JP4128980B2

JP4128980B2 - 内炎式バーナ

Info

Publication number: JP4128980B2
Application number: JP2004161156A
Authority: JP
Inventors: 義明新井; 豊之平山
Original assignee: Asahi Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Asahi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP2005337685A

Description

本発明は、燃料ガスと空気の予混合ガスをバーナ中心方向に噴出させ燃焼させる内炎式バーナに係り、特にガスこんろ、カセットこんろ等に利用される内炎式バーナ関する。

近時、内炎式バーナは火炎が鍋等の被加熱物の底部中央部に集中的に当たり熱効率が高いために注目されており、これを利用したガスこんろ、カセットこんろ等が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、上面に開口を設けた環状頭部を有するバーナボディと、前記環状頭部に着脱自在に載置するバーナ炎口形成体を有し、前記バーナ炎口形成体の中央の円筒部の底面には２次空気孔を形成し、前記円筒部の側面にはバーナボディの円筒シール部に接触しない箇所に複数の炎孔をバーナの中心に向って配設するとともに、前記バーナ炎口形成体の上面における内側に円筒部の径より大径で皿状の段部を形成し、前記段部にはバーナ炎口形成体の上面につながる環状部に連接する箇所に複数の炎孔を配設したガスこんろ、が提案されている。このガスこんろによると、ドリフト現象の発生を防止し安定した燃焼を行うことができる。

特許文献２には、周方向に多数の水平なスリットで形成された炎口を列設した環状バーナにおいて、上記環状バーナの炎口を、混合ガス通路を形成するための切り欠き開口部を有する切り欠き環状板と、該切り欠き環状板に面接触して切り欠き開口部の一部を塞ぐ環状のスペーサ板とを交互に積み重ねることにより上記環状バーナの内周面に形成したバーナであって、炎口の噴出方向を中心から所定の角度ずらしたバーナ、が提案されている。このバーナによると、組み立て性が良好なプレス成形バーナであって、火炎に上昇性の旋回流を与えることができ熱効率の高いバーナを提供することができる。

特開平11-211024号公報特開2001-90911号公報

しかし、特許文献１、２に提案されたような従来の内炎式バーナは高負荷燃焼を行うと、二次空気の供給不足により火炎中心部の温度が低下して燃焼効率が低下し、すすの発生、一酸化炭素濃度の増加等の問題を生ずる。

このような問題に対し、特許文献２に提案されたような火炎に上昇性の旋回流を与える内炎式バーナ、二次空気の強制送風を行う内炎式バーナ又は二次空気取入用の中心孔を大きくした内炎式バーナ等が考えられる。しかし、これらの内炎式バーナは構造が複雑で大径になりやすいため、特にコンパクト性、経済性が要求される家庭用のガスこんろやカセットこんろにそれらの内炎式バーナを利用するには問題がある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、簡単な構造で高負荷燃焼においてもすすの発生や一酸化炭素濃度の増加を防止し安定した燃焼を行うことができる、また、コスト面からも家庭用のガスこんろ等にも十分採用可能な高熱効率の内炎式バーナを提供することを目的とする。

本発明に係る内炎式バーナは、燃料ガスと一次空気との予混合ガスが供給される環状の混合室と、該混合室の内側を貫通する二次空気供給用の中心孔と、前記混合室に供給された予混合ガスをバーナの中心方向に噴出させる内向きの多数の主炎口と、該主炎口の内側にあって前記中心孔の軸方向とほぼ平行な方向に予混合ガスを噴出させる複数個の補助炎口とを有してなる。

上記内炎式バーナにおいて、補助炎口の総面積の主炎口の総面積に対する面積比は、2〜5％であるのが好ましい。

また、本発明は、燃料ガスの調圧ガス圧が6.5kPa以上、燃焼負荷が3kW以上の高負荷燃焼のバーナに適用するのが好ましい。

本発明に係る内炎式バーナは、簡単な構造で高熱効率であり、高負荷燃焼においてもすすの発生や一酸化炭素濃度の増加を防止し安定した燃焼を行うことができる。また、経済的で家庭用のガスこんろ等にも採用することができる。

本発明に係る内炎式バーナの一実施例を図１、２に示す。図１は本内炎式バーナ全体を示す一部断面図で、図２は図１の炎口形成体30の拡大断面図である。この例では、内炎式バーナは、混合管10と、該混合管10の上面部に載置されるバーナヘッド20からなる。

混合管10は、本体12の一端に燃料ガスを空気とともに吸入する吸入口11を有し、他端に内周壁13、外周壁14及び底板15から形成される環状の溝100を有する。溝100の上面は、外周壁14の上側が内向き斜め下方に折れ曲がってフランジ16を形成している部分を除いて開口している。

