JP2682447B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼装置に関するもの
であり、特に小型ボイラーや給湯装置への適用が好適な
燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼装置は、ボイラーや給湯装置の主要
な構成部品であり、工場はもとより、一般家庭にも広く
普及している。ところで、近年酸性雨による環境破壊が
深刻な社会問題となり、ＮＯ_X （窒素酸化物）の総排出
量を減少させることが急務となっている。そこで、家庭
用等の小型の燃焼装置についても、ＮＯ_X の発生を極力
減少させる工夫が要求されている。

【０００３】小型の燃焼装置の分野でＮＯ_X を減少させ
る対策としては、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させる方
法が考えられる。ところが燃料ガスを希薄にして燃焼さ
せると、火炎がリフトし、どうしても火炎が不安定にな
る。そこでこの対策として濃淡燃焼と称される燃焼方式
の採用が注目されている。ここで濃淡燃焼とは、燃料ガ
スに理論空気量の１．６倍程度の空気を予め混合した希
薄な混合ガス（以下淡混合ガス）から主炎を発生させ、
この主炎の近辺に、空気の混合量が少なく燃料ガス濃度
が高い混合ガス（以下濃混合ガス）から発生する補炎を
配置したものである。

【０００４】また家庭用等の小型の燃焼装置は、より小
型化と製造の容易化が要求されている。そこで本出願人
は、ＮＯ_X の軽減と、小型化および製造容易化の双方を
達成すべく、先にプレス構造の燃焼装置を提案した（特
願平４−３５８４８４号）。本出願人が提案した燃焼装
置は、金属板が所定の隙間を設けて複数重ねられ、たも
のであり、二つの濃混合ガス室を備える。そして二つの
濃混合ガス室の間によって淡混合ガス通過路が形成され
ている。また濃混合ガス室同志の間には、燃焼管本体が
配置されており、燃焼管本体から開口を介して濃混合ガ
ス室と淡混合ガス通過路に燃料ガスが供給される。従来
技術の燃焼装置では、濃ガス炎孔から発生する主炎と、
淡ガス炎孔から発生する補炎は直接的に接し、補炎が主
炎をホールドして主炎のリフトを防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人が先に提案し
た燃焼装置は、ＮＯ_X の軽減と、小型化および製造の容
易化の双方を実現できるものである。しかしながら、よ
り完全にＮＯ_X の発生を防止すると言う点で、まだまだ
改良の余地を残すものである。即ち一般的に燃料ガスが
燃焼する際に発生するＮＯ_X の量は、燃料ガスが理論空
気量に近い状態で燃焼する際に最も多く、空気量が過剰
になる程ＮＯ_X の発生は少ない。

【０００６】従って主炎は、空気がより過剰であること
が望ましい。しかしながらＮＯ_X の発生を抑制できる程
度にまで、燃料ガスに空気を混入すると、火炎のリフト
が激しくなり、たとえ主炎の周囲に補炎を配しても、主
炎と補炎の間は断列され、主炎のリフトを防止すること
はできない。そのため空気を過剰に混入した主炎を安定
して燃焼させるためには、補炎の増強が必要となる。し
かしながら補炎を増強すると、補炎自身からＮＯ_X を発
生させる事態となり、濃淡燃焼の利点が失われてしま
う。そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に鑑
み、淡混合ガスの空気混入量を増加させると言う要求
と、補炎の量をできるだけ少なくすると言う二律背反す
る要求を解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そして、上記した目的を
達成するための本発明は、燃料ガス或いは高濃度の燃料
ガスで満たされ濃ガス炎孔に連通する濃混合ガス室と、
当該濃混合ガス室に隣接して濃度の低い燃料ガスが通過
し淡ガス炎孔に連通する淡混合ガス通過路を備えた燃焼
装置において、前記濃混合ガス室には淡混合ガス通過路
に向かって開口する濃混合ガス噴射口が設けられたこと
を特徴とする燃焼装置である。

【０００８】また上記した発明の実施態様として好まし
い発明は、淡混合ガス通過路には仕切りが設けられ、当
該仕切りで区切られた少なくとも一つの区画には、濃混
合ガス噴射口から放出された燃料ガス或いは高濃度の燃
料ガスと、淡混合ガス通過路を通過する濃度の低い燃料
ガスが混入可能であることを特徴とする。

【０００９】さらに上記した発明の実施態様として好ま
しい発明は、濃混合ガス室に隣接する区画内で濃混合ガ
ス噴射口から放出された燃料ガス或いは高濃度の燃料ガ
スと、淡混合ガス通過路を通過する濃度の低い燃料ガス
が混入され、さらに当該区画に隣接する区画内には、絞
り部が設けられていることを特徴とする燃焼装置であ
る。

【００１０】また同様の目的の実施態様は、濃混合ガス
室に隣接する区画内で濃混合ガス噴射口から放出された
燃料ガス或いは高濃度の燃料ガスと、淡混合ガス通過路
を通過する濃度の低い燃料ガスが混入され、さらに当該
区画に隣接する区画は、炎孔側の開口面積が他端側の開
口面積よりも広いことを特徴とする。

【００１１】さらに上記の発明の実施態様であって、発
明の内容をより具体化した発明は、前記濃混合ガス室は
金属板が所定の隙間を有して重ね合わされたものであ
り、２つの濃混合ガス室が隙間を置いて配置され、当該
隙間によって淡混合ガス通過路が形成され、燃料ガス或
いは高濃度の燃料ガスを供給すると共に複数の開口を有
する燃焼管本体が２つの濃混合ガス室の間に配置され、
燃焼管本体の開口の一部は前記濃混合ガス室と連通し、
開口の残部は２つの濃混合ガス室の隙間に開放されてい
ることを特徴とする燃焼装置である。

