JP6328943B2

JP6328943B2 - 濃淡バーナ

Info

Publication number: JP6328943B2
Application number: JP2014010933A
Authority: JP
Inventors: 卓史小代
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: JP2015137824A

Description

本発明は、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置する、混合気が噴出しない盲空隙と、各盲空隙の横方向外側に位置し、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナに関する。

この種の濃淡バーナは、燃焼時に発生するＮＯｘを低減できるものの、高負荷燃焼時に振動燃焼を生じやすく、燃焼騒音が問題になる。そこで、従来、淡炎口を前後複数ブロックに区画し、各ブロック内で淡混合気の燃料濃度にばらつきを生じさせるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼によって発生する振動の周波数が燃料濃度のばらつきに起因して分散し、振動燃焼が抑制されるとしている。

然し、上記従来例の如く淡混合気の燃料濃度をばらつかせると、燃焼性が悪化しやすく、燃焼良好域（良好に燃焼できる範囲）が狭くなって、ガス量変化や燃焼用空気の送風量変化に対しての余裕度が少なくなる不具合がある。

特許第３６１４７４５号公報

ところで、本願発明者は、鋭意努力の結果、淡火炎（淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で形成される火炎）の横方向片側の燃焼振動数と横方向反対側の燃焼振動数とが等しく、この燃焼振動数が濃淡バーナを収納する燃焼筐及び排気管等の固有振動数に一致すると、高周波共鳴音が発生することを知見するに至った。

本発明は、この知見に基づき以上の点に鑑み、淡混合気の燃料濃度をばらつかせずに燃焼時の高周波共鳴音の発生を抑制できるようにした濃淡バーナを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置する、混合気が噴出しない盲空隙と、各盲空隙の横方向外側に位置し、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナにおいて、淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが淡炎口の長手方向の中心線に対し非対称になるように淡火炎を変形させる淡火炎変形手段を備え、淡火炎変形手段は、淡炎口とその横方向片側の盲空隙とを仕切る板の上端の高さと淡炎口とその横方向反対側の盲空隙とを仕切る板の上端の高さとを異ならせるように構成され、或いは、淡炎口の横方向片側の盲空隙とその横方向外側の濃炎口とを仕切る板の上端の高さと淡炎口の横方向反対側の盲空隙とその横方向外側の濃炎口とを仕切る板の上端の高さとを異ならせるように構成されることを特徴とする。

本発明によれば、淡火炎の横方向片側の燃焼振動数と横方向反対側の燃焼振動数とが形状差に起因して相違することになり、燃焼時の高周波共鳴音の発生が抑制される。そして、本発明では、淡混合気の燃料濃度をばらつかせる必要がなく、燃料濃度をばらつかせる場合の不具合、即ち、燃焼性が悪化しやすく、燃焼良好域（良好に燃焼できる範囲）が狭くなって、ガス量変化や燃焼用空気の送風量変化に対しての余裕度が少なくなるといった不具合を解消できる。

また、本発明においては、淡炎口が前後複数のブロックに区画され、淡火炎変形手段は、前から偶数番目の淡炎口のブロックから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向一側の形状と、前から奇数番目の淡炎口のブロックから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向他側の形状とが対称になるように配置されることが望ましい。これによれば、前後に隣り合う淡炎口のブロックに形成される淡火炎の横方向同じ側の形状を互いに異ならせることができる。そのため、隣り合う淡炎口のブロックに形成される淡火炎の横方向同じ側の燃焼振動数が互いに相違することになり、燃焼時の高周波共鳴音の発生が一層抑制される。

本発明の第１実施形態の濃淡バーナを示す斜視図。第１実施形態の濃淡バーナのバーナキャップを取外した状態の斜視図。第１実施形態の濃淡バーナの平面図。図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。第２実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第３実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第４実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第５実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第６実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第７実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第８実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。第９実施形態の濃淡バーナの要部の断面図。

図１乃至図４を参照して、１は本発明の実施形態の濃淡バーナを示している。この濃淡バーナ１は、上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口２と、淡炎口２の横方向両側に位置する、混合気が噴出しない一対の盲空隙４，４と、淡炎口２の横方向一側の盲空隙４の横方向外側と淡炎口２の横方向他側の盲空隙４の横方向外側とに位置する、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する一対の濃炎口３，３とを有する。

濃淡バーナ１は、その構成部材として、横方向に対峙する一対の側板５１，５１を有するバーナ本体５と、バーナ本体５を横方向一側の外側と横方向他側の外側とから覆う一対の側板６１，６１と、両側板６１，６１をその上縁で連結する前後複数個所のブリッジ部６２とを有するバーナキャップ６と、バーナ本体５の両側板５１，５１間に装着され、淡炎口２を横方向複数の領域に区分けする複数の整流板を有する整流部材７とを備える。

