JP4074743B2 - バーナの炎口構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナの炎口構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば液体燃料の気化ガスを燃焼させる気化式燃焼装置のバーナにあっては、特開平11−141818号公報等に見られるように平板状のバーナトップの所定の領域に、バーナの幅方向とこれに直行する方向とに縦横に並ぶように密集させて配列した複数の炎口を配列したものが知られている。さらに、上記公報に見られるように、この種のバーナでは、上記所定の領域(以下、ここでは炎口配列領域という)の両側方(バーナの幅方向における両側方)に配設した多数の二次空気供給孔から、前記炎口配列領域の複数の炎口から立ち上がる燃焼炎に燃焼用の二次空気を供給するようにしたものも知られている。
【0003】
ところで、この種のバーナでは、前記炎口配列領域に配列される各炎口は通常、互いに同じサイズの円形状に形成されている(例えば前記公報の図2を参照)。
【0004】
しかるに、このような従来のバーナでは、前記炎口配列領域の各炎口から噴出する混合気の噴出速度が互いにほぼ同等であるため、各炎口から立ち上がる燃焼炎の高さが互いにほぼ同等となる。このため、バーナの幅方向における前記炎口配列領域の中心寄りに位置する炎口から立ち上がる燃焼炎には、該炎口配列領域の両側方から供給される二次空気が供給され難く、この結果、各炎口から噴出する混合気の燃焼を均一的に良好に行うことが困難なものとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、炎口配列領域の中心寄りに位置する炎口から立ち上がる燃焼炎にも十分な二次空気を導入することができ、良好な燃焼を行うことができるバーナの炎口構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のバーナの炎口構造は、かかる目的を達成するために、バーナトップの長手方向に長尺となる所定の領域で該バーナトップに配列された複数の炎口を備え、それらの炎口から立ち上がる燃焼炎に、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での前記所定の領域の両側方にそれぞれ配設された二次空気供給孔から二次空気を供給するようにしたバーナの炎口構造において、前記炎口は、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での前記所定の領域の両側端の間の中心により近いもの程、該炎口から噴出する混合気の噴出速度が速くなるように、当該中心により近いもの程、該炎口の開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とするものである。
【0007】
かかる本発明によれば、前記所定の領域(炎口配列領域)に配列された炎口は、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での該領域の両側端の間の中心により近いもの程、その開口面積が小さく形成されているので、該炎口配列領域の中心により近い炎口ほど、該炎口から噴出する混合気の噴出速度が速くなり、該炎口から立ち上がる燃焼炎もより高くなる。この結果、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での前記炎口配列領域の両側方の二次空気供給孔から二次空気を供給したとき、その二次空気は、炎口配列領域の両側寄りに位置する炎口から立ち上がる燃焼炎はもちろん、中心寄りに位置する炎口から立ち上がる燃焼炎にも十分に供給されることとなる。この結果、炎口配列領域の各炎口での燃焼を均一的に良好に行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図1〜図3を参照して説明する。図1は本実施形態におけるバーナを備えた燃焼装置の構造を示す断面図、図2は図1のII−II線断面図、図3は図1の燃焼装置のバーナユニットを上方から見た平面図である。
