新規の予混合バ―ナ

专利摘要:
本発明は、ガス供給室内にガスを供給するための中央ガス注入口を有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナを提供している。ガス供給室は、その側面が第１の金属バーナ膜によって囲まれており、前記注入口の反対側がエンドキャップによって囲まれている。エンドキャップは、第１のバーナ膜の上端に接続されている。バーナ膜は、そのベース区域を介して、その底が支持体に接続されている。エンドキャップは、第２のバーナ膜によって形成されている。第１のバーナ膜およびエンドキャップからなる外面は、有孔耐熱金属薄板から作製されている。
公开号:JP2011506906A
申请号:JP2010538634
申请日:2008-12-15
公开日:2011-03-03
发明作者:テン・フーフェ，ディルク
申请人:ベーカート・コンバスチョン・テクノロジー・ベスローテン・フェンノートシャップ；
IPC主号:F23D14-14

专利说明:

[0001] 本発明は、最新の熱交換器の制限された空間内において最適な燃焼をもたらす改良されたガスバーナを提供するものである。さらに具体的には、本発明は、バーナのエンドキャップに追加的なアクティブバーナ面を備えている予混合ガスバーナに関する。]
背景技術

[0002] 最新の熱交換器は、設計が進化しており、より小形になっている。最新の熱交換器の燃焼室内の有効な空間が制限されているので、最適な燃焼面をもたらす改良されたガスバーナが必要とされている。]
[0003] 従来のバーナは、最新の熱交換器内において最適な燃焼をもたらすことができない。何故なら、熱交換器内の有効な空間が、生じた炎によって最適に利用されていないからである。これは、ガスバーナのアクティブバーナ面が、熱交換器の設計に適合されていないことによるものである。]
[0004] 特許文献１に記載されている大気バーナは、ガス／空気混合室の周囲に配置された金網の壁を有している。一方、炎を安定化させるために、ガイド壁が、金網から極めて短い距離（１ｍｍ）を隔てて取り付けられている。このバーナは、円状列または線状列の燃料噴射ノズルの上方に配置されたガス／空気混合室を備えており、該ガス／空気混合室は、片側が連続的ガイド壁要素によって囲まれ、他の側が耐熱性金網の壁によって囲まれている、キューポラバーナの設計を有している。]
[0005] 特許文献２は、ボイラー用の輻射バーナを記載している。このバーナは、ワイヤ布からなる湾曲したバーナ面およびバーナ面の下方に配置された有孔シート金属からなるガス分配器を有する半球形状を有している。このようなバーナの寸法は、半球の半径によって制限されている。しかし、最新の熱交換器では、燃焼室内の有効な空間が、生じた炎によって最適に利用されるように、寸法に関してより一層の融通性が必要とされている。]
[0006] 他の形式のバーナが、本出願人による特許文献３に記載されている。前記バーナは、ベース区域から遷移区域を経て閉鎖区域にわたって途切れずに続いているバーナ膜を備えている。ある種の形状のバーナは、特に、ステンレス鋼板またはステンレス鋼薄板から作られている場合、途切れていない連続体として作製するのは困難である。]
[0007] 前述の欠点を解消するバーナを提供することが望まれている。]
先行技術

[0008] 欧州特許出願公開第０５９４２６２号明細書
米国特許第５，４７４，４４３号明細書
国際出願公開第０４／０９２６４７号パンフレット]
発明が解決しようとする課題

