JPH0612169B2 - バーナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は業務用、または家庭用として使用されるバーナ
に関するものである。

従来の技術 従来、燃焼熱を熱源として利用する工業用、および家庭
用ストーブやファンヒータ等のバーナとして第７図に示
すものがあった。第７図において、まず、点火時には気
化筒１に埋めこまれたシーズヒータ２が加熱される。そ
の後、燃料噴出ノズル３から灯油等の燃料４が気化筒１
内に送られ、気化し、同時に送られてきた一次空気５と
混合した後、スロート６を通り、均一な混合気７とな
る。そして混合気７は均圧板８を通過し、炎孔９より噴
出した後、点火され、火炎１０を形成する。一次空気比
が、１以上の時は（１以上の時に一次空気比と呼ぶのは
適切ではないかもしれないが説明上、以下、一次空気比
とする）二次空気を必要としないが、一次空気比が、１
未満の時は周囲から二次空気を供給し完全燃焼させるよ
うになっていた。すなわち、このようなバーナは、部分
予混合、または完全予混合で燃焼させ、火炎１０から受
ける熱を炎孔９を構成する金網から放熱することにより
加熱用熱源として利用されてきた。

また、別の従来例を第８図に示す。第７図の場合と同様
に気化筒１１内で燃料１２が気化され、空気１３と混合
した後、混合気１４となって金網で構成された炎孔１５
から燃焼室１６へ供給される。点火後、火炎１７を形成
するが、炎孔１５が互いに向かい合って設けられている
ため、火炎１７も向かい合って形成される。この際、炎
孔１５が金網であるため、火炎１７は金網の表面に付着
するようにして面燃焼する形態をとっていた。

発明が解決しようとする課題 ところが、第７図に示すような従来のバーナは燃焼量を
大きくすると火炎が吹き飛びやすく、燃焼量の可変範囲
（以下、Ｔ．Ｄ．Ｒ．とする）が、狭いという課題があ
った。また、燃焼量が小さい場合でも一次空気比が大き
い時には火炎は吹き飛びやすく、一次空気比が小さい時
（１近傍）には逆火が起こりやすいという難点もあっ
た。これに対し、第８図に示すバーナは、火炎が向かい
合って形成されるため、火炎衝突部で流速が低下し、火
炎は吹き飛びにくくなっている。ただし、火炎は金網表
面で面燃焼しているため、浮き上がり後の安定性は低
く、吹き飛び抑制の効果は制限されていた。第８図のバ
ーナも逆火は起こりやすく、また、低燃焼量時に部分予
混合燃焼させる場合、燃焼室内の温度が低く、しかも、
燃焼室内に適量の二次空気を供給できないため、一酸化
炭素（以下、ＣＯとする）が発生しやすいという課題も
残されていた。つまり、従来のバーナは、燃焼量，一次
空気比の両面からみると十分な燃焼範囲を確保している
とはいえなかった。さらに、炎孔部に金網を用いている
ため、金網が加熱され、劣化しやすくなっていた。

本発明は高燃焼量時の火炎の吹き飛びを抑制し、低燃焼
量時の部分予混合燃焼特性の優れた（ＣＯ発生量の少な
い）バーナを提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、複数の炎孔を有す
る一対の一次燃焼室壁を一定距離をおいて対向させて、
この一次燃焼室壁と側板と底板で一次燃焼室を形成する
とともに炎孔も同軸上で対向させ、前記一次燃焼室の混
合気上流側に混合気分岐管を設けるとともに前記炎孔を
一次燃焼室と混合気分岐管を連通する混合気供給路の下
流側出口に位置せしめ、かつ複数の炎孔を一次燃焼室の
上下方向に多数配置し、一次燃焼室の上側には二次燃焼
室壁を対向させて二次燃焼室を形成するとともに二次燃
焼室壁には複数の二次空気噴出孔を設け、さらに一次燃
焼室に接する二次燃焼室の下端部に二次空気スリットを
設け、さらに、一次燃焼室壁の上端部に二次空気整流板
を設置した構成にしている。

