(57)【要約】【課題】長期間使用においても炎口ヘッド部の熱劣化及び変形がなく、安定した燃焼を可能にすることを目的とする。【解決手段】中央部を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板からなる炎口板３７と、この炎口板３７の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた平板からなる炎口スペーサ３６とを交互に積み重ねて、前記炎口板３７の切り欠き部分を炎口３７ａとし、この炎口３７ａより混合ガスを噴出して火炎を形成するようにし、炎口ユニット３８と炎口ヘッド３９との間に補強板４０を設け、炎口板３７と炎口スペーサ３６と炎口ヘッド３９と補強板４０のうち少なくともいずれか１部品にメッキ処理を施し、ブレージング加工により締結して一体化構成としている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板からなる炎口板と、この炎口板の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた平板からなる炎口スペーサとを交互に積み重ねて、前記炎口板の切り欠き部分を炎口とし、この炎口より混合ガスを噴出して火炎を形成するようにした炎口ユニットと、円形状の平板からなる炎口ヘッドを前記炎口ユニットの積層方向の片端に設けたバーナヘッドにおいて、前記炎口ヘッドの片面に補強板を設けて、前記炎口板と炎口スペーサと炎口ヘッドと補強板のうち少なくともいずれか１部品にメッキ処理を施し、ブレージング加工により締結して一体化構成としたことを特長とする燃焼装置。
【請求項２】
補強板は、炎口板の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた外周縁部と、外周縁部と同心円状で中央部に設けた内周縁部からなり、外周縁部と内周縁部を数カ所の帯体で放射状に結んだ平板形状をした請求項１項記載の燃焼装置。
【請求項３】
補強板を炎口ヘッドと炎口ユニットの間に設けた請求項１または２記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料と空気の混合ガスを燃焼させる燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃焼装置において、特開平７−２３３９１６号公報に開示されているように、中央を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板状の炎口板と、ドーナツ平板状の炎口スペーサとを互い違いに積み重ねてバーナヘッドを構成し、前記炎口板の切り欠き部を炎口としたものがある。図３〜図５を用いて説明すると、１はノズル、２はノズル１からの燃料を霧状にする回転体、３は気化筒で、埋設した気化ヒータ３ｃにより霧状の燃料を気化し一次空気と混合して混合ガスとし、上部フランジ部３ａに開口した開口部３ｂより供給する。４はフランジ部３ａに載置したアースリングで、中央部に開口部４ａ、周縁に立ち上がりフランジ４ｂが設けてある。５はアースリング４の上に載置したバーナヘッドで、いずれも表面処理を施していない平板からなる炎口板６、炎口スペーサ７を交互に積み重ねて構成してある。図５を用いて詳細に説明すると、６は炎口板で、平らな円板からなり中央部に開口部６ａを設けるとともに外周縁は歯車状にして切り欠き部６ｂが設けてある。７は同じく平らな円板からなる炎口スペーサで、外径は炎口板６と同径に形成し、中央部は炎口板６の歯車状の切り欠き部６ｂの内縁径より大径の開口部７ａが形成してあり、炎口板６の歯車状の切り欠き部６ｂの内側一部を開口させるように構成してある。そして、炎口板６の切り欠き部６ｂが上下方向において合致するようにアースリング４の上に炎口板６と炎口スペーサ７とを交互に積み重ねてあり、これによって炎口板６の切り欠き部６ｂに炎口８を形成している。そして、最外方に炎口ヘッド９を載置して、この炎口ヘッド９、複数段に積層した炎口板６及び炎口スペーサ７、そしてアースリング４を透孔１１、１２を介してボルト・ナット等の締結具１０で共締め固定して一体化することによりユニットとしてバーナヘッド５を形成してある。そして、このバーナヘッドユニット５を取付孔１３、１４を介して気化筒３にボルト１５等で締結し燃焼部を構成している。１６はバーナヘッド５の炎口外周に炎口８を囲むように設けた無底筒状の燃焼リングで、前記気化筒３にビス１７で取り付けてあり、その外周に筒状のバーナケース１８を設けて燃焼空気通路１９を形成している。２０は燃焼リング１６の上方に設けた二次空気孔である。
