(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、前記ドラフトチューブ内に配設され、一側から供給された燃料ガスを先端部の外壁面に設けたガスノズル孔より放射状に噴出する二重筒状のマニホールドと、前記ガスノズル孔より後方に位置してドラフトチューブとマニホールドとの間に配設され、マニホールドの外側の第１空気通路に連通する燃焼空気取入孔を設けたエアーリング板と、前記二重筒状マニホールドの前面にその前端面と間隙を設けて固定され、中央部にマニホールドの内側の第２空気通路に連通する空気取入孔を有する蓋板と、前記第１空気通路内に燃料供給管が配設され、そのパイロットノズル付短管の先端をエアーリング板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と、エアーリング板より前方へ突出させたパイロットノズル付短管の少なくとも三方を囲繞する保護囲い板と、前記パイロットノズル付短管の近傍の間隙を閉塞する隙間密封板とから構成したことを特徴とする先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置。
【請求項２】
保護囲い板のエアーリング板からの突出長さを、パイロットノズル付短管の突出長さより大きくする構成とした請求項１に記載の先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置。
【請求項３】
ドラフトチューブ及びマニホールド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構成とした請求項１に記載の先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置。
【請求項４】
マニホールドを形成する内パイプの長さを外パイプの長さより大きくし、外パイプの前端面と蓋板の内側面との間隙を、内パイプの前端面と蓋板の内側面との間隙より大きくする構成とした請求項１に記載の先混合式パイロットバーナを備えたガスバーナ装置。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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