JP3603949B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置に関するものであり、特に濃淡燃焼方式を採用し、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】
燃料ガスを希薄な状態で燃焼させる方法として、濃淡燃焼方式が知られている。ここで濃淡燃焼方式とは、低濃度の燃料ガスから発生する主炎に高濃度の燃料ガスが燃焼した補炎を隣接させる燃焼方法である。給湯器等に使用される濃淡燃焼方式の燃焼装置として、金属板を重ねてこれらの空隙によってガス流路を形成したものが知られている。
従来技術のこの種の燃焼装置の多くは、６枚の金属板を重ねたものであり、中央の二枚によって低濃度の燃料ガスが通過する淡ガス流路を構成し、側面側のそれぞれ二枚によって高濃度の燃料ガスが通過する濃ガス流路を構成する。
ところで濃淡燃焼方式を採用する燃焼装置は、着火の際に主炎用の開口から不完全燃焼状態の燃料ガスが外部に出てしまい、ガス臭さを感じさせるという不具合があった。そこで本発明者らは、濃ガス流路を淡ガス流路よりも短くして、着火の際に炎孔から濃ガスを先に噴射させ、補炎を先に安定させて不完全燃焼状態の燃料ガスの排出を阻止する燃焼装置を開発した（特願２０００−１９７０７４号）。
上記した特願２０００−１９７０７４号の燃焼装置は、４枚の金属板を重ねたものであり、中央の二枚の金属板によって淡ガス流路が形成され、中央の二枚の金属板の外面と、外側の金属板の内面によって濃ガス流路が形成されている。先に提案した燃焼装置は、当初の目的通り着火の際にガス臭が発生しないばかりでなく、４枚の金属板によって作られているので構造が簡単であるという効果も併せ持つ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特願２０００−１９７０７４号に開示した燃焼装置は、補炎側の燃料ガスを主炎側に先立って噴射させることから、補炎側の濃ガス流路が主炎側の淡ガス流路に比べて必然的に短いものとならざるを得なかった。
このため、燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスと空気とを短い濃ガス流路で自然混合させることが難しく、混合が不充分になりがちであった。
また、混合が不充分な混合ガスの一部を濃ガス流路の途中で下方の淡ガス流路側へ分岐させるため、分岐部の形状によって分岐されるガス量に変動が生じ、濃ガスと淡ガスのガス濃度が不安定となり、安定した火炎を得ることができなかった。
更に、部材の寸法公差などにより製造時に燃料ガスノズルの取り付け位置や角度がずれると一層混合むらや濃度変動を生じ易く、燃焼装置の品質を安定させることが難しかった。
【０００４】
このような事情に鑑みて提案される本発明は、濃ガス流路と淡ガス流路との配置を適切に設定することにより、濃ガスの混合むらを極力低減させると共に淡ガスと濃ガスの濃度比率を安定化させ、安定した火炎を得ることのできる燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために提案される本発明は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、前記空気導入口と主炎孔とを連通させる淡ガス流路と、空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス導入口と、前記濃ガス導入口と補助炎孔とを連通させる濃ガス流路とを備え、前記淡ガス流路と濃ガス流路とは交差しており、前記淡ガス流路の濃ガス流路と交差する部分には、ガス導入開口を備えたベンチュリ部が設けてあり、前記ベンチュリ部を介して濃ガス流路内の燃料ガスの一部を淡ガス流路内に流入させ、主炎孔からは低濃度の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガスが噴射されるようにした。
【０００６】
本発明は、濃ガス流路から淡ガス流路へ濃ガスを分岐させるための構造を改良することを主眼とする。則ち、濃ガス流路を枝分かれさせて淡ガス流路へ流入させるような構造とせず、流路同士を交差させることにより、交差部分で効率良くガスを流入させることに特徴を有するものである。
【０００７】
ここで、主炎孔および補助炎孔を燃焼装置の上部に配し、濃ガス導入口および空気導入口を燃焼装置の側方に配する構造では、濃ガス流路と淡ガス流路とを交差させる形態として種々のものが挙げられる。
例えば、略水平状に延伸させた淡ガス流路に対して濃ガス流路を略垂直状あるいは傾斜させて交差させることができる。逆に、略水平状に延伸させた濃ガス流路に対して淡ガス流路を略垂直状あるいは傾斜させて交差させることも可能である。
いずれの構造であっても、濃ガス流路を移動する空気と濃ガスが混合された濃混合ガスは淡ガス流路を横切り、その際に、濃混合ガスの一部がベンチュリ部に備えたガス導入開口から淡ガス流路内に流入する。
この構造によれば、濃ガス流路との交差部分である淡ガス流路のベンチュリ部の全域から、偏ることなく濃ガス流路内の濃混合ガスの一部を淡ガス流路内に吸引することができる。
則ち、濃ガス流路を二股に分岐させて、分岐した一方の流路から濃混合ガスを淡ガス流路内に流入させる構造に比べて、淡ガス流路内に吸引する濃混合ガスに含まれる空気量と燃料ガス量の比率を極めて安定化させることができる。この結果、濃ガス流路内および淡ガス流路内を流れる混合ガスの濃度比率を安定化することができ、安定した火炎を提供することができる。
【０００８】
本発明の燃焼装置は、複数の板体を重ね合わせて形成することができる。
