JP2009503433A - High efficiency radiant burner with optional heat exchanger - Google Patents
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Abstract
放射バーナー(10)は、少なくとも部分的に燃料ガスを透過しない囲繞部(2,14)及び燃焼ガス透過性バーナー部材60の下面で定義された全体的に封止された空洞(24)を有する放射バーナー(10)及び任意に採用される熱交換機90の配置であって、空洞(12)は、好ましくは酸化剤供給源に露出される2つの開口(16a、16b)を有する。それぞれ第1端部(52a、52b)及び第2端部(54a、54b)を有する開口(16a、16b)に封止して接続される混合チューブ(50a、50b)があり、第1端部(52a、52b)は開口(16a、16b)を封止し、第2端部は延長して、空洞(12)に露出されている。使用中に燃料ガス(100)と流体が移動できるようにされているとき、燃料ガス注入器(48a、48b)は、燃焼ガスを混合チューブ(50a、50b)に導入するように配置される。予燃ガスは上面(64)に移動し、点火のために利用可能とする。熱を帯びた燃料の流れの遮断が、オーバーヒートの機能不全があったときに燃焼ガスを孤立化させるために燃焼ガス(100)とガス注入器(48a、48b)の間に配置される。放射本体としてのバーナー(60)の機能であるので、先行技術を超えた高い熱交換効率が、バーナー(60)又はその近傍に配置された容器(70)ために配置された特定用途のための熱交換器の配置(90)を産み出すことによって、こうした事実を有効に生かすことによって獲得されうる。露出表面(80、82,84)で熱燃焼ガスの相対的に低い速度を有効に使用することが構築され、それによって、容器(70)に熱交換流束を増加させる。The radiant burner (10) has an enclosure (2, 14) that is at least partially impermeable to fuel gas and a generally sealed cavity (24) defined by the underside of the combustion gas permeable burner member 60. Arrangement of a radiant burner (10) and optionally a heat exchanger 90, the cavity (12) preferably having two openings (16a, 16b) exposed to an oxidant source. There are mixing tubes (50a, 50b) sealed and connected to openings (16a, 16b) each having a first end (52a, 52b) and a second end (54a, 54b), and the first end (52a, 52b) seals the opening (16a, 16b) and the second end extends to be exposed in the cavity (12). The fuel gas injectors (48a, 48b) are arranged to introduce combustion gases into the mixing tubes (50a, 50b) when the fuel gas (100) and fluid are allowed to move during use. The pre-combustion gas moves to the top surface (64) and is made available for ignition. A block of hot fuel flow is placed between the combustion gas (100) and the gas injectors (48a, 48b) to isolate the combustion gas in the event of overheating malfunction. Because of the function of the burner (60) as a radiant body, a high heat exchange efficiency over the prior art is for specific applications arranged for the burner (60) or a container (70) located in the vicinity thereof. By producing the heat exchanger arrangement (90), this fact can be exploited effectively. Effective use of the relatively low velocity of the hot combustion gases at the exposed surfaces (80, 82, 84) is constructed, thereby increasing the heat exchange flux in the vessel (70).
Description
本発明は、制御燃焼、特に加圧炭化水素ガスバーナーに関するものであり、より詳細には、完全に空気を供給させた放射バーナーと関連させて機能する高効率熱交換器具を有する加圧液体ガス(LPG)ストーブ/調理器具システムに関する。 The present invention relates to controlled combustion, and more particularly to a pressurized hydrocarbon gas burner, and more particularly to a pressurized liquid gas having a high efficiency heat exchange device that functions in conjunction with a radiant burner that is fully aired. (LPG) relates to a stove / cookware system.
