JPS6143058Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は一次予混合方式のバーナにおいて、炎
口部に形成される火炎の安定化と安定燃焼範囲の
拡大に対応できるバーナを提供することにあり、 １ 炎口部の高負荷化によるバーナの燃焼能力ア
ツプ ２ 火炎長の短縮 ３ TDR燃焼範囲の拡大 等を目的とするものである。

従来のガスバーナは第７図に示すように多数の
炎口が連続的に設けられており、この構成のまま
で燃焼量を増加させると、炎口上に形成される火
炎は連続しているため火炎基部への効果的な二次
空気の導入が実現されず、火炎長が増し表面積を
大きくして二次空気が供給される火炎形態とな
る。従つて燃焼室は大きな容積が必要であつた。

一方第８図に示す如く、火炎を分離して構成
し、二次空気の効果的な導入をはかつたバーナで
は次のような欠点があつた。

１ 主炎口が単一の小孔あるいはスリツト口で一
定間隔をもつて形成しているものは炎口部の通
気抵抗が大きく、例えばノズルエゼクタなどで
一次空気を吸引しても燃料ガスに対する理論空
気量の20〜30％の吸い込み量しか得ることがで
きず、ブタンガス等ではイエローチツプの発生
がある。又点消火を繰り返すとスス発生もあ
り、湯沸器等の器具に組み込んだ場合、エネル
ギ効率が悪くなり不経済である。

２ 主炎口が単一の小孔またはスリツト口である
ものは、単位炎口面積当りの負荷は従来ブンゼ
ンバーナに比較して８〜10倍程度の高負荷とな
り、炎口からの混合気噴出速度についても３〜
５倍の速さである。これは燃焼速度と混合気噴
出速度のバランスによる安定火炎形成域を大き
く逸脱しており、主炎口のみでは燃焼を維持す
ることはできず火炎はリフト又はブローオフす
る。従つて必然的に主炎口の周囲に負荷の小さ
い炎口構成を設け、安定した保炎の加熱効果に
よる主炎の安定化をはかることになるが前述し
た如く一次空気比が低く燃焼速度が小さいた
め、安定火炎を維持できる最大燃焼量と最小燃
焼量の比（以下TDR燃焼範囲と呼ぶ）は小さ
い。即ち燃焼量の可変範囲は小さなものであつ
た。

以上述べたように、これら従来のバーナは高負
荷化による燃焼能力のアツプと火炎の低炎化およ
びTDR燃焼範囲の拡大を同時に実現できるもの
ではない。本考案はこれらの欠点を改良するとと
もにブンゼン式バーナや強制予混合燃焼方式など
の燃焼方式に対応して高負荷燃焼とTDR燃焼範
囲拡大を実現した汎用性のあるバーナ技術を提供
するものである。以下本考案の一実施例について
第１図〜第６図に基づいて説明する。

本考案の一実施例としてブンゼン式バーナに適
用したものについて述べる。第１図および第２図
において、主炎口板１は折り曲げ幅ａをもち、長
手方向に連続したスリツト炎口２，２′を長さｂ
の間に複数個（図では４個）設け、一定の間隔ｃ
を有して分離し、主炎口群２″を形成するよう構
成されている。また各主炎口群２″の両端に位置
するスリツト炎口２は、他の中央部に位置するス
リツト炎口２′よりスリツト長が大きく構成され
ている。主炎口板１の下部にはフランジ３が設け
られておりバーナボデイ４に設けられた溝５には
め込まれ、バーナボデイ４にかしめられ一体とな
る。

バーナボデイ４は一次空気口６とそれに続く混
合管７、分配管８、および整流部９の下部を構成
する側壁１０、保炎壁１１より成つている。保炎
壁１１には多数の凹凸部が設けられており、主炎
口板１との間に二次炎口１２を構成する。二次炎
口１２は主炎口板１に設けられた主炎口群２″の
両端の炎口２に臨み、かつ隣り合つた主炎口群は
同一の二次炎口１２で連結するよう構成されてい
る。また保炎構成としては第４図ａに示す如く、
スリツト炎口２が曲げ加工にて深さＨをもち、保
炎壁１１の上端部とで決まる寸法△Ｈと、主炎口
板１と保炎壁１１の隙間△Ｌで決められている。
ここで主炎口板１は第４図ｂに示す如く一定の曲
率Ｒで曲げ加工して深さH′がある構成でもよ
い。ただしこの場合の曲げ幅ａは図に示す如く投
影距離をとるものとする。

