JP2010261629A - バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】主炎口の面積を増加させた場合であっても、袖火炎口において適切な燃焼量を確保できるバーナを提供する。
【解決手段】
バーナ本体１０の右板１１及び左板１２に、ガス噴出孔１９よりも上方において燃料ガス流路に向かって突出する溝部１８を設けた。主炎口１３に向かう燃料ガスの流路抵抗を大きくすることができるので、主炎口１３の炎口面積を大きくしても、ガス噴出孔１９から、十分な量の燃料ガスを噴出させることができる。よって、主炎口１３の炎口負荷を小さくしつつ、袖火炎口２１に十分な量の燃料ガスを供給して、袖火炎口２１において安定した袖火を形成させることができる。これにより、主炎の燃焼状態を安定化させつつ、袖火によって主炎を主炎口１３にひきつけて、主炎のリフト現象を防止できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガス給湯器等の燃焼機器に使用されるバーナに関する。

従来、箱状のバーナ本体とバーナ本体の両側に袖火キャップを備える袖火式ガスバーナが知られている（例えば、特許文献１参照）。この袖火式ガスバーナでは、バーナ本体の上板には複数の主炎口が設けられ、バーナ本体の互いに対向する側板には複数のガス噴出孔が設けられている。バーナキャップは、バーナ本体の側板と間隙をおいて、バーナ本体にそれぞれ設けられている。バーナ本体の側板の上端部とバーナキャップの上端部との間に袖火炎口が形成される。燃料ガスは、バーナ本体の下方から流入し、一部は主炎口から噴出して主炎を形成するとともに、一部はガス噴出孔から噴出する。ガス噴出孔から噴出した燃料ガスは、バーナ本体の側板とバーナキャップとの間隙を上方に流れて袖火炎口から噴出し、袖火を形成する。

この袖火式ガスバーナでは、袖火炎口からのガス噴出速度が、主炎口からのガス噴出速度よりも遅い。よって、主炎については主炎口から離れて燃焼が行われるリフト現象が生じやすいが、袖火によって主炎を主炎口にひきつけて、主炎のリフト現象を抑えることができる。

主炎のリフト現象を抑える別の方法として、主炎口の面積を増加させる方法がある。主炎口の面積を増加させることにより、主炎口の単位面積当たりのガス噴出速度を遅くして、主炎のリフト現象を抑えることができる。

特開平８−２００６３３号公報

しかしながら、主炎口の面積を増加させると主炎口における燃料ガスの流路抵抗が小さくなり、主炎口に向かう燃料ガスの割合が多くなってしまう。この場合、ガス噴出孔から噴出する燃料ガスの割合が少なくなってしまい、袖火炎口に供給される燃料ガス量が少なくなってしまう。そのため、袖火炎口における適切な燃焼量が確保できなくなってしまい、袖火によって主炎を主炎口面にひきつけることができなくなってしまうという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、主炎口の面積を増加させつつ、袖火炎口において適切な燃焼量を確保できるバーナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のバーナは、複数の主炎口が設けられた上板と、互いに対向するとともに複数のガス噴出孔が夫々設けられた一対の側板とを備え、前記一対の側板の間に下方から供給された燃料ガスの流路が形成されるバーナ本体と、前記ガス噴出孔を覆うように、前記側板の外面に前記側板とは間隙をおいてそれぞれ設けられた保炎板とを備え、前記側板の上端部と前記保炎板の上端部との間にそれぞれ袖火炎口が形成され、前記バーナ本体は、前記ガス噴出孔よりも上側に、前記燃料ガスの流路を狭くする狭窄部を備えている。

また、本発明の請求項２に記載のバーナは、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記狭窄部は、前記側板の一部を前記ガス流路に向けて突出させることにより形成されていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載のバーナは、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記狭窄部は前記袖火炎口の炎口面に対して平行に設けられ、前記狭窄部の前記ガス流路側とは反対側には、前記狭窄部と前記保炎板との間に形成され、複数の前記ガス噴出孔から噴出された噴出ガスのガス圧を、前記平行な方向において均等にする均圧室が設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明のバーナでは、バーナ本体が、ガス噴出孔よりも上側に、燃料ガスの流路を狭くする狭窄部を備えているため、主炎口に向かう燃料ガスの流路抵抗を大きくすることができる。よって、主炎口の炎口面積を大きくして、炎口負荷を小さくしても、ガス噴出孔から、十分な量の燃料ガスを噴出させることができる。主炎口の面積を大きくしても、袖火炎口に十分な量の燃料ガスを供給できるため、主炎口の面積を増加させつつ、袖火炎口において適切な燃焼量を確保できる。

