(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ外筒の内側に該バーナ外筒との間に２次空気通路を形成してバーナ内筒を備え、更にこのバーナ内筒底部には複数の１次空気孔を設けると共に、内方には燃料噴射用のノズル体と、１次空気を旋回させるスタビライザとを備え、更にバーナ外筒後方には燃焼空気供給用の送風機を備えたものに於いて、前記スタビライザ前方のバーナ内筒周壁には、１列当たり複数個の２次空気孔を設けた複数列の２次空気孔列を備え、スタビライザに近い第１、第２空気孔列は、開口面積大の大空気孔とこれより小さな開口面積小の小空気孔とを前後左右共に交互になるように配設した事を特徴とするガンタイプバーナ。
【請求項２】
上記空気孔列を４列とし、第３、第４空気孔列は第１、第２空気孔列の２次空気孔数の半分の孔数とし、第３空気孔列は大空気孔と小空気孔が交互で、それぞれ第２空気孔列の小空気孔の延長線上に配設されると共に、第４空気孔列は大空気孔のみで第２空気孔列の大空気孔の延長線上に配設した事を特徴とする請求項１記載のガンタイプバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は家庭用の給湯装置等のバーナとして利用されるがガンタイプバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種のものに於いては、例えば実公平５−３９２８９号公報に開示されている如く、バーナ内筒周壁の２次空気孔のスタビライザからの距離と、２次空気孔列数及び２次空気孔の開口面積を限定することで、効率の良い２次燃焼と短火炎化が図れ、低圧損で低騒音のガンタイプバーナを供給するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年地球環境問題がクローズアップされ、燃焼器具に於いてはＮｏｘの発生量を極力抑える要望が高まっており、その中でも特にこの種のガンタイプバーナでは１１０〜１２０ｐｐｍとＮｏｘの発生量が非常に高く、いかに低く抑えるかが大きな課題であった。
【０００４】
そこでＮｏｘの発生量を低下させるには、空気量を多くし燃焼温度を下げれば良いものであるが、上記従来のガンタイプバーナで常に２次空気孔の数を増やしたり開口面積を大きくしたものでは、次のような欠点を有するものであった。
【０００５】
即ち前者に於いては、ノズル体に近い列から噴霧燃料の中に入る空気噴流の数が多くなり、又蒸発する前の液滴が外側から内側（バーナ内筒の中心側）噴流に押されてしまう為、ノズル噴霧が狭くなって、結果火炎が細く長く伸びてしまい、長く伸びた火炎は燃焼が終了する前に給湯機内の燃焼室である水冷壁に当たり、ＣＯの増加を招く欠点を有するものであった。
【０００６】
又後者に於いては、空気孔の空気噴出方向で局部的に空気過多の領域が発生するものの、空気孔と空気孔の間の領域では逆に空気不足の状態となり、Ｎｏｘはある程度低減出来るが、バーナ内筒内壁へのすすの付着が多くなり、しだいに空気孔が閉塞されて異常燃焼の原因となる欠点を有するものであり、容易にはＮｏｘの低減を計ることが出来ないものであった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明はこの点に着目し上記欠点を解決する為、特にその構成を、バーナ外筒の内側に該バーナ外筒との間に２次空気通路を形成してバーナ内筒を備え、更にこのバーナ内筒底部には複数の１次空気孔を設けると共に、内方には燃料噴射用のノズル体と、１次空気を旋回させるスタビライザとを備え、更にバーナ外筒後方には燃焼空気供給用の送風機を備えたものに於いて、前記スタビライザ前方のバーナ内筒周壁には、１列当たり複数個の２次空気孔を設けた複数列の２次空気孔列を備え、スタビライザに近い第１、第２空気孔列は、開口面積大の大空気孔とこれより小さな開口面積小の小空気孔とを前後左右共に交互になるように配設したものである。
又、第３、第４空気孔列も改良することで更にＮｏｘの低減が計られるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
スタビライザ９近傍でノズル体７より噴霧された直後の噴霧燃料に先ず第１、第２空気孔列１６、１７から２次空気が供給されるが、この第１、第２空気孔列１６、１７の空気孔は大空気孔１４と小空気孔１５とが前後左右共に交互に配設されているので、大空気孔１４からは従来と同じ空気噴流が行われ、小空気孔１５からは燃焼温度を下げる為の増加分の空気噴流が行われるから、大空気孔１４が重なって集中的に空気噴流される部分がなく、又小空気孔１５からは少量で弱い空気噴流から行われるのみであるから、噴霧燃料が内側に押され火足が長く伸びてＣＯを増加させる心配がなく、又局部的な空気過多領域や逆に空気不足領域も出来ずすすの発生も防止され、即ち良好な２次空気供給で異常燃焼を起こすことなくＮｏｘの発生を極力抑えることが出来るものである。