上述の構成よりなる本考案のガスバーナにおけ
る動作、作用について第３図〜第６図に基いて以
下に述べる。ノズルホルダ１３に供給された燃料
はノズル１４から一定の圧力によつて噴出され、
その噴出エネルギによるエゼクタ効果によつて一
次空気口６内へ一次空気を誘引する。一次空気口
６内へ流入した燃料と一次空気は混合管７で均一
に混合し予混合気となつて分配室８に送り込まれ
る。この予混合気は整流部９によつて流れを均一
にされ、それぞれのスリツト炎口２，２′に送ら
れ各主炎口群２″ごとに独立した主炎Ａを形成す
る。主炎Ａの火炎形状は混合気の噴出分布が深さ
Ｈによつて扇状に広がり魚尾炎に近い火炎とな
る。一方各主炎口群２″の両端に位置するスリツ
ト炎口２の下部から噴出された予混合気は保炎壁
１１に衝突し、保炎壁１１と主炎口板１とで形成
される空間で減速、均圧化された状態となり、二
次炎口１２に安定した流速で供給される。この二
次炎口１２に形成される保炎Ｂはそれぞれ独立し
た状態で燃焼し、主炎口群２″の両端に位置する
スリツト炎口２に形成される主炎Ａの火炎基部を
加熱し、主炎Ａの燃焼促進を行う。

またこの実施例のノズルエゼクタ効果によつて
吸引される一次空気比はスリツト炎口２，２′を
連続的に設けることによる炎口面積増大を十分に
生かし、ブンゼン式バーナと同程度（60〜80％）
得ることが可能である。

次にそれぞれの炎口に形成される火炎の作用に
ついて述べる。主炎口群２″にそれぞれ独立して
形成される火炎は、前述した如く60〜80％の一次
空気比の火炎であるために燃焼速度も十分大き
く、独立火炎自体が安定した火炎群を形成する。
さらに主炎口群２″は一定の間隔ｃを有して構成
されていることにより、二次空気は主炎間に効果
的に導入される。また主炎Ａの形状は噴出分布が
扇状であるため大きく広がり、第４図ａ，ｂに示
す如く魚尾炎状になつて二次空気との接触面積が
大きくなり、火炎長も小さくなつて燃焼室の容積
をコンパクトにすることが可能である。

二次炎口１２に形成される保炎Ｂは、炎口負荷
的には安定しておりそれぞれ独立して燃焼するこ
とによつて二次空気との効率的な接触により反応
が促進され、安定した状態で主炎口群２″の両端
炎口２に形成される主炎を保炎する。通常主炎Ａ
のリフトはこの両端炎口の火炎基部より始まるた
め、上記の保炎効果によつて主炎基部の加熱促進
による燃焼速度の増加と、冷却防止および主炎予
混合気の間接的な加熱を行い燃焼性能の向上が達
成される。同様に主炎・保炎共に二次空気の効果
的な導入によりイエローチツプの発生をも防止し
効率的な燃焼を実現する。さらに高一次空気比や
高炎口負荷の領域においても安定した燃焼を継続
し、TDR燃焼範囲が拡大される。ここで保炎量
は前述の寸法△Ｈおよび△Ｌによつて決まり、こ
れらは適切な量に調整されている。

隣り合つた主炎の両端は同一の二次炎口１２上
に形成された保炎により連結されているため、点
火時に於ける種火からの火移りが容易に行なわれ
る。また燃焼中何らかの原因によりある主炎がリ
フトまたは消火した場合でも隣り合つた主炎か
ら、同一の二次炎口１２上に形成される保炎によ
り再安定化および再着火へ直ちに移行する。

ここで本考案の分離炎口方式の炎口構成を評価
するパラメータとして次の量を考える。即ち主炎
口板の炎口部および非炎口部を形成する投影面積
をそれぞれＦおよびＳとするとき、これらの比
Ｓ／Ｆを考える。本実施例においてＳ＝ａ×ｃ，
Ｆ＝ａ×ｂで表わされるためＳ／Ｆ＝ｃ／ｂとな
る。いま本実施例のバーナを複数本並べ上方にフ
イン式熱交換器を設け、その直上でCOの発生率
を測定した一例を第５図に示す。縦軸にCO発生
量を、横軸にパラメータＳ／Ｆをとつてある。な
お炎口負荷（＝燃焼量／炎口面積）はほぼ
12Kcal／mm²ｈに設定されている。第５図から明
らかなようにＳ／Ｆ≦1.1の領域で急激にCOが増
加しているのがわかる。これはｃの値が小さくな
つたため、各主炎が完全に分離せず互いに干渉を
起こして効果的な二次空気の導入が阻止され、火
炎長が伸びてフインに触れ、燃焼反応が凍結して
COが発生したためである。一方ａをｂよりも十
分小さな値にしてゆけばＳ／Ｆが1.1より小さく
なつてもCOの発生率は第５図に示す値より小さ
なものとなる。しかしａを小さくすることはトー
タルの炎口面積を小さくすることであり、炎口負
荷が一定の場合これは燃焼能力の低下を意味す
る。従つて燃焼能力を保証するためにはトータル
の炎口面積を等しくせねばならず、そのためには
主炎口群の数を増すためにはバーナを長くしてや
らねばならない。この場合燃焼室も長くせねばな
らず、バーナ全長に渡つての一様な二次空気の供
給が困難になる。従つて一部の空気供給不足の所
で火炎が伸びフインに触れて極所的にもCOを発
生する。またバーナボデイ４も長くなり、材料費
のアツプとともに溝５のかしめ加工も技術的に困
難になる。以上により寸法ａは性能、加工などの
総合的判断により適当な値が選定されるが、本考
案に於てはａ≧ｂの条件下で説明されるものであ
る。

