JP4735791B2

JP4735791B2 - 全一次空気式バーナ

Info

Publication number: JP4735791B2
Application number: JP2001220769A
Authority: JP
Inventors: 貴紀加藤; 英男中村
Original assignee: 株式会社パロマ
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003035402A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスと一次空気とを予め所定の比率で混合する混合部と、該混合部で混合した混合ガスを全一次空気燃焼させる燃焼部とを備える全一次空気式バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃料ガスと給気ファンにより供給される一次空気とを予め所定の比率で混合して混合ガスとする混合部を備え、この混合ガスを燃焼部で全一次空気燃焼させる全一次空気式バーナが知られている。このような全一次空気式バーナとしては、例えば、図４，５に示すようなものが知られている。尚、図５は、図４中の一点鎖線Ｂ−Ｂでの全一次空気式バーナの断面図である。
この全一次空気式バーナ１０１は、燃料ガスと一次空気とを混合する混合部１０２と、混合ガスを表面燃焼させる燃焼プレート４からなる燃焼部３とを備える。混合部１０２は、箱型形状に形成されており、天面に一次空気吸入口６、側面に複数の燃料ガス吸入口５を備えており、各燃料ガス吸入口５には、ノズル台７に備えられたノズル８が取り付けられている。そして、一次空気吸入口６から供給された一次空気とノズル８から噴出された燃料ガスとが混合気室１１４内で混合される。混合気室１１４で混合された後の混合ガスは、多数の小穴２２が全体に均一に分布するように備えられた分布板２３を介して燃焼プレート４に供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような全一次空気式バーナ１０１の混合部１０２では、混合気室１１４の体積が大きなものとなっているために、せっかく複数のノズル８から燃料ガスを噴出しても、混合気室１１４内の位置による混合ガスの混合度合いにむらができてしまう。このため、良好な燃焼が行われるように設定している一次空気比が部分的にくずれて燃焼性が悪化してしまうという問題があった。
また、特開平２００１−９０９１３号公報（混合部ユニット）には、混合気室内に燃料ガスを衝突させて拡散する拡散手段を設けて、混合ガスを均一に混合しようする全一次空気式バーナが開示されている。しかしながら、このような全一次空気式バーナにおいても、広い混合気室内で燃料ガスと一次空気とを混合しようとしていることにかわりはないので、依然として混合度合いにむらができてしまうという問題は解決できていなかった。
本発明の全一次空気式バーナは上記課題を解決し、燃料ガスと一次空気とをむらなく均一に混合することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の全一次空気式バーナは、
燃料ガスと一次空気とを予め所定の比率で混合する混合部と、該混合部で混合した混合ガスを全一次空気燃焼させる燃焼部とを備える全一次空気式バーナにおいて、
上記混合部は、
ノズルから噴出する燃料ガスと燃焼用の一次空気とを取り込む吸入口を備えて該吸入口からの燃料ガスと一次空気とを混合する複数の混合管と、
上記各混合管の先端が臨み、上記各混合管からの上記混合ガスの合流部となる混合気室とを備えるとともに、
上記各混合管を上記混合気室内に並設したことを要旨とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２記載の全一次空気式バーナは、上記請求項１記載の全一次空気式バーナにおいて、
上記混合気室の内壁に半管状のくぼみを並べたくぼみ部を形成すると共に、複数の半管が並んだかぶせ板を上記くぼみ部にかぶせることにより、上記混合気室内に複数の混合管を形成したことを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の請求項３記載の全一次空気式バーナは、上記請求項１または２に記載の全一次空気式バーナにおいて、
上記各混合管内には、その入口付近に上記燃料ガスと上記一次空気とを衝突させて、拡散し混合する衝突板が設けられていることを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項４記載の全一次空気式バーナは、上記請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の全一次空気式バーナにおいて、
