(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、
前記濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、
前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも１対の対向状の壁部を有し、
前記少なくとも１対の対向状の壁部に、前記複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、
前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことを特徴とする濃淡燃焼バーナ。
【請求項２】
淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、
前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、
前記対向状のガス噴出孔は燃焼管本体の頂部板に形成されたことを特徴とする濃淡燃焼バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、淡炎孔と濃炎孔とを有する濃淡燃焼バーナに関し、特に燃焼量の低下に応じて淡混合ガス／濃混合ガスの比率を大きくしてＴＤＲ（ Turn Down Ratio）の拡大を可能にしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の淡炎孔と、淡炎孔の両側の複数の濃炎孔と、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備え、淡炎孔に淡炎を形成し且つこの淡炎の両側で濃炎孔に濃炎を形成するようにした濃淡燃焼方式のバーナは広く実用に供されている。例えば、特開平９−１７０７２４号公報、特開平９−２１０３２１号公報、特開平９−２１００３２２号公報には、この種の濃淡燃焼バーナが提案されている。
【０００３】
これらの公報の濃淡燃焼バーナは、ガスと空気の濃混合ガスが導入される燃焼管本体（混合部と導通部と放出部とを有する）と、この燃焼管本体の上方に配設された炎孔部材と、放出部の両側から炎孔部材に亘って形成された淡混合ガス通路と、炎孔部材の頂部の複数の淡炎孔と、放出部と炎孔部材の両側に夫々外面板と内面板とで形成された１対の濃混合ガス通路と、１対の濃混合ガス通路の頂部に形成された濃炎孔とを備えている。前記燃焼管本体の放出部から１対の濃混合ガス通路に濃混合ガスを導くとともに、放出部から淡混合ガス通路に導出した濃混合ガスを空気で希釈してその淡混合ガスを淡混合ガス通路に導き、濃炎孔に濃炎を形成するとともに濃炎孔の間の淡炎孔に淡炎を形成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の濃淡燃焼バーナの燃焼能力を過度に低く設定すると、淡側燃焼のガス流速が低下し、火炎が淡炎孔に接近し、淡炎孔形成部材が赤熱したり、逆火が発生したりする。そのため、濃淡燃焼バーナではその燃焼能力を下げるに限度があり、燃焼の最少能力は淡側燃焼の燃焼量に左右される。
【０００５】
現行の濃淡燃焼バーナの場合、混合ガスの燃焼量が変化しても、淡混合ガス量／濃混合ガス量の比率はほぼ一定に維持されるため、燃焼量の減少に応じて、淡炎孔に供給されるガス量は燃焼量の減少に比例して減少するだけであるから、濃淡燃焼バーナのＴＤＲ（ Turn  Down  Ratio）の拡大を図ることが難しく、燃焼能力をあまり低く設定することができない。濃淡燃焼バーナのＴＤＲを高める為には、淡混合ガス量／濃混合ガス量の比率を、燃焼量の減少に応じて増大させることが必要であるが、現行の濃淡燃焼バーナではそれを達成することは到底不可能である。本発明の目的は、濃淡燃焼バーナのＴＤＲを高め、バーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の濃淡燃焼バーナは、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、前記濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも１対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも１対の対向状の壁部に、前記複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことを特徴とするものである。
【０００７】
この濃淡燃焼バーナにおいて、淡混合ガスは淡混合ガス通路を介して淡炎孔に導かれて淡炎を形成し、濃混合ガスは濃混合ガス通路介して濃炎孔に導かれて濃炎を形成する。ここで、濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が、放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも１対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも１対の対向状の壁部に、複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設けてある。
