JP3836049B2 - Gas burner device with premixed pilot burner - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は温水ボイラや蒸気ボイラ等に装備される先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置の改良に関するものであり、パイロットバーナの着火火災の安定性を高めると共に構造の簡素化を図ることにより、製造コストの引下げと着火性能の向上並びに安定化を可能とした先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
発熱量が約30万kcal/h以上のガスバーナ装置に於いては、通常パイロットバーナによる着火方式が採用されており、このためのパイロットバーナとしては、安定したパイロット火炎が比較的容易に得られる元混合式パイロットバーナが、一般に広く利用されている。
【0003】
図6及び図7は、前記元混合式パイロットバーナの一例を示すものであり、パイロットバーナ本体30内で燃料ガスFと空気Aとを予かじめ所定の比率で混合させ、この混合ガスQをパイロット短管31及び袖火形成体32を通してパイロットヘッド33内へ噴出し、点火棒34の先端の発生スパークにより混合ガスQを着火、燃焼させ、所謂パイロット火炎を発生させるようにしたものである(実用新案登録第2583041号等)。
尚、図6及び図7に於いて35は固定用碍子、36はパイロットガスノズル、37は空気調整弁、38は点火棒固定具、39は覗窓、40はバックプレート、A0 は主燃焼空気流である。
【0004】
従前のこの種元混合式パイロットバーナは、▲1▼パイロットヘッド33先端の保炎部33aにより、所謂先混合保炎機能が得られること、▲2▼袖火形成体32により、パイロットヘッド33内に安定した袖火が形成されること、及び▲3▼空気Aと燃料ガスFとが比較的均一に予混合されること等によって、混合ガスQの空燃比λが多少変化しても比較的安定したパイロット火炎を保持することができ、優れた実用的効用を有するものである。
【0005】
しかし、当該元混合式パイロットバーナに於いても解決すべき多くの問題点が残されており、その中でも、▲1▼予混合用の空気Aと燃料ガスFの両方の供給量を高精度で夫々調整する必要があり、操作に相当の熟練を要するだけでなく、調整に多くの手数を必要とすること、▲2▼予混合ガスQの空燃比λが所定の範囲内に入らないと、着火がし難いこと、及び▲3▼パイロットバーナの組立に多数の部品点数を必要とするため、製造コストの引下げを図り難いこと等が、大きな問題点となっている。
【0006】
一方、前記元混合式パイロットバーナに替わるものとして、従前から所謂先混合式パイロットバーナが開発されている。
当該先混合式パイロットバーナは、パイロット火炎を形成するための燃料ガスをノズル付短管からパイロット燃焼部へ噴出すると共に、この噴出した燃料ガスに主燃焼用空気流の一部を混合させ、点火棒先端からのスパークにより前記混合ガスを点火燃焼させる構成としたものである。
【0007】
しかし、当該先混合式パイロットバーナは主燃焼用空気流の影響を受け易く、特に主燃焼用空気流の流量が急激に変動した場合には、燃料ガスと空気との混合が十分に行なわれなくなり、結果として安定したパイロット火炎の形成・保持が出来なくなると云う基本的な弱点が存在する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は、従前の予混合式パイロットバーナや先混合式パイロットバーナに於ける上述の如き問題、即ち、前者にあっては予混合用の燃料ガスや空気の供給量の調整に手数が掛かるうえ、製造コストの引下げを図り難いこと、また、後者にあっては、主燃焼用空気流の変動によりパイロット火炎の安定性が損なわれ、その結果安定したパイロット火炎の形成・保持が困難になること等の問題を解決せんとするものであり、構造が簡単で製造コストの大幅な引下げが図れ、しかも主燃焼用空気流の変動に影響されることなく安定したパイロット火炎を形成・保持できるようにした先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、一側から燃焼用空気が供給される筒状のドラフトチューブ1と、前記ドラフトチューブ1内に配設され、一側から供給された燃料ガスFを先端部の外壁面に設けたガスノズル孔3dより放射状に噴出する二重筒状のマニホールド3と、前記ガスノズル孔3dより後方に位置してドラフトチューブ1とマニホールド3との間に配設され、マニホールド3の外側の第1空気通路8aに連通する燃焼空気取入孔5aを設けたエアーリング板5と、前記二重筒状マニホールド3の前面にその前端面と間隙Gを設けて固定され、中央部にマニホールド3の内側の第2空気通路8bに連通する空気取入孔6aを有する蓋板6と、前記第1空気通路8a内に燃料供給管12が配設され、そのパイロットノズル付短管13の先端部をエアーリング板5を挿通して前方へ突出せしめた先混合式パイロットバーナPと、エアーリング板5より前方へ突出させたパイロットノズル付短管12の少なくとも三方を囲繞する保護囲い板9と、前記パイロットノズル付短管12の近傍の間隙Gを閉塞する隙間密封板10とを発明の基本構成とするものである。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1の発明に於いて、保護囲い板のエアーリング板5からの突出長さを、パイロットノズル付短管13の突出長さより大きくするようにしたものである。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1の発明に於いて、ドラフトチューブ1及びマニホールド3を夫々円筒形及び二重円筒形とすると共に、両者を同芯状に配設するようにしたものである。
【0012】
請求項4の発明は、請求項1の発明に於いて、マニホールド3を形成する内パイプ3aの長さを外パイプ3bの長さより大きくし、外パイプ3bの前端面と蓋板6の内側面との間隙G0 を、内パイプ3aの前端面と蓋板7の内側面との間隙Gより大きくするようにしたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明に係る先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置の実施形態を説明する。
図1は、ガスバーナ装置の要部の一部縦断面図であり、図2は図1のイーイ視図、図3は図1のA部拡大図である。
【0014】
本発明に係るガスバーナ装置Bは主ガスバーナMと先混合式パイロットバーナPとから形成されており、先混合式パイロットバーナPは主ガスバーナMを構成するドラフトチューブ1とマニホールド3との間に挿入支持されている。
【0015】
前記主ガスバーナMは後端面か密閉された二重筒状のドラフトチューブ1と、ドラフトチューブ1の後端部からその内方へ空気Aを導入する空気供給管2と、ドラフトチューブ1の前方部の内方へ挿入した燃料ガスFを導入するマニホールド3と、ドラフトチューブ1の後端面より内方へ挿入され、マニホールド3内へ燃料ガスFを供給する燃料ガス供給管4と、マニホールド3の先端部外壁面に設けたガスノズル孔3dの内側に位置して、マニホールド3とドラフトチューブ1との間に配設した空気取入孔5aを有する鍔状のエアーリング板5と、マニホールド3の先端面と対向状に配設した空気取入孔6aを有する蓋板6及び蓋板6の支持体7等から形成されている。
【0016】
即ち、前記ドラフトチューブ1は厚さ5.8mm、外径216.3mm、長さ約350mmのSGP(200A)から形成されており、その後端面は端板(図示省略)により閉鎖されている。また、ドラフトチューブ1の外周面には鍔状のバックプレート1aが溶接されている。
【0017】
前記空気供給管2はドラフトチューブ1の後端面側に配設されており、ドラフトチューブ1の内方のマニホールド3とドラフトチューブ1との間(第1空気通路8a)及びマニホールド3の内方の第2空気通路8bへ夫々燃焼用空気Aを供給する。
尚、空気供給管2には空気供給量や空気供給圧の調整装置や遮断弁等が設けられているが、ここではその説明は省略する。
【0018】
前記マニホールド3は内パイプ3aと外パイプ3bとを同芯状に配設支持することにより二重筒状に形成されており、内・外両パイプ3a・3b間へは主燃焼用の燃料ガスFが供給される。
当該マニホールド3の後端部は後端板3cにより、また、前端部は前端板3eにより夫々密閉されている。更に、マニホールド3を形成する外管3bの先端部壁面には、複数個のガスノズル孔3d(4.2mmφ×22ケ)が穿設されており、当該ガスノズル孔3dから燃料ガスFが放射状に噴出される。
【0019】
尚、マニホールド3の前端部は、図3に示すように、内パイプ3aが外パイプ3bより約1mm長目に形成されている。
また、内パイプ3aの前方には約1mmの間隙Gを置いて後述する蓋板6が配設されている。その結果、外パイプ3bと蓋板6との間には約2mmの間隙G0 が形成されており、この間隙G、G0 を通して、マニホールド3の内方の第2空気通路8bを進行して来た空気Aの一部が、放射状に燃料Fと空気Aとの混合ガス内へ噴出され、燃料Fと空気Aとの混合がより一層促進されることになる。
