JP3996139B2 - 筒状バーナ - Google Patents

Description

本発明は、多数の炎孔を有する複数の短冊状の燃焼板を筒状に組み合わせて構成される燃焼筒を備える筒状バーナに関する。

従来、この種の筒状バーナでは、周方向に複数の窓枠を有するフレームを用い、各窓枠に外方から各燃焼板を嵌め込み、各燃焼板の周縁部外面に当接する保護枠をフレームにねじ止めして、各燃焼板をフレームに固定することにより燃焼筒を組立てるようにしている(例えば、特許文献１参照)。

このものでは、複数の窓枠を有する複雑な構造のフレームと各燃焼板の保護枠とが必要で、部品点数が増し、更に、組立てにも手間がかかり、コストが高くなる不具合があった。

そこで、本願出願人は、先に、特願２００３−１１６３７４号により、多数の炎孔を有する複数の短冊状の燃焼板を筒状に組み合わせて構成される燃焼筒と、燃焼筒の内側を軸方向にのびる連結部材と、連結部材の両端に固定される一対の押え板とを備え、各押え板を燃焼筒の各端面に該各端面に重なる各端面パッキンを介して当接させて、両押え板により燃焼筒を軸方向両側から挟持するようにした筒状バーナを提案している。これによれば、複雑な構造のフレームや保護枠が不要になり、組立ても容易になって、コストダウンを図れる。

但し、燃焼筒を軸方向から挟持するだけでは、各燃焼板が径方向外方にずれて、各燃焼板間に隙間が空き、そこからのガス漏れを生ずる可能性がある。そこで、上記先願のものでは、各押え板の外周に、軸方向内方に屈曲する筒状のフランジ部を曲成し、このフランジ部で燃焼筒の端部外面を囲って、燃焼板が径方向外方にずれることを防止できるようにしている。

ここで、燃焼板を径方向のガタツキを生ずることなく保持するためには、燃焼筒の端部外面に押え板のフランジ部をきつく外嵌させる必要があるが、これでは、燃焼筒に対する押え板の組み付け時に燃焼板の端部外面をフランジ部で削ってしまうことがあり、押え板の組み付けが困難になる。特に、各燃焼板間のシール性を向上させるために、複数の燃焼板を、各燃焼板間に各燃焼板の側縁に沿うサイドパッキンを介設した状態で筒状に組み合わせて燃焼筒を構成する場合、サイドパッキンが所定の締め代分圧縮されるように各燃焼板を径方向内方に強く締め付けることが必要になる。そのためには、フランジ部の内径を自由状態での燃焼筒の外径より小さくする必要があり、押え板の組み付けが非常に困難になる。
実公昭４４−２６３４号公報

本発明は、以上の点に鑑み、各燃焼板を径方向内方に締め付けられるようにして、且つ、押え板の組付けを容易にし、燃焼板間からのガス漏れを生じない組立性に優れた筒状バーナを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明では、多数の炎孔を有する複数の短冊状の燃焼板を筒状に組み合わせて構成される燃焼筒と、燃焼筒の内側を軸方向にのびる連結部材と、連結部材の両端に固定される一対の押え板とを備え、各押え板を燃焼筒の各端面に該各端面に重なる各端面パッキンを介して当接させて、両押え板により燃焼筒を軸方向両側から挟持するようにした筒状バーナにおいて、各端面パッキンの外周に、各燃焼板の端部外面に重なる外周パッキン部を延出すると共に、各押え板の外周に、軸方向内方に屈曲する筒状のフランジ部を曲成して、このフランジ部の内面と各燃焼板の端部外面との間に外周パッキン部が所定の締め代分だけ圧縮されて挟み込まれるようにすると共に、燃焼筒の外面の外周パッキン部に対し軸方向内方に隣接する部分に、複数の燃焼板を筒状に結束するリング部材を装着し、各燃焼板の端部外面と各押え板のフランジ部の内面との間に生ずる隙間をリング部材により閉塞している。

上記の構成によれば、フランジ部の内径を燃焼筒の端部の外径より外周パッキン部の圧縮状態での厚さ分だけ大きく設定できる。そのため、燃焼筒に対する押え板の組み付け時に、燃焼板の端部外面がフランジ部で削られることはない。また、燃焼筒の端面側から軸方向内方にフランジ部が進行するのに伴い、外周パッキン部はその基端側からフランジ部の内面と燃焼板の端部外面との間に圧縮されつつ無理なく挟み込まれる。換言すれば、フランジ部は、軸方向内方への押し込みにより、外周パッキン部を燃焼板の端部外面との間に挟みこむようにして燃焼筒の端部外面にスムーズに外嵌される。従って、燃焼筒に対する押え板の組み付けが容易になる。

