专利名称：冲压成型金属燃烧器及该冲压成型金属燃烧器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种将预先混合的燃料气体与空气的混合气供给至燃烧孔并使之燃烧的、通过冲压加工金属板而形成的冲压成型金属燃烧器及其制造方法。
背景技术：
以前，作为冲压成型金属燃烧器，有一种通过将薄壁金属板冲压加工成折曲状态，而形成具有混合气通路和与该混合气通路相连接的燃烧头的扁平燃烧单元(例如，参照实开平1-144616号公报或实开平3-64314号公报)。其中，在所述燃烧头的前端面形成有多个狭缝孔形状的燃烧孔。
实开平1-144616号公报所公开的技术特征在于将燃烧头的前端面设置成由2个斜面构成的山形，并在各斜面上形成所述的狭缝孔形状的燃烧孔。另外，实开平3-64314号公报所公开的技术特征在于相对形成在燃烧头的前端面的狭缝孔形状的燃烧孔，在其正下方位置设置有与气流平行的整流板。
在此，为了开发新的冲压成型金属燃烧器，设想在实开平1-144616号公报的山形的燃烧头上组配实开平3-64314号公报的整流板，且利用实开平1-144616号公报的增强棱形成该整流板。例如，可形成如图6～图8及图9(a)所示的冲压成型金属燃烧器。在图6中，表示在从孔口210连接的混合气通路240的下游侧(图6的上端侧)形成燃烧头230的冲压成型金属燃烧器。所述燃烧头的截面形状，也是如图7所示的那样形成由第1斜面231与第2斜面232构成的山形，并在各斜面上形成有狭缝孔形状的燃烧孔261。即，形成山形的燃烧孔面250。图8中的符号30表示减压壁部件，该减压壁部件30如图6所示对于冲压成型金属燃烧器以从外侧包覆其燃烧头230的方式进行安装。在这样的山形的燃烧头230上，如图8所示相对整流板270平行供给的混合气从山形燃烧头的宽度方向(图8的左右方向)两侧的两燃烧孔261.261沿左右方向斜向喷出。其结果，如图9(a)所示从各燃烧孔稍向左右两侧扩散形成2个独立的内焰510、510，外焰520包含着2个同焰以对于左右方向宽度胀大一些的状态向上方延伸。即，外焰520并不是单纯向与整流板平行的前进的方向延伸，而通过从各燃烧孔261、261沿左右方向斜向喷出混合气来增大混合气与二次空气的接触的结果、外焰520以沿左右方向膨胀的状态向上方延伸。
另外，也考虑利用实开平1-144616号公报的增强棱形成整流板，并且不将燃烧头设为山形而设为平坦的形状，并对于该平坦的燃烧头形成2个狭缝孔形状的燃烧孔。即，将燃烧孔面形成为平坦面。在这种情况下，如图9(b)所示，从各燃烧孔262、262，2个独立的内焰511、511沿与整流板270相平行的混合气的前进方向(上方)延伸，外焰521以包含该2个内焰511、511的状态单纯向上方延伸。这时，外焰521的根部的膨胀比图9(a)的山形的情况要小，外焰521的左右方向的宽度变狭窄。
但是，在这些方案的冲压成型金属燃烧器中，有以下不良现象。即，该冲压成型金属燃烧器被设置在各种燃烧设备(例如，煤气热水器)，但随着该燃烧设备的大型化等，追求宽度宽的燃烧范围。当以最大能量进行燃烧时，使气体喷出流速进一步加快，其结果将产生提升(lifting)或振动燃烧的问题，若以最小能量进行燃烧，则由于火焰过热而产生烧红或变形的问题。尤其在所述的两种方案中，由于2个内焰510、510、511、511在根部相接触，而在前端侧相互独立，故2个内焰之间的结合力倾向于变弱。