JP2000314509A - バーナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、バーナケーシング９内の燃料ガス
Ｇと燃焼用空気Ａの混合気Ｍを噴出して全一次空気式燃
焼させるバーナ装置１００において、加熱対象物に対す
る火炎の形成状態を良好なものにして熱効率を向上さ
せ、更に空気比を大きくして低ＮＯｘ化を図ることを目
的とする。 【解決手段】 混合気Ｍの一部を噴出して補炎Ｆ'を形
成する補炎面１８を有すると共に、 表裏面間において
連通する多数の孔を有す多孔質板材料製の補炎面部材１
５を備え、補炎Ｆ'部に、混合気Ｍの残部を噴出して主
炎Ｆを形成する主炎孔１３を有すると共に、緻密材料製
の主炎孔構成部材１４を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バーナケーシング
内の燃料ガスと燃焼用空気の混合気を噴出して全一次空
気式燃焼させるバーナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、全一次空気式の燃焼を行うバーナ
装置は、フェルト状金属繊維板、若しくは多孔質セラミ
ックス製板を燃焼面とするものや、それに炎孔を穿設し
て主炎孔に用いるものが知られている。これらのバーナ
装置では、火炎はその燃焼面において平面状に形成さ
れ、熱効率を向上させる為に、コンロ等のようになべを
包むように斜め上方に火炎を形成することは困難であっ
た。更に、このような全一次空気式の燃焼を行うバーナ
装置においては、燃焼が均質である為に、安定して燃焼
する空気比範囲は狭く、一層空気比を大きくして低ＮＯ
ｘ化を図ることは困難であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みて、全一次空気式の燃焼を行うバーナ装置におい
て、加熱対象物に対する火炎の形成状態を良好なものに
して熱効率を向上させ、更に空気比を大きくして低ＮＯ
ｘ化を図ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係るバーナ装置は、請求項１に記載されて
いるように、バーナケーシング内の燃料ガスと燃焼用空
気の混合気を噴出して全一次空気式燃焼させるバーナ装
置であって、前記混合気の一部を噴出して補炎を形成す
る補炎面を有すると共に、表裏面間において連通する多
数の孔を有する多孔質板材料製の補炎面部材を備え、前
記補炎に、前記混合気の残部を噴出して主炎を形成する
主炎孔を有する緻密材料製の主炎孔構成部材を備える。
即ち、表裏面間において連通する多数の孔を有する多孔
質板材料製の補炎面部材から、補炎面に染み出た混合気
は、燃焼状態が安定した補炎を形成する。この補炎部に
主炎孔からの混合気を噴出することで、主炎は常に補炎
によって着火されることとなり、安定した全一次空気式
燃焼を実現することができ、燃焼量の可変範囲を拡大
し、空気比を高く設定して低ＮＯｘ燃焼を実現するバー
ナ装置を構成することができる。更に、主炎孔構成部材
と補炎面部材を別に設けているので、例えば、加熱対象
物の形状等に合わせて、主炎孔の径、数量、噴出方向等
を、主炎孔構成部材のみを変更するだけで自由に変更す
ることができる。

【０００５】このようなバーナ装置において、請求項２
に記載されているように、前記補炎面部材が、前記主炎
孔構成部材に保持されて設けられていることが好まし
く、簡単な構成で、主炎孔構成部材を自由に選択でき、
さらに、主炎孔構成部材の側部に補炎面部材を設けるこ
とで、補炎作用を促進した全一次空気式のバーナ装置を
構成することができる。

【０００６】更に、このようなバーナ装置において、請
求項３に記載されているように、前記主炎孔の噴出方向
の角度が、前記補炎面に対して１５°〜６０°の範囲内
であることが好ましい。このように、主炎孔の噴出方向
と補炎面との角度を設定して構成することによって、補
炎による主炎の着火状態が良好となり、燃焼量の可変範
囲を更に拡大して、より空気比を高く設定して、低ＮＯ
ｘ燃焼の全一次空気燃焼を実現することができる。例え
ば、燃焼量を１．５ｋＷ〜６ｋＷの範囲内に変化させる
バーナ装置を実現し、空気比を、例えば１．４程度に設
定した低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。

