JP2003035402A - 全一次空気式バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、拡散されて良好に
混合される。そして、混合部２内は、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
３，４に示すようなものが知られている。尚、図４は、
図３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たことを要旨とする。

【０００５】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３記載の全一次空気
式バーナは、上記請求項２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４記載の全一次空気
式バーナは、上記請求項１〜３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要旨と
する。

【０００８】また、本発明の請求項５記載の全一次空気
式バーナは、上記請求項２〜４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２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３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４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５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１
２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１
１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、Ｃ
Ｏ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２
１４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、Ｃ
Ｏ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２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３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４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５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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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たことを特徴と
   する全一次空気式バーナ。
2. 【請求項２】 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請求項１記載の全一次空気式バー
   ナ。
3. 【請求項３】 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２記載の全一次空気式バーナ。
4. 【請求項４】 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
   〜３のいずれか１項に記載の全一次空気式バーナ。
5. 【請求項５】 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２〜４いずれか１項に記載の
   全一次空気式バーナ。