則ち、同時に提案される本発明は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、４枚以上の板体が重ねられて構成された、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、前記空気導入口と主炎孔とを連通させる淡ガス流路と、空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス導入口と、前記濃ガス導入口と補助炎孔とを連通させる濃ガス流路とを備えており、前記淡ガス流路と濃ガス流路とは交差しており、前記淡ガス流路の濃ガス流路と交差する部分には、ガス導入開口を備えたベンチュリ部が設けてあり、前記ベンチュリ部を介して濃ガス流路内の燃料ガスの一部を淡ガス流路内に流入させ、主炎孔からは低濃度の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガスが噴射されるようにした。
【０００９】
この構造の燃焼装置によれば、請求項１に記載したものと同様に濃ガス流路と淡ガス流路の濃度比率が安定する。
また、流路や開口などの構成部分を板体同士の隙間を用いて形成するので、構造が簡略化され、製造が容易で省コスト化できる。
【００１０】
前記本発明において、淡ガス流路と濃ガス流路との交差部分は、一方の流路が他方の流路を包囲するように形成することができる。
例えば、略水平状に配された淡ガス流路を包囲するように略垂直状あるいは傾斜させて濃ガス流路を配する構造とすることができる。
則ち、濃ガス流路がベンチュリ部（交差部分）において淡ガス流路を挟むように一旦分離させる構造を採ることができる。
この構造によれば、ベンチュリ部において淡ガス流路を挟むようにして濃ガス流路を分流させるので、分流部分の濃ガス流路の断面積を低減できる。これにより、ベンチュリ部における濃ガス流路の断面方向の混合むらが低減し、淡ガス流路側に吸入される燃料ガスの濃度が一層安定する。
淡ガス流路に交差する濃ガス流路は、一旦分流させた後に再度合流させる構造とすることもできる。
【００１１】
前記本発明において、主炎孔の両側に補助炎孔を配置し、前記両側の補助炎孔に供給される濃混合ガスの圧力差を解消する濃混合ガスの連通部を備えた構造とすることができる。
この構造によれば、ベンチュリ部を通過した濃ガスが補助炎孔に至るまでの濃混合ガスの圧力差が取り除かれて均圧化される。
特に、ベンチュリ部において、濃ガス流路が淡ガス流路を挟むようにして分流させる構造では、分流した濃混合ガスの間に圧力差が生じ易い。
そこで、分流した濃ガス流路を流れる濃混合ガスを一旦均圧化させることにより、補助炎孔から噴射される濃混合ガスの圧力差を取り除くことができる。
【００１２】
前記本発明において、濃ガス導入口は主炎孔及び補助炎孔に対して空気導入口よりも遠い位置に設けられた構造を採ることができる。
例えば、空気導入口に対して濃ガス導入口を主炎孔および補助炎孔よりも遠い位置（下方）に配する場合、空気導入口から略水平方向に延伸させる淡ガス流路に対して濃ガス導入口から延伸する濃ガス流路を略垂直または傾斜させて上方へ延伸させることにより、容易に交差させた形状とすることができる。
この構造では、濃ガス導入口が空気導入口の下方に位置する分だけ濃ガス導入口から濃ガス導入部までの濃ガス流路が僅かに長くなり、これによって、空気と燃料ガスの混合が促進される。また、前記したように、淡ガス流路へ流入する空気および燃料ガスは充分混合された状態となるので、淡ガス流路と濃ガス流路との燃料ガスの濃度比率が一層安定する。
【００１３】
前記本発明において、ベンチュリ部から補助炎孔に至る濃ガス流路よりもベンチュリ部から主炎孔に至る淡ガス流路の方が長い構成とすることができる。
この構造によれば、着火の際に補助炎孔から濃ガスを先に噴射させ、補炎を先に安定させてから主炎孔から噴出する淡ガスに着火させて火炎を安定させることができる。これにより、着火の際に不完全燃焼状態の燃料ガスが噴出することが防止され、不快なガス臭が発生しない。
【００１４】
前記本発明において、濃ガス導入部は、淡ガス流路の幅が絞られた構成とすることができる。
この構造によれば、淡ガス流路は、流路幅が絞られていない部分に比べて流速が増加し負圧傾向を呈する。これにより、濃ガス流路を移動する濃混合ガスを、ベンチュリ部を介して効率良く淡ガス流路内に吸入することができる。
また、淡ガス流路の幅を適宜設定することにより、負圧を変えて濃ガスの吸入量を調整することが可能である。
【００１５】
また、前記本発明において、前記ベンチュリ部は、淡ガス流路の下流へ行くほど流路の断面積が増加する構成とすることができる。
この構造によれば、ベンチュリ部における淡ガス流路は流速変動を伴って負圧傾向を呈するので、濃ガス流路から濃混合ガスを効率良く吸入撹拌させて下流側へ送出することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
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。
【００１７】
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の燃焼装置の分解斜視図である。図３は、図１の燃焼装置の平面図及びその拡大図である。図４は、板体のかしめ構造を示す説明図である。図５は、図１の燃焼装置の展開図である。図６は、図５の板体の折り重ね構造を示す説明図である。図７は、図１の燃焼装置における淡ガス流路側の燃料ガスの流れを示す説明図である。図８は、図１の燃焼装置における濃ガス流路側の燃料ガスの流れを示す説明図である。図９は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１０は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図１１は、図１のＤ方向矢視斜視図である。図１２は、図１のＤ方向矢視図である。図１３は、図１の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスの流れを示す説明図である。
