JP6853075B2 - 全一次燃焼式バーナ - Google Patents

Description

本発明は、バーナボディの混合気噴出部を覆う燃焼板を備え、燃焼板に形成した多数の炎孔から混合気を噴出させて燃焼させる全一次燃焼式バーナに関する。

従来、この種のバーナとして、特許文献１により、炎孔がスリット状であって、炎孔の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向として、Ｙ軸方向に所定ピッチで並ぶ複数の炎孔から成る炎孔列をＸ軸方向に複数並設したものが知られている。尚、このものでは、全ての炎孔列で炎孔のＹ軸方向位置が揃っている。

また、このものでは、燃焼板のＸ軸方向複数個所に、炎孔列間のＸ軸方向間隔が広くなるように２列程度の炎孔列を間引いた間引き部分を設けている。これによれば、間引き部分が混合気の還流域となって、保炎効果が得られる。

然し、このように炎孔列の間引き部分を設けたのでは、炎孔列形成部分の面積が狭くなる。これでは、高負荷燃焼時に、炎孔列形成部分で集中して混合気が噴出して、火炎が長くのびる。そのため、被加熱物に火炎が触れないように、バーナと被加熱物との間の距離を長くする必要があって、燃焼装置が大型化する。

特開２０１４−９８３８号公報

本発明は、以上の点に鑑み、高負荷燃焼時の火炎の長大化を生ずることなく保炎効果を得られるようにした全一次燃焼式バーナを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、バーナボディの混合気噴出部を覆う板金製の燃焼板を備え、燃焼板に形成したスリット状の多数の炎孔から混合気を噴出させて燃焼させる全一次燃焼式バーナであって、炎孔の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向として、Ｙ軸方向に所定ピッチで並ぶ複数の炎孔から成る炎孔列をＸ軸方向に複数並設するものにおいて、炎孔列として、第１炎孔列と、各炎孔の位置が第１炎孔列の各炎孔の位置からＹ軸方向に半ピッチずれた第２炎孔列とが設けられて、第１炎孔列と第２炎孔列とがＸ軸方向に交互に並設され、第１炎孔列と第２炎孔列との少なくとも一方の炎孔列のＹ軸方向複数個所に、炎孔間のピッチが前記所定ピッチの２倍となるように各１個の炎孔を間引いた間引き部分が設けられ、各間引き部分が、当該間引き部分を設けた炎孔列に属する、当該間引き部分のＹ軸方向両側に位置する２個の炎孔と、当該間引き部分を設けた炎孔列のＸ軸方向一側に隣接する炎孔列に属する、当該間引き部分の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔と、当該間引き部分を設けた炎孔列のＸ軸方向他側に隣接する炎孔列に属する、当該間引き部分の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔との計６個の炎孔で囲われるようにすることを特徴とする。

本発明によれば、間引き部分を囲う６個の炎孔から噴出する混合気の一部が間引き部分に還流して、保炎作用が確実に得られる。そして、従来例の如く炎孔列を間引くのではなく、第１炎孔列と第２炎孔列との少なくとも一方の炎孔列のＹ軸方向複数個所で各１個の炎孔を間引くだけであるため、燃焼板全体からほぼ均等に混合気が噴出する。従って、燃焼板の限られた領域で集中的に混合気が噴出することはなく、高負荷燃焼時にも火炎が長大化しない。その結果、バーナと被加熱物との間の距離を長くせずに済み、燃焼装置の大型化を回避できる。

ところで、混合気噴出部に重なる燃焼板の部分を燃焼領域として、燃焼領域のＸ軸方向外側の側縁に近い部分では周囲に熱が奪われやすく、保炎性が悪くなる。従って、本発明においては、第１炎孔列と第２炎孔列とのうち燃焼領域のＸ軸方向外側の側縁に最寄りの炎孔列を外側炎孔列として、外側炎孔列には間引き部分を設けないことが望ましい。これにより、側縁に近い部分での保炎性を確保できる。

また、本発明においては、燃焼板に臨ませて設けられる点火電極と接地電極との間の放電ギャップが第１炎孔列と第２炎孔列とのうちの一つの特定炎孔列に属する間引き部分ではない所定の炎孔間部分に対向すると共に、当該炎孔間部分に、炎孔よりも小さな点火炎孔を設けることが望ましい。これによれば、放電ギャップの位置が多少ばらついても、点火炎孔からの混合気が放電ギャップに供給されるため、点火性能を確保できる。更に、点火炎孔を小さくすることで、点火炎孔の追加による熱分布の崩れを抑制できる。

更に、本発明においては、燃焼板の混合気が噴出する側の面に耐熱繊維布を重ね合せてもよい。これによれば、炎孔から耐熱繊維布を介して混合気が噴出するようになり、噴出混合気の炎孔を中心としたＹ軸方向の流速分布がなだらかになる。そのため、間引き部分にも僅かながら火炎が形成されて保炎性が高まり、耐リフト性が向上する。