【００１２】

【作用】本発明の燃焼装置では、従来技術と同様に濃混
合ガスは濃混合ガス室から濃ガス炎孔に至り、濃ガス炎
孔から噴射されて補炎を発生させる。また淡ガス炎孔か
らは淡混合ガス通過路を経由して淡混合ガスが噴射さ
れ、主炎を発生させる。そして本発明の燃焼装置では、
濃混合ガス室に淡混合ガス通過路に向かって開口する濃
混合ガス噴射口が設けられているので、濃混合ガス室か
ら淡混合ガス通過路内に向かって濃混合ガスが放出され
る。そのため淡混合ガス通過路の一部では、淡混合ガス
に濃混合ガスが混入され、中間的な濃度の混合ガスが生
成される。そしてこの中間的な濃度の混合ガスは、補炎
と主炎の中間から排出され、両者の中間的な火炎を発生
させる。その結果補炎と主炎は円滑に繋がり、補炎の主
炎ホールド作用が増大する。

【００１３】請求項２記載の燃焼装置では、淡混合ガス
通過路に仕切りが設けられており、この仕切りの区画内
で濃混合ガスと淡混合ガスが混合される。そしてこの中
間的な濃度の混合ガスは、当該仕切りを通って炎孔に流
れる。従って、中間的な濃度の混合ガスは、他の淡混合
ガスとの混合機会が少なく、中間的な濃度を維持したま
まで、炎孔から噴射される。従って、請求項２記載の燃
焼装置では、主炎と補炎の中間的な性質をもった火炎が
より明確に発生する。

【００１４】請求項３記載の燃焼装置では、前記した濃
混合ガスと淡混合ガスの混合は、濃混合ガス室に隣接す
る区画内で行われる。従って中間的な濃度の混合ガス
は、濃混合ガス室に隣接した位置から放出される。当該
位置は、淡ガス炎孔に隣接する位置であるため、中間的
な性質をもった火炎は、補炎と主炎の間に発生する。ま
た本発明の燃焼装置では、前記した濃混合ガスと淡混合
ガスが混合される区画の隣の区画に絞り部が設けられて
いる。そのため隣の区画では、淡混合ガスの流速は遅
い。従って淡ガス炎孔から噴射される濃混合ガスおよび
中間的な濃度の混合ガスの噴射速度と、主炎の端部を構
成する淡混合ガスの噴射速度がやや近似する。従って補
炎および中間的な性質を有する火炎は、主炎のホールド
が容易となる。

【００１５】請求項４記載の燃焼装置では、濃混合ガス
と淡混合ガスが混合される区画に隣接する区画の構成に
特徴があり、当該区画は、炎孔側の開口面積が他端側の
開口面積よりも広いので、当該区画での淡混合ガスの流
速は鈍化する。従って先述と同様に淡ガス炎孔から噴射
される濃混合ガスおよび中間的な濃度の混合ガスの噴射
速度と、主炎を構成する淡混合ガスの噴射速度がやや近
似し、主炎のホールドが容易となる。

【００１６】請求項５記載の燃焼装置では、金属板の隙
間によって濃混合ガス室が形成されている。また濃混合
ガス室同志の隙間が淡混合ガス通過路として作用する。
請求項５記載の燃焼装置では濃混合ガスは、燃焼管本体
から供給される。そして濃混合ガスの一部は、連通する
開口を介して濃混合ガス室に流れ込む。また濃混合ガス
の残部は、開口から淡混合ガス通過路内に放出されて空
気と混合され、希釈される。そして濃混合ガス室に入っ
た濃混合ガスは、淡ガス炎孔から噴射されると共に、濃
混合ガス噴射口から淡混合ガス通過路内に放出される。
そして淡混合ガス通過路内を流れる淡混合ガスと混じり
あい、中間的な濃度となって、炎孔から放出される。

【００１７】

【実施例】以下さらに本発明の具体的実施例について説
明する。尚以下の説明では、上下とは、燃焼装置１を炎
孔を上にして設置した状態を基準とする。図１は、本発
明の具体的実施例における燃焼装置の斜視図である。図
２は、図１の燃焼装置をケースに収納した場合の平面図
である。図３は、図１の燃焼装置の分解斜視図である。
図４は、燃焼管本体の正面図（ｂ）と平面図（ａ）であ
る。

【００１８】図５は、濃混合ガス室の正面図（ｂ）と平
面図（ａ）および背面図（ｃ）である。図６は、図５
（ｂ）のＡ−Ａ断面での拡大図である。図７は、図６の
端部の拡大図である。図８（ａ）（ｂ）は、濃混合ガス
室の製造工程を示す説明図である。図９は、図５（ａ）
のＢ−Ｂ断面の上端部の拡大図である。図１０（ａ）
（ｂ）は、濃混合ガス室の製造工程を示す説明図であ
る。図１１は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面の下端部の拡大
図である。

【００１９】図１２は、図１の燃焼装置の拡大平面図で
ある。図１３は、図１の燃焼装置の上端部分の拡大断面
図である。図１４は、炎孔部材の展開図である。図１５
は、図１のＣ平面での断面図である。図１６は、図１の
Ｄ平面での断面図である。図１７は、一方の濃混合ガス
室と炎孔部材を外した状態での燃焼装置の斜視図であ
る。

