JP5380304B2 - ガスボイラー用バーナー - Google Patents

Description

本発明は、天板の内部へガスと一次空気を安定して導入し、バーナー本体での着火性能と燃焼効率を向上させるために主炎口を傾斜部に設けることにより、炎の上昇を発生させずに、安定燃焼を実現するガスボイラー用バーナーに関するものである。

一般に、ガスボイラー又は石油ボイラーで使用されるバーナーは、ガス又は石油と空気を適度に混合し、燃焼を起こす装置であり、一次空気及び二次空気の混合比に従って、赤炎バーナー、ブンゼンバーナー、及びプレミックスガスバーナーとに分類される。

赤炎バーナーは、一般にガンタイプのバーナーに使用され、そのタイプのバーナーでは燃料が注入され、そして空気が燃料と混合され燃焼する。ブンセンタイプのバーナーは、ブンセンバーナー又はセミブンセンバーナーに分類され、まず注入された燃料と一次空気を混合し、そして実際に完全燃焼を起こすために追加の二次空気を供給し燃焼する。

プレミックスバーナーは、一次空気とのみ燃焼し、燃料と空気の混合率を高めるためにインペラを使用する。

上述した構成を持つ関連技術のブンセンバーナーでは、一般に、円形のバーナーに一つのベンチュリ管と一つのノズルユニットが装備されている。従って、使用頻度の高い時間帯などにガス供給圧が低下したり、外気温の低下に伴ってガスの体積が収縮したりしたときに、燃焼を安定させることが困難であった。

さらに、火炎を形成する炎口がバーナーカバーの側面に設けられているため、二次空気が炎口と垂直に供給されたときに、炎の上昇が発生し、二次空気の欠乏により炎口の上側で炎が不完全燃焼を引き起こす。また、バーナーの天板が熱の集中により過熱され、それによりバーナーの耐用期間が短くなるという問題もあった。

加えて、個々のベンチュリ管はバーナーの側面に取り付けられるため、バーナー全体の大型化を招いた。棒バーナーでは、炎口がバーナー上部の水平面を貫通して形成され、そのため二次空気が欠乏し、炎が長くなり、一酸化炭素や窒素酸化物などを発生させることとなる。また、複数の分離したバーナー部品を用意する必要があり、材料と製造コストの上昇を招く。従って、対策が必要である。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、バーナー本体の主炎口を通る炎の上昇を防ぐことができ、最も高効率の安定燃焼を達成できるガスボイラー用バーナーを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のガスボイラー用バーナーは、内部に空間をもつケーシングと、ケーシングの下面に接続され、ケーシングの内部へ外気を供給する送風機と、ケーシングの側面に接続され、ケーシングの内部に配置された前端を通してガスを高速で射出するノズルユニットと、ケーシングの底面から所定の距離を離して配置され、バーナー長手方向の両側に主炎口が規則的な間隔で形成されているバーナー天板と、バーナー天板の下側に接続されたバーナー底板とを備え、横断面が多角形に形成されているバーナー本体と、バーナー本体の一端側に配置され、ノズルユニットの前端から射出されたガスを一次空気と混合し、バーナー本体の内部に流入させるベンチュリ穴を備えたベンチュリプレートと、バーナー本体の他端側に配置され、ベンチュリプレートと対向するエンドプレートと、バーナー本体の内側中央に水平に配置され、ベンチュリ穴から流入したガスと一次空気の混合気をバーナー本体の内側上部へ導くガイドプレートとを含むことを特徴とする。

ここで、バーナー天板とバーナー底板は異なる材料からなるのが好ましい。例えば、バーナー天板をステンレススチールで製作し、バーナー底板をスチールで製作するのが好ましい。

また、好ましくは、バーナー天板が、着火を主炎口に移すための着火穴が形成された第一水平部と、第一水平部の長手方向の両側縁から外側へ所定の角度で下向きに折れ曲がるように一体形成された第一傾斜部とを備えている。バーナー底板は、第一傾斜部の下端縁から内側へ下向きに広がる第二傾斜部と、第二傾斜部に水平方向へ一体形成された第二水平部とを備えている。