【0009】
図1を参照して、本実施形態における燃焼装置は、例えば液体燃料である灯油の気化ガスを燃焼させる気化式燃焼装置であり、方形箱状のバーナケース1内に、メインバーナ2及び種火バーナ3を一体的に構成するバーナユニット4と、灯油を気化する気化器5とを収容している。
【0010】
尚、以下の説明では、便宜上、図1の左右方向をバーナケース1の前後方向とし、バーナケース1の左側、右側をそれぞれバーナケース1の前側、後側とする。
【0011】
バーナユニット4は、上方に開口した箱状のメインバーナヘッド6及び種火バーナヘッド7と、これらのバーナヘッド6,7上に装着される板状のバーナトップ8とを具備し、メインバーナヘッド6とバーナトップ8とによりメインバーナ2を構成し、種火バーナヘッド7とバーナトップ8とにより種火バーナ3を構成している。
【0012】
さらに詳細には、種火バーナヘッド7は、その前後方向の長さや深さがメインバーナヘッド6よりも小さいものとされ、その上端面がメインバーナヘッド6の上端面と面一になるようにしてメインバーナヘッド6内に収容されている。この場合、図2に示すように、種火バーナヘッド7は、その上端両側部に形成されたフランジ7aがメインバーナヘッド6の上端両側部に形成されたフランジ6aに支承されている。
【0013】
そして、メインバーナへッド6の内部においては、これに収容された種火バーナヘッド7の前方及び後方の箇所、並びに下側の箇所に、灯油の気化ガスと燃焼用一次空気との混合気を後述するメイン炎口15(メインバーナ2用の炎口)に導く混合気通路として機能する空間9(以下、メイン側混合気通路9という)が形成されている。
【0014】
また、種火バーナヘッド7の内部には、この内部を前部側の空間10と後部側の空間11とに隔てる仕切り板12が収容されており、これらの空間10,11は、仕切り板12に穿設された貫通穴(バーリング穴)13を介して連通されている。さらに、仕切り板12に対面する種火バーナヘッド7の後端の側壁には、仕切り板12の貫通穴13と同心に貫通穴(バーリング穴)14が穿設され、この貫通穴14を介して空間11を前記メイン側混合気通路9に連通させている。
【0015】
ここで、種火バーナヘッド7内の前部側の空間10は、後述する種火炎口16(種火バーナ3用の炎口)に前記混合気を導く混合気通路として機能するものであり(以下、空間10を種火側混合気通路10という)、後部側の空間11は、気化器5内で後述するように生成される混合気を前記メイン側混合気通路9及び種火側混合気通路10に分配供給する部分である(以下、空間11を混合気分配部11という)。
【0016】
前記バーナトップ8は、上述のような構成のメインバーナヘッド6及びこれに収容された種火バーナヘッド7の上端面にこれらのバーナヘッド6,7を閉蓋するようにして装着され、メインバーナヘッド6のフランジ6aとの間に図示しないパッキングを介在させて該フランジ6aにねじ等により固定されている。
【0017】
このバーナトップ8には、図3に示すように、種火バーナヘッド7よりも前側の部分の所定の領域Aに、メインバーナヘッド6内のメイン混合気通路9に連通する複数のメイン炎口15が密集して穿設されると共に、前記種火側混合気通路10の上方箇所の部分の所定の領域Bに、該種火側混合気通路10に連通する複数の種火炎口16が密集して穿設されている。これらのメイン炎口15及び種火炎口16は、本実施形態では、それぞれ上記領域A,Bに千鳥格子状に配列されている(以下、領域Aをメイン炎口配列領域A、領域Bを種火炎口配列領域Bという)。図3から明らかなように、該メイン炎口領域Aおよび種火炎口領域Bは、バーナトップ8の長手方向に長尺な領域である。
【0018】
尚、本実施形態では、各メイン炎口15及び各種火炎口16はいずれも円形である。また、メイン炎口配列領域Aは、種火炎口配列領域Bよりも大きなものとされていると共に、メイン炎口15の個数は、種火炎口16の個数よりも多いものとされている。
