JPH09126424A

JPH09126424A - バーナ

Info

Publication number: JPH09126424A
Application number: JP28133895A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nishigaki; 雅司西垣; Hikari Hirano; 光平野
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料ガスを含んだ一次混合ガスを噴出する複
数の炎口を備えたバーナにおいて、燃焼音に基づく騒音
の低いバーナを提供する【解決手段】互いに固有振動数の異なった炎口１で構
成する、炎口１同士の位置関係に不規則性を与えるな
ど、燃料ガスの燃焼中に発生する燃焼音同士の共鳴を抑
制するための共鳴抑制手段をバーナに設けることによっ
て、燃焼音同士の共鳴が抑制され、結果として騒音の低
いバーナを提供することができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一次燃料ガスを含
んだ一次混合ガスを噴出する複数の炎口を備えたバーナ
に関し、より具体的には、バーナの燃焼時に炎口毎に発
生する複数の燃焼音同士の共鳴を抑制する機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のバーナの良く知られた例
としては、口径や形状を含めた構造が互いに等しい同一
特性の炎口を、同一平面上に規則的に整列させた構成を
備えたスロットバーナがあり、給湯器などに広く用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスロッ
トバーナを給湯器に用いた場合、バ−ナ燃焼時に炎口毎
に発生する複数の燃焼音同士が共鳴して無視できない騒
音の原因となる現象が見られた。

【０００４】この現象は、上記従来タイプのスロットバ
ーナに備えられた複数の炎口が、口径や形状を含めた構
造が等しい同一特性の炎口であることに起因して、バ−
ナ燃焼時に炎口毎に発生する複数の燃焼音同士が、共鳴
し易い共通の周波数を持ち、この共鳴が要因となって前
述した無視できない騒音を引き起こしているものと考え
られる。さらに、上記従来タイプのバーナは、一般に、
炎口同士の高さが互いに揃った規則的な炎口配列構造を
採っているために、前記共通の周波数を持った複数の燃
焼音の音源の全てが一つの平面内に存在しており、これ
によって燃焼音同士の干渉が起こり易く、結果として上
記の共鳴効果、並びに騒音がさらに高められているとい
う機構が働いていると考えられる。また、平面視におい
ても、上記従来タイプのバーナは、一般に、隣接する炎
口間の距離がバーナ全体において一定になるように、や
はり規則的な炎口配列構造を採っている。この点も、前
記共通の周波数を持った複数の燃焼音の音源が揃って一
つの狭い領域内に存在している状況を招くため、共鳴効
果、並びに騒音をさらに高める要因として働いていると
推定される。

【０００５】本発明の目的は、上に例示した従来構造の
バーナに見られる上記欠点に鑑み、燃焼音に基づく騒音
の低いバーナを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明のバーナの特徴構成は、前記燃料ガスの燃焼中
に発生する燃焼音同士の共鳴を抑制するための共鳴抑制
手段を備えていることにある。

【０００７】〔作用と効果〕上記の特徴構成のために、
本発明によるバーナでは、バーナの燃焼中に燃料ガスの
燃焼中に発生する燃焼音同士の共鳴が抑制されるという
特有の作用が生じる。従って、給湯器を例に取れば、本
発明によるバーナを用いた給湯器では、燃焼時に炎口毎
に発生する複数の燃焼音同士の共鳴が抑制されるという
独特の効果が得られ、これによって、より静粛な燃焼状
態をもたらす快適な給湯器を提供することが可能となっ
た。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に基づく共鳴抑制手段を実
施する形態は、大きく分けて、炎口の固有周波数に多様
性を与えた第１形態、炎口同士の位置関係に不規則性を
与えた第２形態、及び、各炎口において形成される複数
の噴流の流れに相違を与えることの可能なように炎口の
構造や二次空気吹き出し口の構造に多様性を与えた第３
形態の三つに分類することができ、これらの各々の形態
はさらに、それらを実現するための手法によって、複数
のより具体的な実施形態に分けられる。

