(57)【要約】 【課題】  より完全な燃焼ができ、一酸化炭素と窒素酸化物の生成量を減少させ、且つ単純な構造を有する火炎発生器の提供。【解決手段】  本案の火炎発生器は、ノズル層、ガイド層、拡散層、およびバーナー層から構成され、ノズル層は、口径が下から上に向かって縮小しているノズルが複数個設けられている。ガイド層は、該ノズル層の上に設置されており、各ノズルとつながる複数個のガイド口を有し、且つこれらのガイド口の周りには空気を水平方向に流入させるための隙間がある。拡散層は、該ガイド層の上に設置されており、該ガイド口に対応した複数個の拡散口を有する。バーナー層は、該拡散層の上に設置されており、該バーナー層は複数個の渦流ユニットを含み、これらは複数個のバーナーをリング状にし、これを交差配列したものから構成され、かつこのバーナーは傾斜を有する。【選択図】図１  
0003109608.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
口径が下から上に向かって縮小しているノズルが複数個設けられているノズル層と、
該ノズル層の上に設置されており、各ノズルとつながる複数個のガイド口を有し、且つこれらのガイド口の周りには空気を水平方向に流入させるための隙間があるガイド層と、
該ガイド層の上に設置されており、該ガイド口に対応した複数個の拡散口を有する拡散層と、
該拡散層の上に設置されており、各拡散口と接続した複数個のバーナーから構成されている複数個の渦流ユニットを有するバーナー層と、
を含むことを特徴とする火炎発生器。
【請求項２】
前記各ノズル下方の開口は燃料管に接続されることを特徴とする請求項１に記載の火炎発生器。
【請求項３】
前記ガイド層のガイド口の少なくとも一面の周縁には、外に向かって放射状に延伸しているガイド・ベーンを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の火炎発生器。
【請求項４】
前記各ガイド・ベーンは湾曲した形状で、水平の渦形を形成していることを特徴とする請求項３に記載の火炎発生器。
【請求項５】
前記各ガイド・ベーンは、ガイド層の表面より突き出る形状を有していることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の火炎発生器。
【請求項６】
前記拡散層上の各拡散口の形状は、下から上に徐々に拡大していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の火炎発生器。
【請求項７】
前記各渦流ユニットのバーナーはリング状に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の火炎発生器。
【請求項８】
前記各バーナーには傾斜がつけられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の火炎発生器。
【請求項９】
前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の火炎発生器。
【請求項１０】
前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は、４枚のプレートにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の火炎発生器。
【請求項１１】
前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は、４枚のリング状プレートにより構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の火炎発生器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、火炎発生装置に関わるもので、とくに家庭用ガスコンロとガス温水器に用いられる火炎発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の家庭用の火炎発生装置の断面図であり、燃料管1を利用して、気体燃料を高速で混合部2に送り込み、ベンチュリ・チューブ（Ｖenturi  tube）の効果により発生した負圧によって空気を取り込んで一次混合を行い、続いて環状燃焼部3に送り込み、バーナー4から噴出させて燃焼を行う。燃焼の過程では、さらに周囲の空気と二次混合を行って完全燃焼を起こさせる。
しかしながら、この設計には次のような欠点がある。