上記混合気室内には、上記各混合管の先端に向かい合って、上記混合管から噴出する上記混合ガスの流れの向きを上記燃焼部方向へ変化させる湾曲した曲整流板と、該曲整流板によって変化させられた上記混合ガスの流れを更に上記混合気室の中心方向へと変化させる複数の通過孔が開口された整流板とが設けられていることを要旨とする。
【０００９】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の全一次空気式バーナでは、吸入口からの燃料ガスと一次空気とは、各混合管内で混合された後に、混合気室で合流し燃焼部に供給される。つまり、混合部がそれぞれノズルを備えた複数の混合管により分割されているので、混合部が大きな一つの空間である場合に比べて混合ガスを均一に混合でき、その後、それぞれを合流させるため、良好に混合された混合ガスを燃焼部に供給することができる。
【００１０】
また、本発明の請求項１記載の全一次空気式バーナでは、混合気室内に各混合管が並設されているために、混合部がすっきりとレイアウトされて省スペース化できる。
【００１１】
また、本発明の請求項２記載の全一次空気式バーナは、混合気室の内壁に形成したくぼみ部にかぶせ板をかぶせるだけで混合気室内に複数の混合管を並設できる。つまり、複数の混合管をわざわざ別個に作製してそれぞれを混合気室内に設置するといった煩雑な製造方法をとる必要がないため、部品点数を削減することできると共に、製造工程も簡略化できる。
【００１２】
また、本発明の請求項３記載の全一次空気式バーナでは、各混合管内に供給された燃料ガスと一次空気とは、衝突板に衝突し拡散されて混合管内を流れていくので、より均一に混合される。しかも、衝突板は、混合管内という狭い場所に設けられているために、衝突板に衝突した後の燃料ガスと一次空気とがより確実に混合される。
【００１３】
また、本発明の請求項４記載の全一次空気式バーナでは、曲整流板が混合管から噴出される混合ガスの流れの向きを燃焼部方向に変化させ、更に整流板が混合気室の中心方向へと変化させると共に、混合ガスの一部は整流板に設けられた通過孔を通って整流板の裏側にも流れていく。このように混合管から噴出される混合ガスの流れの向きを変化させることにより燃焼部での混合ガス速度分布を均一化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の全一次空気式バーナの好適な実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、下向き燃焼方式の全一次空気式バーナ１（以下、単にバーナ１と略称する）の外観図であり、図２は、図１中の一点鎖線Ａ−Ａでのバーナ１の断面図である。
バーナ１は、燃料ガスと一次空気とを混合する混合部２と、混合ガスを表面燃焼させる燃焼プレート４からなる燃焼部３とを備える。混合部２は、箱型形状に形成されて混合気室１４を形成しており、混合気室１４内に後述する複数の混合管１１が並設されている。混合部２の一側面の上方には、複数の燃料ガス吸入口５が横一列で開口され、この燃料ガス吸入口５の近傍の天面に長方形の一次空気吸入口６が開口される。各燃料ガス吸入口５には、ノズル台７に備えられたノズル８が取り付けられる。また、混合部２の底面に、表裏方向に貫通する多数の炎口１９を備えるセラミックス等からなる燃焼プレート４が取付られて燃焼部３を形成している。
【００１６】
混合気室１４内には、燃料ガス吸入口５と一次空気吸入口６と連通した予混合気室９が形成され、予混合気室９の燃料ガス吸入口５と対向する面には、向かいあうノズル８と同じ位置にそれぞれ管通孔１０が開口される。そして、管通孔１０には、それぞれ円筒状の混合管１１が略水平方向に取り付けられる。つまり、ノズル１個に対して混合管１１がそれぞれ１個ずつ設けられており、各ノズル８から噴出される燃料ガスは、それぞれの対応する混合管１１に供給される。
また、一次空気は、図示しない給気ファンによってバーナ１の上方から強制的に一次空気吸入口６に向かって送気されているので、各混合管１１内に燃料ガスと共に供給される。
【００１７】
各混合管１１内の入口付近には、供給された燃料ガスと一次空気とを衝突させる円盤状の衝突板１２が混合管１１の側壁を貫通する金属線１３によって取り付けられる。尚、衝突板１２の直径は、混合管１１の内径よりも小さく形成されているので、衝突板１２にあたった燃料ガスと一次空気の混合ガスは、混合管１１の内壁と衝突板１２の間を通って流れていく。
【００１８】