この場合、主炎口は、バーナー天板の第一傾斜部を貫通するように形成されるのが好ましい。

また、第一傾斜部は、主炎口を通る炎の上昇を最小限に抑えるために、第一水平部に対して４０度〜５０度の角度で傾いているのが好ましい。

本発明の好ましい実施形態では、ベンチュリ穴から流入したガスと一次空気の混合気をバーナー天板側へ円滑に案内できるように、ガイドプレートの一端がベンチュリプレートに接し、ガイドプレートの他端がエンドプレートから離間するように配置されている。

ケーシングの内部には、少なくとも一つ以上のバーナー本体を設けるのが望ましい。

また、本発明のガスボイラー用バーナは、バーナー本体の下側に二次空気拡散プレートを備え、この拡散プレートに二次空気をバーナー本体の外周に供給する多数の二次空気孔を形成し、拡散プレートの一端をケーシング及びバーナー本体に接続し、拡散プレートの他端に上方へ折れ曲がる屈曲壁を形成し、屈曲壁にベンチュリプレートのベンチュリ穴に挿入される係止部を設けたことを特徴とする。

上記のように、本発明のガスボイラー用バーナーによれば、既存の円形バーナー又は瞬間棒タイプバーナーと置き換えることができ、主炎口を傾斜部に形成することで保炎効果を高め、主炎口の間に二次空気を常に供給することで火力を維持することができる。さらに、燃焼効率が相当改善することにより、一酸化炭素、窒素酸化物等の発生を減少させることができ、環境に優しいボイラーを構成できる。そしてさらに、バーナー本体の天板と底板を異なる材料で製作し、コストを削減でき、火炎の長さを短くして、バーナーの幅を縮小することも可能である。

加えて、ボイラーの全体のサイズが縮小することで、持ち運びや取付等について、更なる効果をもたらすことができる。

本発明によるガスボイラー用バーナーの全体的な構成説明図である。 本発明によるガスボイラー用バーナーの全体的な動作説明図である。 一次空気の流れを示すバーナー本体の縦断面図である。 二次空気の流れを示すケーシングの横断面図である。

上記のような構成をもつ、本発明によるガスボイラー用バーナーの実施態様について、以下に、添付の図面を参照にして説明する。

図１に本発明によるガスボイラー用バーナーの構成を示し、図２乃至図４に本発明によるガスボイラー用バーナーの動作を示した。

図１に示すように、このガスボイラーでは、熱交換器１の下側にバーナーのケーシング１０が配置され、ケーシング１０の内部空間にバーナー本体１００が設置されている。ケーシング１０の下部には送風機２０が接続され、送風機２０によって外気がケーシング１０の内部に供給される。ケーシング１０の側面にはノズルユニット３０が接続され、ケーシング１０の内部に配置されたノズルユニット３０の前端射出口から燃料ガスが高速で射出される。バーナー本体１００は、バーナー天板１１０の下側にバーナー底板１２０を組み合わせ、横断面が六角形の筒体１０１を構成し、筒体１０１がケーシング１０の底面から所定の距離を離して配置されている。バーナー天板１１０には、火炎を形成する複数の主炎口１１２が筒体１０１の長手方向の両側に所定の間隔をあけて規則的に配列されている。

バーナー本体１００の一端開放面はベンチュリプレート２００で覆われ、バーナー本体１００の他端面にエンドプレート３００（図３参照）がベンチュリプレート２００と対向するように設けられている。ベンチュリプレート２００には、ノズルユニット３０の前端と対向する位置にベンチュリ穴２１０が形成されている。ノズルユニット３０の前端から射出されたガスは、送風機２０からの一次空気と混合し、ベンチュリ穴２１０を通ってバーナー本体１００の内側に流入する。バーナー本体１００の内側には、高さ方向の中央部にガイドプレート４００が水平に配置されている。そして、ベンチュリ穴２１０から流入したガスと一次空気の混合気がガイドプレート４００によってバーナー本体１００の内側上部へ案内される。

バーナー天板１１０とバーナー底板１２０は異なる材料で製作されている。例えば、バーナー天板１１０はステンレススチールで製作され、バーナー底板１２０がスチールで製作されている。

