JP2006098001A

JP2006098001A - 内炎式バーナ

Info

Publication number: JP2006098001A
Application number: JP2004286258A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Yokoyama; 知彦横山
Original assignee: Asahi Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Asahi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】高熱効率、コンパクトな構造の内炎式バーナを提供する。
【解決手段】一端に空気吸入口を有し、他端に混合気噴出口を有する竪型混合管と、底部の中心孔において前記竪型混合管の頂部と貫通連結され、周縁部に壁体を有するバーナヘッド受けと、底板部と、該底板部の周縁から立ち上がりその頂部において外周部から内周部へ貫通する溝列を有する側壁部と、前記溝列の上面を覆いさらに外方に延在し前記バーナヘッド受けの壁体に係合する天板部とを有し、前記溝列と該溝列を覆う天板部によって内向きの炎孔が形成されるバーナヘッドとからなり、該バーナヘッドは前記バーナヘッド受けから離間して一体に連結されるとともに、該バーナヘッド受け及び前記バーナヘッドを貫通する二次空気孔が設けられ、前記バーナヘッド受けの底部及び壁体と前記バーナヘッドの底板部及び側壁部との間に前記混合気噴出口から前記炎孔に至る流路が形成されてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガスと空気の混合気をバーナ中心方向に噴出させ燃焼させる内炎式バーナに係り、特に竪型の混合管を有するガスこんろ、カセットこんろ等に利用される内炎式バーナ関する。

近時、内炎式バーナは火炎が鍋等の被加熱物の底部中央部に集中的に当たり熱効率が高いために注目されており、これを利用したガスこんろ、カセットこんろ等が種々提案されている。

例えば、特許文献１に図６に示すバーナが提案されている。本バーナは、バーナ本体104、その側面部に連結された横置きのガス導入管（横型混合管）106及び燃料ガスを供給するガス噴射ノズル128を有している。燃料ガスがガス噴射ノズル128からガス導入管106に噴射されると、燃料ガスの噴射に伴って一次空気がガス導入管106に吸引され、一次空気と燃料ガスがガス導入流路126を流れる間に混合し所要の予混合気が生成される。この予混合気は、バーナ本体104の混合ガス空間122に供給され、さらにバーナ本体104の炎孔部材116の複数個の炎孔118から半径方向内方に向けて噴出され、バーナ本体104の内側空間124を通して供給される二次空気とともに燃焼される。

特開平11-82934号公報

しかし、特許文献１に示されたような横型混合管を用いた内炎式バーナは、円筒状のバーナ本体の側面部に横型混合管が連結されているのでバーナの載置面積が大きくなり、そのようなバーナを用いたカセットこんろ等の平面を占める面積が大きくなるという問題がある。また、バーナ本体と横型混合管との連結部の構造が複雑になるという問題がある。このため、特にカセットこんろではコンパクトで簡潔な構造の内炎式バーナが求められていた。

本発明は、かかる従来の横型混合管を用いる内炎式バーナの問題点に鑑み、横型混合管を用いる内炎式バーナと同等以上の高燃焼負荷で高い熱効率を有し、さらに、コンパクトで簡潔な構造を有する内炎式バーナを提供することを目的とする。

本発明に係る内炎式バーは、一端に燃料ガスの噴射を受けて一次空気を吸引する空気吸入口を有し、他端に混合気を噴出する混合気噴出口を有する竪型混合管と、底部の中心孔において前記竪型混合管の頂部と貫通連結され、周縁部に斜め外方に開いた壁体を有するバーナヘッド受けと、底板部と、該底板部の周縁から立ち上がりその頂部において外周部から内周部へ貫通する溝列を有する側壁部と、前記溝列の上面を覆いさらに外方に延在し前記バーナヘッド受けの壁体に係合するリング状の天板部とを有し、前記溝列と該溝列を覆う天板部によって内向きの炎孔が形成されるバーナヘッドとからなり、該バーナヘッドは前記バーナヘッド受けから上方に離間して一体に連結されるとともに、該バーナヘッド受け及び前記バーナヘッドを貫通する二次空気孔が設けられ、前記バーナヘッド受けの底部及び壁体と前記バーナヘッドの底板部及び側壁部との間に前記混合気噴出口から前記炎孔に至る流路が形成されてなる。

上記発明において、バーナヘッドの底板部の混合管頂部に対向する部分を凹面とするのが好ましく、また、炎孔の上方角αは0°を超え40°以下、配列角βは10°以上30°以下とするのが好ましい。

