(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合ガスが供給される予混合ガス管を、２次空気が供給される筐体で囲み、予混合ガス管の炎孔から噴出する炎が、２次空気で包み込まれるように、前記筐体に２次空気の噴出し孔を設けたガスバーナーであって、炎孔が形成され予混合ガスが通る予混合ガス管と、当該予混合ガス管と平行して、予混合ガス管の炎孔と反対側に設置され、燃焼に必要な２次空気を供給する孔が設けられた２次空気管とを、炎が噴出する部分を除いて外箱で覆い、炎孔から噴出す炎が、２次空気管から噴出する２次空気で包み込まれるようにされると共に、前記予混合ガス管と２次空気管にそれぞれ連通して２つの部屋状空間が設けられ、当該部屋状空間の一方の側面には、開口面積がそれぞれ変更可能なスリットを介して送風機が取り付けられ、前記予混合ガス管に連通する部屋状空間の予混合ガス管と反対側からは、予混合ガス管側に向けてガス供給ノズルが差し込まれており、かつ、前記予混合ガス管に連通する部屋状空間は、予混合ガス管に連通する部分と前記送風機が取り付けられる部分を除いた部分で大気に開放することができるようにされていることを特徴とするガスバーナー。
【請求項２】
請求項１に記載のガスバーナーを用いることを特徴とするオーブン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオーブン等に用いられるガスバーナー、及びガスバーナーを使用したオーブンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスコンロ等に使用されている棒バーナーは、パイプ等の中空の棒に適切な炎孔を設けて構成されている。炎孔の形状は円形のものが多いが、必ずしも円形に限られない。図４にこのようなガスバーナーと付属機器の構成の概要を示す。(a)において、空気がミキサー２１で燃料ガスと混合され、予混合ガスとしてガスバーナー２２に供給される。(b)はガスバーナー２２の横断面図、(c)はガスバーナー２２の縦断面図である。
【０００３】
両端が閉塞されたパイプ２３には、その円周の一列に複数の炎孔２４が形成され、パイプ２３の内部には予混合ガス管２５から予混合ガスが供給される。そして炎孔２４から吹き出す予混合ガスが燃焼して炎となる。このような棒バーナーは棒に孔を形成するだけで構成できる簡単な構造を持つため、安価で汎用性が高く、多くのガス機器で使用されている。
【０００４】
しかしながら、棒バーナーは、その簡単な構造の故に保炎能力が高くなく、通常は空気比（完全燃焼を行うために必要な空気量を１とし、それに対して実際に供給される空気量の比）が0.6程度で使用され、1.0程度となるとリフト（炎の吹き切れ現象）が発生して失火するという問題点がある。従って、不足する燃焼空気を２次空気で補ってやる必要がある。よって、その適用範囲は、２次空気が自然に供給される構造のガス器具に限られるのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、業務用に使用される大型オーブン等においては、２次空気を自然に供給することが困難なものがある。特に、ベーカリーオーブンにおいては、複数のベーカリーオーブンが縦に重ね合わさって何段にもなった構成となることが多いため、その高さが制限される。よって、下から空気を取り入れ上側から排気を行うという自然燃焼に適する燃焼方法がとれないため、後ろ側から排気を行うような構成となっている。
【０００６】
このように、２次空気が供給されにくい場所で棒バーナーを使用する場合には、ミキサーに供給される空気をブロワーによる強制通風とし、空気比を1.0以上として棒バーナーに送り込むと共に、図４に示すように、炎孔の近くに特別な保炎構造体２６を設け、かつ、炎孔の大きさや配列を工夫することにより火移りやリフトの発生を防止している。しかし、このようにしても、空気比が1.0を下回ると不完全燃焼を起こし、また、空気比が高くなるとリフトを起こして失火しやすくなるので、安定した燃焼が可能な空気比の範囲が極めて狭いという問題がある。
【０００７】