【０００９】
更に、第３、第４空気孔列１８、１９からは燃焼完結用の２次空気が供給されるが、ここで第３次空気孔列１８からは第２次空気孔列１７の小空気孔１５の延長線上に交互に設けた大空気孔１４及び小空気孔１５から、供給ポイントが変わることなく乱流を防止して良好に２次空気が供給されると共に、第４空気孔列１９の大空気孔１４から最後の２次空気が同一ポイントに供給されて、異常燃焼を起こすことなくＮｏｘの発生量が更に減少した良好な燃焼を得ることが出来るものである。
【００１０】
【実施例】
次にこの発明に係るガンタイプバーナを図面に示された一実施例で説明する。１は有底筒状で先細形状とされたバーナ外筒で、底部には外方に固着した送風機２からの燃焼空気を流入させる流入口３が形成されている。
【００１１】
４は上記バーナ外筒１の内側に該バーナ外筒１との間に先細状となる２次空気通路５を形成して備えられたバーナ内筒で、内方には電磁ポンプ６から圧送される燃油を噴霧するノズル体７を備えると共に、底部には流入口３から供給される空気の一部を１次空気として流入させる複数個の１次空気孔８が備えられている。
【００１２】
９は前記ノズル体７前方のバーナ内筒４内に備えられたスタビライザで、中央部には噴射穴１０を形成し該噴射穴１０外周には１次空気を旋回供給する為の複数の旋回羽根１１を備えており、更にこの旋回羽根１１外周には複数の流通孔１２が備えられている。
【００１３】
１３はスタビライザ９前方のバーナ内筒４周壁に形成された、周方向の１列当たり複数個の２次空気孔を設け、４列構成させた２次空気孔列で、２次空気孔はＤ字状穴で開口面積４．３ｍｍ2の大空気孔１４と、丸穴で開口面積２．３ｍｍ2の小空気孔１５とで対比１．９：１の比率で形成され、最もスタビライザ９側の第１空気孔列１６とその隣の第２空気孔列１７とは、大空気孔１４と小空気孔１５とが前後左右共に交互に配設されており、その数Ｎは第１、第２空気孔列１６、１７共にバーナ内筒４外径Ｈに対してＮ＝０．１９６Ｈ個とし、ここでは外径９１．５ｍｍで大、小空気孔１４、１５共にそれぞれ１８個ずつ等間隔で形成されているものである。
【００１４】
又第３空気孔列１８及び、第４空気孔列１９は共に前記第１、第２空気孔列１６、１７の半分の２次空気孔の数であり、第３空気孔列１８は大空気孔１４と小空気孔１５が交互で、それぞれ第２空気孔列１７の小空気孔１５の延長線上に配設され、更に第４空気孔列１９は大空気孔１４のみで、第２空気孔列１７の大空気孔１４の延長線上にそれぞれ配設されている。
【００１５】
一方この２次空気孔列１３のそれぞれの位置は、第１空気孔列１６がスタビライザ９との距離Ｌ1をバーナ内筒４の外径Ｈに対して、Ｌ1＝０．１７Ｈ〜０．２７Ｈとし、第１空気孔列１６と第２空気孔列１７との距離Ｌ2をＬ2＝０．０５Ｈ〜０．０７Ｈとし、第２空気孔列１７と第３空気孔列１８との距離Ｌ3をＬ3＝０．０５Ｈ〜０．０７Ｈとし、第３空気孔列１８と第４空気孔列１９との距離Ｌ4をＬ4＝０．０５Ｈ〜０．０７Ｈとし、第４空気孔列１９とバーナ内筒４先端までの距離Ｌ5をＬ5＝０．１Ｈ〜０．１５Ｈとしている。
【００１６】
従って、バーナ内筒４の外径によって２次空気孔の数及び各空気孔列の位置が変動し、外径に応じて最適値が決定されるものである。
【００１７】
２０はバーナ外筒１先端とバーナ内筒４先端とで形成したリング状の隙間から成る３次空気孔で、バーナ内筒４外方の火炎に３次空気を供給して完全燃焼させるものである。
【００１８】
２１はスタビライザ９のノズル体７側に備えられた補助内筒で、バーナ内筒４内に流入した１次空気をスタビライザ９に案内するものである。
【００１９】
２２はスタビライザ９の２次空気孔列１３側に備えられた整流リングで、スタビライザ９で発生する旋回流を外周側で整流し均一燃焼を計るものである。
【００２０】
２３はノズル体７前方に先端を臨ませた１対の点火用の電極である。
【００２１】
次にこの発明の一実施例の作動について説明する。
今送風機２及び電磁ポンプ６を駆動すれば、バーナ内筒４内には１次空気孔８を介して１次空気が供給すると共に、ノズル体７からは燃油の噴霧が行われ、この噴霧燃料にスタビライザ９で旋回流となった１次空気が混合し電極２３の放電で着火して１次燃焼が行われる。
【００２２】