各混合管１１は、その先端（混合ガスの出口側）を混合気室１４内にて開放しており、各混合管１１からの混合ガスが混合気室１４内にて合流する。混合気室１４内には、混合管１１の先端に向かい合って、略水平方向に噴出される混合ガスを下方の燃焼プレート４方向に良好に導くために、湾曲した曲整流板１５が設けられる。
また、曲整流板１５の下方には、曲整流板１５によって下向き方向に流れの向きが変えられた混合ガスの流れを、混合気室１４の中心方向に変えるために、小整流板１６がその一端を混合部２の側壁に固定し、他端を斜め下方向に伸ばして設けられる。この小整流板１６には、混合ガスが通過する複数の通過孔１７が開口される。更に、全ての混合管１１の先端の下端面と連結し、燃焼プレート４に向かって混合気室１４内を斜め下方向に伸び、混合気室１４を仕切る大整流板１８が設けられる。
【００１９】
上述した構成の全一次空気式バーナ１によれば、ノズル８から噴出される燃料ガスと図示しない給気ファンによって送気され一次空気吸入口６を介して供給される一次空気とは、管通孔１０から混合管１１内に導入される。導入された燃料ガスと一次空気との混合ガスは、衝突板１２に衝突し、拡散され混合されながら下流へ送られる。この際、衝突板１２が、混合管１１内という狭い場所に設けられているので、衝突板１２に衝突した後の燃料ガスと一次空気とは非常に良好に混合される。
そして、混合部２は、複数の混合管１１によって細かく分割されているので、混合部２内が一つの大きな混合気室だけから形成される従来の場合と比べて、燃料ガスと一次空気とをむらなくより均一に混合することができる。
【００２０】
各混合管１１内で均一に混合された混合ガスは、混合管１１の下流側の混合気室１４で合流する。混合気室１４に略水平方向で導入された混合ガスは、まず、曲整流板１５によって流れの方向が下方へと変化させられる。次に、曲整流板１５の下方に設けられた小整流板１６により、混合ガスは、混合気室１４の中心方向へと導かれる。また、小整流板１６には通過孔１７が開口されているので、混合ガスの一部はこの通過孔１７を通って小整流板１６の裏面側にも良好に流れていく。そして、混合気室１４の中心方向へと導かれた混合気は、大整流板１８に沿って流れて、混合部２の底面に取り付けられた燃焼プレート４全面にわたって均一に流れていく。従って、このように、混合ガスの流れの向きをかえることにより、燃焼プレート４から噴出する混合ガスの速度分布を均一化させることができる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態の全一次空気式バーナ１によれば、燃料ガスと一次空気とを混合する混合部２を複数の混合管１１によって細かく分割しているので、混合ガスをむらなく均一に混合することができる。
そして、均一に混合された各混合管１１内の混合ガスを混合気室１４で合流させ燃焼プレート４に導くので、燃焼プレート４上で表面燃焼する混合ガスの一次空気比は、燃焼プレート４のいずれの場所においても、予め設定した良好な燃焼性が得られる一次空気比で一定である。従って、燃焼プレート４の全面にわたって、ＣＯやＮＯｘなどの有害な燃焼生成物の発生量を少なくして良好に混合ガスを燃焼させることができる。
また、混合管１１を混合気室１４内に設けたので、混合部２をすっきりとレイアウトでき省スペース化となる。このため、給湯器等の器具へのバーナ１の取り付けが容易になる。
【００２２】
また、混合気室１４内に設けられた曲整流板１５、小整流板１６、大整流板１８により混合ガスの流れの向きを変化させて、燃焼プレート４での混合ガス速度分布を均一化できるので、燃焼プレート４全面にわたって均一な火炎を得ることができる。
ここで混合ガス速度分布が不均一な場合の問題点について説明する。
燃焼プレート４の表面で燃焼している炎は、ガスの噴出速度と燃焼速度とがつりあうことにより表面上で燃焼しているものである。このため、速度分布が不均一であると、噴出速度が大きいところでは炎がリフトしてしまう可能性があり、小さいところではバックしてしまう可能性がある。また、速度分布が不均一であると、炎口負荷（インプット／炎口面積）に偏りが生じて、燃性性能が悪化してしまう。
従って、本実施形態のバーナ１では、燃焼プレート４全面にわたって混合ガス速度分布を一定にすることができるので、燃焼プレート４から噴出するガス速度を良好な燃焼がおこなわれるように予め設定しておけば、上記のような問題も生じず、混合ガスを更に良好に燃焼させることができる。
【００２３】
以上本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施形態では下向き燃焼方式の全一次空気式バーナ１について説明したが、上向き燃焼方式であっても構わない。