作用 上記構成により、燃焼室内に対向火炎が形成され、火炎
衝突部で流速が小さくなり、火炎の安定性向上を図れる
ため、燃焼量や一次空気比が大きくなっても、火炎は吹
き飛びにくくなる。また、二次空気スリットと二次空気
整流板を設けているため、一次空気比が小さい場合（１
未満）でも、適量の二次空気が整流された後、二次空気
スリットから二次燃焼室に流入し、安定した二次炎を形
成でき、ＣＯの発生を抑制し良好な燃焼を行なうことが
できる。この作用は特に燃焼室内の温度が低く、ＣＯの
酸化処理が困難な低燃焼量時に顕著になる。

実施例 以下、図面を用いて具体的説明を行なう。第１図は本発
明の第１実施例を示す第２図のＡ−Ａ断面図であり、第
２図は同斜視図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図であ
る。バーナの主要部については、一次燃焼室壁１８と底
板１９と側板２０で一次燃焼室２１を形成しており、一
次燃焼室壁１８は二枚が相対向するようにして設けられ
ている。また、一次燃焼室壁１８には複数の炎孔２２を
設けており、一次燃焼室壁１８と同様、炎孔２２も同軸
上で相対向させている。一次燃焼室２１の混合気上流側
に、混合気分岐管２３を設け、炎孔２２が一次燃焼室２
１と混合気分岐管２３を連通する混合気供給路２４の下
流側出口に位置するようにし、複数の炎孔２２を一次燃
焼室２１の出口方向に多数、配置している。さらに、一
次燃焼室２１の上側（燃焼ガス下流側）には、二次燃焼
室壁25を対向させて二次燃焼室２６を形成し、二次燃焼
室壁２５には複数の二次空気噴出孔２７を設けている。
二次空気噴出孔２７は、炎孔２２とは異なり、同軸上で
対向させる必要はなく、二次燃焼室壁２５も垂直ではな
く、適度の傾きを有している。また、一次燃焼室２１に
接する二次燃焼室２６の下端部には二次空気スリット２
８を設けており、さらに、一次燃焼室壁１８の上端部に
は二次空気整流板２９を設置している。二次空気スリッ
ト28の面積は低燃焼量時に良好な部分予混合燃焼を行な
えるだけの二次空気量を二次燃焼室２６内に供給できる
ものが望ましい。また、一次燃焼室２１を形成する側板
２０の横側には混合室３０を設け、底板１９の下側には
気化室３１、気化筒３２を設けており、気化筒３２には
シーズヒータ３３を埋めこんでいる。気化筒３２には一
次空気通路３４を連通させており、内部には燃料噴出ノ
ズル３５がある。さらに、混合気分岐管２３，混合気供
給路２４，一次燃焼室壁１８の周囲を二次空気36が流れ
るように二次空気カバー３７を設置している。ただし、
二次空気カバー３７がないものも本発明の対象となる。

上記は液体燃料を使用した場合の構成であるが、気体燃
料を使用する場合には気化筒３２は不要となり、混合室
３０より下流側では液体燃料を使用した場合と同じ構成
で使用できる。

次に、動作についての説明を行なう。まず、シーズヒー
タ３３に通電し気化筒３２を加熱した後、燃料噴出ノズ
ル３５から、燃料３８を噴出する。燃料３８が気化筒３
２に衝突し、気化し、同時に送られてきた一次空気３９
と混合し、混合気４０となり、混合室３０に流入する。
その後、混合気分岐管２３に移り、複数の混合気供給路
２４を通過し、同軸上に相対向した炎孔２２から、一次
燃焼室２１に供給され、点火後、対向火炎４１を形成す
る。一方、二次空気３６は二次空気通路４２から流入
し、二次空気カバー３７内を通り、二次空気整流板２９
で整流された後、二次空気スリット２８と二次空気噴出
孔２７から、二次燃焼室26に供給され、安定した二次火
炎４３を形成し、一次空気比が、１未満の時にも、燃焼
ガスは完全燃焼した後、排出される。燃焼量が大きい場
合、二次火炎４３が伸長しようとするが、二次空気噴出
孔２７から、供給される二次空気３６により、短炎化が
図られている。

