| 【発明の名称】 |
リッチ・リーン燃焼ガスバーナーを利用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー |
| 【発明者】 |
【氏名】パク イン−ソク
【氏名】チェ キュ−ソン
【氏名】ピョ ヨン−ドク
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| 【要約】 |
【課題】ブンゼン式リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットを持つガスバーを設けた家庭用ボイラーの燃焼騒音と公害物質発生の防止と性能向上を図る。
【解決手段】家庭用ガスボイラー内に、燃料供給口を通して流入されたガス燃料を噴射するガスノズルと噴射ガスが流入されるようにバーナー支持台５に隔番で各々設置の多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット１と多孔性である金属繊維織造組織の多孔体板を燃焼表面材質で使用する予混合希薄燃焼スリット２と、リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口に一側面が接触するようバーナー支持台の一側に設置、燃料流入口の位置に各ガスノズルから燃料と１次空気が流入するよう孔が形成された隔板６とブンゼン式リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットの下部にあるようにバーナー支持台の下端部に設置されて多数個の空気口を持つ空気給気板とを含んで構成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 家庭用ガスボイラーにおいて、前記家庭用ガスボイラー内に、燃料供給口を通して流入されたガス燃料を噴射するガスノズルと、前記ガスノズルにより噴射されたガスが流入されるようにバーナー支持台に隔番で各々設置される多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット及び多孔性である金属繊維織造組織の多孔体板を燃焼表面材質で使用する予混合希薄燃焼スリットと、前記リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口に一側面が接触されるようにバーナー支持台の一側に設置されて、ガス燃料流入口が位置する部位に各々のガスノズルからガス燃料と１次空気が流入されるように孔が形成された隔板と、前記ブンゼン式リッチ燃焼スリット及び予混合希薄燃焼スリットの下部に位置されるようにバーナー支持台の下端部に設置されて多数個の空気口が形成された空気給気板とを含んで構成されたガスバーナーを設置して、公害物質の発生を抑制して、ボイラーの効率を増大させることを特徴とするリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
【請求項２】 前記予混合希薄燃焼スリットの上部に設置される多孔体板は、溝を通して外部に露出された上部表面でバーナーの主火焔が形成されるように溝を具備するブラケットによりスリットの上部に固定・設置されることを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
【請求項３】 前記多孔体板は、両側面部がスリットの両側面部にスポット溶接されてスリットの上部に設置されることを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
【請求項４】 前記予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口は、楕円形であることを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
【請求項５】 前記予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口とそれに接触される隔板の孔は、同一直径を具備する円形で形成されたことを特徴とする請求項１記載のリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラー。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリッチ・リーン（希薄）燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率の家庭用ガスボイラーに係り、より詳細には、バーナーの火焔安定性が高いブンゼン式ガスバーナーのリッチ・燃焼スリットと、バーナーの燃焼表面材質として多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を使用して燃焼時に発生する公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排出量を大幅に低減させる予混合式ガスバーナーの予混合希薄燃焼スリットを、各々予混合希薄燃焼スリットとリッチ燃焼スリットの順で並んで交互に配列されたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを家庭用ボイラーに設置して、家庭用ガスボイラーの公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）を大幅に低減させて、効率を向上させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】大部分の家庭用ガスボイラー等の燃焼機器には、バーナーの火焔安定性と逆火現象等の発生危険性が低い長点があるブンゼン式ガスバーナーが広く使用されている。しかし、ブンゼン式ガスバーナーは構造的にバーナーの火焔が長く火焔温度が高いだけではなく、燃焼に必要な空気量が理論的空気量より多量に必要であるため高温の排気ガス排出による熱損失量と公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排出量が多くてガス燃焼機器の効率極大化と公害物質低減化等に限界があった。