【００１８】
本実施例の燃焼装置１は、従来の燃焼装置と同様にケース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。本実施例の燃焼装置１は、バーナ本体１０と炎孔部材１３によって構成されている。
バーナ本体１０は、中央の主構成体２０とその両脇の副構成体１２によって成り、図１，２，５，１１に示すように４枚の金属製板体１５，１６，１７，１８を重ねて作られたものである。
これらの金属板体１５，１６，１７，１８は、いずれもプレス加工によって凹凸形状が設けられたものであり、板体同士の間によって空気又は燃料ガスの流路が形成されている。
またこれらの金属板体１５，１６，１７，１８は、一枚ずつ成形して重ねてもよいが、本実施例では一枚の板を折り重ねた構成が採用されている。
【００１９】
すなわち本実施例では、図５の様に一枚の板を４区分に分けてＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの形状となる様に成形したものが使用されている。各Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの部材の内、両端の部材Ａ，Ｄと、これら隣接する部材Ｂ，Ｃの間には、補助炎孔を構成する開口４１があるため、両者は両端の繋ぎ部３９ によって接合されている。
そしてこれらを図６の様に両端側の部位Ａ，Ｄを中間部のＢ，Ｃの間に折り込み、さらに中間部のＢ，Ｃを折り畳み、結果的に金属製板体１５，１６，１７，１８が重ねられた構成が形成されている。
作業手順としては、先に両端側の部位Ａ，Ｄを折り曲げて中間部のＢ，Ｃの間に重ね、この状態で部位Ａと部位Ｂをトグロックカシメと称されるかしめにより嵌合接合する。また同様に部位Ｄと部位Ｃをかしめにより嵌合接合する。そして最後に中間部のＢ，Ｃを折り畳み、周囲をかしめる。
【００２０】
以下、重ねられた状態を基準として構造を説明する。
本実施例の燃焼装置１では、中央の２枚の板体１６，１７は、互いに対称（掌）形であり、両者が重なり合って主構成体２０が構成されている。
すなわち主構成体２０の形状は、図２の様な正面板となる板体１７と，これに対称（掌）形状の裏板となる板体１６が重ね合わされたものである。主構成体２０の外観は平たい形をしており、頂部２１は開口している。また頂部２１を除く、３方の辺にはフランジ部２０ａが設けられている。ただし、空気導入口２７側の下部は、フランジ部２０ａが切り欠かれている。
【００２１】
フランジ部２０ａの切欠部２０ｃの形状は、図２，図１３の様であり、後記する空気導入開口２７にそって水平方向に切れ込み、さらにベンチュリ部２２の下降傾斜に沿って下方に切り込まれている。
【００２２】
主構成体２０を構成する２枚の板体１６，１７の内部には、当該二枚の板体１６，１７によって一連の気体流路が形成されている。すなわち板体１６，１７が合致する部分では、金属板同士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２８が形成される。本実施例の燃焼装置１では、板体１６，１７によって構成される主構成体２０の気体流路２８は、濃度の低い燃料ガスが通過する。すなわち主構成体２０に形成される気体流路２８は、淡ガス流路として機能する。
【００２３】
本実施例で採用する主構成体２０では、淡ガス流路２８は、大きく分けてベンチュリ部２２、淡ガス混合部２３と、導通部２４と、炎孔部材配置部２５からなる。すなわち淡ガス流路２８は、空気導入口２７から始まり、順次、ベンチュリ部２２、淡ガス混合部２３、導通部２４および炎孔部材配置部２５へと続く。
これらの形状を淡ガス流路２８の入口から説明すると次の通りである。すなわち主構成体２０の下部には、図１，２，１３の様に、空気導入口２７が開口している。空気導入口２７は略楕円形である。そして空気導入口２７の奥側は、短い長さだけ空気導入口２７の端面と同一断面の部位が繋がり、空気導入口２７から少し入ったところにテーパ２２ａがあり、テーパ状に幅が絞られてベンチュリ部２２が形成されている。ベンチュリ部２２は、流路が内側に絞られ、断面積が急激に減少した部分である。
【００２４】
ただしベンチュリ部２２における流路は、下流に向かうにつれて高さが勾配状に下方へ広がっており、断面積は奥に行くほど次第に大きくなっている。また、ベンチュリ部２２は全体として傾斜しつつ下流に延伸している。
また本実施例では、板体１６，１７のベンチュリ部２２を構成する部位は、図９の様に互いに平行である。
【００２５】
ベンチュリ部２２は、淡ガス流路２８の一部を平たく変形させた部分であり、その表面は平面であり、かつ相当の面積を持つ。
そして板体１６，１７のベンチュリ部２２を構成する部位には、図２の様にガス導入開口３１が設けられている。
本実施例の燃焼装置では、ベンチュリ部２２は前記した様に平面であって相当の面積を有するので、多数のガス導入開口３１を設けることができる。具体的には、本実施例では、千鳥状に１９個（図２にはそのうちの１４個のみを描写）のガス導入開口３１が設けられている。
図１３に示すように、濃ガス流路２ｃと淡ガス流路２８とは交差しており、ガス導入開口３１を備えたベンチュリ部２２は、濃ガス流路２ｃ上に配置されている。そのため、濃ガス流路２ｃ内を流れる濃混合ガスは、ベンチュリ部２２を通過し、濃ガス溝４０に至る。また、一部の濃混合ガスは、ガス導入開口３１を介して、負圧が生じているベンチュリ部２２（淡ガス流路２８）内に吸引される。
