JP2009222291A

JP2009222291A - 輝炎バーナ

Info

Publication number: JP2009222291A
Application number: JP2008066445A
Authority: JP
Inventors: Akishi Kegasa; 明志毛笠; Masaji Katsuki; 正司香月; Akira Miyato; 章宮藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-14
Also published as: JP5113570B2

Abstract

【課題】管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、さらに、輝炎を形成し、火炎輻射をも利用できる輝炎バーナを提供する。
【解決手段】円筒状の燃焼空間２を形成するバーナ本体１内面に接線方向に向けて空気と燃料ガスとの混合気を噴出させる噴出部４を備え、当該噴出部４から噴出した混合気が前記燃焼空間２において旋回し管状火炎を形成して燃焼するとともに、前記燃焼空間２の軸方向における一端２ａの壁面中心部に、当該壁面中心部から軸方向に燃料ガスを噴射させる軸方向燃料噴射部５を備え、前記燃焼空間２の軸方向における他端２ｂから輝炎８を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状の燃焼空間において混合気が管状火炎を形成して燃焼するバーナに関し、特に、天然ガス等の気体燃料を輝炎燃焼させ、火炎輻射を加熱に利用する暖炉やストーブ等の輻射暖房機や、鍛造加熱炉やガラス溶解炉等の輻射加熱炉に好適に利用できる輝炎バーナに関する。

従来、円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面に、接線方向に向けて空気と燃料ガスとの混合気を噴出させて又は空気と燃料ガスとを各別に噴出させて、管状火炎を形成して燃焼する管状火炎バーナが知られており（例えば、特許文献１、２参照。）、この管状火炎バーナの特徴を利用した応用開発が進められている。

特開平１１−２８１０１５号公報特開平１１−２８１０１８号公報

上記特許文献１、２に記載された管状火炎バーナでは、燃焼空間内に管状火炎を形成して安定した高負荷燃焼等を実現することができる。
しかしながら、上記特許文献１、２に記載された管状火炎バーナで混合気を燃焼させると、一般に不輝炎が形成されるため、火炎輻射を利用した加熱用途には不向きである。すなわち、燃焼量と空気比が適当な範囲内にある場合、当該混合気は管状火炎バーナの燃焼空間内でほぼ燃焼を完了し当該燃焼空間の外には火炎が存在しないため、当該管状火炎バーナの火炎輻射を利用することは困難となる。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、輝炎を形成し、火炎輻射をも利用できる輝炎バーナを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る輝炎バーナの特徴構成は、円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面に接線方向に向けて空気と燃料ガスとの混合気を噴出させる噴出部を備え、当該噴出部から噴出した混合気が前記燃焼空間において旋回し管状火炎を形成して燃焼するとともに、
前記燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に、当該壁面中心部から軸方向に燃料ガスを噴射させる軸方向燃料噴射部を備え、前記燃焼空間の軸方向における他端から輝炎を形成する点にある。