[0009] 本発明の一般的な目的は、熱交換器内の有効な空間を最大限に活用するガスバーナを提供することにある。]
[0010] 本発明のさらに他の目的は、最適な燃焼をもたらすガスバーナを提供することにある。]
[0011] 本発明のさらに他の目的は、材料をより有効に活用するガスバーナを提供することにある。]
[0012] 本発明のさらに他の目的は、騒音に及ぼす影響を改良するガスバーナを提供することにある。]
[0013] 本発明の他の目的は、従来のガスバーナよりも小形で、同時により高性能を有するバーナを提供することにある。]
[0014] また、本発明の目的は、改良された火炎分布をもたらすガスバーナを提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0015] 本発明は、ガス供給室内にガスを供給するための中央ガス注入口を有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナを提供するものである。ガス供給室は、その側面が第１のバーナ膜によって囲まれており、前記ガス注入口の反対側がエンドキャップによって囲まれている。エンドキャップは、接続領域または継ぎ目によって、第１のバーナ膜の上端に接続されている。このバーナ膜は、そのベース区域を介して、その底が支持体に接続されている。エンドキャップは、第２のバーナ膜によって形成されている。第１のバーナ膜および第２のバーナ膜からなる外面は、有孔耐熱金属薄板である。]
[0016] 「エンドキャップ（end cap）」という用語および「第２のバーナ膜（second burner membrane）」または「第２のバーナ面（second burner surface）」という用語は、本発明の観点から、エンドキャップが、例えば、燃焼を生じさせる長孔および／または孔を有しているバーナ膜をなすアクティブエンドキャップであるという点では、同じ意味を有していると理解されたい。]
[0017] 本発明のガスバーナの主な利点は、バーナが拡大された表面積を有しているので、材料をより有効に活用することができることにある。エンドキャップをアクティブバーナ面として用いることによって、同一容積のバーナに対して、より大きい出力を生じさせることができ、または本発明をこれとは逆に利用することによって、より小さい容積のバーナに対して、同じ出力を生じさせることができ、これによって、ガスバーナをより小形にし、なおかつ最適な燃焼をもたらすことができる。このように、これらのガスバーナは、熱交換器内の有効な空間を最大限に活用することによって、最新の熱交換器の制限された有効な空間における最適な燃焼を保証することができる。]
[0018] さらに、本発明のガスバーナは、より均一であると共に改良された火炎分布を有するガス流れをガス供給室内にもたらすことになる。ガスは、ガス注入側からガスバーナを通って、さらにバーナを軸方向に通って、自在に流れることができる。ガス流れは、バーナの端において妨げられることがない。エンドキャップは、本発明のガスバーナでは、アクティブバーナの役割を果たしているので、第１のバーナ膜とエンドキャップとの間の固定区域、例えば、溶接区域に関連する問題（例えば、温度差によって生じる亀裂）が著しく低減されることになる。従って、本発明の直接の効果によって、すなわち、エンドキャップへの圧力増大が生じないこと、この圧力増大によって生じる騒音効果または損傷をもたらさないこと、炎が燃え上がらないこと、エンドキャップが過熱しないこと、バーナの側部と端部との間の熱膨張差による亀裂が生じないこと、および良好なガス流れが得られ、これによって、ＮＯｘおよびＣＯの排出が低減されることによって、不透過性エンドキャップを有する従来のガスバーナに関連する問題が解決されることになる。従って、これによって、より安定したバーナが得られることになる。]
[0019] 第１のバーナ膜および第２のバーナ膜が２片から構成されているので、これらの２片に対して、異なる材料を用いることができる。例えば、前記材料を異なる耐熱性に適合させることができる。]
[0020] さらに他の態様では、前記第１のバーナ膜および／または前記エンドキャップが、耐熱性金属、好ましくは、ステンレス鋼、さらに好ましくは、FeCralloy（登録商標）、NiCralloy（登録商標）、またはAluchrome（登録商標）の有孔薄板から構成されている、ガスバ—ナが提供されている。]
[0021] 第１の好ましい実施形態では、エンドキャップは、ガス供給室の上側において、溶接、例えば、スポット溶接、ＴＩＧ溶接、またはレーザ溶接によって、第１のバーナ膜に接続されている。他の好ましい実施形態では、エンドキャップは、折曲げによって、第１のバーナ膜に接続されている。好ましくは、第１のバーナ膜とエンドキャップとの間に材料の重なりが全く存在しないかまたは制限されるようになっている。]
