JPH094823A - 燃料燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的高い十分なターンダウン比を有して共鳴
燃焼騒音の可能性を軽減したバーナを提供することであ
る。 【解決手段】火炎支持体２０は、該支持体を貫通するバ
ーナ炎口１３を介して火炎支持側２４の多数の開口部２
５まで燃料／空気混合気を通過させ得る複数の離散領域
２２を有する。支持体２０は、離散領域２２の間を延び
て離散領域を分離させる遮断層を備える。遮断層は、離
散領域の間の領域で支持体の上流側から下流側２４に燃
料／空気混合気が通過するのを妨げる。かかる火炎支持
体を備えたバーナでは、共鳴燃焼騒音が生じる可能性が
減少することが分かった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、燃料燃焼バーナに
関し、特に、好ましくは燃料ガスを燃焼させる前に混合
室内で燃料ガスを全燃焼空気と混合させる完全予混合型
のガス燃焼バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ある種
の完全予混合型バーナでは、天然ガス等の燃料ガスと空
気の予め外部で準備した混合気をプレナム室に供給した
後、プレナム室の一部又は壁を形成し得る火炎支持体、
ブロック、プレート又はストリップ等のスロット即ち炎
口を通して多少とも均一に放出している。混合気は、支
持体、ブロック、プレート又はストリップ等の内側又は
下流側のある位置で燃焼され、燃焼生成物を生成する。
次に、燃焼生成物は、ボイラ等の加熱装置における熱源
としてバーナを使用した場合、熱交換器等の第２の閉鎖
容器に連通した第１の閉鎖容器に流入する。完全予混合
型バーナは、一例として、本出願人の英国特許出願公開
第２１７６５８８Ａ号公報に記載されている。この種の
バーナは比較的低入熱／出熱レベルで良好に動作する
が、一定の条件下、特に、バーナの単位表面積当たりの
出熱が比較的大きいとき（即ち比較的高い総バーナ炎口
負荷時）に青色火炎モードでバーナを動作させた場合、
許容強度を超えた所謂燃焼による共鳴騒音を生成する傾
向がある。本発明の目的は、比較的高い十分なターンダ
ウン比を有して共鳴燃焼騒音の可能性を軽減した、バー
ナを提供することである。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明の１つの観点によ
れば、燃料と空気の予混合気を受容するための室と、該
室を横切って延びる略平坦な火炎支持体と、を備えた燃
料燃焼バーナであって、前記火炎支持体が、該火炎支持
体の上流側から該火炎支持体を貫通して延びる通路を介
して該火炎支持体の下流側の多数の開口部まで燃料／空
気混合気を通過させ得る複数の離散領域を有し、前記火
炎支持体が、前記離散領域の間を長手方向に延びて該離
散領域を互いに分離させると共に該離散領域の間の領域
で前記火炎支持体の上流側から該火炎支持体の下流側に
燃料／空気混合気が通過するのを妨げるための遮断層を
備えた燃料燃焼バーナが提供される。好ましくは、バー
ナは、バーナ用の所与の出熱範囲の最低出熱レベル及び
比較的低い出熱レベルでバーナが正しく動作していると
き、火炎支持体開口部により構成される比較的小面積の
基部でバーナ火炎が実質的に安定して開口部を通って火
炎支持体内に燃え戻って逆火を引き起こすことがない放
射モードでバーナが動作するように、構成される。出熱
範囲の最大出熱レベル及び比較的高い出熱レベルでは、
バーナは、青色火炎モードで動作する。このモードで
は、火炎支持体開口部で安定化されて該開口部に関連し
たバーナ火炎が融合し、対応する離散領域の周縁部によ
り構成されるより大きい面積の基部で実質的に安定化さ
れ支持される単一のより大きい火炎を、各離散領域に対
し提供する。

【０００４】「下流」及び「上流」という用語は、火炎
支持体を通る予混合気の意図されている流れの方向を考
えることによって理解されたい。火炎支持体の離散領域
には、該領域を支持体の上流側から下流側まで貫通して
下流側の火炎支持体開口部で終端する、実質的に等間隔
に分布して等寸法のバーナ炎口を設けてもよい。バーナ
炎口は、環状の断面形、例えば略円形の断面形を有して
もよく、この場合、バーナ炎口は略直円筒の形状とな
る。一実施形態では、火炎支持体の下流側の略全体が、
実質的に、共通の平面内に位置する。好ましくは、火炎
支持体の下流側の表面内に、離散領域の間を延びる流路
手段が設けられ、また、流路手段の略全長に亘り支持体
の上流側から関連する流路手段の中央部に燃料／空気混
合気が流入するのを防ぐために遮断手段が設けられる。
火炎支持体は、各遮断手段の両側で、燃料／空気混合気
を、上流側から火炎支持体を貫通して延びる別の通路を
介して、流路手段のそれぞれの側壁で或いは各側壁のす
ぐ近くで流路手段に開口する別の火炎支持体開口部まで
通過させてもよく、該別の火炎支持体開口部は、バーナ
使用時に該別の支持体開口部から生じた火炎をそれぞれ
の側壁の一部に沿って流路手段の入口の方向に方向付け
するように配設される。流路手段の側壁はこれにより加
熱され、その結果生じた熱い側壁が、隣接する離散領域
に係る火炎の維持力及び安定度を高める。

