JP4457270B2

JP4457270B2 - 燃焼装置

Info

Publication number: JP4457270B2
Application number: JP2004273944A
Authority: JP
Inventors: 和則上山; 英男中村
Original assignee: パロマ工業株式会社
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006090581A

Description

本発明は、主バーナと保炎バーナとを同時に燃焼させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する燃焼装置に関する。

従来より、低ＮＯｘを図る燃焼装置の一つとして保炎バーナを備えた燃焼装置が知られている。この装置は、主バーナの炎口の両側を挟むように保炎バーナの炎口を形成し、主バーナに空気比（理論空気量に対する実際の空気量の比）の高い淡混合気を供給する一方、保炎バーナには空気比の低い濃混合気を供給して、主バーナと保炎バーナとを同時に燃焼させて窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するものである。

図９は、従来のガス機器用バーナ１００の一例を説明するための図である。図９に示すように、上端に細長い主火口１０２を有する主バーナ１０１と、主火口１０２の両側に隣接して偏平なスリット状の袖火口１０４を形成する袖火バーナ１０３とを備えたガス機器用バーナ１００において、一側端に混合気の吸入口１０５が設けられ、内部には吸入口１０５から主火口１０２に連なる流路１０６が形成される一方、主バーナ１０１に設けられた袖火バーナ１０３用の吸込口部１０７、スロート部１０８およびスロート出口１０９が、側部に設けられた吸入口１１０内に嵌まり込む構造となっているものが知られている。

このような構造により、燃料ノズルから噴出された燃料ガスが一次空気を巻き込み吸入口１０５から流路１０６に流れ、主火口１０２で燃焼する一方、他の燃料ノズルから噴射された燃料ガスが一次空気を巻き込み吸入口１１０からスロート部１０８を通り流路１１１に流れ、主火口１０２の両側に分散して袖火口１０４で燃焼する。これにより、主バーナ１０１及び袖火バーナ１０３へ空気過剰率の異なる混合気を独立して供給するための混合気の供給機構を単純化でき、各バーナの空燃比の調整を容易にし、かつ製造コストを低減するものである（例えば、特許文献１を参照）。

また、濃側通路を形成する燃焼管の内部に、淡側通路を形成する内部燃焼管を収納し、上面中央に淡側炎孔を設けると共に、その両側に濃側炎口を設けたものにおいて、内部燃焼管のスロート部の下流に濃側通路と連通する通孔を設け、通孔より下流の淡側通路に外部から空気を取入れる取入れ口を設けた燃焼装置が知られている。このような構造により、内部燃焼管の淡ガスを生成する途中の濃ガスを濃側通路に供給されるようにして、濃側と淡側のガス量配分を安定させるものである（例えば、特許文献２を参照）。
特許第２６９０４４７号公報特開平７−１９４２２号公報

しかしながら、上記の従来技術は、燃料ガスと燃焼用空気とが同一側面に設けられた取り込み口から供給されているため、燃料ガスと燃焼用空気とは取り込み口から炎口までの流路を同一方向に流れることになる。しかし、燃料ガスと燃焼用空気とが同一方向に流れた場合、流路内で燃料ガスと燃焼用空気とが分離層を形成することがあり、このような分離層が形成されると燃料ガスと燃焼用空気とが混合しにくくなる問題が生じる。そして、燃料ガスと燃焼用空気との混合が不十分な混合気では、バーナ炎が炎口に保炎されずリフトしやすくなってしまうという問題があった。

