JPH0774685B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼装置に関するもので
あり、特に濃淡燃焼方式を採用する燃焼装置の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年燃焼装置の小型化と大容量化を実現
するため、および排気ガス中のＮＯｘを減少させてクリ
ーンな燃焼を行わせる事を目的として、全一次空気式燃
焼あるいはそれに近い燃焼方式を採用する燃焼装置の開
発が望まれている。

【０００３】しかしこの種の燃焼装置は、燃焼に必要な
空気の大部分を予め燃料ガスと混合するため、どうして
も混合ガスの燃料ガス濃度が低くなり、火炎のリフティ
ングが発生しやすく安定燃焼範囲が狭いという難点があ
る。

【０００４】そこでこの問題を解決する方策として、燃
料ガス濃度の希薄な主炎部の周囲に、燃料ガス濃度の高
い混合ガスを噴出し燃焼させる補炎部を設け、補炎の作
用により主炎のリフティングを防止する濃淡燃焼方式が
注目を集めている（実開平２−３６７１５号公報他）。

【０００５】図４は、従来技術の燃焼装置の要部断面図
である。従来技術の燃焼装置は、ガス分流板４０の上に
炎孔プレート４１が載置されたものである。即ちガス分
流板４０は、内部が上壁４５と下壁４６によって仕切ら
れ、内部が中空になっていて濃混合ガス分配路４８が形
成されている。そして上壁４５には、小孔４９が一面に
設けられている。また下壁１２は、端の部分に一箇所だ
け開口が設けられ、濃混合ガス分配路４８内へ燃料ガス
の濃度が高い混合ガスを供給する濃混合ガス供給口４７
が形成されている。

【０００６】また、ガス分流板４０には多数の管５０
が、上壁４５と下壁４６を貫通して挿入され筒状管路５
１を形成している。ガス分流板４０は、濃混合ガス供給
口４７が副混合室５３の開口と合致し、他の部分は主混
合室５４と合致して混合箱５２の上に固定されている。
ここで、混合箱５２は空気と燃料ガスを予め混合して混
合ガスを作るものである。そして混合箱５２の、主混合
室５４では主炎を形成する燃料ガスの濃度の低い主炎形
成ガスが混合され、一方副混合室５３では補炎を形成す
る燃料ガスの濃度の高い補炎形成ガスが混合される。

【０００７】従って、ガス分流板４０の管５０からは主
炎を形成する主炎形成ガスが噴射され、一方上壁４５に
設けられた小孔４９からは補炎を形成する補炎形成ガス
が噴射される。

【０００８】炎孔プレート４１は裏表に貫通する無数の
丸い小孔が設けらたセラミック製の板であり、前記した
ガス分流板４０に載置される。従って、炎孔プレート４
１上の管５０に相当する部分には、主炎５５が発生し、
その他の部分には補炎５６が発生する。

【０００９】そして従来技術の燃焼装置の構造で特記す
るべき点は、ガス分流板４０に設けられ、主炎形成ガス
を噴射する管５０は、その高さが全て一定であった。ま
た炎孔プレート４１の裏面は全くの平板状であった。そ
して、炎孔プレート４１は、ガス分流板４０の管５０と
実質上、隙間無く当接させることが常識であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の燃焼装置
は、主炎の周囲に、燃料ガスの濃度が高く安定した補炎
を発生させることにより、旧来からの課題であった主炎
のリフティングは相当に改善される効果がある。しかし
ながら、従来技術の燃焼装置は、主炎の安定性と言う本
質的な点でまだ十分に満足できるものではなく、より改
良の余地が残されていた。

【００１１】すなわち、補炎が果たすべき機能は、主炎
の周囲に安定した火炎を発生させ、主炎のリフティング
を防止するものであるが、従来技術の燃焼装置では炎孔
プレート面で、主炎と補炎は分離されたそれぞれ別個の
火炎として形成されてしまう。そのため主炎と補炎の間
に全く火炎の無い空間が発生し、補炎から主炎への火移
りが悪く、主炎がリフティングしてしまう問題点があっ
た。

【００１２】この問題を解決するために炎孔プレートの
表面に溝を設け、主炎と補炎をつなぐ工夫もあるが、こ
の方策は炎孔プレートの表面に溝を設ける事が困難であ
ると言う加工上の問題点があった（実開平２−３６７１
５号公報）。