燃焼筒の端部に押え板を組み付けた状態では、外周パッキン部の圧縮反力により、各燃焼板が径方向内方に締め付けられ、各燃焼板が径方向にガタツクことなくしっかりと保持される。従って、燃焼板が径方向外方にずれて、燃焼板間に隙間が空き、そこからのガス漏れを生ずるといった不具合を確実に防止することができる。また、複数の燃焼板を、各燃焼板間に各燃焼板の側縁に沿うサイドパッキンを介設した状態で筒状に組み合わせて燃焼筒を構成する場合、燃焼筒に対する押え板の組み付けを容易にするために、フランジ部の内径を自由状態での燃焼筒の端部の外径より大きく設定しても、外周パッキン部の圧縮反力により各燃焼板を径方向内方に強く締め付けて、サイドパッキンを圧縮することができる。従って、この場合にも、押え板の組み付けを容易にし、且つ、燃焼板間のサイドパッキンによるシール性も確保できる。

ところで、上記した端面パッキンやサイドパッキンは、一般に、セラミック繊維にバインダを含浸させて成形したセラミックパッキンで構成される。セラミックパッキンは耐熱性はあるものの、時間の経過でバインダが次第に熱分解して消失し、厚みが減少する(痩せる)。そして、外周パッキン部が痩せると、燃焼板の締め付け力が低下する。その結果、燃焼板が径方向外方にずれて、燃焼板間に隙間が空き、ガス漏れを生じてしまうおそれがある。更に、パッキンの劣化が進むと、外周パッキン部が端面パッキンから分離して、押え板のフランジ部と燃焼板の端部外面との間の隙間から抜け落ちてしまうことがある。そして、抜け落ちた外周パッキン部が炎に触れて燃焼不良を生ずるおそれもある。

然し、本発明によれば、外周パッキン部が痩せて、燃焼板の締め付け力が低下しても、燃焼筒を構成する複数の燃焼板はリング部材により筒状に結束されているため、燃焼板が径方向外方にずれて、燃焼板間に隙間が空くようなことはなく、燃焼板間からのガス漏れは防止される。また、外周パッキン部が端面パッキンから分離しても、燃焼板の端部外面と押え板のフランジ部の内面との間の隙間からパッキンの延出部が抜け落ちることは、この隙間を閉塞するリング部材により阻止される。従って、外周パッキン部が炎に触れて燃焼不良を生ずることも防止される。このように、パッキンの劣化に起因する不具合が解消されるため、パッキンの劣化による寿命の制限が緩和され、耐久性が向上する。

ここで、外周パッキン部の抜け落ちを阻止するには、リング部材が燃焼板の端部外面と押え板のフランジ部の内面との間の隙間を閉塞する位置から軸方向内方にずれないようにすることが必要になる。この場合、リング部材を押え板のフランジ部の内側に押し込んだ後、フランジ部の端縁を部分的に径方向内方にかしめ、このかしめ部によりリング部材のずれを防止することが考えられるが、これでは手間がかかる。

そのため、各燃焼板の端部外面に、径方向内方に窪む窪み部を形成し、各押え板のフランジ部の内径を、このフランジ部の内面と窪み部との間に外周パッキン部が所定の締め代分だけ圧縮されて挟み込まれるように設定すると共に、リング部材を窪み部に係合するように装着することが望ましい。これによれば、窪み部の軸方向内端の段差がストッパとなって、リング部材のずれが防止される。従って、リング部材のずれを防止するための後加工が不要になり、コストダウンを図る上で有利である。

ところで、各燃焼板間にサイドパッキンを介設する場合、初めに各燃焼板を径方向内方に強く締め付けてサイドパッキンを圧縮し、サイドパッキンを燃焼板になじませることが必要になる。ここで、このような強い締め付け力をリング部材だけで得られれば、押え板のフランジ部により外周パッキン部を介して燃焼板を締め付けずに済む。然し、リング部材で燃焼板を締め付けると、燃焼板に対するリング部材の接触面積が狭いため、燃焼板に局部的な応力がかかり、リング部材だけで強い締め付け力を得ることは、燃焼板の強度上困難である。一方、押え板のフランジ部により外周パッキン部を介して燃焼板を締め付ける場合は、燃焼板に対する外周パッキン部の接触面積を広く確保できるため、燃焼板をこれに無理をかけずに強く締め付けることができる。そして、この締め付けによるサイドパッキンの圧縮で、サイドパッキンが燃焼板に一旦なじんでしまえば、外周パッキン部の劣化で締め付け力が低下しても、リング部材により燃焼板が筒状に結束されている限り、各燃焼板間のシール性は確保される。