そのため、従来は、燃料ガスと燃焼用空気とが完全に混合した混合気を生成するために、燃焼装置内における取り込み口から炎口までに至る流路を長く形成して、燃料ガスと燃焼用空気の移動距離（混合距離）の大きさを確保することが行われていた。しかしながら、燃焼装置内における燃料ガスと燃焼用空気の混合距離を長くすると、燃焼装置が大型化したり構造が複雑になったりする問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、燃料ガスと燃焼用空気とが十分に混合された混合気を生成して、バーナの燃焼性能を向上させることができる燃焼装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の燃焼装置は、燃料ガスと燃焼用空気とを吸入混合して理論空気量以上の燃焼用空気を含んだ淡混合気を主バーナ炎口から噴出する主バーナと、前記主バーナ炎口の両側に設けられた保炎バーナ炎口から、前記理論空気量以下の燃焼用空気を含んだ濃混合気を噴出する保炎バーナとを一体的に備え、前記主バーナ及び前記保炎バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、前記主バーナへ供給する燃焼用空気の取入れ口となる主バーナ空気取入れ口と、前記保炎バーナへ供給する燃焼用空気の取入れ口となる保炎バーナ空気取入れ口と、前記主バーナ及び前記保炎バーナへ供給する燃料ガスを取入れるための共通の燃料取入れ口と、前記主バーナ空気取入れ口から前記主バーナの混合気室に通じる主バーナ空気導入通路に、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの一部を混入させる主バーナガス混入部と、前記保炎バーナ空気取入れ口から前記保炎バーナの混合気室に通じる保炎バーナ空気導入通路に、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りを混入させる保炎バーナガス混入部とを備え、前記主バーナ空気取入れ口及び前記保炎バーナ空気取入れ口を平行に上下に並べ、該主バーナ空気取入れ口及び該保炎バーナ空気取入れ口の間に前記燃料取入れ口を平行に設けたことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明の燃焼装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの流路である燃料ガス導入通路は、前記主バーナガス混入部に燃料ガスを供給するための流路である主バーナガス供給路と、前記保炎バーナガス混入部に燃料ガスを供給するための流路である保炎バーナガス供給路とを備え、前記主バーナガス混入部では、前記主バーナガス供給路が前記主バーナ空気導入通路に対して垂直に連通し、前記保炎バーナガス混入部では、前記保炎バーナガス供給路が前記保炎バーナ空気導入通路に対して垂直に連通していることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明の燃焼装置は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記主バーナ空気導入通路に空気の進路断面積を絞るオリフィスを設け、該オリフィスに前記主バーナガス供給路を連通して前記主バーナガス混入部とし、前記保炎バーナ空気導入通路に空気の進路断面積を絞るオリフィスを設け、該オリフィスに前記保炎バーナガス供給路を連通して前記保炎バーナガス混入部としたことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明の燃焼装置は、請求項２又は３に記載の発明の構成に加え、前記保炎バーナガス供給路は、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの全体量に対する２０〜４０％を前記保炎バーナガス混入部に供給する一方、前記主バーナガス供給路は、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りを前記主バーナガス混入部に供給することを特徴とする。

また、請求項５に係る発明の燃焼装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記主バーナ空気取入れ口、前記保炎バーナ空気取入れ口及び前記燃料取入れ口は、バーナボディを形成する板金のプレス成型により一体的に形成されたことを特徴とする。

請求項１に係る発明の燃焼装置では、主バーナと保炎バーナとを一体的に備えて、主バーナ空気取入れ口から主バーナの混合気室に通じる主バーナ空気導入通路に設けられた主バーナガス混入部で、燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの一部が混入され、保炎バーナ空気取入れ口から保炎バーナの混合気室に通じる保炎バーナ空気導入通路に設けられた保炎バーナガス混入部で、燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りが混入されるようにした。よって、ガス混入部で一次空気に燃料ガスが混入されるため、短い混合距離であっても燃料ガスと燃焼用空気とが十分に混合された混合気を生成することができ、バーナの燃焼性能を向上させることができる。
さらに、主バーナ空気取入れ口及び保炎バーナ空気取入れ口を平行に上下に並べ、主バーナ空気取入れ口及び保炎バーナ空気取入れ口の間に燃料取入れ口を平行に設けた。よって、共通の燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスを用いて淡混合気及び濃混合気を生成することができるため、部品数や製造工程を増加させることがない簡易な構成とすることができる。

また、請求項２に係る発明の燃焼装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、燃料取入れ口からの燃料ガスの流路である燃料ガス導入通路に設けられた主バーナガス供給路及び保炎バーナガス供給路は、それぞれ主バーナガス混入部及び保炎バーナガス混入部に対し垂直に連通し、その内部に燃料ガスを供給するようにした。よって、ガス混入部では燃料ガスが一次空気の流れに対して垂直に衝突するようにして一次空気に混入するので、燃料ガスと一次空気とが完全に混合した混合気を生成することができる。

また、請求項３に係る発明の燃焼装置では、請求項２に記載の発明の効果に加え、主バーナ空気導入通路及び保炎バーナ空気導入通路にそれぞれ進路断面積を絞るオリフィスを設け、各オリフィスに主バーナガス供給路及び保炎バーナガス供給路をそれぞれ連通して主バーナガス混入部及び保炎バーナガス混入部とした。よって、ガス混入部ではベンチュリー効果が発生して、一次空気の流れにより発生する負圧で、燃料ガスが強く吸い寄せられるので、一次空気と燃料ガスとが完全に混合した混合気を生成することができる。