一、混合部で燃料と空気を拡散方式で混合することにより、ガスを燃焼部に送り込んで生成するガスの濃度が不均一になり、火炎の強度が一定しないという現象が生じる。すなわち、燃焼部で混合部に近い側の火炎は比較的勢いが強く、混合部から離れている側では勢いが弱くなって、火炎が発生しない場合もあり、使用には不便である。このため、実務上で火炎の強度不均一の現象を解決するためには、精密な計算と測定を経て、混合部と燃焼部が接する箇所の角度を調整しなければならない。そうすることで、燃焼部のガスの濃度を比較的均一にすることができる。しかしこの計算と測定には時間がかかり、設計コストが上昇してしまうという問題がある。
二、従来の火炎発生装置のバーナーは、すべて燃焼部のトッププレートに沿って環状に配列されており、それぞれのバーナーが外向きに所定の角度で放射状に配置されている外炎式と、それぞれのバーナーが内向きの環状で、中心点からずらして所定の角度で交差配列されている内炎式が多く見られる。このうち外炎式は、熱対流の作用により二次空気を取り込んでおり、その量が少ないことから、不完全燃焼となった混合ガスを完全に燃焼させることができずに一酸化炭素の濃度が過剰になっており、かつ外部の低温二次空気の取り込み量が不足しているために、火炎燃焼部での温度が上昇を続け、同時に窒素酸化物の発生量を高める結果となっている。また内炎式の場合は、交差方法により渦流を発生させる配列となっているが、その渦形配列は、環状の燃焼部に沿って構成されているため、二次空気の取り込み量は比較的多いが、燃焼の過程で大きな音が発生するし、使用者に心理的なプレッシャーを与えることになり、家庭用コンロでの使用には適していない。
【特許文献１】記載がない
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の問題点を鑑み、本考案は一種の火炎発生装置を提供し、より完全な燃焼を提供して、一酸化炭素と窒素酸化物の生成量を減少させ、且つ単純な構造で、設計と測定の過程を簡素化した火炎発生器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するために、本考案の火炎発生器は、ノズル層、ガイド層、拡散層、およびバーナー層の最低4層から構成されている。このうちノズル層には口径が下から上に向かって縮小しているノズルが複数個設けられており、これにより燃料が下から上に送られる。また、該ガイド層には複数個のガイド口があり、それぞれがノズルに対応している。かつ、このガイド層はそれぞれのガイド口の周縁にガイドベーンにより隙間が設けられており、空気を水平方向から取り込み、上記の燃料を混合させるようになっている。その次の拡散層には、各ガイド口に対応した複数個の拡散口があり、これにより、燃料と空気を混合して混合ガスを発生させる。該バーナー層には複数個のバーナーがあり、これにより混合ガスをバーナーの上方に噴出することによって、燃焼が行われ、火炎を発生させるようになっている。上述のガイド層の少なくとも一面には、ガイド・ベーン構造が設けられており、これにより、空気を渦流方式で周縁から取り込むことで、燃料と空気を効果的に混合させることができ、混合ガスの混合不均一という現象を回避することができる。また、バーナー層は複数個の渦流ユニットを含み、これらは複数個のバーナーをリング状にし、これを交差配列したものから構成されている。また、このバーナーには傾斜がつけられており、燃料混合ガスが渦流の方向に噴出して、渦流燃焼による火炎を発生させ、さらに渦流効果で二次空気を取り込むことで完全燃焼させ、これにより一酸化炭素と炭化水素化合物の生成量を減少させることができる。これと同時に、渦流効果により取り込んだ大量の二次空気が混合されることにより、局部的な温度を効果的に下降させることができ、局部的な高温により火炎発生器本体を損傷することを防ぎ、窒素酸化物の生成量を減少させることができる。
【０００５】
更に具体的には、本考案は、以下の（１）乃至（１１）の各発明によってそれぞれなされている。
（１）口径が下から上に向かって縮小しているノズルが複数個設けられているノズル層と、
該ノズル層の上に設置されており、各ノズルとつながる複数個のガイド口を有し、且つこれらのガイド口の周りには空気を水平方向に流入させるための隙間があるガイド層と、
該ガイド層の上に設置されており、該ガイド口に対応した複数個の拡散口を有する拡散層と、
該拡散層の上に設置されており、各拡散口と接続した複数個のバーナーから構成されている複数個の渦流ユニットを有するバーナー層と、
を含むことを特徴とする火炎発生器。
（２）前記各ノズル下方の開口は燃料管に接続されることを特徴とする前記第１項に記載の火炎発生器。
（３）前記ガイド層のガイド口の少なくとも一面の周縁には、外に向かって放射状に延伸しているガイド・ベーンを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の火炎発生器。
（４）前記各ガイド・ベーンは湾曲した形状で、水平の渦形を形成していることを特徴とする前記第３項に記載の火炎発生器。