【０００５】前記別の通路は、バーナ炎口からなっても
よい。好ましくは、流路手段の入口の対向する側面は、
比較的鋭角に縁取りするのとは対照的に、面取りされて
おり、隣接した離散領域の下流側に流路手段の側壁が合
流する領域の局部的加熱部分が火炎支持体材料に悪影響
を及ぼす可能性を減少させている。流路手段は、略平行
に延びる複数の離間した流路から構成してもよい。火炎
支持体は、その下流側に、別の複数の離間した流路を備
えてもよい。この別の流路はそれぞれ、上述した流路に
直角に１つ以上の離散領域を横切る。この場合、別の流
路は、流路と別の流路が交差する部分は別として、離散
領域それ自体の中に含まれる。出願人の研究によれば、
この別の流路を設けたことで離散領域の表面の連続性を
中断し、燃焼による共鳴を発生し難くしている。各別の
流路の入口の対向する側面は、先に説明した流路を面取
りしたのと同じ理由で、面取りしてもよい。好ましく
は、前記流路及び／又は前記別の流路は、直線状であ
る。好ましくは、火炎支持体の下流側の表面内には、離
散領域の外側縁部と支持体の周縁部との間に位置するよ
うに火炎支持体の周りを延びる最外郭の流路手段が、設
けられている。火炎支持体は、更に、燃料／空気混合気
が支持体の上流側から最外郭の流路手段の中央部に流入
するのを防ぐために、最外郭の流路手段の長手方向に延
びる遮断手段を備えている。火炎支持体は、遮断手段の
両側で、燃料／空気混合気が、上流側から火炎支持体を
貫通するそれぞれの通路通路を介して、最外郭の流路手
段に開口する火炎支持体開口部まで通過し得るようにな
っている。バーナ使用時には、これらの支持体開口部か
ら発した火炎が、最外郭の流路手段のそれぞれの側壁の
一部に沿って、流路手段の入口の方向に方向付けされる
ように、構成されている。内側の側壁部分は、離散領域
の外側縁部で終端し、外側の側壁部分は、火炎支持体の
周縁部で終端する。支持体の周縁部及び離散領域の外側
縁部はこれにより加熱され、この構成がなければもっと
生じたであろう熱損失を減少させ、その結果これらの縁
部において火炎上昇が起こり難くしている。

【０００６】最外郭の流路手段に開口する通路は、例え
ば環状断面のバーナ炎口から構成してもよい。また、最
外郭の流路手段の入口の対向する側面は、前述の流路を
面取りしたのと同じ理由で、面取りしてもよい。別の実
施形態では、離散領域部分に関連した火炎支持体開口部
を形成する離散領域の少なくとも一部は、燃料／空気混
合気をかかる関連した火炎支持体開口部まで通過させ得
る通路又は通路の一部として機能する細孔を有する多孔
性材料から構成される。この場合、好ましくは、火炎支
持体は、遮断手段を含む上流部を備え、更に１つ以上の
離散領域の少なくとも一部に亘り、多孔性材料の関連し
た下流部又はそれぞれ関連した複数の下流部を備えてい
る。前記通路は、上流部を貫通するバーナ炎口即ち貫通
孔により構成された第１の通路部分と、多孔性の下流部
を貫通する細孔から成る第２の通路部分とを含む。これ
らの細孔は、関連した第１の通路部分と連絡すると共
に、下流部又は各下流部の下流側の火炎支持体開口部に
至る。

【０００７】バーナ炎口即ち貫通孔は、略等寸法として
離散領域の上流部上に略等間隔で分布させ、断面円形と
してもよい。離散領域は、側壁を有する複数の下流部か
ら構成してもよい。この場合、隣接して離間した下流部
の対向する側壁は、遮断手段と協働して、隣接した離散
部分の間に流路を構成している。遮断手段は、流路の略
全長に亘り、関連した流路の中央部に上流支持部の上流
側から燃料／空気混合気が流入するのを防ぐように構成
されている。上流部は、各遮断手段の両側で、燃料／空
気混合気が上流側から上流部を貫通する別の通路を介し
て、上流部の別の火炎開口部まで通過し得るようにして
もよく、該別の火炎開口部は、それぞれ隣接した下流部
の側壁で或いは該側壁のすぐ近くで流路に開口すると共
に、バーナ使用時には前記別の火炎開口部から生じた火
炎がそれぞれの側壁の一部に沿って流路の入口の方向に
方向付けされるように構成される。上流部内の前記別の
通路は、バーナ炎口または貫通孔から構成してもよい。
好ましくは、隣接した多孔性下流部の対向する側壁は、
流路の入口で面取りされる。