従来のガス燃焼器具は、部分的に空気を導入したバーナーを使用しており、完全燃焼を発生させるために相対的に大量の第2の空気の導入を必要とする。調理システムにおいて、例えば、ポット等の液体容器を使用したものは、燃焼ガスの拡散が炎の温度を下げ、電熱面への熱交換効率を減少させる。一般的に、供給される第2空気の量は、自然対流、燃焼ガスの拡散に依存し、それはガス及び過剰な空気の圧力を、温度の高くなったガスの浮力効果によってのみ得られる圧力への供給するのを制限する。従って、強制対流による熱交換値は自然な対流による値よりも大きくなる。現在のところ、多くの会社(カスケード・デザイン・インク及びジェットボイルインク(Cascade Design Inc. and JetBoil, Inc)は、従来のストーブ及びポットの組み合わせ(35%〜55%)から(45%〜65%)に効率を高める熱交換器具を有するガス燃焼装置を提案している。こうした装置は、自由対流熱交換係数及び第2の空気を伴う燃焼ガスの拡散によって制限されるため、こうした装置の設計によって、効率を高くすることに限界がある。 Conventional gas burning appliances use a burner with partially introduced air and require the introduction of a relatively large amount of second air in order to generate complete combustion. In a cooking system that uses a liquid container such as a pot, for example, the diffusion of the combustion gas lowers the temperature of the flame and reduces the efficiency of heat exchange with the electric heating surface. In general, the amount of secondary air supplied depends on natural convection, the diffusion of combustion gases, which brings the pressure of the gas and excess air to a pressure that can only be obtained by the buoyancy effect of the hot gas. To limit the supply. Therefore, the heat exchange value by forced convection is larger than the value by natural convection. At present, many companies (Cascade Design Inc. and JetBoil, Inc) are from traditional stove and pot combinations (35% -55%) (45% -65%) ) Has proposed a gas combustion device with a heat exchange device that increases the efficiency of such a device because it is limited by the free convection heat exchange coefficient and the diffusion of the combustion gas with the second air. There is a limit to increasing efficiency.
熱交換器具をベースにした燃焼器具の製造業者は、継続的に燃焼及び熱交換効率を高めるために努力する一方で、燃焼の副生成物に関連する環境への懸念をも解決しなければならない。そのような燃焼副産物として、窒素酸化物(NOx)が国産のガス湯沸かし器に関連して特に懸念されている。自然対流ヒーターでのガスの初期燃焼は、窒素酸化物をもたらす高い温度を発生する。燃焼ガスはいくつかの付加的な燃焼がおこり、ガスの放出及び速度が低下する部位の自由な対流空気によって希薄になる。 Manufacturers of combustion appliances based on heat exchange equipment must also strive to continuously improve combustion and heat exchange efficiency while also addressing environmental concerns associated with combustion by-products . As such a combustion by-product, nitrogen oxides (NOx) are of particular concern in connection with domestic gas water heaters. The initial combustion of the gas in a natural convection heater generates a high temperature that results in nitrogen oxides. The combustion gas undergoes some additional combustion and is diluted by the free convection air in the area where gas release and velocity are reduced.
本発明は、強制対流及びより高温の非拡散燃焼ガスを通じて収容容器への高い熱伝導値を獲得するための放射バーナー及び任意に採用される熱交換器の配置を利用し、表面領域に余分な熱交換器を追加することなく、システム全体の効率を(70%〜85%)に高める。バーナーは、また完全な燃焼が発生する温度を著しく低くし、それによって著しく窒素酸化物の発生を減少させる。本発明の特徴は、出力が高まるように、任意に採用される熱交換器具を備えた強制対流のための駆動圧が増加され、それによって熱交換効率が一般的に広い出力範囲で安定化させる。この配置の結果として、高い燃料効率を有し、バーナーの風による悪影響に対する高い抵抗性を有し、放射バーナーの操作の安全性を高め、亜酸化窒素の発生を著しく減少させる放射バーナーを提供する。任意に採用される熱交換器と組み合わせて使用されるとき、燃焼効率はさらに高くなり、亜酸化窒素の発生はさらに減少する The present invention utilizes the arrangement of a radiant burner and optionally employed heat exchanger to obtain a high heat transfer value to the containment vessel through forced convection and higher temperature non-diffusive combustion gases, and provides extra surface area. Increase overall system efficiency (70% -85%) without adding heat exchangers. The burner also significantly lowers the temperature at which complete combustion occurs, thereby significantly reducing the generation of nitrogen oxides. A feature of the present invention is that the driving pressure for forced convection with optional heat exchange equipment is increased so that the output is increased, thereby stabilizing the heat exchange efficiency in a generally wide output range. . As a result of this arrangement, a radiant burner is provided that has high fuel efficiency, high resistance to the adverse effects of the wind of the burner, increases the operational safety of the radiant burner, and significantly reduces the generation of nitrous oxide. . When used in combination with an optional heat exchanger, the combustion efficiency is higher and the generation of nitrous oxide is further reduced
