JP2004324910A - 全周型バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】セラミックプレートを備える、構成が単純な全周型バーナを提供する。
【解決手段】全周型バーナ１０は、複数のセラミックプレート２６が組合された筒状のバーナ本体１４と、バーナ本体１４の内側を軸方向に伸びる連結部材と、連結部材１６の両端に固定された一対のサポート１８、２２とを備えている。そして、その一対のサポート１８、２２によってセラミックプレート２６の筒状組合せが保持されている。
上記の全周型バーナ１０は、連結部材１６と、その両端に固定された一対のサポート１８、２２のみによってセラミックプレート２６の組合せ状態を保持している。よって、全周型バーナ１０の構成が単純である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、全周型バーナに関するものである。特に、全周型バーナの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】筒状のバーナ本体を備える全周型バーナが知られている。
全周型バーナは、温水暖房機の熱交換器の加熱や、開放型暖房機に用いられる。バーナ本体には、板厚方向に貫通する多数の炎孔が形成されている。バーナ本体の内部には、その軸方向に伸びる分布管が配置されている。分布管は、ガスと空気の混合気をバーナ本体内部に供給する。混合気は、バーナ本体の炎孔から噴出して燃焼する。
バーナ本体を耐熱性が高いセラミック製とする場合、それを一体成形することが難しい。このため、バーナ本体には、複数のセラミックプレートが用いられている。
特許文献１に記載の全周型バーナにおいては、セラミックプレートを取付ける為に、底板と天板の外周部を複数の支柱が連結し、複数の窓枠が形成される。セラミックプレートの取付けは、その上に配置した保護枠を窓枠にスクリュウ止めすることによって行われている。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭４４−２６３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、バーナ本体をセラミック製とする場合には、複数のセラミックプレートを用いる必要がある。従来の全周型バーナでは、バーナ本体に複数のセラミックプレートを用いると、部品点数が多くなってしまっていた。例えば、実用新案文献１に記載の全周型バーナでは、セラミックプレートの取付けのために、底板、天板、支柱、保護枠、スクリュウを必要とする。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、セラミックプレートを備える構成が単純な全周型バーナを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用と効果】請求項１に記載の全周型バーナは、周方向に複数のセラミックプレートが組合わされた筒状のバーナ本体と、バーナ本体の内側をバーナ本体の軸方向に伸びる連結部材と、連結部材の両端に固定された１対のサポートとを備えている。そして、その１対のサポートによってセラミックプレートの筒状組合せが保持されている。
上記の全周型バーナは、連結部材と、その両端に固定された一対のサポートのみによってセラミックプレートの筒状組合せが保持されている。よって、全周型バーナの構成が単純である。
【０００７】
請求項１に記載の全周型バーナにおいて、連結部材は、分布管であることが好ましい（請求項２）。
上記の全周型バーナは、分布管をサポートの固定に兼用している。よって、全周型バーナの構成が単純である。
【０００８】
請求項１または２に記載の全周型バーナにおいて、セラミックプレートとサポートとの間にパッキンが介装されていることが好ましい（請求項３）。
セラミックプレートとサポートとの間にパッキンが介装されていると、その部分が確実にシールされるとともに、セラミックプレートの保持も確実に行われる。
【０００９】
請求項１〜３のいずれかに記載の全周型バーナにおいて、各セラミックプレートが１対のサポート間で挟持されていることが好ましい（請求項４）。
【００１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の全周型バーナにおいて、サポートの外周部には、セラミックプレートの端部外周を覆うフランジが設けられていることが好ましい（請求項５）。
サポートの外周部にセラミックプレートの端部外周を覆うフランジが設けられていると、セラミックプレートが分離してしまうのが防止される。
【００１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の全周型バーナにおいて、組合されたセラミックプレートに形成されている炎孔が、放射状に伸びていることが好ましい（請求項６）。
炎孔が放射状に伸びていると、燃焼時に炎孔に形成される燃焼炎が放射状に均一に分布する。
【００１２】
請求項１〜６のいずれかに記載の全周型バーナにおいて、周方向に分割されたセラミックプレート同士が接触していることが好ましい（請求項７）。
【００１３】
請求項７に記載の全周型バーナにおいて、セラミックプレート同士は、凹部と凸部が嵌合した状態で接触していることが好ましい（請求項８）。
セラミックプレート同士が凹部と凸部が嵌合した状態で接触していること、セラミックプレートがより確実に組合わされる。
【００１４】
請求項８に記載の全周型バーナにおいて、凹部と凸部は、バーナ本体の軸方向に伸びていることが好ましい（請求項９）。
【００１５】
【発明の実施の形態】後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（形態１） バーナは全周型である。円筒状のバーナ本体は、それぞれの外面が湾曲している４枚のセラミックプレートを組合せて構成されている。
（形態２） 円筒状のバーナ本体に形成されている炎孔は、外表面に対して直角に伸びている。即ち、放射状に伸びている。
（形態３）セラミックプレートの軸方向の端面が、分布管に固定されている基部押えプレートと端部押えプレートによって挟持されることによって、複数のセラミックプレートの組合せ状態が保持されて円筒状のバーナ本体が形成されている。
【００１６】
【実施例】本発明のバーナ１０に係る一実施例について、図面を参照しながら説明する。バーナ１０は、全周型である。
図１に示されているように、バーナ１０は、バーナ取付プレート１２、基部押えプレート２２、バーナ本体１４、分布管１６、端部押えプレート１８等から構成されている。
図２は、図１のバーナ１０から、バーナ本体１４と端部押えプレート１８を取外した状態を示している。バーナ取付プレート１２は、図３に良く示されているように円盤状であり、４つの貫通穴１２ａを有している。貫通穴１２ａは、バーナ１０を熱交換器３０に固定するためのものである（熱交換器３０については、後述にて詳細に説明する）。バーナ取付プレート１２には、外周部にフランジ２２ａが形成された基部押えプレート２２が、スポット溶接２３によって固定されている。
【００１７】
図２に示されているように、分布管１６には、多数の分布孔１６ｄが形成されている。分布管１６の内部は、バーナ取付プレート１２の中央部分に形成されている開口１２ｂによって外部と連通している。なお、図２では、分布孔１６ｄは一様の密度で配置されているが、その配置密度を調整することにより、バーナ本体１４の燃焼強さの分布を調整することができる。バーナ取付プレート１２の開口から分布管１６内にガスと空気の混合気を供給すると、分布孔１６ｄからの混合気の噴出は、分布管１６の基部側（バーナー取付プレート１２側）よりも端部側の方がより強い傾向を示す。分布管１６の端部は行き止まりになっているので、内部の圧力がより高くなるからである。そこで、分布孔１６ｄの分布密度を端部で低くし、基部で高くすることにより、分布管１６から噴出する混合気の分布を均一にすることができる。分布管１６から噴出する混合気の分布を均一にすることができると、バーナ本体１４の燃焼強さの分布も均一になる。
【００１８】
図３に示されているように、分布管１６の軸直角方向から見た形状は方形状である。分布管１６の基部（バーナ取付プレート１２側）には、外方に向いた４枚の基部取付片１６ａが形成され、端部（端部押えプレート１８側）には、内方に向いた４枚の端部取付片１６ｂが形成されている。分布管１６の基部取付片１６ａは、基部押えプレート２２に形成された方形状の開口２２ｂに入り込んで配置される。そして、分布管１６は、その基部取付片１６ａがバーナ取付プレート１２にスポット溶接２４で固定されることにより、バーナ取付プレート１２に取付けられる。端部取付片１６ｂのそれぞれには、スクリュウ穴１６ｃが１つずつ形成されている。