【０００７】このようなバーナ装置において、主炎孔構
成部材及び補炎面部材は以下のように構成することが好
ましい。即ち、請求項４に記載されているように、前記
主炎孔構成部材が、複数の前記主炎孔を周方向に有する
円盤状の部材であると共に、前記補炎面部材が、前記主
炎孔構成部材の径方向外側にリング状の補炎面を有する
部材である。このように構成することによって、主炎孔
から噴出した混合気が形成する主炎は、加熱対象物の下
方において、上方向に向かって外側に広がる、例えば、
加熱対象物の下部を包み込むような火炎となり、熱効率
を向上することができる。更に、補炎面部材の補炎面が
その主炎の下方にくるように構成されているので、良好
な状態で主炎を着火することができる補炎を形成するこ
とができ、空気比及び燃焼量の範囲を更に拡大した全一
次空気式燃焼を実現し、なべ等の加熱対象物に対して良
好に加熱できる形状の火炎を形成することができる。

【０００８】更に、このようなバーナ装置において、請
求項５に記載されているように、前記主炎孔の噴出方向
を前記補炎面側へ屈折させるカバー部材を備えたること
ができる。即ち、主炎から噴出した混合気を上記のカバ
ー部材によって、補炎面に近づく方向に屈折させること
によって、主炎孔から噴出した混合気は、補炎面に近づ
いて着火され、上記のカバー部材を回り込むような主炎
となる。更に、コンロ等にこのバーナ装置を利用するす
る場合、なべ等からの吹き零れが主炎孔内に入ることを
防ぐ為に、加熱対象物載積部の周囲にリング状に延出し
たカバー部材を設けて、主炎孔の噴出口上方を覆うよう
に構成して、なべからの吹き零れが主炎孔に直接掛かっ
て消炎してしまうことを防ぐことができるが、このカバ
ー部材は、主炎孔から噴出する混合気を補炎面に近づく
よう屈折させて、補炎による主炎の着火状態を向上させ
ることができ、より燃焼量及び空気比の範囲を拡大する
全一次空気式燃焼を実現することができる。

【０００９】更に、これまでのバーナ装置において、請
求項６に記載されているように、前記補炎面部材が、フ
ェルト状金属繊維板製若しくは多孔質セラミックス製で
あることが好ましい。補炎面部材から染み出た混合気
は、その速度が遅い為に、補炎面に接近したところで燃
焼する。その為に、補炎面部材として使用する材料は、
耐熱性を考慮する必要が有り、本発明における補炎面部
材としては、耐熱性に優れ、更に、補炎を形成する混合
気を染み出すことができるフェルト状金属繊維板製若し
くは多孔質セラミックス製を使用することができる。

【００１０】これらのバーナ装置において、全一次空気
式燃焼を行う為の混合気を供給する為に、以下のように
構成することができる。即ち、請求項７に記載されてい
るように、前記燃料ガスを噴出する燃料ノズルを備える
と共に、前記燃料ノズルから噴出される燃料ガスの運動
エネルギを利用して、前記燃焼用空気の一部を供給する
エジェクター部位を備え、前記燃焼用空気の残部を供給
する軸流ファンを備える。全一次空気式燃焼において、
燃焼に必要な燃焼用空気のすべてをを一次空気として供
給し、燃料ガスとその一次空気を混合して燃焼させる。
本発明のバーナ装置においては、安価且つ小型の軸流フ
ァンを使用し、この軸流ファンによって燃焼用空気の一
部を供給し、残部の燃焼用空気、所謂不足分の燃焼用空
気をエジェクター部における燃料ガスの噴出によって誘
引するように構成することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係るバーナ装置の構成例
を図１に基づいて説明する。図１に示すバーナ装置１０
０は、炊飯器に用いられるバーナ装置であり、燃焼に必
要な燃焼用空気Ａの全部を一次空気として供給し、これ
を燃料ガスＧと混合して、その混合気Ｍを燃焼面１７に
噴出し、全一次空気式燃焼を行うものである。更に、燃
焼用空気Ａをガス流路６側に供給する為の軸流ファン４
を備えており、この軸流ファン４は制御装置２０からの
出力信号に基づいて、回転・停止を行う。軸流ファンは
安価且つ小型であるが、静圧が低い為、燃焼用空気Ａの
全部をガス流路に供給することは困難であり、バーナ装
置１００において、燃焼量が最大のときの理論空気量に
対して、１／２程度の送風能力を有するものが使用され
ている。そこで、本発明のバーナ装置１００は、この軸
流ファン４の送風能力を補う為に、軸流ファン４の下流
部にエジェクター部位３を備えている。このエジェクタ
ー部位３は、燃料ノズル１の噴出口２の位置を絞った流
路を形成しており、噴出口２からガス流路６側に噴出さ
れる燃焼ガスＧの噴出力によって、燃焼用空気Ａをガス
流路６側に誘引することができる。結果、軸流ファン４
による送風力とエジェクター部位３における誘引力によ
って、燃焼に必要な燃焼用空気Ａの全部をガス流路６側
に供給することができる。よって、このような燃料ガス
Ｇと燃焼用空気Ａの供給状態によって、混合気Ｍが、ガ
ス流路６を流通し、環状ケーシング９によって形成され
る環状流路１０に供給される。

