JP2004053220A - 蓄熱式バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱体をバーナ先端部に近い位置に設けて、バーナを吸引状態から燃焼状態へ切替える際の燃焼不良の発生を効果的に抑制する。
【解決手段】バーナ本体１内に蓄熱体４を内蔵し、バーナ本体１の筒状先端部１１から吸引した高温排ガスによって蓄熱体４を加熱するとともに、バーナ本体１の基端部１２へ供給された燃焼空気を、加熱された蓄熱体４によって予熱する。先端部１１の軸線Ｌｘに直交させてバーナ本体１内に支持板４２を設けるとともに、支持板４２の板面の複数位置に板面に対して直立に支持筒４１を固定してその先端４１２が上記先端部１１に近い位置に至るようになし、かつ、軸線Ｌｘと平行に延びる支持筒４１内に、当該支持筒４１の筒軸方向へ貫通する通孔を多数形成した複数のハニカム体５を収納する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱式バーナに関し、特にこれに内設された蓄熱体の設置構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱式バーナはバーナ本体内にセラミック製ハニカム体よりなる蓄熱体を設けたもので、２本のバーナをペアにして、ある周期で一方のバーナを燃焼状態とした時に、他方のバーナは、炉内の高温排ガスを吸引し内蔵された蓄熱体を加熱する吸引状態とする。そして、次の周期で上記他方のバーナを燃焼状態として、先の周期で加熱された蓄熱体によって燃焼空気を予熱して、排ガスを有効に利用した燃焼を実現する。
【０００３】
このような蓄熱式バーナの一例を図３に示す。図３において、バーナ本体６は逆Ｌ字形に成形されて、水平に突出する円筒状のバーナ先端部６１が炉壁Ｗに貫通固定されている。バーナ先端部６１の筒内には、周方向の複数箇所に１次燃料ガスノズル２１が開口している。また、バーナ先端部６１の炉内に面する端面には周方向の複数箇所に２次燃料ガスノズル２２が開口している。バーナ基端部６２は上下方向へ延び、その途中には段付き部６２１が形成されて、ここに詳細構造を後述する蓄熱体７が設置されている。バーナ基端部６２の下端には気体流通管３が接続されており、この気体流通管３は切替えダンパ（図示略）によって排気管と燃焼空気供給管とに選択的に連通させられる。
【０００４】
図３は蓄熱式バーナが燃焼状態にある場合を示しており、燃焼空気供給管を経て気体流通管３より供給された燃焼空気（図３の白矢印）は蓄熱体７で予熱され、バーナ先端部６１内に至って１次燃料ガスと混合し、火炎噴口６３から噴出する１次火炎Ｆ１を形成する。燃焼空気の残部は２次燃料ガスと混合して１次火炎Ｆ１を包むような２次火炎Ｆ２を形成する。なお、蓄熱式バーナが吸引状態の時には、火炎噴口６３から炉内の高温排ガス（図３の黒矢印）が吸引され、蓄熱体７を加熱した後、温度低下した排ガスは気体流通管３より排気管へ流出させられる。
【０００５】
蓄熱体７の詳細を図４に示す。蓄熱体７は下半部が、大径の例えばコージエライト製の矩形ハニカム体７１を複数段積層して構成され、一方、上半部は、小径の耐熱性に優れた例えばアルミナ製の矩形ハニカム体７２を複数段積層して構成されている。蓄熱体７の上半部を耐熱性の高い小径のハニカム体７２としたのは、高温排ガスが流入する側に位置することからスポーリングによる破壊を防止するためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の蓄熱式バーナでは、蓄熱体７が大径のハニカム体７１上に小径のハニカム体７２を載設する構造となっているため、ハニカム体７１，７２を上下方向へ配置する必要があり、水平姿勢のバーナ先端部６１に対して上下方向へ屈曲させたバーナ基端部６２内に蓄熱体７を設けている。