また、請求項４に係る発明の燃焼装置では、請求項２又は３に記載の発明の効果に加え、保炎バーナガス供給路は、燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの全体量に対する２０〜４０％を保炎バーナガス混入部に供給する一方、主バーナガス供給路は、燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りを主バーナガス混入部に供給する。よって、保炎バーナガス混入部には、濃混合気の生成に必要な燃料ガス量が供給される一方、主バーナガス混入部では、淡混合気の生成に必要な燃料ガス量が供給されるようにすることができる。

また、請求項５に係る発明の燃焼装置では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明の効果に加え、主バーナ空気取入れ口、保炎バーナ空気取入れ口及び燃料取入れ口は、バーナボディを形成する板金のプレス成型により一体的に形成されるようにした。よって、部品数や製造工程を増加させることがなく、本発明に係る燃焼装置をより簡易かつ安価に製造することができる。

以下、本発明に係る燃焼装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本実施の形態に係る燃焼装置であるバーナユニット１０を利用したバーナ装置１の機械的構成について説明する。図１は、バーナ装置１の概略斜視図である。図２は、バーナユニット１０の側面図である。図３は、バーナユニット１０の背面図である。図４は、バーナユニット１０の平面図である。図５は、主バーナ３０の部品展開図である。図６は、保炎バーナ４０の部品展開図である。図７は、炎口板５０の斜視図である。

図１に示すように、バーナ装置１は、本発明に係る燃焼装置である複数のバーナユニット１０を所定間隔をあけて一列に並べ、その後方に設けられた燃料ノズル２が、バーナユニット１０の燃料取入れ口２１に燃料ガスを噴出可能に接続される。一方、燃料取入れ口２１を挟むように、主バーナ空気取入れ口３１及び保炎バーナ空気取入れ口４１とが平行に上下に並び、主バーナ空気取入れ口３１及び保炎バーナ空気取入れ口４１の間に燃料取入れ口２１が平行に設けられた構成となっている。こうしたバーナユニット１０は、図示しないファンにより燃焼用空気が供給される燃焼室内に配設される。

そして、燃料ノズル２から燃料取入れ口２１に吸入された燃料ガスの一部と、ファンにより主バーナ空気取入れ口３１に供給された一次空気とが混合されて淡混合気が生成され、主バーナ炎口３６（図４参照）からその淡混合気が噴出して火炎が形成される。一方、燃料ノズル２から燃料取入れ口２１に吸入された燃料ガスの残りと、ファンにより保炎バーナ空気取入れ口４１に供給された一次空気とが混合されて濃混合気が生成され、保炎バーナ炎口４６（図４参照）からその濃混合気が噴出して火炎が形成されるが、詳細は後述する。なお、燃料ノズル２は、複数のバーナユニット１０に対応して所定間隔をあけて１列に並べられる。

まず、バーナユニット１０の構成の概略を説明する。図２乃至図４に示すように、バーナユニット１０は、左右対称形の凹部を形成した１枚の金属板を中央で折曲げて重ね合わせ部屋を形成した主バーナ３０と、その主バーナ３０を挟んで両側面にさらに金属板を重ね合わせ部屋を形成した保炎バーナ４０と、バーナユニット１０の上端開口に挿入する炎口板５０とから構成される。かかる部品により構成されたバーナユニット１０の内部には、燃料取入れ口２１から取入れられた燃料ガスの流路である燃料ガス導入通路２２と、主バーナ空気取入れ口３１から取入れられた空気の流路であって、主バーナ混合気室３５に通じる主バーナ空気導入通路３２と、保炎バーナ空気取入れ口４１から取入れられた空気の流路であって、保炎バーナ混合気室４５に通じる保炎バーナ空気導入通路４２とが形成されている。

主バーナ空気導入通路３２の一部には、その流路が径方向に狭くなって、空気の通路面積を絞るオリフィス３４が設けられている。そして、オリフィス３４が設けられた位置には、燃料ガス導入通路２２から下方向に分岐する主バーナガス供給路２３が、主バーナ空気導入通路３２に対して垂直に連通して、主バーナガス混入部３３が形成される。主バーナガス混入部３３では、主バーナガス供給路２３から主バーナ空気導入通路３２内に、燃料取入れ口２１から取入れられた燃料ガスの一部が供給され、主バーナ空気取入れ口３１から吸入した空気に当該燃料ガスが混入される。