バーナヘッド20は、内筒体21と外筒体23及びこれらを一体に連結する連結部材25と、内筒体21と外筒体23の間に形成される環状の溝200の上面を覆って載置される炎口形成体30とからなる。外筒体23の下側は内向き斜め下方に折れ曲がって内方フランジ26が形成されている。

炎口形成体30は、全体としてカップ状をなし中心部に貫通孔を有する板金製で、傾斜壁31とその下端部中心方向に延在する水平段部33を有する。傾斜壁31には多数の主炎口300が穿設され、水平段部33には複数の補助炎口310が穿設されている。また、この例では、炎口形成体30の上流側には金網35が張り付けてある。

上記バーナヘッド20は上述のように混合管10の環状の溝100上部に嵌め合わせて固定される。すなわち、バーナヘッド20はその内筒体21が混合管10の内周壁13に嵌合し、また、バーナヘッド20の内方フランジ26が混合管10のフランジ16上に密接するように混合管10の上面部に載置される。これにより、混合管の溝100とバーナヘッドの溝200とが一体になった混合室120が形成され、また、バーナヘッド20の内筒体21の内側に混合室120の内側を貫通する中心孔400が形成される。

本内炎式バーナの燃焼は以下のように行われる。所定圧に調圧された燃料ガスが混合管10の吸引口11から一次空気を吸引しながら本体12を通って、混合室120に供給される。この過程で燃料ガスと一次空気は混合して予混合気が生成される。生成された予混合気は、炎口形成体30の金網35を通って主炎口300から内向き斜め上方に、また、補助炎口310から中心孔400の軸方向上方に噴出する。この噴出ガスに着火すると燃焼が行われる。なお、金網35は、逆火を防止するために設けられている。

図３に本内炎式バーナの燃焼状態を示す。本内炎式バーナにおいては、主炎口300の他に、主炎口300の内側にあって中心孔400の軸方向とほぼ平行な方向に予混合ガスを噴出させる複数個の補助炎口310を設けている。このため本内炎式バーナは、高負荷燃焼においても燃焼は安定しており良好である。

図３（ｂ）は、本内炎式バーナと異なり補助炎口310を欠くバーナの燃焼状態を示す説明図である。このバーナにおいては、ガス流量が少ない場合（着火時）は、主炎口300から生ずる火炎51は小さく独立しているが、ガス流量が増大すると火炎51は次第に大きくなって近接し、ついには連結して一体の三角錐形の火炎55を形成する。この火炎55は中心孔400上部に覆い被さるドーム510を有し、このドーム510部で中心孔400からの二次空気の流入が阻止される。このため、燃焼を継続すると、火炎は赤火し、すすが発生するようになり一酸化炭素濃度も高くなる。なお、ガス流量が増大するほど、また、ガス流速が早くなるほどドーム510の中心孔400の上縁からの高さは低くなり、中心孔400からの二次空気の流入はドーム510部でより強く阻止されるようになる。

これに対し、図３（ａ）に示す本発明例では補助炎口310が設けられている。この場合の燃焼状態は、ガス流量が少ないとき（着火時）は図３（ｂ）と同様に主炎口300及び補助炎口310から生ずる火炎51、52は小さく独立している。また、ガス流量が増加するとこれらの火炎は次第に大きくなって近接する。しかし、さらにガス流量が増大しても、補助炎口310から生ずる火炎52による上昇気流により図３（ｂ）のようなドーム510は形成されず、火炎50には図３（ａ）に示すような中心孔400から火炎50を貫通する空洞500が存在するようになる。これにより、空洞500を通して火炎50に二次空気が継続して供給されるので燃焼は安定し、火炎の色の異常、すすの発生及び一酸化炭素濃度の増加現象もなくなる。

上述のような補助炎口310の機能は、特に燃料ガスの調圧ガス圧が6.5kPa以上、燃焼負荷が3kW以上の高負荷燃焼の場合に、補助炎口310の総面積の主炎口300の総面積に対する面積比を2〜5％とした内炎式バーナにおいて効果的に発揮される。面積比が2%未満であると、補助炎口310の機能が十分に発揮されず、5%を超えるとドリフト現象を生じやすくなるので適当でない。