【００２０】図１８は、図１の燃焼装置の一部断面斜視
図である。図１９は、濃混合ガス室と炎孔部材との関係
を示した説明図である。図２０は、図１９のＦ方向矢視
図である。図２１は、図１９のＧ方向矢視図である。図
２２は、図１９のＨおよびＩ方向矢視図である。図２３
は、本発明の変形実施例で採用する仕切り短冊の説明図
である。図２４は、本発明の変形実施例における濃混合
ガス室と炎孔部材との関係を示した説明図である。

【００２１】本実施例の燃焼装置１は、図２の様に、ケ
ース４に並列に並べて使用されたり、単独で使用される
ものである。燃焼装置１の構成は、図３の様に燃焼管本
体２と、２枚の濃混合ガス室３および炎孔部材５によっ
て成る。燃焼管本体２は、一枚の鋼板をプレスして表面
に凹凸を有する展開図形を成形し、これを曲げ加工した
後スポット溶接によって接合されたものである。スポッ
ト溶接は、周囲のフランジ部７の他、後記する導通部１
２の中間部１０でも行われている。組み立て後の燃焼管
本体２の形状は、図４（ａ）の様な正面板８と、これに
対称形状の裏板９が重ね合わされたものである。燃焼管
本体２の外観は平たい形をしており、頂部２２を有し、
周囲はガスが漏れない様に閉塞されている。そして内部
には正面板８と裏板９の間によって一連の気体流路が形
成されている。即ち正面板８と裏板９の凹凸が合致する
部分では、金属板同志が隙間を形成して配列された状態
となっており、この隙間によって気体流路が形成され
る。

【００２２】本実施例で採用する燃焼管本体２では、気
体流路は、大きく分けて混合部１１と、導通部１２と、
放出部１３からなる。気体流路の入口から説明すると、
燃焼装置１の下側角には、図１，図３，図４，図１８の
様に、燃料ガス導入孔１４が開口している。そして燃料
ガス導入孔１４の内部は、断面積が次第に大きくなり、
さらに流路は大きく方向を変えて混合部１１が形成され
ている。混合部１１の末端は、燃焼管本体２の中程の高
さの位置の長手方向全域に渡って延びている。そして導
通部１２は、混合部１１の末端と、放出部１３を繋ぐも
のであり、混合部１１の末端に連続し、燃焼管本体２の
長手方向全域に渡って延びている。導通部１２の断面
積、即ち当該部分での正面板８と裏板９の隙間は、図１
５，１６の様に小さい。

【００２３】放出部１３は、燃焼管本体２の上端部に位
置し、長手方向全域に渡って延びている。放出部１３の
断面積、言い換えれば当該部分での正面板８と裏板９の
隙間は、図１５，１６の様に大きい。放出部１３の外表
面には、正面板８と裏板９の双方に、それぞれ５か所の
突出部（外側に向かって突出する突起）１５が設けられ
ている。そして突出部１５には、それぞれ一つづつ開口
１６が設けられている。この開口１６は、バーリング加
工によって形成されたものであり、縁が正面板８等の表
面から垂直に立っている。

【００２４】放出部１３の外表面の内、その他の平坦部
１８は、外側から見て、突出部１５よりも凹んでおり、
当該部分にも開口２０が設けられている。開口２０は、
前記した突出部１５の開口１６よりも小さい。平坦部１
８の開口２０は、端部を除いて平坦部１８にそれぞれに
４個づづ設けられている。開口２０の間隔は、均等では
なく、突出部１５側に偏って設けられている。この様に
突出部１５側に開口２０を偏って設けた理由は、後記す
る様に突出部１５に濃混合ガス室３が密接されるため、
突出部１５側には混合ガスが流れにくくなるためであ
り、開口２０を均等に配すると、突出部１５の上部での
火炎が小さくなりがちであることを配慮したものであ
る。放出部１３の頂部２２には開口は無い。

【００２５】次に濃混合ガス室３の構造について説明す
る。濃混合ガス室３も、前記した燃焼管本体２と同様
に、一枚の鋼板をプレスして凹凸を有する展開図形を成
形し、これを曲げ加工したものである。濃混合ガス室３
も、スポット溶接を利用するが、スポット溶接は、燃焼
管本体２と一体的に行われるので、ここでは、外観形状
だけについて説明する。

【００２６】尚図５は、濃混合ガス室３の正面図（ｂ）
と平面図（ａ）および背面図（ｃ）であるが、図５では
濃混合ガス室３の裏表面の内、内部に入る方を正面図と
してあらわしている。濃混合ガス室３は、図５，６，１
５，１６の様に、内面板２３と外面板２５とが隙間をお
いて配置され、面積の狭い頂部３４を備え、他の周囲は
ガスが漏れない様に折り返されたものである。そして内
面板２３と外面板２５との隙間によって濃混合ガス室３
の内部に閉塞された空間が形成されている。

【００２７】濃混合ガス室３の内面板２３と外面板２５
は、いずれも全体形状が凹状をしており、長手方向の両
端にはフランジ部２４が設けられ、内面板２３と外面板
２５は当該フランジ部２４で接している。濃混合ガス室
３の内面板２３の凹所には、図５（ｂ）の様に複雑な形
状の突条２６，２８，３０が設けられている。即ち内面
板２３には短方向に延びる５条の突条２６が等間隔に設
けられている。