一般的に、放射バーナーは、少なくとも部分的には、燃焼ガスを透過しない周辺部及び燃焼ガスが透過するバーナー部材の下面によって画定された閉鎖空洞で構成され、空洞は少なくとも1つの酸化物質の供給源に露出した開口を有する。少なくとも1つの開口と封止的接続されて、長手方向の軸で画定して、第1及び第2端部を有する混合チューブがある。第1端部は少なくとも1つの開口をふさぎ、第2端部は延長して圧力空洞に露出されている。本分野の技術を有する者は、気体の酸化剤と気体燃料を混合することができるいかなる構造であっても、混合チューブとして使用されうることを理解するであろう。従ってそのような構造は均等なものとして考慮される。バーナーの使用中に燃料ガスの供給源と流体が伝達可能に接続されている燃焼ガス注入器は、燃料ガスを混合チューブに供給するように配置される。好ましくは、第1端部又はその近傍に置かれる。それによって、酸化物がこの位置又はその近傍に供給されると、酸化物の運動量移動(momentum transfer)を燃料ガスの流れに向かって促進させる。 In general, a radiant burner is composed at least in part of a closed cavity defined by a perimeter that is not permeable to combustion gas and a lower surface of the burner member that is permeable to combustion gas, the cavity being a supply of at least one oxidant. Opening exposed to the source. There is a mixing tube sealingly connected to at least one opening and defined by a longitudinal axis and having first and second ends. The first end closes at least one opening and the second end extends and is exposed to the pressure cavity. Those skilled in the art will appreciate that any structure capable of mixing a gaseous oxidant and a gaseous fuel can be used as a mixing tube. Such structures are therefore considered as equivalent. A combustion gas injector, which is communicatively connected to a fuel gas source and fluid during use of the burner, is arranged to supply fuel gas to the mixing tube. Preferably, it is placed at or near the first end. Thereby, when oxide is supplied at or near this location, it promotes oxide momentum transfer towards the flow of fuel gas.
バーナー部材の多孔性のために、圧力傾斜が空洞とバーナー部材の上表面の間に存在する。結果として、予燃ガスはバーナー部材の下面から上面へ拡散する。その後、上表面で予熱ガスは点火され、バーナーと連結された点火装置等によって、燃焼が開始される。 Due to the porosity of the burner member, a pressure gradient exists between the cavity and the upper surface of the burner member. As a result, the precombustion gas diffuses from the lower surface to the upper surface of the burner member. Thereafter, the preheated gas is ignited on the upper surface, and combustion is started by an ignition device or the like connected to the burner.
ある一連の実施形態では、複数の開口が圧力空洞に存在する。対応する数のシリンダー状の混合チューブが開口と流体を通すように接続されていて、第1端部で周囲環境に、第2端部で空洞に露出されている。従って、周囲環境は酸化剤、例えば酸素を供給する。好ましくは、対応する数の燃料ガス注入器が、混合チューブに提供されるとき、燃焼ガスが一定量の空気を取り込み、予熱ガスを発生させるため、2つのガスを混合するように混合チューブの第1端部に載置される。予熱ガスは好ましくはさらに混合され、複数の固定混合ポストによって、乱流が予燃ガスの流れに発生される。また、好ましくは、混合ポストは冷たい予燃ガスへの露出を通じて、バーナーハウジング内に蓄積しうる熱を放射する役割を果たす。 In one series of embodiments, multiple openings are present in the pressure cavity. A corresponding number of cylindrical mixing tubes are connected in fluid communication with the openings and are exposed to the ambient environment at the first end and to the cavity at the second end. Thus, the surrounding environment supplies an oxidant, such as oxygen. Preferably, when a corresponding number of fuel gas injectors are provided in the mixing tube, the mixing gas first in the mixing tube to mix the two gases so that the combustion gas takes in a certain amount of air and generates a preheated gas. Mounted on one end. The preheated gas is preferably further mixed and turbulence is generated in the preburning gas stream by a plurality of fixed mixing posts. Also preferably, the mixing post serves to radiate heat that may accumulate in the burner housing through exposure to a cold pre-combustion gas.