ガス導入開口３１は、本実施例の様に、面状に広く分布して配することが望ましい。則ち、本実施例では、淡ガス流路２８に対して濃ガス流路２ｃを交差させて配することから、少なくとも、濃ガス流路２ｃとの交差部分の全域に渡ってベンチェリ部２２にガス導入開口３１を配列するのが望ましい。このようにベンチュリ部２２上にガス導入開口３１を設けることにより、濃ガス流路２ｃ内を流れる濃混合ガスを、ベンチュリ部２２全体から偏ることなく濃混合ガスの一部を淡ガス流路２８内へ吸引することができる。
【００２６】
またベンチュリ部２２の下流側にもテーパ部２２ｂが設けられ、当該テーパ部２２ｂによって淡ガス流路２８の幅がしだいに広がっている。そして淡ガス流路２８は大きく方向を変えて淡ガス混合部２３が形成されている。淡ガス混合部２３は、空気流路が大きくカーブする部位であり、大きな曲路である。
淡ガス混合部２３の末端は、主構成体２０の中心部にあり、末端から先の部分は、再度幅が狭くなって導通部２４に繋がっている。導通部２４は、前記した淡ガス混合部２３の１／２程度の幅であり、淡ガス混合部２３の末端を含んで三角形状に広がっている。
【００２７】
導通部２４は、淡ガス混合部２３の末端と、炎孔部材配置部２５を繋ぐものであり、淡ガス混合部２３の末端に連続し、主構成体２０の空気導入口２７側から約１／３の長さに渡って延びている。
【００２８】
炎孔部材配置部２５は、主構成体２０の上端部に位置し、長手方向全域に渡って延びている。
炎孔部材配置部２５の側面には、長手方向に２列の溝２５ａが設けられている。溝２５ａは炎孔部材配置部２５の内側に向かって凹んだものであり、炎孔部材配置部２５の長手方向の全域に渡って延びている。
この溝２５ａは、炎孔部材配置部２５の剛性を高める目的と、燃料ガスと空気との攪拌を促進させる目的によって設けられたものである。
【００２９】
一方、主構成体２０の側面側に配されて副構成体１２を構成する板体１５，１８は、全体形状が略長方形であり、前記した板体１６，１７と同様に、鋼板をプレスして凹凸を設けたものである。板体１５，１８は互いに対称（掌）形であり、いずれも全体形状が凹状をし、長手方向の両端及び下部にはフランジ部１５ａ，１８ａが設けられている。しかしながら、前記した空気導入口２７が位置する部位については、フランジ部１５ａ，１８ａが欠落している。
【００３０】
側面側に配される板体１５，１８における主構成体２０の淡ガス混合部２３に相当する部位は、他と比較して内側に向かって凹んでいる。当該凹部１５ｂ，１８ｂの形状は、淡ガス混合部２３の外形と略一致する。
そして当該凹部１５ｂ，１８ｂの上部は、再度外側に広げられている。すなわち凹部１５ｂ，１８ｂの上端１８ｃは、板体１５，１８の上下の辺に対して平行であり、空気導入口２７に対して奥側から板体１５，１８の全長の１／３程度の長さを占める。当該凹部１５ｂ，１８ｂの上端１８ｃから上の部分は、濃ガス流路形成膨出部１８ｄとなっている。濃ガス流路形成膨出部１８ｄの空気導入口２７側の辺は、傾斜辺１８ｅとなっている。
そして前記した濃ガス流路形成膨出部１８ｄと、空気導入口２７の近傍の部位は、板体１５，１８を膨出させて形成した濃ガス溝４０によって連通されている。
【００３１】
板体１８の上部には溝状の凹部１８ｆと円形の凹部１８ｇが設けられている。溝状の凹部１８ｆは、６個の部分に分割され、板体１８の長手方向の全域に一列に延びている。
一方、円形の凹部１８ｇは前記した溝状の凹部１８ｆの切れ目の上部に設けられている。凹部１８ｆ，１８ｇはいずれもバーナ本体１０の内側に向かって凹んだものである。これらの凹部は、いずれも燃料ガスと空気との攪拌を促進させるものである。ただし円形の凹部１８ｇは、バーナ本体１０を組み合わせる際のかしめ部としての働きもある。板体１５についても、板体１８と同様である。
【００３２】
次に炎孔部材１３について説明する。
本実施例で採用する炎孔部材１３は、凹凸を有する短冊状の板を重ねたものであり、全体として４角柱状をしたものである。
炎孔部材１３は凹凸同士の隙間によって図面の上下に連通する。そして炎孔部材１３の上端の開口は、主炎孔３６として機能する。
炎孔部材１３は、主構成体２０の炎孔部材配置部２５に挿入される。
【００３３】
次に、本実施例の燃焼装置１の各部材同士の関係について説明する。
本実施例の燃焼装置１では、板体１６，１７によって作られた主構成体２０を中心として、その左右に板体１５，１８が配されて副構成体１２が形成されたものである。
主構成体２０と、板体１５，１８は、周囲のフランジ部２０ａ，１５ａ，１８ａを重ね合わせて接合されている。これらの接合にはかしめによる嵌合構造が採用されている。すなわち板体同士を重ねてポンチ状の工具によって打撃し、図４の様な嵌合構造を形成させる。
かしめによる嵌合は、主構成体２０を構成する中央の板体１６，１７と、副構成体１２を構成する側面部の板体１５，１８との間で行なわれる。すなわち中央の一方の板体１６と、これに隣接する側面部の板体１５の間でかしめによる嵌合接合が行なわれ、さらに中央の他方の板体１７と、これに隣接する側面部の板体１８の間についてもかしめによる嵌合接合が行なわれる。
【００３４】
主構成体２０を構成する中央の板体１６，１７と、副構成体１２を構成する側面部の板体１５，１８との間で行なわれる嵌合接合は、前記した板体１５，１８の上部に設けられた円形の凹部１８ｇ内で行なわれる。円形の凹部１８ｇは、主炎孔３６及び補助炎孔２９ａ，２９ｂに近い部位である。このように主炎孔及び補助炎孔に近い部位において中央の板体１６，１７と、副構成体１２を構成する側面部の板体１５，１８との間を接合する理由は、当該部位が高温にさらされ易く、変形し易いためである。