【０００８】一構成において火炎支持体は、協働して複
数の略平行に離間して延びる流路を構成する、複数の遮
断手段及び間隔を置いて配設された下流部を備えてい
る。一実施形態では、複数の下流部の他方の対向する側
壁は、上流部と共働して、前述の流路に直角に離散流路
を横切って延びる別の複数の離間した流路を構成する。
好ましくは、前記別の流路を構成する下流部の対向する
側壁は、これらの流路の入口で面取りされている。好ま
しくは、火炎支持体は、その縁部に沿って延びる周縁壁
を有し、該周縁壁は、下流部の外側の側壁及び上流部と
共働して、火炎支持体の周りに延びる最外郭の流路手段
を構成している。上流部は、上流部の上流側から最外郭
の流路手段の中央部への燃料／空気混合気の流入を防ぐ
ために、最外郭の流路の長手方向に延びる遮断手段を備
える。上流部は、遮断手段の両側で、燃料／空気混合気
を前記上流部の上流側から上流部を貫通して延びるそれ
ぞれの通路を介して火炎支持体開口部まで通過させ得る
ようにしている。火炎支持体開口部は、最外郭の流路手
段に開口すると共に、バーナ使用時にこれらの支持体開
口部から生じた火炎を下流部の外側の側壁の一部及び周
縁壁の一部に沿って前記流路手段の入口の方向に方向付
けするように配設されている。

【０００９】好ましくは、最外郭の流路を構成する周縁
壁及び下流部の外側側壁は、その入口で面取りされる。
本発明のもう１つの観点によれば、燃料燃焼バーナに用
いる全体が平坦な火炎支持体であって、前記火炎支持体
が、その所定の上流側から火炎支持体を貫通する通路を
介して火炎支持体の所定の下流側の多数の火炎支持体開
口部まで燃料／空気混合気を通過させ得る複数の離散領
域を有し、前記火炎支持体が、更に、前記離散領域の間
を長手方向に延びて該離散領域を互いに分離させると共
に該離散領域の間の領域で前記火炎支持体の上流側から
該火炎支持体の下流側に燃料／空気混合気が通過するの
を妨げるための遮断層を備えた火炎支持体が提供され
る。本発明を一層容易に理解するために、以下例示的に
のみ添付図面を参照する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、燃焼装置は、
完全予混合バーナ２が取り付けられて煙導管として機能
する細長い断面矩形のスチール室１を備えている。完全
予混合バーナ２は、煙導管内に取り付けられており、水
平方向に延びた火炎支持体３を有する。全体が平坦な形
状の火炎支持体３は、プレナム室４の上に位置して該プ
レナム室を横切って延びている。プレナム室４には、煙
導管１の壁７のポート６を通って外側に延びる主空気供
給管５が接続されている。この管は、送風機（図示せ
ず）に接続されている。空気供給管５には、枝管８が接
続されており、燃料供給源（図示せず）から燃料ガスを
供給される。管５及び８は、分岐接続部の上流に、それ
ぞれ独立に空気及び燃料ガスの流量を調節するための弁
９及び１０を備えている。出願人の実験で用いられた本
発明に係る火炎支持体即ちプレートは、ムライト−シリ
カ・セラミック材料等の耐熱セラミック材料から形成さ
れた。図２及び図３には、寸法約１３０ｍｍ×９０ｍｍ
×１２ｍｍの平らな矩形の支持体１２が示され、該支持
体には、直径１．１ｍｍの円形横断面を有する炎口１３
が３６１９個穿設されている。支持体１２の下面は、該
支持体の上面に対応する。

【００１１】４７行７７列で炎口を配置したことによ
り、支持体の表面に約３３％の開口領域を形成した。支
持体の両面１４、１５は平坦であり、炎口はいずれも塞
がれていない。この単純な構成は低入力放射プレートバ
ーナとして機能するバーナに良好な結果をもたらすもの
として知られていたが、炎口の負荷が比較的小さい場合
は燃焼により共鳴騒音が生じる。図４から図６に示した
火炎支持体２０の実施形態では、図２及び図３の火炎支
持体１２に存していた炎口のうち（支持体１２の各縁部
から２番目の列から数えて）１５番目毎の列が省略され
ており、炎口の代わりに中実の支持体材料の線形部２１
が形成されている。かくして、図４から図６の火炎支持
体は、１４列の実質的に等間隔に分布して等寸法のバー
ナ炎口１３から成る離散領域２２を有する。バーナ炎口
１３は、上流側２３から下流側２４まで支持体を貫通し
て下流側２４で火炎支持体開口部２５となって終端する
直円筒の形状を有する。支持体材料の線形部２１は、実
際には離散領域２２の間を長手方向に延びて該領域を互
いに離間させる遮断手段２６を形成する。該遮断手段
は、また、離散領域の間で隣接した火炎のための「ラン
ド列」を構成し、バーナの出熱負荷が大きい場合に離散
領域の下流側２４での火炎維持力を高める。遮断手段２
６は、離散領域２２の間の部分即ち領域において支持体
上流から下流側２４への燃料／空気混合気の通過を妨げ
る。各離散領域の幅、即ち隣接した線形部２１の間の間
隔は、約２３．１ｍｍであった。