【0020】
前記燃料ガス供給管4は、ドラフトチューブ1の後部端板を貫通してその内方へ挿入固定されており、マニホールド3の後方部へ連通されている。尚、当該燃料ガス供給管4にはガス量調整装置やガス圧調整装置、遮断弁等が設けられているが、ここではその説明を省略する。
【0021】
前記エアーリング板5は、マニホールド3の先端部外壁に設けたガスノズル孔3dの内側に位置して、ドラフトチューブ1とマニホールド3間の第1空気通路8a内に垂直状に設けられており、厚さ3mmの鋼板から形成されている。
当該エアーリング板5には直径約23mmの燃焼用の空気取入孔5aが11個穿設されており、この空気取入孔5aを通して燃焼用の空気Aが燃焼部へ供給されると共に、これに前記ガスノズル孔3dから放射状に噴出された燃料ガスFが混合され、更に前記間隙G、G0 を通して垂直状に噴出された空気流Aが混合ガス内へ混合されることになる。
【0022】
また、当該エアーリング板5の後述する先混合式パイロットバーナPが貫通する部分の近傍には、後述するように直径約3mmφのパイロットバーナ用空気取入孔5b(合計6ケ)が穿設されており、更にこれに付随するパイロット燃焼部の保護囲い板9や隙間密封板10が夫々固定されている。
【0023】
前記蓋板6は厚さ3mm、直径110mmの円板であり、その中央部分には、第2空気通路8bからの空気流A2 をバーナ燃焼部へ噴出するためのノズル孔6a(直径約6mm、8個)が穿設されている。
また、蓋板6は、その外周部の内側面が前述の通りマニホールドの内管3aの端面との間に間隙Gを形成するように、蓋板支持体7により支持固定されている。
【0024】
前記蓋板支持体7は、マニホールド3の内管3aの内方空間(即ち第2空気通路8b)内に挿着支持されており、これに直径6mmφ×6個の空気取入孔6aを穿設した蓋板6がマニホールド3の前端面と対向状に配設支持されている。
尚、第2空気通路8bを通して供給された空気Aの大部分は、前記空気取入孔6aを通してバーナ燃焼部へ供給され、また空気Aの一部は前記間隙G、G0 を通して混合ガス内へ放射状に噴出されて行く。
【0025】
前記先混合式パイロットバーナPは、ドラフトチューブ1とマニホールド3間の第1空気通路8a内に配設されており、図1、図2、図4及び図5に示すように、パイロットバーナ用燃料供給12とその先端に固定したパイロットノズル付短管13、点火棒14、フレームロッド15、アースロッド16等から構成されている。
【0026】
即ち、前記パイロットノズル付短管13は、エアーリング板5を挿通せしめてその前方部をエアーリング板5の前面側へ約5〜6mm程度突出させた状態で配設固定されており、パイロットノズル孔12aから燃料ガスFが放射状に噴出される。
【0027】
また、エアーリング板5の前記パイロットノズル付短管13が貫挿する部分の近傍には、6個の直径3mmφのパイロットバーナ用空気取入孔5bが穿設されており、この空気取入孔5bから空気通路8a内の空気Aの一部がパイロット燃焼用空気として噴出されることにより、エアーリング板5の前方空間部(パイロット燃焼部)17に燃料Fと空気Aの混合雰囲気が形成される。
【0028】
尚、前記点火棒14、フレームロッド15及びアースロッド16は、従前の元混合式パイロットバーナの場合と同様の機能を有するものであり、点火棒14は燃料ガスFと空気Aとの混合気に着火をさせ、これを燃焼させるものである。
また、フレームロッド15は炎検出型の安全装置であり、火炎の検知を行なうものである。具体的には、炎の整流作用を利用して火炎中を流れる電流を検知し、着火不良やパイロット火炎に異常が生じた場合には、これを検出して安全装置を作動させる。
更に、前記アースロッド16は、前記フレームロッド15による火炎検知を安定化させるものであり、接地面積を増加させることにより検知電流の安定化を図るものである。
【0029】
本発明に係るガスバーナ装置Bに於いては、先混合式パイロットバーナPのパイロットノズル付短管13がエアーリング板5を貫通する部分の近傍を、高さ約15mmの保護囲い板9をエアーリング板5の前面より突設することにより、三方から囲い込むようにしている。
即ち、この保護囲い板9により、パイロットノズル付短管13の近傍のパイロット燃焼部17は、空気取入孔5aを通して流入して来た空気流Aから区画されることになり、結果として空気取入孔5bから流入したパイロット燃焼用空気流Aとパイロットノズル孔12aから噴出したパイロット燃焼用燃料ガスFとの混合が、バーナ燃焼用空気流Aに影響されることなく安定に行なわれることになる。