従ってかしめによる接合は、できるだけ炎孔に近い部位で行なうことが望ましく、炎孔部材の側面に相当する部位であることが推奨される。
また本実施例では、円形の凹部１５ｇ，１８ｇの部位でかしめによる嵌合接合が行なわれているので、円形の凹部１５ｇ，１８ｇの内側（内側から見れば当該部位は突起である）が図３ｂの様に主構成体２０の側面と接し、主構成体２０の側面と板体１５，１８の凹部１５ｇ，１８ｇ以外の部位の間に隙間が確保される。
【００３５】
また主構成体２０と、板体１５，１８との内部の接合関係を見ると、主構成体２０と、側面側の板体１５，１８は、下部の空気導入口２７の近傍と、淡ガス混合部２３の近傍で接し、他の部位は離れている。
すなわち下部の空気導入口２７の近傍においては、図１１の様に主構成体２０の空気導入口２７の側面２７ａ，２７ｂと、上面２７ｃ，２７ｄが側面側の板体１５，１８と接し、当該部位に隙間はない。
しかし副構成体１２たる板体１５，１８の開口４６は、空気導入口２７よりも大きく、空気導入口２７の下部は板体１５，１８の開口４６と接していない。従って、バーナ本体１０の下端部は、図１の様に二重構造の開口となっており、主構成体２０の空気導入口２７の下部に、主構成体２０の空気導入口２７の下部の外壁と副構成体１２たる板体１５，１８の開口４６の内側で形成される開口が存在する。そして当該開口は、濃ガス導入口４３として機能する。すなわち濃ガス導入口４３の内部に空気導入口２７が設けられ、両者が二重構造となっている。
なお本実施例では、開口が二重構造となっており、空気導入口２７の下部が直接的に濃ガス導入口４３の壁の一部として機能するので、スペースに無駄がなく、燃焼装置の全高を低くすることができる。
【００３６】
本実施例では、濃ガス導入口４３が空気導入口２７の下方に位置するので、空気導入口２７は、主炎孔３６及び補助炎孔２９ａ，２９ｂに近い位置にあり、濃ガス導入口４３は主炎孔３６及び補助炎孔２９ａ，２９ｂから遠い位置にある。
【００３７】
また主構成体２０のベンチュリ部２２の周囲と、副構成体１２の間は、空隙３３（図７）が形成されている。ベンチュリ部２２の全周囲は副構成体１２と離れており、ベンチュリ部２２の周囲は空隙３３によって包囲されている。
また、ベンチュリ部２２の上部の主構成体２０には濃ガス溝４０で形成される流路を連通させるように均圧孔６０（図２）が設けられている。
【００３８】
また主構成体２０と、副構成体１２の濃ガス流路形成膨出部１８ｄについても板体が離れていて図１０の様に空隙４５が形成されている。ただし主構成体２０の導通部２４は他の部分に比べて幅が狭いので、導通部２４の側面側は他の部位よりも広い空間となっている。空隙４５は、淡ガス流路２８の両側面に位置するものであり、主構成体２０の全長にわたって広がっている。
【００３９】
また主構成体２０の下部の側面に形成された空隙３３と、上部に形成された空隙４５の間には、図１０、図１３に示すように、金属板１５及び１８に設けた濃ガス溝４０で幅が調整された流路が形成されており、この流路は、中央に配された主構成体２０によって左右に仕切られている。
ただ、図１０に示すように、該流路の上流側における主構成体２０には均圧孔６０が設けられており、左右に仕切られた該流路は、均圧孔６０によって連通されており、両濃ガス溝４０と主構成体２０との間には、空隙６０ ' が形成されている。
【００４０】
ここで濃ガス導入口４３から始まる濃ガス流路２ｃを、順を追って説明する。図１３に示すように、空気導入口２７の下部に位置する濃ガス導入口４３から延伸する濃ガス流路２ｃは、ベンチュリ部２２に至る間は略水平状に淡ガス流路２８の下方に位置して相当広い空隙３０を形成する。そして、空隙３０からベンチュリ部２２の空隙３３に至る。この空隙３０および空隙３３は、燃料ガスノズル１１から噴射される燃料ガスおよびファン（不図示）から圧送される空気を自然混合させる混合部４８として働く。
主構成体２０のベンチュリ部２２は、他の部分に比べて幅が狭いので、ベンチュリ部２２と両側の板体１５，１８の間には、図１１，図１２の様に比較的大きな空隙３３がある。この空隙３３はベンチュリ部２２を両側から挟むように略垂直上方へ交差するようにして延伸する。この交差部分は、濃混合ガスの一部を淡ガス流路２８へ流入させる濃ガス導入部４９として機能する。則ち、濃ガス導入部４９では、空隙３３を上方側（下流側）へ移動する濃混合ガスの一部をベンチュリ部２２のガス導入開口３１を介して淡ガス流路２８へ導入する働きを行う。
更に、濃ガス導入部４９は下流側の濃ガス溝４０に連通し、更に空隙４５を介して補助炎孔２９ａ，２９ｂに至っている。
【００４１】
従って主構成体２０と、板体１５，１８との間には、濃ガス溝４０を介して下部の空隙３３と上部の空隙部４５を繋ぐ一連の気体流路３５ａ，３５ｂが形成されている。また当該気体流路３５ａ，３５ｂは、いずれも天面に開放されている。そして本実施例の燃焼装置１では、当該開放面が補助炎孔２９ａ，２９ｂとして機能する。本実施例の燃焼装置１では、主炎孔が直線状であり、副構成体１２によって形成される補助炎孔２９ａ，２９ｂは、主炎孔３６に沿って主炎孔３６の両側に位置する。
また、前記した気体流路３５ａ，３５ｂは、補助炎孔２９ａ，２９ｂに濃混合ガスを供給する濃ガス流路として機能する。
【００４２】
より詳細に説明すると、主構成体２０を構成する板体１６とそれに隣接する板体１５の間には濃ガス溝４０があり、当該濃ガス溝４０が前記した様に濃ガス流路３５ａとして機能する。