【０００３】
上記構成において、従来の燃焼装置は、いずれも平板からなる炎口板６と炎口スペーサ７を単に積み重ねてこれらを一体化するだけで、炎口板６の歯車状切り欠き部６ｂが炎口８となり、バーナヘッド５を形成することができるため、組立性がよく、炎口面積も均一なものとなって安定した燃焼性能が確保できるという利点を有していた。
【０００４】
通常時は、バーナヘッドに形成される火炎は、多少リフト気味になるように適正な量の一次空気が供給されるため、火炎が炎口に密着することなく、火炎から炎口への熱伝導量は少ない。
【０００５】
また、この構成は上下方向に複数段の炎口を形成するため、燃焼中はバーナヘッドの上部分、特に最上段に位置する炎口ヘッドは火炎に曝されるが、通常時は炎口ヘッド、炎口板、炎口スペーサが密着して積み重ねられているため、炎口ヘッドの熱は温度の低い炎口板、炎口スペーサに移動し、最終的には気化筒に熱伝導し、その一部は灯油を気化するための熱として回収されるので、炎口ヘッドの温度は低く抑えられている。
【０００６】
このように、従来の燃焼装置は、正常に燃焼用空気が確保できる条件で燃焼を継続させた場合は、極めて良好な燃焼性能を維持することができる
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、暖房器具などに組み込んで使用した場合、長時間使用すると燃焼用空気取り入れ口に設けた給気フィルターにホコリが付着するなどして、この影響で燃焼用空気量が減少し始める。取り入れる燃焼用空気量が減少すると、気化筒に供給する一次空気量が減少し適正な空燃比を確保することができなくなるとともに、炎口より噴出する混合ガスの速度も遅くなって、炎口に密着して火炎を形成するようになる。
【０００８】
火炎が炎口に密着すると、火炎からの熱伝導により、バーナヘッドの温度が上昇し、特にバーナヘッドの最上段にある炎口ヘッドの温度上昇が大きくなる。
【０００９】
さらに、暖房器具に用いた場合などは燃焼のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われるため、バーナヘッドは上記異常過熱に加えて冷熱の熱衝撃サイクルが加わり、炎口板あるいは炎口スペーサが変形する。炎口板と炎口スペーサが変形すると、炎口ヘッドと炎口板と炎口スペーサ間の密着性が損なわれ、炎口ヘッドから炎口板及び炎口スペーサへの熱伝導が悪くなり、炎口ヘッドからの熱移動量が減少するため、炎口ヘッドの温度が更に上昇し、異常過熱状態となり、炎口ヘッドが高温による熱劣化を起こす。
【００１０】
また、炎口ヘッドと炎口ヘツドの下部にある炎口板、炎口スペーサの温度を比較すると、炎口ヘッドは火炎に曝されるため炎口へッドの相対温度は高く、炎口板、炎口スペーサより炎口ヘッドのほうが熱膨張による寸法変化が大きくなるため、炎口ヘッドの中央部分に熱応力が加わる。
【００１１】
ところが、前述したように炎口ヘッドが異常過熱すると、その傾向は大きくなり、炎口ヘッドの中央部分に加わる熱応力は増加し、炎口ヘッドの中央部分が凸あるいは凹状に変形し、変形の繰り返しにより最終的には、炎口ヘッドに亀裂が生じ、この部分から混合ガスが漏れ、火炎が形成され、異常燃焼に至るという課題を有していた。
【００１２】
本発明は上記課題を解決したもので、長期間使用においても炎口ヘッド部の熱劣化及び熱変形を抑制し、炎口ヘッドの亀裂発生を防ぎ、安定した燃焼を可能にすることを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の燃焼装置は、中央部を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板からなる炎口板と、この炎口板の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた平板からなる炎口スペーサとを交互に積み重ねて、前記炎口板の切り欠き部分を炎口とし、この炎口より混合ガスを噴出して火炎を形成するようにした炎口ユニットと、円形状の平板からなる炎口ヘッドを前記炎口ユニットの積層方向の片端に設けたバーナヘッドにおいて、前記炎口ヘッドの片面に補強板を設けて、前記炎口板と炎口スペーサと炎口ヘッドと補強板のうち少なくともいずれか１部品にメッキ処理を施し、ブレージング加工により締結して一体化構成としている。
