(57)【要約】【課題】  大カマドを用いて調理を行う場合や臨時の給湯に使用され、熱の損失を減らして効率を向上して、しかも周辺環境や経済性にも配慮されたバーナーユニットを提供すること。【解決手段】  バーナーユニット１に組み込まれたノズル９を取り囲むように筒状の誘導管７を設けて、ノズル９から放射される火炎８を誘導管７の中に通過させると、その放射方向を誘導管７の形状によって自在な方向に調整でき、鍋６の底部中央などを集中的に加熱して熱効率を高めることが可能になる。しかも誘導管７の側面に内外を貫通する通気孔１８を設けることで、誘導管７内部の空気量を調整することも可能になり、火炎８の不完全燃焼を防止して、周辺の環境悪化を抑制できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル（９）先端から放射される火炎（８）を特定の方向に導くため、該ノズル（９）を同心円状に取り囲むように配置され、且つノズル（９）先端より外側に延在している筒状の誘導管（７）を備えていることを特徴とするバーナーユニット。
【請求項２】
前記誘導管（７）は、火炎（８）の向きを変えるため上向きに曲がる屈曲部（２１）を有していることを特徴とする請求項１記載のバーナーユニット。
【請求項３】
前記誘導管（７）の側面には、誘導管（７）の内部と外部との間で気体を流通させるための通気孔（１８）が形成されていることを特徴する請求項１または２記載のバーナーユニット。
【請求項４】
前記通気孔（１８）は、ノズル（９）先端より内側に形成されていることを特徴とする請求項３記載のバーナーユニット。
【請求項５】
前記通気孔（１８）の外周には、通気孔（１８）から噴出された気体を誘導管（７）の先端に送るための整流羽根（２２）を備えていることを特徴とする請求項４記載のバーナーユニット。
【請求項６】
前記整流羽根（２２）は、誘導管（７）を取り囲むように配置され、且つ誘導管（７）の先端側に向けて円錐形状に広がっていることを特徴とする請求項５記載のバーナーユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般調理や災害発生時などで多人数分の食事を用意する際や、仮設の給湯設備などに使用可能なバーナーユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
豪雨や地震などの災害が発生した場合、被災住民が自宅から離れて、安全が確保されるまでの間、学校などの公共施設で避難生活を営むことがある。この間の食事は大鍋を用いて一括して調理するのが普通であり、また暖房や仮設風呂などに大量の給湯が必要になる場合もある。災害時は、電気やガスの供給が止まる恐れがあるなど、様々な不測の事態が予想され、定置形の調理器具や給湯器が使用できるとは限らない。そこで学校などの公共施設に、持ち運びが可能な大鍋と、これを載せるための大カマドなどを保管している場合がある。このような防災用具として使用される大カマドは、人力で取り扱いできる直径５０〜６０ｃｍ程度のものが普及しており、この上に大鍋を載せて１００〜３００人分の食事を一度に調理でき、また災害時以外にも地域のイベントなどで使用される場合もある。
【０００３】
前記のような大カマドは縦型筒状で、内部に各種の熱源を配置できるよう、側面下部に焚き口と呼ばれる開口部があり、ここから薪や炭などの固形燃料を投入したり、ガスバーナーを据え置くことができる。しかし固形燃料は着火に手間が掛かり、しかも煙により周辺環境が悪くなり、またガスバーナーの場合、大量のボンベを常時保管することは安全面で問題があり、災害時に調達することも困難であり、そのため熱源としてバーナーユニットを使用したい要望が多い。バーナーユニットとは、家庭用給湯器などに組み込まれている装置であり、液体燃料（灯油）の気化や着火や火力の調整や空気の供給など、燃焼に関する機能を一括している装置である。この一連の部品は、箱状の本体の中に収納されており、ここから火炎を放射するノズルが外に突出しており、また燃料供給用ホースと電力供給のための電線が本体に接続されている。