JP4807704B2

JP4807704B2 - 偏平ガスバーナ

Info

Publication number: JP4807704B2
Application number: JP2007130599A
Authority: JP
Inventors: 弘逸太田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2007-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: JP2008286448A

Description

本発明は、給湯用熱源機等の熱源として用いられる偏平ガスバーナに関する。

一般に、熱源機においては、燃焼ファンで燃焼用空気を強制的に供給する燃焼筐内に、上方に開口する細長形状の炎口部を上端部に有する偏平ガスバーナが複数個並設されている。従来、この種の偏平ガスバーナは、炎口部の長尺方向を前後方向、炎口部の短尺方向を横方向としたとき、横方向に対峙する一対の側板で構成されるバーナ本体に、下部の混合管部と、該混合管部に連なり、該混合管部の上側で前後方向に延在する分布管部と、該分布管部と前記炎口部との間の横幅を狭めた絞り部とが形成され、該炎口部内に、横方向に並設した複数の整流板を有する整流部材が装着されている。

該整流部材は混合気を整流して炎口部から噴出させるために設けられている。ここで、燃焼ファンにより燃焼用空気を強制的に供給する燃焼筐内に偏平ガスバーナを配置する場合、混合管部に強制的に流入する一次空気の影響で乱流が生じ易くなる。そのため、混合気の流れを整流するには、整流部材を構成する整流板の枚数を４枚以上にする必要がある。

ところで、一例として、整流板の枚数を４枚としたものでは、各整流板によって３つの炎口流路が画成される。このうち、横方向中央に位置する中央炎口流路上端の炎口からの混合気の噴出速度が、その両側の炎口流路上端の炎口からの混合気の噴出速度よりも遅くなると、炎口部における火炎が不安定となって燃焼騒音が発生し易い。

そこで、中央炎口流路を形成している一対の整流板を、その上下方向中途位置で屈曲させ、この屈曲部を介して上流側の間隔よりも下流側の間隔を狭くして中央炎口流路を通過する混合気の流速を加速するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。

しかし、このように、中央炎口流路を形成している整流板の上下方向中途位置に屈曲部を設けると、混合気の流動方向が屈曲部によって急激に変えられて渦流が発生する。その結果、整流板による混合気の整流作用に渦流による悪影響が及び、燃焼騒音を十分に低減できなくなる。更には、屈曲部による渦流の影響で炎口流路に流れる混合気の通過抵抗が大きくなり、中央炎口流路における混合気の流速を十分に加速することができない不都合がある。また、整流板の前後方向にわたる屈曲部を設けるために整流板に対する加工工数が増加し、製造コストが増加する不都合がある。
特開２０００−１９３２１３号公報（図１）

本発明は、以上の点に鑑み、燃焼騒音を低減することができ、しかも、製造コストの増加を防止することができる偏平ガスバーナを提供することをその課題としている。

かかる目的を達成するために、本発明は、上方に開口する細長形状の炎口部を上端部に有し、炎口部の長尺方向を前後方向、炎口部の短尺方向を横方向として、横方向に対峙する一対の側板で構成されるバーナ本体に、下部の混合管部と、混合管部に連なり、混合管部の上側で前後方向に延在する分布管部と、分布管部と炎口部との間の横幅を狭めた絞り部とが形成され、炎口部内に、横方向に並設した複数の整流板を有する整流部材が装着されている偏平ガスバーナにおいて、前記炎口部の横幅中央に位置して横方向に隣り合う一対の整流板は、その下端から上端にかけて次第に接近する方向に直線的に傾斜して設けられ、前記直線的に傾斜する一対の整流板の夫々の横方向外側には、直線的に傾斜する各整流板に平行に対向する他の整流板が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、前記炎口部の横幅中央に位置して横方向に隣り合う一対の整流板を傾斜させたことにより、両整流板の横方向の間隔が下端（上流側端）よりも上端（下流側端）で狭くなる。これにより、両整流板によって形成された炎口流路の混合気の流速を加速することができる。そして、両整流板は直線的に傾斜しているので、両整流板による炎口流路の混合気に渦流を形成させることなく円滑に混合気を加速することができる。また、両整流板を傾斜させて設けるだけでよいので、構造が簡単となりその製造コストも低く抑えることができる。

