JP5479962B2

JP5479962B2 - ボイラ用プレート式バーナ

Info

Publication number: JP5479962B2
Application number: JP2010060472A
Authority: JP
Inventors: 芳彦高須
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP2011196556A

Description

本発明は、円筒状の缶体を有するボイラに、缶体の一端部を閉塞するように取付けられるボイラ用プレート式バーナに関する。

従来、この種のプレート式バーナとして、特許文献１に記載のものが知られている。このバーナは、バーナから缶体側に向かう方向を上方として、缶体内に臨む上端の開口部と、開口部から径方向外方に張り出すフランジ部とを有するバーナボディと、バーナボディの開口部に嵌合するセラミックス製の円形の燃焼プレートとを備え、バーナボディ内に供給された混合気を燃焼プレートに形成した多数の炎孔から噴出させて燃焼させるように構成される。

このもので、バーナボディの開口部内面には、燃焼プレートの周辺部下面に対向する段部が形成されている。また、缶体の一端には、内径が燃焼プレートの外径より小さな環状板が設けられている。そして、バーナボディのフランジ部と環状板との間にパッキンを介設した状態で、フランジ部を環状板に締結している。この際、燃焼プレートの周辺部上面が環状板によりパッキンを介して下方に押圧され、燃焼プレートの周辺部下面が開口部内面の段部に押し付けられるようにしている。

ところで、セラミックス製の燃焼プレートは、焼成時のひずみにより、上面及び下面に反りを生ずる。そして、上記の如く燃焼プレートを下方に押圧したとき、反りのために、燃焼プレートの周辺部下面の一部のみが開口部内面の段部に圧接し、段部に接触しない部分に作用する下方への押圧力で燃焼プレートの割れを生ずることがある。

ＥＰ―Ａ２―１４９６３０９号公報

本発明は、以上の点に鑑み、燃焼プレートの反りに起因する割れを確実に防止できるようにしたボイラ用プレート式バーナを提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、円筒状の缶体を有するボイラに、缶体の一端部を閉塞するように取付けられるボイラ用プレート式バーナであって、バーナから缶体側に向かう方向を上方として、缶体内に臨む上端の開口部と、開口部から径方向外方に張り出すフランジ部とを有し、フランジ部で缶体の一端部に固定されるバーナボディと、バーナボディの開口部に嵌合するセラミックス製の燃焼プレートとを備え、バーナボディ内に供給された混合気を燃焼プレートに形成した多数の炎孔から噴出させて燃焼させるものにおいて、燃焼プレートは６角形以上の多角形であって、燃焼プレートの周辺部上面に、多角形の少なくとも２組の対辺部分に沿わせて、プレート焼成後に砥石による研削加工で下方に削り込んだ肩部が形成され、これら肩部に当接する当接部を有するプレート押えと、燃焼プレートの周辺部下面に対向するようにバーナボディの開口部内面に形成した段部と燃焼プレートの周辺部下面との間に介設されるパッキンとを備え、プレート押えは、上方からバーナボディのフランジ部に締結され、この締結によりプレート押えの当接部を介して燃焼プレートに作用する下方への押圧力でパッキンが圧縮されることを特徴とする。

本発明では、燃焼プレートの周辺部下面と開口部内面の段部との間にパッキンが介設されるため、燃焼プレートの下面に反りを生じていても、パッキンが燃焼プレートの周辺部下面に全面接触して、下方への押圧力を受けることになり、燃焼プレートの割れが防止される。また、本発明では、燃焼プレートの周辺部上面に、下方に削り込んだ肩部を形成しているため、燃焼プレートの上面に焼成時のひずみで反りを生じても、肩部の平坦度は確保できる。そのため、プレート押えの当接部が肩部に面接触した状態で当接し、部分当たりによる燃焼プレートの割れも防止される。従って、本発明によれば、燃焼プレートの上面及び下面の反りに起因する燃焼プレートの割れを確実に防止できる。

