(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の縦型表面燃焼プレートを備えた元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁で区画された複数の混合器を設けるとともに、混合ガス中の燃料ガス濃度を前記表面燃焼プレート重力方向下部において大きく、前記表面燃焼プレート重力方向上部において小さくして、前記表面燃焼プレート上で濃淡燃焼を行うことを特徴とする元混合型表面燃焼バーナ。
【請求項２】
バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の縦型表面燃焼プレートを備えた元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁で区画された複数の混合器を設けるとともに、それぞれの混合器内の混合ガス中の燃料ガス濃度を前記表面燃焼プレート重力方向において濃、淡の順に交互に変化させて、前記表面燃焼プレート上で濃淡燃焼を行うことを特徴とする元混合型表面燃焼バーナ。
【請求項３】
燃料ガス配管中にオリフィスを設けることにより混合ガス中の燃料ガス濃度を変えることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の元混合型表面燃焼バーナ。
【請求項４】
燃焼用空気配管中にオリフィスを設けることにより混合ガス中の燃料ガス濃度を変えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の元混合型表面燃焼バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、元混合型表面燃焼バーナに関するものであり、さらに詳しくは吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できる燃焼能力を大きくした大きな元混合型表面燃焼バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気を混合した混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレートを備えた元混合型表面燃焼バーナは、混合ガスをよく透過することができ、逆火しにくい構造をもっているので一般に使われているが、燃料ガスと燃焼用空気を混合するための混合器を１つ設けた構造を有するため、燃焼能力を大きくした大きなバーナの場合は表面燃焼プレートの面積が大きくなり、均一な混合ガスを得ることがむずかしい。
均一な混合ガスを得ようとすれば、混合器を大きくかつ複雑な構造とする必要がある。また、送風機を大きくする、燃料ガスのガス圧力を高くするなどの方法があるが、送風機を大きくすれば静圧が高くなり、燃料ガスのガス圧力を高くすると低圧で供給される燃料ガスを使用できなくなる欠点がある。
【０００３】
バーナ表面に生じる多数の火炎を所望面域毎に区画して燃焼火炎の保炎を計る提案があるが（特開平３−２１３９０４号公報）、燃焼能力を大きくした大きな元混合表面燃焼バーナの場合の上記問題を解決することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、燃焼能力を大きくした大きなバーナの場合でも均一な混合ガスを得ることができ、燃焼ガスの流れを均一にして均一な火炎を得ることができるので低ＮＯｘ化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる元混合型表面燃焼バーナを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記の課題に鑑み鋭意研究した結果、表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の混合器を設けること、あるいはさらに、それぞれの混合器内の混合ガス中の燃料ガス濃度を変えて、表面燃焼プレート上で濃淡燃焼を行うことなどにより上記の課題を解決できることを見出し本発明を成すに至った。
【０００８】
すなわち本発明の請求項１の発明は、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の縦型表面燃焼プレートを備えた元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁で区画された複数の混合器を設けるとともに、混合ガス中の燃料ガス濃度を前記表面燃焼プレート重力方向下部において大きく、前記表面燃焼プレート重力方向上部において小さくして、前記表面燃焼プレート上で濃淡燃焼を行うことを特徴とする元混合型表面燃焼バーナである。
【００１０】
本発明の請求項２の発明は、バーナ表面に多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎を形成して燃焼させるようにした一枚の縦型表面燃焼プレートを備えた元混合型表面燃焼バーナにおいて、前記表面燃焼プレートに対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁で区画された複数の混合器を設けるとともに、それぞれの混合器内の混合ガス中の燃料ガス濃度を前記表面燃焼プレート重力方向において濃、淡の順に交互に変化させて、前記表面燃焼プレート上で濃淡燃焼を行うことを特徴とする元混合型表面燃焼バーナである。
【００１１】