[0022] 他の態様では、本発明は、第１のバーナ膜およびエンドキャップが、継ぎ目がなく、または殆ど連続的に、互いに接続されており、これによって、２つの表面間の妨げとなる固定点または鋭利な縁を可能な限りなくすことができる、ガスバーナを提供している。このガスバーナによって、均一なガス流れが改良されることになる。]
[0023] 代替的な実施形態では、第１のバーナ膜の上側とエンドキャップのそれぞれの縁の係合は、完全には閉じられていないようになっている。具体的には、接続領域または継ぎ目が孔または非固着区域を備えながら、エンドキャップがバーナの上端にしっかりと固定されるようになっている。これによって、さらに一層改良された均一な火炎分布が得られることになる。]
[0024] 本発明は、前記第１のバーナ膜および第２のバーナ膜が多くの異なる形状を有することができる、ガスバーナにさらに関連している。]
[0025] 本発明の一態様は、エンドキャップが平坦になっているガスバーナを提供している。代替的な実施形態では、エンドキャップが凸状になっている。これは、エンドキャップの表面の湾曲がバーナの外方に延在していることを意味している。また、エンドキャップは、凹状であってもよいし、または凸波形および凹波形の組合せであってもよい。]
[0026] 代替的な実施形態では、エンドキャップは、円錐形状、プリズム形状、ピラミッド形状、球形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状、例えば、平坦な上端を有する円錐形状を有している。]
[0027] 熱交換器の特定の設計では、より複雑な幾何学体のバーナ端、例えば、円錐状のエンドキャップを有する管状バーナを提供すると有利な場合がある。]
[0028] 好ましい実施形態では、本発明のガスバーナの第１のバーナ膜は、円筒形状、円錐形状、プリズム形状、ピラミッド形状、球形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状、例えば、丸められた縁を有する円筒形状を有している。]
[0029] 特定の実施形態では、第１のバーナ膜は、エンドキャップが嵌合される開口をもたらすために、ガス注入側と反対の側に丸められた縁を有している。縁を丸めることによって、ガス流れの流暢さをもたらし、鋭利な縁での停留を防ぐことができる。これによっても、エンドキャップの設計および作製を容易にすることができ、特定の実施形態では、エンドキャップを完全に平坦なものとすることができる。前記丸められた縁を有する円筒バーナおよびこの縁によって形成された開口内に嵌合された平坦なエンドキャップの例が、図示されている。]
[0030] 代替的な実施形態では、エンドキャップが、第１のバーナ膜の側面が殆ど継ぎ目なく嵌合される開口をもたらす丸められた縁を有している。]
[0031] 好ましくは、第１のバーナ膜のベース区域は、円形状、楕円形状または卵形状、矩形形状、ダイヤモンド形状、三角形状、五角形状、六角形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状、例えば、丸められたコーナを有する五角形状を有している。]
[0032] 好ましい実施形態では、本発明は、第１のバーナ膜が円筒状または管状であり、エンドキャップのバーナ面が、凸状または平坦でベース区域の面に平行になっている、ガスバーナを提供している。]
[0033] さらに他の態様では、本発明は、バーナ膜への最適なガス分配を可能とする圧力分割器またはガス分配器を備えているガスバーナを提供している。ガスをバーナ膜からなるエンドキャップに流すために、前記内側構造物の側面の孔に加えて、別の孔が該内側構造物のエンドキャップに存在していてもよい。好ましくは、該内側構造物は、一体に作製されているが、構造的な困難さの理由から、圧力分割器は、例えば、２つの別体から作製されていてもよい。]
[0034] 本発明のガスバーナの形状および大きさ（寸法）は、最新の熱交換器の燃焼室の寸法に容易に適合させることができる。バーナの側面およびエンドキャップの各々は、最適な空間利用および最適な炎生成を目的として設計可能であり、これによって、各々にそれ自体の材料を用いて、各々をそれ自体の形状に作製することができる。]
[0035] 当業者であれば、本発明のガスバーナによって、ガスバーナの広範囲にわたる（形状および直径に関する）寸法および高さが得られると共に、側面のバーナ膜およびエンドキャップのバーナ膜に用いられる材料の多数の組合せが得られることを理解するだろう。]
[0036] 添付の図面によって、例示にすぎないが、本発明のいくつかの実施形態について説明する。]
図面の簡単な説明