【００１２】図７から図１０に示した火炎支持体３０の
実施形態の上流側即ち下面３１は、図４から図６の実施
形態に示したものと同じである。支持体の下流側即ち上
面３２は、平行に離間してそれぞれ支持体を横切って延
びる複数の直線状の流路３３を備えている。各流路３３
の長手方向中央部３４は、遮断手段を形成して中実の支
持材料から成る線形部３５（ここでは、炎口３６の列を
省略）と、その上方で直接整合する。遮断手段３５は、
隣接した離散領域３７の間を延び、離散領域の間に「ラ
ンド列」を構成する。炎口３６は、離散領域をその上流
側３１から下流側３２まで貫通し、下流側で火炎支持体
開口部３９となって終端する。各流路３３は、略Ｕ字形
であり、最大深さ約６ｍｍ、その入口３３ａでの幅は約
７ｍｍである。各流路の寸法と配置については、対応し
た遮断手段３５が支持体の上流から流路の中央部に至る
燃料／空気混合気の通過を妨げるようにしてある。尚、
図７から、ランド線３５の両側に接した２本の炎口列４
０（内側と外側のもの）が、支持体の上流側３１から延
び、対応する流路３３の各側壁３３ｂ、３３ｃの近傍に
位置する火炎支持体開口部４１で開口している、ことが
理解されよう。離散領域の側部と共通である流路の側壁
は、実際には外側の炎口列４０の炎口の側部の延長部で
あり火炎支持体の下流側３２まで延びる溝４２を含む。
バーナに火炎支持体３０を使用すると、支持体開口部４
１から発する火炎は、側壁内の溝４２に略沿って、流路
の入口３３ａの方向に方向付けられる。こうして側壁３
３ｂ、３３ｃを加熱することができ、その結果熱くなっ
た側壁は、更に、バーナの出熱負荷が大きい場合に離散
領域での火炎維持力と安定度を高める。

【００１３】図７から図１０に示した火炎支持体の実施
形態の下流側３２は、また、支持体の一方の端部から他
方の端部まで流路３３に対して垂直に延びて離散領域３
７を貫通する、平行に離間した２本の直線状のＵ字形流
路４５を備えている。従って、流路４５の一部４５ａ
は、離散領域３７の一部を形成する。流路４５は、支持
体上に対称に位置決めされている。該流路４５は、流路
３３と同様、深さが６ｍｍ、入口での幅が７ｍｍであ
る。流路４５により包含される炎口列の炎口は、それぞ
れの流路４５に連通している。流路４５は、領域４６で
流路３３と交差する。流路４５は、下流側３２における
離散領域４７の連続性を分断することにより、各個々の
離散領域上に余りに大きい連続火炎が形成されるのを防
いでいる。これは、共鳴振動が起こる可能性を減少させ
ることが本願出願人により見出された。図１１から図１
４に示した火炎支持体５０の実施形態は、図７から図１
０に示したものと同様であり、共通の構造には同一参照
符号を付し、その説明を省略した。しかしながら、構造
は、火炎支持体の下流側は、４本の流路５１（流路３３
と等価）及び２本の流路５２（流路４５と等価）に加え
て、最外郭の流路５３を備えている。最外郭の流路５３
は、縁部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄから成る支持
体の連続した周縁部５４と該周縁部に最も近い離散領域
３７の外側縁部５５との間で、矩形の火炎支持体５０の
全周囲に沿って延びている。縁部５４ａ、５４ｂ、５４
ｃ、５４ｄ及び外側縁部５５は、流路５３の側壁を構成
する。連続した周縁部５４は、また、火炎支持体の周縁
における強度を増加させる。火炎支持体は、また、支持
体の中実材料から構成されて流路５３の基部でその長手
方向に延びる遮断手段５６を備え、これにより、燃料／
空気混合気が流路の中央部に侵入するのを防いでいる。
火炎支持体は、遮断手段５６の両側に、燃料／空気混合
気を支持体の上流から流路５３内に流通せしめるバーナ
炎口列５７及び５８を備えている。バーナ使用時、バー
ナ炎口５７及び５８から発する火炎は、それぞれ、周縁
部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ及び対応する離散領
域の外側縁部５５に沿って方向付けられるように構成さ
れている。これにより、周縁部５４及び外側縁部５５
は、熱くなり、その結果これらの領域における火炎維持
力及び安定度が改善される。