一方、主構成体２０を構成する板体１７と、それに隣接する板体１８の間にも濃ガス溝４０があり、当該濃ガス溝４０が、両者の下端近傍から上部にかけて連通していて濃ガス流路３５ｂとして機能する。そしてそれぞれの濃ガス流路３５ａ，３５ｂは、濃ガス溝４０において均圧孔６０で連通されて空隙６０'を形成すると共に、上部が開放され、補助炎孔２９ａ，２９ｂが形成されている。
【００４３】
なお主構成体２０は淡ガス流路２８として機能し、空隙３３は濃ガス流路３５ａ，３５ｂの一部であるから、ベンチュリ部２２においては淡ガス流路２８を濃ガス流路３５ａ，３５ｂが横切るようにして濃ガス流路３５ａ，３５ｂの一部たる混合部４８に包囲されている。
【００４４】
またバーナ本体１０の側面部、より詳細には空気導入口２７側の側面の形状は前記した通りであり、主構成体２０の空気導入口２７の側面に板体１５，１８の内面が接している。しかしながら、空気導入口２７の下部については、板体１６，１７の一部が欠落しており、濃混合ガス導入口４３が開口し、前記した濃ガス流路３５ａ，３５ｂが外部と連通している。また当該部位の主構成体２０には、切欠部２０ｃが設けられている。従って空気導入口２７の下部には比較的広い空隙３０があり、外部に開放されている。
【００４５】
また燃焼装置１の付属品として点火装置３４が設けられている。点火装置３４は、補助炎孔２９ａ，２９ｂの近傍であって、空気導入口２７の上部近傍に位置している。
【００４６】
次に、本実施例の燃焼装置１の燃料ガス及び空気の流れについて説明する。図７および図８に示すように、本実施例の燃焼装置１では、前記したバーナ本体１０の空気導入口２７の下部の濃ガス導入口４３に燃料ガスノズル１１が挿入される。またバーナ本体１０の上流側には図示しない送風機が設けられ、濃ガス導入口４３と空気導入口２７の双方に空気が供給される。
すなわち前記した燃料ガスノズル１１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、濃ガス導入口４３とガスノズル１１の間には隙間あるいは開口があり、当該濃ガス導入口４３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。一方、空気導入口２７からは、空気のみが導入される。
【００４７】
そして前記した濃ガス導入口４３から入った燃料ガスは、混合部４８において空気と混合される。ここで混合部４８は、空隙部３０，３３を合わせたものであり、ある程度の広さを持つ空隙部であるから、燃料ガスと空気は円滑に混合され、濃混合ガスが作られる。
そして濃混合ガスは濃ガス導入部４９に入り、濃混合ガスの一部がガス導入開口３１を介して淡ガス流路２８へ導入される。一方、濃混合ガスの残部は濃ガス溝４０を通って上部の空隙４５に入る。そして図８，１３の様に全域に広がり、上部の補助炎孔２９ａ，２９ｂから外部に噴射される。すなわち燃料ガスの一部は、図１０の様に濃ガス流路３５ａ，３５ｂを主構成体２０の側面に沿って上方に流れ、主構成体２０の両側に設けられた補助炎孔２９ａ，２９ｂから外部に噴射される。
濃ガス流路３５ａ，３５ｂを経由して補助炎孔２９ａ，２９ｂから噴射された混合ガスは、前記した様に理論空気量の４０％程度しか空気が混合されておらず、燃料ガスの濃度が高い。
【００４８】
また本実施例の燃焼装置１では、濃混合ガス流路３５ａ，３５ｂの上部側の空隙４５に入る直前の領域の主構成体２０に均圧孔６０を形成している。
これにより、濃ガス流路３５ａ，３５ｂを通って上昇した濃混合ガスの間に圧力差が生じても、均圧孔６０によって濃混合ガスの移動を生じさせて圧力をバランスさせることができる。
従って、左右の空隙４５には圧力差を取り除いた安定した濃混合ガスが送出され、左右の補炎のバランスを安定させることができる。
【００４９】
一方、混合部４８（空隙部３０，３３）から入った燃料ガスは、図７および図１３の様にベンチュリ部２２の近傍に至り、淡ガス流路２８と交差するようにしてベンチュリ部２２を包囲する空隙３３（分岐部）に向かう。そして燃料ガスの一部は、ベンチュリ部２２に設けられたガス導入開口３１から、主構成体２０の内部に入る。すなわち燃料ガスは、ガス導入開口３１を経由して淡ガス流路２８に入る。
ここで本実施例では、ガス導入開口３１は、主構成体２０の断面積が部分的に狭くなった部位（ベンチュリ部２２）に設けられている。そのため当該部位内を流れる空気は流速が速く、ベンチュリ部２２の内部は負圧傾向となっている。一方、ベンチュリ部２２の周囲は、濃ガス流路３５ａ，３５ｂで包囲されており、ベンチュリ部２２の周囲には、濃混合ガスが十分に存在する。そのためベンチュリ部２２の周囲の濃混合ガスがベンチュリ部 ２２の負圧によって吸い込まれ、濃混合ガスは、空気の流れに対して垂直方向に突入し、主構成体２０（淡ガス流路２８）内を流れる空気と混合される。
【００５０】
則ち、本実施例では、ベンチュリ部２２が、濃ガス流路３５ａ，３５ｂの流路断面全体に渡って交差して設けられているので、濃ガス流路３５ａ，３５ｂに流れる濃混合ガス全体から偏ることなくその一部を淡ガス流路２８へ吸引することができる。
これにより、淡ガス流路２８へ吸引する空気と燃料ガスの比率を極めて安定化することができ、これに伴って、濃ガス流路３５ａ，３５ｂと淡ガス流路２８との濃度比率を安定させることができる。
【００５１】
そして燃料ガスは、淡ガス混合部２３でさらに混合が促進され、導通部２４を経て炎孔部材配置部２５に至り、炎孔部材１３に入って主炎孔３６から外部に噴射される。
【００５２】
本実施例の燃焼装置１では、燃料ガスは、それぞれ上記した経路を辿り、炎孔部材１３の主炎孔３６からは淡混合ガスが噴射され、側面に位置する補助炎孔２９ａ，２９ｂからは濃混合ガスが噴射される。