実際の例においては、安定して燃焼が行える空気比の範囲は1.02〜1.18程度である。一方、設計上認められているガス消費量の変動範囲は、表示値に対して±10％程度であるので、許容限度のガス消費量変動が発生すると、一次空気比が変動して、完全な燃焼を行なうことが困難になる恐れが生ずる。また、特にベーカリーオーブンのように設置スペースが制限されているようなものでは、特別な保炎構造を無くすることが望ましい。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、広範囲の空気比で安定した燃焼が可能なガスバーナー及びオーブンを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する第１の手段は、予混合ガスが供給される予混合ガス管を、２次空気が供給される筐体で囲み、予混合ガス管の炎孔から噴出する炎が、２次空気で包み込まれるように、前記筐体に２次空気の噴出し孔を設けたガスバーナーであって、炎孔が形成され予混合ガスが通る予混合ガス管と、当該予混合ガス管と平行して、予混合ガス管の炎孔と反対側に設置され、燃焼に必要な２次空気を供給する孔が設けられた２次空気管とを、炎が噴出する部分を除いて外箱で覆い、炎孔から噴出す炎が、２次空気管から噴出する２次空気で包み込まれるようにされると共に、前記予混合ガス管と２次空気管にそれぞれ連通して２つの部屋状空間が設けられ、当該部屋状空間の一方の側面には、開口面積がそれぞれ変更可能なスリットを介して送風機が取り付けられ、前記予混合ガス管に連通する部屋状空間の予混合ガス管と反対側からは、予混合ガス管側に向けてガス供給ノズルが差し込まれており、かつ、前記予混合ガス管に連通する部屋状空間は、予混合ガス管に連通する部分と前記送風機が取り付けられる部分を除いた部分で大気に開放することができるようにされていることを特徴とするガスバーナー（請求項１）である。
【００１０】
本手段においては、予混合ガス管の炎孔から噴出する炎が２次空気で包み込まれるようにして燃焼が行われる。よって、予混合ガスの空気比を従来のリフトが発生しない空気比（0.6程度）に保って燃焼させ、その炎を筐体の２次空気噴出し孔から吹き出される２次空気で包むようにしておけば、炎を包み込んだ２次空気より完全燃焼が安定して行われるようになる。従って、広い空気比の範囲に亘ってリフトも不完全燃焼も発生せず、狭い空間においても安定した燃焼を行うことができる。
【００１２】
本手段においては、２次空気管から噴出す２次空気により、外箱内部に均一に空気が供給される。この空気は、予混合ガス管の周囲を予混合ガス管に沿って流れ、予混合ガス管の炎孔から吹き出す炎を包み込むようにして外箱の切り欠き部より吹き出す。この際、予混合ガス管に供給される予混合ガスの空気比を、従来の予混合ガス管に供給される予混合ガスの空気比と同程度にしておけば、リフトが発生しにくくなる。その際不足する空気は、炎が空気で包まれる際に供給され、完全燃焼が行われる。従って、リフトも不完全燃焼も発生せず、狭い空間においても安定した燃焼を行うことができる。
【００１３】
本手段においては、予混合ガス管と平行に設けられた２次空気管から２次空気を噴出させているので、前記第１の手段に比して、管の長さ方向の２次空気流量分布が均一化され、長さ方向における燃焼むらが無くなる。
【００１５】
本手段においては、予混合ガス配管に連通する第１の部屋状空間（周りを壁で囲まれた空間）と、２次空気配管に連通する第２の部屋状空間の一方の側面に設けられた１つの送風機より、各々のスリットを介してそれぞれ空気を供給することができる。また、各スリットの開口面積を変化させることにより、各部屋状空間に供給される空気量を調整することができる。よって、予混合ガスの空気比、２次空気量を別々に調整することができる。なお、本手段において、「スリットを介して送風機が取り付けられ」とはスリットに接触するように送風機が取り付けられている場合のほか、スリットと空間や配管を隔てて送風機が取り付けられている場合をも含むものである。
【００１７】
本手段においては、スリットを全閉状態とすれば、当該部屋状空間に空気を送らないようにすることもできる。また、予混合ガス管に連通する部屋状空間は、大気開放することができるようになっているので、この部屋状空間を大気開放にして、スリットを全閉にすれば、ガス供給ノズルによって空気が吸い込まれ、ガスと混合されて予混合ガス管に入るので、予混合ガス管から噴出される炎はブンゼン燃焼炎となる。そして、このブンゼン燃焼炎にさらに２次空気が供給されて安定した燃焼が行われる。このように、本手段においては、バーナーをブラスト（強制給気）ガスバーナーとしても、ブンゼンバーナーとしても使用することができる。
