JP3632905B2

JP3632905B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP3632905B2
Application number: JP2000230063A
Authority: JP
Inventors: 隆秋山; 靖隆栗山; 康彦佐藤; 敬長谷川; 秀典畑; 昌明松田; 新悟木村; 雅博井口; 幸治下村; 俊一三木
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2020-07-28
Also published as: JP2002048311A

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、特に金属板を重ねた構造の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、低濃度の燃焼ガスから発生する主炎に高濃度の燃焼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焼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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
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焼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、濃ガス流路の長さ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焼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。
【０００４】
しかしながら特願２０００−１９７０７４号に開示した燃焼装置は、濃ガス流路の長さを短くする必要上、補炎側の燃料ガスと空気との混合が不十分となりがちである。すなわち一般に燃焼装置においては、ノズルから炎孔に至る間の流路の中で燃料ガスと空気とが自然的に混合され、炎孔から燃料ガスと空気とが均一に混ざった状態で噴射される。しかしながら上記した発明は、補炎側の燃料ガスを主炎側に先立って噴射させることを基本とするから、補炎側のガス流路は短いものとならざるを得ず、この間の自然的な混合は多く期待できない。また加えて、特願２０００−１９７０７４号に具体例として開示した燃焼装置は、４枚の金属板によって作られていて構造が簡単であるため混合を促進させるための障害物や曲路を形成させることも困難である。
【０００５】
さらに特願２０００−１９７０７４号に具体例として開示した燃焼装置では、主炎の炎孔の両側に補助炎孔が配されているが、前記した様に４枚の金属を重ねて作られたものであるために流路構成が制約され、両側の補助炎孔に燃料ガスを均等に分配することか困難である。
【０００６】
そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、先に提案した発明の利点を生かしつつ、燃料ガスと空気との混合を促進させ、均一に混ざった混合ガスを噴射させて安定した燃焼を行なう燃焼装置を開発することを課題とするものである。また本発明は、主炎の両側に設けられた補助炎孔に均等に燃料ガスを分配することができる燃焼装置を開発することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、直線状にのび低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、前記主炎孔の両側面に隣接し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、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、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、板体同士の隙間によって形成されて前記空気導入口と主炎孔を連通し主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路と、前記濃ガス導入口と補助炎孔を連通し前記淡ガス流路の両側面に分岐されて両側の補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路と、濃ガス流路の一部を構成し濃ガス導入口から導入された燃料ガスと空気とを混合する混合部と、混合部と補助炎孔の間に設けられた狭窄通路を有し、当該狭窄通路の中間部分に、淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路に燃料ガスを分割する分岐部が設けられ、燃料ガスの一部は混合部から淡ガス流路に流れ込んで主炎孔から低濃度の燃料ガスが噴射され、燃料ガスの一部は混合部から狭窄通路に入りさらに分岐部から淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路に入って補助炎孔から濃度の高い燃料ガスが噴射されることを特徴とする燃焼装置である。
【０００８】
本発明の燃焼装置は、低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、前記した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する燃焼装置であり、濃淡燃焼を実現するものである。そして本発明の燃焼装置では、補助炎孔に至る前に、燃料ガスと空気の混合ガスが狭い狭窄通路を通過する。そのため燃料ガスと空気との混合が促進され、火炎が安定する。さらに本発明の燃焼装置は、４枚以上の板体が重ねられて構成されたものであり、主炎孔の両側面に隣接して補助炎孔が設けられている。このように主炎孔の両側面に隣接して補助炎孔が設けられた燃焼装置は、主炎を保持する機能が高いが、両側の補炎がアンバランスになりがちである。そこで本発明は、この対策として狭窄通路の中間部分に淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路に燃料ガスを分割する分岐部が設けた。すなわち板体を重ねて構成した燃焼装置では、板体をプレス等によって所定の形状に変形して重ね合わせるが、溝や突条等によって流路を構成する場合、溝等の寸法精度は端部に比べて中間部が格段に高い。そのため狭窄通路の中間部は最も寸法精度の高い部位といえる。本発明はこの点に注目したものであり、狭窄通路の中間部分において、燃焼ガスを分割し、左右の補炎部材に割り振られる燃料ガスの量を均等にして補炎のバランスを向上させるものである。
【０００９】
また請求項２に記載の発明は、４枚以上の板体が重ねられて構成され、狭窄通路の一面は、外側に位置する板体を外側に膨出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置である。
【００１０】
本発明の燃焼装置では、狭窄通路の一面を、外側に位置する板体を外側に膨出して作っている。そのため狭窄通路の寸法精度が高い。
【００１１】
【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。
【００１２】
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断面図及びＣ−Ｃ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。