但し、サイドパッキンが痩せて、サイドパッキンと燃焼板との間に隙間が空くとガス漏れを生ずる。この場合、リング部材を、複数の燃焼板を径方向内方に弾力的に締め付ける弾性リングで構成すれば、サイドパッキンが痩せるのに伴い弾性リングの弾力により燃焼板が径方向内方に押し込まれて、燃焼筒が縮径される。そのため、サイドパッキンと燃焼板との間に隙間が空くことはなく、ガス漏れが防止される。

図１は筒状バーナを示している。このバーナは、円筒状の燃焼筒１と、燃焼筒１の内側を軸方向にのびる連結部材２(図２、図３参照)と、連結部材２の両端に、燃焼筒１を軸方向両側から挟持するようにして固定される一対の押え板３，４と、一端側の押え板３の外面に固定した取付板５とを備え、給湯用熱源機や暖房機等の機器の器体内に取付板５において取付けられる。各押え板３，４は、図３に示す如く、燃焼筒１の各端面に該各端面に重なる各端面パッキン６を介して当接する。

燃焼筒１は、図２及び図４に示す如く、多数の炎孔７ａを有するセラミック製の短冊状の燃焼板７の複数枚(例えば、６枚)を筒状に組み合わせて構成される。各燃焼板７，７間には、燃焼板７の側縁に沿うサイドパッキン８が介設されている。尚、燃焼板７の端部寄りの部分には炎孔７ａは形成されていないが、燃焼板７の成形時の収縮率の均一化等の成形上の理由により、燃焼板７の端部寄りの部分に盲孔状のダミー炎孔７ｂを形成している。

図３(ａ)を参照して、取付板５の中央部にはガス流入口５ａが開設されている。そして、環状に形成した一端側の押え板３の外面に、取付板５をガス流入口５ａが押え板３の内周空間に臨むようにスポット溶接等で固定している。また、連結部材２は角筒状であって、一端部が取付板５のガス流入口５ａの周縁部内面にスポット溶接等で固定される。従って、一端側の押え板３は、連結部材２の一端部に取付板５を介して固定されることになる。連結部材２の周面には多数の透孔２ａが形成されており、ガス流入口５ａから流入する燃料ガスと一次空気との混合ガスがこれら透孔２ａを介して燃焼筒１内に供給され、各燃焼板６の炎孔６ａから噴出して燃焼する。ここで、連結部材２は、燃焼筒１内に混合ガスを均一に分布させるための分布管として機能する。

連結部材２の他端部にはキャップ２ｂが固着されており、このキャップ２ｂには、環状に形成した他端側の押え板４の内周に嵌挿される凸部２ｃが形成されている。バーナの組立てに際しては、先ず、燃焼筒１に連結部材２を挿入して、燃焼筒１の一端面に、一端側の押え板３を端面パッキン６を介して当接させ、次に、燃焼筒１の他端面に、他端側の押え板４を端面パッキン６を介して当接させる。この際、押え板４の内周に凸部２ｃが嵌挿される。そして、最後に凸部２ｃを軸方向内方に押し潰す。これによれば、押え板４が軸方向内方に押圧された状態で連結部材２にかしめ固定されることになり、両押え板３，４間に燃焼筒１がしっかりと挟持される。

各押え板３，４の外周には、軸方向内方に屈曲する筒状のフランジ部３ａ，４ａが曲成されている。また、各燃焼板７の端部外面には、径方向内方に窪む窪み部７ｃが形成され、更に、端面パッキン６の外周には、図４に示す如く、各燃焼板７の窪み部７ｃに重なる外周パッキン部６ａが周方向の間隔を存して複数延出されている。更に、燃焼筒１の一端側と他端側の端部外面には、周囲１箇所を切欠いたＣ形の弾性リングから成るリング部材９が燃焼板７の窪み部７ｃに係合するように装着されており、リング部材９により複数の燃焼板７が筒状に結束されている。尚、本実施形態では、リング部材９を断面円形のばね材で形成しているが、断面角形のばね材で形成しても良い。