【００２０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段のガスバーナーを用いることを特徴とするオーブン（請求項２）である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例、及び参考例を図を用いて説明する。図１は、参考例の第１の例を示す図であり、(a)はガスバーナーと周辺機器の概要図。(b)は本発明の実施の形態の１例であるガスバーナーの横断面図、(c)は同じガスバーナーの水平断面図である。図１において、１は送風機、２はミキサー、３はガスバーナー、４は外箱、５は２次空気配管、６は予混合ガス管、７は炎孔、８は予混合ガス配管、白抜きの矢印は２次空気の流れ、網掛けの矢印は炎を示す。
【００２５】
外箱４の中には横に長い構造をした予混合ガス管６が設けられ、これには小さな炎孔７が一列に多数設けられている。予めミキサーにより0.6程度の空気比に調整された予混合ガスは、予混合配管８より予混合ガス管６内に導入され、着火シーケンスにより着火が行われた後は、炎が炎孔７より噴出する。空気比が0.6程度になっているので、この炎にはリフトは発生する危険性は無いが、このままでは不完全燃焼状態となる。
【００２６】
そこでこの実施の形態においては、２次空気配管５より２次空気を外箱４内に導入し、予混合ガス配管６の周囲を迂回した２次空気が、図に示すように、炎孔７より噴出した炎を包み込むようにしている。よって、不完全燃焼状態にあった炎中の未燃分は、この２次空気により完全燃焼状態となる。よって、リフトの発生の防止と完全燃焼の両方を、広い空気比（予混合空気と２次空気の総和についての空気比）の範囲に亘って達成することができる。また、保炎構造を特に必要としない。
【００２７】
図２は、参考例の第２の例を示す図である。図２において図１に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。図２において、９は２次空気室、１０は２次空気吹き出し孔である。このバーナーへの接続配管は図１の(a)に示されたものと同じである。(a)は縦断面図、(b)はＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
外箱４の中には、横に長い予混合ガス管６と、２次空気管９が平行して設けられている。予混合ガス管６の炎孔７が設けられている側を前方とすると、２次空気管９は予混合ガス管６の後方に設けられ、予混合ガス管６の後方から２次空気を噴出すようになっている。
【００２９】
吹き出された２次空気は、予混合ガス管６の周囲に沿ってその外側を流れ、予混合ガス管６の炎孔７から噴出す炎を両側から包み込むようにして流れる。予混合ガス管６内に供給される予混合ガスの空気比を従来使用されている0.6程度にしておけば、炎孔７でリフトが発生しにくいようにすることができる。このままでは不完全燃焼が起こるが、炎孔７を出た炎はすぐに２次空気で包まれるので、十分な空気が供給され完全燃焼が行われる。
【００３０】
よって、このバーナーにおいても、図１に示したバーナーと同様の効果を奏することができるが、２次空気管９が設けられているので、図１に示したものに比して、横方向の２次空気の流量分布が均一になる。よって、バーナーの横方向部分の全体に亘って、安定した燃焼を行わせることができる。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態の例を示す図であり、ミキサーがバーナーと一体構造体とされ、それに直接ブロワーが取り付けられるような構造をもったバーナーを示すものである。図３において、１１は空気室、１２はバーナー部、１３は予混合ガス管、１３ａは炎孔、１４は２次空気管、１４ａは２次空気吹き出し孔、１５はミキサー室、１６はガスノズル、１７はスリット、１８、１９は仕切り板、２０は２次空気導入室、２１、２２は側壁、２３は下側壁、２４は空気導入口である。また、(a)は(b)のＢ−Ｂ断面図、(b)は(a)のＡ−Ａ断面図、(c)は(a)における空気室１１のカバーを外した平面図である。また、以下の説明で上下左右等というのは、全て図３における上下左右等であり、必ずしも実際の取り付けにおける上下左右を意味するものではない。
【００３２】
