JP2020034227A - Metal-knitted burner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ノズルの外周側面を覆ったメタルニットの表面に燃焼面を形成したメタルニットバーナに関するものである。 The present invention relates to a metal knit burner in which a combustion surface is formed on a surface of a metal knit that covers an outer peripheral side surface of a nozzle.
従来、予混合ガス（予め可燃性ガスと空気とを所定の比率、圧力で混合したガス）を燃焼させるガスバーナにおいて、耐熱金属繊維の編物（以下、メタルニットという）を用いて、このメタルニットの表面に燃焼面を形成したメタルニットバーナ（以下、ＭＮＢともいう。）が知られている。このメタルニットは、様々な燃焼面のノズルの形状（平板状、円筒状・半球状・円錐状など）への加工が容易で、バーナ表面からの輻射と高温可燃性ガスの対流で効率の高い加熱ができ、窒素酸化物（Ｎｏｘ）や一酸化炭素の発生も抑えられる等の優れた特徴を有するため、給湯器、温水ボイラー等様々なガスバーナ（ガス燃焼機器）に採用されている。 Conventionally, in a gas burner that burns a premixed gas (a gas obtained by previously mixing a combustible gas and air at a predetermined ratio and pressure), a knitted heat-resistant metal fiber (hereinafter, referred to as a metal knit) is used. A metal knit burner (hereinafter, also referred to as MNB) having a combustion surface formed on the surface is known. This metal knit is easy to process into various nozzle shapes (flat, cylindrical, hemispherical, conical, etc.) on the combustion surface, and is highly efficient due to radiation from the burner surface and convection of high-temperature flammable gas. Since it has excellent features such as being capable of heating and suppressing the generation of nitrogen oxides (Nox) and carbon monoxide, it is used in various gas burners (gas combustion equipment) such as water heaters and hot water boilers.
上記メタルニットバーナにおいては、燃焼面におけるメタルニットと予混合ガスの噴出面との密着度合いによって、予混合ガスの燃焼効率が悪くなり、燃焼騒音や窒素酸化物（Ｎｏｘ）や一酸化炭素の発生が生起される恐れがある。 In the metal knit burner, the combustion efficiency of the premixed gas deteriorates due to the degree of adhesion between the metal knit and the ejection surface of the premixed gas on the combustion surface, and combustion noise, generation of nitrogen oxides (Nox) and carbon monoxide are generated. May occur.
このため、燃焼面を構成するメタルニットとパンチングメタル（ガスの噴出面）とを一体的に溶接積層することで、燃焼の安定を達成し、高負荷燃焼を実現した表面燃焼バーナが開示されている（例えば、特許文献１を参照。）。 For this reason, a surface combustion burner has been disclosed that achieves stable combustion and realizes high-load combustion by integrally welding and laminating a metal knit and a punching metal (gas ejection surface) constituting a combustion surface. (For example, see Patent Document 1).
しかし、特許文献１にように、平面板状の燃焼面を有するメタルニットとパンチングメタルとを全面的に一体的に溶接積層することは容易であるが、例えば、パンチングメタルを円筒形状に形成したノズルの外周側面をメタルニットで覆い、そのメタルニットの表面に燃焼面を形成したメタルニットバーナでは、円筒形状に形成されたノズルの外周側面にメタルニットを一体的に溶接積層しなければならず加工が複雑となり容易ではない。 However, as in Patent Document 1, it is easy to integrally weld and laminate a metal knit having a flat plate-shaped combustion surface and a punching metal over the entire surface. For example, a punching metal is formed in a cylindrical shape. In a metal knit burner in which the outer peripheral side of the nozzle is covered with a metal knit and the combustion surface is formed on the surface of the metal knit, the metal knit must be integrally welded and laminated on the outer peripheral side of the cylindrical nozzle. Processing is complicated and not easy.
また、経年劣化により、円筒形状に形成されたノズルの外周側面とメタルニットとの一体的な溶接が部分的に浮いて離れた状態となると、燃焼が安定せず、高負荷燃焼が実現できない恐れがある。 In addition, if the integrated welding between the outer peripheral surface of the cylindrical nozzle and the metal knit is partially floated away due to aging, combustion may not be stable and high load combustion may not be realized. There is.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、メタルニットバーナにおけるノズルの形状が円筒形状であっても、燃焼騒音を低減でき、高負荷燃焼により窒素酸化物（Ｎｏｘ）や一酸化炭素の発生を低減できるメタルニットバーナを提供することを目的としている。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. Even if the nozzle of a metal knit burner has a cylindrical shape, combustion noise can be reduced, and nitrogen oxide (Nox) or monoxide can be reduced by high load combustion. It is an object of the present invention to provide a metal knit burner that can reduce the generation of carbon.
本発明は、予混合ガスが噴出する複数のガス噴出孔を外周側面に形成した円筒形状のノズルを有するガスバーナであって、前記ノズルの外周側面をメタルニットで被覆して当該メタルニットの外周表面に燃焼面を形成するとともに、当該燃焼面を複数の貫通孔を有する金属薄板状の被覆板で覆ったことを特徴とするメタルニットバーナとした。 The present invention is a gas burner having a cylindrical nozzle in which a plurality of gas ejection holes for ejecting a premixed gas are formed on an outer peripheral side surface, wherein the outer peripheral side surface of the nozzle is covered with a metal knit and the outer peripheral surface of the metal knit is provided. The metal knit burner is characterized in that a combustion surface is formed on the substrate and the combustion surface is covered with a thin metal cover plate having a plurality of through holes.
また、前記被覆板に形成された複数の貫通孔は、ハニカム形状であることを特徴とする。 Further, the plurality of through holes formed in the cover plate have a honeycomb shape.
本発明のメタルニットバーナは、予混合ガスが噴出する複数のガス噴出孔を外周側面に形成した円筒形状のノズルの外周側面をメタルニットで被覆して当該メタルニットの外周表面に燃焼面を形成するとともに、当該燃焼面を複数の貫通孔を有する金属薄板状の被覆板で覆っている。この構成により、ノズルの外周側面にメタルニットを所定の押圧力で密着させることができるので、メタルニットの外周表面の燃焼面における予混合ガスを安定して燃焼させる高負荷燃焼を実現でき、燃焼騒音や燃焼による窒素酸化物（Ｎｏｘ）や一酸化炭素の発生を可及的に低減することができる。 The metal knit burner of the present invention forms a combustion surface on the outer peripheral surface of the metal knit by covering the outer peripheral surface of a cylindrical nozzle having a plurality of gas ejection holes for ejecting a premixed gas on the outer peripheral surface with the metal knit. At the same time, the combustion surface is covered with a thin metal cover plate having a plurality of through holes. With this configuration, the metal knit can be brought into close contact with the outer peripheral side surface of the nozzle with a predetermined pressing force, so that high-load combustion that stably burns the premixed gas on the combustion surface on the outer peripheral surface of the metal knit can be realized. Generation of nitrogen oxides (Nox) and carbon monoxide due to noise and combustion can be reduced as much as possible.
また、被覆板に形成された複数の貫通孔はハニカム形状としている。すなわち、六角形のハチの巣形状の貫通孔により、燃焼面（メタルニットの外周表面）に形成される燃焼炎の形状を複数の貫通孔毎に規制することができ、メタルニットの外周表面の燃焼面における予混合ガスの燃焼炎を一定の形状に形成することで、高負荷燃焼を実現することができる。 The plurality of through holes formed in the cover plate have a honeycomb shape. That is, the shape of the combustion flame formed on the combustion surface (the outer peripheral surface of the metal knit) can be regulated for each of the plurality of through holes by the hexagonal honeycomb-shaped through-holes. By forming the combustion flame of the premixed gas on the combustion surface into a fixed shape, high load combustion can be realized.
以下、本発明の実施形態に係るメタルニットバーナについて、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本実施形態におけるガスバーナは、予め可燃性ガス（メタン、エタン、プロパン、ブタン等）と空気とを所定の比率、圧力で混合した予混合ガスを燃焼させるガスバーナであり、円筒形状のノズルの外周側面にメタルニット（耐熱金属繊維）で被覆して、このメタルニットの表面に燃焼面を形成したメタルニットバーナである。 Hereinafter, a metal knit burner according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. The gas burner in the present embodiment is a gas burner that burns a premixed gas in which a combustible gas (methane, ethane, propane, butane, etc.) and air are mixed at a predetermined ratio and pressure in advance. A metal knit burner in which the outer peripheral side surface is covered with a metal knit (heat-resistant metal fiber) and a combustion surface is formed on the surface of the metal knit.
図１は、本発明の一実施形態のメタルニットバーナの構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態のメタルニットバーナの構成を示す斜視図である。図３は、本発明の一実施形態のメタルニットバーナの燃焼を説明する内部構成図である。図４は、本発明の一実施形態のメタルニットバーナの燃焼面における火炎の状態を説明する図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a metal knit burner according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the metal knit burner according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is an internal configuration diagram illustrating combustion of the metal knit burner according to one embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a flame on a combustion surface of the metal knit burner according to one embodiment of the present invention.