バーナーの特徴は燃料ガスとガス注入器との間に配置された温度ヒューズ(トリップフィルター(trip filter))の採用したことである。このヒューズは、設定された時間、特定の温度より高い熱に晒されたときに、素材の形状が変形するように、熱に対して予め設定されたように反応する材料によって作製され、燃料がガス注入器への流れるのを防止するように動作する。ある一連の実施形態では、フィルターは、カドミウム、スズ、鉛の合金等の共晶金属であり、開口部で逆止弁を操作可能に維持するワッシャーに形成される。従って、ライトバック(light back)又は熱に由来する機能不全の場合には、上昇した温度がワッシャーを液化させ、それによって逆止弁を閉じさせ、温度ヒューズの溶解が引き起こされる温度状態から燃焼ガスを孤立させる。 The feature of the burner is that a thermal fuse (trip filter) arranged between the fuel gas and the gas injector is adopted. This fuse is made of a material that reacts as preset to heat so that the shape of the material deforms when exposed to heat above a certain temperature for a set time, and the fuel is Operates to prevent flow to the gas injector. In one series of embodiments, the filter is a eutectic metal such as an alloy of cadmium, tin, lead, etc., and is formed in a washer that maintains the check valve operatively at the opening. Thus, in the event of a malfunction due to light back or heat, the elevated temperature causes the washer to liquefy, thereby closing the check valve and causing the combustion gas from melting. To isolate.
放射バーナーを使用するシステムの効率を増加させるために、ポットのような収納容器が、特別に放射バーナーによる熱出力の量や特性を十分に引き出すために採用される。適用のための主要な形態は、収容容器の底面又はその近傍での熱交換構造の使用を含む。好ましくは、容器と一体型のフィン部材又は容器に取り付け可能なフィン本体等の複数のフィンで構成され、バーナーから燃焼ガスの放射及び対流熱の伝導が最大となるように調整される。それぞれ関連のある収容容器は、底面と、肩部によってこの底面と連続する下方表面を有するであろう。熱交換構造の目的は、バーナー出力部への容器の露出の持続時間を増加することにあり、これによってさらに放射バーナーを使用するシステムの効率を増加する。 In order to increase the efficiency of a system using a radiant burner, a storage container such as a pot is employed specifically to extract the amount and characteristics of the heat output by the radiant burner sufficiently. The main form for application involves the use of a heat exchange structure at or near the bottom of the containment vessel. Preferably, it is comprised by several fins, such as a fin member integral with a container, or a fin main body which can be attached to a container, and it adjusts so that the radiation | emission of combustion gas and conduction of convective heat may become the maximum from a burner. Each associated container will have a bottom surface and a lower surface that is continuous with the bottom surface by a shoulder. The purpose of the heat exchange structure is to increase the duration of exposure of the container to the burner output, thereby further increasing the efficiency of the system using a radiant burner.
記述され、図示されたバーナーは、優れた効率と望まない燃焼時の副生成物を極めて減少させる。例として、COの生成は、同等の大きさの従来のストーブに対して約8分の1となる。同様に、商業的に利用可能な競合するストーブと比較したとき、窒素酸化物が極めて減少される(おおよそ80−93%) The burner described and illustrated greatly reduces the efficiency and unwanted combustion by-products. As an example, the production of CO is about one-eighth of a conventional stove of comparable size. Similarly, nitrogen oxides are greatly reduced (approximately 80-93%) when compared to commercially available competing stoves.
以下の記述は、本技術分野の技術を有する者が、本発明を作製し、使用することができるように提示される。好適な実施形態の様々な変更が本分野の技術者に容易に理解されるであろう。またここに記載された一般的な原理は、添付した請求の範囲によって定義された本発明の意図及び範囲を逸脱しない範囲で他の実施形態及び用途に応用されうる。従って、本発明は実施形態の開示は限定する意図を有するものではなく、ここに開示された原理及び特徴と一致する最も広い範囲が許容される。 The following description is presented to enable any person skilled in the art to make and use the invention. Various modifications of the preferred embodiment will be readily apparent to those skilled in the art. Also, the general principles described herein may be applied to other embodiments and applications without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. Accordingly, the present invention is not intended to limit the disclosure of the embodiments and is to be accorded the widest scope consistent with the principles and features disclosed herein.
