JP2010516988A - ガスボイラー用バーナー - Google Patents

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Abstract

【課題】 バーナー天板の内側へ混合ガスを導入し、バーナー本体の外側に二次空気を供給し、主炎口をバーナー天板の傾斜部に設けることにより、炎の上昇を抑え、燃焼を安定させ、燃焼効率を向上させる。
【解決手段】 ケーシング10の下面に送風機20を接続し、外気をケーシング内に供給する。ケーシング10の側面にノズルユニットを接続し、燃料ガスをケーシング内に高速で射出する。バーナー本体100を天板110と底板120で断面多角形の筒形に形成し、筒体101をケーシング10の底面から所定の距離をおいて設置する。天板110の傾斜部116に複数の主炎口112を規則的な間隔で形成し、水平部114の着火穴113,113’から主炎口112に火移しを行う。バーナー本体100の一端側にベンチュリプレート200を配置し、一次空気を含む混合ガスをベンチュリ穴210からバーナー本体内に流入させる。バーナー本体100の内側中央にガイドプレート140を水平に配置し、混合ガスを天板110の内側へ導く。バーナー本体100の下側に拡散プレート500を配置し、送風機20からの二次空気を多数の孔520に通してバーナー本体100の外周に供給する。
【選択図】 図1

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 (8)

  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;
    を含む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、請求項3に記載のガスボイラー用バーナー。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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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