また、請求項２に記載のバーナは、請求項１に記載の発明の効果に加え、側板の一部を前記ガス流路に向けて突出させることにより狭窄部が形成されているため、部品点数を増加させることなく簡単かつ安価に狭窄部を形成することができる。

また、請求項３に記載のバーナは、請求項２に記載の発明の効果に加え、狭窄部の外側には、ガス噴出孔から噴出された噴出ガスのガス圧を、袖火炎口の炎口面に平行な方向において均等にする均圧室が形成されている。噴出ガスは、均圧室を経由して袖火炎口に到達するため、袖火炎口には噴出ガスが均等に供給される。これにより、袖火炎口において、安定した袖火を形成することができる。よって、袖火によって、主炎を確実に主炎口にひきつけることができる。よって、主炎におけるリフト現象や、振動燃焼を防止することができる。また、均圧室を狭窄部の外側に設けたため、バーナの寸法を維持したまま、均圧室を設けることができる。

ガスバーナ１の斜視図である。 ガスバーナ１の分解斜視図である。 図１におけるＩ−Ｉ線矢視方向断面図である。

以下、本発明の一実施形態であるガスバーナ１について、図面を参照して説明する。以下の説明では、図１の左下方をガスバーナ１の前方とし、右上方をガスバーナ１の後方とし、右下方をガスバーナ１の右方向とし、左上方をガスバーナ１の左方向とする。本実施形態のガスバーナ１は、ガス給湯器等の燃焼機器に使用されるものである。ガスバーナ１は、燃焼機器に並列に複数並べて使用され、又は単独で使用される。

図１および図２に示すように、本実施形態のガスバーナ１は、バーナ本体１０と、バーナ本体１０の上部に取り付けられたバーナキャップ２０とから形成されている。

まず、バーナ本体１０の構造について、図１および図２を参照して説明する。バーナ本体１０は、プレス加工により凹凸形状に形成された一枚のステンレス板を折り曲げて形成されている。バーナ本体１０は、右板１１と、右板１１に対向する左板１２（図３参照）と、右板１１の上端部と左板１２の上端部との間に渡設された上板３１とを有する側面視略長方形状の薄い箱体である。

図１および図２に示すように、右板１１には、バーナ本体１０の右方向に膨出する膨出部１１１が設けられている。膨出部１１１は、右板１１の下端部近傍に設けられ、かつその下端部に対して略平行に設けられた混合管形成部１６１と、混合管形成部１６１の上方に設けられ、上方に向かって側面視略逆三角形状に広がる分布室形成部１７１と、分布室形成部１７１の上方に設けられ、側面視略長方形状のガス供給室形成部３５１（図２参照）とから構成されている。

図３に示す左板１２は、バーナ本体１０を正面から見た時に、その周端部を除き、右板１１に対して左右対称形状を備えている。つまり、左板１２にも、ガスバーナ１の左方向に膨出する膨出部（図示外）が、右板１１の膨出部１１１に対向する位置に設けられている。右板１１と左板１２とは、バーナ本体１０の前端部、後端部、下端部において、前端部の下部に設けたガス供給口１５を除いてかしめ固定されている。ガス供給口１５は、バーナ本体１０の前方に向けて開口している。

右板１１の膨出部１１１と左板１２の膨出部（図示外）との間の隙間には、燃料ガスが流通するガス流通部１４が形成されている。

ガス流通部１４は、燃料ガスが流れる方向の上流側から順に、ガス供給口１５に連通するガス混合部１６と、ガス混合部１６に連通するガス分布部１７と、ガス分布部１７に連通するガス供給部３５とを備えている。ガス混合部１６は、バーナ本体１０の下端部に対して略平行に設けられている。ガス混合部１６は、下流側端部近傍において、上方向に屈曲している。

