JPH0565766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば天然ガス、ブタン、プロパン
のような加圧された燃料ガスを空気中で燃焼させ
て火炎を発生させることを多数のノズルによつて
行うタイプのバーナに関する。

このようなバーナを装着するのが水加熱機、風
呂用の加熱機、家庭用や工業用のセントラルヒー
テイングのボイラや調理器である。

本発明は、より特定的に言うならば、それらバ
ーナのうちでも外方に向いた壁が多数の小さな相
互間間隔で配置されたオリフイスを有する多孔壁
になつているエアボツクスと、エアボツクスの多
孔壁に相対して位置して多孔壁との間はそこを空
気が自由に流通しうる様に十分に離れている多孔
の仕切板を有していて一方では加圧されたガス供
給源に接続されているガス供給タンクと、各々が
前記仕切板の一つの孔のエツジに気密性を持つて
結合されていて出口は前記多孔壁の一つのオリフ
イスの入口部の中央領域に向けて開口してそのオ
リフイスと共に火炎の生成場所を形成する空気と
ガスの燃料混合気を放出させるためのノズルを規
定している複数の管状のニードルとを含むガスバ
ーナに関する。

［従来の技術］ このようなバーナの公知の実施例は大気圧バー
ナと言うべきものであつて、これらバーナでは、
エアボツクスは大気圧とつながつており、火炎を
生成する燃料混合気を形成するために用いられる
空気は、ニードルから出ていく加圧ガスの流れに
よつてオリフイスを通して動かされる。そのた
め、このオリフイスは下流で絞られた輪郭を有し
ている。

このような構造では、バーナの加熱パワーを広
い範囲にわたつて調節することが困難である。何
故ならば、詳細には、パワーが小さい場合ならば
火炎がそれの上流の方に戻ることによつて消滅す
ること、パワーが大きい場合ならば火炎がその下
流で離れて消滅することを防ぐ必要があるからで
ある。

さらに、火炎を生成する燃料混合気は均一では
ない。つまり空気に対してのガスの割合は、ガス
の流れが障害物に妨害されることなしに流れる各
ニードルの流出軸線に近い領域においては、各放
出用ノズルの周辺の領域におけるよりは高くな
る。その結果、上記の燃料混合気の燃焼は不完全
となり、燃焼生成物の中では、とくに一酸化炭
素、酸化窒素といつた好ましくない有害ガスが発
生する。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の一つの目的は特に上述の欠点を克服す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ そのため、本発明による場合の当該バーナー
は、 エアボツクスが加圧空気に接続されているこ
と、 各オリフイスが少なくとも一つの円筒形の孔で
構成されていること、 前記ニードルを出て周囲の空気の流れの中へと
向かうガスのジエツトの向きを変えるように、各
ニードルの軸線の延長上において対応するオリフ
イスの出口の中央部領域を横切るように機械的障
害物が位置されていることを本質的な特徴として
いる。

望ましい実施態様においてはさらに下記のうち
の一つおよび／または他のものを取入れている。
すなわち、機械的障害物が、対応するオリフイス
を２つの相等しい半部づつにわけるようなブリツ
ジである。

多孔壁の孔のある領域の横方向の広がりを限定
しているのが、この壁を貫通する小さい孔の少な
くとも一連の配列であつて、それら孔は、外方に
向けては、この壁から外方に向けて突出している
ステツプの脚部において開口している。

エアボツクスの多孔壁に、前記オリフイス相互
の間で均等距離にあつて断面積はオリフイスの断
面関より小さい補助オリフイスが形成されてい
る。

エアボツクスの多孔壁に形成されているオリフ
イスが、円形孔であり、この壁の外側面において
はスポツト状面取り部によつて形を規定されてい
る。

エアボツクスの多孔壁に形成されているオリフ
イスが、この多孔壁の外側面に形成された溝によ
つて相互に連絡している。

機械的障害物を構成するブリツジは、前記の溝
の中に収められた細いワイヤで形成されている。

エアボツクスの多孔壁とガスフイードタンクの
多孔仕切板との間の距離は１cmのオーダー、多孔
壁にある各オリフイスの直径は４mmのオーダー、
各ニードルの内径は0.6〜0.7mmのオーダー、外径
は 1.2〜1.4mmのオーダー、相隣るニードルの軸
線間隔は６〜８mmのオーダー、補助オリフイスが
設けられた場合のそれらの各々の直径は２〜３mm
のオーダー、領域限界の小さい孔が設けられた場
合のそれらの各々の直径は２〜３mmのオーダー、
の寸法である。