【００１２】更に、このバーナ装置１００は、その燃焼
量を変化させるべく、燃料ガスＧの噴出量を調整する流
量調整弁８を備えており、この流量調整弁８の開度を制
御装置２０によって設定することができる。即ち、軸流
ファン４の送風量は一定であるが、エジェクター部位３
の燃料ガスＧの噴出によって誘引される燃焼用空気の量
は、その燃料ガスＧの噴出量に比例して変化する。結
果、燃焼量を変化させるべく、燃料ガスＧの噴出量を変
化させても、その変化に伴って、燃焼用空気Ａの供給量
を変化させて供給することができ、燃焼量を変化させる
ことができる全一次空気式燃焼を実現することができ
る。

【００１３】次に、本発明の特徴構成である、全一次空
気式燃焼の火炎の形成状態に関する構成を説明する。本
発明のバーナ装置１００の環状ケーシング９の上部側に
円盤状の主炎孔構成部材１４を締結して備えており、主
炎孔構成部材１４には、周方向等間隔の複数の主炎孔１
３が上部を径方向外側に傾斜させて設けられている。更
に、主炎孔構成部材１４の外側に補炎面１８を形成する
フェルト状金属繊維板製のリング状の補炎面部材１５を
備えている。このように構成することによって、その環
状流路１０の混合気Ｍの一部は、環状ケーシング９の上
部に形成された主炎用開口１１を介して主炎孔構成部材
１４に形成された複数の主炎孔１３から燃焼面１７に噴
出し、主炎Ｆを形成して燃焼する。更に、環状流路１０
の混合気Ｍの残部は、環状ケーシング９の上部に形成さ
れた補炎用開口１２を介して補炎面部材１５の上面の補
炎面１８に染み出て、補炎Ｆ'を形成して燃焼する。こ
のことによって、補炎 Ｆ'は常に主炎Ｆを着火すること
ができ、この補炎作用によって、燃焼量の可変範囲が大
きく、一層空気比を高く設定した全一次空気式燃焼を実
現し、例えば、加熱対象物を燃焼面に接近させておいた
場合においても、燃焼量を１５００〜４０００ｋｃａｌ
／ｈの範囲に変化させ、空気比を１．３程度に設定する
ことができ、この場合ＮＯｘ濃度を６０ｐｐｍ程度に抑
え、熱効率を向上させたバーナ装置を構成することがで
きる。更に、全一次空気式燃焼による火炎は短炎であ
り、加熱対象物をバーナ装置に近接させておいた場合で
も、良好に加熱することができることから、装置寸法の
短縮等に有利である。また、主炎Ｆは、加熱対象物を包
み込むように上方向に広がる形状であるので、例えば、
熱効率を５３％程度に向上した高効率のバーナ装置を構
成することができる。