バーナーユニットを使用することで、燃焼に関する各種の操作が簡単なスイッチ操作で行え、手間が掛からず周辺環境の悪化も抑制できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のバーナーユニットは、大カマドや非常用の給湯設備などに合わせた専用品を製作することも可能だが、その場合は費用が高くなるため、既存の家庭用給湯器に使用されているものを応用するのが経済的である。しかし応用品は当然ながら大カマドなどでの使用を考慮していないため、そのままでは燃焼効率の低下という問題が生じる。具体的には、火炎を放射するノズルは単純な棒状で、本体から水平に突出しているため、焚き口から大カマド内にノズルを差し入れると火炎が水平に放射されるため、上方にある鍋底ではなく、対向する大カマドの側面が集中的に加熱され、熱効率が低下して大カマドの劣化も激しくなる問題がある。
【０００５】
また大カマドは、災害時や屋外イベントなどで使用されるが、いずれの場合も、周囲に大勢の人がいることが予想される。したがって大カマドからの排出ガスに、一酸化炭素や黒煙などの有害成分が含まれていると、衛生面や健康面などに悪影響を及ぼす恐れがある。そこで大カマド内で灯油を完全に燃焼させて、周辺環境の悪化を予防する必要がある。
【０００６】
本発明はこうした実状を基に開発されたもので、大カマドを用いて調理を行う場合や臨時の給湯に使用され、熱の損失を減らして効率を向上して、しかも周辺環境や経済性にも配慮されたバーナーユニットの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を克服するための請求項１記載の発明は、ノズル先端から放射される火炎を特定の方向に導くため、該ノズルを同心円状に取り囲むように配置され、且つノズル先端より外側に延在している筒状の誘導管を備えていることを特徴とするバーナーユニットである。
【０００８】
ここでバーナーユニットとは、前記のように燃焼に関する機能を一括して箱状の本体に収納したもので、本体の一面から棒状のノズルが突出しており、この先端から気化された燃料が噴射され、燃料に着火することで火炎が発生する。そして本発明による誘導管は、棒状のノズルを取り囲むように配置されるもので、基本的にはノズルと同じ方向に延びており、基端側はノズル先端より本体側に位置しており、対向する先端側はノズル先端より外側に位置している。したがってノズルと誘導管は、同心円状に配置されるが、厳密に同心円になっている必要はなく、またノズルの外周には本体から燃焼用の空気が供給されているため、ノズルと誘導管との間にはこの空気を通過させるための隙間が必要である。なおノズル先端より外側とは、ノズルの先端を起点として本体から遠ざかる方向を指す。
【０００９】
このように構成することで、ノズルの先端から放射された火炎は、しばらく誘導管の中を通過するため、誘導管の形状により火炎を自在な方向に向けることができる。例えばノズルより上方に位置する鍋底を集中的に加熱したい場合、誘導管を途中でなだらかに屈曲させて、火炎の向きを斜め上方に変えることも可能である。なお誘導管が熱によって劣化することを抑えるため、耐熱金属やセラミックスなどの材質が好ましい。
【００１０】
誘導管の形状は限定されないが使用実態を考慮すると、請求項２記載の発明のように、誘導管は、火炎の向きを変えるため上向きに曲がる屈曲部を有していることが望ましい。屈曲部とは誘導管の中央付近を滑らかに曲げた箇所を指し、先端側と基端側の向きが変わるため内部を通過する火炎も、これに沿って自然に流れ方向が変化する。屈曲角度は火炎を向けたい位置に合わせて都度決定するが、構造上問題にならない範囲で曲率半径を極力大きくして、火炎が無理なく通過できるようにする。このように構成することで、火炎の向きを滑らかに変えることが可能であり、火炎が自然な燃焼を維持できるため不完全燃焼などを予防でき、しかも誘導管にも過度の熱負荷が作用しない。
【００１１】
燃焼による排出ガスを更に浄化するには、請求項３記載の発明のように、前記誘導管の側面には、誘導管の内部と外部との間で気体を流通させるための通気孔が形成されていることが望ましい。この通気孔は、燃焼に関する気体の流通を行うためのもので、圧力の状態によって内部の気体を外部に放出したり、逆に燃焼に要する酸素を内部に取り入れることも可能である。なお通気孔の大きさは、誘導管の直径に対して十分小さい径で問題はなく、同一断面に複数形成する場合が多い。このように構成することで、誘導管内の燃焼状態がより適正になり、ススなどの発生を防止できる。