エアボツクスの多孔壁が、互いに重ね合わされ
て一方のものは外側、他方のものは内側にある二
つの壁で構成されていてそれら壁の孔は、内側壁
の孔の中央領域において外側壁が機械的障害物と
なるブリツジを形成するように、相互いにずれた
位置にある。

多孔壁の孔が、互いに平行な縁部をもつた長孔
であり、それらの孔の長さ方向において互いに方
向が揃つている。

重ね合わされた２枚の壁が円板形であり、それ
らにある孔が半径方向に長い長孔である。

内側壁における孔相互間に形成されているブリ
ツジが、重ね合わされている壁においてそれらが
ある領域が壁の軸線に近い程広くなつている。

内側壁の厚さが外側壁の厚さより大きい。

エアボツクスの多孔壁の内側面に、各々のオリ
フイスのすぐ近傍において、そのオリフイスが引
込む空気に旋回運動を与えるに適するような少な
くとも１つの空気流入路がある。

エアボツクスが概ね厚いせんべい状の円筒形を
なしており、ガス供給タンクは中空のリングの形
をなし、エアボツクス内でそれと同心にある。

上記の主な構造要点のほか、本発明は、同時に
用いられることが望ましい構造要点を含むが、そ
れらについては以下において詳しく説明する。

［実施例］ 以下に本発明の望ましい２つの実施例を添付図
面を用いて説明するが、この説明が本発明を限定
するものではないことはもちろんである。

第１図から第５図までに示すバーナは、厚いせ
んべいの形で、つまり円筒形の側面壁２と、２つ
の平らな横方向の壁３と４で決まつた形のエアボ
ツクス１を含む。

これらの平らな壁の一方のもの３は、多数の小
さい相互間隔で配置されたオリフイス５を有する
多孔壁になつていて、それらオリフイスの内面は
円筒面である。

他方の平らな壁４にはそれを貫通しているダク
ト６があつて、このダクトはエアボツクスを、フ
アンのような外部の加圧空気源（図示せず）に連
結している。

エアボツクス１の内部には、それとすべての方
向で隙間を有するように収められたガス供給タン
ク７があつて、このガス供給タンクは、エアボツ
クスと同様に円筒形の厚いせんべいの形をなして
いるが、大きさはエアボツクスよりも小さく、ま
た、中央には煙突形の壁８がある。

このガス供給タンクは、エアボツクスと同心に
配置されており、パイプ９によつて加圧ガス供給
源と接続されており、多孔壁３に平行になつてい
るそれの平らな壁（仕切板）１０には、各々がガ
ス供給タンクと１つのオリフイス５の中央領域と
の間にわつつて延びている複数の管状のニードル
１１が、ブラシの毛のように取付けられている。

多孔壁３の内側面１０と仕切板との間の距離Ｄ
はかなり大きいので、ここに形成されているスペ
ースＺ内で空気は自由に流動しうる。なおそのた
めに、ニードルの相互間距離は十分に大きく、ニ
ードルの直径deは十分に小さくしてある。

したがつて、スペースＺ内にある空気の圧力は
このスペース内のどの場所においても同じくな
る。

それと同様に、管状のガス供給タンク７の内容
積がパイプを通じてそこに供給されるガスのため
には十分に大きいので、この容積の中で圧力はす
べての場所において同じくなる。