図１及び図２に示すように、メタルニットバーナ１０は、箱型のウインドボックス１と、ウインドボックス１内に可燃性ガスを供給するガス供給管２と、ウインドボックス１内に空気を供給するファンケーシング３と、ウインドボックス１内で混合された可燃性ガスと空気の予混合ガスを燃焼するノズル４とにより構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
箱型のウインドボックス１は金属製（例えば、鉄、アルミ）であり、内部に可燃性ガスと空気とを所定の割合で混合した予混合ガスを生成し、この予混合ガスを所定の圧力でウインドボックス１の前面に連通連結されたノズル４に供給する。ガス供給管２は、基端は可燃性ガスのボンベ（図示せず）に連通連結され、終端はウインドボックス１の側面に連通連結されており、可燃性ガスをウインドボックス１の内部に供給する。また、ガス供給管２の途中には、ウインドボックス１に供給する可燃性ガスのガス圧を調整する各種弁（例えば、均圧弁２ａ等）が設けられている。
The box-shaped wind box 1 is made of metal (for example, iron or aluminum), generates a premixed gas in which a combustible gas and air are mixed at a predetermined ratio, and generates the premixed gas at a predetermined pressure. It is supplied to the nozzle 4 connected to the front surface of the wind box 1. The
ファンケーシング３はウインドボックス１の下面に連通連結され、電動ファン３ａにより、所定圧力の空気をウインドボックス１内に供給する。なお、ファンケーシング３には、ウインドボックス１内に供給する空気を浄化するエアフィルター（図示せず）が設けられている。
The
ノズル４は中空の円筒形状であり、開口した基端部をウインドボックス１の前面に連通連結して、閉止された先端部４ａを水平に突出して設けられている。ノズル４の外周側面には、先端部４ａ近傍から基端部にかけてガス噴出領域６が設けられている。このガス噴出領域６には、予混合ガスをノズル４の外部に噴出するための複数のガス噴出孔６ａが形成されている。なお、複数のガス噴出孔６ａは、ノズル４に所定の圧力で供給された予混合ガスをノズル４の外周側面から外部に噴出可能な形状であればよく、図１（ａ）に示すように同径で同ピッチの複数の円形の孔でもよいし、図１（ｂ）に示すように、同径で同ピッチの複数の楕円形の孔でもよい。
The nozzle 4 has a hollow cylindrical shape, and has an open base end communicating with and connected to the front surface of the wind box 1, and has a closed
すなわち、ノズル４は、図１（ａ）や図１（ｂ）に示す複数のガス噴出孔６ａが形成されたパンチングメタルを円筒形状に形成し、その一端の先端部４ａを閉止し他端の基端部は開口した状態で、ウインドボックス１の前面にウインドボックス１の内部と連通した状態で水平に連結されている。
That is, the nozzle 4 is formed by punching metal formed with a plurality of
図２（ａ）に示すように、ノズル４の外周側面に設けられたガス噴出領域６は、メタルニット７で被覆される。メタルニット７は耐熱金属繊維で構成され、ガス噴出領域６のガス噴出孔６ａから噴出される予混合ガスをメタルニット７の外周表面に形成された燃焼面７ａに向けて流出する一方、燃焼面７ａで点火された火炎がノズル４のガス噴出領域６のガス噴出孔６ａに逆流しないように特殊な編み方でニット状に編まれた編物である。
As shown in FIG. 2A, a
そして、図２（ｂ）に示すように、メタルニット７の外周に形成された燃焼面７ａは、複数の貫通孔８ａを有する金属薄板状の被覆板８で覆われる。被覆板８は両端を開口した円筒形状であり、ノズル４の先端部４ａから被覆板８の一端開口部をメタルニット７の外周側面の表面に巻き付け、ノズル４の外周側面のメタルニット７をノズル４のガス噴出領域６に所定の押圧力で挟持した状態で溶接される。被覆板８には複数の貫通孔８ａが形成されている。この複数の貫通孔８ａは、同径及び同ピッチの孔であればよく、形状等は特に限定されるものではないが、一例として、ハニカム形状（正六角形）とすることができる。
Then, as shown in FIG. 2 (b), the
ウインドボックス１の前面のノズル４の上部には、ガス噴出領域６のガス噴出孔６ａからメタルニット７を経由して外部に噴出した予混合ガスに着火するためのＩＧロッド５が配設されている、このＩＧロッド５は、電気を導通して先端に火花を発生させることで、被覆板８に覆われたメタルニット７の外周表面の燃焼面７ａに噴出した予混合ガスに着火する。
An IG rod 5 for igniting a premixed gas ejected to the outside via a
なお、本実施形態においては、上述したガス供給管２を介したウインドボックス１内部への可燃性ガスの供給や、ファンケーシング３によるウインドボックス１内部への空気の供給、ＩＧロッド５による着火のタイミングは、図示しない制御部によってコントロールされる。なお、この制御部は後述の火炎検出器９（図３参照）による予混合ガスの燃焼状況も監視し、異常を検出した場合は、可燃性ガスの供給を停止する等の安全制御も行うものである。
In the present embodiment, the supply of combustible gas to the inside of the wind box 1 through the
以下、図３を参照して、本実施形態の予混合ガスの生成と燃焼面７ａにおけるノズル４のガス噴出領域６からの予混合ガスの噴出を説明する。図３に示すように、箱型のウインドボックス１の内部には、ウインドボックス１の側面略中央部に連通連結されたガス供給管２から可燃性ガス（図中黒矢印）がウインドボックス１の内部に設置されたガス噴出管２ｂに供給される。ガス噴出管２ｂは、両端を閉止した円筒形状であり、正面視で、ノズル４の略中央に位置するようにウインドボックス１の内部に水平に配設されている。ガス噴出管２ｂはガス供給管２から供給された可燃性ガスを、ウインドボックス１の前面のノズル４の後部に形成されたミキシングホール４ｂ側のガス噴出管２ｂの一端側面に複数形成された可燃性ガス噴出孔２ｄからミキシングホール４ｂ内に噴出するためのものである。
Hereinafter, generation of the premixed gas and ejection of the premixed gas from the
箱型のウインドボックス１の内部には、ウインドボックス１の下面に連通連結されたファンケーシング３から、電動ファン３ａにより、所定圧力の空気（図中白矢印）が供給される。ウインドボックス１の内部に供給された空気は、ガス噴出管２ｂの略中央部のノズル４側の外周に設けられたリアプレート２ｃにより整流されてミキシングホール４ｂ側に流れてゆく。リアプレート２ｃは、ミキシングホール４ｂに流入する空気の流れを整流するためのものである。
Air of a predetermined pressure (white arrow in the figure) is supplied into the inside of the box-shaped wind box 1 from a
ガス噴出管２ｂのミキシングホール４ｂ側の一端近傍の外周には、ミキシングプレート４ｃが配設されている。このミキシングプレート４ｃは正面視で放射状に空気流入規制板（図示せず）を備えた構成としている。ミキシングプレート４ｃは、後方に位置するリアプレート２ｃで整流されてミキシングホール４ｂに流入する空気と可燃性ガス噴出孔２ｄよりミキシングホール４ｂに噴出される可燃性ガスとを効率よく混合するためのものである。
A mixing
上記構成により、ミキシングプレート４ｃの後方からリアプレート２ｃで整流され、ミキシングプレート４ｃが有する空気流入規制板（図示せず）により規制された所定量の空気と、ガス噴出管２ｂの複数の可燃性ガス噴出孔２ｄから噴出した所定量の可燃性ガスとがミキシングホール４ｂにおいて混合し、燃焼に適した混合比及び圧力の予混合ガスＧを効率よく生成することができる。
With the above-described configuration, a predetermined amount of air that is rectified by the
ミキシングホール４ｂにおいて生成された予混合ガスＧは、円筒形状に形成されたノズル４の閉止した先端部４ａに向かって流れ、ノズル４の外周側面のガス噴出領域６に設けられた複数のガス噴出領域６からメタルニット７の外周表面に形成された燃焼面７ａの外部に噴出し、ＩＧロッド５により点火されることで、燃焼面７ａにおいて予混合ガスＧが燃焼することになる。
The premixed gas G generated in the
また、図３に示すように、ウインドボックス１の内部、ＩＧロッド５の後方には、火炎検出器９が設けられている。この火炎検出器９は、燃焼面７ａにおける予混合ガスＧの燃焼状況を監視するものであり、異常を検出した場合は、図示しない制御部に異常を送信する。制御部は、可燃性ガスの供給を停止する等の異常に対応した制御を行う。
Further, as shown in FIG. 3, a flame detector 9 is provided inside the wind box 1 and behind the IG rod 5. The flame detector 9 monitors the combustion state of the premixed gas G on the
以下、上述してきた構成によるメタルニットバーナ１０のノズル４のメタルニット７の表面に形成される燃焼による火炎の状態を、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、従来のメタルニットバーナ１０のメタルニット７の燃焼面７ａにおける火炎の状態である。図４（ｂ）は、本実施形態におけるメタルニットバーナ１０のメタルニット７の外周側面の表面を被覆板８で覆い、この被覆板８でノズル４の外周側面のメタルニット７をノズル４のガス噴出領域６に所定の押圧力で挟持した状態で溶接して燃焼面７ａを形成した場合の火炎の状態である。
Hereinafter, a state of a flame due to combustion formed on the surface of the
図４（ａ）の従来のメタルニットバーナ１０のメタルニット７の外周側面の燃焼面７ａでは、全体がぼやけた火炎に覆われた状態で予混合ガスが燃焼する。一方、図４（ｂ）の本実施形態のメタルニットバーナ１０のメタルニット７の外周側面を被覆板８で覆った燃焼面７ａでは、被覆板８に形成された複数の貫通孔８ａ毎に火炎が山形にエッジが明確になった状態で予混合ガスが燃焼する。
On the
本実施形態における予混合ガスの燃焼における各種データを本願出願人が測定すると、放出されるＮｏｘ（窒素酸化物）の量は３０ｐｐｍ以下、燃焼音は６０ｄＢ以下の測定値が得られた。すなわち、従来のメタルニットバーナ１０と比較して、低Ｎｏｘ，低騒音を達成することができた。