バーナー天板１１０は、バーナー本体１００の頂部を水平方向に延びる第一水平部１１４と、第一水平部１１４から斜め下側へ広がる一対の第一傾斜部１１６とを備えている。第一水平部１１４の長手方向両端部には、着火を主炎口１１２へ順番に移すための着火穴１１３，１１３’が所定の間隔をあけて形成されている。第一傾斜部１１６は、第一水平部１１４の長手方向の両側縁から外側へ所定の角度で下向きに折れ曲がるように一体形成されている。バーナー底板１２０は、第一傾斜部１１６の下端縁から内側へ下向きに広がる一対の第二傾斜部１２２と、第二傾斜部１２２の下端間を水平方向へ延びるように一体形成された第二水平部１２４とを備えている。

なお、主炎口１１２は、バーナー天板１１０の第一傾斜部１１６を貫通するように形成されている。

第一傾斜部１１６は、主炎口１１２を通る炎の上昇を最小限に抑えるために、第一水平部１１４に対して４０度〜５０度の角度で傾斜している。

図３に示すように、ガイドプレート４００は、ベンチュリ穴２１０よりも高い位置で水平に配置され、一端がベンチュリプレート２００に当接し、他端がエンドプレート３００から離間している。そして、ノズルユニット３０からのガスと一次空気との混合気がベンチュリ穴２１０からガイドプレート４００の下側に流入し、ガイドプレート４００とエンドプレート３００との隙間を下から上に通過して、バーナー天板１１０の内側に導かれ、複数の主炎口１１２からバーナー本体１００の外部へスムーズに放出されるようになっている。

図４に示すように、ケーシング１００の内側には、例えば２本のバーナー本体１００が並設されている。

バーナー本体１００の下側には、二次空気拡散プレート５００が水平に設置されている。二次空気拡散プレート５００には、送風機２０からの二次空気をバーナー本体１００の外周に拡散させる多数の二次空気孔５２０が貫設されている。拡散プレート５００の一端は、ケーシング１０の周壁とバーナー本体１００の第二水平部１２４とに接続されている。拡散プレート５００の他端には、屈曲壁５１０（図１，２参照）が上方へ直角に折れ曲がるように形成されている。屈曲壁５１０には内側を開放した係止部５１２が形成され、係止部５１２をベンチュリ穴２１０に挿入することで、屈曲壁５１０がベンチュリプレート２００に取り付けられている。

次に、上記のように構成されたガスボイラー用バーナーの動作について説明する。

図２、図３に示すように、ガスボイラーの熱交換器１は、バーナー本体１００の上方に水を受ける水コンテナ（図示せず）と熱水コイル（図示せず）とを装備している。燃料ガスは、燃料供給器（図示せず）からノズルユニット３０に供給され、ノズルユニット３０の前端射出口からベンチュリプレート２００のベンチュリ穴２１０に射出される。射出されたガスは、図中の矢印で示すように、ノズルユニット３０周辺の一次空気を巻き込み、ベンチュリ穴２１０からバーナー本体１００の内部に供給される。

そして、燃料ガスと一次空気が、バーナー本体１００の内部を始端位置Ａから終端位置Ｂまで流れる過程で、ガイドプレート４００によって十分に混合され、混合ガスが終端位置Ｂにある隙間を通ってバーナー天板１１０の内側へ安定的に導入される（図２参照）。

さらに、バーナーの燃焼に必要な一次空気と二次空気が、送風機２０からケーシング１０の下部を通って二次空気拡散プレート５００とベンチュリプレート２００のベンチュリ穴２１０へ供給される。

二次空気拡散プレート５００には多数の二次空気孔５２０が形成されているため、送風機２０から供給された空気はこれらの孔５２０を通過し、二次空気としてバーナー本体１００の外側周辺へ均等に拡散した状態で供給される。

図３、図４に示すように、ガイドプレート４００の隙間を通ってバーナー天板１１０の内側へ供給された混合ガスは、第一水平部１１４の一端側にある着火穴１１３（図１参照）にて着火されたのち、着火を第一傾斜部１１６の一端側の主炎口１１２へ順番に移す。

