JP3674461B2 - 濃淡燃焼バーナ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、淡炎孔と濃炎孔とを有する濃淡燃焼バーナに関し、特に燃焼量の低下に応じて淡混合ガス/濃混合ガスの比率を大きくしてTDR( Turn Down Ratio)の拡大を可能にしたものに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の淡炎孔と、淡炎孔の両側の複数の濃炎孔と、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備え、淡炎孔に淡炎を形成し且つこの淡炎の両側で濃炎孔に濃炎を形成するようにした濃淡燃焼方式のバーナは広く実用に供されている。例えば、特開平9−170724号公報、特開平9−210321号公報、特開平9−2100322号公報には、この種の濃淡燃焼バーナが提案されている。
【0003】
これらの公報の濃淡燃焼バーナは、ガスと空気の濃混合ガスが導入される燃焼管本体(混合部と導通部と放出部とを有する)と、この燃焼管本体の上方に配設された炎孔部材と、放出部の両側から炎孔部材に亘って形成された淡混合ガス通路と、炎孔部材の頂部の複数の淡炎孔と、放出部と炎孔部材の両側に夫々外面板と内面板とで形成された1対の濃混合ガス通路と、1対の濃混合ガス通路の頂部に形成された濃炎孔とを備えている。前記燃焼管本体の放出部から1対の濃混合ガス通路に濃混合ガスを導くとともに、放出部から淡混合ガス通路に導出した濃混合ガスを空気で希釈してその淡混合ガスを淡混合ガス通路に導き、濃炎孔に濃炎を形成するとともに濃炎孔の間の淡炎孔に淡炎を形成するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記の濃淡燃焼バーナの燃焼能力を過度に低く設定すると、淡側燃焼のガス流速が低下し、火炎が淡炎孔に接近し、淡炎孔形成部材が赤熱したり、逆火が発生したりする。そのため、濃淡燃焼バーナではその燃焼能力を下げるに限度があり、燃焼の最少能力は淡側燃焼の燃焼量に左右される。
【0005】
現行の濃淡燃焼バーナの場合、混合ガスの燃焼量が変化しても、淡混合ガス量/濃混合ガス量の比率はほぼ一定に維持されるため、燃焼量の減少に応じて、淡炎孔に供給されるガス量は燃焼量の減少に比例して減少するだけであるから、濃淡燃焼バーナのTDR( Turn Down Ratio)の拡大を図ることが難しく、燃焼能力をあまり低く設定することができない。濃淡燃焼バーナのTDRを高める為には、淡混合ガス量/濃混合ガス量の比率を、燃焼量の減少に応じて増大させることが必要であるが、現行の濃淡燃焼バーナではそれを達成することは到底不可能である。本発明の目的は、濃淡燃焼バーナのTDRを高め、バーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の濃淡燃焼バーナは、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、前記濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも1対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも1対の対向状の壁部に、前記複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことを特徴とするものである。
【0007】
この濃淡燃焼バーナにおいて、淡混合ガスは淡混合ガス通路を介して淡炎孔に導かれて淡炎を形成し、濃混合ガスは濃混合ガス通路介して濃炎孔に導かれて濃炎を形成する。ここで、濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が、放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも1対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも1対の対向状の壁部に、複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設けてある。
【0008】
濃炎孔と淡炎孔における合計の燃焼量が多くなると、淡混合ガスのガス流量も多くなるから複数のガス噴出孔から噴出するガス流量も多くなる。このとき、対向状に設けられたガス噴出孔から噴出するガス流が高い流速で対向的に衝突し、相互干渉が生じる。そのため、そのガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗が増大して、淡混合ガス/濃混合ガスの比率が小さくなる。しかし、淡混合ガス/濃混合ガスの比率が小さくなっても、淡混合ガスの流量も比較的多いため、淡炎孔における燃焼も安定し、淡炎孔形成部材が赤熱したり、逆火が発生することもない。
【0009】
