JPH0596724U - 表面燃焼バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面燃焼バーナにおいて、その比較的安定な
火炎域によってその周囲の不安定な燃焼部分を安定化さ
せることで、広い燃焼負荷範囲において高負荷希薄燃焼
を安定して行わせ、窒素酸化物の発生を抑制する。 【構成】 多数の細孔を有する多孔質部材と、該多孔質
部材の後方に設けらる混合ガス室とを有し、混合ガス室
に送給された混合ガスを多孔質部材前面に通過させてそ
の前面を燃焼面として混合ガスを燃焼させる表面燃焼バ
ーナにおいて、多孔質部材１に、その表面に対して略垂
直に、多孔質部材の細孔よりも大きい径を有する少なく
とも２種以上の貫通孔１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを多数透
設する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、前面に燃焼面を構成する多孔質部材を有する表面燃焼バーナに関し 、特に、多孔質部材に多数の貫通孔を透設することにより高負荷燃焼を行わせる のに適した、表面燃焼バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、表裏連通した細孔を有する、例えばセラミック製の平面多孔質部材と、 該多孔質部材の後方に設けらる混合ガス室とを有し、混合ガス室に送給された燃 料ガスと燃焼用空気とからなる混合ガスが、多孔質部材を通過して拡散しつつそ の前面に達して、その前面近傍で着火され燃焼するようになっている、表面燃焼 バーナは知られている。この種の表面燃焼バーナは、多孔質部材を加熱して白熱 させ、エネルギの大部分を輻射熱として放出するものであり、かつ、通常セラミ ック等の多孔質部材の熱伝導率は小さく表面の燃焼温度を相当に高くしても裏面 の温度はあまり上昇しないことから、逆火の発生を防止でき、熱効率の高いまた 安全なバーナとして、家庭用燃焼機器に限らず広い分野で用いられている。

【０００３】 このような多孔質部材からなる燃焼面をもつ表面燃焼バーナは、通気性のない セラミックプレートに多数の貫通孔を透設したようなものと比べて、逆火の発生 という問題は少ないが、混合ガスが多孔質部材の小さな細孔をほぼ全面にわたっ て同一の速度で通過していくため、高負荷燃焼を行わせると、細孔を通過する混 合ガスの噴出速度が大きくなり、炎が不連続にリフティングして吹っ飛び易いと いう問題がある。

【０００４】 そこで、そのような表面燃焼バーナにおいて高負荷燃焼を安定して行うために 、平面多孔質部材の後方に設けられている混合ガス室を、燃焼面の中心部と周辺 部にそれぞれ相当するように、その内部を区画し、それぞれに空気比や流量が異 なる状態で混合ガスを送給することにより、多孔質部材の前面における燃焼状態 をその中心部と周辺部で異なるものとし、周辺部の安定した燃焼によって中心部 の高負荷希薄燃焼を補助して、全体の燃焼を安定させる、ということが提案され ている。

【０００５】 このような表面燃焼バーナを、図１および図２によって、さらに具体的に説明 すると、円筒状のケーシング２の前方側には、円形状の平面多孔質部材１が、耐 熱性パッキング等を介して装着されており、円筒状のケーシング２の内部には、 ケーシング２と同心的に円筒状の仕切り壁３が設けられており、それらの後方側 は裏面板４により閉鎖されている。

【０００６】 これによって、円筒状のケーシング２の内部は、仕切り壁３と平面多孔質部材 １の中央部１１と裏面板４とによって一つの密閉空間である中央混合ガス室５が 形成されるとともに、ケーシング２と平面多孔質部材１の周辺部１２と裏面板４ とによって、中央混合ガス室５の外周部を取り囲むように、もう一つの密閉空間 である周辺混合ガス室６が形成される。

【０００７】 裏面板４の中央部分およびケーシング２には、燃焼用空気の供給源に通じる１ 本の円筒管７から分岐した混合ガス供給管７１、７２がそれぞれ適宜の手段によ り固着されており、それぞれ混合ガス供給管７１、７２には、その上流部に、燃 焼用空気の流量調整弁９１、９２がそれぞれ設けられている。 また、それぞれの混合ガス供給管７１、７２の側壁には、燃焼用空気の流量調 整弁９１、９２の下流側に、燃料ガスの入口部７３、７４が開口されており、そ れぞれの燃料ガスの入口部７３、７４には、燃料ガス供給装置に通じる１本の円 筒管８から分岐して、それぞれの燃料ガスの入口部７３、７４の上流部に燃料ガ スの流量調整弁９３、９４を有する燃料ガス供給管８１、８２が、それぞれ連結 されている。