ここに別段の記載がない限り、バーナー10及び熱交換器90は金属で構成される。部品の適用場所に応じて、金属は、アルミニウム、スチール、銅、真鍮、又は類似の従来の金属が使用される。金属の選択は、腐蝕に対する抵抗性及び高温に対する耐熱性を考慮するのも当然だが、第1に熱伝導を考慮して選択され、重量の考慮もまた金属の選択のための有効な基準になりうる。好適な実施形態においては、バーナー部材60は、ノースカルフォルニア州ヘンダーソンビルのポーベール・アドバンスド・マテリアルズ・インク(Porvair Advanced Materials, Inc)によって、商標METPOREで販売されている多孔性金属発泡材料で構成される。しかしながら、本技術分野の技術を有する者は、セラミックや金属−セラミック複合材料のような、他のガス多孔性、耐熱性材料が使用可能であることを理解するであろう。
Unless otherwise stated here, the
次に図2及び3を参照すると、本発明のバーナーの実施形態が正面断面図及び平面断面図でそれぞれ示されている。バーナー10は、金属ベース12で構成されていて、(以下で詳細される)燃料供給構造30が提供され、部分的に空洞部24を画定する。空洞部24は、さらに金属囲繞部14及びバーナー部材60によって画定される。以下にさらに詳細に記述されるように、空洞部24は、2つの主要な例外を除き、全体が外部環境から封止される。第1に、混合チューブ50a及び50bは囲繞部14に密閉して取り付けられ、近接端部52a、52bで環境に晒されている(図3参照)。第2に、バーナー部材60はガスに通じる多孔性を有する(図2参照)。こうした配置の結果として、混合チューブ50a及び50bの近接端部52a及び52bで提供されるガスは、末端部54a及び54bで空洞部24に放出されるまで混合チューブ長を移動する。バーナー部材60は高い多孔性を有しているので、空洞部24に存在するガスがバーナー部材60から外部表面64に向かって拡散するように、ガス圧力勾配が空洞部24と外表面64における環境との間に存在する。
Referring now to FIGS. 2 and 3, an embodiment of the burner of the present invention is shown in front and plan cross-sectional views, respectively. The
加圧液体ガス(LPG)のような燃料ガスは、以下の方法でバーナー部材60へ供給される。(図示しない)LPGボトルが図2及び2Aに最適例が示されているように、注入口30に回転して接続される。そのような接続を可能にするために、注入口30は、ねじ溝部32を含み、好ましくは、ガスボトルのサプライヤーと広く互換性を確保するために、B−188スタンダードと適合させるのがよい。一旦、確実に接続されると、プローブ36は、LPGボトルのバルブを開き、加圧ガスは、プローブ36を通って、チャンバー26に移動する。チャンバー26は注入口収容部27とシート28によって全体が画定される。チャンバー26内は、ボール29及び圧縮バネ25がある。圧縮バネ25は、ボール29へ外方向の付勢力が与えられており、温度ヒューズ本体38を介して、排出口容器31に対して反応するシート28によって並進運動は妨げられる。LPGはチャンバー26と領域26’の両方に充満し、ポート39を介して排出管40と流体が伝達可能に接続されている。排出管40は、その後、LPGを調整装置42に排出する。
Fuel gas such as pressurized liquid gas (LPG) is supplied to the
開示された配置の特徴は、ガスの容器からバーナーへの流れを自動的に止める機能を有する温度LPG遮断器の方向へ案内されることである。上で簡潔に記述され、図2Aで最適例が示されているように、ボール29が延長するのを防止する機能を有するシート28は、封止表面41と接している。同様に、バネ25によってボールの方向に与えられる付勢を通じて圧縮モードにあるシート28は、温度ヒューズ38を介して排出容器31に対して反応する。ヒューズ38の存在がなくなれば、シート28は圧縮バネ25から平行移動するように促され、それによって、ボール29を封止表面41に接触するように近づくことを可能にし、さらにガス通路が排出管40につながるのを封止する。それゆえ、ヒューズ38は意図的に「ライトバック」又は逆への燃焼伝播の現象中に発生するかもしれない爆発の可能性のある状態を防止する一般的な温度又はれ以上の温度で、構造的な結合を開放するように構成される。適切な温度の究極的な決定は設計事項である。開示された実施形態は、温度トリップの候補温度として約145℃から200℃の間の温度状態を意図する。
A feature of the disclosed arrangement is that it is guided in the direction of a temperature LPG breaker that has the function of automatically shutting off the flow of gas from the container to the burner. As described briefly above and best illustrated in FIG. 2A, the