一方、前記合計の燃焼量が下限近くまで少なくなると、複数のガス噴出孔から噴出するガス流量が減少し、対向状に設けられたガス噴出孔から噴出するガス流が殆ど衝突しなくなる。そのため、そのガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗が減少して、淡混合ガス/濃混合ガスの比率が大きくなる。
このように、合計の燃焼量が多いときの淡混合ガス/濃混合ガスの比率を小さくし且つ合計の燃焼量が少ないときの淡混合ガス/濃混合ガスの比率を大きくすることができるため、濃淡燃焼バーナのTDRを大幅に拡大してバーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることができる。
【0010】
請求項2の濃淡燃焼バーナは、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔は燃焼管本体の頂部板に形成されたことを特徴とするものである。
【0011】
この濃淡燃焼バーナにおいては、淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設けたので、請求項1の発明と同様の作用を奏すると共に、燃焼管本体の頂部板に対向するガス噴出孔を形成するため、ガス噴出孔を対向させる為の構造が簡単になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を給湯機の濃淡燃焼バーナに適用した場合の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1、図2に示すように、濃淡燃焼バーナ1は、燃料ガスに1次空気を混合して濃混合ガスにし、その濃混合ガスを濃混合ガス通路から濃炎孔に供給して濃炎を形成する一方、濃混合ガスを空気で希釈した淡混合ガスにし、その淡混合ガスを淡混合ガス通路から淡炎孔に供給して淡炎を形成するようにしたものである。
【0013】
この濃淡燃焼バーナ1は、燃焼管本体2と、この燃焼管本体2の上方に配設される炎孔部材3と、燃焼管本体2の放出部16と炎孔部材3の前後両側に配設された前後1対の濃混合ガス通路形成部4などを有する。燃焼管本体2は、1枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接によって接合した構造のものであり、正面板10と裏面板11と頂部の頂部板12とを有する。
【0014】
燃焼管本体2は、大別して、燃焼1次空気とガスを導入するガス取入口13と、導入された1次空気とガスを混合して濃混合ガスとする混合部14と、導通部15と、放出部16とを有する。燃焼管本体2の混合部14の始端にはガス取入口13が形成され、このガス取入口13がガスノズル(図示略)に臨み、ガスノズルからのガスと燃焼ファン(図示略)からの1次空気がガス取入口13に導入される。そのガスと1次空気は混合部14を流れる間に混合されて空気過剰率1未満の濃混合ガスになり、その濃混合ガスは導通部15を通って放出部16へ導かれる。
【0015】
図1、図2に示すように、燃焼管本体2の放出部16は、燃焼管本体2の上部に位置して長手方向全域に延びている。この放出部16の部分で正面板10と裏面板11間の間隔は大きく、この放出部16の外表面に突出するように、正面板10と裏面板11には夫々5つの立長の突出部17が形成されている。各突出部17の下部には1つのガス噴出孔18がバーリング加工にて形成されている。
【0016】
図2、図6に示すように、放出部16の外表面のうちの突出部17以外の複数の平坦部19は外側から見て突出部17よりも凹んでおり、各平坦部19には突出部17と同様に外側へ突出部17の突出量の半分程度突出する立長の2つの突部20が形成され、ガス噴出孔18と同高さ位置において、これら突部20にはガス噴出孔18よりも小径のガス噴出孔21〜24が形成されている。突出部17の斜壁部17aにもガス噴出孔21〜24と同径のガス噴出孔25が形成されており、ガス噴出孔21とガス噴出孔25が対向し、ガス噴出孔22とガス噴出孔23が対向し、ガス噴出孔24とガス噴出孔25が対向している。尚、前記平坦部19が、燃焼管本体2の立壁部に相当し、この平坦部19のうち対向する各ガス噴出孔21と25、22と23、24と25が夫々形成され、且つ、ガス通路36に臨み間隔を開けて対向する部分が、1対の対向状の壁部に相当するものである。
【0017】
次に、濃混合ガス通路形成部4について簡単に説明する。
図2、図4に示すように、前後1対の濃混合ガス通路形成部4が設けられているが、それらは前後に対称の構造であり、各濃混合ガス通路形成部4は、前記の燃焼管本体2と同様に、1枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接により接合した構造のものである。
【0018】