【００２８】また５条の突条２６の下側を長手方向に連
続させる比較的高さの低い突条２８が設けられている。
さらに５条の突条２６の上部を長手方向に連続させる突
条３０が設けられている。５条の突条２６と並ぶ高さの
位置であって、フランジ２４と凹所との間には、膨出部
２７が設けられている（図５，図７参照）。膨出部２７
の機能は、燃焼装置１を組み立てた際、濃混合ガス室３
の角と、燃焼管本体２の角を密着させ、当該部分に隙間
ができないようにするものである。

【００２９】５条の突条２６には、それぞれ孔３１が設
けられている。そして本実施例の燃焼装置１に特有に構
成として、突条３０と頂部の間にある内壁部２９に、濃
混合ガス噴射口３２が設けられている。濃混合ガス噴射
口３２は、本実施例では丸孔であり、一定の間隔を開け
て多数設けられている。濃混合ガス噴射口３２の個々の
大きさは、前記した濃ガス炎孔３５と同程度で有るが、
その数は４分の１程度である。

【００３０】濃混合ガス室３の外面板２５には、濃混合
ガス室３側に突出する突起（外部から見るとすり鉢状の
凹部）３３が５つ設けられている。突起３３の頂面の位
置は、前記した内面板２３の５条の突条２６の真裏の位
置に一致する。

【００３１】また外面板２５には、６つの小突起３９が
設けられている。本実施例の燃焼装置は、左右２つの濃
混合ガス室３を有するが、小突起３９は、左右の濃混合
ガス室３で異なる位置に設けられている。この小突起３
９の作用は、図２の様に燃焼装置を並列に並べて配置し
た際に、燃焼装置間に隙間を持たせるものであり、燃焼
装置の過度の温度上昇を抑制する効果がある。また小突
起３９は、燃焼装置の温度が上昇し、例え濃混合ガス室
３が変形しても、隣合う燃焼装置の間で空気流路を確保
する作用がある。

【００３２】濃混合ガス室３の頂部３４には、補炎の濃
ガス炎孔３５が一列に配置されている。濃混合ガス室３
の内部構造に目を移すと、外面板２５の突起３３の頂面
は、内面板２３の５条の突条２６の裏面と接し、他の部
分では、外面板２５と内面板２３の間にはいずれも僅か
な隙間がある。

【００３３】濃混合ガス室３の細部について付記する
と、濃混合ガス室３の頂部３４でのフランジ部２４から
凹所へ至る間では、外面板２５の突端部に折り返しリブ
３７が設けられており、この折り返しリブ３７は、濃混
合ガス室３の頂部３４の角の部分を覆っている（図８，
図９参照）。この様に構成した理由は、濃混合ガス室３
の頂部３４の角から混合ガスが漏れることを防ぐためで
ある。また濃混合ガス室３の下端部では、内面板２３の
突端部に折り返しリブ３８が設けられており、この折り
返しリブ３８は、折り返されて濃混合ガス室３の下部の
角の部分を覆っている（図１０，図１１参照）。

【００３４】次に炎孔部材５について説明する。本実施
例で採用する炎孔部材５は、一枚の板をプレス成形し、
さらにそれを順次折り曲げて作られたものである。即ち
本実施例で採用する炎孔部材５は、一枚の鋼板をプレス
した図１４の様な形状の展開板４０から作られる。展開
板４０の形状は、１０枚の仕切り短冊４１，４２，４
３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０がそれ
ぞれ幅の極めて薄い３つの接続片５１によって繋がった
ものである。

【００３５】各仕切り短冊には、後記するエンボス加工
と孔加工がなされている（図１４には図示を省略）。本
実施例で採用する炎孔部材５は、それぞれの仕切り短冊
が、図１３の様に接続片５１から、互い違いの方向に折
り曲げられ、全体として４角柱状をしたものである。炎
孔部材５を折り曲げた時、各仕切り短冊４１，４２，４
３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０に設け
られた、エンボス加工部は、凸部同志が当接し、各仕切
り短冊間には、図１２の様に隙間６３が形成される。炎
孔部材５の各仕切り短冊は、淡混合ガス通路を区画する
仕切り壁となる。またエンボス加工部によって形成され
る隙間６３は、淡混合ガスを整流して通過させる働きを
し、上端の開口は、淡ガス炎孔５２として機能する。

【００３６】仕切り短冊のエンボス加工および孔加工
は、最外部にある２つ仕切り短冊４１，５０が同一であ
り、また次の仕切り短冊４２と仕切り短冊４９が同一で
ある。そして残りの仕切り短冊４３、４４、４５、４
６、４７、４８のエンボス加工および孔加工はいずれも
同一である。各仕切り短冊のエンボス加工および孔加工
を説明すると次の通りである。各仕切り短冊のエンボス
加工および孔加工は、説明を簡単にするために、各仕切
り短冊を折り曲げて４角柱状の炎孔部材５を構成した状
態を基準として説明する。

【００３７】仕切り短冊４１，５０を図１９の様に折り
曲げた状態で矢印Ｆ方向から見ると、図２０の様であ
る。即ち仕切り短冊４１，５０の下側（接続片５１寄り
の位置に相当）には長手方向に連続する突条５３が設け
られている。また２つの丸突起５５を有する。そして仕
切り短冊４１，５０の中央部には、長手方向に多数の孔
５６が設けられている。さらに仕切り短冊４１，５０の
接続片５１と反対側の位置には、四角のエンボス加工５
７がなされている。