[0037] 本発明によるバーナの概略図であって、図１ａ，１ｂは、円筒バーナを示す図であり、図１ｃは、円錐バーナを示す図である。
図２ａ，２ｂは、アクティブエンドキャップを有している円筒バーナの断面を示す図であり、図２ｃ，２ｄは、内管を有していない代替的な実施形態を示す図である。
図３ａ，３ｂは、好ましくはステンレス鋼からなる２つの構造物、すなわち、有孔内管（圧力分割器）および有孔外管（バーナ面）を備えている例示的な円筒バーナの断面を示す図である。
図４は有孔ステンレス鋼からなる２つのバーナ膜を備えている代替的な管状バーナの写真を示す図である。
図５ａは、有孔ステンレス鋼からなる内管の周囲に装着された有孔ステンレス鋼からなる細長い環状バーナ膜を示す図であり、図５ｂは、図５ａの分解構造を示す図である。] 図１ａ 図１ｃ 図２ａ 図２ｃ 図３ａ 図５ａ 図５ｂ
実施例

[0038] 図１ａは、本発明による円筒バーナを示している。この円筒バーナは、ガス供給チャンバ１０２を備えており、ガス供給チャンバ１０２は、その底が支持体１０４に接続されている。支持体１０４は、ガス供給チャンバ１０２内にガスを供給するための中央ガス注入口を有している。ガス供給チャンバ１０２は、その側面が第１のバーナ膜１０６によって囲まれており、ガス注入口の反対側が第２のバーナ膜１０８によって囲まれている。第２のバーナ膜１０８は、バーナ膜１０６の上端に接続されている。バーナ膜１０６は、その底が支持体１０４に接続されている。矢印は、火炎を表している。これらの火炎は、バーナ面と実質的に直交する方向に生じ、これによって、第１のバーナ膜１０６に半径方向のガス流れをもたらし、第２のバーナ膜１０８に軸方向のガス流れをもたらしている。] 図１ａ
[0039] 図１ｂは、図１ａのバーナと同様の円筒バーナを示している。このバーナでは、第２のバーナ膜１０８は、９０°以外の角度で第１のバーナ膜１０６と交差している面をなしている。ここでも、矢印は、バーナ面１０６，１０８と実質的に直交する方向に生じている火炎を表している。] 図１ａ 図１ｂ
[0040] 図１ｃは、本発明による代替的な円錐バーナを示している。この円錐バーナは、第１のバーナ膜１０６を備えており、第１のバーナ膜１０６は、そのベース区域１１０が支持体１０４に接続されている。支持体１０４は、ガスをガス供給チャンバ１０２に供給するための中央ガス注入口を有している。第２のバーナ膜１０８は、ベース区域１１０の面と平行になっている。矢印は、火炎を表している。これらの火炎は、バーナ面と実質的に直交する方向に生じ、これによって、第１のバーナ膜１０６に半径方向のガス流れをもたらし、第２のバーナ膜１０８に軸方向のガス流れをもたらしている。] 図１ｃ
[0041] 図２ａ，２ｂは、アクティブエンドキャップ２０８を有している円筒バーナの断面を示している。エンドキャップ２０８は、ガス供給室２０２の側面において、第１のバーナ膜２０６に殆ど継ぎ目なく接続されている。任意選択的に、有孔内管２０５が、ガス供給室２０２内に設けられていてもよい。図２ａにおいて、第２のバーナ膜は、開口をもたらす丸められた縁を有しており、この開口に、第１のバーナ膜が殆ど継ぎ目なく嵌合されている。継ぎ目は、円筒の側面に形成されている。図２ｂは、丸められた縁を有する円筒バーナおよびこの縁によって形成された開口内に嵌合された平坦な第２のバーナ膜の例を示している。ここでは、継ぎ目は、バーナの上端に形成されている。図２ｃ，２ｄは、内管を有していない代替的な実施形態を示している。] 図２ａ 図２ｂ 図２ｃ
[0042] 図３ａは、好ましくはステンレス鋼からなる２つの構造物、すなわち、有孔内管（圧力分割器）および有孔外管（バーナ面）を備えている円筒バーナの断面を示している。支持体の中心に、ガスを内管内のガス供給室に導くガス注入管が嵌合されていてもよい。内管および外管のそれぞれにおいて、ガス注入側の反対側に、有孔エンドキャップが示されている。外管において見られるように、エンドキャップおよび第１のバーナ膜は、継ぎ目によって互いに接続された２部品である。外側の膜の側面の縁がエンドキャップの方に丸められ、平坦なエンドキャップが嵌合される開口をもたらしている。] 図３ａ
[0043] 図４は、本発明によって作製された代替的なバーナの写真を示している。管状バーナは、第１のバーナ膜およびエンドキャップを有しており、これらのいずれが有孔ステンレス鋼からなっている。これらは、任意選択的に、有孔ステンレス鋼からなる内管、すなわち、圧力分割器の周囲に装着されている。この例示的な実施形態では、エンドキャップ、すなわち、第２のバーナ膜は、７０ｍｍの直径を有している。Ｌ／Ｄ比は、略１である。エンドキャップは、いくらか凸状であり、バーナの側面の方に丸められた縁を有している。バーナの側面は、線状縁を有している。エンドキャップと側面の両方の縁が、ＴＩＧ溶接による継ぎ目によって、接続されている。]
[0044] 図５は、本発明によって作製されたバーナの図である。図５ａは、側面およびエンドキャップを備えている管状バーナを示している。側面およびエンドキャップは、いずれも有孔ステンレス鋼からなっている。この管状バーナは、図５ｂの分解構造に示されているように、有孔ステンレス鋼からなる内管（圧力分割器）の周囲に装着されている。管状バーナ構造は、右側に示されている有孔ステンレス鋼からなる内管の周囲に装着された（左側の）有孔ステンレス鋼からなるバーナ膜を備えている。外管は、その底が内管に接続されている。エンドキャップは、図４において述べたのと同じ方法によって、取り付けられている。この例示的な実施形態では、エンドキャップは、６３ｍｍの直径を有している。バーナは、細長い形状を有している。] 図５ａ 図５ｂ
[0045] 本発明によるバーナの用途は、本質的に極めて多様性に富み、その例として、住宅用および工業用の予混合バーナ、住宅用給湯器、工業用のボイラーおよび温水器、生産工程用および食品産業用の赤外線ラジエータなどが挙げられる。]
[0046] １０２，２０２ガス供給室
１０４，２０４支持体
２０５有孔内管、圧力分割器
１０６，２０６ 第１のバーナ膜
１０８，２０８ 第２のバーナ膜
１１０，２１０ 第１のバーナ膜のベース区域]