【０００９】ここでは、その前記大分類としての、前記
第１形態、すなわちバーナの炎口の固有周波数の多様性
に基づいた共鳴抑制手段の実施形態について、但しその
中でも特に、それを実現する手法として、互いに直径の
異なった複数の炎口を備えたバーナ構造を用いた実施形
態について解説する。

【００１０】実際のバーナの構造の例としては、二種類
の互いに平面視における直径の異なる炎口を炎口の高さ
が一定に揃うように、そして、これら二種類の炎口が数
の上で半々の割合になるように組合せたものが考えられ
る。このような構造を備えたバーナでは、各炎口が形成
する炎の周波数特性も二種類となり、したがって、これ
ら炎から発生する音の周波数も二種類となる。言い換え
れば、炎口の固有周波数に多様性が生じる。即ち、直径
が等しく一次混合ガスの流量も等しい炎口から発生する
炎の音同士の共鳴は消去できなくても、全体として、発
生する音の周波数が二種類になるため、バーナ燃焼時に
発生する音同士の共鳴の程度が抑制され、結果として騒
音のレベルを下げるという独特の効果が得られる。発生
する燃焼音の周波数が炎口の直径によって異なる機構に
ついては、バーナを構成している各炎口の直径が相違す
れば、そこから吐出される一次混合ガスの流量も直径に
応じて異なるため、この一次混合ガスが燃焼される際の
燃焼炎の振動数も相違するからであろうと推定される。

【００１１】ここで、二種類の炎口を組み合せる方法と
しては、最も近接した炎口が同一の種類の炎口になら
ず、かつ、全体としては二種類の炎口が均一に分散され
た配置、例えばちどり状、或いは市松模様状などの、異
なった炎口が互い違いに並んだ配列（同上の配列を備え
た炎口列を、炎口同士の直径が異なるものを例として、
概念的に示した平面図３を参照）を採用することが可能
である。このように互い違いに配列すれば、同じ種類の
炎口を一か所にまとめて配置する方法に較べて、自ずか
ら、共通した周波数の音を発生する、特性の同じ炎同士
の最短距離を広げることになり、これらの音同士の共鳴
を抑制することができ、これも騒音のレベルを下げる効
果を生じる。また、上記の如く、全体としては二種類の
炎口が均一に分散されるように、互い違いに配置すれ
ば、（複数のバーナの集合体としての）バーナユニット
全体の左右の中心付近を境に二種類の炎口の内の一種類
の炎口をバーナユニットの左半分側にまとめて配置し、
別のもう一種類を右半分側にまとめて配置する方法等に
おいて、一次混合ガスの吐出流量などがバ−ナユニット
の左半分と右半分で異なることに基づいて発生する可能
性のある、燃焼室内での異常な対流現象や乱流を防止す
る効果がある。これらの対流現象や乱流は、別の騒音源
となり得る現象であり、それを抑制することは、やはり
騒音レベルを下げる効果がある。

【００１２】ここまでは、二種類の炎口を組み合せる方
法を考えるに当たって、炎口の一つ一つを単位として考
え、これらが互い違いになるように配置することについ
て解説したが、互いに隣接した複数の炎口が形成する炎
口グループ（一つの炎口グループが含む炎口の数は種々
考えられる）を一つの単位として考え、複数のこの炎口
グループ同士が互い違いになるように配置（同上配置に
よる炎口列の例を概念的に示した平面図４を参照）して
も良い。このように、複数の同じ特性の炎口からなる炎
口グループという考えを採用してバーナを構成すれば、
燃焼時に発生する音同士の共鳴を或るレベルまで抑制す
ることができるのみでなく、一方で、一組の金属板で形
成されるバ−ナの一つ一つは同じ特性の炎口で構成させ
ることができる等の設計上の有利さや、形状や構造が共
通のバーナを組み合わせてバーナユニットを構成しなが
ら、特性の異なる炎口同士の距離を給湯器ごとに変える
ことが可能となる等の製作上で有利な点が得られる。