这样，即使在所述两方案的任意一个中，在保持宽的度宽燃烧范围改变燃烧量时，存在着混合气等条件稍有变动就不能保持内焰510、510的火焰不稳定的不良现象。而且，若不能保持稳定状态、燃料气体与一次空气的混合比暂时变动形成偏差，则易产生吹散的不能维持火焰的稳定形成的不现象。并且，由于所述混合比的偏差，使所述2个内焰510、510、511、511相互干涉配合其保持性变差，而导致火焰不稳定化的结果，易产生整个燃烧器形成共振发出噪音的振动燃烧的不良现象。
而且，也考虑追加用于可解除针对这些不良现象的吸收振动的特别的部件、或开发通过控制燃烧来极力降低不良现象的产生用的软件等对策，但这样必须追加新的部件、或软件的开发、安装等导致制造成本上涨。
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而做出的，其目的在于提供一种通过提高内焰的结合力而得以形成难产生吹散等的稳定的火焰的冲压成型金属燃烧器。并实现以低成本制造如所述那样的冲压成型金属燃烧器。
为了实现所述目的，在本发明中，以由冲压加工折曲形成金属板材，并对于构成燃烧孔面的燃烧头的前端面以沿宽度方向延伸的方式开有狭缝孔状的燃烧孔的冲压成型金属燃烧器作为对象，具有以下特定事项。即，由相互定位于同一平面上的一对平坦壁部形成所述燃烧孔面；所述一对平坦壁部的接合部侧分别被呈直角折曲、形成向所述燃烧头的内侧空间以密接状态垂下的一对垂下壁部来进行连续；作为所述燃烧孔，以从所述一对平坦壁部的各外侧位置分别向接合部侧相对向延伸且向所述燃烧头的内侧连续延伸到所述一对垂下壁部的一部分的方式开设；由所述一对垂下壁部的其它部分形成整流板。
在本发明的冲压成型金属燃烧器的情况下，由一对平坦壁部作为同一平面形成燃烧孔面，开在该燃烧孔面上的燃烧孔沿宽度方向连续，且向燃烧头的内侧连续到一部分垂下壁部形成该燃烧孔，由此即使存在由所述垂下壁部的其它部分构成的整流板也能在燃烧孔面上形成外观上一体结合的一个内焰。即，由于燃烧孔连续到一部分垂下壁部从燃烧孔面到燃烧头的内侧位置形成，故在燃烧头的内侧空间由整流板分为2部分的混合气在从燃烧孔面喷出时改变多种喷出方向并且在沿其各种方向喷出的混合气的流向上产生流速差。其结果，即使从整流板的两侧向燃烧孔面喷出混合气，也不会在燃烧孔面形成如以往那样的独立的2个内焰而形成沿燃烧头的宽度方向形成一体结合的1个内焰。这样，即使在混合气的混合比上暂时地产生偏差，也与如以往那样由喷出的混合气形成独立的2个内焰的情况不相同，能够难以引起吹散火焰的保持力高。其结果，即使进行在宽的燃烧范围内的燃烧工作也难发生振动燃烧并能够避免燃烧噪音的产生。并且，与以往的山形燃烧孔面的情况相比，外焰根部的膨胀也变小为窄宽度的尖锐的火焰形状且内焰如上所述因沿宽度方向相互结合呈一体化而整体的火焰长也变短。其结果，由于燃烧加热对象物与火焰前端之间的间隔也比以往的变短，能够可靠地预估燃烧反应的结束，故也得以减少CO的排出量。加之，由于可由利用金属板材的冲压加工及折曲来形成发挥这样的作用的冲压成型金属燃烧器，而无需追加特别的其它部件等，故可提供一种不会导致制造成本的增加的冲压成型金属燃烧器。
此外，本发明的冲压成型金属燃烧器，可适用以气体燃料(煤气)为燃料的煤气燃烧器、及以液体燃料(石油等)为燃料的气化式重油燃烧器中任一种。另外，本发明的冲压成型金属燃烧器，适用一次空气率不足100％的本生燃烧方式或半本生燃烧方式，但也可适用一次空气率为100％以上的全一次空气燃烧方式。