【0030】
また、パイロット燃焼部17の近傍のマニホールド3と蓋板6間に形成した空気流A1 の噴出用間隙G、G0 は、前記隙間密封板10によって閉塞されている。
その結果、間隙G、G0 を通して噴出された空気流Aがパイロット燃焼部17へ直接流入することが阻止され、これによって、パイロット燃焼部17に於ける前記パイロット燃焼用燃料ガスFとパイロット燃焼用空気Aとの混合がより安定に行なわれる。
【0031】
尚、当該ガスバーナ装置Bの作動そのものは、従前のガスバーナ装置の作動と同一であるため、ここではその説明を省略する。
また、図に示した実施形態に於けるドラフトチューブ1の外径や長さ寸法、マニホールド3を形成する内管3a及び外管3bの外径や長さ寸法、パイロットノズル付短管13のエアーリング板5からの突出寸法、間隙G、G0 の寸法、保護囲い板9の枚数やその高さ寸法、保護囲い板9により囲うパイロット燃焼部17の範囲、各空気取入孔5a、5b、6a等の内径寸法等は、ガスバーナ装置Bの容量に応じて適宜に選定されるものである。
更に、図に示した実施形態では、ドラフトチューブ1やマニホールド3を円筒状の形態としているが、円筒状以外の形態、例えば角筒状であってもよいことは勿論である。
【0032】
【発明の効果】
本発明に於いては、エアーリング板5から前方へ突出せしめた先混合式パイロットバーナPのパイロットノズル付短管13の周囲を、パイロットノズル付短管13の突出長さより若干長目の保護囲い板9によって囲繞すると共に、パイロットノズル付短管13の近傍のマニホールド3と蓋板6と間隙G、G0 を隙間密封板10によって密封する構成としている。
その結果、先混合式パイロットバーナPのパイロット燃焼部17に於けるパイロット燃焼用燃料ガスFとパイロット燃焼用空気Aとの混合が、主燃焼空気流Aによって影響を受けることなしに安定して行なえることになり、より安定したパイロット火炎を形成することができる。
【0033】
また、パイロットバーナPの作動に際して必要とする調整作業は、主としてパイロット燃焼用燃料ガスFの供給量調整のみであるため、従前の元混合式パイロットバーナの場合に比較して調整に要する手数を大幅に削減することができると共に、着火不良やパイロット火炎が不安定になることが、極めて少なくなる。
【0034】
更に、パイロットバーナPを形成する部品点数が、元混合式パイロットバーナの場合に比較して大幅に少なくなり、結果としてガスバーナ装置Bの製造コストの引下げが可能となる。
本発明は上述の通り、優れた実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置の一部を省略した縦断面図である。
【図2】図1の一部を省略したイーイ視図である。
【図3】図1のA部の拡大図である。
【図4】先混合式パイロットバーナの要部を示す部分拡大縦断面図である。
【図5】図4のイーイ視図である。
【図6】従前の元混合式パイロットバーナの縦断面図である。
【図7】図6のイーイ視図である。
【符号の説明】
Bはガスバーナ装置、Mは主ガスバーナ、Pは先混合式パイロットバーナ、Fは燃料ガス、Aは空気、G・G0 は間隙、1はドラフトチューブ、1aはバックプレート、2は空気供給管、3はマニホールド、3aは内パイプ、3bは外パイプ、3cは後端板、3dはガスノズル孔、3eは前端板、4は燃料ガス供給管、5はエアーリング板、5aは燃焼用の空気取入孔、5bはパイロットバーナ用空気取入孔、6aは空気取入孔、7は蓋板支持体、8aは第1空気通路、8bは第2空気通路、9は保護囲い板、10は隙間密封板、12はパイロットバーナ用の燃料供給管、12aはパイロットノズル孔、13はパイロットノズル付短管、14は点火棒、15はフレームロッド、16はアースロッド、17はパイロット燃焼部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a gas burner device equipped with a premixed pilot burner equipped in a hot water boiler, a steam boiler, etc., and by improving the stability of the ignition fire of the pilot burner and simplifying the structure, The present invention relates to a gas burner apparatus equipped with a premixed pilot burner capable of reducing manufacturing costs, improving ignition performance, and stabilizing.