その結果、ニードル１１の出口で放出される加
圧ガスの流れは、どのニードルからのものも互い
に同じくなり、エアボツツクス１からニードルの
出口の回りでオリフイス５を通つて放出される加
圧空気の流れの各々も、相互間で同じくなる。

したがつて、オリフイス５とニードル１１の出
口で構成されるノズル１２を通つて燃焼場所へ放
出された燃焼させられるべきガスと空気の混合気
の組成は、どのノズルからのものも互いに同じく
なり、エアボツクス１への空気の取入れ圧力およ
び／またはガス供給タンク７へのガスの取入れ圧
力を調節することによつて容易に調節されうる。

もし、燃料混合気の空気とガスの両成分が上記
の場所で親密に混合されるならば、それら場所に
おいてその混合気への添加によつて多数の火炎１
３が生成するときには、自動的にきわめて良好で
均一な燃焼状態が得られる。

そのような親密な混合が起るように、各オリフ
イス５の中央領域、つまり各ニードル１１の軸線
の延長上において機械的障害物が設けられてい
る。

この障害物は、ニードルを出るガスのジエツト
の方向を変え、ある形での乱流を起こさせること
によつて、ガスのジエツトがそれを取り巻く加圧
空気の流れと親密に混合することを確実にする。
そしてその混合が、得られる混合気がそれぞれの
ノズルの出口へと向かう直前に行なわれる。

第１図から第５図まで示す実施例ではこの障害
物は細いワイヤ、とくにステンレス鋼のワイヤ１
６であつて、このワイヤは、エアボツクスの多孔
壁３の外側面に、オリフイスをその直径方向に横
切るように固定されている。

次記のようなエアボツクスのの多孔壁３を用い
ることによつて燃焼の品質や均一性が更に改善さ
れる。つまり、 オリフイス５が、多孔壁の外側面の側において
スポツト状面取り部１４によつて方を決められて
いる。

これらのスポツト状面取り部１４が多孔壁の外
側面上で凹んだ溝１４によつて相互に連絡してお
り、これらの溝は、点火の伝播や火炎１３の保持
のための小さいチヤンネルのネツトワークを形成
しており、その幾つかのものは上記のワイヤ１６
を収めており、これらワイヤも火炎を保持する働
きをする。

多孔壁３の孔のある管状領域の広がりを半径方
向内方と外方それぞれにおいて限定しているの
が、リング状に配列された小さい孔１７であつ
て、これらの孔はこの多孔壁の内側から外側へ貫
通し、外方に向けては、この壁から外方に向けて
突出しているステツプ１８の脚部において開口し
ている。

多孔壁３の孔のある領域内において、オリフイ
ス５相互の間で均等距離であつて直径がオリフイ
ス５の直径よりも小さい複数の補助オリフイス２
４が形成されている。

多孔壁３の内側面に、各々のオリフイス５のす
ぐ近傍において、そのオリフイスが引込む加圧空
気に旋回運動を与えることができるような少なく
とも１つの空気導入路１９が形成されている（第
３〜５図参照）、それにより、この空気と、オリ
フイスの中央にあるニードルを出た燃料との混合
が改善されるという、燃料ガスがブタンまたはプ
ロパンであるときには特に貴重な利点が得られ
る。

実際上、円形ノズル１２の各部寸法は次のよう
にするのが有利である。すなわち、 − 距離Ｄ（これは実質上仕切板１０から突出し
ている各ニードル１１の長さに対応する）は８
〜10mm、望ましくは９mm、 − 相燐るニードルの軸線間距離Ｅは５〜９mm、
望ましくは６〜８mm、 − 各ニードルの内径diは0.4〜0.8mm、望ましく
は0.6〜0.7mm、 − 各ニードルの外径deは１〜1.5mm、望ましく
は1.2〜1.4mm、 − 多孔壁３の厚さｅは２〜５mm、 − 各オリフイス５の直径Ｔは３〜５mm、望まし
くは４mm、 − 各スポツト状面取り部１４の直性Ｌは５〜７
mm、望ましくは６mm、そしてそれの深さは約１
mm、 − 孔１７とオリフイス２４が設けられた場合の
それらの直径は、望ましくは２〜３mmのオーダ
ー、である。

