加熱炉バーナーの説明: 仕組み、故障の理由、およびその対処方法

バーナーは加熱炉の心臓部です

炉のバーナーは、燃料に点火して家を暖める熱を生成するコンポーネントです。バーナーが故障すると、暖房システム全体が機能しなくなります。 炉が天然ガス、プロパン、石油のいずれで動作する場合でも、バーナーは実際に燃焼が起こる場所です。システム内の他のすべてのもの (送風機、熱交換器、煙道) は、バーナーが生成するものをサポートまたは管理するために存在します。

ほとんどの住宅所有者は、何か問題が発生したときにのみ炉のバーナーのことを考えます。熱が停止したり、炉のサイクルが短くなったり、きれいな青色の炎ではなく黄色やオレンジ色の炎に気づいたりします。しかし、バーナーがどのように機能するのか、どのようなタイプが存在するのか、どのような症状がトラブルを知らせるのかを理解していれば、小さな問題が真冬に暖房の完全な故障につながる前に、早期に対処することができます。

良いニュースは、 バーナーの問題の多くは、炉全体を交換することなく診断および修正可能です。 。バーナーの汚れ、イグナイターの故障、ガスバルブの校正ミスなどはすべて、修理可能な問題です。自分が何を扱っているのかを知ることが最初のステップです。

なんと 加熱炉バーナー 作品

ガス炉のバーナーは、炉の制御盤によって制御される正確な一連のイベントを通じて動作します。サーモスタットが熱を要求すると、次のサイクルが始まります。

1. インデューサーモーターが始動し、熱交換器と煙道から残留燃焼ガスをパージします。
2. 圧力スイッチは、点火を続行する前に、インデューサが適切なドラフトを生成していることを確認します。
3. 点火装置 (常設パイロット、高温表面点火装置 (HSI)、または断続パイロット) が作動し、点火温度に達します。高温の表面点火装置は通常、次の温度まで加熱します。 30 ～ 60 秒以内に 1,800 ～ 2,500°F .
4. ガスバルブが開き、計量された燃料流がバーナーポートに供給されます。
5. 混合気はバーナーで点火します。火炎センサー (火炎経路にある細い金属棒) は、火炎に流れる電流 (火炎整流と呼ばれる現象) を検出することによって点火を確認します。
6. 火炎センサーが 6 ～ 10 秒以内に炎を検出しない場合、未燃ガスの蓄積を防ぐためにガスバルブが閉じ、炉がロックアウトされます。
7. 点火が確認されると、少し遅れてブロワー モーターが始動し、加熱された空気がダクト システム内を循環します。

適切に機能する炉では、この点火シーケンス全体にかかる時間は 2 分未満です。各ステップはその前のステップに依存します。どの段階でも障害が発生すると、バーナーが点火できなくなるか、安全対策としてシステムがシャットダウンします。

加熱炉バーナーの種類

すべての炉のバーナーが同じというわけではありません。システムのバーナーの種類は、その効率、メンテナンス要件、問題への対応方法に影響します。家庭用ガス炉の 2 つの主なカテゴリは、インショット バーナーとリボン バーナーですが、より広範な状況には、いくつかの異なる設計が含まれます。

インショット（インショット）バーナー

インショット バーナーは、現代の家庭用ガス炉で最も一般的なタイプです。 これらは、熱交換器に直接炎を噴射する個別の円筒形チューブ (通常、熱交換器セルごとに 1 つ) で構成されています。ほとんどの家庭用炉には、ユニットの BTU 容量に応じて 3 ～ 5 個のインショット バーナーが付いています。効率的で比較的静かで、正確な燃料計量を可能にする設計です。 1 つのバーナーポートが錆や破片で詰まった場合、熱交換器のそのセクションのみが影響を受けるため、古い設計よりも診断が簡単になります。

リボン（バー）バーナー

リボン バーナーは、連続的な穴のあいた金属ストリップまたはバーを使用し、その中をガスが流れて全長に沿って点火します。これらは古い炉設計では一般的であり、一部の商業加熱用途で今でも使用されています。リボン バーナーは、熱交換器の表面全体に熱をより均一に分配しますが、部分的にブロックされると不均一な燃焼が発生しやすくなり、点火速度が高くなるとフレームリフティング (炎がバーナー表面から剥がれる現象) が問題になることが知られています。

アップショットバーナー

古い炉モデルに見られるアップショット バーナーは、バーナー アセンブリの真上に配置された熱交換器に炎を上向きに向けます。これらは、電子点火システムではなく、直立パイロットライトを使用して動作します。これらのユニットは効率が低いため、新規設置ではほとんど時代遅れになります。 AFUE 評価 55 ～ 70% 現代の炉では 80 ～ 98% ですが、多くの古い家庭ではまだ使用されています。