【0019】
この場合、メイン炎口15は、開口面積(径)が互いに相違する3種類の炎口15a,15b,15cからなり、最も開口面積の小さい炎口15aは、その直径が例えば2.5mmであり、バーナトップ8の長手方向に直交する方向でのメイン炎口配列領域Aの両側端(図3ではメイン炎口配列領域Aの上端及び下端)の間の中心線C(メイン炎口配列領域Aの幅方向の中心線)上に一定間隔で一列に配列されている。また、炎口15aの次に開口面積の小さい炎口15bは、その直径が例えば2.8mmであり、炎口15aの列の両側に、上記中心線Cと同方向に一定間隔で配列されている。さらに、最も開口面積の大きい炎口15cは、その直径が例えば3.1mmであり、炎口15a,15bから成る配列(炎口15aの一つの列と炎口15bの二つの列とから成る配列)の両側に、上記中心線Cと同方向に一定間隔で配列されている。従って、メイン炎口配列領域Aにおけるメイン炎口15は、上記中心線Cにより近いものほど、その開口面積がより小さいものとされている。
【0020】
尚、本実施形態では、メイン炎口配列領域Aの中心線Cは、バーナユニット4の幅方向の中心線でもあり、さらには、前記種火炎口配列領域Bの両側端(図3では種火炎口配列領域Bの上端及び下端)の間の中心線でもある。
【0021】
上述のメイン炎口15と同様に、種火炎口16も、本実施形態では、開口面積(径)が互いに相違する3種類の炎口16a,16b,16cからなり、これらの炎口16a,16b,16cがメイン炎口15の配列と同様に、種火炎口配列領域Bに配列されている。すなわち、最も開口面積の小さい炎口16aが、種火炎口配列領域Bの両側端の間の中心線としての前記中心線C上に一定間隔で一列に配列され、この炎口16aの列の両側に、該炎口16aの次に開口面積の小さい炎口16bが、上記中心線Cと同方向に一定間隔で配列されている。さらに、最も開口面積の大きい炎口16cが、炎口16a,16bから成る配列の両側に、上記中心線Cと同方向に一定間隔で配列されている。従って、種火炎口配列領域Bにおける種火炎口16も、上記中心線Cにより近いものほど、その開口面積がより小さいものとされている。尚、種火炎口16a,16b,16cの直径は、本実施形態では、それぞれ、メイン炎口15a,15b,15cと同一である。
【0022】
また、バーナトップ8の左右の両側部及び前部は、それぞれ図3に示すようにメインバーナヘッド6の両側方、前方に張り出しており、これらの部分には、メイン炎口15及び種火炎口16から立ち上がる燃焼炎に二次空気を供給するための複数の二次空気供給孔17が穿設されている。この場合、バーナトップ8の両側部の二次空気供給孔17は、メイン炎口配列領域A及び種火炎口配列領域Bの両側で前記中心線Cと同方向に配列され、バーナトップ8の前部の二次空気供給孔17は、前記中心線Cと直行する方向(バーナユニット4の幅方向)に配列されている。
【0023】
尚、図3中、18は、バーナトップ8をメインバーナヘッド6のフランジ6aに固定するためのねじ穴である。
【0024】
上述のように構成されたバーナユニット4は、図1及び図2に示すように、バーナケース1内に設置されたバーナ取付部材19に取付けられて、バーナケース1内に保持されている。
【0025】
さらに詳細には、バーナ取付部材19は、図1に示すように、バーナケース1内に水平姿勢で配置される水平板20と、該水平板20の後端から垂直姿勢で起立された垂直板21とを一体に構成してなる縦断面L字形状の板材22を具備している。この板材22の左右方向(図1の紙面に垂直な方向)の幅は、バーナケース1の内部の左右方向の幅と同一とされており(図2参照)、その水平板20及び垂直板21とにより、バーナケース1の内部の前側の上部の空間23を囲むようにしてバーナケース1内に配置され、図示しないねじ等を介してバーナケース1の側壁や天板に固定されている。
【0026】