【００１３】
本実施例の燃焼装置１は、従来技術の燃焼装置１０５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とその両脇の補助構成体によって成り、図１，２，５，１１に示すように４枚の金属製板体１５，１６，１７，１８が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。
【００１４】
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。
【００１５】
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１６と，これに対称（掌）形状の裏板となる板体１７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側の上部側は、フランジ部２０ａが切り欠かれている。
【００１６】
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、さらにベンチェリー部２２の傾斜に沿って上方に切り込まれている。また切欠部２０ｃの上辺は、水平にのび、さらにその一部に「コ」の字状の切欠３７が形成されている。当該切欠部２０ｃの周辺は、中間壁体３８となっている。
【００１７】
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（淡ガス流路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。
【００１８】
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ェリー部２２、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、ベンチェリー部２２、混合部２３と、導通部２４と、炎孔部材配置部２５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の下側の角には、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ェリー部２２が形成されている。ベンチェリー部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。
【００１９】
ただしベンチェリー部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高く広がっており、断面積は奥に行くほど次第に大きくなっている。そしてベンチェリー部２２の淡ガス流路２８は、流路の全高がある程度の高さとなった所で、断面積が一定となっている。また本実施例では、板体１６，１７のベンチェリー部２２を構成する部位は、図９の様に互いに平行である。
【００２０】
ベンチェリー部２２は、淡ガス流路２８の一部が平たく変形した部分であり、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のベンチェリー部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、ベンチェリー部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個のガス導入開口３１が設けられている。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が、水平線状又は垂直線上に設けてもよい。また推奨されないが、ガス導入開口３１は１個又は２個といった少数であってもよい。
【００２１】
またベンチェリー部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混合部２３が形成されている。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。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、前記した混合部２３の二分の一程度の幅であり、混合部２３の末端を含んで三角形状に広がっている。
【００２２】
導通部２４は、混合部２３の末端と、炎孔部材配置部２５を繋ぐものであり、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３分の１の長さに渡って延びている。
【００２３】
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。
【００２４】
一方、主構成体２０の側面側に配されて副構成体を構成する板体１５，１８は、全体形状が略長方形であり、前記した板体１６，１８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。
【００２５】
一方、側面側に配される板体１５，１８の主構成体２０の混合部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、混合部２３の外形と略一致する。そして当該凹部１８ｂの上部は、再度外側に広げられている。すなわち凹部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３分の１程度の長さを占める。当該凹部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、溝４０によって連通している。
【００２６】
板体１５，１８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１５，１８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１８ｆ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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
主構成体２０を構成する中央の板体１６，１７と、副構成体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、主炎孔及び補助炎孔に近い部位である。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１８ｇの内側（内側から見れば当該部位は突起である）が図３（ｂ）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１８ｇ以外の部位の間に隙間が確保される。
【００３０】
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、下端の空気導入口２７の近傍と、混合部２３の近傍及び中間壁部３８で接し、他の部位は離れている。すなわち下端の空気導入口２７の近傍においては、図１，１１，１２の様に主構成体２０の空気導入口２７の側面２７ａ，２７ｂと、底面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の上部は板体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１，１１，１２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の上部に、主構成体２０の空気導入口２７の上部の外壁と副構成体たる板体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。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の上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。