【０００３】また、公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）を低減させて火焔温度を低下させるための方法としては、ガスバーナーの燃焼表面材質で使用される多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板（Ｋｎｉｔｔｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｍａｔ）を利用する予混合希薄燃焼があり、近来に開発された予混合希薄燃焼方式のガスバーナーの燃焼表面材質として使用される多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板は直径５０μm 以下の金属性材質を繊維組織のように織造したもので、それをガスバーナーの燃焼表面材質として使用して燃焼表面で可燃性である予混合ガスを完全燃焼させるとともに、その燃焼熱で金属繊維織造で組織された多孔体板であるガスバーナーの燃焼表面を加熱させることによりガスバーナーの燃焼表面から強力で均一な固体輻写エネルギーが獲得できる。
【０００４】さらに、燃焼用過剰空気量の減少及び燃焼排気ガスの温度を低下させることにより排気ガスの熱損失量が減少して熱効率が増大するとともに公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の排出量を抑制させる効果があり、燃焼負荷の範囲（ターンダウン比：ＴＤＲ）が既存の一般ガス燃焼機器の場合（ＴＤＲ＝５：１）に比べて非常に広いだけではなく火焔の安定性も高く構造を簡単にして、セラミックスまたはステンレス等とともにガス燃焼機器の熱効率向上と公害物質の低減化のための家庭用、商業用、産業用等のガスバーナー用燃焼表面材質として広く使用されている。
【０００５】特に、ガスバーナー用燃焼表面材質として使用するセラミックス、ステンレス及び金属繊維織造で組織された多孔体板の中では、多孔性の金属繊維織造組織である多孔体板の素材が熱処理効果によりバーナーの後面の温度が着火温度以下に低下されるため、それをガスバーナーの燃焼表面材質で使用して予混合ガスを燃焼させる場合にはバーナー火焔が多孔体板の小さい孔を通って逆流しない。したがって、多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を利用したガスバーナーは、逆火現象等に対する別途の対策が必要なく公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）を低減させて火焔温度を低下させるための方法として使用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のガスバーナーを利用した燃焼では、燃焼に必要な空気供給方式が１次方式であるため１次空気の空気比が高くなるとともに燃焼温度が低くてＰｒｏｍｐｔ ＮＯｘとＴｈｅｒｍａｌ ＮＯｘの生成は防止できるが、火焔温度が低い場合にはバーナー火焔が不安定であり、製作費用が高いだけではなく製作が難しく、単純な構造で設計される家庭用ガス燃焼機器では予混合希薄燃焼の安定的な統制が困難である問題点があった。
【０００７】また、前記予混合希薄燃焼スリットの燃焼表面材質としてセラミック、ステンレスまたは金属繊維織造で組織された多孔体板等を使用する場合には、燃料ガスと空気を混合させる予混合機の構造が大きく複雑になるため、予混合機内での圧力損失の増大により送風抵抗が増大するだけではなく、それにより燃焼時に一部高負荷領域で異常騒音が発生するかガスバーナーの主火焔が不安定になる問題点があった。
【０００８】また、前記のような問題点を解消するため、リッチ燃焼と予混合希薄燃焼を混合したリッチ・リーン燃焼ガスバーナーが使用されているが、現在使用されている大部分のリッチ・リーンガスバーナーは、リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットが全てステンレス材質で製作されて、構造が複雑であるため燃焼用空気が不足な場合に逆火現象等が発生して、さらに、製作費用が高価であるだけではなく製作が難しい問題点があった。
【０００９】したがって、本発明はこのような問題点に着眼して案出されたもので、その目的は、バーナーの火焔安定性が高いブンゼン式ガスバーナーのリッチ燃焼スリットと公害性及び熱効率性が優れた予混合希薄燃焼ガスバーナーの予混合希薄燃焼スリットが交互にバーナー支持台に混合・設置されたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを家庭用ガスボイラーに設置することにより、公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の発生を低下させて、ボイラーの効率を増大させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを採用した低公害・高効率家庭用ガスボイラーを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するため本発明は、家庭用ガスボイラーにおいて、前記家庭用ガスボイラー内に、燃料供給口を通して流入された燃料を噴射するガスノズルと、前記ガスノズルにより噴射されたガスが流入されるようにバーナー支持台に隔番で各々設置される多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット及び多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