JP7181120B2 - 全一次燃焼式バーナ - Google Patents

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Description

本発明は、混合気が噴出する燃焼板部を備える全一次燃焼式バーナに関する。
従来、この種の全一次燃焼式バーナにおいて、燃焼板部を、金属繊維製の多孔質体と、多孔質体の混合気の流れ方向上流側の面である裏面に重ねて配置される、多数の分布孔が形成された分布板とを有するものとし、混合気が分布孔と多孔質体とを介して噴出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、上記従来例のものでは、多孔質体を、金属繊維をニット状に編成した織布で構成している。然し、このような織布を編成するには、編機の編針の折損を防止する上で、金属繊維を極細にすることが必要になる。そして、このような極細の金属繊維を製造するにはコストがかかるため、多孔質体を金属繊維製のニット状織布で構成する従来例のものは高価になってしまう。
特開２０１４－９８３８号公報
本発明は、以上の点に鑑み、金属繊維製の多孔質体を用いる全一次燃焼式バーナであって、低コストのもの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、混合気が噴出する燃焼板部を備える全一次燃焼式バーナであって、燃焼板部は、金属繊維製の多孔質体と、多孔質体の混合気の流れ方向上流側の面である裏面に重ねて配置される、多数の分布孔が形成された分布板とを有し、混合気が分布孔と多孔質体とを介して噴出するように構成されるものにおいて、多孔質体は、金属繊維をフェルト状に積層した不織布で構成され、この不織布の混合気の流れ方向下流側の面である表面を金属製の網状シートで覆い、この網状シートのメッシュサイズは、燃焼板部から噴出する混合気の消炎距離以下であることを特徴とする。
本発明によれば、多孔質体を金属繊維の不織布で構成するため、ニット状織布で必要になる極細の金属繊維が不要となり、多孔質体のコストを安くすることができる。そして、網状シートを付加するとしても、従来例のものに比しコストダウンを図ることができる。尚、不織布だけでは、使用中に金属繊維がほつれて脱落してしまうが、本発明の如く不織布の表面を網状シートで覆えば、不織布から金属繊維が脱落することを防止できる。
ところで、分布板に、分布孔を形成しない無孔部を帯状に設け、燃焼板部から噴出する混合気を無孔部に対応する領域で還流させて、燃焼の安定性を向上させることが知られている。然し、不織布の厚さが５ｍｍを超えると、不織布内部での混合気の分散により、無孔部に対応する領域からも混合気が大量に噴出するようになり、混合気を無孔部に対応する領域でうまく還流させられなくなる。また、不織布の厚さが１ｍｍ未満になると、分布孔に対応する領域で通気抵抗が低くなりすぎて、その分、無孔部に対応する領域で保炎を形成することができなくなり、火炎リフトを生じやすくなる。そのため、不織布の厚さは１～５ｍｍとすることが望ましい。
また、低負荷燃焼時には、混合気が網状シートの近傍で燃焼し、網状シートが赤熱する。網状シートが金属の単線を網状に編んだ金網で構成されていると、低負荷燃焼時の赤熱で網状シートが熱膨張して、不織布の表面から網状シートが浮き上がり、網状シートの裏側の不織布と間の隙間で混合気が燃焼して、耐久性が損なわれてしまう。そのため、網状シートは、複数本の金属繊維を束ねて形成される線材を網状に編成して成るものであることが望ましい。これによれば、金属繊維を束ねて形成される線材が柔軟であるため、赤熱による熱膨張が線材の撓みで吸収され、不織布の表面からの網状シートの浮き上がりを防止できる。
また、本発明において、網状シートのメッシュサイズは、上記の如く燃焼板部から噴出する混合気の消炎距離以下であるため、網状シートが不織布の表面から浮き上がるようなことがあっても、火炎が網状シートの裏側の不織布との間の隙間に引き込まれることはなく、この隙間での混合気の燃焼で耐久性が悪化することを防止できる。
本発明の実施形態の全一次燃焼式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。 実施形態の全一次燃焼式バーナの燃焼板部の分解状態の斜視図。 図５の燃焼板部の組立状態の要部の断面図。 実施形態の全一次燃焼式バーナの燃焼板部で用いられる網状シートの一部分の拡大図。
図１乃至図４に示す燃焼装置は、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１１と、バーナボディ１１の下向きの開放面１１１を覆う燃焼板部１２とを備える本発明の実施形態の全一次燃焼式バーナ１と、バーナボディ１１の開放面１１１を囲うボディフランジ部１１２にビス２１で締結される上端の筐フランジ部２２を有する燃焼筐２とを備えている。燃焼筐２の内部には、給湯用の熱交換器３が収納されている。