【００１９】
バーナ本体１４は、図４に示すセラミック製の４つのセラミックプレート２６を、図５に示すように組合せることによって筒状に構成されている。バーナ本体１４を構成する周方向に分割されたセラミックプレート２６同士の接触面は、研磨されていて密着する。このため、セラミックプレート２６間に石綿等のシール部材を設ける必要がない。なお、セラミックプレート２６には、図１に示されている多数の炎孔２６ａが開口しているが、図４、図５では、それらの炎孔２６ａを省略している。炎孔２６ａは、セラミックプレート２６の外表面に対して直角に伸びるように形成されている。なお、炎孔２６ａは、セラミックプレート２６の全面に亘って開口しているが、図１では、その一部のみを図示している。
【００２０】
図１、図６に示されているように、セラミックプレート２６が組合わされたバーナ本体１４は、基部押えプレート２２と端部押えプレート１８の間に配置される。端部押えプレート１８は、スクリュウ２８によって分布管１６の端部取付片１６ｂに取付けられる。端部押えプレート１８を分布管１６に取付けると、端部押えプレート１８と基部押えプレート２２が、バーナ本体１４をその軸方向に押え付ける。このため、バーナ本体１４のセラミックプレート２６は、組合わされた状態に保持される。この場合に、端部押えプレート１８とセラミックプレート２６との間、および基部押えプレート２２とセラミックプレート２６との間にセラミックウール等のパッキンを介装することが好ましい。このようにすると、セラミックプレート２６の長手方向寸法のバラツキや、分布管１６とセラミックプレート２６との熱膨張差を吸収することができる。
端部押えプレート１８と基部押えプレート２２は、バーナ本体１４の端部開口を閉じる機能を有している。分布管１６は、バーナ本体１４内に混合気を供給するためのものである。端部押えプレート１８、基部押えプレート２２、分布管１６は、セラミックプレート２６の組合せを保持している。このため、セラミックプレート２６の組合せ状態を保持するための部材を別に設ける必要がない。このため、構成が単純である。また、セラミックプレート２６の組合せ状態を保持するための部材をバーナ本体１４の外周外に配置する必要がなく、燃焼炎の周方向の均一性を乱すことがない。
【００２１】
基部押えプレート２２と端部押えプレート１８は、それぞれフランジ２２ａ、１８ａを有している。フランジ２２ａ、１８ａの高さは、例えば、５ｍｍ程度である。フランジ２２ａ、１８ａの内径と、バーナ本体１４の外径との間には隙間がある。この隙間は、例えば、０．５ｍｍ程度である。フランジ２２ａ、１８ａが設けられていることにより、セラミックプレート２６を組合せて装着するときに、その作業を容易に行うことができるとともに、セラミックプレート２６が外方に外れてしまうのが防止されている。
なお、分布管１６、端部押えプレート１８、基部押えプレート２２によるセラミックプレート２６の保持は、バーナ本体１４を軸方向に押え付けることによって行われるものに限られない。例えば、端部押えプレート１８のフランジ１８ａと基部押えプレート２２のフランジ２２ａと、バーナ本体１４の端部外周部との間に隙間を設けず、バーナ本体１４の端部外周部を締め付けることによってセラミックプレート２６の組合せ状態を保持することもできる。
【００２２】
図７は、熱交換器３０を模式的に示している。熱交換器３０は、外筒３２、バーナ１０、凝縮パイプ３４、加熱パイプ３６、第１ヘッダー３７、第２ヘッダー３８、第３ヘッダー４０等から構成されている。
外筒３２は円筒状であり、一方の端部に円盤状の端部プレート３２ａが設けられており、他方の端部に排気口３２ｂが開口している。また、外筒３２の排気口３２ｂ側の底部には、ドレイン３２ｃが設けられている。外筒３２の端部プレート３２ａ側の半分は加熱室３２ｄとされており、排気口３２ｂ側の半分は凝縮室３２ｅとされている。加熱室３２ｄと凝縮室３２ｅは、外筒３２の内面に形成された円盤状の仕切板３２ｆによって仕切られている。