板を燃焼表面材質で使用する予混合希薄燃焼スリットと、前記リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットのガス燃料流入口に一側面が接触するようにバーナー支持台の一側に設置されて、ガス燃料流入口が位置する部位に各々のガスノズルからガス燃料と１次空気が流入されるように孔が形成された隔板と、前記ブンゼン式リッチ燃焼スリット及び予混合希薄燃焼スリットの下部に位置するようにバーナー支持台の下端部に設置されて多数個の空気口が形成された空気給気板から構成されたガスバーナーを設置して、公害物質の発生を抑制してボイラーの効率を増大させたリッチ・リーン燃焼ガスバーナーを利用した低公害・高効率家庭用ガスボイラーを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例について詳細に説明する。図１は本発明の全体構造を示す例示図、図２は本発明に適用されるリッチ・リーンガスバーナーの平面例示図、図３は図２の立面例示図である。
【００１２】図示されるように、本発明は密閉された鋼板製の容器内に水を注入して、前記注入された水をガスバーナーにより加熱する家庭用ボイラー１００において、前記家庭用ボイラー１００内にバーナーの火焔安定性が高いブンゼン方式のリッチ燃焼スリット１と低公害性及び熱効率性が優れた予混合希薄燃焼スリット２が隔番で設置されたリッチ・リーンガスバーナー１０１を設置することにより構成される。
【００１３】前記リッチ・リーンガスバーナー１０１は、燃料供給口３を通して流入された燃料を噴射するガスノズル８と、前記ガスノズル８により噴射されたガスが流入されるようにバーナー支持台５に隔番で各々設置される多数個のブンゼン式リッチ燃焼スリット１及び予混合希薄燃焼スリット２と、前記リッチ燃焼スリット１及び予混合希薄燃焼スリット２とガスノズル８との間に位置するようにバーナー支持台５に設置される隔板６と、前記ブンゼン式リッチ燃焼スリット１及び予混合希薄燃焼スリット２の下部に位置するようにバーナー支持台５の下端部に設置される空気給気板７から構成される。
【００１４】図４は本発明によるリッチ燃焼スリットの例示図である。図４に示されるように、前記リッチ燃焼スリット１はバーナー支持台５に予混合希薄燃焼スリット２と交互に設置されるもので、上部に多数個の焔孔１２と補助焔孔１３が形成されて、隔板６と接触する下部の端部にガス燃料流入口１１が形成されて、前記ガス燃料流入口１１に連結されてベンチュリ管１４が形成される。
【００１５】図５は本発明による楕円形のガス燃料流入口が形成された予混合希薄燃焼スリットの例示図、図６は本発明による円形のガス燃料流入口が形成された予混合希薄燃焼スリットの例示図である。図５及び図６に示されるように、前記予混合希薄燃焼スリット２はバーナー支持台５にリッチ燃焼スリット１と隔番で設置されるもので、多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板２２が上部に燃焼表面材質で付着されて、隔板６と接触する下部の端部にガス燃料流入口２１が形成されて、前記ガス燃料流入口２１に連結されてベンチュリ管２４が形成される。
【００１６】前記予混合希薄燃焼スリット２の燃焼表面に付着される多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板２２は、スリット２の両側面を通して混合ガス燃料が漏泄されないようにブラケット２３により固定されて、前記ブラケット２３の両側面はスポット溶接（ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ）によりスリット２の本体両面に溶接・固定される。この時、ブラケット２３には溝２３１が形成されており、前記溝２３１を通して外部に露出されて多孔体板２２の上部表面でバーナーの主火焔が形成される。即ち、前記多孔体板２２はブラケット２３によりスリット２の本体両面に溶接・固定されるが、溝２３１により外部に露出された上部表面を通して可燃性である予混合ガスが完全燃焼される。
【００１７】また、前記多孔性の金属繊維織造で組織された多孔体板２２は、両側面部２２１がスリットの両側面に接触するようにスリット２の一側面からスリットの上部を経由してスリットの他の側面に連結されるようにスリット２の上部に、∪形状でカバーされた後に、スリットの両側面とそれに接触する多孔体板２２の両側面部２２１を密着させて、スリットの両側面を通して混合ガス燃料が漏泄されないようにスリットの両側面と多孔体板２２の両側面部２２１を各々スポット溶接して使用してもよい。
【００１８】前記予混合希薄燃焼スリット２のガス燃料流入口２１は、ガスノズル８によるガスの流入時に、噴射されるガスにより空気が容易に流入されるように楕円形、円形、テーパ形等で形成される。前記ガスノズル８は燃料供給口３により移送されたガスをバーナー支持台５に設置された各々のスリット内に流入させる。その長さはスリットの種類によって直径及びガス燃料流入口１１，２１と一定距離（即ち、ガスノズルの長さ）を調整して設置する。
【００１９】また、前記隔板６はバーナー支持台５に各々設置されたスリット１，２のガス燃料流入口１１，２１に一側面が接触するようにバーナー支持台５の一側に設置される。スリットのガス燃料流入口１１，２１が位置する部位にはガスが通過する孔６１が形成されている。即ち、前記ガスノズル８により噴射されたガスは隔板の孔６１を通してスリットのガス燃料流入口１１，２１に各々流入されて、ガスの流入時に一定量の空気がガスとともにガス燃料流入口１１，２１を通してスリットに流入される。