【００１３】〔別実施形態〕上記実施形態の解説では、
固有周波数の相違を実現する手法として、炎口の直径を
考えたが、炎口の平面視における形状（円形と角形など
に）を考えても良い（同構造を備えた炎口列の例を概念
的に示した平面図５を参照）。この場合も、形成される
炎の形状に多様性が生じ、各炎毎に発生する音の周波数
にも多様性が生まれるので、結果的に音同士の共鳴が抑
制され、騒音のレベルが低下するという効果が得られ
る。さらに、固有周波数の相違を実現する他の手法とし
ては、各炎口毎の一次混合気の吐出流速に多様性を与え
る方法も可能である。例えば、所定の勾配を備えつつバ
ーナの上部に設けられた隔壁を炎口の形成部材とし、こ
の隔壁の、互いに不等間隔に設定された上端部同士で挟
まれた空間を各炎口とし、互いに不等間隔に設定された
下端部同士で挟まれた空間を一次混合気の分配部とすれ
ば、各分配部からは互いに異なった量の一次混合気が導
入され、この一次混合気の出口は均等な断面積を与えら
れているため、炎口からの一次混合気の吐出流速に多様
性を付与することが可能となる。この場合も、炎口毎の
吐出流速に与えられた多様性に基づいて、各炎の付近か
ら発生する音の周波数に多様性が生じるので、結果的に
音同士の共鳴が抑制され、騒音のレベルが低下するとい
う効果が得られる。

【００１４】次に、本発明に基づく共鳴抑制手段を実施
する形態の大分類としての前記第２形態、すなわち、炎
口同士の位置関係に不規則性を与えたものについて、別
実施形態として解説する。この別実施形態によるバーナ
は、基本的には、互いに吐出特性が同一で、発生する音
の周波数も同一の一種類の炎口で構成されているが、上
述したように炎口同士の位置関係に不規則性が与えられ
ている。そして、実際のバーナの構造の例としては、こ
れらの炎口を、炎口の高さが隣接する炎口同士で異なる
ように組合せたものが考えられる。このような構造を備
えたバーナでは、バーナを構成している各炎口によって
形成される炎同士の高さが不揃いになるので、これら各
炎によって生じる噴流同士の位相が上下方向にずれて相
殺し合うため、互いの干渉が生じ難くなり（同構造を備
えた炎口列の例を概念的に示した側面図６を参照）、し
たがって、バーナ燃焼時に発生する音同士の共鳴の程度
が抑制され、結果として騒音のレベルを下げるという独
特の効果が得られる。

【００１５】さらに、炎口同士の位置関係に不規則性を
与える方法としては、上記の高さに関する位置関係を考
えたもの以外に、炎口の水平位置を考え、隣接炎口間の
距離に多様性を持たせた配列（同配列による炎口列の例
を概念的に示した平面図７を参照）、或いはバーナユニ
ットを構成するバーナ同士の間に設けられた二次空気吹
き出し口の設定ピッチに多様性を与えたもの（同構造を
備えたバ−ナユニットの例を概念的に示した部分正面図
８を参照）が採用可能である。また、平面視における炎
形状を非円形とし、特に隣接する炎同士の平面視におけ
る向きに多様性を与えたもの（同構造を備えた炎口列の
例を概念的に示した平面図９を参照）も採用できる。い
ずれの方法でも、各炎によって生じる噴流同士が、干渉
し難くなるため、バーナ燃焼時に発生する音同士の共鳴
の程度が抑制され、やはり騒音のレベルを下げるという
独特の効果が得られる。