【００３１】
また本実施例では、濃ガス導入口４３が空気導入口２７上にあるので、濃ガス導入口４３は主炎孔及び補助炎孔に近い位置にあり、空気導入口２７は、主炎孔及び補助炎孔から遠い位置にある。
【００３２】
また主構成体２０のベンチェリー部２２の周囲と、副構成体の間は、空隙３３が形成されている。ベンチェリー部２２の周囲は、底部を除く三方について副構成体と離れており、ベンチェリー部２２の周囲は、空隙３３によって包囲されている。
【００３３】
また主構成体２０と、副構成体の濃ガス流路形成膨出部１８ｄについても離れていて図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の側面側に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。
【００３４】
前記した主構成体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の間は、図１０（ｂ）、図１３の様に主構成体２０の中間壁体３８と副構成体の内面が接して隙間が無く、上下の空隙３３，４５は、遮蔽されている。ただ図１０ (ａ）のように上下の空隙３３，４５は、唯一、副構成体の溝４０の部分によって連通されている。すなわち副構成体の濃ガス流路形成膨出部１８ｄと、空気導入口２７の近傍の部位に溝４０が形成されており、当該溝４０によって流路形成膨出部１８ｄと、空気導入口２７が連通している。一方、中間壁部３８は平板であるから、中間壁部３８の両側と各板体１５，１８の溝４０との間で狭窄通路４７が形成される。ここで当該狭窄通路４７の部分の細部について説明すると、狭窄通路４７は、図１３の様に中間壁部３８の切欠部３７に位置する。また副構成体の開口部に近傍の板体１５，１８の膨出部の境界線は、図１３の様に中間壁部３８の下端と一致するが、切欠部３７に相当する形状は無い。そのため上部の空隙４５と下部の空隙３３空間を連通する狭窄通路４７は、図１３の様に、中間壁部３８の切欠部分３７に相当する部位については一体であり、狭窄通路４７の中間部に至って中間壁部３８によって左右に仕切られる。
【００３５】
従って主構成体２０と、板体１５，１８との間には、狭窄通路４７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。
【００３６】
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の間には隙間があり、この隙間は、両者の下端近傍から上部にかけて狭窄通路４７を介して連通している。そして当該隙間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の間にも隙間があり、この隙間は、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、上部が開放され、補助炎孔２９ａ，２９ｂが形成されている。
【００３７】
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の上部については、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の上部には比較的広い空隙部３０があり、外部に開放されている。
【００３８】
また主構成体２０のベンチェリー部２２は、他の部分に比べて幅が狭いので、ベンチェリー部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。当該空隙３３は、燃料ガスの分岐部として機能する。また前記した空隙部３０及びベンチェリー部２２側面の空隙３３は、燃料ガスと空気との混合部４８としても機能する。
【００３９】
なお主構成体２０は淡ガス流路として機能し、空隙３３は濃ガス流路３５ａ，３５ｂの一部であるから、ベンチェリー部２２においては、淡ガス流路２８は濃ガス流路３５ａ，３５ｂの一部たる混合部４８に包囲されている。
【００４０】
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。
【００４１】
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。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の上部の濃ガス導入口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。
【００４２】
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。そして濃混合ガスの一部は図８，１３の様に狭窄通路４７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。
【００４３】
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に入る直前に狭い流路（狭窄通路４７）を通過するので、燃料ガスと空気との混合がさらに促進される。また本実施例では、狭窄通路４７は入り口部分においては左右共通であり、通路の中間部分で中間壁部３８によって左右に分けられる。従って左右の通路の開口断面積は、狭窄通路４７の中間部分の断面積だけによって決まる。ここで狭窄通路４７は、板体をプレスして形成された溝４０であり、その内側であって中間部分は、最も成形精度が高い。そのため本実施例の燃焼装置１では、混合部４８で混合された濃混合ガスが均等に左右の濃ガス通路３５ａ，３５ｂに分割され、左右の補炎のバランスが良い。
【００４４】
一方、混合部４８（空隙部３０，３３）から入った燃料ガスの残部は、図７の様にベンチェリー部２２の近傍に至り、淡ガス流路２８の一部たるベンチェリー部２２を包囲する空隙３３（分岐部）に流れ込む。そして燃料ガスの残部は、ベンチェリー部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が、部分的に断面積が狭くなった部位に設けられている。そのため当該部位は流速が速く、内部は負圧傾向となっている。一方、ベンチェリー部２２の周囲は、濃ガス流路３５ａ，３５ｂの一部で包囲されており、ベンチェリー部２２の周囲には、濃混合ガスが十分に存在する。そのためベンチェリー部２２の周囲の濃混合ガスが主構成体２０の負圧によって吸い込まれ、燃料ガスは、空気の流れに対して垂直方向に突入し、主構成体内（淡ガス流路２８）を流れる空気と混合される。
【００４５】
そして燃料ガスは、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。
【００４６】
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、前記した空隙３３（分岐部）の部位まで共通である。しかし濃ガス導入口４３は、空気導入口２７よりも主炎孔及び補助炎孔に近い位置にあり、且つ補助炎孔２９ａ，２９ｂに至る濃ガス流路３５ａ，３５ｂは、空隙３３（分岐部）の近傍から直接的に上部にのびている。そのため濃混合ガスは、空隙３３（分岐部）の近傍から直接的に上部に上がり、補助炎孔２９ａ，２９ｂから噴射される。
【００４７】
これに対して主炎孔３６から噴射される淡混合ガスは、空隙部３０から一旦下側の空隙３３（分岐部）に回り込み、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。また特に、補助炎孔２９ａ，２９ｂから燃料ガスが噴射された直後は、まだ主炎孔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。
【００４８】
そして続いて空隙部３０から下側の空隙３３（分岐部）に迂回し、さらに曲部たる混合部２３を経て、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から噴射する。しかし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た状態で燃焼しており、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。
【００４９】
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。図２１は、本発明のさらに他の実施例における燃焼装置の縦断面図及び狭窄通路部分の拡大図である。
【００５０】
上記した図１の実施例では、ベンチェリー部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。このように下流に向かって断面積を増大させることにより、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。
【００５１】
またベンチェリー部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。
【００５２】
またベンチェリー部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ものや、図２０（ａ）の様な、スリット状のガス導入開口３１を設けると共に、導入開口３１の上流側に段部を設け、段部の端部にガス導入開口３１を位置させてもよい。本実施例では、ガス導入開口は、淡ガス流路内を流れる空気の流れと平行に開口することなる。
【００５３】
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の様に、ガス導入開口３１を通常の孔とし、かつ主構成体を構成する二つの板１６，１７のベンチェリー部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、両側から淡混合ガス流路内に入った濃混合ガス同士が衝突し、混合が促進される。
【００５４】
一方、図１７の様に二つの板１６，１７のベンチェリー部２２の異なる位置にガス導入開口３１を設けると、ガス導入開口３１からの濃ガスの吸入が円滑に行なわれる。
【００５５】
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２０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。
【００５６】
さらに図２０の様な段部と共にガス導入開口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。
【００５７】
以上説明した実施例では、副構成体に溝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。さらに図２１の様に、中間部に設けられた主構成体側の板体１６，１７を外側に膨出させて上下の空隙３３（分岐部），４５を遮蔽する閉塞部５０を作り、この閉塞部５０に開口５１を設けて、この開口５１を狭窄通路として機能させてもよい。本構成によると、閉塞部５０に設けられた開口５１によって淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路３５ａ，３５ｂのそれぞれの上部の空隙４５に燃料ガスが分岐される。本構成では、開口５１の径によって両側の濃ガス流路３５ａ，３５ｂに分割される燃料ガスの量が決まるので、混合部４８で混合された濃混合ガスが均等に左右の濃ガス通路３５ａ，３５ｂに分割され、左右の補炎のバランスが良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明した様に、請求項１に記載の燃焼装置では、補助炎孔に至る前に、燃料ガスと空気の混合ガスが狭い狭窄通路を通過するので、燃料ガスと空気との混合がさらに促進され、火炎が安定する効果がある。
【００５９】
さらに請求項２に記載の燃焼装置では、主炎孔の両側に設けられた補助炎孔に均等に燃料ガスを供給することができ、補炎のバランスがよい。そのため本発明の燃焼装置は、主炎が安定して保持される効果がある。
【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断面図である。
【図１０】図１のＢ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ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の燃焼装置の混合部周辺の燃料ガスの流れを示す説明図である。
【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。
【図２１】本発明のさらに他の実施例における燃焼装置の縦断面図及び狭窄通路部分の拡大図である。
【符号の説明】
１燃焼装置
１０バーナ本体
１１燃料ガスノズル
１３炎孔部材
１５，１６，１７，１８板体
２０主構成体
２２ベンチェリー部
２３混合部
２５炎孔部材配置部
２７空気導入口
２８気体流路（淡ガス流路）
２９ａ，２９ｂ補助炎孔
３１ガス導入開口
３５ａ，３５ｂ気体流路（濃ガス流路）
３６主炎孔
４０溝
４３濃ガス導入口
４７狭窄通路
４８混合部

Claims

直線状にのび低濃度の燃料ガスを噴射する主炎孔と、前記主炎孔の両側面に隣接し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、空気又は低濃度の燃料ガスが導入される空気導入口と、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、板体同士の隙間によって形成されて前記空気導入口と主炎孔を連通し主炎孔に燃料ガスを供給する淡ガス流路と、前記濃ガス導入口と補助炎孔を連通し前記淡ガス流路の両側面に分岐されて両側の補助炎孔に燃料ガスを供給する濃ガス流路と、濃ガス流路の一部を構成し濃ガス導入口から導入された燃料ガスと空気とを混合する混合部と、混合部と補助炎孔の間に設けられた狭窄通路を有し、当該狭窄通路の中間部分に、淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路に燃料ガスを分割する分岐部が設けられ、燃料ガスの一部は混合部から淡ガス流路に流れ込んで主炎孔から低濃度の燃料ガスが噴射され、燃料ガスの一部は混合部から狭窄通路に入りさらに分岐部から淡ガス流路の両側面に設けられた濃ガス流路に入って補助炎孔から濃度の高い燃料ガスが噴射されることを特徴とする燃焼装置。
４枚以上の板体が重ねられて構成され、狭窄通路の一面は、外側に位置する板体を外側に膨出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。