【００１２】
通気孔の位置については限定されないが、請求項４記載の発明のように、通気孔は、ノズル先端より内側に形成されているのが理想的である。ここで内側とは、より本体に近い位置を指しており、したがってこの通気孔がある断面には火炎が存在していない。しかしノズルの外周に沿って本体から空気が供給されており、この空気を誘導管の内部から外部に発散することができる。このように構成することで、空気が過剰に供給された場合、燃焼に先立ち通気孔から過剰空気を外部に発散でき、理想的な燃焼状態を維持できる。
【００１３】
請求項４記載の発明を利用して更に燃焼状態を改善するには、請求項５記載の発明のように、前記通気孔の外周には、通気孔から噴出された気体を誘導管の先端に送るための整流羽根を備えることが望ましい。誘導管の先端から火炎が外部に放射されるが、この際にも燃焼のための酸素が必要である。本発明では、誘導管内での燃焼を一次燃焼と呼び、誘導管から放射された後の燃焼を二次燃焼と呼ぶことにするが、この二次燃焼用の空気として、通気孔から噴出した空気を、整流羽根によって誘導管の外周に沿って流す。これによって誘導管から放射された後の火炎にも十分な空気が供給されて、この区間での燃焼状態が改善される。整流羽根は、通気孔の外周に位置しており、通気孔から噴出される空気の流れを誘導管の先端方向に向けることができれば、形状などに限定はない。
【００１４】
請求項５記載の整流羽根については、形状などに限定はないが、請求項６記載の発明のように、前記整流羽根は、誘導管を取り囲むように配置され、且つ誘導管の先端側に向けて広がっている円錐形状であることが望ましい。ここで整流羽根は、誘導管を軸として円錐状に配置されるもので、この円錐の内面に接触した空気は、誘導管の先端に向けて流れが変わる。このように構成することで、整流羽根の形状を単純化できる上、製作に要する費用や手間も少なく、しかも空気を確実に誘導管の先端付近に供給できる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１，２記載の発明のように、ノズルから放射される火炎の姿勢を変化させるための誘導管を備えることで、火炎を鍋底などの重点的に加熱を行いたい場所に無理なく誘導でき、熱効率が向上して燃料を節約した上で調理時間の短縮や十分な給湯の確保が実現でき、しかも火炎が不必要な場所に放射するのを抑制することで、大カマドの側壁の劣化を抑制でき長期の使用が可能になるなど、経済面にも優れている。
【００１６】
請求項３記載の発明のように、誘導管の内外を貫通する通気孔を設けることで、誘導管内の空気と火炎の混合が最適な状態になり、不完全燃焼を防止して一酸化酸素やススなどの発生を抑制でき、周辺の環境悪化を最小限に抑えることができる。また請求項４記載の発明のように、通気孔をノズル先端より本体側に設けることで、過剰に供給される燃焼用空気を外部に発散して、燃焼状態の改善が可能である。
【００１７】
請求項５記載の発明のように、通気孔から流れ出る空気を誘導管の先端に向けるための整流羽根を設けることで、誘導管から吹き出た火炎に十分な二次燃焼空気が供給されて良好な燃焼状態になり、排出ガスによる環境悪化を防止できる。また請求項６記載の発明のように、整流羽根を円錐形状にすることで、単純な構造の整流羽根で確実な効果が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明によるバーナーユニット１等の配置と構成を示す斜視図で、図１（Ａ）はカマド２の焚き口３側を手前にした状態で、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に対して反対側からバーナーユニット１を見た状態を示している。ここに示される鍋６は、すり鉢状で直径約５０ｃｍ、一度に約３０リットル分の調理が可能で、また鍋６を載せるためのカマド２は円筒形で、内部には中空の燃焼室５が形成され、調理時には各種の熱源が配置できる。さらにカマド２の側壁には、燃焼室５に通じる焚き口３が設けられ、熱源の投入などに使用され、そのほかカマド２の側壁上寄りには、排出ガスを抜くための排気孔２８が形成されている。