（５）前記各ガイド・ベーンは、ガイド層の表面より突き出る形状を有していることを特徴とする前記第３項又は第４項に記載の火炎発生器。
（６）前記拡散層上の各拡散口の形状は、下から上に徐々に拡大していることを特徴とする前記第１項乃至第５項のいずれかに記載の火炎発生器。
（７）前記各渦流ユニットのバーナーはリング状に配列されていることを特徴とする前記第１項乃至第６項のいずれかに記載の火炎発生器。
（８）前記各バーナーには傾斜がつけられていることを特徴とする前記第１項乃至第７項のいずれかに記載の火炎発生器。
（９）前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は一体成形されていることを特徴とする前記第１項乃至第８項のいずれかに記載の火炎発生器。
（１０）前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は、４枚のプレートにより構成されていることを特徴とする前記第１項乃至第９項のいずれかに記載の火炎発生器。
（１１）前記ノズル層、前記ガイド層、前記拡散層、および前記バーナー層は、４枚のリング状プレートにより構成されていることを特徴とする前記第１０項に記載の火炎発生器。
【考案の効果】
【０００６】
本考案の構造には混合部と燃焼部が接する角度を調整する必要があるコンポーネントを含まず、ガイド・ベーンとバーナーの傾斜角度を利用して、渦流作用を生じさせ、一次と二次の空気を取り込んで十分に混合させることにより、従来のコンロにおける拡散作用により混合する方式に比べて、より多くの空気量を取り組むことができ、かつより均等に混合できることから、排気ガスの排出を効果的に減少させることができる。
本考案の目的、構造、特徴、およびその機能をより分かりやすくするために、次に実施例を用いてこれらを詳しく説明する。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１から図７で示しているのは、本考案の最も良い実施例による火炎発生器であり、その構造は、下から上に向かって、ノズル層10、ガイド層20、拡散層30、およびバーナー層40となっている。
該ノズル層10には口径が下から上に向かって縮小しているノズル11が複数個設けられており、これにより燃料が下から上に送られる。
該ガイド層20には複数個のガイド口21があり、それぞれが各ノズル11に対応している。かつこのガイド層20は、ノズル層10及び拡散層30との間には、少なくとも一つの水平に隙間が設けられて、各ガイド口21の側面に通じており、空気を水平方向から取り込み、上掲の燃料を混合させるようになっている。
該拡散層30には、ガイド口21に対応した複数個の拡散口31があり、これにより、燃料と空気を混合して混合ガスを発生させる。
該バーナー層40には複数個の渦流ユニット41があり、これらの渦流ユニット41は、複数個のバーナー411をリング状にし、これを配列したものから構成されている。図７で示しているとおり、それぞれの渦流ユニット41は、拡散口31に通じており、これにより混合ガスをバーナー411の上方に噴出することによって、燃焼させ火炎を発生させる。
以上が、本考案の最も良い実施例による各層のおおよその構造であるが、次に各層の構造と作用をさらに詳しく説明する。
各ノズル11は、徐々に縮小する形態となっており、このノズル11の下方の開口は、燃料管50に接続して、下から上に向かって気体燃料を送るようになっているが、口径が徐々に縮小しているために、燃料は加速しながら、上方の開口からガイド層20のガイド口21に送り込まれる。
ガイド層20のガイド口21の上、下開口の周縁には、外に向かって放射状に延伸している複数のガイド・ベーン22がある。それぞれのガイド・ベーンは湾曲した形状で、水平の渦形を形成しており、これにより空気を導いて水平方向に渦流方式で流動させる。かつこれらのガイド・ベーン22はガイド層20の表面より突き出る形状であるため、空気を水平方向からガイド口21に流入させることができる。燃料はノズル層10を経由して加速された後に、ガイド口21を経由し、ベンチュリ・チューブの効果により、一次空気がガイド・ベーン22によって渦流方式でガイド口21を通って上方へ移動することにより、燃料と十分に混合されて混合ガスが生成される。
拡散層30にある拡散口31は、下から上に徐々に拡張する形状となっており、これにより燃料と空気の混合ガスを減速させる。これには2つの作用があり、その1つは、燃料と空気を拡散作用により、さらに十分に混合することであり、もう1つは、適度に減速させることで、燃料の流速が過剰になることを防ぎ、これによってバーナー411に火炎のブローアウト(flame blow out)現象による立ち消えを生じさせないようにし、ガス漏れを防止することである。