尚、燃焼プレートを円形に形成して、その周辺部上面に肩部を形成することも考えられる。然し、これでは、燃焼プレートの周辺部上面を平面視円弧状に削り込むことが必要になり、加工が非常に面倒になって、肩部の精度を出しにくくなる。これに対し、本発明では、燃焼プレートを多角形に形成しているため、その周辺部上面を多角形の辺に沿ってストレートに削り込むだけで肩部を形成でき、加工が容易になって、肩部の精度を出しやすくなる。また、本発明の如く多角形の少なくとも２組の対辺部分に肩部を形成しておけば、燃焼プレートをプレート押えにより安定して押さえ付けることができる。

但し、面積減少による燃焼量の低下を抑制するには、燃焼プレートの面積を多角形に外接する円の面積にできる近付けることが望まれる。そのため、本発明では、燃焼プレートを６角形以上に多角形に形成している。

ところで、大型の燃焼プレートを１枚のセラミックスプレートで製造するのは困難であり、歩留まりが悪くなる。そのため、燃焼プレートを第１と第２の２つのプレート半部に２分割し、第１プレート半部と第２プレート半部とを突き合わせて燃焼プレートを構成することが望まれる。この場合、両プレート半部の突き合わせ部からのガス漏れを防止するために、少なくとも一方のプレート半部を他方のプレート半部側に押圧するばね部材を設けることが必要になる。然し、このようにばね部材を設けたのでは、部品点数が増して、コストアップを招く。

これに対し、プレート押えとして、第１プレート半部用の第１プレート押えと、第２プレート半部用の第２プレート押えとを設け、第１と第２の両プレート押えの少なくとも一方に、対応するプレート半部を他方のプレート半部側に押圧する板ばね部を一体に形成しておけば、ばね部材を別途設ける必要がなく、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。

また、燃焼プレート上の火炎を検出するフレームロッドを設ける場合、燃焼プレートの炎孔形成領域上に張り出して、フレームロッドから火炎を介して流れるフレーム電流を受けるアース電極を設けることが必要になる。この場合、第１と第２の両プレート押えの少なくとも一方に、対応するプレート半部の炎孔形成領域上に張り出して、フレームロッドから火炎を介して流れるフレーム電流を受けるアース電極部を一体に形成しておけば、アース電極を別途設ける必要がなく、部品点数を削減して、コストダウンを図ることができる。

尚、第１と第２の両プレート押えの一方に板ばね部とアース電極部とを形成することも可能である。然し、板ばね部を形成したプレート押えに対する対応プレート半部の相対位置は、板ばね部により対応プレート半部が押圧されるため、一義的に定まらなくなる。従って、板ばね部付きのプレート押えにアース電極部を形成したのでは、対応プレート半部の炎孔形成領域上の正規位置からアース電極部がずれてしまうことがある。これに対し、第１と第２の両プレート押えの一方のプレート押えに板ばね部を形成し、他方のプレート押えにアース電極部を形成しておけば、他方のプレート押えに対する対応プレート半部の相対位置が一義的に定まり、他方のプレート押えに形成したアース電極部が対応プレート半部の炎孔形成領域上の正規位置からずれることを確実に防止できる。

本発明の実施形態のバーナを備えるボイラの断面図。実施形態のバーナの斜視図。実施形態のバーナの分解斜視図。

図１を参照して、１は、円筒状の缶体１１に螺旋状の水管１２を収納して成るボイラを示している。ボイラ１は、缶体１１の一端部を閉塞するように取付けたプレート式バーナ２を備えている。缶体１１の他端部には、排気ダクト１３が接続されている。そして、プレート式バーナ２からの燃焼ガスが図１に矢印で示す如く水管１２の配置ピッチ部分を通過して排気ダクト１３に流れ、水管１２に通水する水が加熱されるようにしている。尚、缶体１内の他端部側には、燃焼ガスが水管１２の配置ピッチ部分を介さずに排気ダクト１３に短絡的に流れることを阻止する邪魔板１４が設けられている。