权利要求:

請求項1
ガス供給室内にガスを供給するための中央ガス注入口を有する支持体を備えているガスバーナ、好ましくは、予混合バーナであって、前記ガス供給室は、表面によって囲まれており、前記表面は、第１のバーナ膜および前記ガス注入口と実質的に反対の側のエンドキャップを含んでおり、前記エンドキャップは、前記第１のバーナ膜の上端に接続されており、前記第１のバーナ膜は、ベース区域を介して、その底が前記支持体に接続されている、予混合バーナにおいて、前記エンドキャップは、第２のバーナ膜によって形成されており、前記第１のバーナ膜および前記第２のバーナ膜からなる前記外面は、有孔耐熱金属板であることを特徴とするガスバーナ。
請求項2
前記金属板は、ステンレス鋼板であることを特徴とする請求項１に記載のガスバーナ。
請求項3
前記第２のバーナ膜は、前記第１のバーナ膜に溶接されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガスバーナ。
請求項4
前記第２のバーナ膜は、継ぎ目によって前記第１のバーナ膜に接続されており、前記継ぎ目は、追加的なバーナ面をもたらすために、多数の途切れ部を有し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ガスバーナ。
請求項5
前記第１のバーナ膜は、円筒形状、円錐形状、プリズム形状、ピラミッド形状、球形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状を有し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ガスバーナ。
請求項6
前記第１のバーナ膜の前記ベース区域は、円形状、楕円形状、四角形状、矩形形状、ダイヤモンド形状、三角形状、五角状形、六角形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状を有し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ガスバーナ。
請求項7
前記第２のバーナ膜は、平面状、凸状、凹状、またはこれらの形状から派生する任意の組合せであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガスバーナ。
請求項8
前記第２のバーナ膜は、円錐形状、プリズム形状、ピラミッド形状、球形状、またはこれらの形状から派生する任意の他の形状を有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ガスバーナ。
請求項9
前記第１のバーナ膜および前記第２のバーナ膜は、有孔ステンレス鋼からなる圧力分割器を囲んでおり、前記圧力分割器は、前記圧力分割器の側面および上端に孔を有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガスバーナ。