(57)【要約】【課題】本発明はガス、石油等を燃料とするバーナに関するもので、均一な火炎分布を保持して安定的な燃焼性能を維持し、バーナ最大燃焼量を増減させるような場合でも、バーナの外形形状の金型変更を不要としたコンパクトなバーナを提供することを課題とする。【解決手段】開口部１７を設けた整流体１８を介して、環状管２の内部空間を内周側の環状空間２１と外周側の環状空間２０に隔てたことにより、予混合ガスは整流されながらスリット状炎口部１０から噴出し、均一な火炎分布を形成する。また、バーナ１の最大燃焼量を増減させる場合も、整流体を最適化させるだけで、環状管２や混合管３の形状変更を必要としない。したがって、整流体１８の構成を変更するだけで、均一な火炎バランスと良好な燃焼性能を同時に確保できる燃焼範囲の広いバーナを提供することができる。【選択図】図１
2005156097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合ガスを導入する混合管と、前記混合管と連通し内周面に複数の炎口を設けた環状管とを備え、前記炎口における火炎分布が均一化するように予混合ガスを整流する整流体を前記環状管の内部に設けたバーナ。
【請求項２】
予混合ガスを導入する混合管と、前記混合管と連通し内周面に複数の炎口を設けた環状管とを備え、前記環状管の内部に整流体を設け、前記整流体を介して予混合ガスを炎口へ通過させるようにしたバーナ。
【請求項３】
整流体は、環状管の内部を内周側と外周側の環状空間に隔て、整流体を介して各環状空間を連通させた請求項１または２のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項４】
整流体は、環状管の内部を複数の環状空間に隔てるべく複数設け、各整流体を介して各環状空間を連通させた請求項３に記載のバーナ。
【請求項５】
整流体は、開口部を設け、前記開口部で環状空間が連通するようにした請求項１から４のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項６】
開口部は、複数の小孔の集合体で構成した請求項５に記載のバーナ。
【請求項７】
環状管は上面側と下面側をはめ合わせて構成し、整流体は環状管の上下面で挟み込んで嵌合固定した請求項１から６のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項８】
環状管と整流体の嵌合固定部に、整流体が周方向への回転を防止して固定する適合部を設けた請求項７に記載のバーナ。
【請求項９】
炎口は、環状管の内周面に設けた複数のスリットで構成した請求項１から８のいずれか１項に記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス、石油等を燃料とするバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のバーナは、図９に示すように、混合管９１が反時計方向で略接線方向に連結された環状管９２の内周側に複数の炎口９３を設けたもので、環状管９２の断面積は、混合管９１との連結部近傍すなわち始端部９４から反時計回りに徐々に縮小され、環状管９２の終端部９５で最小断面積となっている。そして、混合管９１から導入される予混合ガスの全部が環状管９２内を反時計回りに流入して、炎口９３から噴出することを想定し、環状管９２内の予混合ガスの噴出圧力の均一化を図るというものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の従来のバーナは、図１０に示すように、同様に混合管１０１が反時計方向で略接線方向に連結された環状管１０２の内周側に複数の炎口１０３を設けたもので、環状管１０２の断面積は、混合管１０１との連結部近傍すなわち始端部１０４から反時計回りに徐々に縮小され、環状管１０２の終端部１０５近傍から時計回り方向にも徐々に断面積が縮小され、環状管１０２の中間部より環状管１０２の終端部１０５に近いところで最小断面積となるように構成されており、同様に環状管１０２内の予混合ガスの噴出圧力の均一化を図ると同時に、バーナのコンパクト性を確保するというものである（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実開平６−４０６１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に示された従来の構成では、混合管９１と環状管９２の連結部の始端部９４では、環状管９２内に流入する予混合ガスは多く、必然的に圧力は高くなってこの近傍の炎口９３からの噴出量が多くなり、その結果内周方向に反時計回りで火炎の長短現象が発生し、周方向の火炎バランスが不均一になる傾向があった。したがって火炎長の長い部分ではＣＯの排出が多くなったりして、安定的な燃焼性能を得ることが困難であった。
