JP2009019818A

JP2009019818A - バーナ装置

Info

Publication number: JP2009019818A
Application number: JP2007182698A
Authority: JP
Inventors: Sakae Aida; 榮會田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】本発明は、不完全燃焼域を完璧に無くす、特に、酸素の供給率が低い炎の内炎部の不完全燃焼域を無くし、完全燃焼（低ＮＯｘ化）を図ることのできるバーナ装置を提供する。
【解決手段】本発明は、燃料を噴出するノズルと、該ノズルの前方にあって着火された炎に空気を供給するディフューザーと、該ディフューザーの前方にあって炎を絞り込んで流速を高め、かつ、炎を卵型に整えるエアセパレータと、該エアセパレータの前方にあって炎の軸方向に沿って燃料の流れを規制する規制部材とを備えたバーナ装置において、前記エアセパレータの周壁を二重とし、該二重壁間に螺旋状羽根を設けたことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、完全燃焼バーナ装置に関するものである。

一般に、ボイラー等に使用されるオイル又はガスバーナにおいては、完全燃焼（低ＮＯｘ化）を図ることが重要である。バーナから噴出される炎の外炎部は高温で燃焼率が高い一方、内炎部は酸素の供給率が低く不完全燃焼を起こしている。この不完全燃焼域を改善するため、炎の内炎部にセラミック製の規制部材（邪魔板）を置き、これに炎の軸方向に沿って流れる燃料をブチ当てて燃料粒子を細分化させるとともに乱流を作って燃焼を効率アップさせようとする装置が開発されている。

例えば、特願２００５−３３８１８０の如く、燃料を噴出するノズルの前方に燃料に混合させる空気を供給するディフューザーを設け、該ディフューザーの前方に炎を卵型に整え、炎の外炎部の燃焼率を高めるエアセパレータを設け、さらに、該エアセパレータの前方に炎の中心部（内炎部）に沿って流れる燃料をブチ当てる規制部材（邪魔板）を複数段設け、該規制部材の上流側にできる乱流により外炎部と内炎部とを拡散させて炎の内炎部の不完全燃焼域を無くそうと企図しているものである。
特願２００５−３３８１８０

しかしながら、上記従来型のバーナ装置で使用されているエアセパレータは、炎を絞り込んで流速を高め、炎を卵型に整える機能を有するが、強い旋回流を起こすためには未だ充分でなく、遠心力が働きにくく炎の内炎部の不完全燃焼域を改善させるまでには至らなかった。また、上記従来型の規制部材は炎の中心部（内炎部）に沿って流れる燃料をブチ当てて燃料粒子を細分化させるが、却って燃料の流速を弱め、内炎部の不完全燃焼域を解消させるまでには至らなかった。

本発明は上記の点に鑑み、不完全燃焼域を完璧に無くす、特に、酸素の供給率が低い炎の内炎部の不完全燃焼域を無くし、完全燃焼（低ＮＯｘ化）を図ることのできるバーナ装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、燃料を噴出するノズルと、該ノズルの前方にあって着火された炎に空気を供給するディフューザーと、該ディフューザーの前方にあって炎を絞り込んで流速を高め、かつ、炎を卵型に整えるエアセパレータと、該エアセパレータの前方にあって炎の軸方向に沿って燃料の流れを規制する規制部材とを備えたバーナ装置において、前記エアセパレータの周壁を二重とし、該二重壁間に螺旋状羽根を設けたことを特徴とし、ディフューザーの中心孔を通る直進流と周辺スリットを通した旋回流とからなる一次燃焼空気を、ノズルから噴出される燃料に混合して作られた火炎に、ディフューザーの周辺を通りエアセパレータの内周壁を伝って螺旋状羽根の作用により高速旋回流となった二次燃焼空気及びエアセパレータの外を回った三次燃焼空気との混合流を取り込んで、炎全体として完全燃焼化を図ることができるように構成した。

