(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、
前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ガス供給孔は、各ブロック内に複数個設けてあり、さらに前記ガス供給孔は、ガス供給孔の淡ガス供給路と連通する部位における燃料ガスと空気との混合割合が、前記ブロック内で部分的に異なるように配置されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、
前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、
前記ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布は、ブロックの端部領域よりも中央領域の方が大きくなるように設定されていることを特徴とする燃焼装置。
【請求項３】
高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、
前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、
前記ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布は、非対称であることを特徴とする燃焼装置。
【請求項４】
淡ガス供給路は部分的にブロック空間に分割され、燃料供給部材に設けられたガス供給孔は当該ブロック空間に開口することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置。
【請求項５】
高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と，低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔を備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ高濃度の燃料ガスを供給する燃料供給部材を有し、前記ガス供給孔は、淡ガス炎孔に燃料ガス及び空気を供給する淡ガス供給路内に開口し、ガス供給孔から放出された燃料ガスは空気と混合されて淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、ガス供給孔が開口する部位における淡ガス供給路の有効通気開口面積が部分的に異なる事を特徴とする燃焼装置。
【請求項６】
高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、
前記淡ガス供給路の一部が、前記燃料供給部材で複数箇所に分割されており、前記ガス供給孔が、当該淡ガス供給路の一部と連通しており、当該複数箇所に分割された一つ当たりの淡ガス供給路の一部に連通しているガス供給孔の有効通気開口面積の分布が、各淡ガス供給路の一部の中央部を境界として各々非対称であることを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に小型ボイラーや給湯装置への適用が好適な燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼装置は、ボイラーや給湯装置の主要な構成部品であり、工場はもとより、一般家庭にも広く普及している。
ところで、近年酸性雨による環境破壊が深刻な社会問題となり、ＮＯX （窒素酸化物）の総排出量を減少させることが急務となっている。そこで、家庭用等の小型の燃焼装置についても、ＮＯX の発生を極力減少させる工夫が要求されている。
【０００３】
小型の燃焼装置の分野でＮＯX を減少させる対策としては、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させる方法が考えられる。ところが燃料ガスを希薄にして燃焼させると火炎がリフトし、どうしても火炎が不安定になる。そこでこの対策として濃淡燃焼と称される燃焼方式の採用が注目されている。
そして濃淡燃焼方式を採用した燃焼装置では、炎孔部材から濃度の低い燃料ガスが噴射され、濃炎孔部材からは濃度の高い燃料ガスが噴射される。ここで従来技術においては、炎孔部材からは、いずれの部位からも同一濃度の淡混合ガスが噴射されるように構成されていた。
【０００４】
以下、従来技術の燃焼装置の構造について説明する。なお燃焼装置の外形形状は、従来のものも本願発明のものも同一であるから、従来技術の説明においても図１を参照しつつ説明することとする。
図１９は、従来技術における濃淡燃焼方式を採用する燃焼装置の分解斜視図である。図２０は、従来技術の燃焼装置で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。図２１は、従来技術の燃焼装置の一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態で斜視図である。図２２は、従来技術の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面図である。
【０００５】
従来技術の燃焼装置１００は、図１の様な形状をしており、燃料供給部材１０２と、２個の濃混合ガス通過部１０３および、炎孔部材１０５によって構成される。
燃料供給部材１０２及び２個の濃混合ガス通過部１０３は、いずれも一枚の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開図形を成形し、これを曲げ加工した後スポット溶接によって接合されたものであり、凹凸形状同士によって形成される空隙がガス流路として機能する。
【０００６】
燃焼装置１００は、図１９に示すように、燃料供給部材１０２を中心として、左右に濃混合ガス通過部１０３が配置され、さらに燃料供給部材１０２の上部であって、濃混合ガス通過部１０３の間に炎孔部材１０５が装着されたものである。