【００３８】仕切り短冊４２，４９のエンボス等は、図
２１の様であり、大きさの異なる２種類の四角のエンボ
ス加工６０，６１がなされている。そして上側に位置す
る大きい方のエンボス加工部６０の中央寄りの位置に
は、細長い孔６２が設けられている。

【００３９】仕切り短冊４３、４４、４５、４６、４
７、４８エンボス等は、図２２の様であり、エンボス加
工は、前記した仕切り短冊４２，４９と全く同一であ
る。但し仕切り短冊４３、４４、４５、４６、４７、４
８では、孔６６の幅が前記した仕切り短冊４２，４９の
孔６２の約２倍である点が異なる。

【００４０】次に、本実施例の燃焼装置１の各部材同志
の関係について説明する。本実施例の燃焼装置１では、
燃焼管本体２を中心として、左右に濃混合ガス室３が配
置され、さらに燃焼管本体２の上部であって、濃混合ガ
ス室３の間に炎孔部材５が装着されたものである。燃焼
管本体２と濃混合ガス室３の位置関係は、濃混合ガス室
３が燃焼管本体２の頂部２２よりも突出した状態で並列
に配置されている。言い換えれば燃焼管本体２の頂部２
２は、濃混合ガス室３の頂部３４よりも下にあり、燃焼
管本体２は、濃混合ガス室３によって挟まれた谷間にあ
る。従って燃焼管本体２の頂部２２には、濃混合ガス室
３の内壁部２９同志によって挟まれた空間が存在する。
この空間によって淡混合ガス通過路７０が形成される。
淡混合ガス通過路７０は、上部の淡ガス炎孔５２に連通
し、淡混合ガスは、後記する様に当該淡混合ガス通過路
７０内で混合が促進されつつ立ちのぼって行く。

【００４１】燃焼管本体２と濃混合ガス室３が組み合っ
た状態では、燃焼管本体２の放出部１３に設けられた突
出部１５と、濃混合ガス室３の内面板２３の突条２６が
密着されている。従って、突起以外の部分、より具体的
には燃焼管本体２の平坦部１８と、濃混合ガス室３の平
坦部７１の間には、空間流路７３が形成される。この空
間流路７３は、淡混合ガス通過路７０の一部として機能
する。

【００４２】また燃焼管本体２と濃混合ガス室３が組み
合った状態では、図１５の様に燃焼管本体２の開口１６
は、濃混合ガス室３の孔３１と合致される。本実施例で
は、燃焼管本体２の開口１６にはバーリング加工が施さ
れていて、開口１６の周囲は立っているので、開口１６
の周囲は濃混合ガス室３の孔３１と嵌合し、連通する。

【００４３】炎孔部材５は、濃混合ガス室３の内壁部２
９同志によって挟まれた空間、即ち淡混合ガス通過路７
０であって、燃焼管本体２の頂部から少し離れた位置に
ある。炎孔部材５は、最外面にある仕切り短冊４１，５
０の突条５３が、濃混合ガス室３の突条３０の段部に乗
り、さらに仕切り短冊４１，５０の丸突起５５が、濃混
合ガス室３の内壁部２９に当接して位置決めされる。

【００４４】淡混合ガス通過路７０の上端側は、炎孔部
材５の仕切り短冊によって、複数の区画に仕切られてい
る。各区画の様子は、図１９の様である。区画を濃混合
ガス室３側から中央に向かって順を追って説明すると、
濃混合ガス室３の内面板２３と、仕切り短冊４１（５
０）によって第１区画８０が形成されている。第１区画
８０は、突条の上部分だけに存在するので、淡混合ガス
通過路７０の下部とは、孔５６の部分のみで連通する。
第１区画８０の隣は、仕切り短冊４１（５０）と仕切り
短冊４２（４９）によって囲まれる区画８１である。当
該区画８１は、下部燃焼管本体２側が狭く、炎孔側が広
い。その他の区画８２，８３，８４は、いずれも下部燃
焼管本体２側と炎孔側の広さが等しい。

【００４５】本実施例の燃焼装置１では、燃焼管本体２
と濃混合ガス室３との接合にスポット溶接が利用されて
いる。即ち上記した位置関係に燃焼管本体２、濃混合ガ
ス室３および炎孔部材５が配置された状態で、燃焼管本
体２と濃混合ガス室３の端部同志、即ち燃焼管本体２の
フランジ部７と濃混合ガス室３のフランジ部２４同志が
スポット溶接により接合される。

【００４６】また本実施例では、双方の濃混合ガス室３
の外面板２５にある突起３３の裏面（外部から見ると凹
部の奥）にスポット溶接の電極が当接され、燃焼管本体
２と濃混合ガス室３が接合されている。その結果、図１
６の様に濃混合ガス室３の内面板２３、外面板２５およ
び燃焼管本体２の突出部１５の三者は、一体的に接合さ
れている。

【００４７】本実施例の燃焼装置は、内面板２３、外面
板２５および燃焼管本体２の突出部１５の三者が、スポ
ット溶接によって一体的に接合されているので、各気体
流路を構成する金属板は、接合部間の間隔が短く、撓み
にくい。そのため本実施例の燃焼装置１に着火後、燃焼
装置１自体の温度が上昇しても、熱膨張による気体流路
の変形は少なく、燃焼状態は安定している。