【００１４】炎口列５７及び５８の炎口は、周縁部５４
及び隣接した離散領域の側壁５５を火炎が巻き込み或い
はなめ得るように適切に寸法決めされた火炎列を構成す
るために、火炎支持体の残りの炎口３９より小径として
もよい。炎口５７から発する火炎列は、また、望ましく
ない比較的冷たい空気が周縁部５４の内側の領域に乱入
するのを阻止して縁部における熱損失を減少させる、熱
い上昇気流を生成している。遮断手段５６は、また、ラ
ンド列５６を構成すると共に、該ランド列の両側に接し
た炎口列５７及び５８を分離して２つの生成火炎列の合
流を防いでいる。更に、流路壁と離散領域３７の下流側
との間の鋭角接合を避けるために、各流路５１、５２、
５３の入口の両側には、それぞれ符号５９、６０、６１
で示したように面取りされており、幅２ｍｍで４５度の
ベベル面を構成している。出願人の研究の結果、このベ
ベル面を設けたことにより、バーナの出熱動作範囲の下
限でバーナを作動させたときにこれらの領域で過熱が生
じる可能性を減少させ得ることが分かった。図１５から
図１８の火炎支持体６５の実施形態は、全体が平坦で矩
形の形状を有し、例えば先の実施形態で説明した火炎支
持体と同じセラミック材料で形成された上流部６６と、
多孔性フォームセラミック材料から形成され間隔を置い
て配設された複数の下流部６７とから成る。上流部６６
の上流側６８及び下流側６９は、支持体６５の縁部に沿
って延びて下流側６９から突出する直立周縁壁７０を除
いて、実質的に平面である。上流部分６６は、火炎支持
体の離散領域７２の一部を構成する部分７１を備えてい
る。部分７１は、略等間隔に分布して等寸法の円筒状の
貫通炎口即ちバーナ炎口７３を多数有する。貫通炎口７
３は、上流側６８から下流側６９まで貫通して断面円形
である。上流部６６は、また、上流部のセラミック材料
の略直線状の中実部分により形成された遮断手段７５を
備えている。該遮断手段は、隣接した離散領域７２の間
を長手方向に延び、離散領域を互いに分離する。尚、各
離散領域７２が、火炎支持体を横切って延びる上流部６
６の部分７１と、各部分７１に対応する下流部６７とか
ら成る、ことが理解されよう。

【００１５】上流部６６の部分７１の上側には、間隔を
置いて多孔性セラミックの下流部６７が、例えば上流部
６６上に鋳造することにより、上流部６６の下流側６９
に固定されている。図１６及び図１７に示したように、
多孔性セラミックの下流部６７は、上流部内の貫通炎口
７３上に位置し、かかる貫通炎口は、第１の通路部分を
構成している。多孔性の下流部６７は、第２の通路部分
を構成する細孔７６を含む。該細孔は、対応する貫通炎
口７３と連絡すると共に、火炎支持体開口部７７に至
る。開口部７７は、下流部６７の多孔性材料の表面の或
いは表面近傍の細孔の入口により形成されている。同時
に、第１の通路部分７３及び第の通路７６は、火炎支持
体の上流側６８から火炎支持体開口部７７まで燃料／空
気混合気を通過せしめる通路を形成する。隣接した下流
部６７の対向する側壁７８及び７９は、その間の遮断手
段７５と協働して、かかる下流部６７の間即ち隣接した
離散領域の間を延びて火炎支持体を横切る平行流路８０
をそれぞれ構成する。遮断手段７５は、流路の略全長に
亘り対応する流路８０の中央部に燃料／空気混合気が流
入するのを防いでいる。上流部６６は、各遮断手段７５
の両側に、貫通するバーナ炎口８２、８３を備えてい
る。バーナ炎口８２、８３は、上流部内の火炎開口部８
４、８５まで燃料／空気混合気を通過せしめる別の通路
を構成する。火炎開口部８４、８５は、隣接した下流部
の側壁７８、７９に隣接した各流路８０に連通する。ま
た、火炎開口部８４、８５は、バーナ内に火炎支持体を
配置してバーナを使用したとき、火炎開口部から生じた
火炎が流路の入口の方向に各側壁の一部に沿って方向付
けされるように、配設される。

【００１６】下流部６７の対向する側壁８６及び８７
は、上流部の介在部分と協働して、平行に離間した複数
の別の流路８８をその間に形成している。該流路は、離
散領域を横切って延び、その一部を形成している。この
別の流路８８は、流路８０に対して直角に延びている。
最外郭の下流部の外向きの側壁８９と協働して、直立し
た周縁壁７０は、周縁壁７０に隣接して火炎支持体の周
囲を延びる最外郭の流路９０を形成する。上流部は、遮
断手段７５と同様の形状の遮断手段９１を備えている。
該手段９１は、最外郭の流路の長手方向で且つ中央に延
び、最外郭の流路９０の中央部に燃料／空気混合気が流
入するのを防いでいる。遮断手段９１の両側で、上流部
６６は、火炎支持体開口部９４、９５で最外郭の流路内
に連通する通路をそれぞれ構成するバーナ炎口９２、９
３を介して、その上流側から燃料／空気混合気を通過さ
せる。これらの開口部９４、９５は、この火炎支持体を
採用しているバーナの使用時、開口部から生じる火炎
を、図１１から図１４の実施形態に基づいて説明したも
と同じ目的のために、下流部６７の外側の側壁８９と周
縁壁７０の対向する側部７０ａの一部に沿って流路の入
口の方向に向けるように、構成される。