【０００５】
一方、特許文献２に示された他の従来の構成では、混合管１０１との連結部近傍すなわち環状管１０２の始端部１０４から反時計回りに予混合ガスが流入し、また環状管１０２の終端部１０５から時計回りに予混合ガスが流入するため、両方の予混合ガスが衝突する部分に相当する炎口１０３では火炎長が小刻みに変化し、火炎が部分的に吹き飛び易くなる傾向があった。したがって、同様に、火炎長の長短部が発生して、安定的な燃焼性能を得ることが困難であった。
【０００６】
さらに、上記の従来の構成ではいずれの場合も、バーナの最大燃焼量の増減など、仕様を変更するにあたっては、必然的に予混合ガス量を増減させる必要があるため、そのままの構成では火炎長が不均一になる傾向が増大していた。したがって、最大燃焼量仕様の変更、とりわけ増大等に対応するには、炎口面積などを増大させるだけでなく、環状管９２、１０２や混合管９１、１０１自体の容量や形状を変化させるなどの構成変更をせざるをえず、結果として一仕様毎のバーナの金型製作が必要となっていた。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、均一な火炎のバランスを保持し、同時に安定的な燃焼性能を維持することができ、バーナ最大燃焼量の仕様を変更するような場合でも、環状管や混合管の外形形状の金型の変更を必要としないコンパクトなバーナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のバーナは、予混合ガスを導入する混合管と、前記混合管と連通し内周面に複数の炎口を設けた環状管とを備え、前記炎口における火炎分布が均一化するように予混合ガスを整流する整流体を前記環状管の内部に設けたものである。そして、環状管の内部に設けた整流体を介して予混合ガスを通過させ、炎口における火炎分布を均一化させたものである。さらに、環状管の内部を内周側と外周側の環状空間に隔てる整流体を設け、整流体を介して各環状空間を連通させたものである。
【０００９】
これによって、混合管から流入する予混合ガスは外周側の環状空間に拡散しながら、整流体を介して通過し内周側の環状空間に流入することによって整流されながら炎口から噴出する。この時、各炎口からの予混合ガスの噴出量は、整流体の開口面積あるいは形状を最適化させるだけで均一化させることができる。また、整流体を多重にして環状管内を複数の環状空間に分割すれば、炎口からの噴出量の均一化がさらに容易となる。また、バーナの最大燃焼量を増減させる場合でも、各炎口からの予混合ガスの噴出量を均一化させるためには、整流体の開口面積あるいは形状を最適化させるだけでよく、環状管や混合管の形状変更を必要としない。この時、混合管と環状管の連結状態は、略接線方向であっても、対称形に連結されていても差し支えない。
【００１０】
以上のように、整流体の構成を変更するだけでよく、バーナの最大燃焼量をある程度増減させる場合でも、環状管や混合管そのものの金型を変更する必要がなく、均一な火炎バランスと良好な燃焼性能を同時に確保できるコンパクトなバーナを提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のバーナは、均一な火炎バランスと安定的な燃焼性能を同時に確保でき、バーナの最大燃焼量の増減といった仕様変更に対しても、環状管や混合管の外形形状の金型を変更する必要なしに対応できるコンパクトなバーナを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、予混合ガスを導入する混合管と、前記混合管と連通し内周面に複数の炎口を設けた環状管とを備え、前記炎口における火炎分布が均一化するように予混合ガスを整流する整流体を前記環状管の内部に設けたことにより、整流体の構成を最適化させるだけで、炎口における火炎分布を均一化させることができ、環状管や混合管の形状変更を必要としない。
【００１３】
第２の発明は、予混合ガスを導入する混合管と、前記混合管と連通し内周面に複数の炎口を設けた環状管とを備え、前記環状管の内部に整流体を設け、前記整流体を介して予混合ガスを炎口へ通過させるようにしたことにより、整流体の予混合ガスが通過する部分の構成を最適化させるだけで、炎口に至る予混合ガス流の分布を均一にし、その結果、炎口における火炎分布を均一化させることができ、環状管や混合管の形状変更を必要としない。
【００１４】