即ち燃焼装置１００では、二つの濃混合ガス通過部１０３の間によって炎孔部材１０５に淡混合ガスを供給する淡ガス供給路が形成され、この淡ガス供給路の中に燃料供給部材１０２が配置されている。
燃料供給部材１０２は、図１９、図２１の様に側面に凹凸形状が設けられており、その凸部分に燃料ガス受渡し孔１０６が設けられている。一方凹状の部位にはガス供給孔１０７が設けられるブロックが形成されている。そして凹状の部位、言い換えるとブロック内には、それぞれ４個のガス供給孔１０７が設けられている（但し端部には３個だけ設けられている）。
【０００７】
ここで従来技術においては、ガス供給孔はいずれも同一の大きさであった。また従来技術のおいては、ガス供給孔は左右対称の位置に設けられていた。
より詳細に説明すると、図２０の様に、凹状の部位がブロックを構成し、その中に４個のガス供給孔１０７ａ〜１０７ｄが設けられているが、各孔１０７ａ〜１０７ｄの面積はいずれも等しい。またガス供給孔１０７ａ、１０７ｂと、１０７ｃ、１０７ｄの間隙が他の間隙よりも広くなっているが、ガス供給孔１０７の面積分布は、ブロックの中心線Ｘ−Ｘに対して対称である。
【０００８】
燃焼装置１００では、燃料供給部材１０２の外側面の凹凸と濃混合ガス通過部１０３の内面の凹凸により、燃料供給部材１０２と濃混合ガス通過部１０３が接する部分と離れる部分ができる。
そして燃料供給部材１０２と濃混合ガス通過部１０３が接した部位において燃料供給部材１０２のガス受渡し穴１０６が、濃混合ガス通過部１０３の孔３１と連通する。一方、両者が離れた部位では、それぞれブロック状の空間１２０が形成される。ここで従来技術のおいては、各ブロック空間は、端部のものを除き、いずれも平面視が図２２の様に左右対称形である。
【０００９】
そして当該ブロック空間１２０に燃料供給部材１０２のガス供給孔１０７が開口している。
つまり従来技術の燃焼装置１００においては、平面視が左右対称形のブロック状空間１２０に、左右対称の位置関係に設けられたガス供給孔１０７が開口している。
【００１０】
そして燃料供給部材１０２から濃混合ガス通過部１０３及び淡ガス供給路に燃料ガスが供給される。濃混合ガスの一部は、ガス受渡し穴１０６から濃混合ガス通過部１０３に入って上昇し、頂部にある炎孔１１０から外部に噴射される。
【００１１】
一方濃混合ガスの多くは、ガス供給孔１０７から燃料供給部材１０２と濃混合ガス通過部１０３の間で構成されるブロック空間１２０内に放出されて空気と攪拌され、さらに上昇して炎孔部材１０５の溝内に入り、炎孔から外部に噴射される。そして前記した様に炎孔部材１０５から淡混合ガスが噴射されて主炎が発生し、その周囲に設けられた炎孔１１０からは濃混合ガスが噴射されて補炎が発生する。
【００１２】
なお従来技術において、ガス供給孔１０７ａ、１０７ｂと、１０７ｃ１０７ｄの間隙を他の間隙よりも広くした理由は、炎孔部材１０５から噴射される淡混合ガスの濃度分布を均一にするためである。
即ち燃料供給部材１０２から淡ガス供給路中に燃料ガスが供給されるが、燃料ガス受渡し孔１０６の部分についてはガス供給孔１０７を設けることができない。そこでガス供給孔１０７の面積分布を端部側に厚くし、濃度の均一化を図ったものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の燃焼装置は、主炎の基端部を補炎が保持して燃焼し、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させることができ、ＮＯX の発生量が少ない。
しかしながら従来技術の燃焼装置を高負荷状態で燃焼させると、振動燃焼が発生する場合があった。そのため従来技術の燃焼装置は、燃焼量絞り比（ＴＤＲ）の拡大が困難であるという不満があった。
そこで本発明は、濃淡燃焼方式の燃焼装置を改良して上記した問題を解決することを課題とするものであり、従来技術の利点を生かしつつ、振動燃焼を抑制し、燃焼量絞り比が広い燃焼装置を開発せんとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を達成するために本発明者らが実験を繰り返したところ、ガス供給孔の直径や配置を不均一にすることにより、振動燃焼が抑制されることを発見した。また淡ガス供給路に供給される空気量を部分的に不均一にすることによっても振動燃焼が抑制されることが分かった。
【００１５】
これらの知見に基づいて完成された請求項１に記載の発明は、高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ガス供給孔は、各ブロック内に複数個設けてあり、さらに前記ガス供給孔は、ガス供給孔の淡ガス供給路と連通する部位における燃料ガスと空気との混合割合が、前記ブロック内で部分的に異なるように配置されている。
【００１６】
本発明の燃焼装置では、前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ガス供給孔は、各ブロック内に複数個設けてあり、さらに前記ガス供給孔は、ガス供給孔の淡ガス供給路と連通する部位における燃料ガスと空気との混合割合が、前記ブロック内で部分的に異なるように配置されている。そのため淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じる。その結果、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散され、燃焼装置の固有振動数との合致が阻止され、振動燃焼が抑制される。
【００１７】
また同様の課題を解決するための請求項２に記載の発明は、高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布は、ブロックの端部領域よりも中央領域の方が大きくなるように設定されている。
【００１８】