【００１４】
上記発明によれば、バーナヘッドは炎口板と炎口スペーサを交互に積み重ねて締結具で締結するだけで炎口が形成でき、しかも炎口板並びに炎口スペーサが共に平板であるから単に積み重ねて行くだけでよく、組立性が向上すると共に、炎口面積は炎口板の板厚によって決定されるので炎口面積が均一に確保できるという従来の利点を確保しつつ、さらに、炎口ヘッド、補強板、炎口板、炎口スペーサに施したメッキ材を溶融させて互いを締結しているため、炎口ヘッドから炎口板、炎口スペーサへの熱伝導特性が向上し、炎口ヘッドからの熱移動量が増えるので、炎口ヘッドの温度は従来構成より低くなり、炎口ヘッドの熱劣化を抑制することができる。
【００１５】
また、炎口ヘッドの温度が従来構成と比較して低くなったとはいえ、炎口ヘッドと炎口ヘツドの下部にある炎口板、炎口スペーサの温度を比較すると、炎口ヘッドは火炎に曝されるため炎口へっドの相対温度は高くなるため、炎口板、炎口スペーサより炎口ヘッドのほうが熱膨張による寸法変化が大きくなり、炎口ヘッドの中央部分に熱応力が加わるが、炎口ヘッドはメッキ材の溶融により補強板と一体化しているため、炎口ヘッドの強度を向上させているので、冷熱サイクルによる炎口ヘッドの変形を抑制し、炎口ヘッドへの亀裂発生を防止し、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、中央部を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板からなる炎口板と、この炎口板の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた平板からなる炎口スペーサとを交互に積み重ねて、前記炎口板の切り欠き部分を炎口とし、この炎口より混合ガスを噴出して火炎を形成するようにした炎口ユニットと、円形状の平板からなる炎口ヘッドを前記炎口ユニットの積層方向の片端に設けたバーナヘッドにおいて、前記炎口ヘッドの片面に補強板を設けて、前記炎口板と炎口スペーサと炎口ヘッドと補強板のうち少なくともいずれか１部品にメッキ処理を施し、ブレージング加工により締結して一体化構成としている。
【００１７】
そして、バーナヘッドは炎口板と炎口スペーサを交互に積み重ねて締結具で締結するだけで炎口が形成でき、しかも炎口板並びに炎口スペーサが共に平板であるから単に積み重ねて行くだけでよく、組立性が向上すると共に、炎口面積は炎口板の板厚によって決定されるので炎口面積が均一に確保できるという従来の利点を確保しつつ、さらに、炎口ヘッド、補強板、炎口板、炎口スペーサに施したメッキ材を溶融させて互いを締結しているため、炎口ヘッドから炎口板、炎口スペーサへの熱伝導特性が向上し、炎口ヘッドからの熱移動量が増えるので、炎口ヘッドの温度を従来構成より低くすることができるうえ、炎口板、炎口スペーサは、メッキ材の溶融により締結されているため、熱膨張収縮による炎口板、炎口スペーサの変形並びに変形による個々部品の密着不良による熱伝導性の悪化を防ぐことができ、経年的にも炎口ヘッドの温度を低く保つことが可能である。
【００１８】
また、炎口ヘッドの温度が従来構成と比較して低くなったとはいえ、炎口ヘッドと炎口ヘツドの下部にある炎口板、炎口スペーサの温度を比較すると、炎口ヘッドは火炎に曝されるため炎口へっドの相対温度は高くなるため、炎口板、炎口スペーサより炎口ヘッドのほうが熱膨張による寸法変化が大きくなり、炎口ヘッドの中央部に熱応力が加わるが、炎口ヘッドはメッキ材の溶融により補強板と一体化しているため、炎口ヘッドの強度が向上するため、冷熱サイクルによる炎口ヘッドの変形を抑制し、炎口ヘッドへの亀裂発生を防止して、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【００１９】
また、請求項２に記載した発明は、補強板の形状を、炎口板の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた外周縁部と、外周縁部と同心円上で中央部に設けた内周縁部からなり、外周縁部と内周縁部を数カ所放射状に結んだ構成にしている。
【００２０】