【００４８】次に、本実施例の燃焼装置１の混合ガスの
流れについて説明する。本実施例の燃焼装置１では、燃
焼管本体２の導入孔１４に図示しない燃料ガスノズルが
挿入される。ガスノズルの挿入状態は、通常のブンゼン
式燃焼バーナと同様であり、導入孔１４とガスノズルの
間には隙間あるいは開口があり、燃焼管本体２には燃料
ガスと共に空気が混入される。空気の燃料ガスに対する
混合割合は、理論空気量の４０％程度であり、燃料ガス
濃度の高いものである。この濃混合ガスは、導入孔１４
から混合部１１に至り、方向を変える際に２枚の金属板
である正面板８および裏板９によって作られた気体流路
の内壁面と当接して混合が促進される。

【００４９】そして濃混合ガスは、混合部１１から導通
部１２を経て放出部１３へ入る。ここで本実施例では、
導通部１２は、断面積が小さく作られており、細い流路
であるため、混合部１１のガスは、当該部分で絞られ、
導通部１２の長手方向の各位置から、ほぼ均等な割合で
放出部１３に入る。

【００５０】放出部１３に入った濃混合ガスは、開口１
６および開口２０から放出される。以後の混合ガスの経
路は、濃混合ガスの流れと淡混合ガスの経路および中間
的な濃度の混合ガス経路に別れるので、それぞれ別々に
説明する。濃混合ガスの流れから説明すると、濃混合ガ
スは、放出部１３の突出部１５に設けられた開口１６か
ら濃混合ガス室３に入る。すなわち前記したように、放
出部１３の突出部１５はバーリング加工がされており、
バーリング加工部は濃混合ガス室３の突条２６に設けら
れた孔３１に挿入されており、燃焼管本体２の開口１６
と、濃混合ガス室３の孔３１は連通している。そのため
燃焼管本体２に設けられた孔の内、突出部１５に設けら
れた開口１６から放出される濃混合ガスは、全て濃混合
ガス室３に入る。濃混合ガス室３に導入されるガスの量
は、燃焼管本体２から放出される全ガス量の約３０％で
ある。

【００５１】開口１６、孔３１を経て濃混合ガス室３に
入った濃混合ガスは、濃混合ガス室３の外面板２５に当
たり、外面板２５と内面板２３の隙間によって形成され
る気体流路を上昇する。しかしながら、開口１６の真上
には図１５の様に外面板２５の突起３３があり、さらに
この突起３３の頂面は、内面板２３の裏側にスポット溶
接されているので、濃混合ガスは、真上には昇ることが
できない。そのため濃混合ガスは、すり鉢状の凸面に沿
って広がり、図１８の矢印の様に濃混合ガス室３の長手
方向の全域に渡って均一に上昇することとなる。

【００５２】そして濃混合ガスは、頂部３４にある濃ガ
ス炎孔３５から均一に外部に噴射される。濃混合ガス室
３は、周囲が閉塞していて、空気が侵入することはない
ので、濃混合ガス室３を経由して濃ガス炎孔３５から噴
射された混合ガスは、燃焼管本体２から放出された濃混
合ガスそのものであり、燃料ガスの濃度が高い。

【００５３】次に淡混合ガスの経路について説明する。
前述の放出部１３に入った濃混合ガスの内、平坦部１８
に設けられた開口２０から放出された濃混合ガスは、図
１６，１７の様に燃焼管本体２と濃混合ガス室３の間で
構成される空間流路７３に放出されて上昇する。ここで
空間流路７３は、図１６の様に下部が開放されている。
そのため開口２０から放出された濃混合ガスには、下部
の開口７６から吸入された空気が混入され、淡混合ガス
となる。そして淡混合ガスは、淡混合ガス通過路７０に
入る。さらに淡混合ガスは、互いに混合を進めつつ淡混
合ガス通過路７０から均等に上昇し、炎孔部材５で仕切
られた区画８０，８１，８２，８３，８４等に入る。炎
孔部材５に入った淡混合ガスの内、区画８２，８３，８
４等の下部燃焼管本体２側と炎孔側の広さが等しい区画
に入った混合ガスは、初期の淡混合ガスの濃度と流速を
ほぼ維持した状態で、淡ガス炎孔５２から外部に噴射さ
れる。従って淡ガス炎孔５２の大部分からは、淡混合ガ
スが均等に噴射される。

【００５４】次に、本実施例の燃焼装置１の最も特徴的
なガス経路である中間的な濃度の混合ガスについて説明
する。中間的な濃度の混合ガスは、本実施例の燃焼装置
１では、淡混合ガス通過路７０の内、最も外側の区画
内、即ち濃混合ガス室３に隣接する第１区画８０内で混
合される。濃混合ガス室３に隣接する第１区画８０は、
前記した様に濃混合ガス室３の内面板２３と、炎孔部材
５の最も外側の仕切り短冊４１によって囲まれている。

【００５５】ここで本実施例の燃焼装置１では、濃混合
ガス室３の内面板２３の内壁部２９に、濃混合ガス噴射
口３２が設けられている。そのため本実施例の燃焼装置
１では、当該濃混合ガス噴射口３２から、淡混合ガス通
過路７０内の第１区画８０に濃混合ガスが放出される。
ただし濃混合ガス噴射口３２は、濃ガス炎孔３５に比べ
て数が少ないので、噴射される濃混合ガスの量は比較的
少量である。一方第１区画８０は、孔５６を通じて隣の
第２区画８１と連通しており、さらに第２区画８１は淡
混合ガス通過路７０の下部と連通しているので、第１区
画８０には、淡混合ガスが流れ込む。ただし仕切り短冊
４１（５０）の孔５６は小さく、加えて隣の第２区画８
１の下部は狭いので、第１区画８０に流れ込む淡混合ガ
スの量は比較的少ない。

