JPH03294709A - 薄膜状火炎のガス燃焼機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、予混合させた燃焼用混合気の噴流を薄膜状に
成層燃焼させる薄膜状火炎のガス燃焼機器に関する。

［従来の技術］ 特願昭６３−３８３９６号の薄膜状火炎を用いたガス燃
焼機器は、燃料ガスと空気との予混合気を噴出するバー
ナの噴出口から、所定の距離だけ隔てて噴出流を遮蔽す
る平板状の遮蔽面を配し、該噴出流の層流域にて該遮蔽
面に沿って流れる予混合気を薄膜状火炎に燃焼させる構
成であった。

この薄膜状火炎のガス燃焼機器は、以下の特徴を有して
いた。

（ａ）遮蔽板を被加熱体とすることにより、容易に調理
に適用でき遮蔽板を輻射熱源とすることにより、暖房、
加熱などの用途に利用できる。

（ｂ）燃焼炎を大面積で薄くかつ偏平にできるため被加
熱体を均一に加熱できる。

（ｃ）空気過剰率が大きい領域でも安定燃焼させること
ができるため、燃焼温度が低く、熱による窒素酸化物（
ＮＯｘ）の発生が少ない。

（ｄ）偏平で薄い全予混合火炎を大面積で被加熱物に近
接して形成できるため、熱効率が高い。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来の平板状の遮蔽面を用いた場合、熱が
多量に散逸し、燃焼温度が低くなることにより、燃焼性
あるいは熱効率の面で課題が残されていた。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目
的は、燃焼性を向上させ、熱効率が良くなる薄膜状火炎
のガス燃焼機器を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明の薄膜状火炎のガス燃焼機器は、上記課題を解決
するために、燃料ガスと空気との予混合気を噴出するバ
ーナの噴出口から、所定の距離だけ隔てて噴出流を遮蔽
する遮蔽面を配し、該噴出流の層流域にて該遮蔽面に沿
って流れる予混合気を薄膜状火炎に燃焼させるガス燃焼
機器において、前記遮蔽面を凹凸が配列された面にした
ことを技術的手段とし、 さらに、前記凹凸が配列された面が、連泡の多孔質の耐
熱セラミック板で形成されてなることを技術的手段とし
、 さらに、前記凹凸が配列された遮蔽面が、柱状突起の配
列で形成されてなることを技術的手段とし、 さらに、前記凹凸に金属触媒（白金、パラジウムなど）
金属酸化物触媒（コバルト、ニッケルなどの酸化物）あ
るいは金属酸化物の混合系触媒（Ｚｎ−Ｃｏスピネル、
Ｃｒ２０３−　Ｃｕｂ、ＣｕＯ−ＭｎＯ２）などが被覆
されていることを技術的手段とする。

［作用および発明の効果］ 本発明の薄膜状火炎のガス燃焼機器は、上記構成を有し
、 請求項１および請求項２について （作用）配列された凹凸が、境界層に燃焼ガスの乱流を
起して燃焼ガスの分子運動を増大させ、燃焼ガスの熱伝
達性を良好にするとともに滞留時間を延ばすので、 （効果）燃焼性が向上し、ＣｏおよびＨＣの発生が抑え
られ、熱効率が良くなる。

請求項３について （作用）柱状突起の間で乱流の発生が増大し、燃焼ガス
の分子運動が増大し、熱伝達性がさらに向上するので、 （効果）さらに燃焼性が向上し、ＣｏおよびＨＣの発生
が抑えられ、熱効率が良くなる。

請求項４について、 （効果）触媒が燃焼性を向上させ、熱効率がさらに良く
なる。

［実施例］ 次に本発明にかかる薄膜状火炎のガス燃焼機器を第１〜
３図に示す第１実施例に基づき説明する。

薄膜状火炎のガス燃焼機器Ａは、ケース７内に垂直に設
置された全予混合（全−次空気）式バーナー、該バーナ
ーへ燃料ガスと燃焼所要空気との混合気を供給する混合
気供、給装Ｗ２と、前記バーナ１の上方にバーナの軸心
と直交的に配された円形の遮蔽板３を主要構成物とする
。