以上のような形状にした補強板と炎口ヘッドを一体化すると、熱膨張収縮時に発生する炎口ヘッドの熱応力が効果的に分散されるため、補強板追加によるバーナヘッドの形状、構成変更を最小限に抑え、燃焼特性への影響がない状態で炎口ヘッドの強度を向上させ、炎口ヘッドの中央部の変形を抑制し、変形の繰り返しによる亀裂発生を防止し、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【００２１】
請求項３に記載した発明は、請求項２の補強板を炎口ヘッドと炎口ユニットの間に設けた構成にしている。
【００２２】
補強板は、炎口ヘッドの下部に設けられ、混合ガスに当たるようになっているので、炎口ヘッドの強度を向上させつつ、炎口ヘッドの冷却フィンとしての役割をし、混合ガスによる炎口ヘッドの冷却効果が高まるため、炎口ヘッドの温度を低く抑えることができ、炎口ヘッドの熱劣化を防ぐことができる。
【００２３】
また、炎口ヘッドの冷却により、炎口ヘッドと炎口ヘッドの下部にある炎口板、炎口スペーサとの温度差が少なくなるため、炎口ヘッドと炎口板、炎口スペーサとの熱膨張寸法の違いにより生じていた熱応力が緩和されるため、炎口ヘッドの変形は更に抑制され、炎口ヘッドの耐久性は向上し、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面に基づいて説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１のバーナヘッドユニットの構成図、図２は補強板の構成図で、従来例と同一部分は同一番号を付記し、異なる部分のみ説明する。
【００２６】
図１において、３１は気化筒フタで従来例に示す気化筒３のフランジ３ａに載置し、中央に設けた開口３１ａより混合ガスをバーナヘッドに導くとともに、バーナヘッドユニットを一体化するときの一方の支持部の役目を果たす。３２は二次エアーガイドで外周部に複数の二次空気導入孔３２ａを有し、送風機（図示せず）より供給される空気の一部を二次空気として燃焼部に供給する。３３は燃焼リングで二次エアーガイド３２の上部に載置し火炎を囲むように外周に壁を設け、上方の外周部に二次空気導入孔３３ａを有している。３４はアースリングで外周に火炎に当接する壁を立設し、内側には開口を設け、この開口にアースリングスペーサ３５を配して積層形態を構成している。３６は炎口スペーサ、３７は炎口板で、従来例に示すように中央部を開口させて外周を歯車状に切り欠いた平板からなる炎口板３７と前記炎口板３７の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた平板からなる炎口スペーサ３６とを交互に複数枚積み重ねて構成し、前記炎口板３７の切り欠き部分を炎口３７ａとしている。この複数段に積み重ねる段数により全体としての炎口面積を設定し、最大燃焼量を決定することができる。そしてこの部分を炎口ユニット３８とする。
【００２７】
３９は炎口ヘッドで炎口板３７と炎口スペーサ３６を交互に積み重ねて構成したバーナヘッド４１の最終段に配置し、中央開口部４２を閉塞するように無孔の平板で形成し、バーナヘッドユニットを一体化するときのもう一方の支持部の役目を果たす。４０は、補強板で、炎口ヘッド３９と炎口ユニット３８の間に設けられており、補強板４０の形状は、図２に示すように、炎口板３７の切り欠き部分の内縁径より大径の開口を中央部に設けた外周縁部４５と、外周縁部４５と同心円上で中央部に設けた内周縁部４６からなり、外周縁部４５と内周縁部４６を数カ所の帯体４７で放射状に結んだ形状にしている。
【００２８】
４３はホエンバン固定軸で前記気化筒フタ３１とバーナフタ３９の間に前記構成部品を順次積層して組み立てた後、カシメにより一体化している。４４は炎口整流板で中央開口部４２から炎口３７ａに供給される混合ガスを整流する。
【００２９】
以上のように積層状態で組み立てられた気化筒フタ３１からバーナフタ３９までの構成部品は互い違いにメッキ処理を施すようにしている。例えば、二次エアーガイド３２とアースリングスペーサ３５と炎口板３７にメッキ処理を施し、その他の構成部品は生地のままとしている。そして、一体化されたバーナヘッドユニットをメッキ材が溶融する温度以上に加熱された炉内を通すブレージング加工を施すことにより、メッキ処理を施した構成部品からメッキ材が溶融してメッキ処理を施していない構成部品に付着する。このメッキ材は積層した構成部品の密着面全体に付着することになり、カシメ等で一体化したものに比べ格段に密着強度を増すことができ、熱ストレスや機械的強度に対しても飛躍的に強度を増大することができるとともに、個々の部品同士間の熱伝導特性を大幅に改善することができる。
