JPH0759966B2 - 燃焼プレート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックなど耐熱板に
多数の炎孔を設け、燃焼機器の火口として使用する燃焼
プレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の燃焼プレートは、各炎孔の断面
面積を一定にすると、炎が共振し、燃焼時に共鳴して騒
音が大きくなること、および発熱量を広範囲で増減させ
た場合、燃焼の不安定領域が生じる。これを解決するた
め、炎孔を大炎孔とそれをとりまく断面面積１／２程度
の中炎孔とで構成すると、比較的広い範囲で燃焼騒音の
低減と燃焼の安定とが得られることが知られている。

【０００３】また特公昭５７−４１６４８号公報には、
開口面積の異なる炎孔を不規則に設け燃焼音の低減を図
った燃焼プレートをガスバーナに適用した発明が記載さ
れている。さらに特公昭５０−７１２５号公報には、二
種類以上の異径の炎孔を交互に均整に設け、広範囲にお
ける発熱量の変更を可能にすると共に、燃焼の安定性の
向上を図ったバーナプレートが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかるに、この発明
者は前記炎孔を大・中の二種類とした場合、この種の炎
孔の配列を高負荷燃焼において最適の配列とすると、さ
らに広範囲に発熱量を増減した場合には、小負荷燃焼時
において燃焼の安定が不十分となることを見い出した。

【０００５】すなわち、この種の燃焼プレートの火炎の
安定化にとっては、燃焼負荷に応じて炎孔径とピッチの
間にある関係が存在する。すなわち、高負荷時にはピッ
チを大きくし、低負荷時にはピッチを小さくしなくては
安定化が得られない。中負荷燃焼から高負荷燃焼の範囲
で火炎の安定化に必要な中炎孔と大炎孔をあるピッチで
配置するようにすると、低負荷燃焼時にピッチが大きい
ため大炎孔の保炎性が悪い。

【０００６】また特公昭５７−４１６４８号公報には、
開口面積の異なる炎孔をどのように不規則に設けると燃
焼異常音の発生が防止できるのかという記載がなく、燃
焼異常音の発生防止の具体的解決手段が提案されていな
い。

【０００７】さらに特公昭５０−７１２５号公報も、炎
孔の径の種類およびその配列については何れが最適であ
るかが明白ではない。

【０００８】本発明の目的は、燃焼プレートにおいて、
バーナでの燃焼を極めて広範囲に変更しても、全ての強
制燃焼領域において燃焼異常音の防止と燃焼の安定とが
共に達成できる炎孔のパターンの提供にある。

【０００９】

【問題点を解決するための手段】前記目的達成のため、
本発明の燃焼プレートは、所定の形状を有する耐熱板
に、大中小の３種の断面面積を有し裏表に貫通する多数
の炎孔を、前記各種炎孔がそれぞれ格子状に分散するよ
うに設け、前記大炎孔は、隣り合う４つの小炎孔の中心
に位置するとともに、隣り合う４つの中炎孔の中心に位
置し、且つ、前記小炎孔の各々を、隣り合う２つの前記
中炎孔の中間に設定した強制燃焼用の燃焼プレートにお
いて、前記燃焼プレートには、前記大炎孔と同心的に形
成された窪みが設けられ、この窪みは少なくとも前記小
炎孔の一部を含むようになっている構成を採用した。

【００１０】

【作用および発明の効果】振動エネルギーの大きな大炎
孔の炎は、振動数および振動エネルギーの中程度の中炎
孔で四方を囲まれているので干渉による振動エネルギー
の減衰が有効になされる。また中炎孔の炎の振動エネル
ギーは小炎孔の炎の振動エネルギーにより、干渉減衰が
スムーズになされる。これにより広範囲な発熱量の変化
域の全域において燃焼音の低減が達成できる。

【００１１】また低負荷燃焼時の大炎孔の保炎性を増す
ために保炎用炎孔として小炎孔を小ピッチで設けるよう
にすれば低負荷燃焼時の火炎群の安定化が図れる。この
とき高負荷燃焼時には大炎孔と中炎孔が火炎群で支配的
となり、高負荷燃焼時の火炎群の安定化を損なうことは
ない。従ってこのように三種の保炎径を前記パターンで
構成すれば、極めて広い燃焼負荷範囲での安定な燃焼が
確保でき、燃焼異常音の原因となる炎孔群の不安定化も
防止できる。