凝縮パイプ３４は、２本が束になった螺旋状であり、凝縮室３２ｅ内に配置されている。凝縮パイプ３４の一端は第１ヘッダー３７に接続されており、他端は第２ヘッダー３８に接続されている。加熱パイプ３６も２本が束になった螺旋状であり、バーナ１０を取り巻くようにして加熱室３２ｄ内に配置されている。加熱パイプ３６の一端は第２ヘッダー３８に接続されており、他端は第３ヘッダー４０に接続されている。
【００２３】
バーナ１０にはガスと空気の混合気が供給され、バーナ本体１４の炎孔２６ａから噴出する。図８に示されているように、炎孔２６ａから噴出した混合気は、燃焼して燃焼炎４２を形成する。燃焼炎４２は、バーナ本体１４の周りで放射状に燃焼する。仕切板３２ｆが設けられていることにより、燃焼ガスが加熱パイプ３６を通過してから、凝縮室３２ｅに入るようにされている。
第１ヘッダー３７には、水道水等の冷水が供給される。第１ヘッダー３７に供給された冷水は、凝縮パイプ３４を通過する。また、バーナ１０で混合気が燃焼することによって発生する燃焼ガスは、凝縮室３２ｅと排気口３２ｂを通過して外部に排出される。燃焼ガスには、水蒸気が含まれている。このため、凝縮室３２ｅを通過する燃焼ガス中の水蒸気は、凝縮パイプ３４を通過している水道水によって潜熱が回収されて凝縮水４４になる。凝縮水４４は、ドレイン３２ｃから外部に排出される。一方、水蒸気から潜熱を回収した水道水は、温度が上昇してから第２ヘッダー３８に流入する。
【００２４】
２本の凝縮パイプ３４を通過してから第２ヘッダー３８に流入する水道水の温度は、それぞれの凝縮パイプ３４で差がある。この温度差は、第２ヘッダー３８内で水道水が混合することによって均一になる。温度が均一になった水道水は、加熱パイプ３６を通過する。加熱パイプ３６を通過する水道水は、バーナ１０で燃焼している燃焼炎４２によって加熱され、高温の温水になる。温水は、第３ヘッダー４０で混合して均一な温度になり、熱交換器３０の外部に送水される。温水温度は、コントローラ（図示省略）によってバーナ１０の燃焼強さが制御されることによって所定温度に維持される。温水は、暖房等に用いられる。
【００２５】
本実施例のバーナ本体１４を構成するセラミックプレート２６は、セラミック製である。このため、バーナ本体１４の耐熱性は、それを耐熱鋼製とした場合よりも高い。このため、耐熱鋼製のバーナ本体よりも、燃焼炎４２とバーナ本体１４の距離（図８の「ｄ」）を近づけることができる。よって、より弱い燃焼が可能になる。図９は、この効果を例示している。
図９の横軸はＴＤＲ（Ｔｕｒｎ Ｄｏｗｎ Ｒａｔｉｏ、絞り比）であり、縦軸はバーナの温度である。耐熱鋼製バーナのＴＤＲ範囲の下限は、耐熱鋼の許容温度から、３０％程度である。これに対して、セラミック製バーナの場合には、ＴＤＲ範囲の下限を１０％程度まで引き下げることができる。バーナ１０で弱く燃焼を行うことができると、図１０に示されているように、熱交換器３０を出る温水温度のバラツキを小さくすることができる。より弱く燃焼を行うことができると、燃焼強さの調整をより幅広く行うことができ、また燃焼のオン／オフ動作を減じることができるので、制御上のオーバーシュートやアンダーシュートが小さくなるからである。
【００２６】
また、上述したように、本実施例のセラミックプレート２６の炎孔２６ａは、セラミックプレート２６の外表面に対して直角に伸びるように形成されている。このため、燃焼炎４２は、放射状に燃焼する。従って。バーナ本体１４を取り巻くように配置される加熱パイプ３６を均等に効率良く加熱することができる。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
従って、以下に記載するように構成することもできる。
【００２８】
（１）図１１に示されているように、軸が並行な炎孔２６ａが形成されたセラミックプレート２６を組合せてバーナ本体１４を構成してもよい。軸が並行な炎孔２６は、容易に加工することができる。
【００２９】
（２）図１２に示されているような平板状のセラミックプレート２６を組合せ、バーナ本体１４を方形筒状に形成することもできる。また、図１２のように、セラミックプレート２６の接触面をバーナ本体１４の内方中心側に向かって傾斜させる（放射状にする）ことにより、セラミックプレート２６がより確実に組合わされる。
【００３０】