【００３０】
以上のように構成された燃焼装置において、以下その動作、作用を説明する。バーナヘッド４１に形成される火炎は、通常時は火炎が炎口３７ａに密着することなく、多少リフト気味に形成するように適正な量の一次空気が供給されるため、火炎から炎口３７ａへの熱伝導は少なく、炎口３７ａの温度は高くならない。ところが、この構成は上下方向に複数段の炎口３７ａを形成するため、燃焼中はバーナヘッド４１の上部分、特に最上段に位置する炎口ヘッド３９は火炎に曝され、温度が上昇する。
【００３１】
このとき、補強板は混合ガスに当たるように、炎口ヘッド３９の下部に設けられ、かつ、メッキ材の溶融により密着面全体で一体化されているので、炎口ヘッド３９の冷却フィンとしての役割をし、混合ガスが炎口ヘッド３９を冷却する。更に、炎口ヘッド３９、炎口板３７、炎口スペーサ３６はメッキ材を溶融して一体化しているので、単に重ねられている場合と比較して、熱伝導特性が大幅に改善されるため、炎口ヘッド３９から炎口板３７、炎口スペーサ３６に移動し、最終的には気化筒３に熱伝導し、その一部は灯油を気化するための熱として回収される熱移動量が増加するため、炎口ヘッド３９の温度を従来構成より低く保つことが可能である。
【００３２】
暖房器具などに組み込んで使用した場合、長時間使用すると燃焼用空気取り入れ口に設けた給気フィルターにホコリが付着するなどして、この影響で燃焼用空気量が減少し始める。取り入れる燃焼用空気量が減少すると、気化筒に供給する一次空気量が減少し適正な空燃比を確保することができなくなるとともに、炎口３７ａより噴出する混合ガスの速度も遅くなって、炎口３７ａに密着して火炎を形成するようになる。火炎が炎口３７ａに密着すると、火炎からの熱伝導により、バーナヘッド４１の温度が上昇し、特にバーナヘッド４１の最上段にある炎口ヘッド３９の温度上昇は大きくなるが、前述したように、炎口ヘッド３９の通常時の温度は、低く抑えられているため、温度上昇しても、炎口ヘッド３９の温度は、熱劣化を起こすレベルには達しないので、炎口ヘッド３９の耐久性が維持される。
【００３３】
また、炎口ヘッド３９の温度が従来構成と比較して低くなったとはいえ、炎口ヘッド３９とその下部にある炎口板３７、炎口スペーサ３６の温度を比較すると、炎口ヘッド３９は火炎に曝されるため相対温度は高く、炎口板３７、炎口スペーサ３６よりも熱膨張による寸法変化が大きくなるため、炎口ヘッド３９の中央部分に熱応力が加わる。しかし、補強板４０は前述したように炎口ヘッド３９の冷却フィンとして、混合ガスにより炎口ヘッド３９を冷却すると同時に冷却によって、炎口ヘッド３９と炎口板３７、炎口スペーサ３６との温度差を少なくし、熱膨張寸法の違いにより生じる熱応力を緩和して、炎口ヘッド３９の変形を抑制することができる。
【００３４】
さらに、炎口ヘッド３９と一体化した補強板４０は、熱膨張収縮時に発生する炎口ヘッド３９の熱応力を効果的に分散する形状となっているため、補強板４０追加によるバーナヘッド４１の形状、構成変更を最小限にし、燃焼特性への影響を生じることなく、炎口ヘッド３９の強度を向上し、炎口ヘッド３９の中央部の変形を抑制し、変形の繰り返しによる亀裂発生を防止し、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、炎口ヘッドはメッキ材の溶融により補強板と一体化しているため、炎口ヘッドの強度は向上し、冷熱サイクルによる炎口ヘッドの変形を抑制し、炎口ヘッドへの亀裂発生を防止して、長期にわたって安定した燃焼性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のバーナヘッドユニットの構成図
【図２】同実施例の補強板の説明図
【図３】従来のバーナ構成図
【図４】従来のバーナヘッド構成図
【図５】従来の炎口板及び炎口スペーサを示す図
【符号の説明】
３６　炎口スペーサ
３７　炎口板
３７ａ　炎口
３８　炎口ユニット
３９　炎口ヘッド
４０　補強板
４１　バーナヘッド
４５　外周縁部
４６　内周縁部
４７　帯体
【図１】
2004044860.tif 000003
【図２】
2004044860.tif 000004
【図３】
2004044860.tif 000005
【図４】
2004044860.tif 000006
【図５】
2004044860.tif 000007