その分野の技術を有する者は、候補となる材料について広い選択があることを理解するであろう。特に超高分子量(UHMW)プラスチック又は共晶合金が選択されたとき、満足する結果が得られる。共晶合金を使用することによる有利な点は、正確な相転移特性及びそれらによって提供されるとても迅速な転移である。この第2の特徴は、バーナーの運用年数に対する重要性である。なぜなら、温度ヒューズは、軸圧縮の状態にあり、特に高い温度で機械的なクリープが発生する。それによって、通常時での潜在的に処理のパフォーマンスを減少させる。好ましい結果を生む合金は、カドミウム18.2%、鉛30.6%、スズ51.2%で構成される。この合金は、約145℃±1.5℃の融点を有する。 Those having skill in the field will understand that there is a wide choice of candidate materials. Satisfactory results are obtained especially when ultra high molecular weight (UHMW) plastics or eutectic alloys are selected. The advantage of using eutectic alloys is the precise phase transition properties and the very rapid transition provided by them. This second feature is the importance of the burner for years of operation. This is because the thermal fuse is in a state of axial compression, and mechanical creep occurs particularly at a high temperature. This potentially reduces processing performance during normal times. An alloy that produces favorable results is comprised of 18.2% cadmium, 30.6% lead, and 51.2% tin. This alloy has a melting point of about 145 ° C. ± 1.5 ° C.
温度ヒューズ38を通過して、圧縮ガスは、圧力及び量の調整のため調整装置及びバルブアッセンブリー42へ案内される。コントロールハンドル44は、本分野の技術を有するものによって理解されるようにアッセンブリー42に機能性を提供する。調整されたガスはその後、分配マニュフォールド46を介してガスジェット48a及び48bの両方に案内され、順に、燃料ガスを混合チューブ50a及び50bに案内する。酸化物の取り込みが、酸素を運ぶ空気に場合には、注入器で発生し、圧力空洞24内で唯一の主要な開口を示す開口16a及び16bで空気を混合チューブに引き込むことによって、混合チューブ長を移動する。本分野の技術を有する者は酸化物の導入の他の形態が同様の又は異なる構造を介して実施されうることを理解するであろう。しかしながら、本実施形態は可燃ガスの供給に対して、効率的でコスト効果の高いアプローチを示す。記述された方法及び関連する構造は運動量移動に依存する(効果は、開口16a及び16bで達成され、局部的な低圧力を発生し、それによって、燃焼を助けるために外気が取り込まれる)。酸化物と燃焼ガスの混合は、安価に効果的に獲得される。さらに、可動部分はないので、信頼性及び製品寿命は増加される。
Through the
酸化剤としての空気の導入の最適化及び環境(主としてポータブルバーナー操作での風)の影響を最小化するために、囲繞部14は、多孔性のハウジング18によって、同軸上に囲まれる。結果として、全体的に環状のスペースは、囲繞部14とハウジング18の間に生成され、空気は開口16a及び16bに引き込まれる。この方法では、多孔性のハウジングに影響を与えるいかなる風も開口16a及び16bに進入する前に拡散される。
In order to optimize the introduction of air as oxidant and to minimize the influence of the environment (mainly wind in portable burner operation), the
燃料ガス及び酸化物の混合(予燃ガス)は、混合チューブ50a及び50bの端部54a及び54bから存在し、空洞24に進入し、静的混合し及び熱伝導ポスト56に衝突する。その名前によって黙示されているように、静的混合及び熱伝導ポスト56は、2つの機能を有する。ポスト56は、熱的にベース12と接続され、熱がバーナー10によって発生され、そして放射によってベース12に伝導される。伝導及び/又は対流は、ポスト56及び次の冷たい予燃ガスの間に晒されることによって部分的に除去される。有益には、このベース12からの熱の伝導は、予燃ガスの熱容量を増加させ、より効果的な燃焼を促進する。ポスト56はまた燃焼前の予燃ガスの混合を増加するよう機能し、バーナー部材60を通じた予燃ガスの拡散がより均一に発生するように、ガス速度の減少によって予燃ガスの均一な分配を補助する。
A mixture of fuel gas and oxide (pre-combustion gas) exists from the
先に記述したように、バーナー10の操作中、圧力勾配が外環境に晒されているバーナー部材60の上面64と、少し加圧された予燃ガスに晒されたバーナー部材60の下面62の間に存在する。空洞24から上面64への予燃ガスの移動の後、本技術分野で既知の圧電点火装置66は、予燃ガスの燃焼を開始するために稼働される。点火で、燃焼はバーナー部材60の上面64のちょうど下方に移動し、低い熱伝導容量及びバーナー部材60の小さな細孔によってさらなる伝播が妨げられる。この点において、バーナー10は、それほど自由に対流する炎を有しない放射バーナーとなる。
As described above, during operation of the