【００１７】下流部６７の側壁７８、７９、及び８６、
８７及び８９は、図１１から図１４の実施形態に基づい
て説明したものと同じ目的のために、７８ａ、７９ａ、
８６ａ、８９ａ、８７ａ、７０ａで面取りされている。
尚、遮断手段７５及び９１は、上述した実施形態におけ
るようにランド列を構成する、ことが理解されよう。出
願人により実施されたバーナ試験の目的は、異なる実施
形態の特性を決定するために被試験火炎支持体用の「燃
焼図」の作成を可能とするデータを得ることであった。
燃焼図は、限界動作条件を求めることにより作成され
た。良好な動作領域は、 1. 共鳴（燃焼過程により生成される共鳴が可聴になる
と不良） 2. ＣＯ放出（測定ＣＯ濃度が１００ｐｐｍ以上になる
と不良） 3. 火炎上昇（火炎がバーナ支持面から上昇し始めると
不良） 4. バーナ過熱（火炎支持面の一部が放射し始めて鮮や
かな黄色の外観を呈すると不良） により、制限される。

【００１８】試験手順は、種々の入熱率を用いて以下の
ようであった。先ず、空気／燃料予混合気を、約１３０
％の空気混入率で供給した。次に、共鳴、ＣＯ放出、又
はバーナ過熱の不良が生じるまで空気混入率を徐々に低
下させ、その時の空気混入率を記録した。次に、共鳴、
ＣＯ放出、又は不十分な火炎の不良が生じるまで空気混
入率を徐々に上昇させ、再びその時の空気混入率を記録
した。また、全実験を通じて、ラインガスＧ２０（ＮＧ
Ａ）を使用した。使用した入熱は、２ＫＷ（約０．２４
Ｗ／ｍｍ² ）から２６ＫＷ（約３Ｗ／ｍｍ² ）の範囲内
であった。図２及び図３、図４から図６、及び図７から
図１０に基づいて説明した火炎支持体を用いて得られた
典型的な結果を、それぞれ図１９、図２０、及び図２１
の燃焼図に示す。最初に、図２及び図３の単純な火炎支
持体を用いて得られた図１９の燃焼図を参照すると、良
好な動作に係る領域がかなり小さく、図４から図６及び
図７から図１０に示した支持体の変形例に対する「基
準」を構成している、ことが分かる。バーナを放射モー
ドで動作させて空気混入率を１４０％未満とした場合、
良好な動作は、総炎口負荷が１Ｗ／ｍｍ² 未満の場合の
み達成される。

【００１９】バーナは、総炎口負荷が約１Ｗ／ｍｍ² を
超え且つ空気混入率が約１２０％及びそれ以下の場合に
共鳴した。従って、バーナは、比較的高い入熱レベルで
動作するとき、良好な結果を生じなかった。火炎は、炎
口から発する予混合気の流速が予混合気の燃焼速度より
速いときに、上昇する。この場合、総炎口負荷が０．２
Ｗ／ｍｍ² から１．２５Ｗ／ｍｍ²、空気混入率が約１
６５％から１３５％の範囲で、火炎上昇が生じた。図２
０の燃焼図は、図４から図６に示した火炎支持体の場
合、良好な動作領域として著しく大きい領域が利用可能
であることを示している。共鳴は、図２及び図３の支持
体の場合より低い総炎口負荷で生じた。また、共鳴は、
総炎口負荷が増加すると低空気混入率で生じた。即ち、
バーナが高総炎口負荷で動作すると、共鳴を生じさせる
に必要な空気混入率のレベルは低下した。火炎上昇特性
曲線は、総炎口負荷が０．５Ｗ／ｍｍ² で約２００％の
空気混入率から、２．１Ｗ／ｍｍ² で１８５％まで低下
する。図２１の燃焼図は、図７から図１０に示した火炎
支持体の場合、良好な動作領域として一層大きい領域が
利用可能であることを示している。

【００２０】ここでは、共鳴の存在は大幅に減少してい
ることが分かる。この改良された共鳴特性は、支持体の
下流側の連続性を中断する流路４５を設けた結果である
と考えられる。この火炎支持体は、図２０に関連した火
炎支持体よりも著しく良好に動作したが、出願人が火炎
支持体を変形することにより改良した２つの性能領域が
あり、これらの変形は図１１から図１４に基づき既に説
明した。バーナの周縁における壁即ち縁部は、熱い表面
を構成し、火炎の固定即ち安定化を促進する。出願人
は、バーナが図７から図１０の支持体の代わりに図１１
から図１４の支持体を採用した場合、比較可能な炎口負
荷条件に対し、火炎上昇が生じる前に高い空気混入レベ
ルを使用可能であるという点でバーナ動作が改良され
る、ということを見出した。かくして、良好な動作領域
が増大する。図７から図１０の実施形態に関し、過熱し
た領域は、側壁が離散領域の下流側に接続する、流路の
入口縁部であった。これらの縁部を面取りしてベベル面
５４、５６を生成すると、支持体材料の過熱に伴いこれ
らの縁部に予め生じた極めて明るい赤熱光は、一掃され
るように見えた。