在所述冲压成型金属燃烧器的发明中，如上所述，通过进一步追加特定事项，可获得更具体的实现和进一步的效果。即，使混合气从所述燃烧头的内侧空间平行于所述整流板向所述燃烧孔流动，设定所述燃烧孔小于所述燃烧头的内侧空间的内宽长度，另一方面，所述垂下壁部从所述燃烧孔面垂下相当于在所述内宽的两侧分别加上所述金属板材的板厚的燃烧头的外宽的至少一半的长度。据此，使从整流板的两侧向燃烧孔面的宽度方向中央部位喷出的混合气，在燃烧孔面形成相互结合呈一体化的内焰的程度上并使喷出方向多样化产生流速差，而另一方面除以之外成为可抑制不过度混乱的状态。作为进一步的附加事项，所述燃烧孔从所述燃烧孔面位置朝向燃烧头的内侧连续开设至所述垂下壁部的垂下长度的一半的范围的位置。通过进一步追加这样的特定事项，而更加可靠地产生所述喷出方向的多样化及那些混合气的流速差，并得以更加可靠地实现内焰的一体结合及火焰的保持力的增大。并且，通过由燃烧孔形成部分以外的垂下壁部形成的整流板的存在，也可得到充分的冷却效果。
另外，在如上所述冲压成型金属燃烧器的制造方法的发明中，具有以下特定事项。即，在金属板材的中央位置设定呈一直线状延伸的向内折曲线，并在将该向内折曲线夹在中间的分别以等距离分开的两侧位置分别设定向外折曲线，以跨跃所述一对向外折曲线的状态分别贯通形成狭缝孔状的燃烧孔部分，然后，通过将所述金属板材在所述向内折曲线位置折入使之重叠，另一方面，在所述一对向外折曲线位置分别呈直角向外折曲，使从所述向内折曲线位置到各向外折曲线位置的金属板材部分相互密接形成一对垂下壁部，同时形成连续至该一对垂下壁部的一部分的燃烧孔。
根据该冲压成型金属燃烧器的制造方法，能够可靠地制造燃烧孔不但存在各平坦壁部而且连续到一部分垂下壁部的第1项发明的冲压成型金属燃烧器。
如上所述，根据第1项～第3项中的任意一个冲压成型金属燃烧器，由一对平坦壁部作为同一平面形成燃烧孔面，沿宽度方向相连续且向燃烧头的内侧连续到一部分垂下壁部形成开在该燃烧孔面上的燃烧孔，因此可使由所述垂下壁部的其它部分构成的整流板分分开的混合以相对燃烧孔面的宽度方向中央部位改变多种喷出方向且具有流速差的状态喷出，据此，能够在所述燃烧孔面上形成外观上一体结合的一个内焰。这样，即使在混合气的混合比上暂时产生偏差，也与如以往那样由喷出的混合气形成独立的2个内焰的情况不相同，能够难以引起吹散火焰的保持力高。其结果，即使进行在宽的燃烧范围内的燃烧工作也难发生振动燃烧并能够避免燃烧噪音的产生。并且，与以往的山形的燃烧孔面的情况相比，外焰根部的膨胀也变小为窄宽度的尖锐的火焰形状且整体的火焰长也变短，其结果，在对燃烧加热对象物的燃烧加热时能够可靠地预估燃烧反应的结束，也可实现CO排出量的减少化。而且，不用适用特别的其它部件的追加或复杂的燃烧控制、由利用金属板材的冲压加工及折曲来简单容易地制造发挥如所述那样的效果的冲压成型金属燃烧器。
尤其是，根据第2项发明，在从整流板的两侧向燃烧孔面的宽度方向中央部位喷出的混合气的状态，不但抑制过度的乱流状态的发生，而且能够在燃烧孔面上可靠地形成相互一体结合的内焰的程度上使喷出方向多样化产生流速差。
根据第3项发明，更加可靠地产生所述喷出方向的多样化及那些混合气的流速差，也可更加可靠地实现内焰的一体结合及火焰的保持力的增大。而且，可由燃烧孔形成部分以外的垂下壁部形成能够充分发挥冷却效果的整流板。