【００１２】すなわち大炎孔は、低負荷燃焼時に炎の安
定性が良い小炎孔により四方を囲まれ、中負荷燃焼時に
炎の安定性が良い中炎孔により四方を囲まれ、高負荷燃
焼時は本質的に炎の安定性が良いため広範囲の発熱量の
変化領域において炎の安定性が良い。

【００１３】さらに、燃焼プレートには、前記大炎孔と
同心的に形成された窪みが設けられ、この窪みは少なく
とも小炎孔の一部を含むようになっているので、大炎孔
からの炎に小炎孔からの炎が根元において併合状態に吸
い込まれるようになり、全体的に根元において径大炎と
なって炎の形成状態が安定する。このような炎の安定化
に伴い振動燃焼に起因する騒音の発生が良好に抑制され
る。

【００１４】

【実施例】本発明を図１、図２および図８に示す第１実
施例に基づいて説明する。本発明にかかる燃焼プレート
１は、セラミック製であり、この実施例では矩形の外形
形状を有する耐熱板に、裏表に貫通する多数の炎孔を設
けて構成されている。燃焼板の平面形状は円形・三角形
など用途に応じて所望に選定でき、また全体的な形状は
平面以外に球面、凸面、凹面であっても良い。

【００１５】この炎孔は、直径１．９ｍｍの２５２個の
大炎孔、直径１．３ｍｍの３９３２個の中炎孔、および
直径１．０ｍｍの１０５０個の小炎孔の三種類の炎孔か
らなる。これら三種類の炎孔は、いずれも円形を呈する
とともに各種がそれぞれ分散して格子状に規則的に配列
されている。大炎孔の１つの大炎孔３ａはその中心を中
心として中心間距離２．４ｍｍの同心円上に等間隔に位
置する４つの小炎孔５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄによってそ
の四方を囲まれると共に、中心間距離３．４ｍｍの同心
円状に等間隔に位置する４つの中炎孔４ａ、４ｂ、４
ｃ、４ｄによってその中間の四方を囲まれている（図１
に示す）。すなわち、４つの小炎孔５ａ、５ｂ、５ｃ、
５ｄはそれぞれ前記４つの中炎孔４ａ、４ｂ、４ｃ、４
ｄの中間に位置するように設定されている。また燃焼プ
レート１の周囲および点火装置の装着位置にはサーマル
ショックを低減させるための盲孔が列設されている。

【００１６】さらに、燃焼プレート１上には円錐状の窪
みＤが大炎孔３ａと同心的に形成され、この窪みＤは外
周縁部の領域において、４個の小炎孔５ａの領域とそれ
ぞれ共通部分を有するように大きさが設定されている。
この窪みＤは、頂角Θを例えば１２０度に設定されると
ともに、この窪みＤの直径を４．５ｍｍとし、その外周
縁部と小炎孔５ａとの共通部分が形成する上下方向の寸
法ｔが１．０ｍｍないし１．５ｍｍの寸法に設定されて
いる。

【００１７】図８は燃焼プレート１を用いた強制送風式
ガスバーナ５０を使用したガス湯沸器６を示し、燃焼プ
レート１は長手方向に２枚が並列して取り付けられてお
り、ブロワ７により強制送風された空気と燃料のガスと
がプレート１の上流の混合室８で混合され、プレート１
の下流側の燃焼室９で着火、燃焼する。燃焼による発熱
は主に水管１０とフィン１１からなる熱交換器により吸
熱され、水管１０内の流水に伝熱される。このガスバー
ナ５０において、発熱量は６０００ｋｃａｌ／ｈｒから
３００００ｋｃａｌ／ｈｒまで変更できるように設定さ
れており、発熱量に応じて供給されるガスおよび空気の
量が調整される。

【００１８】この場合において、低発熱量領域（６００
０ｋｃａｌ／ｈｒ〜１００００ｋｃａｌ／ｈｒ）におい
ては小炎孔により大炎孔の炎が安定し、さらに同様に中
炎孔も安定化され火炎群全体の安定化が実現される。ま
た、高発熱量領域（２００００ｋｃａｌ／ｈｒ以上）に
おいては、主に中炎孔と大炎孔の火炎が支配的な火炎群
となり安定化する。

【００１９】さらに、窪みＤにより、大炎孔３ａからの
炎に小炎孔５ａからの炎が根元において併合状態に吸い
込まれるようになり全体的に根元において径大炎となっ
て炎の形成状態が安定する。このような炎の安定化に伴
い振動燃焼に起因する騒音の発生が良好に抑制される。
ちなみに、図２は横軸に周波数（Ｈｚ）を、縦軸に騒音
レベル（ｄＢ）を取った座標で示したグラフで、このグ
ラフにより燃焼騒音の主たる周波数である４００Ｈｚな
いし６００Ｈｚ範囲の成分が破線で示すものと比較して
大きく低減し、超低騒音化に寄与できるものである。な
お、窪みＤの大きさは小炎孔５ｄを全面的に含む領域寸
法となる大きさに形成してもよい。