第３の発明は、特に第１または２の発明のいずれか１つの発明で、整流体は、環状管の内部を内周側と外周側の環状空間に隔て、整流体を介して各環状空間を連通させたことにより、環状管を整流体により、内周側の環状空間と外周側の環状空間とに隔てることで  混合管から流入する予混合ガスは一旦外周側の環状空間に拡散し、整流体を介して通過し、内周側の環状空間に流入することによって整流されながら炎口から噴出し、何らかの点火手段によって均一な火炎分布を形成する。また、バーナの最大燃焼量を増減させる場合でも、各炎口からの噴出量を均一化させるためには、整流体を最適化させるだけでよく、環状管や混合管の形状変更を必要としない。この時、混合管と環状管の連結状態は、略接線方向であっても、対称形に連結されていても支障はなく、バーナ全体の形状に左右されない。以上のように、整流体の構成を変更するだけでよく、環状管や混合管の金型を変更する必要がなく、均一な火炎バランスと良好な燃焼性能を同時に確保できる応用範囲の広いバーナを提供することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に第３の発明で、整流体は、環状管の内部を複数の環状空間に隔てるべく複数設け、各整流体を介して各環状空間を連通させたことにより、外周側の整流体から内周側の整流体へ予混合ガスが通過するにしたがって、炎口に至るまでの予混合ガスの分布が均一化され、結果として炎口からの火炎分布の均一化がさらに容易となる。
【００１６】
第５の発明は、特に第１から４の発明のうちいずれか１つの発明で、整流体に開口部を設けたことにより、開口部の開口面積によって予混合ガスの通過量を容易に制御することができる。
【００１７】
第６の発明は、特に第５の発明で、整流体の開口部を、複数の小孔の集合体で構成したことにより、小孔の配設は、多数のピン形状などの抜き型と受け型による打ち抜き加工で形成することが可能であり、火炎の分布状態に応じて小孔の配列を抜き型の増設あるいは除去といった対応で整流体の開口部の状態を容易に最適化することができる。
【００１８】
第７の発明は、特に第３から６の発明のいずれか１つの発明で、環状管は上面側と下面側をはめ合わせて構成し、整流体は環状管の上下面で挟み込んで嵌合固定した。例えば、環状管の上面に溝状の凸部を設け、環状管の下面に溝状の凹部を設け、溝状の凸部に整流体の上端部を嵌合させ、溝状の凹部に整流体の下端部を嵌合させるようにして、整流体の上下からの予混合ガスの漏出を極少にすると同時に、環状管の内部で整流体の位置が水平方向に移動しないようにできる。
【００１９】
第８の発明は、特に第７の発明で、環状管と整流体の嵌合固定部に、整流体が周方向への回転を防止して固定する適合部を設けた。例えば、環状管の溝状の凸部と溝状の凹部の少なくとも一方に溝状部の不連続部を設け、整流体には溝状部の不連続部との適合部を設け、溝状部の不連続部と整流体の適合部を嵌合させて固定すると、整流体の上下からの予混合ガスの漏出を極少にすると同時に、環状管の内部で分割体が水平方向および回転方向に位置がずれないように容易に位置決めができる。
【００２０】
第９の発明は、特に第１から８の発明のうちいずれか１つの発明で、炎口を、環状管の内周面に設けた複数のスリットで構成したことにより、炎口を打ち抜き加工で形成できるため、打ち抜き金型の変更だけで対応でき、環状管および混合管の構成を変化させずに炎口面積を増減できるため、容易にバーナの最大燃焼量を変化させることができる。さらに、板金材料に細スリットを形成することで、予混合ガスの一次空気量を高めて燃焼させられるため、短炎化された火炎の形成が可能になる。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるバーナの上面図、図２は、同実施の形態における図１のＡ−Ａ線の断面図、図３（ａ）（ｂ）は、各々同実施形態における整流体の上面図、側面図、図４（ａ）（ｂ）は各々同実施の形態における整流体の展開図、抜き金型配置図、図５は、同実施の形態における図１のＢ−Ｂ線の展開断面図である。
【００２２】
図１、図２、図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）、図５において、バーナ１は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３２１等のオーステナイト系ステンレス、またはＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３６等のフェライト系ステンレスといった耐熱耐食性に優れた板厚０．５〜１ｍｍの板金材料（本実施の形態の場合、０．５〜０．６ｍｍ）をプレス成型加工したもので、環状管２と予混合ガスを吸引するための混合管３を、環状管２の略接線方向に連通させたものである。環状管２と混合管３は、内周が環状の炎口板４（上面側）と同じく内周が環状の底板５（下面側）を嵌合して構成し、炎口板４は、内周側の上部を約７５°程度上向きに傾斜させた環状の傾斜面６と、上面部に環状の溝状の凸部７を構成し、傾斜面６の下方の内周部に内周フランジ部８を構成している。さらに、傾斜面６にはスリット幅約０．５５〜０．６５ｍｍで上下方向に縦長に開口するスリット状炎口部９が列設されている。
【００２３】