以下、プレート式バーナ２から缶体１１側に向かう方向を上方として、該バーナ２について詳述する。プレート式バーナ２は、図１乃至図３に示す如く、缶体１１内に臨む上端の開口部３１を有するバーナボディ３と、開口部３１に嵌合するセラミックス製の燃焼プレート４とを備えている。そして、バーナボディ３内に給気ダクト５を介して供給された混合気（燃料ガスと一次空気との混合ガス）を燃焼プレート４に形成した多数の炎孔４１から噴出させて燃焼させる。尚、混合気中の一次空気の比率は理論空燃比以上になっており、燃焼プレート４から噴出する混合気は全一次燃焼する。

バーナボディ３は、アルミ合金等の金属のダイキャスト品であって、開口部３１から径方向外方に張り出すフランジ部３２を有している。そして、缶体１１の一端部（下端部）にバーナボディ３をフランジ部３２の外周部において固定している。即ち、缶体１１の下端部に設けた環状板１５に下方にのびるボルト１６を植設すると共に、フランジ部３２の外周部にボルト１６を挿通する取付け孔３３を形成し、ボルト１６に下方からナット１６ａを螺合することにより、缶体１１の下端部にバーナボディ３を固定している。また、フランジ部３２には、燃焼プレート４の炎孔形成領域上に臨む点火プラグ６とフレームロッド７とが装着されている。

尚、フランジ部３２は、開口部３１の上端よりも低い位置から径方向外方に張り出している。そして、フランジ部３２の上面内周部に、図３に示す如く、開口部３１の周壁部となる環状のリブ３４が形成される。また、フランジ部３２の上面には、開口部３１よりも径方向外方に位置させて、環状のリブ３５が突設されており、このリブ３５の外側に断熱材３６を装着している。

燃焼プレート４は、６角形以上の多角形（本実施形態では８角形）に形成され、開口部３１も同様の多角形に形成される。開口部３１の内面には、燃焼プレート４の周辺部下面に対向する段部３１ａが形成されている。そして、燃焼プレート４の周辺部下面と段部３１ａとの間にパッキン８を介設している。

燃焼プレート４の周辺部上面には、多角形の相互に離隔した２組の対辺部分に沿わせて、プレート焼成後に砥石による研削加工で下方に削り込んだ肩部４２が形成されている。また、これら肩部４２に当接する当接部９１を有するプレート押え９を設けている。尚、燃焼プレート４の下面から肩部４２までの高さは、段部３１ａにパッキン８を介して燃焼プレート４の周辺部下面を載置したときに、肩部４２が開口部３１の上端（リブ３４の上端）よりも上方に位置するように設定される。

プレート押え９は、フランジ部３２に着座するベース部９２からリブ３４に沿って立上る立上り部９３を有しており、この立上り部９３の上端に内方に屈曲する当接部９１が形成されている。ベース部９２には透孔９４が形成され、フランジ部３２には透孔９４に対応するねじ孔３７が形成されている。そして、ねじ９５を透孔９４を通してねじ孔３７に螺合して、プレート押え９を上方からフランジ部３２に締結している。これによれば、プレート押え９の当接部９１を介して燃焼プレート４の肩部４２に下方への押圧力が作用し、この押圧力でパッキン８が圧縮され、バーナボディ３と燃焼プレート４との間のシール性が確保される。

このように本実施形態では、燃焼プレート４の周辺部下面と開口部３１内面の段部３１ａとの間にパッキン８が介設されるため、燃焼プレート４の下面に反りを生じていても、パッキン８が自己の弾力性で燃焼プレート４の周辺部下面に全面接触して、下方への押圧力を受けることになり、燃焼プレート４の割れが防止される。また、燃焼プレート４の周辺部上面に、下方に削り込んだ肩部４２を形成しているため、燃焼プレート４の上面に焼成時のひずみで反りを生じても、肩部４２の平坦度は確保できる。そのため、プレート押え９の当接部９１は肩部４２に面接触した状態で当接し、部分当たりによる燃焼プレート４の割れも防止される。従って、本実施形態によれば、燃焼プレート４の上面及び下面の反りに起因する燃焼プレート４の割れを確実に防止できる。