また、本内炎式バーナは、一端に燃料ガスの噴射を受けて一次空気を吸引する空気吸入口を有し、他端に混合気を噴出する混合気噴出口を有する竪型混合管と、底部の中心孔において前記竪型混合管の上部に貫通連結され、周縁部に斜め外方に開いた壁体を有するバーナヘッド受けと、底板部と、該底板部の周縁部から立ち上がる底なしカップ状をなし、多数の炎孔が形成された炎孔形成部材を有するバーナヘッドとからなり、該バーナヘッドは前記バーナヘッド受けから上方に離間して一体に連結されるとともに、該バーナヘッド受け及び前記バーナヘッドを貫通する二次空気孔が設けられ、前記バーナヘッド受けの底部及び壁体と前記バーナヘッドの底板部及び側壁部との間に前記混合気噴出口から前記炎孔に至る流路が形成されてなるものとすることができる。

本発明に係る内炎式バーナは、高燃焼負荷、高燃焼効率で安定した燃焼を行うことができる。また、コンパクトで簡潔な構造であり、家庭用のカセットこんろに適している。このため、材料及び加工コストの低減が可能であり、さらに、カセットこんろのレイアウト上の自由度が大きくなるため、家庭用に適した多様な形態のカセットこんろの提供が容易になる。

本発明に係る内炎式バーナの一実施例を図１及び２に示す。図１はバーナ全体を示す断面図であり、図２は図１に示すバーナヘッド30部の拡大図を示す。本内炎式バーナは、図１に示すように竪型の混合管を有する。すなわち、バーナ中央部に立設された混合管10の上方にバーナ本体20が嵌合され、混合管10の下方には燃料ガスを噴射させる燃料導管50のノズル51が開口している。バーナ本体20に設けられた炎孔64は内向きになっている。

混合管10は、スカート部11と直管部12を有し、スカート部11と直管部12の間にはスロート部13が設けられ、混合管10の中空内部は混合室60となっている。混合管10は、その一端の空気吸入口14において燃料ガスの噴射を受けて一次空気を吸引し、他端の混合気噴出口15から混合気を噴出する。空気吸入口14は、一次空気の吸入を円滑にするためスカート部11の一部に切り欠きを設けるのがよい。

バーナ本体20は、混合管10に嵌め合わされるバーナヘッド受け21及びバーナヘッド受け21に保持されるバーナヘッド30を有する。バーナヘッド受け21は、底部22とその周縁部に斜め外方に開いた壁体23とを有し、底部22の中心部に混合管10に嵌め合わされる中心孔25を有している。

バーナヘッド30は、底板部31、その周縁から立ち上がる側壁部32及び側壁部32の内周部から頂部に設けられた溝列38とその上面を覆いさらに外方に延在しバーナヘッド受けの壁体23に係合するリング状の天板部39を有する。上記のバーナヘッド30の側壁部32の頂部に刻まれた溝列38とこれを覆う天板部39によって内向きの炎孔64が形成される。

バーナヘッド30は、バーナヘッド受け21とその底部22に設けられた連結部材24により一体に連結され、バーナヘッド受け21の上方に保持されている。これにより、バーナヘッド受け21と底板部31の間に、混合管10の混合気噴出口15から炎孔64に至る拡散室62が形成される。なお、連結部材24は、バーナヘッド30をバーナヘッド受け21から所望の間隔だけ離間して両者を連結できる構造のものであればよく、連結部材24をバーナヘッド30側に設けることができ、また、バーナヘッド30とバーナヘッド受け21の連結は、かしめ結合、嵌合結合又は溶接等により行うことができる。

本内炎式バーナは、また、バーナヘッド受け21及びバーナヘッド30を貫通する二次空気孔66を有する。この二次空気孔66により炎孔64から噴出し燃焼する混合気に二次空気が供給される。本例では、図１に示すように、連結部材24を中空にすることによって二次空気孔66を形成せしめている。二次空気孔66を形成せしめる構造は問わないが、二次空気孔66は、炎孔64から噴出し燃焼する混合気に有効に二次空気を供給できるよう炎孔64の内側に設けられる。

上記内炎式バーナにおいて、燃焼ガスの燃焼は以下のように行われる。すなわち、図１において、燃料導管50のノズル51から燃料ガスが混合管10の空気吸入口14から混合室60に噴射されると、空気吸入口14から一次空気が吸入される。その燃料ガスと吸入された一次空気は混合室60を通って混合気となり、混合管の混合気噴出口15から噴出し底板部31で方向を変えられ拡散室62内を外周部に向け放射状に拡散し、さらに、壁体23で方向を変えられ燃焼に適した均質な混合気が内向き炎孔64から噴出される。この噴出された混合気に二次空気孔66から二次空気が供給されることになるので、燃焼負荷が大きくなっても不完全燃焼を生ずることなく、安定した燃焼を継続することができる。