同様に、保炎バーナ空気導入通路４２の一部にも、その流路が径方向に狭くなって、空気の通路面積を絞るオリフィス４４が設けられている。そして、オリフィス４４が設けられた位置には、燃料ガス導入通路２２から上方向に分岐する保炎バーナガス供給路２４が、保炎バーナ空気導入通路４２に対して垂直に連通して、保炎バーナガス混入部４３が形成される。保炎バーナガス混入部４３では、保炎バーナガス供給路２４から保炎バーナ空気導入通路４２内に、燃料取入れ口２１から取入れられた燃料ガスの残りが供給され、保炎バーナ空気取入れ口４１から吸入した空気に当該燃料ガスが混入される。

そして、主バーナガス混入部３３と主バーナ炎口３６との間に、主バーナガス混入部３３において空気に燃料ガスが混入された混合気体の流路であって、空気と燃料ガスとがさらに混合されて淡混合気が生成される主バーナ混合気室３５が形成されている。また、保炎バーナガス混入部４３と保炎バーナ炎口４６との間に、保炎バーナガス混入部４３において空気に燃料ガスが混入された混合気体の流路であって、空気と燃料ガスとがさらに混合されて濃混合気が生成される保炎バーナ混合気室４５が形成されている。

次に、バーナユニット１０を構成する各部品について説明する。図５に示すように主バーナ３０は、主バーナユニット右板３０１Ｒ，主バーナユニット左板３０１Ｌを中央で左右対称に折曲げて重ね合わせ、空気流路，燃料ガス流路，混合気流路等となる部屋を一体的に形成したものであるが、左右対称であるために主バーナユニット右板３０１Ｒについて説明する。また、判りやすくするために、重ね合わされる平板部をハッチングで表示する。

主バーナ３０の側面を形成する主バーナユニット右板３０１Ｒは、平板部右３０２Ｒを残して板金をプレス成型して凹部を形成し、燃料取入れ口２１Ｒ，燃料ガス導入通路２２Ｒ，主バーナガス供給路２３Ｒ，保炎バーナガス供給路２４Ｒ，主バーナ空気取入れ口３１Ｒ，主バーナ空気導入通路３２Ｒ，主バーナガス混入部３３Ｒ，オリフィス３４Ｒ，主バーナ混合気室３５Ｒ，主バーナ炎口３６Ｒ，保炎バーナ空気取入れ口４１Ｒ，保炎バーナ空気導入通路４２Ｒ，保炎バーナガス混入部４３Ｒ，オリフィス４４Ｒを備える。また、保炎バーナ混合気室４５Ｒが形成される側面には、貫通した小孔の混合気噴出孔右３０３Ｒが設けられる。

主バーナユニット左板３０１Ｌは、平板部左３０２Ｌを残し、これらの凹部（燃料取入れ口２１Ｌ，燃料ガス導入通路２２Ｌ，主バーナガス供給路２３Ｌ，保炎バーナガス供給路２４Ｌ，主バーナ空気取入れ口３１Ｌ，主バーナ空気導入通路３２Ｌ，主バーナガス混入部３３Ｌ，オリフィス３４Ｌ，主バーナ混合気室３５Ｌ，主バーナ炎口３６Ｌ，保炎バーナ空気取入れ口４１Ｌ，保炎バーナ空気導入通路４２Ｌ，保炎バーナガス混入部４３Ｌ，オリフィス４４Ｌ）を主バーナユニット右板３０１Ｒと左右対称の形状にて形成し、保炎バーナ混合気室４５Ｌが形成される側面に混合気噴出孔左３０３Ｌも設ける。

図６に示すように保炎バーナ４０は、左右対称の保炎バーナユニット右板４０１Ｒ，保炎バーナユニット左板４０１Ｌを中央で４箇所の連結板４０２により一体に連結され、連結板４０２を底にして「コ」の字状に折曲げてから主バーナ３０の両側面に重ね合わせ混合気流路となる部屋をそれぞれ形成する。説明を判りやすくするために、主バーナ３０の説明と同様に、まず保炎バーナユニット右板４０１Ｒの形状を説明する。

保炎バーナユニット右板４０１Ｒは、平板部右４０３Ｒ（図中ハッチングで表示）を残して凹部を形成し、凹部は、主バーナユニット右板３０１Ｒの側面に形成された混合気噴出孔右３０３Ｒから噴出する混合気の通路を形成する保炎バーナ混合気室４５Ｒと、同じく通路を作り上部に開口して混合気を噴出する保炎バーナ炎口４６Ｒとを備える。一方、保炎バーナユニット左板４０１Ｌは、保炎バーナユニット右板４０１Ｒと左右対称の形状で、平板部左４０３Ｌ（図中ハッチングで表示）を残して凹部を形成され、凹部は、保炎バーナ混合気室４５Ｌと、保炎バーナ炎口４６Ｌとを備える。