パワーバーナー（石油炉）

石油炉はパワー バーナーを使用します。これは根本的に異なる設計で、暖房用オイルを微細なミストに噴霧し、高電圧スパーク点火装置で点火します。燃料ノズル、変圧器、電極、燃焼室は統合システムとして連携します。 オイルバーナーノズルは毎年交換する必要があります ノズルオリフィスの摩耗はスプレーパターン、燃焼効率、排出ガスに直接影響を与えるため、定期メンテナンスの一環として行われます。

炉のバーナーが故障しているという警告サイン

バーナーの問題は、警告なしに発生することはほとんどありません。初期の兆候を認識することで、炉が完全に故障する前に、理想的には、寒い家の安全上の問題が発生するほど気温が低下する前に、メンテナンスのスケジュールを立てる時間を確保できます。

青の代わりに黄色またはオレンジ色の炎

健全なガス炉バーナーは安定した青い炎を生成し、場合によっては小さな青オレンジ色の炎が発生します。 黄色またはオレンジ色の炎は不完全燃焼を示します — 燃料と空気の混合気がオフになっており、バーナーが効率的に燃焼していません。これは、バーナーの汚れ、燃焼用空気供給の遮断、またはガス圧力の問題が原因である可能性があります。また、黄色の炎は青い炎よりも多くの一酸化炭素を生成するため、効率だけでなく安全性も懸念されます。

炉のショートサイクル

ショートサイクルは、炉が起動し、短時間稼働し、停止し、短期間に再起動を繰り返すときに発生します。バーナーが関係している場合、これは多くの場合、炎を適切に検出できない汚れた炎センサーによって引き起こされます。制御基板は点火の確認を受け取らないため、安全対策としてガスバルブを遮断します。酸化の蓄積で覆われた炎センサーは、バーナー関連の最も一般的な、そして最も簡単に修理できる故障の 1 つです。炎センサーロッドを細いスチールウールや紙やすりで掃除するのにかかる時間は 15 分以内で、費用はかかりません。

点火の遅延 — 始動時の「ドーン」または「ドスン」という音

炉の最初の始動時に、大きなバン、ドーン、またはドスンという音が聞こえる場合、これは点火の遅れと呼ばれます。ガスが燃焼室に入りますが、すぐには点火されません。ガスは一時的に蓄積され、その後一度に点火します。 点火が遅れると熱交換器に機械的ストレスがかかります 時間の経過とともに亀裂が入り、バーナーの問題がより深刻で高価な熱交換器の交換に発展する可能性があります。原因としては、バーナーの汚れ、ガス圧の低下、点火温度に達するまでに時間がかかりすぎる点火器の故障などが考えられます。

炉がまったく点火しない

炉を始動しようとしても、インデューサーモーターが作動する音が聞こえますが、熱を発生しない場合は、点火段階で故障している可能性があります。頻度の高い順に最も一般的な原因は、高温面点火装置の故障、圧力スイッチの作動、炎センサーの汚れ、またはガスバルブの故障です。高温表面点火装置は、経年劣化や熱サイクルによって亀裂が生じる壊れやすい窒化ケイ素または炭化ケイ素のコンポーネントです。 高温表面点火装置の平均寿命は 3 ～ 7 年です 、交換ユニットの費用は部品だけで 20 ～ 60 ドルかかります。

バーナー周りの煤や錆

バーナー アセンブリ上またはバーナー近くの炉キャビネット内に目に見えるすすの堆積は、不完全燃焼を示しています。バーナー チューブの錆は湿気の侵入を示唆しています。多くの場合、熱交換器に亀裂が入って凝縮水がバーナーに滴り落ちたり、機械室の高湿度が原因です。どちらの状態でも専門家による検査が必要です。

炉バーナーの掃除方法

炉のバーナーの掃除は、機械に詳しい住宅所有者のほとんどが安全に実行できるメンテナンス作業です。これは毎年、理想的には暖房シーズンが始まる前に行う必要があり、所要時間は 45 分から 1 時間です。開始する前に、必ず切断スイッチで炉の電源を切り、ガス供給を遮断してください。

1. バーナーコンパートメントにアクセスします。 炉アクセス パネルを取り外します。通常は 2 つのパネルで、1 つはブロワーをカバーし、もう 1 つはバーナーと熱交換器をカバーします。それらを安全に脇に置いておきます。
2. 分解する前にバーナーアセンブリの写真を撮ります。 写真により、コンポーネント、特に熱交換器の開口部に対するバーナーの位置を正しく再組み立てできることが確認できます。
3. バーナーチューブを取り外します。 ほとんどのインショット バーナーは、マニホールドを取り外した後、取り付けブラケットからスライドして外れます。高温の表面に点火装置がある場合は、触れないようにします。点火装置が再加熱されると、皮膚の油分により早期故障が発生する可能性があります。
4. バーナーポートを掃除してください。 柔らかいブラシまたは圧縮空気を使用して、バーナーポートとクロスオーバーチャンネルから錆スケール、ほこり、破片を取り除きます。水を使用しないでください。腐食の原因となります。幅の狭いアタッチメントを備えた掃除機は、熱交換器の開口部の内側から緩んだ破片を取り除くのに効果的です。
5. 炎センサーを掃除してください。 炎センサーの金属棒を細いスチールウールまたは 1 ドル紙幣で軽くこすり、表面の酸化を取り除きます。サンドペーパーは使用しないでください。サンドペーパーを使用すると、余分な材料が除去されます。
6. 点火装置を点検してください。 高温の表面点火装置に亀裂や破損がないか目視で検査します。素手で触れないでください。ひび割れがある場合は、再組み立てする前に交換してください。
7. バーナーを元に戻し、電力とガスを復旧します。 すべての接続が安全であることを確認し、ガスと電力を回復し、すべてのバーナーで均一に青い燃焼が行われる火炎パターンを観察しながら、完全な加熱サイクルを通して炉を運転します。

