼範囲の空気
比幅が広くなってリフト燃焼によるＣＯの発生、未燃ガ
スの燃焼音の増加はない、また、燃焼炎孔１，１°は径
の小さい複数の小炎孔１ａ、　１ａ’　で構成されてい
るから、バツクファイヤー現象は生じず、ターンダウン
比及び良好燃焼空気比域が大きくなるため小型で安定し
た高効率の高負荷燃焼が常に得られるものである。

実施例２ 第３図に示したように、凹状炎口部２の深さ！を異にし
て、凹状炎口部２のある燃焼炎孔１°がら噴出する混合
ガスの減速度合を変動せしめることにより、該燃焼炎孔
１゛に形成される燃焼炎をリフト及びバック又は共鳴音
の発生等のない最適な状態として、該燃焼炎の基端袖火
にょる保炎効果と相まって安定燃焼できるもので、その
他は実施例１と同一につきその説明は省略する。

実施例３ 第４図に示したように、燃焼炎孔１′を構成する小炎孔
１ａ°　の数を異にするか、又は第５図に示したように
、燃焼炎孔１゛を構成する複数の小炎孔１８°の径を異
にして炎孔面積の変動を可能としたもので、その他は実
施例１と同一につきその説明は省略する。なお、この実
施例３において、凹状炎口部のない燃焼炎孔について図
示されていないが前記構成と同一である。

第６図はこの発明による全一次式高負荷バーナをガス給
湯器の加熱源に適用した場合の例であって、この発明の
高負荷バーナＢを内胴３内における熱交換器４の下部に
設置して給気ブロア５からの強制給気とガス供給ノズル
６からの燃料ガスとの混合ガスを多孔整流板７を介して
高負荷バーナＢの各部へ均等に供給し、高負荷バーナＢ
の燃焼炎孔１．１゛から混合ガスを噴出し燃焼させる構
造として、燃焼用空気の全量を一次空気として燃料ガス
と混合し大インプットのもとに高負荷燃焼させることに
より熱交換器４を流通する冷水を加熱昇温せしめて湯沸
かしを行うようになしている。

図中、８は排気ダクト、９は外胴、１０は熱交換器４へ
の給水管、１１は熱交換器４からの給湯管である。

〔発明の効果〕

この発明は、上記構成としたため次に記載する効果を奏
する。

請求項１記載の発明にあっては、燃焼炎孔が複数の小炎
孔で構成されているから、単位面積当たりの燃焼量が増
加して大きいインプットのもとに大きな燃焼炎が得られ
るために燃焼室負荷の大きい効率のよい高負荷燃焼が得
られるものである。

また、相隣接する燃焼炎は互いに干渉し、しかも、減速
用の凹状炎口部の有無等による周波数の変動で特定周波
数における振動をなくしたから、共鳴音の発生はなく、
袖火による保炎効果と相まって燃焼炎のリフト現象及び
バツクファイヤー現象を確実に防止し、しかも、ターン
ダウン比及び良好燃焼空気比域が大きくなるため、小型
で安定した高効率の高負荷燃焼が得られるものである。

請求項２記載の発明は、燃焼炎孔の１つおきに凹状炎口
部を設けたので、前記請求項１記載の発明の効果のほか
、相隣接する燃焼炎の干渉がより効果的に行いうるもの
であり、請求項３記載の発明は、凹状炎口部の深さを興
にしたので、請求項１記載の発明の効果のほか、混合ガ
スの減速度合が変動でき、さらに、請求項４記載の発明
は、燃焼炎孔を構成する小炎孔の数を異にし、請求項５
記載の発明は、燃焼炎孔を構成する複数の小炎孔の径を
異にしたので、前記請求項１記載の発明の効果のほか、
炎孔面積の変動が可能である。

以上の全一次式高負荷バーナは、小型で高カロリーが得
られるため、該高負荷バーナをガス給湯器の加熱源等と
して用いると、器具の小型化が実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の全一次式高負荷バーナの実施例を示し
たもので、第１図は実施例１の平面図、第２図は断面図
である。また、第３図は実施例２の断面図、第４図及び
第５図は実施例３の断面図である。さらに、第６図は適
用例の概略構成図、第７図はリフト限界特性を示したグ
ラフである。 Ａ・・・セラミックスプレート、１・・・燃焼炎孔、１
ａ・・・小炎孔、２・・・凹状炎口部、ｌ・−・凹状炎
口部の深さ。 特許出願人　パロマ工業株式会社 代　理　人　弁理士　　宮武陽男真す １−！ゲ 第６図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］セラミックスプレート（Ａ）に複数の小炎孔（１
   ａ）をユニットとする多数の燃焼炎孔（１）を一定の間
   隔を存して配設し、該燃焼炎孔（１）のうちの一部に大
   口径の凹状炎口部（２）を設けたことを特徴とする全一
   次式高負荷バーナ。 ［２］多数の燃焼炎孔（１）の１つおきに凹状炎口部（
   ２）を設けた請求項１記載の全一次式高負荷バーナ。 ［３］凹状炎口部（２）の深さ（ｌ）を異にする請求項
   １記載の全一次式高負荷バーナ。 ［４］燃焼炎孔（１）を構成する小炎孔（１ａ）の数を
   異にする請求項１記載の全一次式高負荷バーナ。 ［５］燃焼炎孔（１）を構成する複数の小炎孔（１ａ）
   の径を異にする請求項１記載の全一次式高負荷バーナ。