このため蓄熱体７からバーナ先端部６１までの距離が比較的長くなり、この間の容積が大きいために、蓄熱式バーナが吸引状態から燃焼状態に切り替わる際に、上記容積内で比較的大量に残留する排ガスが燃焼空気に混入して燃焼不良を生じるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、蓄熱体をバーナ先端部に近い位置に設けることができ、これによってバーナを吸引状態から燃焼状態へ切替えた際に燃焼空気に混入する排ガス量を最小限にして燃焼不良の発生を抑制することができる蓄熱式バーナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明では、バーナ本体（１）内に蓄熱体（４）を内蔵し、バーナ本体（１）の筒状先端部（１１）から吸引した高温排ガスによって蓄熱体（４）を加熱するとともに、バーナ本体（１）の基端部（１２）へ供給された燃焼空気を、加熱された蓄熱体（４）によって予熱するようにした蓄熱式バーナにおいて、先端部（１１）の軸線（Ｌｘ）に直交させてバーナ本体（１）内に支持板（４２）を設けるとともに、支持板（４２）の板面の複数位置に板面に対して直立に支持筒（４１）を固定してその先端（４１２）が上記先端部（１１）に近い位置に至るようになし、かつ、軸線（Ｌｘ）と平行に延びる支持筒（４１）内に、当該支持筒（４１）の筒軸方向へ貫通する通孔を多数形成したハニカム体（５）を収納する。
【０００９】
本第１発明において、蓄熱式バーナが燃焼状態にある場合は、バーナ本体の基端部へ供給された燃焼空気は蓄熱体の各支持筒内に位置する先の周期で加熱されたハニカム体を通過する間に予熱され、支持筒先端からバーナ先端部内に至って燃料ガスと混合し燃焼する。支持筒先端はバーナ本体の先端部に近い位置に延びているから、支持筒先端とバーナ先端部間の容積は可及的に小さくなる。したがって、バーナを吸引状態から燃焼状態へ切り換えた際に支持筒先端とバーナ先端部との間に残留している排ガス量は少なく、燃焼空気に混入する排ガス量は最小限となって燃焼不良の発生が効果的に抑制される。
【００１０】
本第２発明では、上記支持筒（４１）内にその筒軸方向へ複数のハニカム体（５）を配設し、支持筒（４１）の先端（４１２）に近い側のハニカム体（５）を他のハニカム体（５）よりも耐熱性に優れた材料で構成する。本第２発明では、蓄熱式バーナが吸引状態の時に高温の排ガスが流入する支持筒先端に近い側のハニカム体を耐熱性に優れた材料で構成したから、スポーリング等によるハニカム体の破損を効果的に防止することができる。
【００１１】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１において、蓄熱式バーナのバーナ本体１は、炉壁に貫通固定されて水平に延びる円筒状の先端部１１と、当該先端部１１に対して同軸に成形された角筒状の基端部１２とから構成されている。バーナ先端部１１は既に説明した従来のものと同様で、先端開口が火炎噴口１３となっており、上記先端部１１の筒内には、周方向の複数箇所に１次燃料ガスノズル２１が開口している。また、バーナ先端部１１の炉内に面する端面には周方向の複数箇所に２次燃料ガスノズル２２が開口している。バーナ基端部１２の端面には、従来技術で説明したような燃焼空気（図１中の白矢印）と排ガス（図１中の黒矢印）が交互に流通する気体流通管３が連結されている。
【００１３】
蓄熱体４はバーナ先端部１１の軸線Ｌｘと平行に延びる複数の円形支持筒４１を備えており、各支持筒４１は、上記軸線Ｌｘと直交するようにバーナ基端部１２の開口縁に覆着された支持板４２によって支持されている。すなわち、図２に示すように、支持板４２の板面には間隔をおいて複数位置に円形の取付穴４２１が形成されており、これら取付穴４２１内に、板面に対して直立になるように各支持筒４１の基端４１１が挿入固定されている。このような各支持筒４１の先端４１２はバーナ先端部１１の近くへ至っている（図１）。上記支持板４２の材質としてはキャスタブル、耐熱鋼等が使用できる。また、支持筒４１の材質としては炭化珪素、窒化珪素、ムライト、耐熱金属等が使用できる。
【００１４】