図2、図4に示すように、濃混合ガス通路形成部4は内面板30と外面板31と頂部板32とを有し、頂部板32に多数の濃炎孔33が形成され、内面板30と外面板31の間には濃炎孔33に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路34が形成され、この濃混合ガス通路34は全幅に亘って連通している。内面板30には放出部16の5つの突出部17が当接され、バーリング加工されたガス噴出孔18が内面板30の孔に嵌合して接合され、放出部16内の濃混合ガスが5つのガス噴出孔18から濃混合ガス通路34へ導入される。尚、外面板31には複数の円形凹入部35が形成され、これら円形凹入部35の奥端が内面板30と突出部17とに接合されている。
【0019】
次に、炎孔部材3と淡混合ガス通路について説明する。
図3、図5に示すように、淡混合ガス通路は、放出部16の表面の前記の複数の平坦部19と内面板30の間のガス通路36と、放出部16と炎孔部材3の間の混合通路37と、炎孔部材3内に形成される複数のガス通路38〜40及びこれらから分岐するガス通路などからなり、炎孔部材3内のガス通路38〜40及びこれらから分岐したガス通路が淡炎孔41〜43に夫々連通している。
【0020】
図5、図6に示すように、前側と後側のガス通路36には空気導入口44から1次空気が導入され、放出部16から多数のガス噴出孔21〜25を通って噴出した濃混合ガスは、空気導入口44から導入された空気で希釈されて空気過剰率が1以上の淡混合ガスになり、その淡混合ガスが混合通路37を通過する間に混合されてから炎孔部材3内のガス通路38〜40及びそれらに連なるガス通路を通って淡炎孔41〜43に導かれ、淡炎孔41〜43に淡炎を形成する。
【0021】
炎孔部材3も、1枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接により接合した構造のものである。プレス成形した展開成形体には、凹凸部を形成した6枚の短冊板45〜50が形成され、これら短冊板45〜50は、極く狭幅の複数の接続片により接続されており、それら接続片の部位で折り曲げる曲げ加工がなされる。
【0022】
図3に示すように、炎孔部材3の頂部には複数の狭窄部51が形成され、これら狭窄部51と狭窄部51との間の各部において、炎孔部材3には5つの偏平な淡炎孔41〜43が形成され、それら淡炎孔41〜43に淡混合ガスが導かれるように炎孔部材3内のガス通路が形成されている。
【0023】
次に、以上説明した濃淡燃焼バーナ1の作用について説明する。
燃焼管本体2のガス取入口13から導入されて混合部14において混合された濃混合ガスは、導通部15を経て放出部16に導入され、その濃混合ガスの一部は、突出部17の所のガス噴出孔18から前後両側の濃混合ガス通路34に送給され、前後両側の濃混合ガス通路34の上端の濃炎孔33に供給されて濃炎孔33に濃炎を形成する。
【0024】
一方、放出部16からガス噴出孔21〜25を通ってガス通路36に供給された濃混合ガスは空気導入口44から導入された空気で希釈されて淡混合ガスになって混合通路37に流れ、この混合通路37において十分に混合されてから、炎孔部材3内のガス通路38〜40及びそれらに連通したガス通路を経て淡炎孔41〜43へ供給され、淡炎孔41〜43に淡炎を形成する。
【0025】
ここで、図6に示すように、放出部16からガス通路36へ濃混合ガスを噴出させるガス噴出孔21〜25のうち、ガス噴出孔21,25が対向し、ガス噴出孔22,23が対向し、ガス噴出孔24,25が対向しているので、次のような作用が得られる。濃炎孔33と淡炎孔41〜43とに供給される合計ガス量(つまり、濃淡燃焼バーナ1の燃焼量)が多い場合、対向しているガス噴出孔21,25、22,23、24,25からの噴出するガス流の衝突が生じるため、噴出抵抗が大きくなり、ガス通路36へガスが流れにくくなる。
【0026】
その結果、この濃淡燃焼バーナ1における淡混合ガス/濃混合ガスの比率が小さくなる。このとき、燃焼量は多いため、淡炎孔41〜43に供給されるガス量も比較的多く、淡炎孔41〜43における燃焼も安定し、淡炎孔41〜43の近傍の部材が赤熱したり、淡炎孔41〜43に逆火が発生したりすることはない。一方、燃焼量が少なくなり、燃焼量が下限近くまで少なくなった場合、対向しているガス噴出孔21,25、22,23、24,25からの噴出するガス流の衝突は殆ど生じなくなるため、噴出抵抗は小さくなり、ガス通路36へガスが流れやすくなる。その結果、この濃淡燃焼バーナ1における淡混合ガス/濃混合ガスの比率が大きくなる。
【0027】
このように、燃焼量が多いときの淡混合ガス/濃混合ガスの比率を小さくし、燃焼量が少ないときの淡混合ガス/濃混合ガスの比率を大きくすることができるため、濃淡燃焼バーナ1のTDR(Turn Down Ratio ) を大幅に拡大してバーナの性能を高め、濃淡燃焼バーナ1の安全性を高め、濃淡燃焼バーナ1の耐久性を高めることができる。
また、ガス噴出孔21〜25からガス通路36に噴出する濃混合ガスが、ガス通路36内の空気の流れに対して直交する方向に噴出するため、ガス通路36内におけるガスと空気の混合が促進され淡炎孔41〜43における燃焼が安定する。
【0028】
次に、前記の実施形態を変更した変形例について説明する。