【０００８】
濃炎孔と淡炎孔における合計の燃焼量が多くなると、淡混合ガスのガス流量も多くなるから複数のガス噴出孔から噴出するガス流量も多くなる。このとき、対向状に設けられたガス噴出孔から噴出するガス流が高い流速で対向的に衝突し、相互干渉が生じる。そのため、そのガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗が増大して、淡混合ガス／濃混合ガスの比率が小さくなる。しかし、淡混合ガス／濃混合ガスの比率が小さくなっても、淡混合ガスの流量も比較的多いため、淡炎孔における燃焼も安定し、淡炎孔形成部材が赤熱したり、逆火が発生することもない。
【０００９】
一方、前記合計の燃焼量が下限近くまで少なくなると、複数のガス噴出孔から噴出するガス流量が減少し、対向状に設けられたガス噴出孔から噴出するガス流が殆ど衝突しなくなる。そのため、そのガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗が減少して、淡混合ガス／濃混合ガスの比率が大きくなる。
このように、合計の燃焼量が多いときの淡混合ガス／濃混合ガスの比率を小さくし且つ合計の燃焼量が少ないときの淡混合ガス／濃混合ガスの比率を大きくすることができるため、濃淡燃焼バーナのＴＤＲを大幅に拡大してバーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることができる。
【００１０】
請求項２の濃淡燃焼バーナは、淡炎孔に淡混合ガスを導く淡混合ガス通路と、濃炎孔に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路とを備えた濃淡燃焼方式のバーナにおいて、前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔は燃焼管本体の頂部板に形成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
この濃淡燃焼バーナにおいては、淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設けたので、請求項１の発明と同様の作用を奏すると共に、燃焼管本体の頂部板に対向するガス噴出孔を形成するため、ガス噴出孔を対向させる為の構造が簡単になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を給湯機の濃淡燃焼バーナに適用した場合の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、濃淡燃焼バーナ１は、燃料ガスに１次空気を混合して濃混合ガスにし、その濃混合ガスを濃混合ガス通路から濃炎孔に供給して濃炎を形成する一方、濃混合ガスを空気で希釈した淡混合ガスにし、その淡混合ガスを淡混合ガス通路から淡炎孔に供給して淡炎を形成するようにしたものである。
【００１３】
この濃淡燃焼バーナ１は、燃焼管本体２と、この燃焼管本体２の上方に配設される炎孔部材３と、燃焼管本体２の放出部１６と炎孔部材３の前後両側に配設された前後１対の濃混合ガス通路形成部４などを有する。燃焼管本体２は、１枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接によって接合した構造のものであり、正面板１０と裏面板１１と頂部の頂部板１２とを有する。
【００１４】
燃焼管本体２は、大別して、燃焼１次空気とガスを導入するガス取入口１３と、導入された１次空気とガスを混合して濃混合ガスとする混合部１４と、導通部１５と、放出部１６とを有する。燃焼管本体２の混合部１４の始端にはガス取入口１３が形成され、このガス取入口１３がガスノズル（図示略）に臨み、ガスノズルからのガスと燃焼ファン（図示略）からの１次空気がガス取入口１３に導入される。そのガスと１次空気は混合部１４を流れる間に混合されて空気過剰率１未満の濃混合ガスになり、その濃混合ガスは導通部１５を通って放出部１６へ導かれる。
【００１５】
図１、図２に示すように、燃焼管本体２の放出部１６は、燃焼管本体２の上部に位置して長手方向全域に延びている。この放出部１６の部分で正面板１０と裏面板１１間の間隔は大きく、この放出部１６の外表面に突出するように、正面板１０と裏面板１１には夫々５つの立長の突出部１７が形成されている。各突出部１７の下部には１つのガス噴出孔１８がバーリング加工にて形成されている。
【００１６】
図２、図６に示すように、放出部１６の外表面のうちの突出部１７以外の複数の平坦部１９は外側から見て突出部１７よりも凹んでおり、各平坦部１９には突出部１７と同様に外側へ突出部１７の突出量の半分程度突出する立長の２つの突部２０が形成され、ガス噴出孔１８と同高さ位置において、これら突部２０にはガス噴出孔１８よりも小径のガス噴出孔２１〜２４が形成されている。突出部１７の斜壁部１７ａにもガス噴出孔２１〜２４と同径のガス噴出孔２５が形成されており、ガス噴出孔２１とガス噴出孔２５が対向し、ガス噴出孔２２とガス噴出孔２３が対向し、ガス噴出孔２４とガス噴出孔２５が対向している。尚、前記平坦部１９が、燃焼管本体２の立壁部に相当し、この平坦部１９のうち対向する各ガス噴出孔２１と２５、２２と２３、２４と２５が夫々形成され、且つ、ガス通路３６に臨み間隔を開けて対向する部分が、１対の対向状の壁部に相当するものである。