ニードルの数は普通には数十で、数百というこ
ともある。

各ニードルが開口しているところの横方向レベ
ルは、普通の場合、エアボツクス１の多孔壁３の
内側表面のレベルよりも軸方向で少しく手前側す
なわちエアボツクスの内にあるが、多孔壁内側表
面のレベルよりも少しく外方へ進んで、ただし多
孔壁３の外側表面のレベルを超えずに位置してい
る。

図面上でなお見られるものは、 − エアボツクス１の内部においてガス供給タン
ク７を固定するための、ガス供給タンクの特に
厚くされた部分２２に形成されたねじ穴２１に
入り込むボルト２０（第１図）と、 − 例えばピエゾ電気式の点火器（第２図）があ
る。

エアボツクス１は普通には、多孔壁３も含め、
打抜きされた金属板、例えばステンレス鋼板また
はアルミニウム板で作られるが、多孔壁はモール
ドまたは燒結されたセラミツクでも作られうる。
一方、ガス供給タンク７は、例えばモールドされ
たアルミニウム合金のような金属製品で作られ
る。

第６図から第９図までに示されているバーナは
前述のバーナと同じタイプのものであるが、エア
ボツクスにおける外方に向いた多孔壁だけが異な
つている。

この多孔壁はやはり概ね円板形のものである
が、この場合この円板が互いに重ね合わされた２
つの平らな円板２５，２６で形成されていて、そ
れら円板の、エアボツクスの内側にあるもの２５
の厚さは外側にあるもの２６の厚さより大きいの
が望ましい。各円板の厚さは特に言えば１〜２mm
のオーダーである。

多孔壁に形成されているオリフイスはこの場合
は円形孔ではなく半径方向に延びたスリツトであ
つて、これらスリツトの各々は、内側の円板２５
に形成されている第１のスリツト２７と、外側の
円板２６において同じ半径上に揃つている２つの
半径方向スリツト２８とで形成されていて、これ
らすべてのスリツトは側方が単局面でできてい
る。

上記２つの半径方向スリツト２８はブリツジ２
９によつて隔てられていて、このブリツジ２９は
対応するスリツト２７の中央に相対している。つ
まりこのブリツジは対応するニードル１１の軸線
の延長上にある。

ここにおいてのブリツジ２９は、前述した実施
例におけるワイヤ１６が果した役割、つまりガス
ジエツトの障害物となつてそれの向きを変えて乱
流を起させ、さらには火災を保持するという役割
を果たす。

スリツト２７はブリツジ３０によつて相互間を
隔てられていて、エアボツクスから出ようとする
加圧空気の流れがこのブリツジに突き当たる。

これら２つの円板のそれぞれにある孔は、これ
ら２つの円板を軸線を合わせて単に、ただし相対
角度位置を正しく規定どうりにして重ね合わせた
ときに、ブリツジ２９が各スリツト２７に面して
存在することになるように設計されている。

第６図から第８図までに示された実施例におい
ては、これらの孔はすべて、半径上に揃つて配置
された幅の狭い半径方向のスリツトであつて、円
板２５に形成されているスリツト２７の幅は、円
板２６のスリツト２８の幅（それは典型的には２
mmのオーダー）より少しく大きくなつており、ス
リツト２７相互間を隔てているブリツジ３０はす
べて、それらが２つの円板の共通軸線に近付く程
広くなつている。

スリツト２７，２８は真つ直ぐな半径方向であ
る以外の形状にもされうる。例えば、対応するそ
れぞれの半径に対して傾いている直線セグメント
に沿つて、または、同心にある円弧に沿つて、ま
たは螺旋の弧（螺旋がクロスする場合もある）に
沿つて存在するようにできる。