1〕前記の突部20は各平坦部19に2つ形成したが、各平坦部19に1つの突部20を形成してもよく、3つ以上の突部20を形成してもよい。また、各突部20は突出部17と同様の立て方向長さを有する突条に形成してもよい。また、各突部20は立て向きに形成する必要はなく、横方向に細長く形成してもよい。更に、各突部20を放出部16の表面から外側へ突出させる代わりに、放出部16の表面から内側へ凹入させてもよい。
【0029】
2〕前記突部20及びガス噴出孔21〜25に代えて、図7に示すような構造を採用してもよい。即ち、放出部16Aの頂部板12Aに左右方向に延びる角溝状の凹部51を形成し、この凹部51の前後両側の対向する立向きの頂壁部に複数組の対向するガス噴出孔52,52を形成してもよい。この複数組の対向するガス噴出孔52,52による作用、効果は前記ガス噴出孔21〜25の作用、効果と同様である。
【0030】
3〕前記突部20及びガス噴出孔21〜25に代えて、図8に示すような構造を採用してもよい。即ち、放出部16Bの頂部板12Bに左右方向に延びる三角溝状の凹部を形成し、この凹部の前後両側の斜めに対向する頂壁部に複数組の対向するガス噴出孔53,53を形成してもよい。この複数組の対向するガス噴出孔53,53による作用、効果は前記ガス噴出孔21〜25の作用、効果とほぼ同様である。
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態及び変形例の構造に種々の変更を付加した形態で実施可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、濃淡燃焼バーナにおいて、濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも1対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも1対の対向状の壁部に、複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことにより、濃炎孔と淡炎孔の合計の燃焼量が多い場合には、対向状のガス噴出孔から噴出する混合ガスの対向的衝突と相互干渉を介して、ガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗を増し、淡混合ガス/濃混合ガスの比率を小さくすることができる。しかも、合計の燃焼量が少ない場合には、前記噴出抵抗を減少させて、淡混合ガス/濃混合ガスの比率を大きくすることができる。その結果、濃淡燃焼バーナのTDRを大幅に拡大してバーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることができる。
【0032】
請求項2の発明によれば、濃淡燃焼バーナにおいて、淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔を燃焼管本体の頂部板に形成したので、前記対向状のガス噴出孔を対向させる為の構造が簡単になる。その他請求項1と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る濃淡燃焼バーナの斜視図である。
【図2】濃淡燃焼バーナの分解斜視図である。
【図3】炎孔部材の要部斜視図である。
【図4】濃淡燃焼バーナの要部縦断面図である。
【図5】濃淡燃焼バーナの要部縦断面図である。
【図6】図2のA−A線断面図である。
【図7】変形例に係る燃焼管本体の放出部の要部断面図である。
【図8】別の変形例に係る燃焼管本体の放出部の要部断面図である。
【符号の説明】
1 濃淡燃焼バーナ
2 燃焼管本体
3 炎孔部材
12,12A,12B 頂部板
16 放出部
19 平坦部(立壁部)
21〜25 ガス噴出孔
34 濃混合ガス通路
36 ガス通路(淡混合ガス通路の一部)
Claims (2)
- 淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、
前記濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、
前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも1対の対向状の壁部を有し、
前記少なくとも1対の対向状の壁部に、前記複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、
前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことを特徴とする濃淡燃焼バーナ。 - 淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、
前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、
前記対向状のガス噴出孔は燃焼管本体の頂部板に形成されたことを特徴とする濃淡燃焼バーナ。
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