另一方面，根据第4项发明的冲压成型金属燃烧器的制造方法，能够可靠地制造所述第1项发明的冲压成型金属燃烧器，并可靠地达成其效果。
所述的本发明的冲压成型金属燃烧器，可作为各种燃烧装置的燃烧器利用。例如，可作为煤气热水器、重油热水器等的燃烧器利用。在作为所述热水器等的燃烧器使用时，只要通过将本发明的冲压成型金属燃烧器设为单位燃烧器，并根据所要求的燃烧能力使多个该单位燃烧器重叠配合一体组装，而构成所述燃烧器即可。
图1是表示本发明实施例的立体图。
图2是图1的燃烧头的局部放大图。
图3是燃烧头的放大横剖视图。
图4是表示为了制造图1的冲压成型金属燃烧器而对金属板材施以冲压加工后、折曲加工前的展开状态的一次加工件的俯视图。
图5是表示气体变动量及CO值的关系与振动发生区域的关系的6是运用以往技术的第1方案的燃烧器的立体图。
图7是图6的燃烧器的燃烧头的局部放大图。
图8是图6的燃烧器的燃烧头的放大横剖视图。
图9是表示在燃烧孔面的内焰及外焰的状况的剖视说明图，(a)表示第1方案的状况、(b)表示第2方案的状况、(c)表示本发明的实施例的状况。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。
图1是表示本发明的实施例的冲压成型金属燃烧器。该金属燃烧器，对于压力燃烧器主体2安装固定有减压壁部件3。
所述压力燃烧器主体2如后述使用金属板材经冲压加工及折曲加工形成，作为整体形成扁平的箱形状。而且，所述压力燃烧器主体2，在下端部一侧连接有从开口的孔口21以横向呈V字形的方式延伸的凸出部22，并在上端部侧形成有燃烧头23。在所述凸出部22的内部，分区形成有从所述孔口21到燃烧头23的内侧空间相连通的混合气通路24。
在所述燃烧头23的前端面上形成有燃烧孔面25，在该燃烧孔面25上如图2所示对于燃烧孔面25的长方向每规定间隔开有沿宽度方向(短方向)延伸的狭缝孔状的多个燃烧孔26、26、…。即，沿内外方向相贯通形成多个燃烧孔26。所述燃烧孔面25，以宽度方向两侧的平坦壁部41、41被配置在同一平面上并在整体上构成平坦面的方式形成，所述一对平坦壁部41、41在为接合部侧的宽度方向中央位置、分别沿为燃烧头23的内侧空间的混合气通路24侧呈直角折曲、形成有垂下壁部42、42。该一对垂下壁部42、42以相互密接的状态由下端位置的折曲部42a进行连续。
所述燃烧孔26、26…以其宽度方向长度长的与短的2种交错排列的方式进行配置，据此，以增大从各燃烧孔26的火焰与外部的二次空气的接触面积。所述宽度方向长度长的燃烧孔26为主，短的燃烧孔26为辅。另外，所述各燃烧孔26，如图3所示从所述各平坦壁部41的宽度方向外侧位置到宽度方向中央位置相对向延伸，且以连续延伸到所述各垂下壁部42的一部分的方式形成。即各燃烧孔26不仅在燃烧孔面25开口、而以向为深度方向(图3的下方向)的燃烧头23的内侧连续开口到规定位置的方式形成。而且，由所述一对垂下壁部42、24的其它部分、即，由除各燃烧孔26的形成部分之外的其它部分，来形成整流板27。此外，图1～图3中的符号43是机体壁部，431是开在机体壁部43上的小连通孔。
若对于所述各燃烧孔26的尺寸设定进行更加具体地说明，则垂下壁部42的垂下长度(从燃烧孔面25深度方向的长度)B如下式(1)那样设定为与燃烧孔面25的宽度W(在构成一部分混合气通路24的燃烧头23的内侧空间的内宽上加上机体壁部43、43的两板厚t部分的尺寸)的一半尺寸同等以上的尺寸。