【００５６】第１区画８０内では、この様に濃混合ガス
噴射口３２から濃混合ガスが放出され、さらに孔５６か
ら淡混合ガスが流れ込むので、両者が交じり合う。そし
て第１区画８０内では、濃混合ガス噴射口３２より上部
においては、他の区画とガスの行き来は無いので、最も
外側の炎孔８７からは、中間程度の濃度の混合ガスが噴
射される。

【００５７】次にその隣の第２区画８１に注目すると、
当該区画からは、淡混合ガスが比較的緩やかな流速で噴
射される。即ち第２区画８１は、前述の様に下部が狭
く、上部が広い。加えて第２区画８１に入った淡混合ガ
スの一部は、孔５６を通じて第１区画８０に流れ込む。
また第２区画８１と第３の区画８２を連通する孔６２
は、他の区画８２，８３，８４同士を連通する孔６６の
半分の面積しか無いので、他の区画から第２区画８１に
流れ込む淡混合ガスの量は比較的少ない。従って、第２
区画８１では、淡混合ガスの出入りに差があり、炎孔８
８から噴射される淡混合ガスの流速は遅い。

【００５８】本実施例の燃焼装置１では、混合ガスは、
それぞれ上記した経路を辿り、炎孔部材５の淡ガス炎孔
５２の大部分からは、淡混合ガスが早い流速で噴射さ
れ、濃混合ガス室３の濃ガス炎孔３５からは、濃混合ガ
スが噴射される。そして淡混合ガス通過路の一番外側に
位置する炎孔８７からは、中間程度の濃度の混合ガスが
噴射される。また第２列めの炎孔８８からは、淡混合ガ
スが比較的緩やかに噴射される。

【００５９】そのため、淡混合ガスによって発生する主
炎８９の周囲を濃混合ガスによって発生する補炎９０が
包囲し、さらに主炎８９と補炎９０の中間部には、中間
濃度の混合ガスによって発生する中間炎９１と流速の遅
い中間炎９２が存在し、主炎と補炎の間を円滑に接続す
る。従って本実施例の燃焼装置は、主炎８９のリフトを
起こすことなく、燃料ガスを希薄な状態で燃焼させるこ
とができる効果があり、ＮＯ_X の発生を減少させること
ができる。

【００６０】以上の実施例では、淡混合ガス通過路７０
内の第２区画８１での流速を低下させる手段の一つとし
て、第２区画８１と隣の区画８２間にある仕切り短冊４
２（４９）の孔６２を、他の仕切り短冊の孔６６の半分
に設定した。そして孔６２の開口面積を減少させる方策
として、孔の幅を半分に設定した。しかしながらこの方
策は、あくまでも一つの例を開示したに過ぎず、この他
に孔の数を減少させたり、孔の形状を変更して、実質上
の開口面積を減ずる手段が考えられる。

【００６１】図２３は、孔の形状を変更した仕切り短冊
を例示するものである。仕切り短冊９３は、第２区画８
１と第３区画８２の間に位置するものであり、エンボス
加工部の他に正方形の孔９４が設けられている。この孔
９４の総面積は、他の仕切り短冊の孔（図２２の孔６
６）の半分である。勿論孔の形状はこの様な正方形に限
定されるものではなく、丸でも三角でもよい。

【００６２】図２４は、孔の大きさを変更する方策に代
わって第２区画８１内に絞り部を設けることによって同
様の目的を達成するものである。図２４の実施例では、
第２区画８１を構成する仕切り短冊９６の一部、具体的
には孔５６の少し上に位置する部分に、突条９５が設け
られている。そのため当該部分の通過面積が狭くなって
おり、当該部分より炎孔９２側の淡混合ガスの流速は鈍
化する。

【００６３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の燃焼装置
は、濃混合ガス室に淡混合ガス通過路に向かって開口す
る濃混合ガス噴射口が設けられているので、濃混合ガス
室から、淡混合ガス通過路内に濃混合ガスが放出され、
中間的な濃度の混合ガスが生成される。そしてこの中間
的な濃度の混合ガスは、補炎と主炎の中間から噴射さ
れ、両者の中間的な火炎を発生させる。その結果補炎と
主炎は円滑に繋がり、主炎のリフトは防止される。従っ
て本発明の燃焼装置では、従来に増して希薄な混合ガス
を燃焼することができる効果があり、ＮＯ_X の減少にさ
らに寄与する効果がある。また本発明の燃焼装置による
と、補炎発生に要する濃混合ガスは少量で足り、濃淡燃
焼の利点を減じる欠点も無い。

【００６４】請求項２記載の燃焼装置では、仕切られた
区画内で濃混合ガスと淡混合ガスを混合して中間的な濃
度の混合ガスを作り、さらに区画を通じて炎孔から噴射
されるので、中間的な性質を有する火炎が発生し易い効
果がある。

【００６５】請求項３および４記載の燃焼装置では、前
記した濃混合ガスと淡混合ガスの混合は、濃混合ガス室
に隣接する区画内で行わるため、中間的な性質をもった
火炎は、補炎と主炎の間に発生する。加えて請求項３記
載の燃焼装置では、前記した濃混合ガスと淡混合ガスが
混合される区画の隣の区画に絞り部が設けられている。
そのため隣の区画では、淡混合ガスの流速は遅い。