そしてこの１次燃焼後の火炎には、２次空気通路５を介しバーナ内筒４先端の２次空気孔列１３から２次空気が供給されるが、先ず最もスタビライザ９側の第１空気孔列１６と第２空気孔列１７の２次空気孔は、大空気孔１４と小空気孔１５とが前後左右共に交互に配設されているので、大空気孔１４からは多量で強力な空気噴流が行われ、小空気孔１５からは少量で弱い空気噴流が行われることで、２次空気の噴流がバランスされて供給することで、集中供給で火炎を内側に押し込み火足の長い火炎としてＣＯの発生を招いたり、局部的な空気過多領域と空気不足領域をつくることですすを発生させて異常燃焼を引き起こす不具合を防止し、良好な燃焼を行わせながら多量の燃焼空気で燃焼温度を下げることで、Ｎｏｘの発生量を極力抑え従来に比べて約２０ｐｐｍの低減を可能とするものである。
【００２３】
更に第３空気孔列１８と第４空気孔列１９からも２次空気の供給が行われるが、両空気孔列１８、１９共に２次空気孔列が第１、第２空気孔列１６、１７の半分の数であり、又第３空気孔列１８は大空気孔１４と小空気孔１５とが第２次空気孔列１７の小空気孔１５の延長線上に交互に、第４空気孔列１９は大空気孔１４の延長線上とし、大空気孔１４をそれぞれ設けられているので、燃焼が完結に近づくにしたがって徐々に空気量を絞ることが行われると共に空気噴流の位置のバランスを取りながら、しかも接近して大空気孔１４が連続することによる空気の集中供給をさけスムーズな燃焼継続を計り２次燃焼を完結させるので、更にＮｏｘの発生量を抑制することが出来るものである。
【００２４】
又ここでは大空気孔１４の開口面積を４．３ｍｍ2とし、小空気孔１５の開口面積を２．３ｍｍ2としてその比を１．９：１としているが、この値は図３に示すように実験値で決定しているものであり、即ち大空気孔１４の開口面積は従来と同じ４．３ｍｍ2として、小空気孔１５のφ１ｍｍ位から徐々に大きくしていった時、φ１．７ｍｍの所がＣＯの発生量も低く、すすの内壁への付着量を許容範囲であり、Ｎｏｘも９５ｐｐｍと比較的低いが、これ以上となるとすすの付着量が許容上限を超えたり、ＣＯが急激に増加するので、φ１．７ｍｍで面積２．３ｍｍ2に決定したものである。
【００２５】
更に大空気孔１４を円でなくＤ字形状としたことで、同じ開口面積でも孔自体を大きく出来、しかも孔の根元が直線的で急激に多量の空気噴流が行え、１次空気流に流されることなく噴霧燃油との混合が良好に行えるものである。
【００２６】
一方２次空気孔列１３の各列間の距離Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4を０．０５Ｈ〜０．０７Ｈとし、ここではバーナ内筒４の外径Ｈ＝９１．５ｍｍであるので、各列間の距離Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4は約４．５８ｍｍ〜６．４１ｍｍとしているが、この距離が４．５８ｍｍ以下だと２次空気孔が集中しすぎて噴霧燃油が内側に押されて火足の長い火炎になる危険があり、又逆に６．４１ｍｍ以上だと間隔が離れ過ぎて、２次空気供給タイミングが合わず不完全燃焼してしまうものであり、Ｌ2、Ｌ3、Ｌ4の距離はバーナ内筒４の外径で変動はするが、ここでは約４．５８ｍｍ〜６．４１ｍｍが最適である。
【００２７】
更に２次空気孔列１３を４列としているが、４列以下だと２次空気孔が集中しすぎて上記と同じ問題点が発生し、又４列以上だと無駄な２次空気の供給となり、ＣＯの増加やすす付着の原因となるもので、２次空気孔列１３は上記間隔で４列が最適である。
【００２８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ＣＯの増加やすすの付着を防止し良好な燃焼状態を維持しながら燃焼温度を下げることで、Ｎｏｘ値を従来より約２０ｐｐｍ低減し９０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍとしたガンタイプバーナを実現し、Ｎｏｘ値の低い家庭用のバーナを提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を付したガンタイプバーナの断面図。
【図２】同要部拡大断面図。
【図３】同小空気孔の特性図。
【符号の説明】
１  バーナ外筒
２  送風機
４  バーナ内筒
５  ２次空気通路
７  ノズル体
８  １次空気孔
９  スタビライザ
１３  ２次空気孔列
１４  大空気孔
１５  小空気孔
１６  第１空気孔列
１７  第２空気孔列
１８  第３空気孔列
１９  第４空気孔列
【図１】
0003839621.tif 000002
【図２】
0003839621.tif 000003
【図３】
0003839621.tif 000004