また、本発明は、他の整流板が、傾斜する整流板の横方向外側に平行に設けられているので、傾斜する整流板とその外側の他の整流板との間隔は下端側と上端側とで同じであり、通過する混合気は加速されない。これにより、傾斜する両整流板の間から噴出する混合気の速度よりも、その両側から噴出する混合気の速度が遅くなるので、炎口部における火炎が安定し、燃焼騒音の発生が低減される。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、給湯用熱源機の熱源として用いる濃淡燃焼式の偏平ガスバーナを示している。図示省略するが、熱源機は、燃焼ファンにより燃焼用空気を強制的に供給する燃焼筐を備えており、この燃焼筐内に偏平ガスバーナが複数個並設される。

図１に示す偏平ガスバーナは、バーナ本体１と、バーナ本体１の上部に被せられたバーナキャップ２とを備えている。バーナ本体１の上端部には、上方に開口する細長形状の炎口部３が形成されている。また、バーナキャップ２により炎口部３の両脇に位置するスリット状の袖火炎口部４が形成されている。そして、理論空燃比より燃料の割合が希薄な混合気（エアリッチ混合気）を炎口部３から噴出させると共に、理論空燃比より燃料の割合が濃い混合気（ガスリッチ混合気）を袖火炎口部４から噴出させ、所謂濃淡燃焼を行うことによりＮＯｘの発生を低減できるようにしている。

以下、炎口部３の長尺方向を前後方向、炎口部３の短尺方向を横方向として、偏平ガスバーナの構成について説明する。バーナ本体１は、図２及び図３に示すように、横方向に対峙する一対の側板１ａで構成されている。なお、両側板１ａは連続する１枚の板で形成されており、この板をバーナ本体１の下縁となる折曲げ線で合掌状態に折り曲げることによりバーナ本体１が形成される。そして、各側板１ａのプレス加工により、バーナ本体１には、上端部の炎口部３と、下部の混合管部５と、混合管部５に連なり、混合管部５の上側で前後方向に延在する分布管部６と、分布管部６と炎口部３との間の横幅を狭めた絞り部７とが形成されている。

混合管部５は、バーナ本体１の下部後縁に位置する開口端５ａから前方に延びており、その前端部が上方に屈曲して分布管部６に連通している。また、バーナ本体１の後部には、混合管部５と分布管部６との間に位置させて、袖火用の混合管部８が形成されている。この混合管部８は、バーナ本体１の後縁に位置する開口端８ａから前方に少し延びて終端しており、その前部の側面に通気孔８ｂが複数形成されている。両混合管部５，８には、その開口端５ａ，８ａに臨ませた各別のガスノズル（図示せず）から燃料ガスが供給される。同時に、燃焼ファンからの空気（一次空気）が供給されることにより、各混合管部５，８で燃料ガスと一次空気とが混合されて混合気が生成される。

混合管部５の開口端５ａは比較的大きく形成されている。そのため、混合管部５では一次空気の流入量が多くなってエアリッチ混合気が生成される。一方、袖火用混合管部８の開口端８ａは比較的小さく形成されている。そのため、この混合管部８では一次空気の流入量が少なくなってガスリッチ混合気が生成される。

図１及び図３に示すように、バーナキャップ２は、バーナ本体１の一対の側板１ａの外側に被せられる一対の側板２ａと、両側板２ａをその上縁で連結する複数のブリッジ部２ｂとで構成されている。そして、バーナ本体１の側板１ａとバーナキャップ２の側板２ａとの間には、上端部の袖火炎口部４と、袖火用混合管部８から通気孔８ｂを介してバーナ本体１の外側に流出する混合気を袖火炎口部４に導く通路とが形成されている。

なお、バーナキャップ２の側板２ａには、バーナ本体１の分布管部６の前後方向中間部分の外側面に当接して、通気孔８ａからの混合気の流れを前後方向に振り分ける凹部２ｃと、バーナ本体１の炎口部３の外側面に当接して、袖火炎口部４を前後複数の区域に仕切る上下方向に長手の複数の凹部２ｄとが形成されている。