本発明の燃焼装置では、ガス供給孔が、燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布が、ブロックの端部領域よりも中央領域の方が大きくなるように設定されている。そのため、ブロック内における淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じ、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散され、燃焼装置の固有振動数との合致が阻止され、振動燃焼が抑制される。
【００１９】
また請求項３に記載の発明は、高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布は、ブロックの端部領域よりも中央領域の方が大きくなるように設定されている。
【００２０】
本発明の燃焼装置では、ガス供給孔が、燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布は、非対称である。そのため淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じ、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散され、燃焼装置の固有振動数との合致が阻止され、振動燃焼が抑制される。
【００２１】
さらに請求項４に記載の発明は、淡ガス供給路は部分的にブロック空間に分割され、燃料供給部材に設けられたガス供給孔は当該ブロック空間に開口することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼装置である。
【００２２】
本発明の燃焼装置では、淡ガス供給路は部分的にブロック空間に分割され、燃料供給部材に設けられたガス供給孔は当該ブロック空間に開口する。そのため各ブロックからそれぞれ一団となって混合ガスが淡ガス炎孔側に送られ、淡ガス炎孔から噴射される淡ガスの濃度をよりばらつかせる。
【００２３】
また請求項５に記載の発明は、高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と，低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔を備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ高濃度の燃料ガスを供給する燃料供給部材を有し、前記ガス供給孔は、淡ガス炎孔に燃料ガス及び空気を供給する淡ガス供給路内に開口し、ガス供給孔から放出された燃料ガスは空気と混合されて淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、ガス供給孔が開口する部位における淡ガス供給路の有効通気開口面積が部分的に異なる事を特徴とする燃焼装置である。
【００２４】
本発明の燃焼装置では、ガス供給孔が開口する部位における淡ガス供給路の有効通気開口面積が部分的に異なる。そのため供給される空気量に部分的なばらつきが生じ、ガス供給孔が開口する部位における燃料ガスと空気との混合割合が部分的に異なることとなる。そのため淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じ、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散され、燃焼装置の固有振動数との合致が阻止され、振動燃焼が抑制される。
【００２５】
また請求項６に記載の発明は、高濃度の燃料ガスを噴射する濃ガス炎孔と、低濃度の燃料ガスを噴射する淡ガス炎孔とを備えた燃料装置であって、複数のガス供給孔が設けられ、且つ、高濃度の燃料ガスを導く燃料供給部材を有しており、前記ガス供給孔は、前記淡ガス炎孔へ燃料ガスと空気とを導く淡ガス供給路と連通しており、前記ガス供給孔から淡ガス供給路内に流入した燃料ガスが、空気と混合されて前記淡ガス炎孔に導かれる燃焼装置において、前記淡ガス供給路の一部が、前記燃料供給部材で複数箇所に分割されており、前記ガス供給孔が、当該淡ガス供給路の一部と連通しており、当該複数箇所に分割された一つ当たりの淡ガス供給路の一部に連通しているガス供給孔の有効通気開口面積の分布が、各淡ガス供給路の一部の中央部を境界として各々非対称にした。
【００２６】
本発明の燃焼装置では、淡ガス供給路の一部が、前記燃料供給部材で複数箇所に分割されており、前記ガス供給孔が、当該淡ガス供給路の一部と連通しており、当該複数箇所に分割された一つ当たりの淡ガス供給路の一部に連通しているガス供給孔の有効通気開口面積の分布が、各淡ガス供給路の一部の中央部を境界として各々非対称にした。そのため淡ガス供給路の一部に供給されるガスの濃度に部分的なばらつきが生じ、淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが発生し、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散され、燃焼装置の固有振動数との合致が阻止され、振動燃焼が抑制される。
【００２７】
また上記した発明を具体的に実施する場合は、高濃度の燃料ガスを濃ガス炎孔に導く２つの濃混合ガス通過部を有し、前記２つの濃混合ガス通過部の間によって淡ガス炎孔に燃料ガス及び空気を供給する淡ガス供給路を構成し、燃料供給部材は２つの濃ガス通過部の間に挟まれて配置され、燃料供給部材と濃ガス通過部は部分的に接していて燃料供給部材の一部は濃混合ガス通過部と連通し、さらに燃料供給部材と濃混合ガス通過部の間には
ガス放出空間となる複数のブロック空間（淡ガス供給路の一部）が設けられ、燃料供給部材に設けられたガス供給孔は当該ブロック空間と連通しており、ガス供給孔から放出された燃料ガスは空気と混合されて淡ガス炎孔に導かれる構成とすることが推奨される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の具体的実施形態について説明する。なお以下の説明では、上下とは、燃焼装置１を炎孔を上にして設置した状態を基準とする。