【００１４】〔別実施の形態〕 （イ） 上記の実施の形態において、全一次空気式燃焼
時の軸流ファン４の送風量を一定にする構成を説明した
が、軸流ファン４の回転数を制御装置２０によって制御
可能な構造とし、燃焼量を変化させるべく、燃料ガスＧ
の量を変化させる場合において、軸流ファン４によって
供給される燃焼用空気Ａの量も変化させるように構成す
ることもできる。更に、燃焼用空気Ａのすべてを燃焼用
ファンによって供給することもでき、本発明のバーナ装
置は、全一次空気式燃焼を行う為の混合気の供給状態を
限定するものではない。

【００１５】（ロ） 上記の実施の形態においては、本
発明のバーナ装置を炊飯器に使用されるバーナ装置とし
て構成したものを説明したが、コンロ等に使用するとき
は、なべを積載する部分として、図２に示すように、主
炎孔構成部材１４の主炎孔１３の上部を外側に延出させ
たカバー部材２１を設けることができ、このカバー部材
によって、なべからの吹き零れが直接主炎孔１３に掛か
ることを防いで、消炎を防止することができる。この場
合、主炎口１３から噴出する混合気は、このカバー部材
によって、補炎面１８側に近づくこととなり、補炎作用
は向上する。

【００１６】（ハ） 更に、本発明のバーナ装置を、加
熱対象物を熱交換器とする給湯器に使用する場合は、例
えば、主炎孔構成部材の主炎孔を、熱交換器の形状状態
に合わせた形状に形成し、熱交換器を良好に加熱するよ
うに構成することができる。

【発明の効果】よって、本発明に係るバーナ装置におい
ては、燃焼量の可変範囲を拡大し、更に、空気比を高く
設定して発生ＮＯｘを抑制した全一次空気式燃焼を実現
することができる。更に、火炎の形状を加熱対象物に合
わせて形成することができるので、熱効率を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るバーナ装置の概要を示す断面図

【図２】本発明に係るバーナ装置の別実施の形態を示す
断面図

【符号の説明】

６ 混合気流路 ９ ケーシング １３ 主炎孔 １４ 主炎孔構成部材 １５ 補炎面部材 １８ 補炎面 ２１ カバー部材 １００ バーナ装置 Ａ 燃焼用ガス Ｇ 燃料ガス Ｍ 混合気 Ｆ 主炎 Ｆ' 補炎

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナケーシング内の燃料ガスと燃焼用
   空気の混合気を噴出して全一次空気式燃焼させるバーナ
   装置であって、 前記混合気の一部を噴出して補炎を形成する補炎面を有
   すると共に、表裏面間において連通する多数の孔を有す
   る多孔質板材料製の補炎面部材を備え、 前記補炎に、前記混合気の残部を噴出して主炎を形成す
   る主炎孔を有する緻密材料製の主炎孔構成部材を備えた
   バーナ装置。
2. 【請求項２】 前記補炎面部材が、前記主炎孔構成部材
   に保持されて設けられている請求項１に記載のバーナ装
   置。
3. 【請求項３】 前記主炎孔の噴出方向の角度が、前記補
   炎面に対して１５°〜６０°の範囲内である請求項１又
   は２に記載のバーナ装置。
4. 【請求項４】 前記主炎孔構成部材が、複数の前記主炎
   孔を周方向に有する円盤状の部材であると共に、 前記補炎面部材が、前記主炎孔構成部材の径方向外側に
   リング状の補炎面を有する部材である請求項１から３の
   何れか１項に記載のバーナ装置。
5. 【請求項５】 前記主炎孔の噴出方向を前記補炎面側へ
   屈折させるカバー部材を備えた請求項１から４の何れか
   １項に記載のバーナ装置。
6. 【請求項６】 前記補炎面部材が、フェルト状金属繊維
   板製若しくは多孔質セラミックス製である請求項１から
   ５の何れか１項に記載のバーナ装置。
7. 【請求項７】 前記燃料ガスを噴出する燃料ノズルを備
   えると共に、前記燃料ノズルから噴出される燃料ガスの
   運動エネルギを利用して、前記燃焼用空気の一部を供給
   するエジェクター部位を備え、 前記燃焼用空気の残部を供給する軸流ファンを備えた請
   求項１から６の何れか１項に記載のバーナ装置。