【００１６】ここまでは、本発明に基づく共鳴抑制手段
を実施する形態の大分類としての前記第２形態、すなわ
ち、炎口同士の位置関係に不規則性を与えた別実施形態
を、大分類の前記第１形態、すなわち、炎口の周波数に
多様性を与えた実施例とは別に解説したが、これらの考
えを併用して同時に採用して騒音レベル低下の効果が更
に高めることも出来る。すなわち、例えば、互いに周波
数の異なる２種類の炎口が互い違いに配列されたバーナ
とし、これらの各バーナ同士の距離に多様性を与えてバ
ーナユニットを構成した別実施形態（同構造を備えたバ
−ナユニットの例を概念的に示した部分平面図１０を参
照）も可能である。この場合、バーナ毎の、発生する音
の周波数に多様性が生じることで、共鳴が抑制される上
に、二次空気の吹き出し口としてバーナとバーナの間に
設けられた間隙の幅に多様性が生じるため、各隣接した
バーナの上方に形成される噴流同士が同形とならずに多
様性が生じるため、やはり共鳴が抑制され、したがって
２段階の機構で騒音レベルが低減される。

【００１７】次に、本発明に基づく共鳴抑制手段を実施
する形態の大分類としての前記第３形態、すなわち、各
炎口において形成される複数の噴流の流れに相違を与え
ることが可能なように二次空気吹き出し口の構造に対し
て与えられた多様性に基づくものを、別実施形態として
解説する。この別実施形態によるバーナは、基本的に
は、互いに吐出特性が同一の一種類の炎口で構成されて
おり、前記炎口は同一平面上に規則的に配列されている
が、炎口間に設けられた二次空気用吹き出し口の構造に
多様性が与えられている。そして、実際のバーナの構造
の例としては、二次空気吹き出し口からの噴流の流れを
給湯器の左右方向のいずれかに偏向させるための傾斜板
を炎口形成部材の外側に設けたものが可能である（同構
造を備えたバ−ナユニットの例を概念的に示した部分正
面図１１を参照）。図１１に示した例では、この傾斜板
の取付け方を隣り合った二次空気吹き出し口同士で変更
することにより、隣り合った噴流の流れ同士が互いに非
平行になったり、炎の長さに相違が生じたりしている。
これによって、各炎によって生じる噴流同士の流れが互
いに異なったものになるため、噴流同士の干渉が生じ難
くなり、したがって、バーナ燃焼時に発生する音同士の
共鳴の程度が抑制され、結果として騒音のレベルを下げ
るという独特の効果が得られる。

【００１８】上記のような、各炎によって生じる噴流同
士の流れを互いに異なったものにする手法は、二次空気
吹き出し口の構造によってでなく、炎口自身の構造によ
って実現しても良い。例えば、吐出特性や発生する音の
周波数自身が同一の複数の炎口を、その開口方向が互い
に異なるように構成することによって、各炎口から吐出
する一次混合気の向きに多様性を与えることができる。
これによって、各炎によって生じる噴流同士の流れが互
いに異なったものになるため、噴流同士の干渉が生じ難
くなり、したがって、バーナ燃焼時に発生する音同士の
共鳴の程度が抑制され、同様に騒音のレベルを下げると
いう独特の効果が得られる。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は、本発明によるバーナが加熱器として内装
された給湯器２００の一部破断斜視図である。この図２
に示されるように、給湯器２００は、外装ケーシング２
０１、及びバ−ナケース２０３を備えている。バ−ナケ
ース２０３には、バーナユニット１００、バ−ナユニッ
ト１００用の点火ロッド２０４、バーナユニット１００
が燃焼中であるかどうかを検知するためのバーナケース
フレームロッド２０５が固定されている。バ−ナケース
２０３の上方には、バーナユニット１００にて行われる
燃焼によって発生する熱で水を加熱するためのフィンチ
ューブ型の熱交換器２０６が設置されている。また、バ
−ナケース２０３の下方には、外装ケーシング２０１の
下端に有る開口部２０７からバ−ナケース２０３側へ燃
焼用の空気を供給するための給気ファン２０８が備えら
れている。一方、外装ケーシング２０１の上端部は、給
湯器外部のダクト３０１と連通した接続排気管２１０を
除いて、閉鎖されている。接続排気管２１０は、バーナ
１００と熱交換器２０６の間の燃焼室３０内にて発生し
た燃焼排ガスを給湯器外部のダクト３０１に導くための
通路を形成しており、外装ケーシング２０１内の上端部
でかつ熱交換器２０６の上方には排気バフラ２０９が設
けられている。