本発明の第１実施形態のバーナを具備する燃焼装置の斜視図。 図１とは反対側から見た燃焼装置の斜視図。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図。 図３のＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図。 図３のＶ−Ｖ線で切断した断面図。 本発明の第２実施形態のバーナを具備する燃焼装置の図５に相当する断面図。 本発明の第３実施形態のバーナを具備する燃焼装置の図４に相当する断面図。

図１乃至図４は、本発明の実施形態の全一次燃焼式バーナ１を備える燃焼装置を示している。バーナ１は、内部に混合気（燃料ガスと一次空気との混合ガス）が供給されるバーナボディ２を備えている。バーナボディ２は、下面が開放された箱状のボディ本体２１と、ボディ本体２１の下面に装着した額縁状の板枠２２とを有しており、板枠２２の中央開口部で混合気噴出部２３が構成される。バーナ１は、更に、板枠２２上に混合気噴出部２３を覆うように取付けた板金製の燃焼板３を備えており、燃焼板３に形成した多数の炎孔３１から下向きに混合気が噴出して全一次燃焼（二次空気が不要な燃焼）する。尚、板枠２２の外形は矩形であって、その周縁のフランジ部２２ａのうち長辺に沿う部分の下面には、バーナボディ２への入熱を抑制するために断熱材２４が設けられている。

また、ボディ本体２１の上部には、混合気を供給するファン４を接続する流入口２５が開設されている。流入口２５には、ファン４停止時にバーナボディ２内に残留する混合気がファン４側に逆流することを阻止する逆止弁２６が装着されている。逆止弁２６は、流入口２５に嵌め込まれる樹脂製の弁筐２６１と、バーナボディ２内を向く弁筐２６１の開口部に開閉自在に軸着された樹脂製の弁板２６２とで構成されている。

燃焼装置は、バーナ１から噴出する混合気の燃焼空間を囲う、バーナ１の下側に設けられた燃焼筐５を備えている。燃焼筐５内の下部には、被加熱物たる給湯用の熱交換器６が収納されている。熱交換器６は、並設した多数の吸熱フィン６１とこれら吸熱フィン６１を貫通する複数の吸熱パイプ６２とを備えるフィンアンドチューブ型熱交換器で構成されている。

吸熱フィン６１の並設方向を横方向として、燃焼筐５の横方向一側と他側の側板５１，５２の外面には、隣り合う２本の吸熱パイプ６２，６２の接続路を各側板５１，５２との間に画成する接続蓋６３が複数取付けられており、全ての吸熱パイプ６２が直列に接続される。また、上流端の吸熱パイプ６２に接続される接続路を横方向一側の側板５１との間に画成する接続蓋６３には入水口６４が設けられている。

また、燃焼筐５のバーナ１と熱交換器６との間の部分には、燃焼筐５を冷却するウォータジャケット７が設けられている。このウォータジャケット７は、燃焼筐５の後板５３に設けられた横方向にのびる水管から成る上下３本の第１ジャケット部７_１と、燃焼筐５の前板５４に設けられた横方向にのびる水管から成る上下３本の第３ジャケット部７_３と、燃焼筐５の横方向一側の側板５１に設けられた、上下３本の第１ジャケット部７_１と上下３本の第３ジャケット部７_３とを接続する前後方向にのびる上下３本の第２ジャケット部７_２と、燃焼筐５の横方向他側の側板５２の後方寄りの部分に設けられた、熱交換器６を通過した水を上下３本の第１ジャケット部７_１に導く上下方向に長手の流入側ジャケット部７ｉｎと、燃焼筐５の横方向他側の側板５２の前方寄りの部分に設けられた、上下３本の第３ジャケット部７_３からの水が流入する上下方向に長手の流出側ジャケット部７ｏｕｔとで構成され、流出側ジャケット部７ｏｕｔの上部に、給湯路を接続する出湯口７１が設けられている。これにより、熱交換器６を通過した水（温水）は、流入側ジャケット部７ｉｎから第１ジャケット部７_１と第２ジャケット部７_２と第３ジャケット部７_３とを介して流出側ジャケット部７ｏｕｔに流れ、出湯口７１から給湯路に供給される。

尚、第２ジャケット部７_２は、燃焼筐５の横方向一側の側板５１とこれに取付けた蓋板７２との間に画成される。また、流入側と流出側の各ジャケット部７ｉｎ，７ｏｕｔも、燃焼筐５の横方向他側の側板５２とこれに取付けた蓋板７３，７４との間に画成される。更に、流出側ジャケット部７ｏｕｔの上部から後方にのびる第４ジャケット部７_４が設けられている。