【００１３】また、従来の炎孔プレートは、裏面が平板
状であり、水平方向の移動を規制する機構が無かったの
で水平方向の安定性が悪く、炎孔プレートがずれやすい
構成であった。そのため燃焼中の振動によって炎孔プレ
ートが移動し、補炎の分布状態が変化してしまう事があ
った。その結果主炎の周囲に一様に形成されるべき補炎
の面積が場所によって不均一になり、先に述べた事態と
同様に主炎と補炎の間に全く火炎の無い空間が発生し、
主炎がリフティングしてしまう問題点があった。

【００１４】その他の問題として、炎孔プレートは、主
炎と補炎の分布が適切なものとなるように位置決めをし
てガス分流板に固定する必要があるが、炎孔プレートの
位置決め作業は熟練を要するものであり、作業効率が悪
いものであった。

【００１５】そこで本発明は従来技術の上記した問題点
を解決し、リフティングの発生が無い安定した主炎を形
成する事ができる、また組み立ての作業性も良好な燃焼
装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そして上記した問題点を
解決するための本発明の特徴は、燃料ガスと空気との混
合ガスであって燃料ガスの濃度が低い主炎形成ガスを噴
出する淡ガス噴出口と、燃料ガスの濃度が主炎形成ガス
よりも高い補炎形成ガスを噴出する濃ガス噴出口が多数
配列されたガス分流板に、多数の炎孔を有する炎孔プレ
ートが載置された燃焼装置において、炎孔プレートは裏
面に少なくとも１つの嵌合凹部を有し、ガス噴出口の少
なくとも１つは他のガス噴出口よりも突出した凸状ガス
噴出口であり、凸状ガス噴出口は炎孔プレートの嵌合凹
部と嵌合し、他のガス噴出口と炎孔プレート裏面との間
には隙間が設けられている燃焼装置にある。

【００１７】

【作用】本発明の燃焼装置では、淡ガス噴出口から噴射
された燃料ガスの濃度が低い主炎形成ガスは、炎孔プレ
ートの炎孔を通過して炎孔プレート上に噴出し主炎を発
生させる。また同様に濃ガス噴出口から噴射された補炎
形成ガスは、炎孔を通過して炎孔プレート上に補炎を発
生させる。

【００１８】ここで本発明の燃焼装置が従来と異なる点
は、炎孔プレートと淡ガス噴出口および濃ガス噴出口の
間に隙間が設けられているため、淡ガス噴出口と濃ガス
噴出口の境界部分では、それぞれのガス噴出口から噴射
されたガスが、炎孔プレートに到達する以前に僅かに混
じり合う。そのため炎孔プレート上の燃焼部では、淡ガ
ス噴出口と濃ガス噴出口の境界相当部に両ガスの中間的
な濃度のガスが噴出する。その結果、主炎と補炎はその
中間的な火炎によって繋がり、空白部分が発生しない。

【００１９】また加えて炎孔プレートの裏面に設けられ
た嵌合凹部に、凸状ガス噴出口が嵌合しているので、炎
孔プレートは水平方向にはガス分流板と一体的に固定さ
れる。そのため燃焼中の炎孔プレートの移動は防止さ
れ、補炎の分布は全く変化しない。

【００２０】本発明の燃焼装置を組み立てる際は、ガス
分流板の凸状ガス噴出口に炎孔プレートの裏面の嵌合凹
部を一致させ、両者を嵌合させるだけで、炎孔プレート
の位置決めが完了する。

【００２１】

【実施例】以下さらに本発明の具体的実施例について説
明する。図１は、本発明の具体的実施例における燃焼装
置の正面断面図である。図２は、図１の燃焼装置の要部
断面拡大図である。図３は図１の燃焼装置の分解斜視図
である。

【００２２】図において、１は本発明の具体的実施例の
燃焼装置を示す。本実施例の燃焼装置１は、押さえ金具
２、炎孔プレート３，ガス分流板４，混合箱５，前管６
等より成るものである。以下各部材の構成を順を追って
説明する。

【００２３】押さえ金具２は、１枚の薄い鋼板を曲げ加
工して作られたものであり、枠体９の周囲に係止片１
０，側壁１３、炎孔プレート当接部１５がそれぞれ形成
されたものである。

【００２４】押さえ金具２の枠体９は、ガス分流板４の
上端部を完全に覆う枠であり、中央部は大きく開口して
いる。そして枠体９の短辺全面には、係止片１０が下向
きに設けられている。係止片１０には、中央部に長方形
の孔１１が設けられている。また、孔の両脇のやや下側
には、２つの丸孔１２が設けられている。