【００２１】更に、ランド列（即ち遮断された炎口列）
の間隔は、共鳴が生じる可能性を著しく高めることな
く、２３．１ｍｍから２１．４ｍｍに減少させて火炎高
さを減少し得ることが分かった。バーナの支持体の図７
から図１０及び図１１から図１４実施形態を用いて出願
人により実施された試験の結果、バーナが、 − 代表的な家庭用ボイラに取り付けた場合でも、１
０：１以上のターンダウン比（０．２５Ｗ／ｍｍ² から
２．５Ｗ／ｍｍ² （又はそれ以上）の総炎口負荷）を達
成できる、 − 約１１０％から１８０％の空気混入率で安定した火
炎を支持できる、 − ３つの動作モード、即ち、放射、遷移（青色火炎と
放射の混合）、及び青色火炎のモードを有する、ことが
分かった。図１５から図１８の実施形態に関して、多孔
性下流部を設けたことにより、比較的低炎口負荷時即ち
入熱時において下流部表面の又は表面近傍の細孔由来で
密に間隔を置いて配置された極めて小さい開口部で形成
支持された小さい火炎（即ちフレームレット）の、比較
的高炎口負荷時の全体として下流部から支持されたより
大きい火炎への融合を促進し、以て、より大きい火炎へ
のフレームレットの遷移相の間に望ましくない共鳴が生
じる可能性を大幅に減少し得る、ことが出願人の研究に
より明らかとなった。

【００２２】更に、下流部の多孔性材料の性質により、
放射ヒータとしてバーナの一部を使用した場合にバーナ
の放射出力を高めるために下流部を採用し得る、と考え
られる。尚、所与の或いは予定された環境、閉鎖容器即
ち燃焼室に対する火炎支持体の構造の寸法と配置、及び
燃料ガスの組成は、所与の或いは推奨されたバーナの入
熱範囲内でバーナが意図された如く動作し得るように、
選定される、ことは理解されよう。また、これまで特定
の実施形態を説明してきたが、本発明の範囲を逸脱する
ことなく種々の変形を成し得ることも理解されたい。例
えば、流路３３、５１、８０がそれらに関連した遮断手
段３５、５６、７５をそれぞれ有していたように、前記
別の流路４５（図７から図１０参照）、５２（図１１か
ら図１４）、８８（図１５から図１８参照）にも、それ
らに関連した遮断手段即ち「ランド列」を設けることが
できる。更に、上述した火炎支持体及び離散領域の形状
は矩形であるが、円形等の他の形状でもよい。こうした
場合、流路及び対応する遮断手段も円形形状とし、隣接
した流路間に離散領域を形成するようにしてもよい。ま
た、別の流路を、円形の離散領域の径方向に貫通させて
もよい。

【００２３】更に、上述した実施形態において、バーナ
炎口は端から端まで略直円筒形状を有していたが、入口
端部を略収束形状とし、且つ／又は出口端部を下流側の
方向に略発散形状としてもよい。かかる収束入口を設け
たことにより、燃料／空気混合気が火炎支持体の上流側
に入るとき、渦電流の形成を減少させることができる。
一方、かかる発散出口を設けたことにより、支持体の強
度を著しく弱めることなく炎口面積を増大させることが
できる。この結果、炎口負荷が増加し、ターンダウン比
が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１つの形態のバーナと、本発明による関連した
火炎支持体とから成る燃焼装置の部分断面概略側面図。

【図２】図４から図６、図７から図１０、図１１から図
１４及び図１５から図１８に示した実施形態を作るため
に出願人が変形した火炎支持構造の上方からの平面図。

【図３】図４から図６、図７から図１０、図１１から図
１４及び図１５から図１８に示した実施形態を作るため
に出願人が変形した火炎支持構造の線Ａ−Ａに沿った拡
大断面図。

【図４】バーナに使用する本発明に関連した火炎支持体
の一実施形態の上方からの平面図。

【図５】バーナに使用する本発明による火炎支持体の一
実施形態の線Ｃ−Ｃに沿った拡大断面図。

【図６】バーナに使用する本発明による火炎支持体の一
実施形態の線Ｄ−Ｄに沿った拡大断面図。

【図７】火炎支持体の別の実施形態の上方からの平面
図。

【図８】火炎支持体の別の実施形態の下方からの平面
図。

【図９】火炎支持体の別の実施形態の線Ｅ−Ｅに沿った
拡大断面図。

【図１０】火炎支持体の別の実施形態の線Ｆ−Ｆに沿っ
た拡大断面図。

【図１１】火炎支持体の更に別の実施形態の上方からの
平面図。

【図１２】火炎支持体の更に別の実施形態の下方からの
平面図。

【図１３】火炎支持体の更に別の実施形態の線Ｇ−Ｇに
沿った説明的な断面図。

【図１４】火炎支持体の更に別の実施形態の線Ｈ−Ｈに
沿った説明的な断面図。

【図１５】火炎支持体の代替実施形態の一部の上方から
の平面図。

【図１６】火炎支持体の代替実施形態の一部の下方から
の平面図。

【図１７】火炎支持体の代替実施形態の一部の線Ｉ−Ｉ
に沿った説明的な断面図。

【図１８】火炎支持体の代替実施形態の一部の線Ｊ−Ｊ
に沿った説明的な断面図。

【図１９】図２に関連して説明した火炎支持体を備えた
バーナに対する出願人の比較実験から得られた結果に基
づいた、空気混入率対総炎口負荷のバーナ燃焼グラフ。

【図２０】図３に関連して説明した火炎支持体を備えた
バーナに対する出願人の比較実験から得られた結果に基
づいた、空気混入率対総炎口負荷のバーナ燃焼グラフ。

【図２１】図７から図１０に関連して説明した火炎支持
体を備えたバーナに対する出願人の比較実験から得られ
た結果に基づいた、空気混入率対総炎口負荷のバーナ燃
焼グラフ。