また、上記板材22の水平板20の下面部には、図2に示すように、横断面Z字形状に屈曲形成されて前後方向(図2の紙面に垂直な方向)に延在する一対のガイド部材24,24が左右方向に一定の間隔を存して固設されており、これらのガイド部材24,24は、それぞれ水平板20との間に一定幅の隙間を存して前後方向に延在するバーナ支承部24aを形成している。
【0027】
そして、前記バーナユニット4は、そのバーナトップ8の左右の両側部が、ガイド部材24,24のバーナ支承部24a,24aと水平板20との間の隙間に挿入され、該バーナ支承部24a,24a上に支承されている。これにより、バーナユニット4は、水平板20の下側に吊り下げられるようにしてバーナ取付部材19に取付けられている。
【0028】
尚、図1を参照して、前記板材22により囲まれるバーナケース1内の空間23は、メインバーナ2及び種火バーナ3のそれぞれの燃焼炎F2,F3が形成されると共に燃焼排ガスが生成される燃焼室としての空間である(以下、この空間23を燃焼室23という)。そして、板材22の水平板20の、前記バーナトップ8のメイン炎口15及び種火炎口16、並びに二次空気供給孔17に臨む領域には、垂直板21の下部にかけて開口穴20aが設けられており、この開口穴20aを介してバーナトップ8のメイン炎口15及び種火炎口16、並びに二次空気供給孔17が燃焼室23に向かって開口している。さらに、板材22の水平板20上には、二次空気供給孔17から燃焼室23内に上方に向かって供給される二次空気を前記燃焼炎F2,F3に向かって導く二次空気整流板25が固設されている。
【0029】
また、図1に示すように、前記種火バーナヘッド7内の混合気分配部11には、これに導入される混合気の、メインバーナ2及び種火バーナ3への分配割合を調整するための弁装置26の円板状の弁体27が前記貫通穴13,14と同心に収容されている。
【0030】
この弁装置26は、本願発明の本質をなすものではないので、ここでは簡略的な説明に留めるが、上記弁体27の中心部から延設されたロッド28を電動モータ29の回転駆動軸29aにピアノ線等の連結部材30を介して連結し、該電動モータ29の回転駆動軸29aを回転させることで、ロッド28を介して弁体27を前後方向に移動させるようにしている。そして、この弁体27の移動により、前記貫通穴13(以下、種火側貫通穴13という)と弁体27との間隔、並びに前記貫通穴14(以下、メイン側貫通穴14という)と弁体27との間隔を調整し、混合気分配部11に対する種火側貫通穴13及びメイン側貫通穴14の開度を調整するようにしている。
【0031】
尚、弁装置26に付随して、本実施形態における気化式燃焼装置に備えられている部材31は、前記ロッド28が貫通するバーナケース1の側壁のロッド貫通穴32におけるバーナケース1内の気密性を確保するためのシール部材である。
【0032】
前記気化器5は、種火バーナヘッド7内の混合気分配部11の上方箇所(前記板材22の垂直板21の背面側)でバーナトップ8上に装着されている。
【0033】
この気化器5は、電熱ヒータ33を内蔵した本体部34と、この本体部34に装着された外装カバー部材35とから構成され、これらの本体部34と外装カバー部材35とにより、気化器5の内部に、灯油の気化ガスと一次空気との混合気を生成する混合気生成部36を形成している。そして、該混合気生成部36は、前記バーナトップ8の後部に穿設された貫通穴37を介して前記種火バーナヘッド7内の混合気分配部11に連通している。
【0034】
また、気化器5の外装カバー部材35には、混合気生成部36に一次空気を導入するための空気導入口38が設けられ、この空気導入口38に燃料噴射ノズル39が挿入されている。この燃料噴射ノズル39には、バーナケース1の外部の定油面器40から電磁ポンプ41及び給油管42を介して灯油が供給され、その供給された灯油が、電熱ヒータ33により加熱された気化器5の本体部34に燃焼噴射ノズル39から噴射されるようになっている。
【0035】
尚、前記定油面器40には、図示しない燃料タンクから配管を介して灯油が供給されるようになっている。また、気化器5には、本体部34の温度を検出する温度センサ43が取り付けられている。さらに、気化器5の本体部34には、種火バーナ3の燃焼炎F3により加熱される受熱フィン34aが突設されている。