いずれの場合もこれらスリツトは、側方壁が単
局面で規定されているので、金属板を単に打抜き
するだけで形成されうる。

いずれの場合も、各スリツトの中央部に相対し
て１つの障害物が設けられるが、その障害物の両
脇には空いたスペースがあつて、それらスペース
は、火災を生成する燃料混合気がそこを通つて妨
害されずにエアボツクス１の外方へ放出されうる
ための十分な広さを有している。

この障害物（ブリツジ）は、普通には前例とは
同様に、エアボツクスの出口のレベルにあつて、
各ブリツジはそれが属する放出オリフイスを横切
つてそれを相等しい２つの半部づつに分けてい
る。

この場合にも、円板においてはやはり、加圧空
気だけが通るための追加の孔が形成されてもよ
い。

燃料と空気の混合気の流れの調整は、それら両
成分の流量に所定値を与えることによつて一度限
りで行われ得る。そしてその際の両成分の流量比
は、完全燃焼の化学量論的関係式に応じた比より
も、標準的に要求される最小量だけ空気を過剰に
した比とされるが、そこで、ニードル１１を備え
ていない孔１７，２４を経て供給されうる空気量
が考慮に入れられる。

１つの有利な変形実施例においては、両成分の
流量または圧力が所望によつて調節されうるが、
この際はもちろん、混合気の組成がそれの最適の
値に近くなるように考慮される。

したがつて、バーナーの加熱パワーが「調整」
されうる。

この、本発明によるバーナーでの調整は、きわ
めて広い範囲にわたつて可能である。何故なら
ば、バーナーが発生しうる加熱パワーの最大値と
最小値の比が、従来公知の大気圧型バーナーの構
造では４を超えることが困難であるのに対し、こ
のバーナーでは20以上、つまり範囲としては１か
ら20以上にもなるからである。

したがつて上述したバーナーが発生する加熱パ
ワーを所望によつて2kwから30kwまたはそれ以
上の間において受けることができる。すなわち、
加熱パワーの値は、火災が暗い所でやつと小さい
青いビードのように見えるという程に小さくされ
た場合のきわめて小さい最小値から、ガスの供給
網圧力のような元圧力と加圧空気の元圧力とで決
まる最大値まで、放出オリフイスの寸法の各々の
場合ついて変えられる。

前述した実施例のどの方式を採るにしても、結
果的に、その構造と作用が十分に上記の広い範囲
を満たしうるようなバーナーが得られる。

これらバーナーは、従来公知のバーナーに比し
て多数の利点を有するが、特にそれらを挙げるな
らば、 エアボツクスの孔のある領域で決まるバーナー
の全体面積にわたつて極めて良好な燃焼が得ら
れ、それにより、燃焼生成物の中の望ましくない
有害ガス（一酸化炭素や酸化窒素のような）の割
合を減らすとか、場合によつてはなくすることが
でき、 加熱パワーの調節が、最小値と最大値の比が
１：20を超えうるという極めて広い範囲にわたつ
て、極めて簡単に行われうる、ということであ
る。