【００６６】同様に請求項４記載の燃焼装置では、隣の
区画の炎孔側の開口面積が他端側の開口面積よりも広い
ので、淡混合ガスの流速は遅い。従って淡ガス炎孔から
噴射される濃混合ガスおよび中間的な濃度の混合ガスの
噴射速度と、主炎を構成する淡混合ガスの噴射速度がや
や近似する。従って本発明の燃焼装置では、補炎と主炎
の繋がりが円滑であり、主炎のリフトが防止される効果
がある。

【００６７】請求項５記載の燃焼装置は、上述の効果に
加えて、燃焼装置の小型化および製造の容易化が達成で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的実施例における燃焼装置の斜視
図である。

【図２】図１の燃焼装置をケースに収納した場合の平面
図である。

【図３】図１の燃焼装置の分解斜視図である。

【図４】燃焼管本体の正面図（ｂ）と平面図（ａ）であ
る。

【図５】濃混合ガス室の正面図（ｂ）と平面図（ａ）お
よび背面図（ｃ）である。

【図６】図５（ｂ）のＡ−Ａ断面での拡大図である。

【図７】図６の端部の拡大図である。

【図８】濃混合ガス室の製造工程を示す説明図である。

【図９】図５（ａ）のＢ−Ｂ断面の上端部の拡大図であ
る。

【図１０】濃混合ガス室の製造工程を示す説明図であ
る。

【図１１】図５（ａ）のＢ−Ｂ断面の下端部の拡大図で
ある。

【図１２】図１の燃焼装置の拡大平面図である。

【図１３】図１の燃焼装置の上端部分の拡大断面図であ
る。

【図１４】炎孔部材の展開図である。

【図１５】図１のＣ平面での断面図である。

【図１６】図１のＤ平面での断面図である。

【図１７】一方の濃混合ガス室と炎孔部材を外した状態
での燃焼装置の斜視図である。

【図１８】図１の燃焼装置の一部断面斜視図である。

【図１９】濃混合ガス室と炎孔部材との関係を示した説
明図である。

【図２０】図１９のＦ方向矢視図である。

【図２１】図１９のＧ方向矢視図である。

【図２２】図１９のＨおよびＩ方向矢視図である。

【図２３】本発明の変形実施例で採用する仕切り短冊の
説明図である。

【図２４】本発明の変形実施例における濃混合ガス室と
炎孔部材との関係を示した説明図である。

【符号の説明】

１ 燃焼装置 ２ 燃焼管本体 ３ 濃混合ガス室 ５ 炎孔部材 １６ 開口 ２０ 開口 ２３ 内面板 ２５ 外面板 ２６ 突条 ３２ 濃混合ガス噴射
口 ３５ 濃ガス炎孔 ７０ 淡混合ガス通過
路 ８０，８１，８２，８３，８４ 区画 ４１，４２，４３，４４，４５ 仕切り短冊 ４６，４７，４８，４９，５０ 仕切り短冊 ５２ 淡ガス炎孔 ５６，６２，６６ 孔 ８７，８８ 炎孔 ９５ 突条

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料ガス或いは高濃度の燃料ガスで満た
   され濃ガス炎孔に連通する濃混合ガス室と、当該濃混合
   ガス室に隣接して濃度の低い燃料ガスが通過し淡ガス炎
   孔に連通する淡混合ガス通過路を備えた燃焼装置におい
   て、前記濃混合ガス室には淡混合ガス通過路に向かって
   開口する濃混合ガス噴射口が設けられたことを特徴とす
   る燃焼装置。
2. 【請求項２】 淡混合ガス通過路には仕切りが設けら
   れ、当該仕切りで区切られた少なくとも一つの区画に
   は、濃混合ガス噴射口から放出された燃料ガス或いは高
   濃度の燃料ガスと、淡混合ガス通過路を通過する濃度の
   低い燃料ガスが混入可能であることを特徴とする請求項
   １記載の燃焼装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の燃焼装置におい
   て、濃混合ガス室に隣接する区画内で濃混合ガス噴射口
   から放出された燃料ガス或いは高濃度の燃料ガスと、淡
   混合ガス通過路を通過する濃度の低い燃料ガスが混入さ
   れ、さらに当該区画に隣接する区画内には、絞り部が設
   けられていることを特徴とする燃焼装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の燃焼
   装置において、濃混合ガス室に隣接する区画内で濃混合
   ガス噴射口から放出された燃料ガス或いは高濃度の燃料
   ガスと、淡混合ガス通過路を通過する濃度の低い燃料ガ
   スが混入され、さらに当該区画に隣接する区画は、炎孔
   側の開口面積が他端側の開口面積よりも広いことを特徴
   とする燃焼装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼
   装置において、前記濃混合ガス室は金属板が所定の隙間
   を有して重ね合わされたものであり、２つの濃混合ガス
   室が隙間を置いて配置され、当該隙間によって淡混合ガ
   ス通過路が形成され、燃料ガス或いは高濃度の燃料ガス
   を供給すると共に複数の開口を有する燃焼管本体が２つ
   の濃混合ガス室の間に配置され、燃焼管本体の開口の一
   部は前記濃混合ガス室と連通し、開口の残部は２つの濃
   混合ガス室の隙間に開放されていることを特徴とする燃
   焼装置。