また、請求項２に記載の発明は、前記規制部材が、中心孔と、該中心孔に周辺部の流れを集束させる反射面とを備えたものであることを特徴とし、炎の内炎部と外炎部との拡散性をより高めてこの面からも不完全燃焼域を無くするように構成した。

本発明によれば、一次燃焼空気とノズルから噴出される燃料との混合により作られた火炎に、エアセパレータで起こした、強い旋回流（高い遠心力を伴う）を有する渦流を炎の外から内に供給することにより炎全体を拡散し、卵型の炎を保ちながら完全燃焼化を達成できるという優れた効果を奏するものである。

また、請求項２に記載の発明によれば、炎の周辺部の燃料の流れを反射面にて中心孔に集束させ、炎の内・外の拡散性を高め、不完全燃焼域を完璧に無くすことができるという優れた効果を奏するものである。

次に、本発明を添付図面に示す実施例を基づいて説明する。図１はボイラー等に使用されるノズル部の部分正面断面図、図２はディフューザーの平面図、図３はディフューザーの周辺スリット部と空気の流れを示す部分拡大断面図、図４はエアセパレータの部分拡大断面図、図５は同、二重壁間に形成した螺旋羽根の略示的斜視図、図６は燃料の規制部材（邪魔板）の拡大断面図である。

燃料を噴出するノズル１の前方にディフューザー２を備えている。ノズル１は高燃焼ノズル１ａと低燃焼ノズル１ｂとを併設してなるが、高燃焼ノズル又は低燃焼ノズルのいずれかを単独で使用してもよい。ノズル１はノズルパイプ１′を介して燃料圧送機（図示せず）に連通している。

前記ディフューザー２は、図２の如く中心孔２ａと、周辺スリット２ｂを有し、ボイラファン（図示せず）に連通した空気流路３内に設置されている。このディフューザー２はノズル１より噴出された燃料に渦流にした燃焼空気を供給するためのものである。

前記燃焼空気は、ボイラファン（図示せず）から矢印Ａの如く空気流路３内に一定の圧力にて圧送され、開閉制御機構（図示せず）に連繋したダンパー４を経てノズル上室３′に一時滞留後、該ノズル上室３′に連通する縦の空気流路３″内を矢印Ｂの如く下向きに圧送される。しかして、燃焼空気は前記ディフューザー２の中心孔２ａを通した直進流と周辺スリット２ｂを通した旋回流（遠心力を伴う）とを含む一次燃焼空気イがノズル１から噴出される燃料に混合され、着火制御機構（図示せず）に連繋した着火器５の作用で着火され、炎６を形成する。

前記ディフューザー２の前方には、エアセパレータ７が備えられている。該エアセパレータ７は、前記ディフューザー２の中心孔２ａを通した直進流と、周辺スリット２ｂを通した旋回流とを含む一次燃焼空気イの遠心力により燃料との混合性を高めて炎６を卵型に整える機能を有している。

前記エアセパレータ７の周壁は、図１及び図４の如く二重壁７ａ、７ｂとし、該二重壁７ａ、７ｂ間には螺旋状羽根８が設けられている（図５参照）。しかして、前記ディフューザー２の外を回ってエアセパレータ７の内周壁を伝い、螺旋状羽根８の作用により高速旋回流（遠心力を伴う）となった二次燃焼空気ロは、前記エアセパレータ７の外を回った三次燃焼空気ハを巻き込んで卵型に整えられた炎６に供給される。この三次燃焼空気ハを巻き込んだ、二次燃焼空気ロの強い旋回流（遠心力を伴う）が外から内に供給された炎６は内・外炎部間での拡散性が進行し完全燃焼化することとなる。

前記螺旋状羽根８は、図５の例では、翼片を螺旋状になるように一定間隔で並べているが、個々の翼片の形状は図示のものに限らない。要は、螺旋状羽根８を通る二次燃焼空気ロに高速旋回流（遠心力を伴う）が付与出来れば満足できるものである。