B≥(W/2) …(1)另外，各燃烧孔26的向垂下壁部42、42的形成深度(从圆弧面25到各燃烧孔26的尺寸)A，如下式(2)那样至少设定为比平坦壁部41的板壁厚t大且比垂下壁部42的垂下长度B的一半小。
t＜A＜(B/2) …(2)并且，规定各燃烧孔26的宽度方向长度(W-2C)的、各燃烧孔26的宽度方向端缘位置与燃烧孔面26的外侧端位置的间隔(从燃烧孔面26的外侧端位置到燃烧孔26的端缘位置的尺寸)C，如下式(3)那样设定为与机体壁部43的板厚t同等以上的尺寸。
C≥t …(3)在此，例示具体的尺寸，如下所述。即B＝5.0mm、W＝6.0mm、t＝0.4mm、A＝2.0mm、C＝0.7mm。
以上的尺寸设定，是按照以下的标准来设定的。即，式(1)是为了由垂下壁部42或整流板27发挥防止从燃烧孔面25的温度过热的冷却功能而求得的条件；式(2)是为了使对于燃烧孔26的宽度方向中央位置的混合气的喷出方向变化、且产生流速差发挥由后述的内焰51的一体结合增大火焰的保持力的功能而求得的条件。根据所述的式(1)及式(2)两式，能够发挥由所述内焰51的一体结合增大火焰的保持力的功能、又不会使混合气产生除此之外的过度的混乱、且能够实现混合气的冷却功能的条件。并且，式(3)是为了由产生在减压壁部件3的上端缘与燃烧孔面25的外侧端之间的负压区域增大火焰的根部的保持力而求得的条件。
以上的冲压成型金属燃烧器，利用规定尺寸的金属板材(例如不锈钢板)，通过在其上施以冲压加工而如图4所示形成表成有规定形状的凹凸形状或贯通孔的一次加工件4。该一次加工件4，在两侧部分夹着中央位置的向内折曲线X分别形成有孔口21的纵剖为二形状的部分40、凸出部22、小连通孔431、431、…及成为燃烧孔部分的规定数量的贯通孔44、44、…。所述各侧的贯通孔44、44、…以夹着向内折曲线X分别间隔在规定尺寸位置并为跨在预先设定的向外折曲线Y、Y上的状态的方式定位。在所述各侧的贯通孔44、44、…的外侧的规定位置设定有另一向外折曲线Z、Z。另外，在一侧部分额外形成有用于接合的折曲接合缘451～455。
其次，在所述一次加工件4的向内折曲线X处向内折入，接着在两向外折曲线Y、Y处向外折曲。据此，由夹向内折曲线X到两向外折曲线Y、Y的部分以相互密接的状态形成一对垂下壁部42、42的同时，形成所述各侧的贯通孔44、44、…相互连续形成各燃烧孔26。而且，进一步在两向外折贡线Z、Z向外折曲使周围重叠在一起后，折曲所述折曲接合缘451～455(参照图1)。据此，接合周围形成压力燃烧主体2，最后若安装减压壁部件3、则冲压成型金属燃烧器完成。
在以上结构的冲压成型金属燃烧器的情况，如在图3中用箭头表示从整流板27的上端相对各燃烧孔26的中央部位的混合气的流向那样，改变与整流板27相平行供给的混合气的喷出方向且在变化的各喷出方向的混合气中产生流速差。据此，在各燃烧孔26处如图9(c)所示通过整流板27而即使分开混合气也可形成一体结合的内焰51，由此，形成难发生吹散的保持力高的为焰5。并且，外焰52与图9(a)或(b)的情况相比为膨胀小的尖锐形状、火焰高也变短。根据这些，作为本实施例的振动燃烧的发生区域(振动发生区域)，如图5所示可设定为与图9(a)或(b)的振动燃烧的发生区域(振动发生区域)相比气体量变动更加剧烈的区域。据此，即使产生混合比的暂时变动，也难以发生振动燃烧，并能够避免燃烧噪音的产生。进而，也能够实现CO排出量(CO值)的减少化。而且，作为起到以上效果的燃烧器，可如所述冲压成型金属燃烧器那样通过使用金属板材的冲压加工及折曲加工来制造，也能够无需特别的部件的追加或复杂的燃烧控制用软件的应用。