図７に示すように、炎口板５０は、左右に突出した２ヵ所のフランジ５０ｂとその間に等間隔で形成した４ヵ所の突起５０ａを有する２枚の板と突起５０ａに対応した溝をもつ２枚の板とを、突起５０ａとその溝とを重ね合わせて組み付けた構成となっている。この炎口板５０がバーナユニット１０の上端開口に挿入されて、主バーナ炎口３６及び保炎バーナ炎口４６を形成する。

そして、バーナユニット１０は、まず、主バーナユニット右板３０１Ｒ及び主バーナユニット左板３０１Ｌを中央で折曲げて重ね合わせ、平板部右３０２Ｒ及び平板部左３０２Ｌをスポット溶接により固定して主バーナ３０を形成し、主バーナ３０の上端開口に炎口板５０を挿入する。さらに、連結板４０２を底にして「コ」の字状に折曲げた保炎バーナ４０を外から重ね合せ、平板部右４０３Ｒ及び平板部左４０３Ｌをスポット溶接により固定する。こうして、主バーナ３０には、平板部３０２を残し、燃料取入れ口２１，燃料ガス導入通路２２，主バーナガス供給路２３，保炎バーナガス供給路２４，主バーナ空気取入れ口３１，主バーナ空気導入通路３２，主バーナガス混入部３３，オリフィス３４，主バーナ混合気室３５，主バーナ炎口３６，保炎バーナ空気取入れ口４１，保炎バーナ空気導入通路４２，保炎バーナガス混入部４３，オリフィス４４が形成される。一方、保炎バーナ４０には、保炎バーナ混合気室４５及び保炎バーナ炎口４６が形成され、保炎バーナ混合気室４５の内部には保炎バーナガス混入部４３と連通するための混合気噴出孔３０３が形成される（図５乃至図７参照）。

このように、主バーナ３０及び保炎バーナ４０の組立てにおいて、それぞれ板金をプレス成型した１枚の金属板を中央より折曲げてからスポット溶接により固定するため、左右の主バーナユニット右板３０１Ｒ，主バーナユニット左板３０１Ｌ及び保炎バーナユニット右板４０１Ｒ，保炎バーナユニット左板４０１Ｌの位置決めが簡単である。また、燃料取入れ口２１，主バーナ空気取入れ口３１，保炎バーナ空気取入れ口４１といった各部屋を、バーナボディを形成する板金のプレス成型により一体的に形成するため、部品数や製造工程を増加させることない。

次に、バーナユニット１０における燃料ガス，一次空気，混合気の流れについて説明する。図８は、バーナユニット１０における燃料ガス，一次空気，混合気の流れを説明するための部分断面拡大図である。

図８に示すように、バーナユニット１０では、まず燃料取入れ口２１に接続された燃料ノズル２から燃料ガスが噴出されて、燃料ガス導入通路２２内に燃料ガスが取り込まれる。一方、この時、同時に、主バーナ空気導入通路３２内に燃焼用１次空気が供給されると共に、保炎バーナ空気導入通路４２内に燃焼用１次空気が供給される。なお、主バーナ空気取入れ口３１は保炎バーナ空気取入れ口４１よりも径が大きく、主バーナ空気導入通路３２は保炎バーナ空気導入通路４２よりも進路面積が大きいため、主バーナ空気導入通路３２内には保炎バーナ空気導入通路４２内よりも大量の一次空気が供給される。

燃料ガス導入通路２２においては、燃料取入れ口２１と反対の先端部が閉口されているため、燃料ガス導入通路２２内に取り込まれた燃料ガスは、燃料ノズル２から排出されたガス圧によって、燃料ガス導入通路２２から下方に分岐する主バーナガス供給路２３と上方に分岐する保炎バーナガス供給路２４との両方のガス流路に導出される。ここで、主バーナガス供給路２３は、保炎バーナガス供給路２４よりも径が大きく、その径の比は７：３となっている。そのため、燃料ガス導入通路２２内に送入された燃料ガス全体１（１００％）に対して、主バーナガス供給路２３には燃料ガス０．７（７０％）が導出され、保炎バーナガス供給路２４には燃料ガス０．３（３０％）が導出される。