【０００８】 そして、そのような表面燃焼バーナを燃焼させる場合、各燃焼用空気の流量調 整弁９１、９２と燃料ガスの流量調整弁９３、９４とを適宜調整することによっ て、それぞれの混合ガス供給管７１、７２から中央混合ガス室５と周辺混合ガス 室６とに、異なる空気比の混合ガスを異なる流量にてそれぞれ送給することがで きるため、中央混合ガス室５に空気比の高い混合ガスを大量に送給することによ って、それに対応する平面多孔質部材１の中央部１１で高負荷希薄燃焼を行う一 方、周辺混合ガス室６には安定燃焼させるのに適した空気比と量の混合ガスを送 給して、それに対応する平面多孔質部材１の周辺部１２で安定燃焼を行い、周辺 部１２の安定燃焼によって中央部１１の高負荷希薄燃焼を安定させることができ る。

【０００９】 さらに、従来、表裏連通した多数の細孔を有する多孔質部材の前面を燃焼面と する表面燃焼バーナにおいて、多孔質部材に直径０．０５〜５．０ｍｍの均一な 孔形状を持つ貫通孔を多孔質部材の燃焼面に対して略垂直に２〜３ｍｍ間隔で多 数透設することにより、貫通孔を通じて混合ガスを多孔質部材の表面に噴出させ 、主燃焼させて大量のガスを燃焼することにより高負荷燃焼を可能とする、とい う技術も公知である（実開昭６２−６３５２４号公報参照）。

【００１０】 これについては、多孔質部材に貫通孔を多数透設することにより、貫通孔を通 じて大量の混合ガスが多孔質部材の表面に噴出するため、高負荷燃焼の場合、細 孔を通過する混合ガスの噴出速度が、炎が不連続にリフティングして吹っ飛ぶ程 大きくならず、貫通孔の部分から噴出した混合ガスの燃焼による長炎と、その間 の多孔質部材の細孔から通過した混合ガスの燃焼による短炎とによって、安定し た連続炎が形成されることとなる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記の図１および図２によって説明したような、多孔質部材の前面 における燃焼状態をその中心部と周辺部とで異なるものとし、周辺部の安定した 燃焼で中心部の高負荷希薄燃焼を補助するという表面燃焼バーナにおいても、高 負荷希薄燃焼を行う場合、安定燃焼域は空気比１．２の時８０００ｋｗ／ｍ²程 度か限界であった。

【００１２】 そこで、高負荷希薄燃焼域における燃焼自体をより広い燃焼負荷範囲にわたっ て安定して行うために、多孔質部材の高負荷希薄燃焼域に貫通孔を多数透設する という技術が提案されているが、従来の透設された貫通孔の径の大きさはすべて 同じものであり、その貫通孔の径を小さなものとすれば、燃焼負荷をさらに高く した時に、貫通孔からの混合ガスの噴出流速が全面的に大きくなって、吹っ飛び 現象を起こすこととなって燃焼が不安定となり、また貫通孔の径を大きなものと すれば、燃焼負荷が低くなった時に、混合ガスの貫通孔への集中が過大となって 、貫通孔の部分とその間の細孔の部分とにおける表面燃焼温度の不均一が生じ易 くなり、いずれにしても、安定した燃焼を行わせることができる燃焼負荷範囲を あまり広くすることはできない。

【００１３】 なお、前面に燃焼面を構成する多孔質部材を有する表面燃焼バーナにおいて、 燃焼負荷範囲を広くするために、透設された貫通孔の燃焼面側の断面積を中央部 における断面積よりも大としたもの（特開昭６２−８０４１６号公報）や、多孔 質部材の燃焼面を形成する部分の平均細孔径を混合ガス入口側の面する部分の平 均細孔径よりも大きくしたもの（特開昭６２−８０４１７号公報）や、透設され た貫通孔を通過する混合ガスと多孔質部材の細孔を通過する混合ガスとを空気比 を変えて異なる供給源から供給するように構成したもの（実開昭６１−１０６７ ２８号公報）等が従来提案されているが、いずれもその構成自体が複雑であって 、どのような表面燃焼バーナにも適用できるというものではない。