【００２５】側壁１３は、枠体９の２つの長辺に設けら
れたものであり、高さが低い壁である。

【００２６】炎孔プレート当接部１５は、枠体９の長辺
の上面に各３個づつ等間隔に設けられており、底辺が２
０ｍｍ程度の小さな三角形状の板を折り曲げて爪状に加
工したものである。即ち、炎孔プレート当接部１５は枠
体９から垂直に立ち上げられた立ち上げ部１６を有し、
立ち上げ部１６の先端から下向きに約６０°に折り曲げ
られて斜辺部１７を形成し、さらに斜辺部１７の先は水
平あるいは円弧状に曲げられてプレート接点１８が形成
されている。

【００２７】炎孔プレート当接部１５は、断面が爪形に
折り返された形状であるから、立ち上げ部１６と斜辺部
１７がそれぞれ曲げの変形能を持つ。そのため炎孔プレ
ート当接部１５は、相当の弾性力を有する。即ちプレー
ト接点１８に図面下から上に向かう力を加えると、立ち
上げ部１６は外側に向かって弾性的に反る。また同様に
斜辺部１７は上方向に向かって弾性変形し、プレート接
点１８には両者の弾性変形に基づく下向きの反発力が発
生する。

【００２８】炎孔プレート３は、燃料ガスと空気の混合
気体を噴出し、上面で燃焼させるものであり、セラミッ
クで作られた平板状をしており、裏表に貫通する無数の
丸い小孔である炎孔が設けられている。そして本実施例
の炎孔プレート３の特徴的な構造として、裏面に嵌合凹
部２０が設けられている。嵌合凹部２０は、丸い窪みで
あり、直径が後記するガス分流板４の凸状ガス噴出口３
３の直径にほぼ等しい。また深さは約３ｍｍ程度であ
り、位置は炎孔プレート３の裏面であって中心からやや
外れた所に設けられている。

【００２９】ガス分流板４は、炎孔プレート３を載置す
るとともに、燃料ガスと空気の混合気体を均等に分配
し、炎孔プレート３の炎を均一の大きさにするものであ
る。即ちガス分流板４は、アルミダイキャスト等で作ら
れた枠２２の内部に炎孔プレート３を載せる段差２３が
設けられ、下にガス分配路が形成されている。

【００３０】そして本実施例の燃焼装置１は主炎の周囲
に補炎を発生させる濃淡燃焼方式の採用を前提とするも
のであり、主炎形成ガスの分配路と補炎形成ガスの分配
路が別々の流路として構成されている。即ちガス分流板
４の段差の下側は、上壁２５と下壁２６によって仕切ら
れ、内部が中空になっていて補炎形成ガスが通過する濃
混合ガス分配路２７が形成されている。そして上壁に
は、補炎形成ガスを噴出する小孔状の濃ガス噴出口２８
が一面に設けられている。また下壁２６は、端の部分に
一か所だけ開口が設けられ、濃混合ガス分配路内へ主炎
形成ガスを供給する濃混合ガス供給口２４が形成されて
いる。

【００３１】また、ガス分流板４には多数の管２９が、
上壁２５と下壁２６を貫通して挿入され、筒状管路３０
を構成し、管２９の上部は上壁２５から突出して開口
し、淡ガス噴出口３１を形成している。そしてここで特
記するべきは、多数設けられた淡ガス噴出口３１の管２
９のうちただ一つ管の高さだけが他の管よりも高く、凸
状ガス噴出口３３として作用する。凸状ガス噴出口３３
以外の淡ガス噴出口３１の開口面の高さはいずれも同一
である。

【００３２】ここで濃ガス噴出口２８、淡ガス噴出口３
１、凸状ガス噴出口３３の高さ関係を前記したガス分流
板４の段差２３を基準にまとめてみると、凸状ガス噴出
口３３はガス分流板４の段差２３の上に突出し、その他
の淡ガス噴出口３１はガス分流板４の段差よりも１ｍｍ
程度低い。そして濃ガス噴出口２８の高さは、淡ガス噴
出口３１よりも更に低い。

【００３３】混合箱５は、主として空気と燃料ガスとを
混合して主炎形成ガスと補炎形成ガスを混合するもので
ある。即ち混合箱５の内部は空気過剰率が１を越える主
炎形成ガスを作る主混合室３４と、燃料ガス濃度が主炎
形成ガスよりも高い補炎形成ガスを作る副混合室３５に
分かれている。副混合室３５は、混合箱５の一端に沿っ
て細長く設けられた孔からなる。