各押え板３，４を各端面パッキン６を介して燃焼筒１の各端面に当接させる際、フランジ部３ａ，４ａにより各外周パッキン部６ａが基端側から軸方向内方に折り曲げられて、図３(ｂ)に明示するように、各燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部３ａ，４ａの内面との間に各外周パッキン部６ａが挟み込まれる。ここで、フランジ部３ａ，４ａの内径は、このフランジ部３ａ，４ａの内面と窪み部７ｃとの間に外周パッキン部６ａが所定の締め代分だけ圧縮されて挟み込まれるように設定されている。そのため、外周フランジ部６ａの圧縮反力により燃焼板７が径方向内方に締め付けられ、この締め付け力で各燃焼板７，７間のサイドパッキン８が圧縮される。これにより、サイドパッキン８が燃焼板７になじみ、各燃焼板７，７間のシール性が確保される。

ところで、外周パッキン部６ａを設けずに、フランジ部３ａ，４ａで燃焼板７を径方向内方に締め付けるには、フランジ部３ａ，４ａの内径を燃焼筒１の端部の自由状態(サイドパッキン８の圧縮前の状態)での外径よりも小さくする必要がある。そのため、燃焼筒１に対する押え板３，４の組み付け時に燃焼板７の端部外面をフランジ部３ａ，４ａで削ってしまうことがあり、押え板３，４の組み付けが非常に困難になる。これに対し、本実施形態では、フランジ部３ａ，４ａの内径を燃焼筒１の端部の自由状態での外径より外周パッキン部６ａの圧縮状態での厚さ分だけ大きく設定できる。そのため、燃焼筒１に対する押え板３，４の組み付け時に、燃焼板７の端部外面がフランジ部３ａ，４ａで削られることはなく、燃焼筒１に対する押え板３，４の組み付けが容易になる。更に、本実施形態では、フランジ部３ａ，４ａの軸方向内端部に、軸方向内方に向かって拡径するテーパー部３ｂ，４ｂを形成している。そのため、押え板３，４の組み付け時にフランジ部３ａ，４ａの端縁が外周パッキン部６ａに食い込むようなことが防止され、燃焼筒１に対する押え板３，４の組み付けが一層容易になる。

また、燃焼板７の窪み部７ｃの軸方向長さはフランジ部３ａ，４ａの軸方向長さより短く設定されている。そして、各押え板３，４の組み付け時にリング部材９がフランジ部３ａ，４ａ，に押されて軸方向内方にずれても、燃焼板７の窪み部７ｃの軸方向内端の段差でリング部材９のそれ以上のずれが阻止されるため、リング部材９は、フランジ部３ａ，４ａの内側から抜け出ることはない。従って、リング部材９は、燃焼筒１の外面の外周パッキン部６ａに対し軸方向内方に隣接する部分に確実に保持される。そして、燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部３ａ，４ａの内面との間の隙間がリング部材９により閉塞される。

ここで、端面パッキン６およびサイドパッキン８は、セラミック繊維にバインダを含浸させて成形したセラミックパッキンで構成されており、時間の経過でバインダが次第に熱分解して消失し、厚みが減少する(痩せる)。そして、外周パッキン部６ａが痩せると、燃焼板７の締め付け力が低下する。然し、燃焼板７はリング部材９により筒状に結束されているため、燃焼板７が径方向外方にずれて、燃焼板７，７間からのガス漏れを生ずるようなことは防止される。また、サイドパッキン８が痩せると、弾性リングで構成されるリング部材９の弾力により、各燃焼板７はサイドパッキン８が痩せ分だけ燃焼板７，７間の隙間を詰めるように径方向内方に押し動かされ、燃焼筒１がサイドパッキン８の痩せ分だけ縮径される。従って、サイドパッキン８が痩せても、燃焼板７，７間のシール性は確保され、ガス漏れは確実に防止される。

外周パッキン部６ａの劣化が更に進むと、外周パッキン部６ａが端面パッキン６から分離することがあるが、燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部３ａ，４ａの内面との間の隙間はリング部材９により閉塞されているため、この隙間から外周パッキン部６ａが抜け落ちることない。従って、抜け落ちた外周パッキン部６ａが炎に触れて燃焼不良を生ずるようなことは確実に防止される。尚、リング部材９による燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部３ａ，４ａの内面との間の隙間の閉塞の程度は、外周パッキン部６ａの抜けを阻止できる程度であれば十分であり、この隙間を完全に閉塞しなくても良い。また、燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部３ａ，４ａの内面との間の隙間の開口端となるフランジ部３ａ，４ａの軸方向内端部の隙間が外周パッキン部６ａの抜けを阻止できる程度に閉塞される限り、リング部材９がフランジ部３ａ，４ａの内側から部分的に露出していても良い。但し、リング部材９の熱による劣化を抑制するには、本実施形態のように、リング部材９をフランジ部３ａ，４ａの内側に完全に収めることが望ましい。