尚、燃焼プレートを円形に形成して、その周辺部上面に肩部を形成することも考えられる。然し、これでは、燃焼プレートの周辺部上面を平面視円弧状に研削加工することが必要になり、加工が非常に面倒になって、肩部の精度を出しにくくなる。これに対し、本実施形態では、燃焼プレート４を多角形に形成しているため、その周辺部上面を多角形の辺に沿ってストレートに研削加工するだけで肩部４２を形成でき、加工が容易になって、肩部４２の精度を出しやすくなる。また、本実施形態の如く多角形の少なくとも２組の対辺部分に肩部４２を形成しておけば、燃焼プレート４をプレート押え９により安定して押さえ付けることができる。

但し、燃焼プレート４を多角形に形成すると、これに外接する円よりも面積が小さくなり、燃焼量が減少してしまう。そこで、燃焼プレート４を６角形以上の多角形として、この多角形に外接する円の面積にできるだけ近付け、面積減少による燃焼量の減少を抑制できるようにしている。

ところで、大型の燃焼プレート４を１枚のセラミックスプレートで製造するのは、焼成時に割れを生じやすく困難であり、歩留まりが悪くなる。そのため、本実施形態では、燃焼プレート４を第１と第２の２つのプレート半部４_１，４_２に２分割し、第１プレート半部４_１と第２プレート半部４_２とをパッキン４３を介して突き合わせて燃焼プレート４を構成している。また、プレート押え９として、第１プレート半部４_１用の第１プレート押え９_１と、第２プレート半部４_２用の第２プレート押え９_２とを設けている。

第１と第２の各プレート半部４_１，４_２の上面には、上述した多角形の２組の対辺の片側の２辺部分に沿わせて２つの肩部４２が形成されており、第１と第２の各プレート押え９_１，９_２には、各プレート半部４２_１，４２_２の２つの肩部４２に当接する２つの当接部９１が形成されている。また、第１プレート押え９_１の立上り部９３には、リブ３４に形成した切欠き３４ａを通して第１プレート半部４_１の２辺部分の周面に当接する板ばね部９６が一体に形成されている。一方、第２プレート押え９_２には板ばね部が形成されておらず、代わりに、第２プレート押え９_２の各当接部９１の先端に、第２プレート半部４_２の炎孔形成領域上に張り出すアース電極部９７が一体に形成されている。

これによれば、第１プレート押え９_１の板ばね部９６により第１プレート半部４_１が第２プレート半部４_２側に押圧されて、両プレート半部４_１，４_２の突き合わせ部に介設したパッキン４３が圧縮され、突き合わせ部からのガス漏れを防止できる。また、燃焼プレート４上で混合気が燃焼して火炎が生成されると、フレームロッド７からアース電極部９７に火炎を介してフレーム電流が流れる。そのため、フレーム電流の有無によって、火炎が存在するか否かを判別することができる。更に、第１プレート押え９_１に板ばね部９６を一体に形成すると共に、第２プレート押え９_２にアース電極部９７を一体に形成するため、ばね部材やアース電極を別途設ける必要が無く、部品点数を削減してコストダウンを図ることができる。

尚、第２プレート押え９_２にも板ばね部９６を形成し、或いは、第１プレート押え９_１にもアース電極部９７を形成することが可能である。然し、板ばね部９６を形成したプレート押えに対する対応プレート半部（第１プレート押え９_１では第１プレート半部４_１、第２プレート押え９_２では第２プレート半部４_２）の相対位置は、板ばね部９６により対応プレート半部が押圧されるため、一義的に定まらなくなる。従って、板ばね部９６付きのプレート押えにアース電極部９７を形成したのでは、対応プレート半部の炎孔形成領域上の正規位置からアース電極部９７がずれて、火炎検知の精度が悪化してしまうことがある。これに対し、本実施形態の如く第１プレート押え９_１に板ばね部９６を形成し、第２プレート押え９_２にアース電極部９７を形成しておけば、第２プレート押え９_２に対する対応プレート半部たる第２プレート半部４_２の相対位置が一義的に定まり、第２プレート押え９_２に形成したアース電極部９７が第２プレート半部４_２の炎孔形成領域上の正規位置からずれることを確実に防止できる。尚、第２プレート押え９_２に板ばね部９６を形成し、第１プレート押え９_１にアース電極部９７を形成してもよい。