ガス分布部１７は、ガス混合部１６の下流側端部に連通し、バーナ本体１０の上方に向けて燃料ガスの流路断面がバーナ本体１０の前後方向に広がるように、側面視略逆三角形状に広がっている。ガス供給部３５は、ガス分布部１７の下流側端部に連通し、バーナ本体１０の長手方向（前後方向）にわたって形成されている。

ガス供給部３５を形成する右板１１と左板１２の上部であってバーナキャップ２０に覆われた部分には、図２に示すように、前後方向（長手方向）に延びる溝部１８が各々形成されている。溝部１８は、ガス供給部３５の内側に向けて突出し、ガス供給部３５の前後方向の全域にわたって延びている。溝部１８に挟まれる部分において、燃料ガスの流路断面が左右方向に狭くなっている。溝部１８の下方には、複数のガス噴出孔１９が前後方向に列設されている。ガス噴出孔１９の開口形状は円形である。

ガス供給部３５の上部には、上板３１が配されており、上板３１には、複数の主炎口１３が前後方向に所定間隔を隔てて等設されている。各主炎口１３は、バーナ本体１０の左右方向に長いスリット形状に形成され、ガス供給部３５と外部とを連通させ、ガス流通部１４を流れた燃料ガスが主炎口１３から噴出し燃焼することにより、主炎が形成されるように構成される。

次に、バーナキャップ２０の構造について、図２を参照して説明する。バーナキャップ２０は、プレス加工により凹凸形状及び貫通穴が設けられた一枚のステンレス板を折り曲げて形成されている。バーナキャップ２０は、前後方向に長手を有する側面視略長方形の板状の右キャップ４１と、右キャップ４１と間隙をおいて対向する側面視略長方形の板状の左キャップ４２とを備える。右キャップ４１の上端部と左キャップ４２の上端部との間には、４か所において平面視帯状の連結片４３が渡設されている。図３に示すように、右キャップ４１及び左キャップ４２の下端側には、バーナキャップ２０の内側に窪んだ段部２３がそれぞれ設けられている。

上記構造からなるバーナキャップ２０は、図２に示すように、右キャップ４１が右板１１の上部を右側から覆い、左キャップ４２が左板１２（図３参照）の上部を左側から覆うようにして、バーナ本体１０の上部に取り付けられる。右キャップ４１の段部２３は、ガス噴出孔１９よりも下方において右板１１の外面に接触してスポット溶接されている。左キャップ４２の段部２３は、ガス噴出孔１９よりも下方において左板１２の外面に接触してスポット溶接されている。そして、バーナキャップ２０の前端部および後端部において、バーナキャップ２０がバーナ本体１０にかしめ固定されることによって、図１に示すガスバーナ１が構成される。

図３に示すように、バーナキャップ２０がバーナ本体１０に取り付けられた状態において、右キャップ４１と右板１１との間、および左キャップ４２と左板１２との間には、間隙がそれぞれ形成されている。形成された間隙によって噴出ガス流通部２５が形成されている。噴出ガス流通部２５は、ガス噴出孔１９から噴出した燃料ガス（以下、噴出ガスという）のガス流路として機能する。噴出ガス流通部２５は、噴出ガスが流れる方向の上流側から下流側に向けて（図３の下側から上側に向けて）、上流部３２と、均圧室２２と、下流部３３とを備えている。上流部３２は、噴出ガス流通部２５の下部に位置している。

均圧室２２は、上述した溝部１８の外側に位置している。均圧室２２では、上流部３２と比較して、噴出ガスのガス流路断面が左右方向に広くなっている。

下流部３３のガス流路断面積は、上流部３２のガス流路断面積と略同一である。下流部３３の上端部には、袖火炎口２１が形成されている。すなわち、袖火炎口２１は、右キャップ４１の上端部と右板１１の上端部との間隙、および、左キャップ４２の上端部と左板１２の上端部との間隙にそれぞれ形成されている。噴出ガス流通部２５を流れた噴出ガスが袖火炎口２１から噴出し、燃焼することにより袖火が形成される。

次に、上記構造からなるガスバーナ１における燃料ガスの流れについて、図１及び図３を参照して説明する。ガス供給口１５には、その中心で軸線方向に給湯器のガス噴出ノズル（図示省略）が臨んでいる。ガス噴出ノズルから燃料ガスがガス供給口１５に送り込まれる。このとき、燃料ガス流によりその周囲から一次空気が取り込まれ、ガス供給口１５には、燃料ガスと一次空気とが送り込まれる。送りこまれた燃料ガスと一次空気とは、ガス混合部１６に供給される。ガス混合部１６に供給された燃料ガスと一次空気とは、ガス混合部１６で混合され、ガス分布部１７に供給される。ガス分布部１７において、燃料ガスはバーナ本体１０の前後方向において拡散されながらガス供給部３５に供給される。