以上、各燃焼板７，７間にサイドパッキン８を介設する実施形態について説明したが、燃焼板７の側縁を隣接する燃焼板７の側縁に直接接触させてサイドパッキン８を省略することも可能である。この場合は、サイドパッキン８の痩せに応じて燃焼筒１を縮径させる必要はない。従って、リング部材９は複数の燃焼板７を筒状に単純に結束するだけで良い。図５はこのような実施形態を示している。このものでは、リング部材９を、周囲１箇所にスポット溶接のための突合せ部９ａを有するバンドで構成し、このバンド(リング部材)９を、燃焼筒１の各端部の外面に、上記実施形態と同様に燃焼板７の各端部の窪み部７ｃに係合するように装着して、複数の燃焼板７を結束している。そして、押え板４のフランジ部４ａにバンド９の突合せ部９ａに対応するスリット状の切欠き４ｃを形成し、燃焼筒１の端部に、押え板４を端面パッキン６を挟むようにして装着したときに、突合せ部９ａが切欠き４ｃに挿入されるようにしている。このものでも、燃焼板７の窪み部７ｃとフランジ部４ａの内面との間の隙間はバンド９により閉塞され、この隙間から外周パッキン部６ａが抜け落ちることが防止される。ここで、図５には、一端側の押え板３が示されていないが、この押え板３のフランジ部３ａにも、燃焼筒１の一端側の端部外面に装着するバンドの突合せ部に対応する切欠きを形成する。尚、バンド９の突合せ部９ａは、燃焼筒１の端部外面へのバンド９の装着工程の前後何れでスポット溶接しても良い。

また、各燃焼板７，７間にサイドパッキン８を介設するバーナであっても、サイドパッキン８の痩せによるガス漏れが左程問題にならない場合には、リング部材９として上記バンドを用いても良い。また、上記実施形態では、端面パッキン６の外周に、複数の燃焼板７に対応する複数の外周パッキン部６ａを延出したが、端面パッキン６の外周に軸方向に屈曲する筒状の外周パッキン部を延出することも可能である。

本発明の第１実施形態の筒状バーナの平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図。 (ａ)図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した断面図、(ｂ)図３(ａ)の丸ｂで囲った部分の拡大断面図。 図１のバーナの燃焼筒の斜視図。 本発明の第２実施形態の筒状バーナの要部の分解状態の斜視図。

符号の説明

１…燃焼筒、２…連結部材、３，４…押え板、３ａ，４ａ…フランジ部、６…端面パッキン、６ａ…外周パッキン部、７…燃焼板、７ａ…炎孔、７ｃ…窪み部、８…サイドパッキン、９…リング部材。

Claims (3)

1. 多数の炎孔を有する複数の短冊状の燃焼板を筒状に組み合わせて構成される燃焼筒と、燃焼筒の内側を軸方向にのびる連結部材と、連結部材の両端に固定される一対の押え板とを備え、各押え板を燃焼筒の各端面に該各端面に重なる各端面パッキンを介して当接させて、両押え板により燃焼筒を軸方向両側から挟持するようにした筒状バーナにおいて、
   各端面パッキンの外周に、各燃焼板の端部外面に重なる外周パッキン部を延出すると共に、各押え板の外周に、軸方向内方に屈曲する筒状のフランジ部を曲成して、このフランジ部の内面と各燃焼板の端部外面との間に外周パッキン部が所定の締め代分だけ圧縮されて挟み込まれるようにすると共に、
   燃焼筒の外面の外周パッキン部に対し軸方向内方に隣接する部分に、複数の燃焼板を筒状に結束するリング部材を装着し、各燃焼板の端部外面と各押え板のフランジ部の内面との間に生ずる隙間をリング部材により閉塞することを特徴とする筒状バーナ。
2. 前記各燃焼板の端部外面に、径方向内方に窪む窪み部を形成し、前記各押え板のフランジ部の内径を、このフランジ部の内面と窪み部との間に前記外周パッキン部が所定の締め代分だけ圧縮されて挟み込まれるように設定すると共に、前記リング部材を窪み部に係合するように装着することを特徴とする請求項１記載の筒状バーナ。
3. 請求項１又は２に記載の筒状バーナであって、前記複数の燃焼板を、各燃焼板間に各燃焼板の側縁に沿うサイドパッキンを介設した状態で筒状に組み合わせて前記燃焼筒を構成するものにおいて、
   前記リング部材を、複数の燃焼板を径方向内方に弾力的に締め付ける弾性リングで構成することを特徴とする筒状バーナ。

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