しかしながら、二つの炎孔に至る距離に注目すると、両者の間には相当の差異がある。すなわち両者の燃料ガスの流路は、前記した濃ガス導入部４９の部位までは略等しい。しかし濃ガス流路３５ａ，３５ｂは略垂直上方へ向けて補助炎孔２９ａ，２９ｂに至り、補助炎孔２９ａ，２９ｂから濃ガスが噴射される。
【００５３】
これに対して主炎孔３６から噴射される淡混合ガスは、濃ガス導入部４９から主構成体２０内の淡ガス流路２８に入った後、大きな曲部たる淡ガス混合部２３を通過し、大きく迂回した後主炎孔３６に至る。そのため図示しない電磁弁を開いて、燃料ガスノズル１１から燃料ガスを導入したとき、二つの炎孔からの燃料ガスの噴射に時間差が生じ、最初に補助炎孔２９ａ，２９ｂから燃料ガスが噴射し、補炎が発生する。そして補助炎孔２９ａ，２９ｂから噴射される燃料ガスは、高濃度であり、燃料ガスにはただちに引火する。また、補助炎孔２９ａ，２９ｂから燃料ガスが噴射された直後は、主炎孔３６から低濃度の燃料ガスが噴射されていないので、低濃度の燃料ガスによって煽られることもない。そのため補助炎孔から噴射される燃料ガスヘの着火は確実である。
【００５４】
そして、補助炎孔２９ａ，２９ｂからの燃料ガスの噴射に遅れて、低濃度の燃料ガスが主炎孔３６から噴射される。この低濃度の燃料ガスが噴射した時には、すでに補炎が安定しており、補炎から火が移って低濃度の燃料ガスは直ちに着火し、主炎が発生する。
また主炎の根元には安定した補炎が存在するので、主炎の基端部を補炎が保持し、主炎の着火直後から火飛びの発生も少ない。
そのため本実施例の燃焼装置では、未燃焼成分が外部に排出されず、ガス臭さによる不快や不安感情を起こさせない。
【００５５】
このように、本実施例の燃焼装置１によれば、淡ガス流路２８と濃ガス流路３５ａ，３５ｂとを交差させた簡単な構造によって、濃ガス流路３５ａ，３５ｂから淡ガス流路２８側へ安定して濃ガスを流入させることが可能となる。これにより、濃混合ガスおよび淡混合ガスの濃度比率が極めて安定し主炎および補炎を安定させることが可能である。
【００５６】
次に本発明の変形例について説明する。
図１４は、本発明の他の実施例における図９に相当する部位での断面図である。図１５は、本発明のさらに他の実施例における図９に相当する部位の要部断面図である。図１６は、図１の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。図１７は、本発明の他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す断面図である。図１８は、本発明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。図１９は、図１８の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す説明図である。図２０は、本発明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
【００５７】
上記した図１の実施例では、ベンチュリ部２２を構成する部位の板は平行である旨を開示したが、例えば図１４の様にテーパー形状を有していて断面積が下流に向かって漸次増大する構成も可能である。
このように下流へ行くほど断面積を増大させることにより、ベンチュリ部２２の内部が負圧となる傾向が強まり、燃料ガスの吸い込みが良好となる。
またベンチュリ部２２は、図１５の様に平面断面が略円弧状のものであってもよい。
【００５８】
またベンチュリ部２２に設けるガス導入開口３１の断面形状は任意であり、例えば図１８（ａ）の様なバーリング形状であって縁を有する形状とすることができる。
また、図２０（ａ）の様な、淡ガス流路２８の内部側へ突出する段部３１ａの端部に、スリット３１ｂを有したガス導入開口３１を設け、スリット３１ｂが段部３１ａに対して濃ガス流路３５ａ，３５ｂの下流側（上部側）となるように配した形状とすることができる。
【００５９】
ガス導入開口３１の形状の相違による作用の違いは次の通りであり、これらを考慮した上で適切な設計を行なうべきである。
すなわち図１６（ａ）の様に、ガス導入開口３１を通常の孔とし、かつ主構成体２０を構成する二つの板１６，１７のベンチュリ部２２の同一位置にガス導入開口３１を設けると、図１６（ｂ）の様に、両側から淡ガス流路２８内に入った濃混合ガス同士が衝突し、混合が促進される。
【００６０】
一方、図１７の様に二つの板１６，１７のベンチュリ部２２の異なる位置にガス導入開口３１を設けると、濃混合ガス同士の衝突が回避されるので、ガス導入開口３１からの濃混合ガスの吸入が円滑に行なわれる。
【００６１】
さらに図１８の様にガス導入開口３１をバーリング孔形状とし、淡ガス流路側に開口３１の縁が突き出した形状を採用すると、濃混合ガスの吸入がより円滑に行なわれる。またガス導入開口３１をバーリング孔形状とすると、縁の部分が淡ガス流路側に突き出すので、図１９の様に淡ガス流路を流れる空気に乱流が生じ、渦巻きの作用によって、濃ガスが空気中に拡散する。
【００６２】
さらに図２０の様なスリット３１ｂおよび段部３１ａで成るガス導入開口３１を設けると、燃料ガスが淡ガス流路側に引き込まれ易い。
【００６３】
以上説明した実施例では、副構成体１２に濃ガス溝４０を設けて当該溝４０を燃料ガスが流れる様に構成したが、逆に主構成体側に濃ガス溝４０を設け、当該部位から濃混合ガスを上方に通過させてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の本発明の燃焼装置によれば、濃ガス流路と淡ガス流路とを交差させるだけの簡単な構成によって濃混合ガスおよび淡混合ガスのガス濃度比率を極めて安定させることができる。これにより、安定した火炎が得られ、品質の安定した燃焼装置を提供することが可能となる。