第３図の斜視図に示す（本発明の要旨である）遮蔽板３
は、第１実施例では金属製円板３１の下に連泡状の多孔
３２Ｂを形成してなる連泡の多孔質の耐熱セラミック板
３２が固着されてなる。また、遮蔽板３は、被加熱物が
載置される受熱板であり、風防を兼ねた円筒状の脚部８
上に設置され、脚部８は、前記ケース７上に設置されて
いる。

前記バーナーは、（本実施例では）二重壁構造による内
側バーナーＡと外側バーナーＢからなる。

また、同軸的に配された円形二重壁の内側ノズル１１Ａ
と外側ノズル１１Ｂからなるノズル１１を備え、該ノズ
ル１１は先端に向かって絞られ、絞られる度合は先端に
行くに従い減少するように設定されている。

前記混合気供給装置２は、送風手段（図示しない）から
圧送される空気を、内側ノズル１１Ａ用通気路２１Ａと
外側ノズル１１Ｂ用通気路２１Ｂに分配し、該通気路２
１Ａと２１Ｂには、それぞれ空気量を調節する空気量調
節弁２２Ａ、２２Ｂが装着されている。また、ガス管か
ら供給される燃料ガスを、内側ノズル１１Ａ用ガス路２
３Ａと外側ノズル１１Ｂ用ガス路２３Ｂに分配し、該ガ
ス路２３Ａと２３Ｂには、それぞれガス量を調節するガ
ス量調節弁２４Ａ、２４Ｂが装置されている。通気路２
１Ａとガス路２３Ａまた通気路２１Ｂとガス路２３が、
下流で接続され、混合気供給路２５Ａ、２５Ｂとなり、
それぞれ内側バーナＩＡと外側バーナＩＢに混合気を供
給する。

バーナ１は、混合気供給装置２で予混合された混合気が
上方から供給され、絞られたノズル１１の円形噴出口１
２に設けられた整流板１３で整流され、該噴出口１２か
ら上方に噴出される。

（作用）前記噴出口１２から噴出される予混合気は、噴
出口１２において均一の噴出速度■。の噴流４となって
いる。噴流４は、上昇するに従い漸次水平方向に拡散し
て、流域の断面積を広げる。

それと共に、垂直方向の噴流４の流速Ｖは、漸減してい
き、噴流４の中心線と遮蔽面３２Ａとの交点で噴流４の
流速Ｖ−Ｏの測点となる。噴流４は、遮蔽板３によって
偏向され、遮蔽板３に沿って放射状に広がる。噴流４と
外気との境界では、粘性によるせん断層４３が生じる。

遮蔽板３に沿っては、（本発明の要旨である）セラミッ
ク板３２の連泡状の多孔３２Ｂによって境界層が乱流４
４となり、噴流４の滞留時間が伸びる。

この状態で噴流４に点火すると、予混合気の火炎伝播速
度Ｓと、噴流４の流速■とが釣り合った面において薄膜
状の燃焼火炎５が形成される。この燃焼火炎５は、噴出
速度Ｖ。が大きくなるか、または予混合気の空燃比がリ
ーン（燃焼空気の過多）になるなどで火炎伝播速度Ｓが
低下すると遮蔽板３側に変位し、その逆のときは噴出口
１２側に変位する。すなわち噴出速度■。＞Ｓ（火炎伝
播速度）である限り、噴出口１２と遮蔽面３２Ａとの間
には、噴流４の流速Ｖ−Ｓ　（火炎伝播速度）となる面
は必ず存在するので、噴出速度■。が増大しても吹消え
による失火は生じ難い。

このように、この燃焼機器Ａでは、燃焼量の変化や、空
気過剰率の変動、あるいは空気中の酸素濃度の変化に対
し、薄膜状の燃焼火炎５の形成位置が幾分変化するだけ
で、燃焼自体は極めて安定している。

しかし、薄膜状の火炎５は、熱が多量に散逸し、燃焼温
度が低くなることにより、燃焼性あるいは熱効率の低下
を誘起する。

この欠点に対応し、本発明の要旨である連泡状の多孔３
２Ｂを配列して形成してなる耐熱セラミック板３２によ
り、境界層が前記乱流４４となり、燃焼ガスの分子運動
が増大し、噴流４の熱伝達性を良好にするとともに滞留
時間を延ばす。