[0002]
[Prior art]
In a gas burner apparatus having a calorific value of about 300,000 kcal / h or more, an ignition method using a pilot burner is usually employed, and as a pilot burner for this purpose, a stable pilot flame can be obtained relatively easily. Mixed pilot burners are generally widely used.
[0003]
FIGS. 6 and 7 show an example of the original mixed pilot burner. The fuel gas F and the air A are mixed in a predetermined ratio in the
6 and 7, 35 is a fixing insulator, 36 is a pilot gas nozzle, 37 is an air regulating valve, 38 is an ignition rod fixture, 39 is a viewing window, 40 is a back plate, and A 0 is main combustion air. Current.
[0004]
This conventional seed mixing type pilot burner has the following features: (1) a so-called premixed flame holding function is obtained by the
[0005]
However, there are still many problems to be solved in the original mixed pilot burner. Among them, (1) the supply amounts of both the premixing air A and the fuel gas F are highly accurate. It is necessary to adjust each, and not only a considerable skill is required for the operation, but also a lot of work is required for the adjustment. (2) If the air-fuel ratio λ of the premixed gas Q is not within a predetermined range, It is difficult to ignite and (3) a large number of parts are required for assembling the pilot burner, which makes it difficult to reduce the manufacturing cost.
[0006]
On the other hand, a so-called premixed pilot burner has been developed as an alternative to the former mixed pilot burner.
The premixed pilot burner injects a fuel gas for forming a pilot flame from a short tube with a nozzle to the pilot combustion section, and mixes a part of the main combustion air flow with the injected fuel gas to ignite the fuel. The mixed gas is ignited and burned by a spark from the tip of the rod.