【００２０】また、バーナユニット１００は、互いに同
一形状の複数のバーナ２０をバーナホルダ２１によって
束ねた集合体として構成されており、これら複数のバー
ナ２０は、給湯器２００の左右方向で互いの間に一定の
隙間が生じるように、並列配置されている。各バーナ２
０は、給湯器２００の前後方向に長手方向を持ってお
り、また、各バーナ２０はこの長手方向に沿って配列さ
れた多数の炎口１，１・・・を備えている。燃料ガス供
給路３０２から供給された燃料ガスは、ガスバルブ３
４、及び接続ガス管３３を通った後、給湯器の横向きに
延びたノズルヘッダ３２に供給され、このノズルヘッダ
３２上にその長手方向に沿って等間隔に配設された多数
（バーナ２０の数と同数）のガスノズル３１から分配さ
れて噴出する。また、前記互いに並列配置された各バー
ナ２０同士の間に形成された間隙部は、給気ファン２０
８から供給される空気の一部を燃焼用二次空気として上
方に吹き出すための二次空気吹きだし口４０となってい
る。即ち、前記炎口１から吐出された前記一次混合ガス
は、二次空気吹きだし口４０から上方に吐出される燃焼
用二次空気と混合され燃焼に供される。

【００２１】図１は、バーナ２０の一つを取り出して示
した一部破断斜視図である。この図１に示されるよう
に、この各ガスノズル３１から噴出された燃料ガスの各
々はバーナ２０の吸入口１７内に導かれる。この時、前
記各噴出ガスは、各ガスノズル３１と各吸入口１７の間
にそれぞれ設けられたギャップにおいて、エジェクター
効果により周囲のエアを燃焼用一次空気として吸入口１
７内へと連れ込む。各バーナ２０内に導入されたこれら
燃料ガスと燃焼用一次空気は混合されて一次混合ガスと
なった後、各バーナ２０に設けられた炎口１，１・・・
から上方に向かって吐出される。また、この図１に最も
良く示されるように、各バーナ２０は、最も上流に位置
する燃料ガス及び一次空気の吸入口１７、その下流側に
隣接する混合路１６、混合路１６の下流部から上方に延
びて炎口の一つ一つを形成する炎口形成部１４、及び各
炎口１からの一次混合ガスの吐出量を均一化するために
混合路１６と炎口形成部１４の間に設けられた狭隘路１
５から構成されており、炎口形成部１４は、隣接する炎
口同士を隔てるための隔壁１３を含む。したがって、前
記吸入口１７に導入された前記燃料ガスと燃焼用一次空
気は先ず混合路１６にて互いに混合されて一次混合ガス
となり、この一次混合ガスは混合路１６の上方に設けら
れた狭隘路１５を通過の後、各バーナ２０において炎口
１を形成している隔壁１４によって更に細かく分配され
た後に各炎口１から吐出されることになる。

【００２２】ところで、やはり図１に示されるように、
炎口１は一つのバーナ２０上に全体として一直線をなす
ように配置されているが、バーナ燃焼時の炎口の固有周
波数が全ての炎口で同一とならないように、互いに異な
った固有周波数を持った２種類の炎口１１，及び１２に
よって構成されている。そして、この実施例では、これ
ら炎口１１と炎口１２とは交互に並んで、前述したよう
に全体としては一直線をなしている。すなわち、各炎口
を形成する炎口形成部材として並列した多数のグリッド
１３同士は、それらの間に幅の狭い間隔１ｄと幅の広い
間隔２ｄとが交互に形成されるように、二種類の間隔に
より、不等間隔に並んでいる。そして、幅の狭い間隔１
ｄを備えた炎口を言わば直径の小さな炎口１１とし、一
方、幅の狭い間隔２ｄを備えた炎口を直径の大きな炎口
１２としている。