【００１７】
次に、濃混合ガス通路形成部４について簡単に説明する。
図２、図４に示すように、前後１対の濃混合ガス通路形成部４が設けられているが、それらは前後に対称の構造であり、各濃混合ガス通路形成部４は、前記の燃焼管本体２と同様に、１枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接により接合した構造のものである。
【００１８】
図２、図４に示すように、濃混合ガス通路形成部４は内面板３０と外面板３１と頂部板３２とを有し、頂部板３２に多数の濃炎孔３３が形成され、内面板３０と外面板３１の間には濃炎孔３３に濃混合ガスを導く濃混合ガス通路３４が形成され、この濃混合ガス通路３４は全幅に亘って連通している。内面板３０には放出部１６の５つの突出部１７が当接され、バーリング加工されたガス噴出孔１８が内面板３０の孔に嵌合して接合され、放出部１６内の濃混合ガスが５つのガス噴出孔１８から濃混合ガス通路３４へ導入される。尚、外面板３１には複数の円形凹入部３５が形成され、これら円形凹入部３５の奥端が内面板３０と突出部１７とに接合されている。
【００１９】
次に、炎孔部材３と淡混合ガス通路について説明する。
図３、図５に示すように、淡混合ガス通路は、放出部１６の表面の前記の複数の平坦部１９と内面板３０の間のガス通路３６と、放出部１６と炎孔部材３の間の混合通路３７と、炎孔部材３内に形成される複数のガス通路３８〜４０及びこれらから分岐するガス通路などからなり、炎孔部材３内のガス通路３８〜４０及びこれらから分岐したガス通路が淡炎孔４１〜４３に夫々連通している。
【００２０】
図５、図６に示すように、前側と後側のガス通路３６には空気導入口４４から１次空気が導入され、放出部１６から多数のガス噴出孔２１〜２５を通って噴出した濃混合ガスは、空気導入口４４から導入された空気で希釈されて空気過剰率が１以上の淡混合ガスになり、その淡混合ガスが混合通路３７を通過する間に混合されてから炎孔部材３内のガス通路３８〜４０及びそれらに連なるガス通路を通って淡炎孔４１〜４３に導かれ、淡炎孔４１〜４３に淡炎を形成する。
【００２１】
炎孔部材３も、１枚の薄手の鋼板をプレスして表面に凹凸を有する展開成形体を形成し、これを曲げ加工してからスポット溶接により接合した構造のものである。プレス成形した展開成形体には、凹凸部を形成した６枚の短冊板４５〜５０が形成され、これら短冊板４５〜５０は、極く狭幅の複数の接続片により接続されており、それら接続片の部位で折り曲げる曲げ加工がなされる。
【００２２】
図３に示すように、炎孔部材３の頂部には複数の狭窄部５１が形成され、これら狭窄部５１と狭窄部５１との間の各部において、炎孔部材３には５つの偏平な淡炎孔４１〜４３が形成され、それら淡炎孔４１〜４３に淡混合ガスが導かれるように炎孔部材３内のガス通路が形成されている。
【００２３】
次に、以上説明した濃淡燃焼バーナ１の作用について説明する。
燃焼管本体２のガス取入口１３から導入されて混合部１４において混合された濃混合ガスは、導通部１５を経て放出部１６に導入され、その濃混合ガスの一部は、突出部１７の所のガス噴出孔１８から前後両側の濃混合ガス通路３４に送給され、前後両側の濃混合ガス通路３４の上端の濃炎孔３３に供給されて濃炎孔３３に濃炎を形成する。
【００２４】
一方、放出部１６からガス噴出孔２１〜２５を通ってガス通路３６に供給された濃混合ガスは空気導入口４４から導入された空気で希釈されて淡混合ガスになって混合通路３７に流れ、この混合通路３７において十分に混合されてから、炎孔部材３内のガス通路３８〜４０及びそれらに連通したガス通路を経て淡炎孔４１〜４３へ供給され、淡炎孔４１〜４３に淡炎を形成する。
【００２５】
ここで、図６に示すように、放出部１６からガス通路３６へ濃混合ガスを噴出させるガス噴出孔２１〜２５のうち、ガス噴出孔２１，２５が対向し、ガス噴出孔２２，２３が対向し、ガス噴出孔２４，２５が対向しているので、次のような作用が得られる。濃炎孔３３と淡炎孔４１〜４３とに供給される合計ガス量（つまり、濃淡燃焼バーナ１の燃焼量）が多い場合、対向しているガス噴出孔２１，２５、２２，２３、２４，２５からの噴出するガス流の衝突が生じるため、噴出抵抗が大きくなり、ガス通路３６へガスが流れにくくなる。
【００２６】
その結果、この濃淡燃焼バーナ１における淡混合ガス／濃混合ガスの比率が小さくなる。このとき、燃焼量は多いため、淡炎孔４１〜４３に供給されるガス量も比較的多く、淡炎孔４１〜４３における燃焼も安定し、淡炎孔４１〜４３の近傍の部材が赤熱したり、淡炎孔４１〜４３に逆火が発生したりすることはない。一方、燃焼量が少なくなり、燃焼量が下限近くまで少なくなった場合、対向しているガス噴出孔２１，２５、２２，２３、２４，２５からの噴出するガス流の衝突は殆ど生じなくなるため、噴出抵抗は小さくなり、ガス通路３６へガスが流れやすくなる。その結果、この濃淡燃焼バーナ１における淡混合ガス／濃混合ガスの比率が大きくなる。