図１は、本発明の実施形態（従来技術も同形状）における燃焼装置の斜視図である。
図２は、本発明の実施形態の燃焼装置をケースに収納した場合の平面図である。
図３は、本発明の実施形態の燃焼装置の分解斜視図である。
図４は、本発明の実施形態で採用する燃料供給部材の正面図（ｂ）と平面図（ａ）である。
図５は、本発明の実施形態で採用する濃混合ガス通過部の正面図（ｂ）と平面図（ａ）および背面図（ｃ）である。
図６は、本発明の実施形態で採用する炎孔部材の斜視図である。
図７は、本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＣ平面での断面図である。
図８は、本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＤ平面での断面図である。
図９は、本発明の実施形態の燃焼装置の、一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態を示す斜視図である。
図１０は、本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面での断面図である。
図１１は、本発明の実施形態の燃焼装置におけるガス供給孔の分布と炎孔部材との関係を示す説明図である。
図１２〜１４は、本発明の他の実施形態で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。
図１５は、本発明の実施形態の燃焼装置の、一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態を示す斜視図である。
図１６は、本発明の他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
図１７は、本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
図１８は、本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
【００２９】
本実施形態の燃焼装置１は、図２の様に、ケース４に並列に配されて一個の発熱装置５０を構成するものである。燃焼装置１は、図３の様に燃料供給部材２と、２枚の濃混合ガス通過部３および、炎孔部材５（淡ガス炎孔）によって成る。
燃料供給部材２は、一枚の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開図形を成形し、これを曲げ加工した後スポット溶接によって接合されたものであり、金属板に囲まれた流路を形成するものである。
【００３０】
組み立て後の燃料供給部材２の形状は、図４（ｂ）の様な正面板８と、これに対称形状の裏板９が重ね合わされたものである。燃料供給部材２の外観は平たい形をしており、頂部２２を有し、周囲はガスが漏れない様に閉塞されている。
そして内部には正面板８と裏板９の間によって一連の気体流路が形成されている。即ち正面板８と裏板９の凹凸が合致する部分では、金属板同士が隙間を形成して配列された状態となっており、この隙間によって気体流路が形成される。
【００３１】
本実施形態で採用する燃料供給部材２では、気体流路は、図４（ｂ）に示すように大きく分けて混合部１１と、導通部１２と、放出部１３からなる。
気体流路の入口から説明すると、燃焼装置１の下側角には、図１，図３，図４の様に、燃料ガス導入孔１４が開口している。そして燃料ガス導入孔１４の内部は、断面積が次第に大きくなり、さらに流路は大きく方向を変えて混合部１１が形成されている。
混合部１１の末端は、燃料供給部材２の中程の高さの位置の長手方向全域に渡って延びている。
そして導通部１２は、混合部１１の末端と、放出部１３を繋ぐものであり、混合部１１の末端に連続し、燃料供給部材２の長手方向全域に渡って延びている。導通部１２の断面積、即ち当該部分での正面板８と裏板９の隙間は、図６、図７に示すように小さい。
【００３２】
放出部１３は、燃料供給部材２の上端部に位置し、長手方向全域に渡って延びている。放出部１３の断面積、言い換えれば当該部分での正面板８と裏板９の隙間は、図６，図７の様に大きい。
放出部１３の外表面には、正面板８と裏板９の双方に、それぞれ５か所の突出部（外側に向かって突出する突起）１５が設けられている。そして突出部１５には、それぞれ一つづつ燃料ガス受渡し孔１６が設けられている。この燃料ガス受渡し孔１６は、バーリング加工によって形成されたものであり、縁が正面板８等の表面から垂直に立っている。
【００３３】
放出部１３の外表面の内、その他の平坦部は、外側から見て、突出部１５よりも凹んでおり、この凹状の部位はガス供給孔２０が設けられる区画となるブロック部１８（区画されたブロック）を構成している。そして当該平坦なブロック部１８に４個のガス供給孔２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが設けられている。ここで４個のガス供給孔２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、大きさにばらつきがあり、両側部に設けられたガス供給孔２０ａ，２０ｄは開口面積が小さく、中央に設けられた２個のガス供給孔２０ｂ，２０ｃは大きい。両者の直径比は、概ね１．２〜２程度である。即ち本実施形態の燃焼装置１では、ブロック部１８内におけるガス供給孔２０の開口面積分布は、ブロック部１８の中央側が端部側に比べて大きい。
放出部１３の頂部２２には開口は無い。
【００３４】
次に濃混合ガス通過部３の構造について説明する。濃混合ガス通過部３も、前記した燃料供給部材２と同様に、一枚の鋼板をプレスして凹凸を有する展開図形を成形し、これを曲げ加工したものであり、金属板に囲まれた流路を形成するものである。