バーナ本体５の両側板５１，５１は、一枚の板をバーナ本体５の下縁となる折り曲げ線で合掌状態に折り曲げることにより形成されている。また、バーナ本体５には、両側板５１，５１をプレス加工することで形成した、バーナ本体５の下部前端に開口する流入口５２ａから後方にのびる淡混合管部５２と、淡混合管部５２からの淡混合気を淡炎口２に導く淡通路部５３とが設けられている。淡混合管部５２の流入口５２ａの開口面積は比較的広く、この流入口５２ａに対向する淡ガスノズル（図示せず）からの燃料ガスと共に比較的多量の一次空気が淡混合管部５２に流入して、淡混合気が生成される。淡通路部５３は、淡混合管部５２の後端部から上方に向かって前後方向に広がるようにのびている。

また、バーナ本体５の淡混合管部５２と淡通路部５３との間の部分には、両側板５１，５１をプレス加工することで形成した濃混合管部５４が設けられている。濃混合管部５４は、バーナ本体５の前端に開口する流入口５４ａから後方に少しのびて終端しており、その後部外側面に流出孔５４ｂが開設されている。濃混合管部５４の流入口５４ａの開口面積は比較的狭く、この流入口５４ａに対向する濃ガスノズル（図示せず）からの燃料ガスと共に比較的少量の一次空気が濃混合管部５４に流入して、濃混合気が生成される。

濃混合管部５４の流出孔５４ｂから流出する濃混合気は、バーナ本体５の各側板５１とバーナキャップ６の各側板６１との間に画成される濃通路部６３を介して各濃炎口３に導かれる。また、バーナキャップ６の各側板６１の上部の前後複数個所には、濃炎口３を前後複数のブロックに区画する凹部６４が形成されている。

整流部材７は、横方向内側の一対の内側整流板７１と、横方向両外側に位置する一対の外側整流板７２とを有しており、更に、これら内側と外側の整流板７１，７２を横方向に密着させて淡炎口２を前後複数のブロック、具体的には♯１〜♯６の６個のブロック２ａに区画する前後５個所の絞り部７３を有している。

バーナ本体５の各側板５１の上部には、外側整流板７２に接する前後方向に長手の凹条５５が形成されており、この凹条５５よりも上方の側板５１の部分と外側整流板７２との間に盲空隙４が画成され、バーナ本体５の各側板５１とバーナキャップ６の各側板６１との間に濃炎口３が画成される。

また、濃淡バーナ１は、淡炎口２から噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎Ｆａの横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが非対称になるように淡火炎Ｆａを変形させる淡火炎変形手段８を備えている。また、淡火炎変形手段８は、前から偶数番目の淡炎口２のブロック、即ち、♯２、♯４、♯６のブロック２ａから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎Ｆａの横方向一側の形状と、前から奇数番目の淡炎口２のブロック、即ち、♯１、♯３、♯５のブロック２ａから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎Ｆａの横方向他側の形状とが対称になるように配置されている。

より具体的に説明すれば、バーナ本体５の横方向片側の側板５１の上端に横方向内側に折り返した折り返し部８ａを形成し、淡炎口２の横方向片側の盲空隙４の横幅を淡炎口２の横方向反対側の盲空隙４の横幅よりも折り返し部８ａの厚さ分だけ狭めている。また、♯２、♯４、♯６のブロック２ａに一致する前後方向部分では、バーナ本体５の横方向一側（図３で上側）の側板５１の上端に折り返し部８ａを形成し、♯１、♯３、♯５のブロック２ａに一致する前後方向部分では、バーナ本体５の横方向他側（図３で下側）の側板５１の上端に折り返し部８ａを形成している。

上記の如く淡炎口２の横方向片側の盲空隙４の横幅を狭めると、当該盲空隙４の外側の濃炎口３から噴出する濃混合気の燃焼で形成される濃火炎Ｆｂが淡火炎Ｆａに近づき、図４に示す如く、淡火炎Ｆａの横方向片側の根元部分が濃火炎Ｆｂに引っ張られて外側に膨らみ、淡火炎Ｆａの横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが非対称になる。これによれば、淡火炎Ｆａの横方向片側の燃焼振動数と横方向反対側の燃焼振動数とが形状差に起因して相違することになり、燃焼時の高周波共鳴音の発生が抑制される。

また、♯２、♯４、♯６のブロック２ａに形成される淡火炎Ｆａは、その横方向一側の根元部分が外側に膨らみ、♯１、♯３、♯５のブロック２ａに形成される淡火炎Ｆａは、その横方向他側の根元部分が外側に膨らむ。即ち、♯２、♯４、♯６のブロック２ａに形成される淡火炎Ｆａの横方向一側の形状と、♯１、♯３、♯５のブロック２ａに形成される淡火炎Ｆａの横方向他側の形状とが対称になる。これによれば、前後に隣り合う淡炎口２のブロック２ａに形成される淡火炎Ｆａの横方向同じ側の形状が互いに異なることになって、これら淡火炎Ｆａの横方向同じ側の燃焼振動数も相違することになり、燃焼時の高周波共鳴音の発生が一層抑制される。