次にTDR燃焼範囲について述べる。縦軸に一
次空気比（＝エゼクタ効果によつて吸い込んだ空
気量／理論必要空気量）をとり、横軸に前述の炎
口負荷をとつてある。第３図でみられるようにノ
ズル１４の径は一定であるため、炎口負荷はノズ
ル１４のヘツド圧を変化させ燃焼の噴出スピード
を変えて燃焼量、従つて炎口負荷を変化させる。
この時同じ構成のバーナにおいて、トータルの炎
口面積を一定にしておけば炎口負荷に対する一次
空気比の変化特性は一定で、燃料ガスに対するユ
ニバーサル性を考慮した最適設計のバーナではほ
ぼ曲線Ｐで示されるような特性を示す。第６図に
示す曲線ＹおよびY₀は炎口面積を一定してＳ／
Ｆの値をそれぞれ1.07および1.41に構成したバー
ナでのイエローチツプの発生限界を示したもの
で、これらの曲線より低い一次空気比ではイエロ
ーチツプが発生する。従つて曲線Ｙの場合には曲
線Ｐとで囲まれるＷの領域でイエローチツプの発
生がみられる。０〜14Kcal／mm²ｈの炎口負荷範
囲で各種の燃料ガスに対してイエローチツプの発
生しない限界のＳ／Ｆ値はほぼ1.3であつた。

以上より燃焼性、およびTDR燃焼範囲のイエ
ローチツプ領域を考慮すればＳ／Ｆ値を1.3以上
に選定すればよいことがわかる。

以上の説明から明らかなように本考案のバーナ
によれば次のような効果が得られる。

１ 主炎の魚尾炎化による二次空気との接触面積
の増加と、主炎口群のバーナの長手方向の両端
部に位置する炎口より噴出される予混合気の一
部を減速して保炎を形成する保炎板により作ら
れる非常に安定した保炎により主炎の火炎基部
が安定化し、炎口部の高負荷化によるバーナの
燃焼能力のアツプが可能である。

２ 主炎口群を分割することによつて二次空気の
効果的な導入と接触面積の増加により火炎長の
短縮が実現されコンパクトな燃焼器の実現が可
能である。

３ 主炎口群の幅が長手方向の寸法より大きな場
合、主炎口群の投影面積に対し、隣り合つた主
炎口群間の投影面積を30％以上大きく設けるこ
とにより、高炎口負荷時の主炎間の干渉がなく
燃焼特性にすぐれ、かつ燃焼量を絞つた場合で
も有効な二次空気導入が実現され、イエローチ
ツプの発生が防止されTDR燃焼範囲が拡大さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本考案の一実施例を示
すガスバーナの構成部分の平面図、側面図、平面
図、側面図、第２図は同斜視図、第３図ａ，ｂは
同全体図の平面図、側面図、第４図ａ，ｂはそれ
ぞれ同断面図、第５図は同面積比Ｓ／Ｆに対する
燃焼特性図、第６図は同炎口負荷に対するイエロ
ーチツプの特性図、第７図、第８図は従来例の斜
視図である。 １……主炎口板、２，２′……主炎口、２″……
主炎口群、１２……二次炎口、ａ……曲げ幅、ｂ
……長手方向の主炎口群の寸法、ｃ……間隔、Ｆ
……主炎口群の投影面積、Ｓ……主炎口群間の投
影面積。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 混合管に連結された分配管と前記分配管の上方
   に予混合気を均一に整流する整流部を有し、前記
   整流部の下流側には多数の炎口を設け、この炎口
   を複数個ごとに分割してバーナの長手方向に主炎
   口群を形成し、前記主炎口群のバーナの長手方向
   における両端部に位置する炎口より噴出される予
   混合気の一部を減速して保炎を形成する保炎板を
   設けるとともに、バーナの長手方向の前記主炎口
   群の寸法をその幅の寸法より短く構成し、かつ主
   炎口群を構成する投影面積に対し、隣り合つた主
   炎口群間の投影面積を30％以上大きく設けたこと
   を特徴とするガスバーナ。