また、燃焼筐５の前板５４には、燃焼筐５内に突出して燃焼板３に臨む点火電極８１と接地電極８２とフレームロッド８３とを有する電極部品８が装着されている。そして、点火電極８１と接地電極８２との間の放電ギャップに発生させる火花放電でバーナ１に点火するようにしている。尚、電極部品８には、燃焼筐５内を視認できる覗き窓８４が付設されている。

次に、燃焼板３について図５を参照して詳述する。燃焼板３に形成する炎孔３１はスリット状である。そして、炎孔３１の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向として、燃焼板３には、Ｙ軸方向に所定ピッチで並ぶ複数の炎孔３１から成る炎孔列がＸ軸方向に複数並設されている。炎孔列としては、第１炎孔列３２_１と、各炎孔３１の位置が第１炎孔列３２_１の各炎孔３１の位置からＹ軸方向に半ピッチずれた第２炎孔列３２_２とが設けられ、第１炎孔列３２_１と第２炎孔列３２_２とがＸ軸方向に交互に並設されている。

また、第１炎孔列３２_１と第２炎孔列３２_２との一方の炎孔列（本実施形態では第２炎孔列３２_２）のＹ軸方向複数個所に、炎孔３１，３１間のピッチが上記所定ピッチの２倍となるように各１個の炎孔３１を間引いた間引き部分３３を設けている。各間引き部分３３は、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２に属する、当該間引き部分３３のＹ軸方向両側に位置する２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２のＸ軸方向一側に隣接する第１炎孔列３２_１に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２のＸ軸方向他側に隣接する第１炎孔列３２_１に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１との計６個の炎孔３１で囲われる。そのため、これら６個の炎孔３１から噴出する混合気の一部が間引き部分３３に還流して、保炎作用が確実に得られる。

そして、従来例の如く炎孔列を間引くのではなく、第２炎孔列３２_２のＹ軸方向複数個所で各１個の炎孔３１を間引くだけであるため、燃焼板３全体からほぼ均等に混合気が噴出する。従って、燃焼板３の限られた領域で集中的に混合気が噴出することはなく、高負荷燃焼時にも火炎が長大化しない。その結果、バーナ１と被加熱物たる熱交換器６との間の距離を長くしなくても、火炎が熱交換器６に触れることはなく、燃焼装置の大型化を回避できる。

ところで、バーナボディ２の混合気噴出部２３に重なる燃焼板３の部分を燃焼領域として、燃焼領域のＸ軸方向外側の側縁に近い部分では周囲に熱が奪われやすく、保炎性が悪くなる。そこで、本実施形態では、燃焼領域のＹ軸方向外側の側縁に最寄りの炎孔列である外側炎孔列を、間引き部分３３を設けない第１炎孔列３２_１としている。これにより、燃焼領域のＸ軸方向外側の側縁に近い部分での保炎性を確保できる。尚、外側炎孔列を第２炎孔列３２_２とすることも可能である。この場合、外側炎孔列となる第２炎孔列３２_２には、他の第２炎孔列３２_２と異なり間引き部分３３を設けない。

また、点火電極８１と接地電極８２との間の放電ギャップは、第１炎孔列３２_１と第２炎孔列３２_２とのうちの一つの特定炎孔列３２Ａ（本実施形態では図５で下から２番目の第１炎孔列３２_１）に属する間引き部分３３ではない所定の炎孔３１，３１間部分に対向している。そして、当該炎孔３１，３１間部分に、炎孔３１よりも小さな点火炎孔３４を設けている。これにより、放電ギャップの位置が多少ばらついても、点火炎孔３４からの混合気が放電ギャップに供給されるため、点火性能を確保できる。更に、点火炎孔３４を小さくすることで、点火炎孔３４の追加による熱分布の崩れを抑制できる。

尚、本実施形態では、放電ギャップに対向する♯１の点火炎孔３４に加えて、これと点対称の♯２の点火炎孔３４と、♯１の点火炎孔３４に対しＸ軸方向に対称の♯３の点火炎孔３４と、♯１の点火炎孔３４に対しＹ軸方向に対称の♯４の点火炎孔３４とを設けている。これにより、燃焼板３を左右反転し或いは上下反転して板枠２２上に取付けても、何れかの点火炎孔３４が放電ギャップに対向する。そのため、燃焼板３を方向性を気にせずに取付けることができ、組立性が向上する。