スクリーン20は、意図しない身体の接触を防止るための安全性の特徴として提供され、以下に詳細に記述されるように熱交換器を使用する調理器具に適合するように提供される。スクリーン20と多孔性のハウジング18の両方は、スクリーン固定リング22の手段によってバーナー10に固定される。バーナーのメンテナンスが必要となる場合に、使用者は、バーナー部材60の上面64を露出させ、バーナー部材60、ベース12を取り外すためには、固定リング22を除去するのみでよい。
The
放射バーナーが効率、安全性及び信頼性に関して熱技術で大幅な進歩を示すが、バーナー10から最大の熱を引き出すのに採用されるのを目的としている熱交換器と組み合わせて使用されるときにさらなる進歩が得られる。図1及び4−7に最適例が示されているように、熱交換器90は燃料容器、より好ましくは容器又はポット70に一体化される。熱交換器の目的は、燃焼モードで利用することによって、バーナー10によって発生される熱を効果的に引き込むことである。この点において、質量流量及びバーナー10によって発生された熱の温度特性は、熱交換器90の設計によって考慮される。
When a radiant burner represents a significant advance in thermal technology with regard to efficiency, safety and reliability, but is used in conjunction with a heat exchanger intended to be employed to extract maximum heat from the
いくつかの図面に示されるように、熱交換器90の構造は、多くの形態を取りうる。他の形態から究極の1形態の選択は、容器70の量、熱せられた気体の特性、燃焼ガスの流体力学特性及び類似の要因等に基づく設計を考慮して選択される。従って、ここに図示された実施形態はいくつかのバリエーションを示すことを意図しているが、決して利用できる熱交換器の完全な実施例を示すものではない。しかしながら、ここで図示された実施形態は全て対流加熱を通じて獲得される有利な効果を著しく減少させることなく、放射熱及びバーナー10の燃焼ガスに晒される表面領域を最適化するように試みている。従って、図示された実施形態は、チャンネルとして、燃焼ガスがバーナー部材60から周囲環境に移動しなければならない距離を最長化する相対的に遮られていない出口通路を有する複数のチャンネルを使用する。
As shown in some of the drawings, the structure of the
図5Aをみると、溶接した熱交換器の配置が示されている。ここに、複数のフィン部材80がポット70から独立して形成されていて、続いて燃焼ガスが移動する複数のチャンネル86を作製するためのスポットウェルディング、ろう付け又は類似の熱処置技術等によってポット70に取り付けられる。フィン部材80は、好ましくはスタンピング又は同様の大量生産技術によるアルミニウムによって作製される。フィン部材80は好ましくは、ポット70の底面78に位置し、部材に燃焼ガスが接する時間が最大となるように螺旋状又はインボリュートパターンに形成される。図5Bは、ポット70の底面78に形成されたフィン本体82の類似のパターンを示す。しかし、フィン本体82は、底面78に一体的にされている。この実施形態では、フィン本体82は、底面78に好適なパターンを機械加工によって、又は底面に鋳造中に形成してもよい。フィン本体82からポット70への熱伝導率又は全体の耐久性は、ポットを有する前者のより頑丈な組み合わせのため、フィン部材80からポット70への熱伝導率よりも高いが、製造コストは高くなる。
Turning to FIG. 5A, a welded heat exchanger arrangement is shown. Here, a plurality of
好適なフィン本体を作製する機械加工又はキャスティング法に加えて、一体型のフィン本体を製造する最適な手段は、衝撃押し出しによるものである。こうした工程は、(キャスティングで作製されたものより)優れた温度導電性、(キャスティング又は機械加工のものより優れた)調理プレートのための望ましい表面仕上げ、(キャスティング又は機械加工のものより優れ、無駄を避けることができる)低重量及び(機械加工又は溶接のものより優れた)低コストの点で有利である。こうした工程を使用することによる大きさの限定があるけれども、バックパッキング用の調理器具に通常使用される要素を形成するために材料の限定はない。 In addition to machining or casting methods to make a suitable fin body, the optimal means of producing a one-piece fin body is by impact extrusion. These steps are superior in thermal conductivity (than those made by casting), desirable surface finishes for cooking plates (better than casting or machining), better than those of casting or machining, and wasteful Are advantageous in terms of low weight and superior cost over machining or welding. Although there are size limitations by using these processes, there are no material limitations to form the elements normally used in backpacking cookware.