【００３４】主混合室３４は、混合箱５の大部分をし
め、前記した副混合室３５以外の全ての部分から成る。
本実施例では主混合室３４は、中央に開口３７が設けら
れた上下仕切り壁３６によって大きく上下に分割され、
更に下の部分は仕切り３８によって４つの区画に区分さ
れている。

【００３５】前管６は、両端が封鎖された黄銅製の角管
の一端に下向きにガス接続口３９が取り付けられたもの
である。そして角管の長手方向の両側の側面上部には多
数の小孔４０が設けられている。

【００３６】次に以上説明した構成部品同志の結合関係
について説明する。燃焼装置１は混合箱５の下側の区画
に装着され、ガス分流板４は、濃混合ガス供給口２４が
副混合室３５と合致し、その他の部分が主混合室３４と
合致して混合箱５の上に固定されている。

【００３７】そして炎孔プレート３は、ガス分流板４の
枠２２内に挿入され段差２３の上に載置される。この時
ガス分流板４の凸状ガス噴出口３３は炎孔プレート３の
嵌合凹部２０と嵌合している。また、凸状ガス噴出口３
３以外の管２９及び上壁２５は、いずれも段差２３より
も低いため、炎孔プレート３の裏面と淡ガス噴出口３１
及び濃ガス噴出口２８の間には隙間３２がある。

【００３８】押さえ金具２は、枠体９の下面が、ガス分
流板４の枠２２の上端の全周と密着し、かつ係止片１０
と側壁１３がガス分流板４の外周と密着して、ガス分流
板４を覆ってる。そして押さえ金具２に設けられた係止
片１０の長方形の孔１１がガス分流板４の係止突起と係
合し、また係止片１０の孔１２とガス分流板４のネジ孔
は一致してネジ（図示せず）が貫通締結され、押さえ金
具２はガス分流板４と一体的に結合されている。

【００３９】その結果押さえ金具２の立ち上げ部１６お
よび斜辺部１７はいずれも僅かに変形し、炎孔プレート
当接部１５はその変形の反発弾性力によって炎孔プレー
ト３をガス分流板４に向かって押しつけている。

【００４０】次に本実施例の燃焼装置１の作用について
説明する。本実施例の燃焼装置１は混合箱５の下面か
ら、図示しないファンによって空気が強制送風される。
また、前管６は図示しない燃料ガス供給路に接続され、
燃料ガスが供給される。そして燃料ガスは、前管６の側
面に設けられた、多数の小穴４０から広い範囲に渡って
水平方向に噴出される。

【００４１】ファンによって強制給気された空気と小孔
４０から噴出された燃料ガスは、主混合室３４及び副混
合室内３５で空気と所定の割合で混合される。即ち主混
合室３４内では燃料ガスと空気は各区画内で混合され、
さらに上下仕切り壁３６の開口３７を通過する際に各区
画ごとの気流が他の区画の気流と衝突して完全に混合さ
れる。そして、ガス分流板４の管２９に入り淡ガス噴出
口３１から炎孔プレート３の裏面に向かって吹きつけら
れる。

【００４２】一方副混合室３５では燃料ガスが主混合室
３４よりもより高い割合で空気と混合され、濃混合ガス
供給口２４から濃混合ガス分配路２７へ入る。そして上
壁２５に設けられた濃ガス噴出口２８から炎孔プレート
３の裏面に向かって吹きつけられる。

【００４３】そして、主炎形成ガスのうちそれぞれの淡
ガス噴出口３１の中心部分から噴出されたものは、その
まま炎孔プレート３の炎孔を通過して炎孔プレート３の
上面に噴出する。しかし淡ガス噴出口３１の周辺部分に
ある主炎形成ガスは、淡ガス噴出口３１と炎孔プレート
３の隙間３２の部分で周囲の濃ガス噴出口から噴出され
た補炎形成ガスと混じり合い、中間的な燃料ガス濃度と
なって炎孔プレート３の上面に噴出する。また炎孔プレ
ート３のその他の部分からは補炎形成ガスがそのまま噴
出される。

【００４４】従って、炎孔プレート３上の火炎は、淡ガ
ス噴出口３１の真上に相当する位置に主炎が形成され、
淡ガス噴出口３１の周囲では補炎が形成され、両者の間
には中間的な火炎が発生する。そのため主炎と補炎の間
に切れ目が生じることがない。従って、補炎から主炎へ
の火移りは良好である。