ところで、上記第１実施形態では、第２炎孔列３２_２にのみ間引き部分３３を設けているが、図６に示す第２実施形態の如く、第１炎孔列３２_１と第２炎孔列３２_２との両者に間引き部分３３を設けてもよい。但し、第１炎孔列３２_１に設ける間引き部分３３の位置と第２炎孔列３２_２に設ける間引き部分３３の位置はＹ軸方向にずらす。そして、第１炎孔列３２_１に設ける各間引き部分３３が、当該間引き部分３３を設けた第１炎孔列３２_１に属する、当該間引き部分３３のＹ軸方向両側に位置する２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第１炎孔列３２_１のＸ軸方向一側に隣接する第２炎孔列３２_２に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第１炎孔列３２_１のＸ軸方向他側に隣接する第２炎孔列３２_２に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１との計６個の炎孔３１で囲われ、また、第２炎孔列３２_２に設ける各間引き部分３３が、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２に属する、当該間引き部分３３のＹ軸方向両側に位置する２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２のＸ軸方向一側に隣接する第１炎孔列３２_１に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１と、当該間引き部分３３を設けた第２炎孔列３２_２のＸ軸方向他側に隣接する第１炎孔列３２_１に属する、当該間引き部分３３の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔３１，３１との計６個の炎孔３１で囲われるようにする。これにより第１実施形態のものと同様の作用効果を得られる。

次に、図７に示す第３実施形態について説明する。第３実施形態の上記第１、第２実施形態との相違点は、燃焼板３の混合気が噴出する側の面に金属繊維等の耐熱繊維で織られた耐熱繊維布３５を重ね合せたことである。尚、燃焼板３は、第１、第２実施形態と同様のものを用いている。

第３実施形態では、混合気が炎孔３１から耐熱繊維布３５を介して噴出することになり、噴出混合気の炎孔３１を中心としたＹ軸方向の流速分布がなだらかになる。そのため、第１、第２実施形態の間引き部分３３にも僅かながら火炎が形成される。これにより保炎性が高まり、耐リフト性が向上する。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記第１実施形態では、間引き部分３３のＹ軸方向位置が全ての第２炎孔列３２_２において同一であるが、第２炎孔列３２_２ごとに間引き部分３３のＹ軸方向位置を異ならせてもよい。また、上記実施形態は、混合気を下向きに噴出するバーナ１に本発明を適用したものであるが、混合気を上向きに噴出するバーナにも同様に本発明を適用できる。

１…バーナ、２…バーナボディ、２３…混合気噴出部、３…燃焼板、３１…炎孔、３２_１…第１炎孔列、３２_２…第２炎孔列、３２Ａ…特定炎孔列、３３…間引き部分、３４…点火炎孔、３５…耐熱繊維布、８１…点火電極、８２…接地電極。

Claims (4)

1. バーナボディの混合気噴出部を覆う板金製の燃焼板を備え、燃焼板に形成したスリット状の多数の炎孔から混合気を噴出させて燃焼させる全一次燃焼式バーナであって、炎孔の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向として、Ｙ軸方向に所定ピッチで並ぶ複数の炎孔から成る炎孔列をＸ軸方向に複数並設するものにおいて、
   炎孔列として、第１炎孔列と、各炎孔の位置が第１炎孔列の各炎孔の位置からＹ軸方向に半ピッチずれた第２炎孔列とが設けられて、第１炎孔列と第２炎孔列とがＸ軸方向に交互に並設され、
   第１炎孔列と第２炎孔列との少なくとも一方の炎孔列のＹ軸方向複数個所に、炎孔間のピッチが前記所定ピッチの２倍となるように各１個の炎孔を間引いた間引き部分が設けられ、各間引き部分が、当該間引き部分を設けた炎孔列に属する、当該間引き部分のＹ軸方向両側に位置する２個の炎孔と、当該間引き部分を設けた炎孔列のＸ軸方向一側に隣接する炎孔列に属する、当該間引き部分の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔と、当該間引き部分を設けた炎孔列のＸ軸方向他側に隣接する炎孔列に属する、当該間引き部分の中心に対しＹ軸方向両側に夫々半ピッチずれた２個の炎孔との計６個の炎孔で囲われるようにすることを特徴とする全一次燃焼式バーナ。
2. 前記混合気噴出部に重なる前記燃焼板の部分を燃焼領域、前記第１炎孔列と前記第２炎孔列とのうち燃焼領域のＸ軸方向外側の側縁に最寄りの炎孔列を外側炎孔列として、外側炎孔列には前記間引き部分を設けないことを特徴とする請求項１記載の全一次燃焼式バーナ。
3. 前記燃焼板に臨ませて設けられる点火電極と接地電極との間の放電ギャップが前記第１炎孔列と前記第２炎孔列とのうちの一つの特定炎孔列に属する前記間引き部分ではない所定の炎孔間部分に対向すると共に、当該炎孔間部分に、炎孔よりも小さな点火炎孔が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の全一次燃焼式バーナ。
4. 前記燃焼板の混合気が噴出する側の面に耐熱繊維布が重ね合せられることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の全一次燃焼式バーナ。

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