図３に示すように、ガス供給部３５に供給された燃料ガスの一部は、上方に流れ、上板３１（図１参照）に形成された主炎口１３に到達し、主炎口１３において主炎を形成する。また、燃料ガスの一部は、右板１１及び左板１２に形成されたガス噴出孔１９から噴出される。ガス噴出孔１９から噴出した噴出ガスは、噴出ガス流通部２５をそれぞれ上方に流れて袖火炎口２１に到達し、袖火炎口２１において袖火を形成する。

主炎口１３に向かう燃料ガスの流れについて、図３を参照して詳細に説明する。ガス分布部１７からガス供給部３５に供給された燃料ガスは、溝部１８に挟まれる部分を経由して、主炎口１３に到達する。主炎口１３に向かって流れる燃料ガスのガス流路の断面積は、溝部１８に挟まれる部分において狭くなる。これにより、主炎口１３に向かって流れる燃料ガスのガス流路の流路抵抗は大きくなる。

主炎口１３に向かって流れる燃料ガスのガス流路の流路抵抗が大きくなると、ガス供給部３５に供給された燃料ガスは、主炎口１３に向かって流れにくくなる。よって、ガス供給部３５に供給された燃料ガスのうちの主炎口１３に向かって流れる燃料ガスの割合は減少し、ガス噴出孔１９から噴出する燃料ガスの割合が増加する。

よって、主炎口１３の面積を増加させて、主炎口１３における炎口負荷（炎口単位面積、単位時間あたりの燃焼量）を小さくした場合にでも、ガス噴出孔１９から噴出させる燃料ガスの量を確保できる。

一般に主炎口１３の面積を増加させると、主炎口１３における流路抵抗が小さくなり、主炎口１３に向かう燃料ガスの割合が多くなってしまうため、ガス噴出孔１９から噴出する燃料ガスの割合が少なくなってしまう。本実施形態では、主炎口１３に向かう燃料ガスの流路抵抗を確保できるので、主炎口１３における炎口負荷を小さくさせつつ、袖火炎口２１に十分な量の燃料ガスを供給でき、安定した袖火を形成させることができる。これにより、主炎の燃焼状態を安定させつつ、安定した袖火によって主炎を主炎口１３にひきつけて、主炎のリフト現象を防止することができる。

次に、袖火炎口２１に向かう燃料ガス（以下、噴出ガスという）の流れについて、図３を参照して詳細に説明する。一般に、ガス噴出孔１９から噴出される噴出ガスの噴出速度は、ガス噴出孔１９がガス混合部１６に近くなるほど早くなりやすい。よって、ガス噴出孔１９の近傍では、噴出ガスのガス圧は前後方向（図３における紙面奥行方向）において不均一である。

噴出ガスは、噴出ガス流通部２５の上流部３２を上方に流れて、均圧室２２に流入する。噴出ガス流通部２５は、均圧室２２において一旦左右方向に広くなり再び狭くなる。均圧室２２では、噴出ガスの流路の断面積が変化することにより噴出ガスの流れに乱れが生じる。このとき、噴出ガスは、上方向に流通するだけでなく、噴出ガスの前後方向における圧力勾配が推進力となって、前後方向に拡散する。すなわち、噴出ガスは、均圧室２２において、前後方向における圧力勾配が０となるように、前後方向において圧力の高いところから低いところに移動する。こうして、均圧室２２において、噴出ガスのガス圧は、前後方向において均一化される。

噴出ガスは、均圧室２２から下流部３３に流入する。下流部３３に流入する噴出ガスのガス圧は前後方向において均一であるので、下流部３３においては、噴出ガスの流速は前後方向において均一である。噴出ガスは、下流部３３を上方向に流れて、袖火炎口２１から噴出する。

袖火炎口２１における噴出ガスの噴出速度は、前後方向において均一であるため、袖火炎口２１において、安定した袖火を形成させることができる。袖火炎口２１に安定した袖火を形成させることにより、主炎を袖火によって確実に主炎口１３にひきつけて、正常な燃焼状態を保つことができる。