本発明は二次空気カバー３７がないものも対象としてい
るが、この場合には自然吸引により、二次空気３６を二
次空気スリット２８や二次空気噴出孔２７から、二次燃
焼室２６内に取り入れ、安定燃焼を行なう。

このようにして形成された対向火炎４１は、一次燃焼室
２１の火炎衝突部では流速が小さくなり、よどみ領域を
形成することにより、火炎の安定化を図っている。従っ
て、燃焼量や一次空気比（既述したように、１以上の時
でも一次空気比と呼ぶ）が大きくなっても、従来のバー
ナに比して、火炎は吹き飛びを起こしにくくなってい
る。特に、第７図に示した従来のバーナが金網表面で面
燃焼していたのに対し、本発明のバーナは曲率の大きな
分散火炎であり、対向火炎としての吹き飛び抑制効果
が、一層、大きくなる。一方、燃焼量や一次空気比が小
さく（１近傍）なると、火炎は炎孔22の中に入り逆火し
ようとする。ところが、一次燃焼室壁１８や混合気供給
路２４が、二次空気３６により冷却されるため、火炎は
逆火することなく、炎孔２２近くで安定燃焼することが
できる。二次空気カバー３７がない場合でも一次燃焼室
壁１８や混合気供給路２４が外気にさらされているた
め、二次空気３６による強制冷却ほどではないが、自然
対流によって冷却され、火炎は逆火しにくくなってい
る。故に、バーナとして、Ｔ．Ｄ．Ｒ．を広くすること
が可能となる。