熱交換器３は、多数のフィン３１とこれらフィン３１を貫通する複数の吸熱管３２とを備えるフィンチューブ型熱交換器で構成されている。燃焼筐２の横方向一側と他側の側板２３，２４の外面には、隣り合う２本の吸熱管３２，３２の接続路を各側板２３，２４との間に画成する接続蓋３３が複数取付けられており、全ての吸熱管３２が直列に接続される。また、上流端の吸熱管３２に接続される接続路を横方向他側の側板２４との間に画成する接続蓋３３には入水口３４が設けられている。
また、燃焼筐２の後側の側板２５の熱交換器３より上方の部分の内側には、管から成る上下３本の第１水路５１が側板２５に接するように配置され、燃焼筐２の前側の側板２６の熱交換器３より上方の部分の内側にも、管から成る上下３本の第３水路５３が側板２６に接するように配置されている。また、燃焼筐２の横方向一側の側板２３の外面には、上下３本の第１水路５１と熱交換器３の下流端の吸熱管３２との接続路を側板２３との間に画成する流入側ヘッダ蓋５１と、上下３本の第３水路５３の接続路を側板２３との間に画成する流出側ヘッダ蓋５２とを取付け、流出側ヘッダ蓋５２に出湯口５３を設けている。更に、燃焼筐２の横方向他側の側板２４には、図２、図３に示す如く、後側の第１水路５１と前側の第３水路５３とを接続する第２水路５２が設けられている。第２水路５２は、側板２４に形成した横方向内方への窪みとこの窪みを覆うように側板２４の外面に取付けた蓋５４とで構成されている。そして、入水口３４から供給される水が熱交換器３で加熱され、加熱された水が流入側ヘッダ蓋５１内の接続路と第１水路５１と第２水路５２と第３水路５３と流出側ヘッダ蓋５２内の接続路とを介して出湯口５３から出湯されるようにしている。また、燃焼筐２の横方向一側の側板２３には、流出側ヘッダ蓋５２内の接続路の上部から後方にのびる、側板２３に形成した横方向内方への窪みとこの窪みを覆う流出側ヘッダ蓋５２に一体の蓋５２ａとで構成される第４水路５４が設けられている。そして、これら第１乃至第４水路５１～５４に流れる水により燃焼筐２の各側板２３～２６が冷却されるようにしている。
また、燃焼筐２の前側の側板２６には、上方から１番目と２番目の２本の第３水路５３，５３の間の側板部分を貫通して燃焼筐２内に突出する点火電極６１と接地電極６２とフレームロッド６３とを有する電極部品６が装着されている。尚、電極部品６には、燃焼筐２内を視認できる覗き窓６４が付設されている。
次に、全一次燃焼式バーナ１について詳述する。バーナボディ１１には、混合気を供給するファン４を接続する流入口１１３が開設されている。流入口１１３には、ファン４停止時にバーナボディ１１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１３が装着されている。逆止弁１３は、流入口１１３に嵌め込まれる樹脂製の弁筐１３１と、バーナボディ１１内を向く弁筐１３１の開口部に開閉自在に軸着された樹脂製の弁板１３２とで構成されている。
図５、図６も参照して、燃焼板部１２は、額縁状のバーナ枠１２１と、バーナ枠１２１で囲われる開口部１２２をバーナボディ１１側（上方）から覆うように設けられる金属繊維製の多孔質体１２３と、多孔質体１２３の混合気の流れ方向上流側の面である裏面（上面）に重ねて配置される、多数の分布孔１２４ａが形成された分布板１２４とを有している。そして、バーナボディ１１内に供給された混合気が分布孔１２４ａと多孔質体１２３とを介して開口部１２２から噴出し、全一次燃焼（二次空気が不要な燃焼）する。尚、開口部１２２は、前後方向に沿う断面形状が円弧状に湾曲しており、同様に多孔質体１２３及び分布板１２４も前後方向に沿う断面形状が円弧状に湾曲している。
バーナ枠１２１は、開口部１２２と同一面上に位置する開口周縁部１２１ａと、開口周縁部１２１ａからバーナボディ１１側（上方）に屈曲した側板部１２１ｂと、側板部１２１ｂの上端から外方に張出す枠フランジ部１２１ｃとを有している。そして、枠フランジ部１２１ｃをボディフランジ部１１２と筐フランジ部２２との間に挟み込み、更に、枠フランジ部１２１ｃとボディフランジ部１１２との間にパッキン７を介設して、シール性を確保している。また、枠フランジ部１２１ｃの下面に断熱材８を装着している。
多孔質体１２３は、耐熱鋼等の金属繊維をフェルト状に積層した不織布で構成されている。この不織布１２３の混合気の流れ方向下流側の面である表面（下面）は、金属製の網状シート１２５で覆われている。不織布１２３を構成する金属繊維の太さは３５～１００μｍ程度とすることができる。そのため、金属繊維をニット状に編成した織布で多孔質体を構成する上記従来例の如き極細の金属繊維が不要となり、多孔質体１２３のコストを安くすることができる。そして、網状シート１２５を付加するとしても、従来例のものに比しコストダウンを図ることができる。また、不織布１２３だけでは、使用中に金属繊維がほつれて脱落してしまうが、本実施形態の如く不織布１２３の表面を網状シート１２５で覆えば、不織布１２３から金属繊維が脱落することを防止できる。