また、一次空気を取り込む吸入口（一次空気吸入口）と燃料ガスを取り込む吸入口（燃料ガス吸入口）とがそれぞれ別々に設けられているが、一つの吸入口から一次空気と燃料ガスとを共に取り込むような全一次空気式バーナであっても構わない。
【００２４】
また、図３に示すように、混合部２０２をその内側の天面に半管状のくぼみ２４が複数並設するようにアルミダイカストで作製し、くぼみ２４の上から複数の半管が連なるようにプレス加工されたかぶせ板２５をかぶせてビス２６でとめることによって、混合気室２１４内に複数の混合管を並設するようにしてもよい。この場合には、複数の混合管を別個に作製してそれぞれを混合気室内に設置するといった煩雑な製造方法をとる必要がないため、部品点数を削減することができると共に、製造工程も簡略化でき、製造コストの低減が図れる。また、本発明の曲整流板となる曲整流部２１５も混合部２０２の内側の天面に一体に形成しているのでより一層の部品点数の削減が図れる。尚、図３には、小整流板や大整流板が描かれていないが、上述した実施形態と同様にこれらの整流板を設ければ、燃焼プレートでの混合ガス速度分布を均一化できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の全一次空気式バーナによれば、燃料ガスと一次空気とをむらなく均一に混合することができる。このため、燃焼部で燃焼する混合ガスの一次空気比は、予め設定した良好な燃焼性が得られる値で一定であるので、ＣＯやＮＯｘなどの有害な燃焼生成物の発生量を少なくして良好に混合ガスを燃焼させることができる。
【００２６】
更に、本発明の請求項１記載の全一次空気式バーナによれば、混合部をすっきりとレイアウトでき省スペース化できる。このため、器具への取り付けが容易になり生産性が向上する。
【００２７】
更に、本発明の請求項２記載の全一次空気式バーナによれば、混合気室の内壁に形成したくぼみ部にかぶせ板をかぶせるだけで混合気室内に複数の混合管を並設できるので、部品点数を削減することができると共に、製造工程も簡略化でき、製造コストの低減が図れる。
【００２８】
更に、本発明の請求項３記載の全一次空気式バーナによれば、燃料ガスと一次空気とをより均一に混合することができるため、混合ガスをより一層良好に燃焼させることが可能となる。
【００２９】
更に、本発明の請求項４記載の全一次空気式バーナによれば、燃焼部での混合ガス速度分布を均一化できるので、燃焼部全体にわたって均一な火炎を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態としての全一次空気式バーナの外観図である。
【図２】本実施形態としての全一次空気式バーナの断面図である。
【図３】別の実施形態としての混合部とかぶせ板との取り付け説明図である。
【図４】従来例としての全一次空気式バーナの外観図である。
【図５】従来例としての全一次空気式バーナの断面図である。
【符号の説明】
１…全一次空気式バーナ、２…混合部、３…燃焼部、５…燃料ガス吸入口、６…一次空気吸入口、８…ノズル、１１…混合管、１２…衝突板、１４…混合気室、１５…曲整流板、１６…小整流板、１７…通過孔、１８…大整流板、２４…くぼみ、２５…かぶせ板。

Claims

燃料ガスと一次空気とを予め所定の比率で混合する混合部と、該混合部で混合した混合ガスを全一次空気燃焼させる燃焼部とを備える全一次空気式バーナにおいて、
上記混合部は、
ノズルから噴出する燃料ガスと燃焼用の一次空気とを取り込む吸入口を備えて該吸入口からの燃料ガスと一次空気とを混合する複数の混合管と、
上記各混合管の先端が臨み、上記各混合管からの上記混合ガスの合流部となる混合気室とを備えるとともに、
上記各混合管を上記混合気室内に並設したことを特徴とする全一次空気式バーナ。
上記混合気室の内壁に半管状のくぼみを並べたくぼみ部を形成すると共に、複数の半管が並んだかぶせ板を上記くぼみ部にかぶせることにより、上記混合気室内に複数の混合管を形成したことを特徴とする請求項１記載の全一次空気式バーナ。
上記各混合管内には、その入口付近に上記燃料ガスと上記一次空気とを衝突させて、拡散し混合する衝突板が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の全一次空気式バーナ。
上記混合気室内には、上記各混合管の先端に向かい合って、上記混合管から噴出する上記混合ガスの流れの向きを上記燃焼部方向へ変化させる湾曲した曲整流板と、該曲整流板によって変化させられた上記混合ガスの流れを更に上記混合気室の中心方向へと変化させる複数の通過孔が開口された整流板とが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の全一次空気式バーナ。