【００３５】
なお図５は、濃混合ガス通過部３の正面図（ｂ）と平面図（ａ）および背面図（ｃ）であるが、図５では濃混合ガス通過部３の裏表面の内、内部に入る方を正面図として表している。
濃混合ガス通過部３は、図５，７，８の様に、金属製の内面板２３と外面板２５とが隙間をおいて配置され、面積の狭い頂部３４を備え、他の周囲はガスが漏れない様に折り返されたものである。また濃混合ガス通過部３の頂部３４には、補炎の炎孔３５（濃ガス炎孔）が一列に配置されている。
そして内面板２３と外面板２５との隙間によって濃混合ガス通過部３の内部に気体流路が形成されている。濃混合ガス通過部３は、その内部の全域が、下から上に向かう気体流路として機能する。
【００３６】
濃混合ガス通過部３の内面板２３と外面板２５は、いずれも全体形状が凹状をしており、長手方向の両端にはフランジ部２４が設けられ、内面板２３と外面板２５は当該フランジ部２４で接している。
濃混合ガス通過部３の内面板２３の凹所には、図５（ｂ）の様に複雑な形状の突条２６，２８，３０が設けられている。
【００３７】
さらに５条の突条２６の下側を長手方向に連続させる比較的高さの低い突条２８が設けられている。また５条の突条２６の上部を長手方向に連続させる突条３０が設けられている。
前記した５条の突条２６には、それぞれ孔３１が設けられている。
濃混合ガス通過部３の外面板２５には、濃混合ガス通過部３側に突出する突起（外部から見るとすり鉢状の凹部）３３が５つ設けられている。突起３３の頂部の位置は、前記した内面板２３の５条の突条２６の真裏の位置に一致する。
【００３８】
また外面板２５には、６つの小突起３９が設けられている。本実施形態の燃焼装置は、左右２つの濃混合ガス通過部３を有するが、小突起３９は、左右の濃混合ガス通過部３で異なる位置に設けられている。
【００３９】
濃混合ガス通過部３の内部構造に目を移すと、外面板２５の突起３３の頂面は、内面板２３の５条の突条２６の裏面と接し、他の部分では、外面板２５と内面板２３の間にはいずれも僅かな隙間がある。
【００４０】
本実施形態で採用する炎孔部材５は、１枚の板をプレス成形し、さらにそれを順次折り曲げて作られたものである。
つまり本実施形態で採用する炎孔部材５は、短冊状の部材が互い違いの方向に折り曲げられ、全体として４角柱状をしたものである。
炎孔部材５を折り曲げた時、各短冊に設けられたエンボス加工部は、凸部同士が当接し、各短冊間には、隙間が形成される。この隙間は、淡混合ガスを整流して通過させる働きをし、上端の開口は、主炎の炎孔として機能する。
また炎孔部材５の構造上、頂部には、図６の様に開口していてガスを噴射する開口エリアＯと、閉止されていてガスが出ない閉塞エリアＣが交互に現れる。
【００４１】
次に、本実施形態の燃焼装置１の各部材同士の関係について説明する。
本実施形態の燃焼装置１では、二つの濃混合ガス通過部３の間によって炎孔部材５に淡混合ガスを供給する淡ガス供給路７０が形成され、この淡ガス供給路７０の中に燃料供給部材２が配置されている。
具体的には、燃焼装置１は、燃料供給部材２を中心として、左右に濃混合ガス通過部３が配置され、さらに燃料供給部材２の上部であって、濃混合ガス通過部３の間に炎孔部材５が装着されたものである。
燃料供給部材２と濃混合ガス通過部３の位置関係は、濃混合ガス通過部３が燃料供給部材２の頂部２２よりも突出した状態で並列に配置されている。言い換えれば燃料供給部材２の頂部２２は、濃混合ガス通過部３の頂部３４よりも下にあり、燃料供給部材２は、濃混合ガス通過部３によって挟まれた谷間にある。
燃料供給部材２の頂部２２には、濃混合ガス通過部３の内壁部２３同士によって挟まれた空間が存在し、この空間は混合室として機能する。
【００４２】
燃料供給部材２と濃混合ガス通過部３が組み合った状態では、燃料供給部材２の放出部１３に設けられた突出部１５と、濃混合ガス通過部３の内面板２３の突条２６が密着されている。
逆に突出部１５以外の部分、より具体的には燃料供給部材２の平坦なブロック部１８と、濃混合ガス通過部３の平坦部７１の間には、図８，９の様に、個別に独立したブロック空間７３が形成される。このブロック空間７３は、濃混合ガス通過部３同士で形成された淡ガス供給路７０の一部である。即ちブロック空間７３は、淡ガス供給路７０の一部が部分的に分割されたものである。
【００４３】
また燃料供給部材２と濃混合ガス通過部３が組み合った状態では、図７の様に燃料供給部材２の燃料ガス受渡し孔１６は、濃混合ガス通過部３の孔３１と合致される。本実施形態では、燃料供給部材２の燃料ガス受渡し孔１６にはバーリング加工が施されていて、燃料ガス受渡し孔１６の周囲は立っているので、燃料ガス受渡し孔１６の周囲は濃混合ガス通過部３の孔３１と嵌合し、連通する。
炎孔部材５は、濃混合ガス通過部３の内壁部２３同士によって挟まれた空間であって、燃料供給部材２の頂部から少し離れた位置に位置決めされる。
【００４４】
そして図７の様に濃混合ガス通過部３の内面板２３、外面板２５および燃料供給部材２の突条２６部分の三者がスポット溶接により一体的に接合されている。
【００４５】
次に、燃焼装置１の混合ガスの流れについて説明する。
本実施形態の燃焼装置１では、燃料供給部材２の導入孔１４に図示しない燃料ガスノズルが挿入される。ガスノズルの挿入状態は、通常のブンゼン式燃焼燃焼装置と同様であり、導入孔１４とガスノズルの間には隙間あるいは開口があり、燃料供給部材２には燃料ガスと共に空気が混入される。
空気の燃料ガスに対する混合割合は、理論空気量の４０％程度であり、燃料ガス濃度の高いものである。この濃混合ガスは、導入孔１４から混合部１１に至り、方向を変える際に２枚の金属板である正面板８および裏板９によって作られた気体流路の内壁面と当接して混合が促進される。
【００４６】