【００２０】この時、前記隔板６に形成された孔の大きさ、ガスノズル８の直径、ガスノズル８と隔板６との距離（ガスノズル８の長さ）はスリットの種類によって異なるように形成及び設置される。即ち、前記リッチ燃焼スリット１はガスノズル８によりリッチ燃焼スリット１のガス燃料流入口１１にガスが流入される時、ブンゼン式リッチ燃焼上に必要な空気比が約0.4 〜0.6 になるように隔板６の孔の大きさとガスノズル８の直径が調整・形成されて、ガスノズル８と隔板６が一定距離を維持するように設置される。
【００２１】また、予混合希薄燃焼スリット２は１次空気供給方式であるため、ガスノズル８により予混合希薄燃焼スリット２のガス燃料流入口２１にガスが流入される時に燃焼上に必要な空気比が約1.4 〜1.7 になるようにガスノズル８の直径及び隔板孔６１の大きさを調整・形成して、ガスノズル８と隔板６が一定距離を維持するように設置される。この時、前記予混合希薄燃焼スリット２は１次空気供給方式であるため、ガスノズル８によりガス燃料の噴射時に予混合希薄燃焼スリット２内に燃焼に必要な空気比が約1.4 〜1.7 が維持されるように隔板孔６１の大きさと形状及びスリットのガス燃料流入口２１の大きさと形状が考慮されて設置されて、隔板６に形成された孔６１を通して燃焼用１次空気比が約0.4 〜0.6 程度だけ適切に流入されるブンゼン式リッチ燃焼の残りの燃焼用空気はスリット１とスリット２との間の空間を通してスリットの下部に位置するように設置された空気給気板７の空気口７１を通して流入される。
【００２２】上述のように前記隔板の孔６１を通して予混合希薄燃焼スリット２のガス燃料流入口２１に流入された燃料ガスと１次空気は、ガス燃料流入口２１と連結されて形成されたスリットのベンチュリ管２４を流れながら円滑に完全予混合ガスに形成されて、スリット上部に設置された多孔体板２２を通して一定な速度で均一に噴出される。
【００２３】前記空気給気板７はリッチ燃焼スリット１と予混合希薄燃焼スリット２の下部に位置するようにバーナー支持台５の下端部に設置されて、多数個の空気口７１が形成される。この時、前記多数個の空気口７１は、隔板の孔６１を通して燃焼用１次空気比が約0.4 〜0.6 程度だけ流入されたリッチ燃焼スリット１に燃焼に必要な残りの２次空気が容易に流入されるように空気口７１の大きさと位置及び個数が調整・形成されて、前記予混合希薄燃焼スリット２は隔板の孔６１を通して予混合希薄燃焼に必要な空気比が約1.4 〜1.7 程度の燃焼用空気の全てが１次空気だけで流入されるため、予混合希薄燃焼スリット２の下側に位置した空気給気板７には空気口が形成されない。
【００２４】また、前記金属繊維織造で組織された多孔体板２２を使用した予混合希薄燃焼ガスバーナー（Ｐｒｅｍｉｘｅｄ Ｌｅａｎ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ＧａｓＢｕｒｎｅｒ）は、従来のブンゼン式ガスバーナーに比べて１次側に空気比率が高い空気が流入される必要があるが、空気供給がおそくなると火焔の長さが長くなって同一な燃焼室を使用する場合にガスバーナーの火焔が熱交換機に接触されてＣＯが発生する為、ガス燃料の入熱量と燃焼用空気の流入量を適切に調整して最適の条件で燃焼が行われるように構成する。
【００２５】前記のように全ての場合に送風機１０７から供給される燃焼用空気はブンゼン式ガスバーナーの不足な空気供給のため空気給気板７から２次空気の一部が流入されて、残りの燃焼用１次空気は隔板の孔６１及び混合ガス燃料流入口１１を経由して燃焼用空気と燃料ガスが各々一定な比率で混合されるように構成されることにより、流体の流れ上の変化及び均一な供給を実現させてバーナーの火焔が安定的で、さらに混合ガス燃料の噴出速度分布も一定に維持されるように設計される。
【００２６】図７は本発明の作動を説明する例示図である。本発明は燃料供給口３を通して供給されるガス燃料がガスノズル８から噴射されて、噴射されたガス燃料は空気とともに隔板の孔６１及びガス燃料注入口１１，２１を通して各々のスリット１，２内に流入されてベンチュリ管１４，２４を通過しながら相互混合されて、混合された混合ガス燃料は各スリット１，２の上部、即ち、リッチ燃焼スリット１の焔孔１２と補助焔孔１３，予混合希薄燃焼スリット２の多孔体板２２を通して均一に吐出されて自動点火装置１０６により点火される。この時、リッチ燃焼スリット１の燃焼に必要な２次空気はスリット１，２の下部に位置する空気給気板７の空気口７１を通してスリットの外部の下部から上部に流入される。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明はブンゼン式リッチ燃焼スリットと予混合希薄燃焼スリットが隔番で設置されたガスバーナーを家庭用ボイラーに設置することにより、ボイラー作動時に発生する燃焼騒音及び公害物質（ＮＯｘ及びＣＯ等）の発生を低下させるとともにボイラーの性能を向上させる効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９５０６５５５２
【氏名又は名称】コリア インスティチュート オブ エナジー リサーチ
【識別番号】５９９１５５８２２
【氏名又は名称】デーソン セルティック カンパニー リミテッド
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月４日（１９９９．１１．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７０１５０
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−７４２０９（Ｐ２００１−７４２０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月２３日（２００１．３．２３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１４０３７ |
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