【００２３】以上のように、この実施例においては、炎
口１１と炎口１２とで、炎口の寸法（炎口が円形であれ
ば直径）を異ならせることで、炎から発生する音の周波
数に多様性を与えている。その結果、バーナ燃焼時の炎
口の固有周波数が全ての炎口で同一である場合に比較し
て音の共鳴の程度が抑制され、騒音のレベルが低下し、
結果として、より静粛性の高い給湯器が得られる。

【００２４】〔別実施例〕以上はスロットバーナを対象
に実施例を解説したが、本出願中の実施形態の解説にお
いて展開された考え方は、ＣＦバーナに対しても適用可
能であり、したがって、上記各実施形態、別実施形態に
おいて解説した考え方を適用した種々のＣＦバーナが実
施可能であり、これらの各ＣＦバーナにおいても燃焼中
に前述の本発明特有の共鳴抑制の作用が生じ、したがっ
て、これらの各ＣＦバーナを用いた給湯器などにおいて
は前述の本発明特有の騒音レベル低下の効果が得られ
る。

【００２５】尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照
を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明
は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバーナの実施例の一部破断斜視
図

【図２】図１のバーナを備えた給湯器の実施例の一部破
断斜視図

【図３】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図４】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図５】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図６】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図７】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図８】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図９】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を示
す概念図

【図１０】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を
示す概念図

【図１１】本発明にかかる共鳴抑制手段の一実施形態を
示す概念図

【符号の説明】

１、１１、１２炎口２０バーナユニット４０二次空気吹き出し口１００バーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料ガスを含んだ一次混合ガスを噴出す
る複数の炎口（１，１・・・）を備えたバーナであっ
て、前記燃料ガスの燃焼中に発生する燃焼音同士の共鳴を抑
制するための共鳴抑制手段を備えたバーナ。
【請求項２】前記共鳴抑制手段が、互いに固有周波数
の異なった複数の炎口（１１，１１・・・，１２，１２
・・・）からなる請求項１記載のバーナ。
【請求項３】前記共鳴抑制手段が、互いの位置関係に
不規則性を備えた複数の炎口（１，１・・・）からなる
請求項１記載のバーナ。
【請求項４】前記共鳴抑制手段が、前記各炎口（１）
からの前記一次混合ガスの吐出方向に相違を与えること
が可能なように前記炎口（１）の構造に対して与えられ
た多様性である請求項１記載のバーナ。
【請求項５】前記共鳴抑制手段が、前記各炎口（１）
において形成される複数の噴流の経路に相違を与えるこ
とが可能なように二次空気吹き出し口（４０）の構造に
対して与えられた多様性である請求項１記載のバーナ。
【請求項６】前記固有周波数の相違が、互いに直径の
異なった複数の炎口（１１，１１・・・，１２，１２・
・・）による請求項２記載のバーナ。
【請求項７】前記固有周波数の相違が、互いに平面視
における形状の異なった複数の炎口（１）による請求項
２記載のバーナ。
【請求項８】前記固有周波数の相違が、吐出する一次
混合ガスの流速の互いに異なった複数の炎口（１）によ
る請求項２記載のバーナ。
【請求項９】前記不規則性が、前記炎口（１）に与え
られた高さ方向の位置に関する多様性に基づくものであ
る請求項３記載のバーナ。
【請求項１０】前記不規則性が、互いに隣接する前記
炎口（１）間の水平方向の距離に与えられた多様性に基
づくものである請求項３記載のバーナ。
【請求項１１】前記多様性が、互いに隣接する前記複
数の炎口（１）の間に設けられた２次空気吹き出し口
（４０）のサイズの多様性に基づくものである請求項１
０記載のバーナ。