このようにして本発明の内炎式バーナにより均質な混合気が生成され効率の良い燃焼を継続させることが可能であるが、図２に示すように、炎孔64に上方角α及び配列角βを付することにより、混合気が点火されたとき、旋回しながら上昇する火炎が形成され、上昇気流が生じて燃焼がより安定する。さらに、二次空気孔66から二次空気が流入することにより、火炎に酸素が供給されると同時に、排ガスの排出が行われるようになって一層燃焼が安定することになる。このような安定した燃焼を継続させるには、上方角αは0°を超え40°以下とするのが好ましい。上方角αが40°を超えると、炎の内炎部分が鍋底に巻き込まれリフティング様の現象が生じるから好ましくない。一方、配列角βは10°以上30°以下とするのが好ましい。10°未満であると、各炎孔から噴出した火炎が接触し二次空気孔66上面を完全に覆い二次空気の入流を阻害するので好ましくない。30°を超えると、火炎が激しく旋回し鍋底に定着しないので好ましくない。ここに、上方角αとは、炎孔64の方向とバーナヘッド30の上面とがなす角度をいい、配列角βとは、炎孔64の方向とバーナヘッド30の直径とがなす角度をいう。

さらに、本発明に係る内炎式バーナにおいては、図１及び図２に示すように、バーナヘッドの底板部の混合管頂部に対向する部分を凹面にするのがよい。これにより、混合管10の上部を凹面内に入り込ませ混合管10の全長を長くすることができるので、より高燃焼負荷の内炎式バーナでもベンチュリー管として十分な機能を発揮する竪形の混合管を設けることができる。なお、上記凹面は球面上のドーム35にするのが好ましい。これにより、混合気の混合気噴出口15から拡散室62への拡散が円滑に行われるようになる。

このように構成することにより、高負荷で安定した燃焼が実現される内炎式バーナを提供することができる。しかしながら、本発明に係る内炎式バーナは、必ずしも上記のような構造を有するものに限られない。例えば図３に示すように、バーナヘッド30は、底板部31と溝列38を構成する部分（炎孔成形部材36）を分割した構造のものにすることができる。例えば、鋳造法により成形した炎孔成形部材36と、板金プレスにより成型した底板部材311を用いてバーナヘッド30を構成することができる。

バーナヘッド30は天板部39をも一体に結合した構造のものとすることができる。また、図１に示すように、天板部39とバーナヘッド受けの壁体23との係合部分の気密性を向上するためにシール部材43を用いることもできる。

図４に示すように混合管10を、横置混合管を用いる内炎式バーナに近似した構造にすることもできる。すなわち、この混合管10は、その直管部12の上部はバーナヘッド受け21の中心孔25に垂直に嵌合しているが、その下部は直角に曲がりスロート部13及び空気吸入口14は水平方向に延びた部分に設けられている。このような内炎式バーナは、バーナの載置面積を広くとることが可能なガスこんろに利用できる。

さらに、図５に示すように、板金製のバーナヘッド30を用いて本内炎式バーナを構成することもできる。すなわち、バーナヘッド30を、パンチングにより多数の炎孔64を形成した板金性の炎孔形成部材36と板金性の底板部材311から構成することができる。この場合炎孔64の長さが短いので逆火防止のため、炎孔形成部材36の上流側に金網45を設けることが好ましい。

竪型混合管外炎式バーナを有する市販の熱容量3.3kW（2800kcal/h）カセットこんろ（市販品2）に図１に示す内炎式バーナを組み込み、燃焼試験を行った。本バーナのバーナヘッド受け21の最大径は100mm、混合管10の下端から天板部39の上端までの高さは63mmであり、炎孔64（70個）の総面積3.62cm²、二次空気孔66の総面積18.84cm²、上方角αは30°、配列角βは20°、バーナ内径Ｄは90mmであった。燃焼試験は、ガス消費量、沸き上がり時間の測定、熱効率の測定及びCO%濃度の測定により行った。ガス消費量、熱効率及びCO%濃度の測定はJIS S2147に基づいて行った。沸き上がり時間の測定は、鍋に満たした所定量の水が75℃昇温する時間（s）を測定することにより行った。比較のため、上記内炎式バーナを組み込んだカセットこんろ（本発明品）に対し、3.3kW（2800kcal/h）熱容量の内炎式バーナを有する市販品1（特2001-349515に提案されている内炎式バーナ）、上記市販品2及び横型混合管外炎式バーナを有する熱容量3.5kW（3000kcal/h）の市販品3についても同様な燃焼試験を行った。