【００２０】前記の如く炎孔が大・中・小と三段解に断
面積が異なっているが、この場合、大・中・小の各炎孔
の断面積比は４：２：１程度が最も好ましく、このよう
に設定した場合、大・中・小の各炎孔の個数の比はほぼ
４：２：１程度が最も望ましく、このように設定した場
合、大・中・小の各炎孔の個数の比はほぼ１：３：４と
すると最も優れた効果が得られる。またこれらの比の±
３０％以内であれば本発明の目的は達成できる。

【００２１】つぎに、図３ないし図５は本発明の第２実
施例ないし第４実施例を示す。図３の第２実施例では、
窪みＤの内周面形状を断面矩形状に形成し、図４の第４
実施例では、窪みＤの内周面形状を楕円面状に形成し、
図５の第５実施例では、窪みＤの内周面形状を球面状に
形成している。この場合、窪みＤの形状は前記のものの
みに限定されず、窪みＤの表面に放射方向に伸びる溝を
等間隔に形成するようにしてもよい。

【００２２】つぎに、図６および図７は本発明の第５お
よび第６実施例を示す。先ず、図６の第５実施例では燃
焼プレート１において、大炎孔３と小炎孔５とが交互に
縦方向に並ぶのを第１炎孔群とし、この第１炎孔群の両
側で小炎孔５と中炎孔４とが縦に交互に並ぶのを第２火
口群とする。すると、第６図の平面図に適宜のため網線
で示すように第１火口群から第２火口群の一部にかける
横の寸法範囲内で縦方向に伸びる溝Ｍが形成されてい
る。この溝Ｍは本発明の窪みとして作用するもので、断
面矩形状であって燃焼プレート１上に第１火口群と一列
置きで交互に配列されている。

【００２３】図７の第６実施例では、溝Ｍを縦型ではな
く傾斜状態に配列し、第５実施例での第１炎孔群を中炎
孔４と大炎孔３とが交互に並んだものとし、第２炎孔群
を小炎孔５どうしが並んだものとしている。これら第５
および第６実施例のように構成しても第１実施例と類似
の効果が得られる。これらの実施例の場合、溝Ｍの形状
は矩形状に限定されず、楕円状や球面状であってもよ
い。その他、具体的な実施にあたっては、本発明の要旨
を逸脱しない範囲で種々変更できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る燃焼プレートの要部
を示す平面図および断面図である。

【図２】騒音レベル（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）との関係
を示すグラフである。

【図３】本発明の第２実施例に係る燃焼プレートの要部
の断面図である。

【図４】本発明の第３実施例に係る燃焼プレートの要部
の断面図である。

【図５】本発明の第４実施例に係る燃焼プレートの要部
の断面図である。

【図６】本発明の第５実施例に係る燃焼プレートの要部
の平面図および断面図である。

【図７】本発明の第６実施例に係る燃焼プレートの要部
を示す平面図である。

【図８】本発明の燃焼プレートを用いた湯沸器の断面図
である。

【符号の説明】

１…燃焼プレート ２…耐熱板 ３、３ａ…大炎孔 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ…中炎孔 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ…小炎孔 Ｄ…窪み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 善弘 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内 (72)発明者 各務 要三 愛知県名古屋市中川区福住町２番26号 リ ンナイ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の形状を有する耐熱板に、 大中小の３種の断面面積を有し裏表に貫通する多数の炎
   孔を、前記各種炎孔がそれぞれ格子状に分散するように
   設け、 前記大炎孔は、隣り合う４つの小炎孔の中心に位置する
   とともに、隣り合う４つの中炎孔の中心に位置し、 且つ、前記小炎孔の各々を、隣り合う２つの前記中炎孔
   の中間に設定した強制燃焼用の燃焼プレートにおいて、 前記燃焼プレートには、前記大炎孔と同心的に形成され
   た窪みが設けられ、この窪みは少なくとも前記小炎孔の
   一部を含むようになっていることを特徴とする燃焼プレ
   ート。
2. 【請求項２】 前記窪みの形状は、上方に向かって次第
   に幅が広くなるような円錐状の内周面を有していること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の燃焼プレー
   ト。