主バーナガス供給路２３は、下方に位置する主バーナ空気導入通路３２の通路面積を絞るオリフィス３４が形成された部位に垂直に連通しており、この主バーナガス供給路２３と主バーナ空気導入通路３２とが連通する主バーナガス混入部３３において、主バーナガス供給路２３に導出された燃料ガスが、主バーナ空気導入通路３２内に供給される。その結果、主バーナガス混入部３３では主バーナ空気導入通路３２内を流動する一次空気に燃料ガスが混入される。そして、この一次空気と燃料ガスとの混合気体が、主バーナ炎口３６までの流路である主バーナ混合気室３５でさらに混合して、理論空気量（燃料を完全に燃焼させるために必要な最低の空気量）よりも多く空気の供給された淡混合気が生成される。

なお、本実施の形態では、主バーナ混合気室３５で理論空気量に対する空気比１．３の淡混合気が生成される。また、主バーナガス混入部３３に供給される一次空気の空気量は、ファンの回転数、主バーナ空気取入れ口３１の径の大きさ及び主バーナ空気導入通路３２の進路面積等から決定されるが、これらは主バーナガス混入部３３に供給される燃料ガス０．７（７０％）に基づいて、理論空気量に対する空気比１．３となるようにあらかじめ設定される。

同様に、保炎バーナガス供給路２４は、上方に位置する保炎バーナ空気導入通路４２の通路面積を絞るオリフィス４４が形成された部位に垂直に連通しており、この保炎バーナガス供給路２４と保炎バーナ空気導入通路４２とが連通する保炎バーナガス混入部４３において、保炎バーナガス供給路２４に導出された燃料ガスが、保炎バーナ空気導入通路４２内に供給される。その結果、保炎バーナガス混入部４３では保炎バーナ空気導入通路４２内を流動する一次空気に燃料ガスが混入される。そして、この一次空気と燃料ガスとの混合気体が、保炎バーナ炎口４６までの流路である保炎バーナ混合気室４５でさらに混合して、理論空気量よりも少ない空気の供給された濃混合気が生成される。

なお、本実施の形態では、保炎バーナ混合気室４５で理論空気量に対する空気比０．６の濃混合気が生成される。また、保炎バーナガス混入部４３に供給される一次空気の空気量は、ファンの回転数、保炎バーナ空気取入れ口４１の径の大きさ及び保炎バーナ空気導入通路４２の進路面積等から決定されるが、これらは保炎バーナガス混入部４３に供給される燃料ガス０．３（３０％）に基づいて、理論空気量に対する空気比０．６となるようにあらかじめ設定される。

このような構成によって、淡混合気及び濃混合気が生成されるバーナユニット１０は、従来のものと比して以下のような作用を有する。すなわち、燃料ノズル２から噴出された噴出力と、空気導入通路３２，４２内を流動する一次空気が発生させる吸引力とによって、燃料取入れ口２１に取り込まれた燃料ガスは、ガス供給路２３，２４を経由してガス混入部３３，４３で一次空気と良好に衝突して、一次空気に満遍なく混入する。そのため、混合気室３５，４５での移動距離が短くても、一次空気と燃料ガスとが完全に混合した混合気が生成されることになる。

特に、空気導入通路３２，４２のガス混入部３３，４３には、ガス供給路２３，２４と直交し、進路面積を絞るオリフィス３４，４４が形成されているため、オリフィス３４，４４を通過する一次空気の流れにより、ガス供給路２３，２４側に負圧が発生（ベンチュリー効果）し、燃料ガスがガス混入部３３，４３に吸い寄せられる。その結果、一次空気と燃料ガスとがより激しく衝突して、両者が完全に混合される。

さらに、ガス供給路２３，２４は、空気導入通路３２，４２に垂直に連通しているため、良好にベンチュリー効果が得られるだけでなく、ガス混入部３３，４３に供給される燃料ガスは、一次空気の流れに対して垂直に衝突するようにして、一次空気に混入する。その結果、一次空気と燃料ガスとがより激しく衝突して、両者が完全に混合される。

以上のようにして、主バーナ混合気室３５で生成された淡混合気は、主バーナ炎口３６に具備された炎口板５０をとおり、上部へ噴出する（図５参照）。一方、保炎バーナ混合気室４５で生成された濃混合気は、主バーナユニット板３０１Ｒ，３０１Ｌに形成された混合気噴出孔３０３Ｒ，３０３Ｌから主バーナ３０と保炎バーナ４０の間隙に導出して、保炎バーナ混合気室４５Ｒ，保炎バーナ混合気室４５Ｌから、保炎バーナ炎口４６Ｒ，保炎バーナ炎口４６Ｌより上部へ噴出する（図６参照）。