（第１実施例の効果） 薄膜状火炎のガス燃焼機器Ａは、乱流による分子運動の
増大により、燃焼性が向上し、熱効率が良くなる。

次ぎに、第４図に基づき第２実施例を説明する。

第２実施例の薄膜状火炎のガス燃焼機器Ｂは、遮蔽板３
Ｂを備える。その他は第１実施例と同様である。

前記遮蔽板３Ｂは、金属製円板の下側面に柱状突起３Ｃ
が円形状に密集して設けられてなる。また柱状突起３Ｃ
の先端部には、触媒３Ｄとして金属触媒（白金、パラジ
ウムなど）、金属酸化物触媒（コバルト、ニッケルなど
の酸化物）あるいは金属酸化物の混合系触媒（Ｚｎ−Ｃ
ｏスピネル、Ｃｒ２ｏ３−　Ｃｕｂ、ＣｕＯ−ＭｎＯ２
）などが被覆されている。

（作用）噴流４により、（本発明の要旨である）円形に
配設された柱状突起３Ｃの間で乱流４４Ｂの発生が増大
し、柱状突起３Ｃの間で燃焼ガスの分子運動が増大し、
乱流４４Ｂによる熱伝達性がさらに向上し、また触媒３
Ｄの作用により、噴流０ ４中の未燃分が完全燃焼する。

（第２実施例の効果） 薄膜状火炎のガス燃焼機器Ｂは、さらに燃焼性が向上し
、ＣｏおよびＨＣの発生が押さえられ、熱効率が良くな
る。

本発明は上記実施例以外に次ぎの変形例を含む。

ア）遮蔽板は、突起を配列して形成したセラミック板で
も良い。

イ）遮蔽板は噴流の軸心に対し幾分傾斜して配置されて
も良く、また曲率半径の大きな曲面もしくは鈍角円錐面
であって良い。

つ）噴出口は円形の他、正方形などの正多角形であって
も良い。

工）噴出口から噴出する混合気は、空気過剰率が１以上
の全予混合気以外に、−次空気が理論空燃比より幾分少
ない予混合気であっても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる薄膜状火炎ガス燃焼機器の第１
実施例の断面図、第２図はその要部拡大図、第３図はそ
の遮蔽板の斜視図、第４図は第２実施例の要部断面図で
ある。 図中　Ａ、　Ｂ・・・薄膜状火炎のガス燃焼機器　１・
・・全予混合式バーナ　２・・・混合気供給装置　３．
３Ｂ・・・遮蔽板　３Ｃ・・・柱状突起　３Ｄ・・・触
媒　４・・・噴流　５・・・薄膜状の燃焼火炎　７・・
・ケース　８・・・脚部　１１・・・ノズル　１２・・
・円形噴出口　３２・・・耐熱セラミック板　３２Ａ・
・・遮蔽面　３２Ｂ・・・連泡状の多孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）燃料ガスと空気との予混合気を噴出するバーナの噴
   出口から、所定の距離だけ隔てて噴出流を遮蔽する遮蔽
   面を配し、該噴出流の層流域にて該遮蔽面に沿って流れ
   る予混合気を薄膜状火炎に燃焼させるガス燃焼機器にお
   いて、 前記遮蔽面を凹凸が配列された面にしたことを特徴とす
   る薄膜状火炎のガス燃焼機器。 ２）前記凹凸が配列された遮蔽面が、連泡の多孔質の耐
   熱セラミック板で形成されてなることを特徴とする請求
   項１記載の薄膜状火炎のガス燃焼機器。 ３）前記凹凸が配列された遮蔽面が、柱状突起の配列で
   形成されてなることを特徴とする請求項１記載の薄膜状
   火炎のガス燃焼機器。 ４）前記凹凸に金属触媒（白金、パラジウムなど）金属
   酸化物触媒（コバルト、ニッケルなどの酸化物）あるい
   は金属酸化物の混合系触媒（Ｚｎ−Ｃｏスピネル、Ｃｒ
   ＿２Ｏ＿３−ＣｕＯ、ＣｕＯ−ＭｎＯ＿２）などが被覆
   されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
   いずれかに記載の薄膜状火炎のガス燃焼機器。