（３）セラミックプレート２６の接触面は、平面に限られない。例えば、図１３に示すように接触面を複数の面で構成してもよいし、凹部と凸部が嵌合するようにしてもよい。
【００３１】
（４）分布管１６は多角筒状に限られず、円筒状であってもよい。また、燃焼分布上、バーナ本体１４の内面形状と分布管１６の外面形状を同じにすることが好ましい。例えば、バーナ１４内面の軸直角方向断面が円状である場合には、分布管１６外面の軸直角方向断面も円状にする。
【００３２】
（５）セラミックプレート２６とセラミックプレートとの間に、セラミックウール等のパッキンを介装することもできる。このようにすると、シール性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るバーナの側面図。
【図２】実施例に係る分布管の側面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図。
【図４】実施例に係るセラミックプレート組合せ前の状態を示す模式的斜視図。
【図５】実施例に係るセラミックプレートを組合せた状態を示す模式的斜視図。
【図６】図１のＶＩ−ＶＩ線矢視図。
【図７】実施例に係る熱交換器の模式図構造図。
【図８】実施例に係るバーナの燃焼状態の説明図。
【図９】実施例に係る耐熱鋼製とセラミック製のバーナのＴＤＲ範囲を比較するグラフ。
【図１０】実施例に係る耐熱鋼製とセラミック製のバーナで温水温度のバラツキを比較するグラフ。
【図１１】軸が並行な炎孔が形成されたセラミックプレートが組合されたバーナ本体の断面図（変形例）。
【図１２】方形筒状のバーナ本体を示す（変形例）。
【図１３】複数の面から構成された接触面を有するバーナ本体を示す（変形例）。
【符号の説明】
１０：バーナ
１２：バーナ取付プレート、１２ａ：貫通穴
１４：バーナ本体
１６：分布管、１６ａ：基部取付片、１６ｂ：端部取付片、１６ｃ：スクリュウ穴、１６ｄ：分布孔
１８：端部押えプレート、１８ａ：フランジ
２２：基部押えプレート、２２ａ：フランジ、２２ｂ：開口
２３、２４：スポット溶接
２６：セラミックプレート、２６ａ：炎孔
２８：スクリュウ
３０：熱交換器
３２：外筒、３２ａ：端部プレート、３２ｂ：排気口、３２ｃ：ドレイン、３２ｄ：加熱室、３２ｅ：凝縮室、３２ｆ：仕切板
３４：凝縮パイプ
３６：加熱パイプ
３７：第１ヘッダー
３８：第２ヘッダー
４０：第３ヘッダー
４２：燃焼炎

Claims (9)

1. 周方向に複数のセラミックプレートが組合わされた筒状のバーナ本体と、
   バーナ本体の内側をバーナ本体の軸方向に伸びる連結部材と、
   連結部材の両端に固定された１対のサポートとを備えており、
   その１対のサポートによってセラミックプレートの筒状組合せが保持されていることを特徴とする全周型バーナ。
2. 連結部材は、分布管であることを特徴とする請求項１に記載の全周型バーナ。
3. セラミックプレートとサポートとの間にパッキンが介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の全周型バーナ。
4. 各セラミックプレートが１対のサポート間で挟持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の全周型バーナ。
5. サポートの外周部には、セラミックプレートの端部外周を覆うフランジが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の全周型バーナ。
6. 組合されたセラミックプレートに形成されている炎孔が、放射状に伸びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の全周型バーナ。
7. 周方向に分割されたセラミックプレート同士が接触していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の全周型バーナ。
8. セラミックプレート同士は、凹部と凸部が嵌合した状態で接触していることを特徴とする請求項７に記載の全周型バーナ。
9. 凹部と凸部は、バーナ本体の軸方向に伸びていることを特徴とする請求項８に記載の全周型バーナ。

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