そして、主バーナ炎口３６からは淡混合気が、保炎バーナ炎口４６からは濃混合気が噴出するので、主バーナ３０における燃焼は十分に空気過剰となり、かつ保炎バーナ４０における燃焼は十分に燃料過剰となるため、バーナユニット１０における燃焼により発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）が低減される。

以上、本実施の形態のバーナユニット１０によれば、一次空気が流動する主バーナ空気導入通路３２に設けられた主バーナガス混入部３３で、燃料取入れ口２１から吸入した燃料ガスの一部が混入されて、淡混合気が生成される。さらに、一次空気が流動する保炎バーナ空気導入通路４２に設けられた保炎バーナガス混入部４３で、燃料取入れ口２１から吸入した燃料ガスの残りが混入されて、濃混合気が生成される。よって、ガス混入部３３，４３で一次空気に燃料ガスが混入されるため、短い混合距離であっても燃料ガスと燃焼用空気とが十分に混合された淡混合気及び濃混合気を生成することができ、バーナ３０，４０の燃焼性能を向上させることができる。

さらに、ガス供給路２３，２４は空気導入通路３２，４２に対し垂直に連通して、燃料ガスが一次空気の流れに対して垂直に衝突するようにした。また、空気導入通路３２，４２のオリフィス３４，４４にガス混入部３３，４３を形成することで、ベンチュリー効果が発生するようにした。これにより、一次空気と燃料ガスとを激しく衝突させて、一次空気と燃料ガスとが完全に混合された淡混合気及び濃混合気を生成することができ、バーナ３０，４０の燃焼性能を一層向上させることができる。

また、保炎バーナガス供給路２４が燃料取入れ口２１から吸入された燃料ガスの全体量に対する２０〜４０％を保炎バーナガス混入部４３に供給して、理論空気量に対する空気比０．６の濃混合気を生成する一方、主バーナガス供給路２３は、燃料取入れ口２１から吸入された燃料ガスの残りを主バーナガス混入部３３に供給して、理論空気量に対する空気比１．３の淡混合気を生成するようにした。よって、バーナ炎口３６，４６での燃焼に最適な淡混合気及び濃混合気を生成することができる。

また、主バーナ空気取入れ口３１及び保炎バーナ空気取入れ口４１を平行に上下に並べ、主バーナ空気取入れ口３１及び保炎バーナ空気取入れ口４１の間に燃料取入れ口２１を平行に設けた。さらに、主バーナ空気取入れ口３１、保炎バーナ空気取入れ口４１及び燃料取入れ口２１等の各部屋を、バーナボディを形成する板金のプレス成型により一体的に形成されるようにした。よって、共通の燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスを用いて、淡混合気及び濃混合気を生成することができるため、部品数や製造工程を増加させることがない簡易な構成として、バーナユニット１０をより簡易かつ安価に製造することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られず、各種の変形が可能である。例えば、主バーナユニット板３０１Ｒ，３０１Ｌに混合気噴出孔３０３Ｒ，３０３Ｌを形成して、保炎バーナ４０側に形成された保炎バーナ混合気室４５Ｒ，保炎バーナ混合気室４５Ｌへ、保炎バーナガス混入部４３で生成された混合気体（淡混合気）を導出させているが、他の手法を用いてもよい。すなわち、混合気噴出孔３０３Ｒ，３０３Ｌに代えて、混合気体（淡混合気）を分岐させて保炎バーナ４０側に導出させる流路を形成する部品であるガススロートを、バーナユニット１０内に具備させてもよい。

また、上記実施の形態では、燃料ガス導入通路２２内に送入された燃料ガス全体１に対して、主バーナガス供給路２３には燃料ガス０．７（７０％）が導出され、保炎バーナガス供給路２４には燃料ガス０．３（３０％）が導出されているが、この値に限定されないことはいうまでもない。すなわち、主バーナガス供給路２３に燃料ガス０．２〜０．４（２０〜４０％）が導出され、保炎バーナガス供給路２４に残りの燃料ガスが供給されるのであれば、バーナユニット１０は十分な燃焼性能を発揮することができる。

また、本発明の趣旨の範囲内であれば、バーナユニット１０の構成を製品の仕様や実装などに応じて任意に変更してもよい。例えば、空気導入通路３２，４２にオリフィス３４，４４が形成されていないようにしてもよいし、ガス供給路２３，２４が空気導入通路３２，４２に対して垂直に連通せずに、他の角度（例えば、６０°）をなすように連通されていてもよい。