When the present applicant measured various data in the combustion of the premixed gas in the present embodiment, the amount of released NOx (nitrogen oxide) was 30 ppm or less, and the combustion noise was 60 dB or less. That is, compared to the conventional
上述してきたように、本実施形態によれば、ノズル４の外周側面のガス噴出領域６を覆うメタルニット７を、被覆板８により所定の押圧力でガス噴出領域６に密着させることができるので、メタルニット７の外周表面の燃焼面７ａにおける予混合ガスを安定して燃焼させる高負荷燃焼を実現でき、燃焼騒音や燃焼による窒素酸化物（Ｎｏｘ）や一酸化炭素の発生を可及的に低減することができる。
As described above, according to this embodiment, the
以上、実施形態の一例を説明してきたが、本発明の具体的な構成は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。 As described above, an example of the embodiment has been described. However, the specific configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is included in the present invention even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention. It is.
１ ウインドボックス
２ ガス供給管
２ａ 均圧弁
２ｂ ガス噴出管
２ｃ リアプレート
２ｄ 可燃性ガス噴出孔
３ ファンケーシング
３ａ 電動ファン
４ ノズル
４ａ 先端部
４ｂ ミキシングホール
４ｃ ミキシングプレート
５ ＩＧロッド
６ ガス噴出領域
６ａ ガス噴出孔
７ メタルニット
７ａ 燃焼面
８ 被覆板
８ａ 貫通孔
９ 火炎検出器
１０ メタルニットバーナ
Reference Signs List 1
Claims (2)
前記ノズルの外周側面をメタルニットで被覆して当該メタルニットの外周表面に燃焼面を形成するとともに、当該燃焼面を複数の貫通孔を有する金属薄板状の被覆板で覆ったことを特徴とするメタルニットバーナ。 A gas burner having a cylindrical nozzle in which a plurality of gas ejection holes for ejecting a premixed gas are formed on an outer peripheral side surface,
The outer peripheral side surface of the nozzle is covered with a metal knit to form a combustion surface on the outer peripheral surface of the metal knit, and the combustion surface is covered with a thin metal cover plate having a plurality of through holes. Metal knit burner.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018161260A JP2020034227A (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Metal-knitted burner |
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| JP2018161260A JP2020034227A (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Metal-knitted burner |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020034227A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113566235A (en) * | 2021-08-06 | 2021-10-29 | 山东多乐新能源科技有限责任公司 | Ignition device of full-premixing gas boiler |
-
2018
- 2018-08-30 JP JP2018161260A patent/JP2020034227A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113566235A (en) * | 2021-08-06 | 2021-10-29 | 山东多乐新能源科技有限责任公司 | Ignition device of full-premixing gas boiler |
| CN113566235B (en) * | 2021-08-06 | 2022-10-14 | 山东多乐新能源科技有限责任公司 | Ignition device of full-premixing gas boiler |
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