自明のことであり、またなお前述したことから
も知られるように、本発明は、前述においては特
定の場合を示した応用方式や実施態様のバーナに
限るものでなく、それのすべての変形を含むもの
である。それらを特に挙げるならば、 − 火炎１３が垂直に上昇するのではなく、例え
ば垂直方向下向きとか水平方向になるようにし
たバーナ、 − 火炎のカーペツトを形成する元になる多孔壁
の形が、前述したような平らなワツシヤのよう
な形ではなく、例えば、平らな円板の形とか、
平らで細長い長方形つまり一種の点火された斜
面（ignited ramp）を形成する形とか、単局
面の筒形面（円筒またはその他）の形とか、半
球面の形とか、球面の形（ただしこの場合、ガ
スと空気が半径方向に入る所を除く）であるよ
うなバーナ、がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明による１つのガスバー
ナのそれぞれ軸方向断面図と平面図（第１図は第
２図のＩ−Ｉ断面、第２図は半分を示す）、第３
図は第１図の１部分を拡大して示す詳細図、第４
図と第５図は上記バーナの１部分を形成している
多孔壁の、それぞれ外面の１部分と内面の１部分
を拡大して示す図、第６図は本発明によるガスバ
ーナの１つの変形の平面図、第７図と第８図はこ
のバーナのそれぞれ軸方向断面図と平面図の拡大
図（第７図は第８図の−断面）である。 １……エアボツクス、３……多孔壁、５……オ
リフイス、７……ガスフイードタンク、１０……
多孔仕切板、１１……管状ニードル、１２……ノ
ズル、１３……火炎生成場所、１４……スポツト
状面取り部、１５……溝、１６……機械的障害物
（ワイヤ）、１７……貫通孔（空気用）、２４……
補助オリフイス（空気用）、２５……多孔壁（内
側のもの）、２６……多孔壁（外側のもの）、２
７，２８……オリフイス、２９……機械的障害物
（ブリツジ）、３０……ブリツジ（２５の）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外方に向いた壁２５，２６が多数の小さい相
   互間隔で配置されたオリフイス２７，２８を有す
   る多孔壁になつているエアボツクス１とエアボツ
   クスの多孔壁に相対して位置し多孔板壁との間が
   そこを空気が自由に流通しうるように十分に離れ
   ている多孔の仕切板１０を有し、かつ、加圧ガス
   供給源と接続されているガス供給タンク７と、
   各々が前記仕切版の一つの孔の縁部に気密性を持
   つて結合されており、出口は前記多孔壁の一つの
   オリフイス５，２７，２８の入口部の中央領域に
   向けて開口してそのオリフイスと共に火炎１３の
   生成場所を形成する空気とガスの燃料混合気を放
   出させるためのノズル１２を規定している複数の
   管状のニードル１１とを含むガスバーナにおい
   て、 エアボツクス１が加圧空気源に接続されてお
   り、各オリフイス５，２７，２８が少なくとも一
   つの円筒形の孔で構成されており前記ニードルを
   出て周囲の空気の流れの中へと向うガスのジエツ
   トの向きを変えるように各ニードル１１の軸線の
   延長上に対応するオリフイスの出口の中央部領域
   を横切る機械的障害物１６，２９が配置されてお
   り、エアボツクスの多孔壁が、互いに重ね合され
   て一方のものは外側、他方のものは内側にある２
   つの壁２５，２６で構成され、それらの壁の孔２
   ７，２８は、内側壁の孔の中央領域において外側
   壁が機械的障害となるブリツジ２９で形成するよ
   うに、相互にずれた位置にあることを特徴とする
   ガスバーナ。 ２ オリフイス２７，２８が互いに平行な縁部を
   もつた長い孔であり、それらのオリフイスの長さ
   方向に互いに方向が揃えられている請求項１記載
   のガスバーナ。 ３ 重ね合された２つの壁２５，２６が円板形で
   あり、それらに形成されたオリフイス２７，２８
   が半径方向に延びている孔である請求項２に掲載
   のガスバーナ。 ４ 内側壁２５のオリフイス２７相互間に形成さ
   れているブリツジ３０が、重ね合されている壁に
   おいてそれらが位置する領域が壁の軸線に近い程
   広くなつている請求項３記載のガスバーナ。 ５ 内側壁２５の厚さが外側壁２６の厚さより大
   きい請求項１ないし４のいずれか一項に記載のガ
   スバーナ。 ６ 重ね合わせた壁２５，２６の各々の厚さが１
   〜２mmのオーダーであり、それら壁に形成されて
   いる孔２７，２８は、幅が２mmのオーダーの打抜
   きされたスリツトである請求項１ないし５のいず
   れか一項に記載のガスバーナ。 ７ エアボツクス１が概ね厚いホツトケーキのよ
   うな円筒形をなしており、ガスフイードタンク７
   が中空のリングの形をなし、エアボツクスの中で
   それと同心的に配置されている請求項１ないし６
   記載のいずれか一項に記載のガスバーナ。