試験結果を表１及び２に示す。表１は直径18cmの鍋（なべの大きさの呼び18）を用いて試験を行った結果で、表２は直径24cmの鍋（なべの大きさの呼び24）を用いて試験を行った結果である。沸き上がり時間の測定において、表１の場合は鍋に1.4kgの水を、表２の場合は2kgの水を満たして試験を行った。また、表１において（）内の数値は、カタログ値である。

表１によると、本発明品の沸き上がり時間は、市販品1の沸き上がり時間の約85%であり、本発明品は市販品1以上の加熱力を有する。表２によると、本発明品の沸き上がり時間は、熱容量3.5kWの市販品3の沸き上がり時間の93%程度であり、本発明品は１クラス上の熱容量の市販品と同等以上の加熱力を有する。また、本発明品の熱効率は、市販品2又は3の熱効率より5%程度高い。CO%濃度は、市販品2又は3よりも高くなっているが、JIS S2147の規格値（理論燃焼ガス中のCO%濃度が0.14%以下）内に入っている。

本発明に係る内炎式バーナの断面図である。図１のバーナヘッド部の拡大図である。図１に対しバーナヘッド部が異なる他の実施例の断面図である。図１に対し混合管部が異なる他の実施例の断面図である。図３に対し炎孔成形部材部が異なる他の実施例の断面図である。従来の内炎式バーナの一部断面正面図である。

符号の説明

10 混合管
11 スカート部
12 直管部
13 スロート部
14 空気吸入口
15 混合気噴出口
20 バーナ本体
21 バーナヘッド受け
22 底部
23 壁体
24 連結部材
25 中心孔
30 バーナヘッド
31 底板部
311 底板部材
32 側壁部
35 ドーム
36 炎孔成形部材
38 溝列
39 天板部
43 シール部材
45 金網
50 燃料導管
51 ノズル
60 混合室
62 拡散室
64 炎孔
66 二次空気孔
104 バーナ本体
106 ガス導入管
116 炎孔部材
118 炎孔
122 混合ガス空間
124 内側空間
126 混合ガス導入路
128 ガス噴射ノズル

Claims

一端に燃料ガスの噴射を受けて一次空気を吸引する空気吸入口を有し、他端に混合気を噴出する混合気噴出口を有する竪型混合管と、
底部の中心孔において前記竪型混合管の頂部と貫通連結され、周縁部に斜め外方に開いた壁体を有するバーナヘッド受けと、
底板部と、該底板部の周縁から立ち上がりその頂部において外周部から内周部へ貫通する溝列を有する側壁部と、該溝列の上面を覆いさらに外方に延在し前記バーナヘッド受けの壁体に係合するリング状の天板部とを有し、前記溝列と該溝列を覆う天板部によって内向きの炎孔が形成されるバーナヘッドとからなり、
該バーナヘッドは前記バーナヘッド受けから上方に離間して一体に連結されるとともに、該バーナヘッド受け及び前記バーナヘッドを貫通する二次空気孔が設けられ、前記バーナヘッド受けの底部及び壁体と前記バーナヘッドの底板部及び側壁部との間に前記混合気噴出口から前記炎孔に至る流路が形成されてなる内炎式バーナ。
バーナヘッドの底板部の混合管頂部に対向する部分を凹面としたことを特徴とする請求項１に記載の内炎式バーナ。
炎孔の上方角αは0°を超え40°以下、配列角βは10°以上30°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内炎式バーナ。
一端に燃料ガスの噴射を受けて一次空気を吸引する空気吸入口を有し、他端に混合気を噴出する混合気噴出口を有する竪型混合管と、
底部の中心孔において前記竪型混合管の上部に貫通連結され、周縁部に斜め外方に開いた壁体を有するバーナヘッド受けと、
底板部と、該底板部の周縁部から立ち上がる底なしカップ状をなし、多数の炎孔が形成された炎孔形成部材を有するバーナヘッドとからなり、
該バーナヘッドは前記バーナヘッド受けから上方に離間して一体に連結されるとともに、該バーナヘッド受け及び前記バーナヘッドを貫通する二次空気孔が設けられ、前記バーナヘッド受けの底部及び壁体と前記バーナヘッドの底板部及び側壁部との間に前記混合気噴出口から前記炎孔に至る流路が形成されてなる内炎式バーナ。