さらに、第一水平部１１４の他端側にある着火穴１１３’にて混合ガスが着火され、第一傾斜部１１６の他端側にある主炎口１１２の周辺に着火が移り、その結果、図４に示すように、バーナー天板１１０の全ての主炎口１１２にわたって着火が起こる。

即ち、ノズルユニット３０により燃料と混合された一次空気はバーナー本体１００のガイドプレート４００を通過してバーナー天板１１０の内側へ流入し、そして同時に、送風機２０からの二次空気が拡散プレート５００の孔５２０を通過してバーナー本体１００の外側周辺へ供給され、すべての主炎口１１２に安定した火炎が形成される。

バーナー本体１００のバーナー天板１１０は、ステンレススチールで製作されているので、耐熱性が改善する。また、第一傾斜部１１６が４０度〜５０度の傾斜角度をもつため、主炎口１１２からの火炎の上昇を抑え、火炎を常に安定した状態に維持することができる。

以上の技術は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な改良、追加及び代用をすることが可能であることを認識されたい。。

本発明が提供するガスボイラー用バーナーによれば、バーナー本体の主炎口から炎の上昇を発生させずに、高性能燃焼と共に安定燃焼を実現することができる。

Claims (7)

1. 内部に空間をもつケーシングと；
   前記ケーシングの下面に接続され、ケーシングの内部へ外気を供給する送風機と；
   前記ケーシングの側面に接続され、ケーシング内部に配置された前端を通してガスを高速で射出するノズルユニットと；
   前記ケーシングの底面から所定の距離を離して配置され、バーナー長手方向の両側に主炎口が規則的な間隔で形成されているバーナー天板と、バーナー天板の下側に接続されたバーナー底板とを備え、横断面が多角形に形成されているバーナー本体と、
   前記バーナー本体の一端側に配置され、ノズルユニットの前端から射出されたガスを一次空気と混合し、バーナー本体の内部に流入させるベンチュリ穴を備えたベンチュリプレートと；
   前記バーナー本体の他端側に配置され、ベンチュリプレートと対向するエンドプレートと；
   前記バーナー本体の内側中央に水平に配置され、ベンチュリ穴から流入したガスと一次空気の混合気をバーナー本体の内側上部へ導くガイドプレートとを含み、
   前記バーナー天板は、主炎口に着火を移すための着火穴が形成された第一水平部と、第一水平部の長手方向の両側縁から外側へ所定の角度で下向きに折れ曲がるように一体形成された第一傾斜部とを備え、
   前記主炎口がバーナー天板の第一傾斜部を貫通するように形成されていることを特徴とするガスボイラー用バーナー。
2. 前記バーナー天板及びバーナー底板が異なる材料からなる、請求項１に記載のガスボイラー用バーナー。
3. 前記バーナー底板が、第一傾斜部の下端縁から内側へ下向きに広がる第二傾斜部と、第二傾斜部に水平方向へ一体形成された第二水平部とを備えている、請求項１に記載のガスボイラー用バーナー。
4. 前記第一傾斜部が、主炎口を通る炎の上昇を最小限にするために、第一水平部に対して４０度〜５０度の角度で傾いている、請求項３に記載のガスボイラー用バーナー。
5. 前記ガイドプレートは、ベンチュリ穴から流入したガスと一次空気の混合気をバーナー天板側へ円滑に流すために、一端がベンチュリプレートに接し、他端がエンドプレートから離間するように配置されている、請求項１に記載のガスボイラー用バーナー。
6. 前記ケーシングの内部に少なくとも一つ以上のバーナー本体が設けられている、請求項１に記載のガスボイラー用バーナー。
7. 前記バーナー本体の下側に二次空気拡散プレートを備え、該拡散プレートに二次空気をバーナー本体の外周に拡散させる多数の二次空気孔を形成し、該拡散プレートの一端をケーシングとバーナー本体に接続し、該拡散プレートの他端に上方へ折れ曲がる屈曲壁を形成し、屈曲壁にベンチュリプレートのベンチュリ穴に挿入される係止部を設けた、請求項１に記載のガスボイラー用バーナー。

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