底面78が平面である必要はない点に注意すべきである。設計の条件に依存するが、底面78は容器の中央に頂点のある円錐又はフラスト(frusto)円錐型であってもよい。そのような形状は、バーナーの操作中に燃焼ガスの滞留領域を有利に修正可能であるだけでなく、スクリーン20を有するバーナー10のようなバーナーと組み合わせて使用されるときに、他の調理器具を排除し、適切にバーナーと一体となるものを制限するであろう。代わりに、凸状又は凹状特徴のような複数の表面の特徴を燃焼ガスを外部環境に排出できる変更するために底面78内又は上に設けることができる。
Note that the
図6の実施形態は、図5A及び図5Bの熱交換器と一体として使用され、又は他の配置とともに使用される周囲の熱交換配置が図示されている。図7に示されているように複数の周囲部材84と結合することによって、例えば、そのような部材を有するポット70の周囲を囲み、チャンネル86からの存在する無駄な熱は周囲部材84に作用し、ポット70の縮小した直径部74に沿って、方向が変更される。この方法では、熱交換器に追加された領域が両方の周囲部材84に形成され、ポット70に直接的に結合されるだけでなく、熱交換器90と熱的に結合される。熱交換器90からポット70内の流体の意図しない移動を防止するために、ドリップリング76が縮小した直径部74の上に提供される。
The embodiment of FIG. 6 illustrates an ambient heat exchange arrangement that may be used as an integral part of the heat exchanger of FIGS. 5A and 5B, or used with other arrangements. By combining with a plurality of
Claims (4)
少なくとも部分的に、燃焼ガスが周囲に透過しない囲繞部によって画定される空洞と、該空洞に露出された内表面と外部環境に晒された外側表面を有する燃焼ガス透過させるバーナー部材とを有し、燃焼ガスを透過しない囲繞部は少なくとも1つの開口を有しており、
長手方向の軸を有し、第1及び第2端部を有する混合チューブであって、該第1端部が少なくとも1つの開口を封止し、第2端部が空洞に延長してなり、
燃焼ガスを混合チューブに注入するための第1端部又はその近傍にある燃焼ガス注入器を有し、これによって、注入器による燃焼ガスを混合チューブに導入し及び利用可能な酸化剤を混合チューブへ取り込み、大量の加圧可燃ガスが空洞内に生成され、バーナー部材の内面からバーナー部材の外面に拡散してなることを特徴とする燃焼バーナー。 A fuel gas burner,
At least in part, having a cavity defined by an enclosure that does not allow combustion gas to permeate therethrough, and a burner member that allows the combustion gas to pass therethrough, having an inner surface exposed to the cavity and an outer surface exposed to the external environment. The surrounding portion that does not transmit combustion gas has at least one opening,
A mixing tube having a longitudinal axis and having first and second ends, wherein the first end seals at least one opening and the second end extends into the cavity;
A combustion gas injector at or near the first end for injecting combustion gas into the mixing tube, thereby introducing the combustion gas from the injector into the mixing tube and mixing the available oxidant with the mixing tube A combustion burner characterized in that a large amount of pressurized combustible gas is generated in the cavity and diffused from the inner surface of the burner member to the outer surface of the burner member.
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