前記エアセパレータ７の二重壁７ａ、７ｂの先端７ａ′、７ｂ′は、延出長さが図示の如く異なっている。すなわち、内側が長く、外側が短くなっている。これは前記炎６が二重壁７ａ、７ｂ間へ逆流（破線矢印）することを防止するためである（図４参照）。

前記エアセパレータ７の前方には、炎６の軸方向に沿って流れる燃料を規制する規制部材９が複数段（本願では２段）設けられている。該規制部材９は、炎６の中心部の流れを通過させる中心孔９ａと、周辺部の流れを中心に集束させるように矢印Ｒの如く反射させる反射面９ｂとを備えている。炎６の中心部に外炎部の高温域を導入し、中心孔９ａを通る不完全燃焼域を完全燃焼化させるようになっている。

すなわち、前記規制部材９によれば、図６の如く、炎６の中心部が規制部材９の中心孔９ａをストレートにて通過するから燃料の流速は全く妨げられない一方、炎６の高温化している周辺部の流れの一部が反射面９ｂにて炎６の中心部に集束させるように反射させられるため、中心孔９ａを通る内炎部（未然物）と外炎部との混合性が進行し、炎６の全体が完全燃焼化することとなる。

次に、本願バーナ装置の作用について説明すると、ノズル１から噴出された燃料は、ノズル１の前方の空気流路内に備えたディフューザー２により燃焼空気と混合され、着火器５により着火され、炎６が形成される。

前記ディフューザー２の前方に備えられているエアセパレータ７は、その中心孔２ａを通した直進流と、周辺スリット２ｂを通した旋回流とを含む一次燃焼空気イの遠心力により燃料との混合性を高めつつ炎６を卵型に整える一方、二次燃焼空気ロはエアセパレータ７の二重壁７ａ、７ｂ間に設けた螺旋状羽根８の作用により高速旋回流（遠心力を伴う）となり、しかも前記エアセパレータ７の外を回った三次燃焼空気ハを巻き込んで炎６に供給される。

次いで、前記エアセパレータ７の前方に複数段設けられている規制部材９は、炎６の中心部を中心孔９ａを通してストレートにて通過させ、その流速を落とさない一方、炎６の高温化している周辺部の流れの一部を反射面９ｂにて炎６の中心部に集束させ、炎６の内炎部（未然物）と外炎部との混合性を高度に進行させ、炎全体を完全燃焼化することとなる。

本願は、完全燃焼バーナ装置で、特に、高温で燃焼率が高い外炎部に一次燃焼空気渦流を供給するとともに、外炎部を酸素の供給率が低い内炎部に積極取り入れて内・外炎部の拡散を確実に行なわせて完全燃焼化するバーナ装置を提供するものである。

ボイラー等に使用されるバーナ部の部分正面断面図である。ディフューザーの平面図である。ディフューザーの周辺スリット部と空気の流れを示す拡大断面図である。エアセパレータの部分の拡大断面図である。同、二重壁間に形成した螺旋羽根の斜視図である。燃料の規制部材（邪魔板）の拡大断面図である。

符号の説明

１ノズル
２ディフューザー
２ａ中心孔
２ｂ周辺スリット
３空気流路
３′ノズル上室
３″縦の空気流路
４ダンパー
５着火器
６炎
７エアセパレータ
７ａ、７ｂ二重壁
７ａ′、７ｂ′ 二重壁の先端
８螺旋状羽根
９規制部材
９ａ中心孔
９ｂ反射面

Claims

燃料を噴出するノズルと、該ノズルの前方にあって着火された炎に空気を供給するディフューザーと、該ディフューザーの前方にあって炎を絞り込んで流速を高め、かつ炎を卵型に整えるエアセパレータと、該エアセパレータの前方にあって炎の軸方向に沿って燃料の流れを規制する規制部材とを備えたバーナ装置において、前記エアセパレータの周壁を二重とし、該二重壁間に螺旋状羽根を設けたことを特徴とするバーナ装置。
前記規制部材が、中心孔と、該中心孔に周辺部の流れを集束させる反射面とを備えたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のバーナ装置。