【００１９】
本発明では鍋６を加熱する熱源に、家庭用給湯器などに組み込まれている灯油を燃料とする汎用のバーナーユニット１を使用しており、箱形形状の本体１０内部には、図示はしないがファン２３や燃料を送る電磁ポンプ２４や制御部などが組み込まれており、また本体１０には電線１２や灯油を貯留するタンク１３からの配管１４が接続され、そのほか上部にはスイッチやランプが取り付けられた操作部１１を備えている。バーナーユニット１を作動させる際の電力は、非常用発電機などから供給を受けることが可能で、災害時にも燃料が確保されるならば運用に問題はない。これら以外に本体１０の側面には、気化した燃料を噴射するための棒状のノズル９が水平方向に突出しており、この先端から外部に噴射された燃料に着火することで火炎８が発生する。さらにノズル９を取り囲むように空気供給管２０も設置され、ノズル９と空気供給管２０との間には、燃焼に必要な空気が本体１０に組み込まれたファン２３から供給されている。
【００２０】
地面に据え置かれたカマド２にバーナーユニット１を取り付ける際は、専用の接続ダクト１５を使用する。接続ダクト１５は断面が長方形で、この一端にはフランジ１６が取り付けられているが、フランジ１６は焚き口３の周囲に密着できるよう、カマド２側壁の曲面に沿うよう湾曲しており、フランジ１６側からカマド２に向けてネジなどを差して固定する。
【００２１】
本体１０から水平に突出しているノズル９と空気供給管２０を貫通させるため、接続ダクト１５の中央部は円形に切り欠かれており、この切り欠きには円筒状のスリーブ１７がはめ込まれている。スリーブ１７は、接続ダクト１５と一体化しており、且つこの外周面に誘導管７をはめ合わせることができる。なお図１（Ｂ）では、スリーブ１７と誘導管７を切り離して描いているが、実際の使用時にはスリーブ１７の先端に誘導管７をはめ合わせる。誘導管７は途中に屈曲部２１のある湾曲した形状であり、ノズル９から放射される火炎８は誘導管７の中を通過するため、進行方向を上向きに変えられて鍋６の底部に到達する。また誘導管７の側面には、空気などを通過させるため、通気孔１８が同一断面に複数並んで設けられている。
【００２２】
図２は、誘導管７をバーナーユニット１に接続する際の装置構成を示す斜視図である。バーナーユニット１の本体１０側面からは棒状のノズル９が突出しており、空気供給管２０がこれを取り囲んでいる。そして空気供給管２０の途中には、円盤状のツバ部２７が形成されており、接続ダクト１５との固定に使用され、また空気供給管２０の先端付近には、空気が内外を流通できるよう抜き孔２５が同一断面に複数形成されている。燃焼中はノズル９と空気供給管２０との間に、本体１０から空気が供給されており、内外の圧力に変化が生じた場合は、抜き孔２５を通じて気体が流通する。そのほか接続ダクト１５の両側面には、本体１０と連結するためのリンク１９が設置され、この端部を係止することで双方を一体化できる。
【００２３】
接続ダクト１５の内側には円筒状のスリーブ１７が内外を貫通しており、この外周に誘導管７の基端部を差し込むことができる形状になっており、簡単に双方を一体化できる。誘導管７は耐熱金属製の管を所定の長さに切り出して、中央を滑らかに曲げて屈曲部２１を形成しているため、先端側は斜め上方を向いている。さらに誘導管７の基端寄りには、気体が内外を流通できるよう複数の通気孔１８が形成されており、この通気孔１８を塞がないために、スリーブ１７にも当該箇所に逃し孔２６が加工されている。そのほか誘導管７を取り囲むように略円錐形状の整流羽根２２も備えており、これは接続ダクト１５の内側に取り付けられる。
【００２４】