第４図は低燃焼量時の対向火炎４１の詳細図である。燃
焼量が小さい場合、一次空気比が大きくなると、第４図
ａに示すように、対向火炎４１が炎孔２２から離れるよ
うになる。この際、炎孔22近傍から、一部、ＣＯが発生
するが、上下方向に炎孔２２を多数、配置しているた
め、発生したCOは、燃焼ガス下流側（一次燃焼室２１の
上下方向）の対向火炎４１により、酸化処理される。そ
のため、対向火炎４１が炎孔２２から離れても、バーナ
として、排ガス特性が悪化することはない。特に、燃焼
ガス下流側では炎孔２２近傍の温度も上昇するため、燃
焼ガスの下流側になるほど対向火炎４１が炎孔２２に近
づき、ＣＯの発生は抑制される。第４図ａでは対向火炎
４１は衝突していないが、衝突後も同様の酸化処理が行
なわれる。また、一次空気比が小さくなり、１未満にな
ると、第４図ｂに示すように、対向火炎４１は炎孔２２
に付着するようになる。この際、二次空気３６が、二次
空気スリット２８と二次空気噴出孔２７から、二次燃焼
室２６内に供給されるが、ここで形成される二次火炎４
３の安定化を達成できなければ、ＣＯを発生することに
なる。そこで、本実施例では二次空気整流板２９によ
り、二次空気３６の乱れを除去し、二次空気スリット２
８から、水平に二次空気３６を送りこむようにしてお
り、さらに、二次空気スリット２８から送りこむ二次空
気量に関しても最適化を図っている。すなわち、二次火
炎４３の安定化を妨げる二次空気量を二次空気噴出孔２
７から流出させ、二次空気スリット２８からは低燃焼量
時に良好な部分予混合燃焼を行なえるだけの二次空気量
を二次燃焼室２６内に供給し、二次火炎４３の安定化を
図っているのである。二次空気３６を一次燃焼室２１に
最も近い二次燃焼室２６の下端部である二次空気スリッ
ト２８から送りこんでいるため、熱損失が少なく燃焼ガ
ス温度に高い状態で化学反応を進めることができる。ま
た、二次空気整流板２９による、二次空気３６を均一に
整流できるため、二次空気３６が一次燃焼室２１に入り
こんで対向火炎４１の安定化を妨げたり、過冷却を行な
うこともなく、ＣＯも発生しにくくなっている。しかし
ながら、二次空気スリット２８から送りこまれる二次空
気量が多すぎると二次火炎４３が乱され、過冷却も促進
されるため、ＣＯが発生しやすくなる。二次空気スリッ
ト２８の面積が二次空気噴出孔２７の面積に対して大き
くなるほど、ＣＯ増大傾向が顕著になる。特に、一次空
気比が、0.8の時、二次空気噴出孔２７の面積を一定に
して、二次空気スリット２８の面積を約２倍にすると、
ＣＯ発生量が約1.5倍に増大した。実験の結果、ＣＯ低
減化を図るためには、二次空気スリット２８の面積を二
次空気噴出孔２７の面積よりも小さくすることが望まし
いと確認された。第４図をもとに燃焼量が小さい場合に
ついて述べてきたが、燃焼量が大きい場合は、一次空気
比が小さい（１未満）場合でも、一次燃焼室２１内の温
度が高く、二次火炎４３の安定化も容易であるため、Ｃ
Ｏの発生量は少ない。また、バーナの制御のために、フ
レームロッドが用いられるが、フレームロッドでは、一
次空気比が、0.9近傍で出力電圧が最高値をとる（同燃
焼量にて）ため、制御の中心を0.9近傍に設定できれ
ば、バーナの制御範囲を拡大できるという背景がある。
これに対し、燃焼量が小さく、一次空気比が、１未満の
場合には対向火炎４１でもＣＯが発生しやすく、フレー
ムロッド等による制御も困難であったため、本実施例に
よる改善はバーナ制御の面からも貢献度が高い。室外排
気型燃焼装置として使用する場合、Ｔ．Ｄ．Ｒ．の広い
ことが重要となるが、低燃焼量時では、排ガス温度が低
下し、結露しやすくなる。そこで結露防止のため、二次
空気量を一定にして燃焼させることが望まれているが、
低燃焼量時では二時空気量が多すぎて、二次火炎４３の
乱れや過冷却により、ＣＯが発生しやすかった。この点
からも、本実施例のバーナは卓越したものとなってい
る。また、従来のバーナのように炎孔９部に金網を用い
ておらず、一次燃焼室壁１８も二次空気３６を流すこと
により、冷却を図っているため、過熱による劣化も起こ
りにくくなっている。二次空気３６を流さない場合で
も、冷却効果が少し低下するが、一次燃焼室壁１８が外
気にされされているため、自然対流により、一次燃焼室
壁１８は冷却される。

引続き、第５図に本発明の第２実施例の断面図（第２図
のＢ−Ｂ断面図に相当するもの）を示す。本実施例では
二次空気スリット２８の両端部28aの面積を広くしてい
る。二次空気３６はバーナの前面と後面の二次空気スリ
ット２８から二次燃焼室２６に送りこまれるが、本来、
二次空気３６は二次燃焼室２６の周囲から均一に送りこ
むのが好ましい。従って、本発明では混合室４０，二次
空気３６の供給側（第５図の左右側面）の側面には二次
空気噴出孔２７がないけれども、二次空気スリット２８
の両端部の面積を広くすることにより、二次空気３６を
周囲から均一に送りこむことができる。この結果、側板
２０近傍からのＣＯを抑制することが可能となる。