【００１４】 本考案は上記のような従来の表面燃焼バーナの持つ不都合を解消することを目 的としており、より具体的には、前面に燃焼面を構成する多孔質部材に透設した 多数の貫通孔を、径の異なる数種の貫通孔からなる一定のパターンを有するもの とすることによって、燃焼面上で混合ガスの噴出流速を部分的に変化させ、燃焼 負荷が何段階かに変化しても、そのつど燃焼面上のいずれかの部分が比較的安定 した火炎域を有するようなものとし、その比較的安定な火炎域によってその周囲 の不安定な燃焼部分を安定化させることで、広い燃焼負荷範囲において高負荷希 薄燃焼を安定して行わせ、よって窒素酸化物の発生を抑制することを目的として いる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記課題を解決しかつ目的を達成するために、基本的に、表裏連通 した多数の細孔を有する多孔質部材と、該多孔質部材の後方に設けらる混合ガス 室とを有し、混合ガス室に送給された混合ガスを多孔質部材前面に通過させて、 その前面を燃焼面として混合ガスを燃焼させる、表面燃焼バーナにおいて、該多 孔質部材を、その表面に対して略垂直に、その径が多孔質部材の細孔よりも大き い貫通孔を多数透設するとともに、該多数の貫通孔を、径の異なる数種の貫通孔 により構成したものである。

【００１６】

【作用】

本考案の表面燃焼バーナの燃焼は次のようにして行われる。すなわち、燃料ガ スと燃焼用空気とが混合された混合ガスは、混合ガス室内に圧送され、多孔質部 材を通過してその表面に到り、着火されて燃焼するのであるが、その場合、混合 ガスは、多孔質部材の細孔と径の異なる数種の貫通孔のそれぞれによって多孔質 部材を通過するため、多孔質部材の表面における混合ガスの噴出流速が表面の各 部分によって何段階かに変化した状態となる。そのため、燃焼負荷が変化しても 、そのつど燃焼面上のいずれかの部分が比較的安定した火炎域を有することとな り、その安定した火炎域がその周囲の不安定な燃焼部分を安定化させることとな る。

【００１７】

【実施例】

以下、実施例の説明に基づき、本考案をより詳細に説明する。 なお、以下の各実施例における表面燃焼バーナは、平面多孔質部材１の構成を 除き、他の構成は図１および図２に示したものと同一であるので、同一の符号を 付すことによりその詳細な説明は省略する。

【００１８】 図３および図４は、いずれも、本考案の各実施例における平面多孔質部材１の 構成を示すものであって、図１および図２に示したような表面燃焼バーナに適用 される。すなわち、平面多孔質部材１は細いガラス繊維を不織布状に集積したも のであり約１００μｍ程度の細孔が多数形成されている。この平面多孔質部材１ は、表面燃焼バーナの中央混合ガス室５に対応する中央部１１の高負荷希薄燃焼 域と、周辺混合ガス室６に対応する周辺部１２の安定燃焼域との両方の区域を覆 うものであり、そのうちの中央部１１の高負荷希薄燃焼域に、その表面に対して 略垂直に、その径が多孔質部材の前記細孔よりも大きい貫通孔１３が多数透設さ れているとともに、該多数の貫通孔１３は、径の異なる数種の貫通孔によりに配 置されている。基本的には径の異なる数種の貫通孔の配置はランダムでってもよ いが、所定の規則性を持つパターン化したものであることは好ましい態様である 。

【００１９】 まず、図３に示されている一実施例については、円形の平板多孔質部材１の高 負荷希薄燃焼域である中央部１１において、径の異なる３種の貫通孔１３Ａ（Ｄ １．０−Ｐ２．５）、１３Ｂ（Ｄ３．０−Ｐ５．０）、１３Ｃ（Ｄ５．０−Ｐ７ ．５）を、多孔質部材の中心から外周部に向かってＡ−Ｂ−Ｃ−Ａという順に配 置したものであり、貫通孔１３の径を段階的に変化させるパターンで透設したも のである（なお、Ｄは貫通孔の直径であり、Ｐは各貫通孔の中心間の平均距離で ある）。