炉バーナーの交換時期と修理時期

個々のバーナー コンポーネント (点火器、火炎センサー、ガス バルブ) は保守可能であり、比較的安価です。ひび割れやひどく腐食した場合は、バーナーチューブ自体を個別に交換することもできます。ただし、バーナーの修理が適切ではない状況もあります。

• ひび割れた熱交換器: 熱交換器（熱が供給空気に伝達されるバーナーを囲む金属製のチャンバー）に亀裂が入った場合、通常、修理は費用対効果が高くありません。熱交換器に亀裂が生じると、一酸化炭素を含む燃焼ガスが加熱された空気供給と混合します。交換には部品代と人件費で 1,500 ～ 3,500 ドルかかり、多くの場合、古い炉の価値を超えます。 15 年以上経過した炉では、通常、ユニット全体を交換することが経済的により良い決定になります。
• 20歳以上の年齢: 20 年以上古い炉を元の効率定格で運転すると、最新の高効率の代替炉よりもランニングコストが大幅に高くなります。現在の ENERGY STAR 認定炉は 95 ～ 98% の AFUE 定格を達成しています。 燃料のわずか 2 ～ 5% が排気として失われます 古いユニットの 30 ～ 45% と比較して。交換によるエネルギー節約により、多くの場合、5 ～ 8 年以内に資本コストが相殺されます。
• 繰り返されるバーナーの故障: バーナーまたはその関連コンポーネント (イグナイター、ガスバルブ、火炎センサー) が最近の季節に何度も修理を必要とした場合は、より広範なシステムの劣化を示しています。修復を続けることは、多くの場合、寿命が近づいているシステムにお金を投じることになります。
• 一酸化炭素の検出: 家庭内で炉源からの一酸化炭素の検出が確認された場合は、ユニットを再使用する前に直ちに停止し、専門家による検査が必要です。 CO 漏れの検査結果が陽性となった炉は、運転を継続しないでください。

ガス炉バーナーと石油炉バーナーのメンテナンス: 主な違い

燃焼の原理はガス炉と石油炉の両方に当てはまりますが、バーナーのメンテナンス要件は大きく異なり、この 2 つを混同するとサービスの必要性が失われる可能性があります。

液体燃料の燃焼では気体よりも多くの残留物が生成され、ポンプ、ノズル、電極アセンブリを備えたオイルの霧化の機械的複雑さにより、故障箇所が増えるため、オイル バーナーはメンテナンスに手間がかかります。毎年のオイルバーナーのメンテナンスを省略すると、効率の低下、煤の蓄積、寒冷時のバーナーのロックアウトのリスク増加に直接つながります。

炉バーナーの調整に含めるべき内容

専門的な炉メンテナンスのスケジュールを立てるとき、技術者が何をすべきかを知っておくと、サービス コールから真の価値が得られているかどうかを評価するのに役立ちます。ガス炉のバーナーを徹底的に調整するには、次のすべてを含める必要があります。

• すべてのバーナー チューブの亀裂、腐食、ポートの詰まりを目視検査します。
• バーナーポートとクロスオーバー点火チャンネルをブラシと掃除機で掃除します。
• 炎センサーの洗浄と抵抗テスト - 機能する炎センサーは、マイクロアンペアの読み取り値を生成する必要があります。 1.5 ～ 4 マイクロアンペア DC 炎の中で。通常、0.5 マイクロアンペア未満の場合は、センサーの交換が必要であることを示します。
• 高温面点火器の検査と抵抗測定。炭化ケイ素点火装置は 40 ～ 70 オームを読み取る必要があります。窒化ケイ素点火装置の仕様は異なります。技術者はメーカーのデータを参照する必要があります。
• マニホールドでのガス圧力を測定し、炉の設計仕様と一致していることを確認します。通常、天然ガスの場合は水柱 3.5 インチ、プロパンの場合は 10 ～ 11 インチです。
• 排ガス分析装置を使用した燃焼分析により、CO 排出量、CO₂ パーセント、煙突温度を測定します。 排ガス中の CO 排出量は 100 ppm 未満である必要があります ガス炉が正しく作動するために。
• 熱交換器の検査 - 空気供給流への CO 漏れを視覚的におよび燃焼分析装置を使用して検出します。