此外，本发明并不只限于所述实施例，也包含其它多种实施例。即，在所述实施例中，作为燃烧孔26交错配置有长的与短的2种，但并不局限于此，也可为主要的长的1种。另外，也可以进一步加设小径圆孔等辅助燃烧孔。
另外，在所述实施例中，从平坦壁部41向垂下壁部42在向外折曲线Y位置呈直角折曲，但只要是燃烧孔面25与整流板27相垂直的位置关系，也可折曲为有角的直角、呈圆弧的直角、或者是阶梯状的斜面曲折等。
权利要求
1.一种冲压成型金属燃烧器，通过将金属板材冲压加工成折曲状态而形成，在构成燃烧孔面的燃烧头的前端面上开有沿宽度方向延伸的狭缝孔状的燃烧孔，其特征在于由相互定位于同一平面上的一对平坦壁部形成所述燃烧孔面，所述一对平坦壁部的接合部侧分别被直角折曲、形成向下连续的向所述燃烧头的内侧空间以密接状态垂下的一对垂下壁部，从所述一对平坦壁部的各外侧位置分别向接合部侧相对向地延伸、且向所述燃烧头的内侧连续延伸到所述一对垂下壁部的一部分开有所述燃烧孔，由所述一对垂下壁部的其它部分形成整流板。
2.如权利要求1所述的冲压成型金属燃烧器，其特征在于使混合气从所述燃烧头的内侧空间平行于所述整流板向所述燃烧孔流动，设定所述燃烧孔小于所述燃烧头的内侧空间的内宽长度，另一方面，所述垂下壁部从所述燃烧孔面垂下相当于在所述内宽的两侧分别加上所述金属板材的板厚的燃烧头的外宽的至少一半的长度。
3.如权利要求2所述的冲压成型金属燃烧器，其特征在于所述燃烧孔从所述燃烧孔面位置朝向燃烧头的内侧连续开设至所述垂下壁部的垂下长度的一半的范围的位置。
4.一种冲压成型金属燃烧器的制造方法，其特征在于在金属板材的中央位置设定呈一直线状延伸的向内折曲线，并在将该向内折曲线夹在中间的分别以等距离分开的两侧位置分别设定向外折曲线，以跨跃所述一对向外折曲线的状态分别贯通形成狭缝孔状的燃烧孔部分，然后，通过将所述金属板材在所述向内折曲线位置折入使之重叠，另一方面，在所述一对向外折曲线位置分别呈直角向外折曲，使从所述向内折曲线位置到各向外折曲线位置的金属板材部分相互密接形成一对垂下壁部，同时形成连续至该一对垂下壁部的一部分的燃烧孔。
全文摘要
一种冲压成型金属燃烧器，其中由一对平坦壁部(41)、(41)在同一平面上形成燃烧头(23)的燃烧孔面(25)，并形成从一对平坦壁部的接合部侧呈直角折曲向燃烧头内侧垂下的垂下壁部(42)、(42)。形成从各平坦壁部的外侧向中央延伸、且连续延伸到垂下壁部的上侧一部分的燃烧孔(26)。由垂下壁部的剩余的其它部分形成整流板(27)。通过对金属板材的冲压加工及折曲加工制造出构成一体的一对垂下壁部和一对平坦壁部。从整流板的上端向燃烧孔中央部使喷出的混合气呈多样化、且具有流速差。由此，可提供一种不会导致制造成本提高的，可形成不易产生吹散等的稳定火焰的，能够减少燃烧噪音及CO排出量的冲压成型金属燃烧器。
文档编号F23D14/08GK1576694SQ0315530
公开日2005年2月9日 申请日期2003年8月26日 优先权日2003年7月30日
发明者木村新悟, 松田昌明, 栗山靖隆, 高野秀树, 长谷川敬 申请人:上海能率有限公司