【００２０】 つぎに、図４に示される他の実施例については、同じく、円形の平板多孔質部 材１の高負荷希薄燃焼域である中央部１１において、径の異なる２種の貫通孔１ ３Ｄ（Ｄ１−Ｐ５）と１３Ｅ（Ｄ５−Ｐ１０）を、大径の貫通孔１３Ｅの周りに 小径の貫通孔１３Ｄを点在させるパターンで透設したものである。 上記の貫通孔を各パターンに透設した平板多孔質部材１を有するそれぞれの表 面燃焼バーナの安定燃焼限界について、上記の各実施例と同様に周辺部の安定燃 焼域とその内側に位置する高負荷希薄燃焼域とからなり、該高負荷希薄燃焼域に 均一な大きさの貫通孔（Ｄ１．０−Ｐ２．５）を透設した平板多孔質部材を有す る表面燃焼バーナと比較した実験した。その結果は、図５に示す通りである（な お、図３に示されたパターンのものを穴パターン１、図４に示されたパターンの ものを穴パターン２として記す）。本発明による面燃焼バーナは従来のものに比 べ明らかに安定燃焼限界が改善されていることが分かる。

【００２１】 以上、本考案を各実施例に基づいて説明したが、本考案はこれらの実施例にの み限定されるものではなく、例えば、平面多孔質部材１の構成を除く表面燃焼バ ーナの構造については、図１および図２に示した形式に限らず、他の構造のもの 、例えば仕切り壁３を有しない形式のもの、についても適用可能であり、また、 貫通孔のパターンについても、要は多孔質部材の細孔よりも大きい径を有する貫 通孔であって径の異なる２以上の種類の貫通孔が燃焼面にほぼ均一に散在してい ればよいものであって、図３および図４に示されるパターンに限らず、種々の形 態のものが存在しうるものである。

【００２２】

【考案の効果】

本考案による表面燃焼バーナは、多孔質部材に径の異なる数種の貫通孔を一定 のパターンにしたがって透設するという簡単な構造により、高負荷希薄燃焼域の 燃焼面上で混合ガスの噴出流速を部分的に変化させることが可能となる。それに より、燃焼負荷が変わった場合であっても、燃焼面のいずれかの部分が安定した 燃焼域を形成することができ、その安定した燃焼域によって周囲の不安定な燃焼 部分が安定化させられることができる。そのことは、高負荷希薄燃焼を広い燃焼 負荷範囲で安定して行わせることを可能のし、けっかとして窒素酸化物の発生を 抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用される表面燃焼バーナの一実施例
の斜視図。

【図２】図１に示された表面燃焼バーナの断面図。

【図３】本考案の一実施例における多孔質部材の正面
図。

【図４】本考案の他の実施例における多孔質部材の正面
図。

【図５】本考案の各実施例と従来例との安定燃焼限界に
ついての比較グラフ。

【符号の説明】

１−多孔質部材 ５−混合ガス室（中央部） ６−混合ガス室（周辺部） １１−多孔質部材中央部（高負荷希薄燃焼域） １２−多孔質部材周辺部（安定燃焼域） １３−貫通孔

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 表裏連通した多数の細孔を有する多孔質
   部材と、該多孔質部材の後方に設けらる混合ガス室とを
   有し、混合ガス室に送給された混合ガスを多孔質部材前
   面に通過させて、その前面を燃焼面として混合ガスを燃
   焼させる、表面燃焼バーナにおいて、該多孔質部材が、
   その表面に対して略垂直に、多孔質部材の細孔よりも大
   きい径を有する貫通孔が多数透設されたものであるとと
   もに、該多数の貫通孔が、径の異なる数種の貫通孔から
   なることを特徴とする、表面燃焼バーナ。
2. 【請求項２】 混合ガス室が、そこに異なる状態の混合
   ガスをそれぞれ別々に供給可能なように、中央部と周辺
   部の２室に区画されており、それら各室に対応するよう
   に、多孔質部材前面の燃焼面が、周辺部の安定燃焼域と
   中央部の高負荷希薄燃焼域とに区画されており、その中
   央部の高負荷希薄燃焼域に前記多数の貫通孔が透設され
   ていることを特徴とする、請求項１に記載の表面燃焼バ
   ーナ。
3. 【請求項３】 多孔質部材に透設された前記多数の貫通
   孔が、該多孔質部材の中心から外周部に向かって、その
   径を段階的に変化したパターンであることを特徴とす
   る、請求項１および２に記載の表面燃焼バーナ。
4. 【請求項４】 多孔質部材に透設された前記多数の貫通
   孔が、径の大きな貫通孔の周りに径の小さな貫通孔を配
   置したパターンであることを特徴とする、請求項１およ
   び２に記載の表面燃焼バーナ。