尚、燃焼板部１２の組み立てに際しては、先ず、不織布１２３と網状シート１２５との密着性を高めるために、不織布１２３の表面に網状シート１２５を重ねた状態で圧縮する。その後、不織布１２３の裏面に分布板１２４を重ねた状態でこれらの周縁部をバーナ枠１２１の開口周縁部１２１ａに一定間隔でスポット溶接する。
分布板１２４には、図５に一点鎖線で示したように、分布孔１２４ａを形成しない無孔部１２４ｂが帯状、例えば、縦横に交差する格子模様の帯状に設けられている。これにより、燃焼板部１２から噴出する混合気を無孔部１２４ｂに対応する領域で還流させて、燃焼の安定性を向上させることができる。然し、不織布１２３の厚さが５ｍｍを超えると、不織布１２３内部での混合気の分散により、無孔部１２４ｂに対応する領域からも混合気が大量に噴出するようになり、混合気を無孔部１２４ｂに対応する領域でうまく還流させられなくなる。また、不織布１２３の厚さが１ｍｍ未満になると、分布孔１２４ａに対応する領域で通気抵抗が低くなりすぎて、その分、無孔部１２４ｂに対応する領域で保炎を形成することができなくなり、火炎リフトを生じやすくなる。そのため、不織布１２３の厚さは１～５ｍｍとすることが望ましい。
また、低負荷燃焼時には、混合気が網状シート１２５の近傍で燃焼し、網状シート１２５が赤熱する。網状シート１２５が金属の単線を網状に編んだ金網で構成されていると、低負荷燃焼時の赤熱で網状シート１２５が熱膨張して、不織布１２３の表面から網状シート１２５が浮き上がり、網状シート１２５の裏側の不織布１２３と間の隙間で混合気が燃焼して、耐久性が損なわれてしまう。
そこで、本実施形態では、網状シート１２５を、図７に示す如く、耐熱鋼等の金属繊維１２５ａ（太さ１００μｍ程度）の複数本を束ねて形成される線材１２５ｂを網状に編成して成るものとしている。これによれば、金属繊維１２５ａを束ねて形成される線材１２５ｂが柔軟であるため、赤熱による熱膨張が線材１２５ｂの撓みで吸収され、不織布１２３の表面からの網状シート１２５の浮き上がりを防止できる。
更に、本実施形態では、網状シート１２５のメッシュサイズ（網目の最大幅）Ｗを、燃焼板部１２から噴出する混合気の消炎距離以下にしている。例えば燃料ガスの種類が１３Ａで、空気過剰率が１．３の混合気を噴出する場合、消炎距離は２ｍｍであり、メッシュサイズＷを２ｍｍ以下にする。これによれば、網状シート１２５が不織布１２３の表面から浮き上がるようなことがあっても、火炎が網状シート１２５の裏側の不織布１２３との間の隙間に引き込まれることはなく、この隙間での混合気の燃焼で耐久性が悪化することを防止できる。
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、上記実施形態の全一次燃焼式バーナは、バーナボディ１１の開放面１１１が下を向くように配置されているが、この開放面１１１が上を向くように配置する全一次燃焼式バーナにも同様に本発明を適用できる。また、上記実施形態では、バーナ枠１２１の開口部１２２を覆うように多孔質体１２３を設けているが、多孔質体及び分布板を円筒状とし、この円筒状の内部空間に供給された混合気が分布板の分布孔と多孔質体とを介して外方に噴出するようにした全一次燃焼式バーナにも同様に本発明を適用できる。
１…全一次燃焼式バーナ、１２…燃焼板部、１２３…多孔質体，不織布、１２４…分布板、１２４ａ…分布孔、１２４ｂ…無孔部、１２５…網状シート、１２５ａ…金属繊維、１２５ｂ…線材。

Claims (3)

  1. 混合気が噴出する燃焼板部を備える全一次燃焼式バーナであって、燃焼板部は、金属繊維製の多孔質体と、多孔質体の混合気の流れ方向上流側の面である裏面に重ねて配置される、多数の分布孔が形成された分布板とを有し、混合気が分布孔と多孔質体とを介して噴出するように構成されるものにおいて、
    多孔質体は、金属繊維をフェルト状に積層した不織布で構成され、この不織布の混合気の流れ方向下流側の面である表面を金属製の網状シートで覆い、この網状シートのメッシュサイズは、燃焼板部から噴出する混合気の消炎距離以下であることを特徴とする全一次燃焼式バーナ。
  2. 請求項１記載の全一次燃焼式バーナであって、前記分布板に、前記分布孔を形成しない無孔部が帯状に設けられるものにおいて、前記不織布の厚さを１～５ｍｍとすることを特徴とする全一次燃焼式バーナ。
  3. 前記網状シートは、複数本の金属繊維を束ねて形成される線材を網状に編成して成るものであ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。
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