一方、底板５は炎口板４に対応した形状となっており、その下面には溝状の凸部７の直下に対応する位置に、一部の不連続部１０を形成した略環状の溝状の凹部１１を構成している。また、バーナ１の外周部は外周嵌合部１２で被覆嵌合され、内周部は斜め下方に傾斜させた内周嵌合部１３を構成して、炎口板４の周囲を下側から被覆嵌合している。
【００２４】
一方、環状管２の内部であって、溝状の凸部７と溝状の凹部１１の間には、複数の小孔１４を一定の配列で分散配置して開口部１５を形成した筒状の整流体１６が嵌合されている。すなわち、整流体１６は、環状管２の内部において炎口板４（上面側）と底板５（下面側）とで挟み込んで嵌合固定されている。また、整流体１６には、溝状の凹部１１の不連続部１０に対応した形状の適合部１９が設けられており、溝状の凹部１１の不連続部１０と整流体１６の適合部１７を合わせて設置したのち、外周嵌合部１２と内周嵌合部１３を形成して最終的にバーナ１が構成され、環状管２内は、整流体１６によって、外周側の環状空間１８と内周側の環状空間１９に隔てられたものになる。一方、スリット状炎口部９は、傾斜面６の上端部から一定の距離を隔てたところから設けられ、長スリット２０からなる長スリット炎口群２１の間に短スリット２２からなる短スリット炎口群２３を組合せて配置した構成であり、スリット状炎口部９と内周嵌合部１３の間には、長スリット炎口群２１の下端部から所定の幅の無炎口領域２４が設けられている。
【００２５】
以上のように構成されたバーナ１について、以下その動作、作用について説明する。
【００２６】
まず、矢印のように予混合ガスが混合管３を通じてバーナ１内に導入されると、予混合ガスは反時計回りに環状管２の外周側の環状空間１８に回り込みながら、整流体１６の開口部１５を介して内周側の環状空間１９内に均一な割合で流入し、スリット状炎口部９から均一に噴出する。そして、何らかの点火手段によって着火され、均一な中央に向かう均一な火炎を形成する。この時、スリット状炎口部９はスリット幅０．５５〜０．６５ｍｍ程度の細スリットで構成しているので、コンロ用バーナなどで通常設定される一次空気比の４０〜５０％よりも高一次空気比（例えば６０〜８０％）でも逆火しにくくなっており、ちなみに、バーナ１は耐熱耐食性に優れたステンレス板などで構成することにより、スリット状炎口部９のスリット幅は、通常は板厚の０．８〜１．２倍の範囲でプレス加工が可能であり、板厚によって炎口形状の選択の自由度を拡大させることができる。このため、水素と空気の混合物などのように燃焼速度の速い燃料の場合でも、バーナ１の板厚とスリット状炎口部９のスリット幅を最適化することが容易である。本実施の形態の場合、板厚０．５〜０．６ｍｍのステンレス鋼板を用い、一次空気比を６５〜７０％に設定している。このように、高一次空気比の予混合ガスを均一に導入できるため、バーナ１のスリット状炎口部９では中央に向かい均一かつ短炎化された火炎が形成できる。
【００２７】
また、整流体１６は、複数の小孔１４の一定の配列分布で開口部１５を構成しているため、火炎分布の微調整やバーナ１の最大燃焼量の増大などの仕様変更に対応する場合でも、小孔１４の増減などで対応できる。例えば、図４（ｂ）に示したように、小孔１４の配設は、多数のピン型と受け型による打ち抜き加工で形成することが可能であり、火炎の分布状態に応じて小孔１６の配列をピンの増設あるいは除去といった対応、すなわち、黒丸２５の開口化、および小孔１４の減少などで、予混合ガスの通過量を制御することで容易に整流体１６の開口部１５の状態を最適化することができる。したがって、基本的には環状管２や混合管３の拡大化などの金型変更を必要としない。そして、整流体１６は、環状管２の上面の溝状の凸部７と、下面の溝状の凹部１１とによって上下から嵌合され、同時に、溝状の凹部１１の不連続部１０と整流体１６の適合部１７を嵌合させたことにより、整流体１６の上下からの予混合ガスの漏出を極少にすると同時に、環状管２の内部で整流体１６の位置が水平方向かつ回転方向に移動しないように正確に固定できる。
【００２８】
以上のように、均一な火炎バランスと安定的な燃焼性能を同時に確保でき、バーナ１の最大燃焼量の増減といった仕様変更に対しても、環状管２や混合管３の外形形状の金型を変更する必要なしに対応できるコンパクトなバーナ１を提供することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態におけるバーナの上面図である。
【００３０】
図６において、実施の形態１と異なる点は、バーナ３０において、環状管３１内に整流体３２を設け、混合管３３が環状管３１の環状中心を結ぶ線上に対称形で連通させているところである。
【００３１】
なお実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３２】
以上のように構成されたバーナ３０について、以下その動作、作用について説明する。
【００３３】