そして濃混合ガスは、混合部１１から導通部１２を経て放出部１３へ入る。ここで本実施形態では、導通部１２は、断面積が小さく作られており、細い流路であるため、混合部１１のガスは、当該部分で絞られ、導通部１２の長手方向の各位置から、ほぼ均等な割合で放出部１３に入る。
【００４７】
放出部１３に入った濃混合ガスは、燃料ガス受渡し孔１６およびガス供給孔２０から放出される。
以後の混合ガスの経路は、濃混合ガスの流れと淡混合ガスの経路に別れるので、別々に説明する。
濃混合ガスの流れから説明すると、濃混合ガスは、放出部１３の突出部１５に設けられた燃料ガス受渡し孔１６から濃混合ガス通過部３に入る。前記したように、放出部１３の突出部１５はバーリング加工がされており、バーリング加工部は濃混合ガス通過部３の突条２６に設けられた孔３１に挿入されており、燃料供給部材２の燃料ガス受渡し孔１６と、濃混合ガス通過部３の孔３１は連通している。そのため燃料供給部材２に設けられた孔の内、突出部１５に設けられた燃料ガス受渡し孔１６から放出される濃混合ガスは、全て濃混合ガス通過部３に入る。濃混合ガス通過部３に導入されるガスの量は、燃料供給部材２から放出される全ガス量の約３０％である。
【００４８】
燃料ガス受渡し孔１６を経て濃混合ガス通過部３に入った濃混合ガスは、濃混合ガス通過部３の外面板２５に当たり、外面板２５と内面板２３の隙間によって形成される気体流路を上昇する。
【００４９】
そして濃混合ガスは、頂部３４にある炎孔３５から均一に外部に噴射される。
濃混合ガス通過部３は、周囲が閉塞していて、空気が侵入することはないので、濃混合ガス通過部３を経由して炎孔３５から噴射された混合ガスは、燃料供給部材２から放出された濃混合ガスそのものであり、燃料ガスの濃度が高い。
【００５０】
次に淡混合ガスの経路について説明する。
前述の放出部１３に入った濃混合ガスの内、ブロック部１８（凹状の部位）に設けられたガス供給孔２０から放出された濃混合ガスは、図８の様に燃料供給部材２と濃混合ガス通過部３の間で構成されるブロック空間７３に放出されて上昇する。一方、ブロック空間７３は、図８の様に下部が開放されている。そのためガス供給孔２０から放出された濃混合ガスには、下部の開口７６から送風された空気が混入され、淡混合ガスとなる。
【００５１】
ここで本実施形態の燃焼装置１では、ブロック空間７３内における淡混合ガスの濃度分布が一様ではない。即ち本実施形態の燃焼装置１では、燃料供給部材２のブロック部１８に設けられたガス供給孔２０ａ〜２０ｄは、大きさにばらつきがあり、両側部に設けられたガス供給孔２０ａ，２０ｄは開口面積が小さく、中央に設けられた２個のガス供給孔２０ｂ，２０ｃは大きいので、ブロック空間７３内においては、その中心部に、より多量の濃混合ガスが供給される。一方、ブロック空間７３の平面視形状は対称形であり、ブロック空間７３を流れる空気の量は均等である。そのためガス供給孔２０がブロック空間７３（淡ガス供給路の一部）に連通する部位における燃料ガスと空気との混合割合が、部分的に異なり、ブロック空間７３内では中心部分のガス濃度が高く、端部側のガス濃度は比較的低いものとなる。
【００５２】
そして淡混合ガスは、図９の様にブロック空間７３を出て、炎孔部材５下部の混合室に入る。前記したようにブロック空間７３内では中心部分のガス濃度が高く、端部側のガス濃度は比較的低いので、ブロック空間７３を出る際のガス濃度は部位によって異なり、図９の矢印の太さで示す様に、ブロック空間７３の中心部からは比較的高濃度の混合ガスが混合室に入り、端部側からは比較的低濃度の混合ガスが混合室に入る。
【００５３】
そして混合室で各ブロック空間７３から排出された混合ガスが混じり合うが、各ブロック空間７３に対応した部位ごとに濃度のばらつきを残しつつ、混合室を上昇し、炎孔部材５の溝内に入り、炎孔から外部に噴射される。
そのため炎孔部材５から噴射される淡混合ガスは、部位によって濃度のばらつきを持つ。
なお本実施形態の燃焼装置１では、燃料供給部材２に、燃料ガス受渡し孔１６を備えた突出部１５と、ガス供給孔２０が設けられたブロック部１８とが交互に設けられており、燃料ガス受渡し孔１６が設けられた部位からは淡ガス供給路７０に燃料ガスが供給されないから、炎孔部材５から噴射される淡混合ガスは、そもそも部位によってばらつきを持つ傾向にある。本実施形態の燃焼装置１は、この傾向をさらに増長させるものであり、ブロック部１８に設けるガス供給孔２０の面積分布を、燃料ガス受渡し孔１６から離れる位置に偏重させ、燃料ガス受渡し孔１６寄りの部位から混合室に流れる混合ガスの濃度をさらに低下させた構成を採用している。
【００５４】
本実施形態の燃焼装置１では、混合ガスは、それぞれ上記した経路を辿り、炎孔部材５の開口からは、淡混合ガスが噴射され、濃混合ガス通過部３の炎孔３５からは、濃混合ガスが噴射される。また燃焼装置１同士によって形成される空隙３７（図２）から二次空気が供給される。
そのため本実施形態の燃焼装置１では、淡混合ガスによって発生する主炎の周囲を濃混合ガスによって発生する補炎が包囲する。従って本実施形態の燃焼装置１は、火炎のリフトを起こすことなく、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させることができる効果があり、ＮＯX の発生を減少させることができる。
【００５５】
また本実施形態の燃焼装置１では、炎孔部材５から噴射される淡混合ガスは、部位によって濃度のばらつきを持つので、炎孔部材５上の火炎の分布にばらつきが生じる。
具体的に説明すると、図１１（ａ）の様に、ブロック空間７３の真上部分に炎孔部材の開口エリアＯが位置する場合であれば、火炎は中央部分の勢いが強いものとなり、両端部の濃度は低いものとなる。そのため火炎の形状は、細長いものとなる。
これに対して図１１（ｂ）の様に、ブロック空間７３の真上部分に閉塞エリアＣが位置する場合は、火炎の中央部分の勢力が下がり、両端部が強くなる。そのため火炎の形状は、台形に近づく。
【００５６】