空気室１１には空気導入口２４より、送風機からの空気が導入される。また、後に説明するように、空気室１１のカバーを取り外し、スリット１７の上に直接送風機の吹き出し口を接触させる形で送風機を直結させることができる。空気室１１の下側にはスリット１７が設けられ、空気室１１はスリット１７と仕切り板１８との間の隙間を通して、それぞれミキサー室１５、空気導入室２０と連通している。スリット１７と仕切り板１８の隙間の大きさを変えることにより、予混合ガス中の空気比と２次空気の量を別々に変えることができる。
【００３３】
ミキサー室１５には、その側方からガスノズル１６が差し込まれている。ガスノズル１６から噴出したガスは、空気室１１からミキサー室１５に導入された空気と混合され、連通した予混合ガス管１３に入る。バーナー部１２の構造は図２に示したものと同様の構造をしており、その中には予混合ガス管１３と２次空気管１４が設けられ、予混合ガス管１３の炎孔１３ａから噴出した炎が、２次空気管１４の２次空気吹き出し孔１４ａから吹き出された２次空気に包まれて燃焼し、バーナー部１２に設けられた切り欠き部（図示されていないが、炎孔１３ａの前方、すなわち(c)の下側の外壁に設けられている）から吹き出される。
【００３４】
空気室１１から２次空気導入室２０に導入された空気は、連通する２次空気管１４内に導入される。ミキサー室１５と空気導入室２０は仕切り板１９によって仕切られている。
【００３５】
空気室１１のカバーを取り外して、その代わりに送風機の吹き出し口をスリット１７の上に直結させることもできる。すなわち、(c)において、ミキサー室１５と空気導入室２０に対応する部分を、紙面に対して垂直上方から送風機の吹き出し口をかぶせて固定する。このようにして、バーナー、ミキサー、送風機を一体構造とすることができる。
【００３６】
また、ミキサー室１５の仕切り板１９の反対側の側壁２１若しくはバーナー側側壁２２、又は下側壁２３を取り外し可能としておき、これを取り外すことにより、ミキサー室１５を大気開放とし、その代わりにスリット１７と仕切り板１８の隙間を無くして送風機からの空気がミキサー室１５に入らないようにしてもよい。このようにすれば、バーナーをブンゼンバーナーとして使用することができる。
【００３７】
このようにして、図３に示した実施の形態においては、予混合ガスの空気比と２次空気量をスリットにより可変することができると共に、場合によってはバーナーをブンゼンバーナーとして使用することができる。
【００３８】
以上説明した３種類のバーナーは、特別の保炎構造を必要とせずに、広い空燃比で安定した燃焼を行うことができるので、大型のオーブン、特に取り付けスペースの制約が厳しいベーカリーオーブンに使用するのに適している。
【００３９】
【実施例】
図３に示したようなバーナーを試作し、安定した燃焼が可能な空気比の範囲を調査した。その結果、予混合ガスの空気比を0.6程度とした場合、全空気比が1.39〜3.25までの広い範囲（1.86）に亘って安定した燃焼が可能なことが確認された。従来の棒バーナーの場合、前述のように全空気比が1.02を下回ると不完全燃焼を起こし、1.18を上回るとリフトによる不着火が発生することがある。すなわち、安定な空気比の範囲は0.16である。よって、本発明においては、従来の１０倍以上空気比範囲において安定した燃焼を行うことができることが明らかになった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明においては、広い空気比の範囲に亘ってリフトも不完全燃焼も発生せず、狭い空間においても安定した燃焼を行うことができる。
【００４１】
又、広い空気比の範囲に亘ってリフトも不完全燃焼も発生せず、狭い空間においても安定した燃焼を行うことができると共に、管の長さ方向の２次空気流量分布が均一化され、長さ方向における燃焼むらが無くなる。
【００４２】
又、予混合ガスの空気比、２次空気量を別々に調整することができる。さらに、バーナーをブラストガスバーナーとしてもブンゼンバーナーとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の第１の例を示す図である。
【図２】  参考例の実施の形態の第２の例を示す図である。
【図３】  本発明の実施の形態の例を示す図である。
【図４】  ガスバーナーと付属機器の構成の概要を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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