実施の形態１と同様に、混合管３３から予混合ガスが吸引され、予混合ガスは、外周側の環状空間３４から整流体３２を介して内周側の環状空間３５に至り、環状管３１の内周側で内向きの火炎を形成する。この時、予混合ガスは混合管３３の中心軸に対し対称に左右にほぼ均等に分流される。この時、整流体３１の開口分布も同様に対称形に構成することができ、容易に内向き火炎の均等化が図れる。したがって、バーナ３０のコンパクト性に対する必要性が少ない場合は、整流体の仕様選択が非常に容易となる。同様に、均一な火炎バランスと安定的な燃焼性能を同時に確保でき、バーナ３０の最大燃焼量の増減といった仕様変更に対しても、環状管３１や混合管３３の外形形状の金型を変更する必要なしに対応できる。
【００３４】
（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態におけるバーナの上面図、図８は、同実施の形態における図７のＣ−Ｃ線の断面図である。
【００３５】
図７、図８において、実施の形態１と異なる点は、バーナ４０において、環状管４１の内部を、順次内周側の環状空間４２、中間の環状空間４３、外周側の環状空間４４に隔てるべく内周側の整流体４５、外周側の整流体４６を略同心軸状に設け、整流体４５の開口部４７、整流体４６の開口部４８を介して各環状空間４２、４３、４４を連通させ、整流体４５は内周側の溝状の凸部４９と内周側の溝状の凹部５０で位置決めされ、整流体４６は外周側の溝状の凸部５１と外周側の溝状の凹部５２で位置決めされたところである。
【００３６】
なお実施の形態１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００３７】
以上のように構成されたバーナ４０について、以下その動作、作用について説明する。
【００３８】
内周側の整流体４５、外周側の整流体４６を略同心軸状に設けたことにより、外周側の整流体４６の開口部４８を介し、内周側の整流体４５の開口部４７へ予混合ガスが通過するにしたがって、予混合ガスの流れが二段階で整流され、スリット状炎口部９に至るまでの予混合ガスの分布がさらに均一化され、結果としてスリット状炎口９からの火炎分布の均一化がさらに容易となる。本実施の形態では、内周側の整流体４５と外周側の整流体４６のように二重としたが、環状管４１の断面幅の大きさによってさらに多重にすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかるバーナは、均一な火炎バランスと安定的な燃焼性能を同時に確保でき、バーナの最大燃焼量の増減といった仕様変更に対しても、環状管や混合管の外形形状の金型を変更する必要なしに対応できるコンパクトなバーナを提供することができるため、これを加熱源とする調理器、給湯器、暖房機、焼却器など多くの用途に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１のバーナの上面図
【図２】本発明の実施の形態１のバーナのＡ−Ａ線の断面図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における整流体の上面図（ｂ）本発明の実施の形態１における整流体の側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における整流体の展開図（ｂ）本発明の実施の形態１における整流体の抜き金型配置図
【図５】本発明の実施の形態１のバーナのＢ−Ｂ線の展開断面図
【図６】本発明の実施の形態２のバーナの上面図
【図７】本発明の実施の形態３のバーナの上面図
【図８】本発明の実施の形態３のバーナのＣ−Ｃ線の断面図
【図９】従来のバーナの概念構成の説明図
【図１０】従来の他のバーナの概念構成の説明図
【符号の説明】
【００４１】
１、３０、４０  バーナ
２、３１、４１  環状管
３、３３  混合管
４  炎口板（上面側）
５  底板（下面側）
７、４９、５１  溝状の凸部（嵌合固定部）
９  スリット状炎口部
１０  不連続部
１１、５０、５２  溝状の凹部（嵌合固定部）
１４  複数の小孔
１５、４７、４８  開口部
１６、３２、４５、４６  整流体
１７  適合部
１８、３４、４６  外周側の環状空間
１９、３５、４２  内周側の環状空間
【図１】
2005156097.tif 000003
【図２】
2005156097.tif 000004
【図３】
2005156097.tif 000005
【図４】
2005156097.tif 000006
【図５】
2005156097.tif 000007
【図６】
2005156097.tif 000008
【図７】
2005156097.tif 000009
【図８】
2005156097.tif 000010
【図９】
2005156097.tif 000011
【図１０】
2005156097.tif 000012