【００２７】
このように、燃焼量が多いときの淡混合ガス／濃混合ガスの比率を小さくし、燃焼量が少ないときの淡混合ガス／濃混合ガスの比率を大きくすることができるため、濃淡燃焼バーナ１のＴＤＲ（Turn Down Ratio ) を大幅に拡大してバーナの性能を高め、濃淡燃焼バーナ１の安全性を高め、濃淡燃焼バーナ１の耐久性を高めることができる。
また、ガス噴出孔２１〜２５からガス通路３６に噴出する濃混合ガスが、ガス通路３６内の空気の流れに対して直交する方向に噴出するため、ガス通路３６内におけるガスと空気の混合が促進され淡炎孔４１〜４３における燃焼が安定する。
【００２８】
次に、前記の実施形態を変更した変形例について説明する。
１〕前記の突部２０は各平坦部１９に２つ形成したが、各平坦部１９に１つの突部２０を形成してもよく、３つ以上の突部２０を形成してもよい。また、各突部２０は突出部１７と同様の立て方向長さを有する突条に形成してもよい。また、各突部２０は立て向きに形成する必要はなく、横方向に細長く形成してもよい。更に、各突部２０を放出部１６の表面から外側へ突出させる代わりに、放出部１６の表面から内側へ凹入させてもよい。
【００２９】
２〕前記突部２０及びガス噴出孔２１〜２５に代えて、図７に示すような構造を採用してもよい。即ち、放出部１６Ａの頂部板１２Ａに左右方向に延びる角溝状の凹部５１を形成し、この凹部５１の前後両側の対向する立向きの頂壁部に複数組の対向するガス噴出孔５２，５２を形成してもよい。この複数組の対向するガス噴出孔５２，５２による作用、効果は前記ガス噴出孔２１〜２５の作用、効果と同様である。
【００３０】
３〕前記突部２０及びガス噴出孔２１〜２５に代えて、図８に示すような構造を採用してもよい。即ち、放出部１６Ｂの頂部板１２Ｂに左右方向に延びる三角溝状の凹部を形成し、この凹部の前後両側の斜めに対向する頂壁部に複数組の対向するガス噴出孔５３，５３を形成してもよい。この複数組の対向するガス噴出孔５３，５３による作用、効果は前記ガス噴出孔２１〜２５の作用、効果とほぼ同様である。
４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形態及び変形例の構造に種々の変更を付加した形態で実施可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、濃淡燃焼バーナにおいて、濃混合ガスが導入される燃焼管本体の放出部から前記淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔が放出部と淡混合ガス通路間を仕切る共通の立壁部に形成され、前記共通の立壁部は淡混合ガス通路に臨み間隔を開けて対向する少なくとも１対の対向状の壁部を有し、前記少なくとも１対の対向状の壁部に、複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔から淡混合ガス通路へ対向状に噴出する混合ガス流が淡混合ガス通路内で衝突するように構成したことにより、濃炎孔と淡炎孔の合計の燃焼量が多い場合には、対向状のガス噴出孔から噴出する混合ガスの対向的衝突と相互干渉を介して、ガス噴出孔から噴出する混合ガスの噴出抵抗を増し、淡混合ガス／濃混合ガスの比率を小さくすることができる。しかも、合計の燃焼量が少ない場合には、前記噴出抵抗を減少させて、淡混合ガス／濃混合ガスの比率を大きくすることができる。その結果、濃淡燃焼バーナのＴＤＲを大幅に拡大してバーナの性能を高め、バーナの安全性を高めることができる。
【００３２】
請求項２の発明によれば、濃淡燃焼バーナにおいて、淡混合ガス通路へ混合ガスを噴出させる複数のガス噴出孔のうちの少なくとも一部のガス噴出孔を対向状に設け、前記対向状のガス噴出孔を燃焼管本体の頂部板に形成したので、前記対向状のガス噴出孔を対向させる為の構造が簡単になる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る濃淡燃焼バーナの斜視図である。
【図２】濃淡燃焼バーナの分解斜視図である。
【図３】炎孔部材の要部斜視図である。
【図４】濃淡燃焼バーナの要部縦断面図である。
【図５】濃淡燃焼バーナの要部縦断面図である。
【図６】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】変形例に係る燃焼管本体の放出部の要部断面図である。
【図８】別の変形例に係る燃焼管本体の放出部の要部断面図である。
【符号の説明】
１          濃淡燃焼バーナ
２          燃焼管本体
３          炎孔部材
１２，１２Ａ，１２Ｂ      頂部板
１６        放出部
１９        平坦部（立壁部）
２１〜２５  ガス噴出孔
３４        濃混合ガス通路
３６        ガス通路（淡混合ガス通路の一部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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