バーナ本体１の炎口部３内には整流部材９が装着されている。整流部材９は、図３に示すように、横方向に並設した４枚の整流板１０，１１，１２，１３を有しており、各整流板１０，１１，１２，１３間に横幅の狭い炎口流路１４，１５，１６が画成される。これらの整流板１０，１１，１２，１３は、図２に示すように、その上部の前後複数箇所の当接部１７において当接重合されており、炎口流路１４，１５，１６が前後複数の区域に仕切られる。なお、図１に示すように、バーナキャップ２のブリッジ部２ｂは当接部１７の真上に位置する。また、図２及び図３に示すように、バーナ本体１の炎口部３には、その上下方向中間部に位置させて、整流部材９を横方向両側から挟み込む狭窄部３ａが形成されている。これにより、狭窄部３ａの上側の側板１ａの部分と整流部材９の最外側の整流板１０，１３（他の整流板）との間に混合気が流れない盲空隙３ｂが画成される。

バーナ本体１の混合管部５において生成された混合気は、分布管部６と絞り部７とを介して炎口部３に流れ、４枚の整流板１０，１１，１２，１３間の３つの炎口流路１４，１５，１６を経て炎口部３の上方に噴出し、燃焼する。絞り部７の横幅は、前方部分から後方に向けて次第に広がっており、炎口部３に流入する混合気の前後方向の流量分布が均等化される。また、絞り部７は、その横幅の中心がバーナ本体１の横幅の中心に一致するように形成されている。

図３に示すように、整流部材９の４枚の整流板１０，１１，１２，１３のうち炎口部３の横幅中央に位置して隣り合う整流板１１，１２は、絞り部７の横幅中心を通って上方に延びる中心線ｘを介して対向し、絞り部７の真上に位置して中央炎口流路１５を形成する。中央位置の両整流板１１，１２は、上端に向かって次第に接近する方向に直線的に傾斜して設けられている。最外側（中央位置の整流板１１，１２の両外側）に位置する他の整流板１０，１３は、中央位置の整流板１１，１２に沿って平行に傾斜して設けられ、夫々が中央炎口流路１５の両外側に沿った外側炎口流路１４，１６を形成する。

更に詳しく説明すれば、図３に示すように、中央位置の両整流板１１，１２は互いに中心線ｘを介して対称とされ、両整流板１１，１２の傾斜は、その上端から傾斜方向に沿って上方に延びる延長線ｒ同士が交わる角度θが０．３°〜１°となるように設定されている。なお、図３においては、説明の便宜上、両整流板１１，１２の傾斜を誇張して示している。従って、図示された角度θは１°を越えているが、実際には０．３°〜１°の範囲内に収められているものとする。これにより、中央位置の両整流板１１，１２の上端（中央炎口流路１５の下流端）の間隔寸法は、下端（中央炎口流路１５の上流端）の間隔寸法より狭くなっている。また、最外側の両整流板１０，１３は、各々に隣り合う中央位置の両整流板１１，１２に平行であることにより、上端（外側炎口流路１４，１６の下流端）と下端（外側炎口流路１４，１６の上流端）とで同一の間隔寸法とされている。