【符号の説明】

１３ バーナ炎口 ２０ 火炎支持体 ２２ 離散領域 ２３ 上流側 ２４ 下流側 ２５ 火炎支持体開口部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料と空気の予混合気を受容するための
   室と、該室を横切って延びる略平坦な火炎支持体と、を
   備えた燃料燃焼バーナであって、 前記火炎支持体が、該火炎支持体の上流側から該火炎支
   持体を貫通して延びる通路を介して該火炎支持体の下流
   側の多数の開口部まで燃料／空気混合気を通過指せ得る
   複数の離散領域を有し、 前記火炎支持体が、前記離散領域の間を長手方向に延び
   て該離散領域を互いに分離させると共に該離散領域の間
   の領域で前記火炎支持体の上流側から該火炎支持体の下
   流側に燃料／空気混合気が通過するのを妨げるための遮
   断層を備えた、 ことを特徴とする燃料燃焼バーナ。
2. 【請求項２】 前記火炎支持体の前記下流側の表面内
   に、前記離散領域の外側縁部と前記火炎支持体の周縁部
   との間に位置するように前記火炎支持体の周りに沿って
   延びる最外郭の流路手段が設けられ、 前記火炎支持体が、該支持体の上流側から前記最外郭の
   流路手段の中央部への燃料／空気混合気の流入を防ぐた
   めに、前記最外郭の流路手段の長手方向に延びる遮断手
   段を備え、 前記火炎支持体が、前記遮断手段の両側で、燃料／空気
   混合気を、前記上流側から該火炎支持体を貫通して延び
   る通路を介して最外郭の流路手段に開口する火炎支持体
   開口部まで通過せしめ、 前記火炎支持体開口部が、前記最外郭の流路手段に開口
   すると共に、バーナ使用時にこれらの支持体開口部から
   生じた火炎を前記最外郭の流路手段のそれぞれの側壁の
   一部に沿って前記流路手段の入口の方向に方向付けする
   ように配設され、 前記側壁部の内側のものは、前記離散領域の外側縁部で
   終端し、 前記側壁部の外側のものは、前記火炎支持体の周縁部で
   終端する、 ことを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
3. 【請求項３】 前記離散領域に関連した火炎支持体開口
   部を形成する前記離散領域の少なくとも一部が、前記関
   連した火炎支持体開口部まで燃料／空気混合気を通過さ
   せ得る通路又は通路の一部として機能する細孔を有する
   多孔性材料から成る、 ことを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
4. 【請求項４】 前記火炎支持体が、遮断手段を含む上流
   部を備え、 更に１つ以上の前記離散領域の少なくとも一部に亘り、
   関連した１つの下流部又はそれぞれの関連した複数の下
   流部を備え、 前記通路が、前記上流部を貫通するバーナ炎口即ち貫通
   孔により構成された第１の通路部分と、前記多孔性の下
   流部を貫通する細孔から成る第２の通路部分とを備え、 これらの細孔が、関連した第１の通路部分と連絡すると
   共に、下流部又は各下流部の下流側の火炎支持体開口部
   に至る、 ことを特徴とする請求項３記載のバーナ。
5. 【請求項５】 前記火炎支持体が、その縁部に沿って延
   びる周縁壁を有し、該周縁壁が、前記下流部の外側の側
   壁及び上流部と協働して、前記火炎支持体の周りに延び
   る最外郭の流路手段を構成し、 前記上流部が、上流部の上流側から前記最外郭の流路手
   段の中央部への燃料／空気混合気の流入を防ぐために、
   前記最外郭の流路の長手方向に延びる遮断手段を備え、 前記上流部が、前記遮断手段の両側で、前記遮断手段の
   両側で、燃料／空気混合気を、前記上流側から前記上流
   部を貫通して延びる通路を介して最外郭の流路手段に開
   口する火炎支持体開口部まで通過せしめ、 前記火炎支持体開口部が、バーナの使用時にこれらの支
   持体開口部から生じた火炎を下流部の前記外側の側壁の
   一部に沿って前記流路手段の入口の方向に方向付けする
   ように配設されている、 ことを特徴とする請求項４に記載のバーナ。
6. 【請求項６】 燃料燃焼バーナに用いる全体が平坦な火
   炎支持体であって、 前記火炎支持体が、その意図された上流側から火炎支持
   体を貫通して延びる通路を介して火炎支持体の意図され
   た下流側の多数の火炎支持体開口部まで燃料／空気混合
   気を通過させ得る複数の離散領域を有し、 前記火炎支持体が、更に、前記離散領域の間を長手方向
   に延びて該離散領域を互いに分離させると共に該離散領
   域の間の領域で前記火炎支持体の上流側から該火炎支持
   体の下流側に燃料／空気混合気が通過するのを妨げるた
   めの遮断層を備えた、 ことを特徴とする火炎支持体。