さらに、第６図に本発明の第３実施例の断面図（第２図
のＡ−Ａ断面図に相当するもの）を示す。本実施例では
二次空気整流板２９の上流側の端部２９ａを上側に折り
曲げているが、これにより、二次空気３６の整流効果を
高めるとともに、二次空気スリット２８から送りこまれ
る二次空気３６を低減し、一層、二次火炎４３の安定化
を促進することにより、ＣＯの低減を図っている。

つまり、バーナとして、低燃焼量時に、一次空気比が、
一未満の場合にはＣＯの低減化を図った上で、１以上の
場合には吹き飛びの抑制を達成しようとするものであ
る。

また、混合気分岐管２３と混合気供給路２４の周囲を二
次空気３６が流れるように二次空気カバー３７を設けて
いるものについては、既述したように冷却効果が高まる
だけでなく、二次空気カバーの存在により、一次燃焼室
２１から外部へ燃焼ガスがもれることを防止できるた
め、燃焼装置として、一層、信頼性を高めることができ
る。

発明の効果 以上、説明したように、本発明のバーナによれば次のよ
うな効果を得ることができる。対向火炎を形成し、炎孔
上流側を冷却させる構成とすることにより、火炎の吹き
飛びや逆火を抑え、T.D.R.を広くすることが可能とな
る。また、二次空気スリットと二次空気整流板を設ける
ことにより、低燃焼量時で一次空気比も小さい（１未
満）場合でも、ＣＯの発生を抑制し、安定燃焼を実現す
ることができる。特に、フレームロッド等による制御で
は一次空気比が、0.9近傍で出力電圧が中心値をとるた
め、バーナの制御範囲拡大にも有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すバーナの斜視図、第
２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第１図のＢ−Ｂ
断面図、第４図は低燃焼量時の対向火炎の詳細断面図で
あり、ａは一次空気比が大きい場合、ｂは一次空気比が
小さい（１未満）場合を示す。第５図は本発明の第２実
施例を示すバーナの断面図、第６図は本発明の第３実施
例を示すバーナの断面図、第７図，第８図は従来のバー
ナの断面図である。 １８……一次燃焼室壁、２２……炎孔、２３……混合気
分岐管、２４……混合気供給路、２７……二次空気噴出
孔、２８……二次空気スリット、２９……二次空気整流
板、３２……気化筒、３７……二次空気カバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 ▲けん▼也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 橋戸 健吉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−107010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−83515（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の炎孔を有する一対の一次燃焼室壁を
   一定距離で対向させ、かつ前記一次燃焼室壁と側板と底
   板で一次燃焼室を形成するとともに前記炎孔も同軸上で
   対向させ、前記一次燃焼室の混合気上流側に混合気分岐
   管を設けるとともに前記炎孔を前記一次燃焼室と前記混
   合気分岐管を連通する混合気供給路の下流側出口に位置
   せしめ、さらに前記複数の炎孔を一次燃焼室の出口方向
   に多数配置し、前記一次燃焼室の上側に二次燃焼室壁を
   対向させて二次燃焼室を形成し、前記二次燃焼室壁には
   複数の二次空気噴出孔を設け、前記一次燃焼室に接する
   前記二次燃焼室の下端部に二次空気スリットを設け、さ
   らに前記一次燃焼室壁の上端部に二次空気整流板を設置
   したバーナ。
2. 【請求項２】二次空気スリットの両端部の面積を広くし
   た特許請求の範囲第１項記載のバーナ。
3. 【請求項３】二次空気整流板の上流側の端部を上側に折
   り曲げた特許請求の範囲第１項記載のバーナ。
4. 【請求項４】混合気分岐管と混合気供給路の周囲を二次
   空気が流れるように二次空気カバーを設けた特許請求の
   範囲第１項、または第２項、または第３項記載のバー
   ナ。
5. 【請求項５】二次空気スリットの面積を二次空気噴出孔
   の面積よりも小さくした特許請求の範囲第１項、または
   第４項記載のバーナ。