各渦流ユニット41の各バーナー411は、リング状に配列されており、かつこのバーナー411には傾斜がつけられているため、燃料は垂直方向の上昇速度と、水平方向の速度を同時に保つことができ、かつ燃料は、それぞれの渦流ユニット41上で渦形の回転流動を生じることにより、渦流式の燃焼火炎を発生させる。各渦流ユニット41は、同方向の回転流動を生じさせるか、または交差配列により相反する方向の渦流運動を生じさせるように設計することができる。このほか、各渦流ユニット41は、バーナー層40に均等に配置されるため、各ユニット41は、局部的に過流燃焼を生じるのみで、1つの大きな渦流が生じて大音量が発生するのを防ぐことができる。また、この渦流は二次空気を効果的に取り込めるため、冷たい空気を効果的に取り込んで温度を均一にすることで、局部的に高温となって窒素酸化物を発生させることを防ぎ、また十分な空気を取り込むことで、不完全燃焼の燃料を完全に酸化させて、一酸化炭素と炭化水素化合物の生成量を減少させ、燃焼効率を高めて、生成物による使用者の呼吸困難を防止することができる。
各構造層は、一体成形の構成、又はいくつのプレートを重ね合わせた構成とすることができる。また、図２に示すとおり、ノズル層10（図３参照）、ガイド層20（図４参照）、拡散層30（図５参照）、およびバーナー層40（図６、図７参照）の4枚の円形プレートより構成され、その上に風防カバー200（図８参照）を置くことにより、強い風を防御して、燃焼による熱エネルギーを吸収し、図８に示すとおり、輻射および熱伝導により、この風防カバー200の周縁を取り囲む温水管300にこれを伝えることで、加熱し、温水を供給することができる。
円形プレートを重ね合わせた形状のほか、図９に示されている例は、本考案の2番目の良い実施例であり、4枚のリング状のプレートを重ね合わせたものである。この例は、ノズル層60、ガイド層70、拡散層80、およびバーナー層90から構成され、従来のガスコンロバーナー部分の環状燃焼部のような形状をしている。該渦流ユニット91は、バーナー層90の表面に配置され、複数個の渦流燃焼部分がリング状に配置されていることから、図１０に示すとおり、家庭用ガスコンロ400の需要を満たし、燃焼効率の向上と汚染削減（廃棄ガスの削減）の要件を満たすことができる。
本考案は前述の好適な実施例により公開しているが、これによって本考案を限定するものではなく、これに類似の技術に習熟した者であれば、本考案の精神と範囲を逸脱せずに、若干の変更と修飾を行うことが可能となる。したがって、本考案の特許保護の範囲は、この説明書に添付されている特許出願範囲で定めているものを基準とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案の最も良い実施例を示す部分断面図である。
【図２】本考案の最も良い実施例を示す立体分解図である。
【図３】図２の局部構造のノズル層を示す斜視図である。
【図４】図２の局部構造のガイド層を示す斜視図である。
【図５】図２の局部構造の拡散層を示す斜視図である。
【図６】図２の局部構造のバーナー層を示す斜視図である。
【図７】図６のバーナー層を示す部分斜視図である。
【図８】本考案の最も良い実施例の応用例を示す部分斜視図である。
【図９】本考案の2番目の良い実施例を示す立体分解図である。
【図１０】本考案の2番目の良い実施例の応用例の一つを示す部分分解斜視図である。
【図１１】従来の家庭用ガスコンロを示す断面図である。
【符号の説明】
【０００９】
1  燃料管        
2  混合部       
3  環状燃焼部 
4  バーナー    
10  ノズル層 
11  ノズル 
20  ガイド層 
21  ガイド口  
22  ガイド・ベーン
30  拡散層   
31  拡散口 
40  バーナー層
41  渦流ユニット
411  バーナー  
50  燃料管    
200  風防カバー  
300  温水管    
60  ノズル層   
70  ガイド層  
80  拡散層     
90  バーナー層  
91  渦流ユニット 
400  家庭用ガスコンロ  
【図１】
0003109608.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003109608.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003109608.tif 000007
【図６】
0003109608.tif 000008
【図７】
0003109608.tif 000009
【図８】
0003109608.tif 000010
【図９】
0003109608.tif 000011
【図１０】
0003109608.tif 000012
【図１１】
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