本発明の燃焼装置は、ガス給湯器、ビルトインコンロ、ガス炊飯器、ガス給湯器、ガスファンヒーターなどの各種のガス機器に適用可能である。

バーナ装置１の概略斜視図である。バーナユニット１０の側面図である。バーナユニット１０の背面図である。バーナユニット１０の平面図である。主バーナ３０の部品展開図である。保炎バーナ４０の部品展開図である。炎口板５０の斜視図である。バーナユニット１０における燃料ガス，一次空気，混合気の流れを説明するための部分断面拡大図である。従来のガス機器用バーナ１００の一例を説明するための図である。

１バーナ装置
２燃料ノズル
１０バーナユニット
２１燃料取入れ口
２２燃料ガス導入通路
２３主バーナガス供給路
２４保炎バーナガス供給路
３０主バーナ
３１主バーナ空気取入れ口
３２主バーナ空気導入通路
３３主バーナガス混入部
３４オリフィス
３５主バーナ混合気室
３６主バーナ炎口
４０保炎バーナ
４１保炎バーナ空気取入れ口
４２保炎バーナ空気導入通路
４３保炎バーナガス混入部
４４オリフィス
４５保炎バーナ混合気室
４６保炎バーナ炎口
５０炎口板
３０１Ｒ主バーナユニット右板
３０１Ｌ主バーナユニット左板
３０２Ｒ平板部右
３０２Ｌ平板部左
３０３Ｒ混合気噴出孔右
３０３Ｌ混合気噴出孔左
４０１Ｒ保炎バーナユニット右板
４０１Ｌ保炎バーナユニット左板
４０２連結板
４０３Ｒ平板部右
４０３Ｌ平板部左

Claims

燃料ガスと燃焼用空気とを吸入混合して理論空気量以上の燃焼用空気を含んだ淡混合気を主バーナ炎口から噴出する主バーナと、前記主バーナ炎口の両側に設けられた保炎バーナ炎口から、前記理論空気量以下の燃焼用空気を含んだ濃混合気を噴出する保炎バーナとを一体的に備え、前記主バーナ及び前記保炎バーナを同時に燃焼させる燃焼装置において、
前記主バーナへ供給する燃焼用空気の取入れ口となる主バーナ空気取入れ口と、
前記保炎バーナへ供給する燃焼用空気の取入れ口となる保炎バーナ空気取入れ口と、
前記主バーナ及び前記保炎バーナへ供給する燃料ガスを取入れるための共通の燃料取入れ口と、
前記主バーナ空気取入れ口から前記主バーナの混合気室に通じる主バーナ空気導入通路に、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの一部を混入させる主バーナガス混入部と、
前記保炎バーナ空気取入れ口から前記保炎バーナの混合気室に通じる保炎バーナ空気導入通路に、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りを混入させる保炎バーナガス混入部とを備え、
前記主バーナ空気取入れ口及び前記保炎バーナ空気取入れ口を平行に上下に並べ、該主バーナ空気取入れ口及び該保炎バーナ空気取入れ口の間に前記燃料取入れ口を平行に設けたことを特徴とする燃焼装置。
前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの流路である燃料ガス導入通路は、前記主バーナガス混入部に燃料ガスを供給するための流路である主バーナガス供給路と、前記保炎バーナガス混入部に燃料ガスを供給するための流路である保炎バーナガス供給路とを備え、
前記主バーナガス混入部では、前記主バーナガス供給路が前記主バーナ空気導入通路に対して垂直に連通し、
前記保炎バーナガス混入部では、前記保炎バーナガス供給路が前記保炎バーナ空気導入通路に対して垂直に連通していることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
前記主バーナ空気導入通路に空気の進路断面積を絞るオリフィスを設け、該オリフィスに前記主バーナガス供給路を連通して前記主バーナガス混入部とし、
前記保炎バーナ空気導入通路に空気の進路断面積を絞るオリフィスを設け、該オリフィスに前記保炎バーナガス供給路を連通して前記保炎バーナガス混入部としたことを特徴とする請求項２に記載の燃焼装置。
前記保炎バーナガス供給路は、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの全体量に対する２０〜４０％を前記保炎バーナガス混入部に供給する一方、前記主バーナガス供給路は、前記燃料取入れ口から取入れられた燃料ガスの残りを前記主バーナガス混入部に供給することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃焼装置。
前記主バーナ空気取入れ口、前記保炎バーナ空気取入れ口及び前記燃料取入れ口は、バーナボディを形成する板金のプレス成型により一体的に形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃焼装置。