上記支持筒４１内にはその内径にほぼ等しい外径とした複数の円柱状ハニカム体５が互いの端面を当接させて収納されている。この場合のハニカム体の大きさは、高温排ガスに晒されてもスポーリング等による破損を生じないようなものとしておく。ハニカム体５には支持筒４１の筒軸、すなわち軸線Ｌｘの方向へ貫通する通孔５１（図２）が多数形成されて、これらハニカム体５の通孔５１は互いに連通している。支持筒４１の先端４１２の開口縁は内側に屈曲させられてストッパ部４１３となっており、ハニカム体５は支持筒４１の基端４１１開口から順次内部に挿入されて、上記ストッパ部４１３と気体流通管３の開口に一体に設けた蓋板３１とで位置決めされている。なお、蓋体３１の板面には各支持筒４１に一致させてその内部に連通する開口３１１が設けられている。支持筒４１の周囲の空間にはグラスファイバー４３が充填されるとともに、支持筒４１の先端４１２外周は吊り具４４によってバーナ基端部１２の内壁に固定されている。なお、ハニカム体５の材質は、支持筒４１の先端半部内に位置するものを耐熱性に優れた例えばムライトとし、支持筒４１の基端半部内に位置するものを例えばコージエライトとする。
【００１５】
このような構造において、蓄熱式バーナが吸引状態の時には、火炎噴口１３から炉内の高温排ガスが吸引され、蓄熱体４の支持筒４１内に収納されたハニカム体５を通過する間にこれらを加熱する。温度低下した排ガスは気体流通管３より排気管へ流出させられる。蓄熱式バーナが燃焼状態にある場合は、燃焼空気供給管を経て気体流通管３より供給された燃焼空気が、蓄熱体４の各支持筒４１内に位置する加熱されたハニカム体５に通されて予熱され、支持筒４１の先端４１２開口からバーナ先端部１１内に至って１次燃料ガスや２次燃料ガスと混合して、従来技術で説明したような１次火炎および２次火炎を形成する。この時、支持筒４１の先端４１２はバーナ先端部１１に近い位置にあるから、支持筒先端４１とバーナ先端部１１との間の容積は小さくなり、バーナを吸引状態から燃焼状態へ切り換えた際に支持筒先端４１とバーナ先端部１１との間に残留している排ガス量は少ない。したがって、燃焼の開始時に支持筒４１内のハニカム体５で予熱された燃焼空気に混入する排ガス量は最小限となって燃焼不良の発生が効果的に抑制される。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の蓄熱式バーナによれば、蓄熱体をバーナ先端部に近い位置に設けることができるから、バーナを吸引状態から燃焼状態へ切替える際に燃焼空気に混入する排ガス量は最小限となり、燃焼不良の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す、蓄熱式バーナの縦断面図である。
【図２】支持板に設けた支持筒の斜視図である。
【図３】従来の蓄熱式バーナの縦断面図である。
【図４】蓄熱体の斜視図である。
【符号の説明】
１…バーナ本体、１１…バーナ先端部、１２…バーナ基端部、４…蓄熱体、４１…支持筒、４１２…先端、４２…支持板、５…ハニカム体、Ｌｘ…軸線。

Claims (2)

1. バーナ本体内に蓄熱体を内蔵し、バーナ本体の筒状先端部から吸引した高温排ガスによって蓄熱体を加熱するとともに、バーナ本体の基端部へ供給された燃焼空気を、加熱された前記蓄熱体によって予熱するようにした蓄熱式バーナにおいて、前記先端部の軸線に直交させて前記バーナ本体内に支持板を設けるとともに、前記支持板の板面の複数位置に板面に対して直立に支持筒を固定してその先端が前記先端部に近い位置に至るようになし、かつ、前記軸線と平行に延びる前記支持筒内に、当該支持筒の筒軸方向へ貫通する通孔を多数形成したハニカム体を収納したことを特徴とする蓄熱式バーナ。
2. 前記支持筒内にその筒軸方向へ複数のハニカム体を配設し、支持筒の先端に近い側のハニカム体を他のハニカム体よりも耐熱性に優れた材料で構成した請求項１に記載の蓄熱式バーナ。

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