整流板１０，１１，１２，１３は、互いに連設された状態で整流部材９を構成している。即ち、図４（ａ）に示すように、金属板材から打抜き形成された状態では、中央位置の両整流板１１，１２同士が前後一対の連結部１８を介して互いに連設され、各整流板１１，１２の外側には複数の連結部１９を介して整流板１０，１３が夫々連設されている。中央位置の両整流板１１，１２の上端側には、当接部１７となる隆起部２０が形成されており、両整流板１１，１２の上下方向中途部には、図５に示すように、互いに当接して両整流板１１，１２間に傾斜をつける突出部２１が対向方向に突出形成されている。また、外側の整流板１０，１３の上端側には、各整流板１１，１２に当接して前記当接部１７となる隆起部２２が形成され、その下端側には、各整流板１１，１２に当接して各整流板１０，１３を隣接している夫々の整流板１１，１２に対して平行とする隆起部２３が形成されている。整流部材９を形成するときには、図４（ｂ）に示すように、中央位置の両整流板１１，１２の間の連結部１８を山折りに折り曲げ、外側の整流板１０，１３をその連結部１９を介して谷折りに折り曲げる。これにより、図４（ｃ）に示すように、組み付け状態に形成された整流部材９が形成される。このとき、図５に示すように、中央位置の両整流板１１，１２は、突出部２１同士の当接によって互いに傾斜して対向する。なお、突出部２１の突出量を、前述の傾斜角度θが得られるように予め設定しておくことで、中央位置の両整流板１１，１２の傾斜状態を極めて容易に形成することができる。また、各整流板１１，１２の外側の整流板１０，１３は、当接部１７となる隆起部２２とその下方の隆起部２３とによって各整流板１１，１２に対して平行に対向する。そして、図４（ｃ）に示す組み付け状態となった整流部材９が、図２に示すように、炎口部３内に装着される。

以上のように各整流板１０，１１，１２，１３を配設すると、絞り部７からの混合気は、中央炎口流路１５と外側炎口流路１４，１６を円滑に流れて各整流板１０，１１，１２，１３により整流された状態となる。このとき、中央炎口流路１５を流動する混合気は、中央位置の両整流板１１，１２が傾斜して中央炎口流路１５の間隔が下流側に向かって次第に狭くなることによって加速する。一方、両外側炎口流路１４，１６を流動する混合気は、上流側と下流側とで間隔が変わらないので加速されない。これによって、中央炎口流路１５の上端から噴出される混合気の流速は、外側炎口流路１４，１６の上端から噴出される混合気の流速よりも早くなる。その結果、炎口部３において形成される火炎は、炎口部３の横方向中央部がその両側よりも大きくなり、振動燃焼しにくい安定した火炎が形成される。

以上、整流部材９を構成する整流板１０，１１，１２，１３の枚数を４枚とした実施形態について説明したが、それ以外には、図示しないが、整流板を５枚以上にしても良い。なお、整流板を奇数枚とする場合には、絞り部７の中心線ｘに沿って１枚の整流板を位置させ、その両側に対向する一対の整流板同士をその下端から上端にかけて次第に接近する方向に直線的に傾斜させて配設すればよい。

また、上記実施形態の偏平バーナはバーナキャップ２を備える濃淡燃焼式バーナであるが、バーナキャップ２を省略した濃淡燃焼式でない偏平ガスバーナにも同様に本発明を適用できる。

本発明の一実施形態の扁平ガスバーナを示す斜視図。バーナ本体を示す斜視図。図１のIII−III線断面説明図。（ａ）は整流部材の展開図、（ｂ）は整流部材の組立過程を示す説明図、（ｃ）は整流部材の組立状態の説明的斜視図。図４（ｃ）におけるＶ−Ｖ線断面説明図。

符号の説明

１…バーナ本体、１ａ…側板、３…炎口部、５…混合管部、６…分布管部、７…絞り部、９…整流部材、１０，１１，１２，１３…整流板、１１，１２…傾斜する一対の整流板、１０，１３…外側の整流板（他の整流板）、ｘ…中心線、θ…角度。

Claims

上方に開口する細長形状の炎口部を上端部に有し、炎口部の長尺方向を前後方向、炎口部の短尺方向を横方向として、横方向に対峙する一対の側板で構成されるバーナ本体に、下部の混合管部と、混合管部に連なり、混合管部の上側で前後方向に延在する分布管部と、分布管部と炎口部との間の横幅を狭めた絞り部とが形成され、炎口部内に、横方向に並設した複数の整流板を有する整流部材が装着されている偏平ガスバーナにおいて、
前記炎口部の横幅中央に位置して横方向に隣り合う一対の整流板は、その下端から上端にかけて次第に接近する方向に直線的に傾斜して設けられ、
前記直線的に傾斜する一対の整流板の夫々の横方向外側には、直線的に傾斜する各整流板に平行に対向する他の整流板が設けられていることを特徴とする偏平ガスバーナ。