【0036】
また、バーナケース1の前端の側壁の下部の外面部には、燃焼ファン44が装着されている。この燃焼ファン44は、これに備えたファンモータ44aを作動させたときに、メインバーナ2及び種火バーナ3の燃焼用の空気(一次空気及び二次空気)を、バーナケース1の前端の側壁の下部に形成された空気導入穴45を介してバーナケース1内に供給する。
【0037】
この場合、バーナケース1内において、前記メインバーナヘッド6の周囲の空間46(メインバーナヘッド7の下方及び後方の空間を含む)は、前記気化器5の空気導入口38や、バーナトップ8の二次空気供給孔17に連通した空気通路46となっており、燃焼ファン44からバーナケース1内に供給される空気は、該空気通路46を通って、気化器5の空気導入口38やバーナトップ8の二次空気供給孔17に供給される。
【0038】
尚、図1において、バーナケース1の上部の参照符号47を付した部分は、燃焼室23から燃焼排ガスを排出する排ガス導出口である。
【0039】
次に本実施形態の装置の作動を説明する。
【0040】
本実施形態の気化式燃焼装置では、次のように燃焼運転が開始される。すなわち、弁装置26の弁体27により前記メイン側貫通穴14を閉じると共に、気化器5の本体部34を電熱ヒータ33により所要の温度に加熱した後、燃焼ファン44を作動させながら、電磁ポンプ41により灯油を燃料噴射ノズル39に供給し、さらに図示しない点火器を作動させる。これにより種火バーナ3の燃焼を開始する。
【0041】
このとき、燃料噴射ノズル39から噴射された灯油が、気化器5の混合気生成部36内で本体部34の熱により気化すると共に、その気化ガスが、燃焼ファン44の作動により気化器5の空気導入口38から混合気生成部36に供給される一次空気と混合する。そして、その混合気が混合気生成部36から前記種火バーナヘッド7内の混合気分配部11、種火側混合気通路10及び種火炎口16を介して燃焼室23内に噴出しつつ燃焼する。また、このとき、図2に破線矢印で示すように、燃焼室23の下方の空気通路46から、種火炎口配列領域Bの両側に存する二次空気供給孔17を介して二次空気が燃焼室23に供給され、さらにその二次空気が、二次空気整流板25により案内されて、種火炎口16から立ち上がる燃焼炎F3にその両側から供給される。
【0042】
この場合、前述のように種火炎口配列領域Bの種火炎口16は、前記中心線C(図3参照)寄りのものほど、開口面積が小さい。従って、種火炎口16から燃焼室23に噴出する混合気の噴出速度は、前記中心線C寄りのものほど、速くなる(噴出速度は、炎口16a,16b,16cの順に速い)。このため、種火炎口配列領域B上で形成される全体的な燃焼炎F3は、基本的には、図2に示すように前記中心線C上に位置する炎口16aの上方で最も高くなり、該中心線Cから両側に離れるに従って高さが低くなるような形態の燃焼炎となる。この結果、燃焼炎F3には、その両側寄りの部分はもちろん、中心寄りの部分にも両側方から二次空気が十分に供給され、ひいては、燃焼炎F3の各部における燃焼が良好に行われる。
【0043】
また、本実施形態における気化式燃焼装置では、上述のようにして種火バーナ3の燃焼を開始した後、弁装置26の弁体27が前記種火側貫通穴13及びメイン側貫通穴14の両者から離間した位置(基本的には、種火側貫通穴13寄りの位置)に移動され、前記混合気分配部11が種火側混合気通路10及びメイン側混合気通路9の両者に対して開放される。そして、この状態で、燃料噴射ノズル29への灯油の供給量(電磁ポンプ41の吐出量)や燃焼ファン44の回転数の所要の制御を行って、気化器5から混合気分配部11を介して種火側混合気通路10及びメイン側混合気通路9の両者に混合気を供給する。
【0044】