以上本発明について説明したが、本発明に係る内炎式バーナは、必ずしも上記のような混合管10とバーナヘッド20から構成されるものでなくてもよい。例えば、図４に示すように、図１の混合管10とバーナ炎口形成体20を一体に構成したものからなる内炎式バーナであってもよい。本例の内炎式バーナは、混合室120に予混合気を導入する導管部Ａと、混合室120と主炎口300及び補助炎口310を有するバーナ本体部Ｂから構成される。バーナ本体部Ｂは、例えば鋳造法により製造され、炎口を形成する部分の肉厚は上述の板金製の炎口形成体30もより厚いので、逆火防止用の金網35を設けなくてもよい。このため、組み立て工数、部品点数を少なくすることができる利点がある。なお、本内炎式バーナは、導管部Ａとバーナ本体部Ｂからなるが、鋳造法によりさらにこれらを一体に製造することもできる。

また、本発明においては、主炎口300から噴出するガス流の方向は必ずしも上記のように内向き斜め上方でなくても良い。図５に示すように主炎口300から噴出するガス流が内向き水平方向（中心孔400の軸方向と直角方向）であるものであってもよい。

最大発熱量2.9kW及び3.2kWの従来カセットコンロに、本発明に係る内炎式バーナを装着して燃焼試験を行った。バーナヘッド20の内筒体21の内径は30mm、外筒体22の内径は82mmであり、炎口形成体30は板厚0.8mmの板金製で、水平段部33の外縁の内径は63mm、傾斜壁31の傾斜角度は45°であった。主炎口300は穴径が1.5mmの192個のパンチング孔からなり、補助炎口310は穴径が1.5mmの8個のパンチング孔からなる。燃料ガスの調圧圧力は、7〜8kPaであった。燃焼試験は、燃焼負荷2.9kWと3.2kWで行った。一酸化炭素濃度の測定及び燃焼効率の測定は、JIS S 2147（カセットこんろ）に従って行った。なお、一酸化炭素濃度測定に（株）堀場製作所製燃焼器具排ガス測定装置 COPA1200、を使用した。

燃焼状態は、燃焼負荷2.9kW、3.2kWのいずれにおいても良好で安定しており、燃焼中に、火炎の色の異常やすすの発生は見られず、また一酸化炭素濃度の増加現象も見られなかった。火炎の形状は図３（ａ）に示した形状をしていた。一酸化炭素濃度は、0.05〜0.07%であった。燃焼効率は、53〜55%であった。

比較例として、上記内炎式バーナにおいて補助炎口310を欠く形態のバーナで上記と同様な燃焼試験を行った。本比較バーナにおいては、燃焼負荷が2.9kWの場合は、上記で説明した図３（ａ）に示す燃焼状態であったが、燃焼負荷が3.2kWの場合は、図３（ｂ）に示す燃焼状態であった。このときの一酸化炭素濃度は、0.12〜0.16%であった。燃焼効率は、53〜55%であった。なお、比較例の燃焼効率は発明例の燃焼効率よりわずかに低い程度で、ほとんど差異はなかった。これは、燃焼効率を求める際のテスト用鍋の加熱時間が5〜6min間程度にすぎず、火炎が赤火した状態での加熱時間が短いためであると思われる。

本発明に係る内炎式バーナ全体を示す一部断面図である。図１の炎口形成体の拡大断面図である。本発明に係る内炎式バーナの燃焼状態を模式的に示す説明図（ａ）と、補助炎口を欠く内炎式バーナの燃焼状態を模式的に示す説明図（ｂ）である。他の実施例である一体型内炎式バーナの一部断面図である。主炎口300から噴出するガス流が内向き水平方向である他の実施例のバーナヘッド部の断面図である。

符号の説明

10 混合管
11 吸入口
12 本体
13 内周壁
14 外周壁
15 底板
16 フランジ
20 バーナヘッド
21 内筒体
23 外筒体
25 連結部材
26 内方フランジ
30 炎口形成体
31 傾斜壁
33 水平段部
35 金網
50、51、52、55、火炎
100 溝
120 混合室
200 溝
300 主炎口
310 補助炎口
400 中心孔
500 空洞
510 ドーム
Ａ導管部
Ｂバーナ本体部

Claims

燃料ガスと一次空気との予混合ガスが供給される環状の混合室と、該混合室の内側を貫通する二次空気供給用の中心孔と、前記混合室に供給された予混合ガスをバーナの中心方向に噴出させる内向きの多数の主炎口と、該主炎口の内側にあって前記中心孔の軸方向とほぼ平行な方向に予混合ガスを噴出させる複数個の補助炎口とを有することを特徴とする内炎式バーナ。
補助炎口の総面積の主炎口の総面積に対する面積比は、2〜5％であることを特徴とする請求項１に記載の内炎式バーナ。
燃料ガスの調圧ガス圧が6.5kPa以上、燃焼負荷が3kW以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内炎式バーナ。