特に、請求項２に記載の本発明の燃焼装置によれば、簡単な構造により製造が容易で省コスト化することができる。
また、請求項３乃至８に記載の本発明の燃焼装置によれば、濃混合ガスおよび淡混合ガスのガス濃度比率を一層安定させることができ、火炎の安定した燃焼装置を提供できる
【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の燃焼装置の分解斜視図である。
【図３】図１の燃焼装置の平面図及びその拡大図である。
【図４】板体のかしめ構造を示す説明図である。
【図５】図１の燃焼装置の展開図である。
【図６】図５の板体の折り重ね構造を示す説明図である。
【図７】図１の燃焼装置における淡ガス流路側の燃料ガスの流れを示す説明図である。
【図８】図１の燃焼装置における濃ガス流路側の燃料ガスの流れを示す説明図である。
【図９】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１０】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図１１】図１のＤ方向矢視斜視図である。
【図１２】図１のＤ方向矢視図である。
【図１３】図１の燃焼装置における混合促進部材を混合部周辺の燃料ガスの流れと共に示す説明図である。
【図１４】本発明の他の実施例における図９に相当する部位での断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施例における図９に相当する部位の要部断面図である。
【図１６】図１の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
【図１７】本発明の他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す断面図である。
【図１８】本発明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
【図１９】図１８の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す説明図である。
【図２０】本発明のさらに他の実施例の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスと空気の流れを示す斜視図及びその断面図である。
【符号の説明】
１ 燃焼装置
２ｃ 濃ガス流路
２２ ベンチュリ部
２８ 淡ガス流路
２９ａ，２９ｂ 補助炎孔
２７ 空気導入口
３１ ガス導入開口
３５ａ，３５ｂ 濃ガス流路
３６ 主炎孔
４３ 濃ガス導入口
４９ 濃ガス導入部

Claims (7)

1. 低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、
   空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、前記空気導入口と主炎孔とを連通させる淡ガス流路と、空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス導入口と、前記濃ガス導入口と補助炎孔とを連通させる濃ガス流路とを備え、
   前記淡ガス流路と濃ガス流路とは交差しており、
   前記淡ガス流路の濃ガス流路と交差する部分には、ガス導入開口を備えたベンチュリ部が設けてあり、前記ベンチュリ部を介して濃ガス流路内の燃料ガスの一部を淡ガス流路内に流入させ、
   主炎孔からは低濃度の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガスが噴射されるようにしたことを特徴とする燃焼装置。
2. 低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、当該主炎孔から噴射される燃料ガスよりも濃度の高い燃料ガスを噴射する補助炎孔を有した燃焼装置において、
   ４枚以上の板体が重ねられて構成された、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、前記空気導入口と主炎孔とを連通させる淡ガス流路と、空気及び高濃度の燃料ガスが導入される濃ガス導入口と、前記濃ガス導入口と補助炎孔とを連通させる濃ガス流路とを備えており、
   前記淡ガス流路と濃ガス流路とは交差しており、
   前記淡ガス流路の濃ガス流路と交差する部分には、ガス導入開口を備えたベンチュリ部が設けてあり、前記ベンチュリ部を介して濃ガス流路内の燃料ガスの一部を淡ガス流路内に流入させ、
   主炎孔からは低濃度の燃料ガスが噴射され、補助炎孔からは高濃度の燃料ガスが噴射されるようにしたことを特徴とする燃焼装置。
3. 前記交差部分において、一方の流路が他方の流路を包囲するように形成される請求項１または２に記載の燃焼装置。
4. 主炎孔の両側に補助炎孔を配置し、前記両側の補助炎孔に供給される濃混合ガスの圧力差を解消する濃混合ガスの連通部を備えた請求項１及至３のうちのいずれかに記載の燃焼装置。
5. 前記濃ガス導入口は主炎孔及び補助炎孔に対して前記空気導入口よりも遠い位置に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃焼装置。
6. 前記ベンチュリ部から補助炎孔に至る濃ガス流路よりも前記ベンチュリ部から主炎孔に至る淡ガス流路の方が長い請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃焼装置。
7. 前記ベンチュリ部は、淡ガス流路の下流へ行くほど流路の断面積が増加する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃焼装置。

Images