このように本実施形態の燃焼装置１では、炎孔部材５の火炎の分布や形状が多彩となり、火炎が発生する振動は多種類のものとなり、振動周期が分散される。そのため燃焼量を増加させても、主炎が発生する振動は互いに打ち消しあい、主炎の振動は燃焼装置１の固有振動数に同調しにくい。また仮に主炎の振動が燃焼装置１の固有振動数と同調しても、振動が増幅せず、すぐに収斂する。そのため本実施形態の燃焼装置１は、振動燃焼が発生しにくい。
【００５７】
なお図１１で説明した二種類の火炎形状を比較した場合、図１１（ｂ）の様に、ブロック空間７３の真上部分に閉塞エリアＣが位置して火炎が台形に近づく方が、主炎が全体として一連に繋がり易いので、好ましいと言える。
【００５８】
以上説明した実施形態では、燃料供給部材２のブロック部１８に設けられたガス供給孔２０の開口径に変化を持たせた。具体的には、中央よりのガス供給孔２０ｂ，２０ｃの直径を大きなものとして、ブロック空間７３内のガス濃度にばらつきを持たせ、中心部のガス濃度が高く、端部側のガス濃度が低くなる様に設計した。しかしながら、他の方法によっても同様の作用効果が期待できる。
例えば図１２に示す様に、ブロック部１８内のガス供給孔２０を複数列設け、中心部分により多くのガス供給孔２０を配置する。そうすることにより、ブロック空間７３内において、中心部により多くの燃料ガスが供給され、燃料ガスの濃度にばらつきが生じ、結果的に主炎の分布や形状が多彩となる。
【００５９】
また図１３，図１４に示す様に、各ガス供給孔２０を中心軸Ｘ−Ｘに対して非対称に配置することによってもブロック空間７３内の燃料ガスの濃度にばらつきが生じる。図１３に示す例は、ブロック部１８に４個のガス供給孔２０を設け、これらを全体的に中心軸Ｘ−Ｘに対して左側に寄せたものである。
また図１４に示す例は、中心軸Ｘ−Ｘの片側により多くのガス供給孔２０を設けたものである。
【００６０】
以上説明した実施形態は、いずれもブロック空間７３に供給される燃料ガスの量にばらつきを持たせたものであるが、ブロック空間７３に供給される空気量を変化させても同様の作用効果が期待できる。
【００６１】
図１５，図１６は、空気量に変化を持たせる一例を示すものであり、燃料供給部材２のブロック部１８に段差を設けたものである。
即ち図１５に示す燃焼装置５１では、燃料供給部材２のブロック部１８が二つの平面１８ａ，１８ｂによって構成されている。より具体的には、平面１８ｂは、平面１８ａに対して中心部に引き込んでいる。
そのためブロック空間８０の平面視形状は、図１６の様に中心に対して非対称となり、平面１８ｂによって構成される部位の有効断面積が平面１８ａによって構成される部位のそれよりも大きい。これに対してガス供給孔２０から供給される燃料ガスは均等にブロック空間８０に噴射されるから、平面１８ｂによって構成される部位のガス濃度は、平面１８ａによって構成される部位のガス濃度よりも低いものとなる。
従って先の実施形態と同様に炎孔部材５から噴射される淡混合ガスは、部位によって濃度のばらつきが生じ、主炎から多種類の振動周波が発生されて振動周期が分散され、振動燃焼が発生しにくい。
【００６２】
また、図１５，図１６に示した実施形態では、燃料供給部材２の形状によってブロック空間８０の面積を非対称のものとしたが、濃混合ガス通過部３の内面に凹凸を設けることによっても同様の効果が発揮される。図１７に示す例は、ブロック空間８０を構成する濃混合ガス通過部３の内壁部２３の下部の内面５３に段部を設けて二つの平面５３ａ，５３ｂを形成し、ブロック空間８０を非対称形状としたものである。
【００６３】
また上記した実施形態では、いずれもブロック空間の片側の面積を増大させたが、図１８に示す実施形態の様に、中央の面積を増大させてもよい。
なお勿論、燃料供給部材２と濃混合ガス通過部３の双方に凹凸面を設けてもよく、さらにこれに加えて、ブロック部１８のガス供給孔２０を非対称に設けてもよい。
また上記した実施形態では、ブロック空間の縦方向全体に渡る凹凸面を設けたが、部分的な突起や空気遮蔽物を設けることによって有効通気開口面積を減少させ、ブロック空間に導入される空気に分布変化をつけてもよい。また空気遮蔽物を下部の開口７６の近傍に設ける構成によっても、有効通気開口面積が変化し、ブロック空間に導入される空気に分布変化をつけることが可能である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本請求項１に記載の発明では、前記ガス供給孔は、前記燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、前記ガス供給孔は、各ブロック内に複数個設けてあり、さらに前記ガス供給孔は、ガス供給孔の淡ガス供給路と連通する部位における燃料ガスと空気との混合割合が、前記ブロック内で部分的に異なるように配置されているので、淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきを生じさせ、燃焼によって発生する振動の周波数成分が分散して、振動燃焼が抑制される効果がある。
そのため本発明の燃焼装置は、燃焼量絞り比を高く設定することができる効果がある。
【００６５】
また請求項２に記載の燃焼装置では、ガス供給孔が、燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、ガス供給孔の開口面積分布を端部領域よりも中央領域の方が大きくなるように設定したので、淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じ、振動燃焼を抑制することができる。そのため本発明の燃焼装置は、燃焼量絞り比を高く設定することができる効果がある。
【００６６】