尚、淡炎口２の横方向片側の盲空隙４の横幅と淡炎口２の横方向反対側の盲空隙４の横幅とを異ならせるように淡火炎変形手段８を構成する手法としては、上記第１実施形態の如くバーナ本体５の横方向片側の側板５１の上端に折り返し部８ａを形成する手法以外に、図５に示す第２実施形態の如く、バーナ本体５の横方向片側の側板５１の上端に横方向内側に屈曲する屈曲部８ｂを形成する手法や、図６に示す第３実施形態の如く、横方向片側の外側整流板７２の上端に折り返し部８ｃを形成する手法や、図７に示す第４実施形態の如く、横方向片側の外側整流板７２の上端に横方向外側に屈曲する屈曲部８ｄを形成する手法や、図８に示す第５実施形態の如く、バーナ本体５の横方向片側（図８では右側）の側板５１の凹条５５より上方部分を外側整流板７２に近づける手法がある。

また、淡火炎変形手段８は、淡炎口２とその横方向片側の盲空隙４とを仕切る板である横方向片側の外側整流板７２の上端の高さと、淡炎口２とその横方向反対側の盲空隙４とを仕切る板である横方向反対側の外側整流板７２の上端の高さとを異ならせるように構成してもよい。例えば、図９に示す第６実施形態の如く、横方向片側の外側整流板７２が最も低くなるように、内側と外側の整流板７１，７２の上端の高さを横方向片側に向けて順に低くする。これによれば、上端の高さが低い外側整流板７２が位置する横方向片側に向けて淡火炎が傾き、淡火炎Ｆａの横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが非対称になる。

尚、図１０に示す第７実施形態の如く、横方向片側の外側整流板７２の上端の高さのみを低くしてもよく、また、図１１に示す第８実施形態の如く、横方向片側の外側整流板７２に加えてこれに隣接する内側整流板７１の上端の高さを低くしてもよい。

また、淡火炎変形手段８は、図１２に示す第９実施形態の如く、淡炎口２の横方向片側の盲空隙４とその横方向外側の濃炎口３とを仕切る板であるバーナ本体５の横方向片側の側板５１の上端の高さと、淡炎口２の横方向反対側の盲空隙４とその横方向外側の濃炎口３とを仕切る板であるバーナ本体５の横方向反対側の側板５１の上端の高さとを異ならせるように構成してもよい。図１２に示す如く、バーナ本体５の横方向片側の側板５１の上端を低くすれば、当該側板５１の外側の濃炎口３に形成される濃火炎Ｆｂの横方向内側への傾き角度が大きくなって淡火炎に近づく。そのため、淡火炎Ｆａの横方向片側の根元部分が濃火炎Ｆｂに引っ張られて外側に膨らみ、淡火炎Ｆａの横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが非対称になる。

尚、第２乃至第９実施形態の何れにおいても、第１実施形態と同様に、前から偶数番目の淡炎口２のブロックに形成される淡火炎の横方向一側の形状と、前から奇数番目の淡炎口２のブロックに形成される淡火炎の横方向他側の形状とが対称になるように淡火炎変形手段８を配置することが望ましい。

１…濃淡バーナ、２…淡炎口、２ａ…ブロック、３…濃炎口、４…盲空隙、５…バーナ本体、５１…側板（盲空隙と濃炎口とを仕切る板）、７２…外側整流板（淡炎口と盲空隙とを仕切る板）、８…淡火炎変形手段。

Claims

上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置する、混合気が噴出しない盲空隙と、各盲空隙の横方向外側に位置し、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナにおいて、
淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが淡炎口の長手方向の中心線に対し非対称になるように淡火炎を変形させる淡火炎変形手段を備え、
淡火炎変形手段は、淡炎口とその横方向片側の盲空隙とを仕切る板の上端の高さと淡炎口とその横方向反対側の盲空隙とを仕切る板の上端の高さとを異ならせるように構成されることを特徴とする濃淡バーナ。
上端部に、理論空燃比より燃料濃度が希薄な淡混合気を噴出する前後方向に長手の淡炎口と、淡炎口の横方向両側に位置する、混合気が噴出しない盲空隙と、各盲空隙の横方向外側に位置し、理論空燃比より燃料濃度が濃い濃混合気を噴出する濃炎口とを有する濃淡バーナにおいて、
淡炎口から噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向片側の形状と横方向反対側の形状とが淡炎口の長手方向の中心線に対し非対称になるように淡火炎を変形させる淡火炎変形手段を備え、
淡火炎変形手段は、淡炎口の横方向片側の盲空隙とその横方向外側の濃炎口とを仕切る板の上端の高さと淡炎口の横方向反対側の盲空隙とその横方向外側の濃炎口とを仕切る板の上端の高さとを異ならせるように構成されることを特徴とする濃淡バーナ。
淡炎口が前後複数のブロックに区画され、前記淡火炎変形手段は、前から偶数番目の淡炎口のブロックから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向一側の形状と、前から奇数番目の淡炎口のブロックから噴出する淡混合気の燃焼で形成される淡火炎の横方向他側の形状とが淡炎口の長手方向の中心線に対し対称になるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の濃淡バーナ。