本発明の請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２記載の元混合型表面燃焼バーナにおいて、燃料ガス配管中にオリフィスを設けることにより混合ガス中の燃料ガス濃度を変えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の元混合型表面燃焼バーナにおいて、燃焼用空気配管中にオリフィスを設けることにより混合ガス中の燃料ガス濃度を変えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、燃料ガスと燃焼用空気を混合するための複数の混合器を設けた本発明の元混合型表面燃焼バーナの一例を示す断面説明図である。
【００１４】
図１において、本発明の元混合型表面燃焼バーナ１Ａはバーナ表面に図示しない多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレート１を備えており、表面燃焼プレート１に対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁２Ａ、２Ｂで区画された３個の混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられている。
表面燃焼プレート１と隔壁２Ａの間、および表面燃焼プレート１と隔壁２Ｂの間に混合ガスの通路４がそれぞれ設けられており、隣合う混合器内の混合ガスがこの通路４を通って表面燃焼プレート１の近傍において連通する構造となっている。
５、６、７、８は燃料ガスの配管であり、９、１０、１１、１２は燃焼用空気の配管である。
【００１５】
上記の構成の元混合型表面燃焼バーナ１Ａにおいて、混合器３Ａには必要量の燃料ガスが配管５から配管６を経て導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１０を経て導入され、混合器３Ａ中で両者はよく混合され表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。混合ガスの一部は通路４を経て隣の混合器３Ｂに入ることができる。
【００１６】
混合器３Ｂには必要量の燃料ガスが配管５から配管７を経て導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１１を経て導入され、混合器３Ｂ中で両者はよく混合され表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。混合ガスの一部は通路４、４を経て隣の混合器３Ａおよび混合器３Ｃに入ることができる。
【００１７】
混合器３Ｃには必要量の燃料ガスが配管５から配管８を経て導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１２を経て導入され、混合器３Ｃ中で両者はよく混合され表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。混合ガスの一部は通路４を経て隣の混合器３Ｂに入ることができる。
【００１８】
混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃを設けてそれぞれの混合器内で必要量の燃料ガスと必要量の燃焼用空気をよく混合するので、均一な混合ガスを得ることが可能となり安定な燃焼を行うことができるので低ＮＯｘ化、低騒音化、燃焼装置の小型化を達成できる。
【００１９】
一方、上記のように混合器を複数に分けた場合、混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃの隔壁２Ａ、２Ｂが表面燃焼プレート１に連結されていると、この連結部がある表面燃焼プレート１の部分には混合ガスの供給が阻害され、表面燃焼プレート１面での均一な火炎が得られなくなる場合がある。表面燃焼プレート１面での均一な火炎が得られなくなった場合は、音が発生したり、局部過熱により、プレート１が損傷したり、逆火の原因になったりする。
上記のように表面燃焼プレート１と隔壁２Ａの間、および表面燃焼プレート１と隔壁２Ｂの間に混合ガスの通路４をそれぞれ設けたので、それぞれの混合器により混合された混合ガスは表面燃焼プレート１近傍において連通し、表面燃焼プレート１への混合ガスの供給が均一に行われ、表面燃焼プレート１面での均一な火炎Ｆが得られる。
【００２０】
図２は、燃料ガスと燃焼用空気を混合するための複数の混合器を設けた本発明の他の元混合型表面燃焼バーナの例を示す断面説明図である。
【００２１】
図２において、本発明の元混合型表面燃焼バーナ１Ｂはバーナ表面に図示しない多数の混合ガス噴出孔を備え、この噴出孔から燃料ガスと燃焼用空気の混合ガスを噴出させて噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼させるようにした一枚の表面燃焼プレート１を備えており、表面燃焼プレート１に対する混合ガスの供給側に燃料ガスと燃焼用空気を混合するために複数の隔壁２Ａ、２Ｂで区画された３個の混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃが設けられている。
５、６、７、８は燃料ガスの配管であり、９、１０、１１、１２は燃焼用空気の配管である。１３、１４、１５は燃料ガスの配管６、７、８に設置したオリフィスである。
【００２２】
上記の構成の元混合型表面燃焼バーナ１Ｂにおいて、混合器３Ａには、燃料ガスが配管５からオリフィス１３を設置した配管６を経て必要量だけ導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１０を経て導入され、混合器３Ａ中で両者はよく混合され（混合ガス中の燃料ガス濃度を例えばａ％とする）表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。