請求項３に記載の燃焼装置では、ガス供給孔が、燃料供給部材の長手方向に区画されたブロックに分かれて配置されており、ブロック内におけるガス供給孔の開口面積分布を非対称として淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきを生じさせ、振動燃焼を抑制することができる。そのため本発明の燃焼装置は、燃焼量絞り比を高く設定することができる効果がある。
【００６７】
また請求項４に記載の燃焼装置では、淡ガス供給路を部分的にブロック空間に分割してガス供給孔をブロック空間に開口する構成としてため、淡ガス炎孔から噴射される淡ガスの濃度がよりばらつく結果となり、振動燃焼がより抑制される。
【００６８】
また請求項５に記載の燃焼装置では、供給される空気量に部分的なばらつきを生じさせ、淡ガス炎孔から噴射されるガスの濃度に部分的にばらつきが生じさせることにより、振動燃焼が抑制される効果が発揮される。
そのため本発明の燃焼装置は、燃焼量絞り比を高く設定することができる効果がある。
【００６９】
また請求項６に記載の燃焼装置では、前記淡ガス供給路の一部が、前記燃料供給部材で複数箇所に分割されており、前記ガス供給孔が、当該淡ガス供給路の一部と連通しており、当該複数箇所に分割された一つ当たりの淡ガス供給路の一部に連通しているガス供給孔の有効通気開口面積の分布が、各淡ガス供給路の一部の中央部を境界として各々非対称となるようにしたので、燃料ガスの濃度に部分的なばらつきを生じさせることができ、振動燃焼が抑制される効果が発揮される。
そのため本発明の燃焼装置は、燃焼量絞り比を高く設定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態及び従来技術における燃焼装置の斜視図である。
【図２】本発明の実施形態の燃焼装置をケースに収納した場合の平面図である。
【図３】本発明の実施形態の燃焼装置の分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態で採用する燃料供給部材の正面図（ｂ）と平面図（ａ）である。
【図５】本発明の実施形態で採用する濃混合ガス通過部の正面図（ｂ）と平面図（ａ）および背面図（ｃ）である。
【図６】本発明の実施形態で採用する炎孔部材の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＣ平面での断面図である。
【図８】本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＤ平面での断面図である。
【図９】本発明の実施形態の燃焼装置の、一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面での断面図である。
【図１１】本発明の実施形態の燃焼装置におけるガス供給孔の分布と炎孔部材との関係を示す説明図である。
【図１２】本発明の他の実施形態で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。
【図１３】本発明の他の実施形態で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。
【図１４】本発明の他の実施形態で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。
【図１５】本発明の実施形態の燃焼装置の、一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
【図１７】本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
【図１８】本発明のさらに他の実施形態の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面である。
【図１９】従来技術における濃淡燃焼方式を採用する燃焼装置の分解斜視図である。
【図２０】従来技術の燃焼装置で採用する燃料供給部材の部分拡大図であり、ガス供給孔の分布を示す。
【図２１】従来技術の燃焼装置の一方の濃混合ガス通過部と炎孔部材を外した状態で斜視図である。
【図２２】従来技術の燃焼装置（図１）のＡ平面における平面断面図である。
【符号の説明】
１  燃焼装置
２  燃料供給部材
３  濃混合ガス通過部
５  炎孔部材（淡ガス炎孔）
１８  ブロック部（区画されたブロック）
１８ａ，１８ｂ  平面
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  ガス供給孔
３５  炎孔（濃ガス炎孔）
３７  空隙
５３ａ，５３ｂ  平面
７３，８０  ブロック空間（淡ガス供給路の一部）
【図１】
0003614745.tif 000002
【図２】
0003614745.tif 000003
【図３】
0003614745.tif 000004
【図４】
0003614745.tif 000005
【図５】
0003614745.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003614745.tif 000008
【図８】
0003614745.tif 000009
【図９】
0003614745.tif 000010
【図１０】
0003614745.tif 000011
【図１１】
0003614745.tif 000012
【図１２】
0003614745.tif 000013
【図１３】
0003614745.tif 000014
【図１４】
0003614745.tif 000015
【図１５】
0003614745.tif 000016
【図１６】
0003614745.tif 000017
【図１７】
0003614745.tif 000018
【図１８】
0003614745.tif 000019
【図１９】
0003614745.tif 000020
【図２０】
0003614745.tif 000021
【図２１】
0003614745.tif 000022
【図２２】
0003614745.tif 000023