【００４５】また、燃焼装置１に振動が発生しても炎孔
プレート３の裏面の嵌合凹部２０と凸状ガス噴出口が嵌
合しており、さらに炎孔プレート３は押さえ金具２の炎
孔プレート当接部１５によって下向きに押し圧されてい
るため決して炎孔プレート３が移動する事はない。従っ
て補炎の分布も一定である。

【００４６】本発明の燃焼装置で、炎孔プレートの嵌合
凹部とガス分流板の凸状ガス噴出口の個数は任意であ
る。しかし最も好ましい個数は、本実施例で示した１つ
である。この理由は、炎孔プレートは、通常セラミック
等で作られ、寸法精度のばらつきが比較的大きい。その
ため、炎孔プレートに２つ以上の嵌合部を設けると、組
み立ての際に嵌合凹部と凸状ガス噴出口が合致しない事
態が考えられるためである。

【００４７】本実施例では、炎孔プレートの固定手段と
して、弾性を持った炎孔プレート当接部が設けられた押
さえ金具を配した構成を例示した。本実施例の構成は、
本発明の燃焼装置に採用する炎孔プレートの固定手段と
して最も合理的であり、推奨される構成である。即ち、
本発明の燃焼装置では、炎孔プレートの嵌合凹部とガス
分流板の凸状ガス噴出口が嵌合しているので、炎孔プレ
ートの水平方向の移動は阻止される。そこで本実施例の
ような弾性を持った炎孔プレート当接部で炎孔プレート
を押しつける事により、炎孔プレートの垂直方向の固定
が確保され、結果として炎孔プレートは、ガス分流板に
完全に固定される。

【００４８】

【発明の効果】本発明の燃焼装置は、炎孔プレートと淡
ガス噴出口および濃ガス噴出口の間に隙間を設けると言
う極めて簡単な構成によって、炎孔プレートの淡ガス噴
出口と濃ガス噴出口の境界相当部に両ガスの中間的な濃
度のガスを噴出させ、主炎と補炎を繋ぎ、主炎のリフテ
ィングを防止することができる優れた効果がある。

【００４９】また本発明の燃焼装置は炎孔プレートの裏
面に設けられた嵌合凹部に、凸状ガス噴出口が嵌合して
いるので、燃焼中に振動を受けてもの炎孔プレートは移
動する事がない。そのため本発明の燃焼装置は、振動に
よる補炎の分布変化は全く無く、主炎の周囲に常に安定
した補炎を発生させることができ、主炎のリフティング
が有効に防止される効果がある。

【００５０】又加えて本発明の燃焼装置は、組み立ての
際の炎孔プレートの位置決めが容易であり、組付けに要
する工数を減少させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的実施例における燃焼装置の正面
断面図である。

【図２】図１の燃焼装置の要部断面拡大図である。

【図３】図１の燃焼装置の分解斜視図である。

【図４】従来技術の燃焼装置の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 燃焼装置 ２ 押さえ金具 ３ 炎孔プレート ４ ガス分流板 ５ 混合箱 １５ 炎孔プレート当接部 ２０ 嵌合凹部 ２３ 段差 ２８ 濃ガス噴出口 ２９ 管 ３１ 淡ガス噴出口 ３２ 隙間 ３３ 凸状ガス噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 英久 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式会 社ノーリツ内 (72)発明者 久門 正明 兵庫県神戸市中央区明石町32番地 株式会 社ノーリツ内 (56)参考文献 実開 平２−36716（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガスと空気との混合ガスであって燃
   料ガスの濃度が低い主炎形成ガスを噴出する淡ガス噴出
   口と、燃料ガスの濃度が主炎形成ガスよりも高い補炎形
   成ガスを噴出する濃ガス噴出口が多数配列されたガス分
   流板に、多数の炎孔を有する炎孔プレートが載置された
   燃焼装置において、炎孔プレートは裏面に少なくとも１
   つの嵌合凹部を有し、ガス噴出口の少なくとも１つは他
   のガス噴出口よりも突出した凸状ガス噴出口であり、凸
   状ガス噴出口は炎孔プレートの嵌合凹部と嵌合し、他の
   ガス噴出口と炎孔プレート裏面との間には隙間が設けら
   れている事を特徴とする燃焼装置。