ところで、以上の説明では、プレート式バーナ２から缶体１１側に向かう方向を上方としているが、上下方向はバーナ使用時の方向を規定するものではない。即ち、上記実施形態のプレート式バーナ２は、燃焼プレート４を上方に向けた上向き姿勢で使用するものであるが、燃焼プレート４を横方向に向けた横向き姿勢や、燃焼プレート４を下方に向けた下向き姿勢で使用されるバーナも本発明のバーナに含まれる。

１…ボイラ、１１…缶体、１２…水管、２…プレート式バーナ、３…バーナボディ、３１…開口部、３１ａ…段部、３２…フランジ部、４…燃焼プレート、４_１…第１プレート半部、４_２…第２プレート半部、４１…炎孔、４２…肩部、７…フレームロッド、８…パッキン、９…プレート押え、９_１…第１プレート押え、９_２…第２プレート押え、９１…当接部、９６…板ばね部、９７…アース電極部。

Claims

円筒状の缶体を有するボイラに、缶体の一端部を閉塞するように取付けられるボイラ用プレート式バーナであって、
バーナから缶体側に向かう方向を上方として、缶体内に臨む上端の開口部と、開口部から径方向外方に張り出すフランジ部とを有し、フランジ部で缶体の一端部に固定されるバーナボディと、バーナボディの開口部に嵌合するセラミックス製の燃焼プレートとを備え、バーナボディ内に供給された混合気を燃焼プレートに形成した多数の炎孔から噴出させて燃焼させるものにおいて、
燃焼プレートは６角形以上の多角形であって、燃焼プレートの周辺部上面に、多角形の少なくとも２組の対辺部分に沿わせて、プレート焼成後に砥石による研削加工で下方に削り込んだ肩部が形成され、
これら肩部に当接する当接部を有するプレート押えと、燃焼プレートの周辺部下面に対向するようにバーナボディの開口部内面に形成した段部と燃焼プレートの周辺部下面との間に介設されるパッキンとを備え、
プレート押えは、上方からバーナボディのフランジ部に締結され、この締結によりプレート押えの当接部を介して燃焼プレートに作用する下方への押圧力でパッキンが圧縮されることを特徴とするボイラ用プレート式バーナ。
請求項１記載のボイラ用プレート式バーナであって、前記燃焼プレートは、第１と第２の２つのプレート半部に２分割されて、第１プレート半部と第２プレート半部とを突き合わせて構成されるものにおいて、
前記プレート押えとして、第１プレート半部用の第１プレート押えと、第２プレート半部用の第２プレート押えとが設けられ、
第１と第２の両プレート押えの少なくとも一方に、対応するプレート半部を他方のプレート半部側に押圧する板ばね部が一体に形成されることを特徴とする請求項１記載のボイラ用プレート式バーナ。
請求項２記載のボイラ用プレート式バーナであって、前記燃焼プレート上の火炎を検出するフレームロッドを備えるものにおいて、
前記第１と第２の両プレート押えの少なくとも一方に、対応するプレート半部の炎孔形成領域上に張り出して、フレームロッドから火炎を介して流れるフレーム電流を受けるアース電極部が一体に形成されることを特徴とするボイラ用プレート式バーナ。
前記第１と第２の両プレート押えの一方のプレート押えに前記板ばね部が形成され、他方のプレート押えに前記アース電極部が形成されることを特徴とする請求項３記載のボイラ用プレート式バーナ。