図３は、バーナーユニット１をカマド２に取り付けて、カマド２に鍋６を載せた状態を示しており、図３（Ａ）は平面図で、図３（Ｂ）は側面図である。バーナーユニット１は、接続ダクト１５を介してカマド２の側壁に固定されており、本体１０から水平に延びるノズル９と空気供給管２０が燃焼室５に向けられている。バーナーユニット１と接続ダクト１５の取り付けは、カマド２からの熱伝達を抑制するため、空気供給管２０のツバ部２７とリンク１９だけを利用している。またバーナーユニット１の操作部１１は、鍋６に対して反対向きのためいつでも安全に操作可能で、火力調整も容易で操作方法は直ちに習得できる。ノズル９から放射された火炎８は、図のように誘導管７の内部を通過して、鍋６の中央部に到達する。
【００２５】
図４（Ａ）は図３のＡ−Ａ断面を示し、また図４（Ｂ）は図４（Ａ）の各構成要素を分離して描いたものである。ただしバーナーユニット１の内部構造は概略だけを示している。ファン２３は燃焼に必要な空気を送るためのもので、ここで発生した気流は、ノズル９と空気供給管２０の間を通過して火炎８に供給されており、また燃料は電磁ポンプ２４によって加圧されてノズル９の中に送り込まれ、ノズル９先端から霧状になって外部に放射される。なお空気供給管２０には複数の抜き孔２５が加工されており、ファン２３からの送風が過剰な場合、ここから空気が外部に放出される。そして抜き孔２５からの空気の流通を円滑に行うため、スリーブ１７には逃し孔２６が加工され、さらに誘導管７には通気孔１８が加工されており、ファン２３からの送風量が十分であれば、図４（Ａ）中の矢印のように通気孔１８を通過してから整流羽根２２によって向きが変えられ、誘導管７の先端に向けて流れていく。この矢印のような流れを二次燃焼空気と呼び、これにより誘導管７から放射された後の火炎８も十分な酸素を受け取ることが可能であり、よって全域で完全燃焼が実現できる。
【００２６】
そのほかバーナーユニット１を使い始める際は、着火前の燃料が液状になって誘導管７の基端から垂れ下がる場合がある。従来この未燃燃料は、カマド２と接続ダクト１５との間に浸透して地面に落下していたが、本発明ではこれが整流羽根２２に沿って流れて燃焼室５の底の受け皿４に落下して、後で火炎８により気化する。
【００２７】
図５は、図３のＢ−Ｂ断面を示している。このように空気供給管２０の抜き孔２５と、スリーブ１７の逃し孔２６と、誘導管７の通気孔１８は位置を揃えており、空気供給管２０内部の気圧が高い場合、空気を外部に逃して必要となる空気量を保ち、また逆に低い場合、外部から空気を取り入れることで、火炎８の全域に対して過不足なく空気を供給できる。なお誘導管７に設ける通気孔１８は、このようにノズル９先端より本体１０寄りに設ける以外に、状況に応じてノズル９先端より下流側に設けて、火炎８の流れによる負圧を利用して燃焼室５内の空気を取り入れることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によるバーナーユニット等の配置と構成を示す斜視図で、（Ａ）はカマドの焚き口を手前にした状態で、（Ｂ）は（Ａ）に対して反対側からバーナーユニットを見た状態を示している。
【図２】誘導管をバーナーユニットに接続する際の装置構成を示す斜視図である。
【図３】バーナーユニットをカマドに取り付けて、カマドに鍋を載せた状態を示しており、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は側面図である。
【図４】（Ａ）は図３のＡ−Ａ断面図で、（Ｂ）は（Ａ）の各構成要素を分離して描いたものである。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  バーナーユニット
２  カマド
３  焚き口
４  受け皿
５  燃焼室
６  鍋
７  誘導管
８  火炎
９  ノズル
１０  本体
１１  操作部
１２  電線
１３  タンク
１４  配管
１５  接続ダクト
１６  フランジ
１７  スリーブ
１８  通気孔
１９  リンク
２０  空気供給管
２１  屈曲部
２２  整流羽根
２３  ファン
２４  電磁ポンプ
２５  抜き孔（空気供給管に設置）
２６  逃し孔（スリーブに設置）
２７  ツバ部
２８  排気孔
【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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