【００２３】
混合器３Ｂには、燃料ガスが配管５からオリフィス１４を設置した配管７を経て必要量だけ導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１１を経て導入され、混合器３Ｂ中で両者はよく混合され（混合ガス中の燃料ガス濃度を例えばｂ％とする）表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。
【００２４】
混合器３Ｃには、燃料ガスが配管５からオリフィス１５を設置した配管８を経て必要量だけ導入され、必要量の燃焼用空気が配管９から配管１２を経て導入され、混合器３Ｃ中で両者はよく混合され（混合ガス中の燃料ガス濃度を例えばａ％とする）表面燃焼プレート１の図示しない多数の混合ガス噴出孔から噴出して噴出側に多数の微小火炎Ｆを形成して燃焼が行われる。
【００２５】
混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の混合ガス中の燃料ガス濃度ａ、ｂは同一でなく変えてあるので、表面燃焼プレート１上で濃淡燃焼が行われるようになっている。元混合型表面燃焼バーナを使用して、例えば燃焼速度の速い燃料ガスを燃焼させる場合や、表面燃焼負荷を増やして表面燃焼プレートを通過する混合ガスの流速を大きくした場合などに、火炎が相互干渉して共鳴音が発生することがあるが上記のように混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の混合ガス中の燃料ガス濃度を変化させて表面燃焼プレート１上で濃淡燃焼を行うことにより火炎の相互干渉を小さくして、共鳴音が発生するのを防止することができる。
【００２６】
火炎は上方に向かって燃焼し、上方の火炎濃度が高くなる傾向があり、上方における火炎の干渉が大きくなる。そこで混合ガス中の燃料ガス濃度を表面燃焼プレート１の重力方向下部において大きくし（例えば表面燃焼プレート１の重力方向下部に混合器３Ｃがあり、表面燃焼プレート１の重力方向上部に混合器３Ａがある場合は混合器３Ｃ中の燃料ガス濃度を大きくし）、表面燃焼プレート１の重力方向上部において小さくする（混合器３Ａ中の燃料ガス濃度を小さくする）ことにより上方における火炎の干渉を小さくすることができる。
【００２７】
上記のように混合器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の混合ガス中の燃料ガス濃度ａ、ｂは同一でなく、例えばａはｂより大きくなるように制御して、表面燃焼プレート１上で濃淡燃焼が交互に行われるようになっている。濃淡燃焼が交互に行われるように配列することにより、火炎の干渉を小さくすることができ、火炎の干渉による共鳴音を防止できる。この手段は特に燃焼速度の速いガスを使用する場合に有効である。
【００２８】
図２に示した本発明の元混合型表面燃焼バーナ１Ｂは、燃料ガス配管６、７、８中にそれぞれオリフィス１３、１４、１５を設けることにより混合ガス中の燃料ガス濃度を変えて混合器にそれぞれ導入するようになっているので、表面燃焼プレート１上で濃淡燃焼を容易に行うことができると共に、各混合器に対応する表面燃焼プレート１上において燃焼負荷を容易に変化させることができるので火炎の分割による火炎の相互干渉を防止することができる。
【００２９】
混合ガス中の燃料ガス濃度を変える方法として、各混合器への燃焼用空気配管系統にオリフィスを設けてもよい。また本発明においては各混合器への燃料ガス配管系統にオリフィスを設ける手段と組み合わせることもできる。
表面燃焼バーナはターンダウン（燃焼量制御範囲）を大きくとれないために、各混合器に対応する表面燃焼プレート１の燃焼負荷を変えた場合、相対的にターンダウンが小さくなる。しかし各混合器への空気配管系統にオリフィスを設ける手段によれば、各混合器に対応する表面燃焼プレート１の表面燃焼負荷を変えないで濃淡燃焼を行うことができるのでターンダウンを犠牲にしないですむことになる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の元混合型表面燃焼バーナは、燃焼能力を大きくした大きなバーナの場合でも均一な混合ガスを得ることができ、燃焼ガスの流れを均一にして均一な火炎を得ることができるので低ＮＯｘ化、低騒音化、燃焼装置の小型化などを達成できる。
本発明の元混合型表面燃焼バーナは構造が簡単で経済的であり、吸収式冷温水機用燃焼装置、吸収式冷凍機、蒸気ボイラー、温水ボイラー、加熱調理器、暖房器、その他各種装置に適用できるので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  燃料ガスと燃焼用空気を混合するための複数の混合器を設けた本発明の元混合型表面燃焼バーナの一例を示す断面説明図である。
【図２】  燃料ガスと燃焼用空気を混合するための複数の混合器を設けた本発明の他の元混合型表面燃焼バーナの例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ  元混合型表面燃焼バーナ
１  表面燃焼プレート
２Ａ、２Ｂ  隔壁
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  混合器
４  通路
５、６、７、８、９、１０、１１、１２  配管
１３、１４、１５  オリフィス
【図１】
0003686488.tif 000002
【図２】
0003686488.tif 000003