このとき、種火バーナ3の燃焼が継続しつつ、メインバーナ2のメイン炎口15から燃焼室23に混合気が噴出し、それに種火バーナ3の燃焼炎F3が火移りして、メインバーナ2の燃焼が開始する。また、バーナトップ8の二次空気供給孔17から燃焼室23に供給される二次空気は、二次空気整流板25により案内されて、種火炎口16から立ち上がる燃焼炎F3とメイン炎口15から立ち上がる燃焼炎F2の両者に、それらの両側から供給される。
【0045】
この場合、種火バーナ3の燃焼炎F3に十分な二次空気が供給されて種火バーナ3の燃焼が良好に行われることは前述の通りである。また、メインバーナ2にあっては、前述のようにメイン炎口配列領域Aのメイン炎口15は、種火バーナ3の場合と同様、前記中心線C(図3参照)寄りのものほど、開口面積が小さい。従って、種火バーナ3の場合と同様、メイン炎口配列領域A上で形成される全体的な燃焼炎F2は、基本的には、前記中心線C上に位置する炎口15aの上方で最も高くなり、該中心線Cから両側に離れるに従って高さが低くなるような形態の燃焼炎となる。この結果、メインバーナ2の燃焼炎F2には、その両側寄りの部分はもちろん、中心寄りの部分にも両側方から二次空気が十分に供給され、ひいては、燃焼炎F2の各部における燃焼が良好に行われる。
【0046】
以上のように、本実施形態の気化式燃焼装置では、バーナトップ8のメイン炎口配列領域Aのメイン炎口15や、種火炎口配列領域Bの種火炎口16が、前記中心線C寄りのものほど、開口面積が小さなものとされているため、メインバーナ2の燃焼炎F2及び種火バーナ3の燃焼炎F3のいずれの燃焼炎にも、その各部に二次空気が十分に供給され、それらの燃焼を良好に行うことができる。
【0047】
また、通常、バーナトップは、その中心部ほど、高温になるが、本実施形態のものでは、バーナトップ8の中心部の炎がメイン炎口15や種火炎口16より離れるため、バーナトップ8の中心部の温度が過度に高くなるのを防止することができ、逆火(混合気通路9,10への火移り)の発生や、バーナトップ8の劣化等の異常現象が生じるのを抑制することができる。
【0048】
尚、以上説明した実施形態では、メインバーナ2及び種火バーナ3の二種類のバーナを備えたものについて説明したが、例えばメインバーナのみを備えるものについても本発明を適用できることはもちろである。
【0049】
また、前記実施形態では、液体燃料を気化して燃焼させる気化式燃焼装置を例にとって説明したが、都市ガス等を燃焼させるガス燃焼装置につても本発明を適用することができる。
【0050】
また、前記実施形態では、メイン炎口配列領域A及び種火炎口配列領域Bにそれぞれメイン炎口15及び種火炎口16を千鳥格子状に配列したものを示したが、単なる格子状等、他の配列パターンでメイン炎口15や種火炎口16が配列されておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わるバーナを備えた燃焼装置の構造を示す断面図。
【図2】図1のII−II線断面図。
【図3】図1の燃焼装置のバーナユニットを上方から見た平面図。
【符号の説明】
2…メインバーナ、3…種火バーナ、4…バーナユニット、8…バーナトップ、15…メイン炎口、16…種火炎口、17…二次空気供給孔、A…メイン炎口配列領域、B…種火炎口配列領域。

Claims (1)

  1. バーナトップの長手方向に長尺となる所定の領域で該バーナトップに配列された複数の炎口を備え、それらの炎口から立ち上がる燃焼炎に、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での前記所定の領域の両側方にそれぞれ配設された二次空気供給孔から二次空気を供給するようにしたバーナの炎口構造において、前記炎口は、前記バーナトップの長手方向に直交する方向での前記所定の領域の両側端の間の中心により近いもの程、該炎口から噴出する混合気の噴出速度が速くなるように、当該中心により近いもの程、該炎口の開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とするバーナの炎口構造。
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