[0007]
However, the premixed pilot burner is easily influenced by the main combustion air flow, and particularly when the flow rate of the main combustion air flow fluctuates rapidly, the fuel gas and the air are not sufficiently mixed. As a result, there is a basic weakness that a stable pilot flame cannot be formed and maintained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has the above-mentioned problems in the conventional premixed pilot burner and the premixed pilot burner, that is, in the former, it takes time to adjust the supply amount of fuel gas and air for premixing. It is difficult to reduce the manufacturing cost, and in the latter case, the stability of the pilot flame is impaired due to fluctuations in the main combustion air flow, and as a result, it is difficult to form and maintain a stable pilot flame. The structure is simple, the manufacturing cost can be greatly reduced, and a stable pilot flame can be formed and maintained without being affected by fluctuations in the main combustion air flow. A gas burner device provided with the premixed pilot burner is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0010]
The invention according to claim 2 is the invention according to
[0011]
The invention of
[0012]
The invention of claim 4 is the invention of
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a gas burner apparatus provided with a premixed pilot burner according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view of a main part of the gas burner device, FIG. 2 is a view as seen from FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
[0014]
The gas burner apparatus B according to the present invention is formed of a main gas burner M and a premixed pilot burner P, and the premixed pilot burner P is inserted and supported between a
[0015]
The main gas burner M includes a double
[0016]
That is, the
[0017]
The air supply pipe 2 is disposed on the rear end face side of the
The air supply pipe 2 is provided with an air supply amount / air supply pressure adjusting device, a shutoff valve, and the like, but the description thereof is omitted here.
[0018]
The
The rear end portion of the
[0019]
As shown in FIG. 3, the front end of the
Further, a
[0020]
The fuel gas supply pipe 4 passes through the rear end plate of the
[0021]
The
The
[0022]
Further, as will be described later, pilot burner
[0023]
The
Further, the
[0024]
The lid plate support 7 is inserted and supported in the inner space (that is, the
Incidentally, most of the supply air A through the
[0025]
The premixed pilot burner P is disposed in the
[0026]
That is, the
[0027]
In addition, six pilot burner
[0028]
The
The
Further, the
[0029]
In the gas burner apparatus B according to the present invention, the
That is, the
[0030]
Further, the gaps G and G 0 for ejecting the air flow A 1 formed between the manifold 3 in the vicinity of the
As a result, the air flow A ejected through the gaps G and G 0 is prevented from flowing directly into the
[0031]
In addition, since the operation | movement itself of the said gas burner apparatus B is the same as the operation | movement of the conventional gas burner apparatus, the description is abbreviate | omitted here.
Also, the outer diameter and length of the
Furthermore, in the embodiment shown in the figure, the
[0032]
【The invention's effect】
In the present invention, the periphery of the
As a result, the mixing of the pilot combustion fuel gas F and the pilot combustion air A in the
[0033]
Further, since the adjustment work required for the operation of the pilot burner P is mainly only the adjustment of the supply amount of the pilot combustion fuel gas F, the labor required for the adjustment is greatly increased as compared with the former original mixed pilot burner. In addition, the ignition failure and the pilot flame are extremely less likely to become unstable.
[0034]
Further, the number of parts forming the pilot burner P is significantly reduced as compared with the case of the original mixed pilot burner, and as a result, the manufacturing cost of the gas burner device B can be reduced.
As described above, the present invention has excellent practical utility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view in which a part of a gas burner device including a premixed pilot burner according to an embodiment of the present invention is omitted.
FIG. 2 is an easy view in which a part of FIG. 1 is omitted.
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG.
FIG. 4 is a partially enlarged longitudinal sectional view showing a main part of a premixed pilot burner.
FIG. 5 is a view as seen from FIG.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a conventional former mixed pilot burner.
7 is a view as seen from the easy view of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
B is a gas burner device, M is a main gas burner, P is a premixed pilot burner, F is fuel gas, A is air, G · G 0 is a gap, 1 is a draft tube, 1a is a back plate, 2 is an air supply pipe, 3 is a manifold, 3a is an inner pipe, 3b is an outer pipe, 3c is a rear end plate, 3d is a gas nozzle hole, 3e is a front end plate, 4 is a fuel gas supply pipe, 5 is an air ring plate, and 5a is an air intake for combustion.
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