以上説明したように、本実施形態のガスバーナ１によれば、バーナ本体１０の右板１１及び左板１２には、ガス噴出孔１９よりも上方に溝部１８を設けているため、主炎口１３に向かう燃料ガスの流路抵抗を大きくすることができる。よって、主炎口１３において炎口面積を大きくし、炎口負荷を小さくしても、ガス噴出孔１９から十分な量の燃料ガスを噴出させることができる。よって、主炎口１３の炎口負荷を小さくしつつ、袖火炎口２１に十分な量の燃料ガスを供給でき、袖火の燃焼状態を安定させることができる。これにより、主炎の燃焼状態を安定させつつ、袖火によって主炎を主炎口１３にひきつけて、確実に主炎のリフト現象を防止できる。

また、ガス噴出孔１９から噴出した噴出ガスは、均圧室２２を経由して袖火炎口２１に到達する。噴出ガスは、均圧室２２において、前後方向におけるガス圧が均一化される。よって、袖火炎口２１における噴出ガスの噴出速度を、前後方向において均一にすることができる。これにより、袖火炎口２１における袖火の燃焼状態を安定させることができるので、主炎を袖火によって確実に主炎口１３にひきつけることができる。よって、主炎のリフト現象や、振動燃焼を防止することができる。

また、溝部１８は、右板１１と左板１２とをガス供給部３５の内側に向けて突出させることにより形成されているため、溝部１８をプレス加工により形成することができる。よって、バーナ本体１０の製造工程や部品点数を従来品に比べて増加させることなく、簡単かつ安価に溝部１８を形成することができる。

また、均圧室２２は溝部１８の外側に形成されているため、噴出ガスの流路を、左右方向外側に広げるのではなく内側に広げることができる。よって、ガスバーナ１の寸法を維持したまま噴出ガスの流路断面積を大きくすることができる。

なお、以上説明において、上板３１が本発明の「上板」に相当する。右板１１および左板１２が本発明の「側板」に相当する。右キャップ４１および左キャップ４２が本発明の「保炎板」に相当する。右板１１および左板１２に設けられた溝部１８、１８が本発明の「狭窄部」に相当する。

上記実施形態は、発明を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることは、言うまでもない。例えば、主炎口１３の形状、ガス噴出孔１９の形状は、実施形態に限定されない。また、本実施形態では、右板１１と左板１２とに燃料ガスの流路に向けて突出する溝部１８を設けて、燃料ガスの流路を狭くしたが、例えば、溝部１８を設けずに、右板１１と左板１２との間に形成される流路の途中に別部材を配置することにより、燃料ガスの流路を狭くしてもよい。

１ ガスバーナ
１０ バーナ本体
１１ 右板
１２ 左板
１３ 主炎口
１４ ガス流通部
１６ ガス混合部
１７ ガス分布部
１８ 溝部
１９ ガス噴出孔
２０ バーナキャップ
２１ 袖火炎口
２２ 均圧室
２５ 噴出ガス流通部
３１ 上板
３５ ガス供給部

Claims (3)

1. 複数の主炎口が設けられた上板と、互いに対向するとともに複数のガス噴出孔が夫々設けられた一対の側板とを備え、前記一対の側板の間に下方から供給された燃料ガスの流路が形成されるバーナ本体と、
   前記ガス噴出孔を覆うように、前記側板の外面に前記側板とは間隙をおいてそれぞれ設けられた保炎板と
   を備え、
   前記側板の上端部と前記保炎板の上端部との間にそれぞれ袖火炎口が形成され、
   前記バーナ本体は、前記ガス噴出孔よりも上側に、前記燃料ガスの流路を狭くする狭窄部を備えたことを特徴とするバーナ。
2. 前記狭窄部は、前記側板の一部を前記ガス流路に向けて突出させることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバーナ。
3. 前記狭窄部は前記袖火炎口の炎口面に対して平行に設けられ、
   前記狭窄部の前記ガス流路側とは反対側には、前記狭窄部と前記保炎板との間に形成され、複数の前記ガス噴出孔から噴出された噴出ガスのガス圧を、前記平行な方向において均等にする均圧室が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のバーナ。

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