本特徴構成によれば、噴出部から噴出された混合気が燃焼空間内で燃焼して形成される管状火炎（の可視光発光部分）は、燃焼空間を形成するバーナ本体の内面（内壁面近傍）に沿って且つ内面からわずかに浮きあがった状態で、管状（中空の円筒状）に形成される。その管状火炎の中空部分は、ほぼ燃焼反応を終えた（正確にはＣＯがＣＯ₂に、ＯＨがＨ₂Ｏに変化する反応を一部残した）高温の燃焼ガスであり、その燃焼ガスが燃焼空間の一端から他端に向かって、旋回しながら全体として軸方向に流動する。
そして、燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に配置された軸方向燃料噴射部から管状火炎の中心に向けて燃料ガスが噴射されると、燃焼に先立って、あるいは並行してこの燃料ガスは熱分解されて煤が形成される。この煤が加熱されることにより黒体輻射に準じた固体輻射が発せられ、燃焼空間の軸方向における他端から輝炎が良好に形成される。さらに、燃料ガス及び煤が、管状火炎によって高温（管状火炎の中心部の燃焼ガス温度は、対流によって燃焼空間の周部壁面（バーナ本体の内面）に熱を奪われることがないため、ガス輻射を無視すれば、断熱火炎温度と等しくなる。）に加熱されることにより、通常の拡散火炎から発せられる輝炎よりも強い輻射が得られる。
また、軸方向燃料噴射部は燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に配置されているので、当該軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガスは管状火炎の中空部分の低酸素な燃焼ガスと混合されて緩慢に分解・燃焼しながら螺旋状に通流し、当該燃焼空間を出たところでその大部分を輝炎燃焼させることができる。すなわち、管状火炎又はその燃焼で形成される酸素含有高温燃焼ガスによって輝炎を包み込んで燃焼させることができるので、当該輝炎部分及びその下流で煤の大部分が燃焼し、輝炎燃焼後の煤の量を通常の拡散燃焼による輝炎に比べて格段に少なくすることができる。
よって、管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、さらに、輝炎を形成し、火炎輻射をも確実に利用することができる。

上記目的を達成するための本発明に係る輝炎バーナの別の特徴構成は、円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面に接線方向に向けて空気又は燃料ガスを各別に噴出させる複数の噴出部を備え、前記複数の噴出部から噴出して前記燃焼空間内で混合された空気及び燃料ガスからなる混合気が前記燃焼空間において旋回し、管状火炎を形成して燃焼するとともに、
前記燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に、当該壁面中心部から軸方向に燃料ガスを噴射させる軸方向燃料噴射部を備え、前記燃焼空間の軸方向における他端から輝炎を形成する点にある。

本特徴構成によれば、噴出部から噴出し、燃焼空間内で混合された空気及び燃料ガスからなる混合気が当該燃焼空間内で燃焼して形成される管状火炎（の可視光発光部分）は、燃焼空間を形成するバーナ本体の内面（内壁面近傍）に沿って且つ内面からわずかに浮きあがった状態で、管状（中空の円筒状）に形成される。その管状火炎の中空部分は、ほぼ燃焼反応を終えた（正確にはＣＯがＣＯ₂に、ＯＨがＨ₂Ｏに変化する反応を一部残した）高温の燃焼ガスであり、その燃焼ガスが燃焼空間の一端から他端に向かって、旋回しながら全体として軸方向に流動する。
そして、燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に配置された軸方向燃料噴射部から管状火炎の中心に向けて燃料ガスが噴射されると、燃焼に先立って、あるいは並行してこの燃料ガスは熱分解されて煤が形成される。この煤が加熱されることにより黒体輻射に準じた固体輻射が発せられ、燃焼空間の軸方向における他端から輝炎が良好に形成される。さらに、燃料ガス及び煤が、管状火炎によって高温（管状火炎の中心部の燃焼ガス温度は、対流によって燃焼空間の周部壁面（バーナ本体の内面）に熱を奪われることがないため、ガス輻射を無視すれば、断熱火炎温度と等しくなる。）に加熱されることにより、通常の拡散火炎から発せられる輝炎よりも強い輻射が得られる。
また、軸方向燃料噴射部は燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に配置されているので、当該軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガスは管状火炎の中空部分の低酸素な燃焼ガスと混合されて緩慢に分解・燃焼しながら螺旋状に通流し、当該燃焼空間を出たところでその大部分を輝炎燃焼させることができる。すなわち、管状火炎又はその燃焼で形成される酸素含有高温燃焼ガスによって輝炎を包み込んで燃焼させることができるので、当該輝炎部分及びその下流で煤の大部分が燃焼し、輝炎燃焼後の煤の量を通常の拡散燃焼による輝炎に比べて格段に少なくすることができる。
特に、燃料ガスと空気とを燃焼空間内で混合するいわゆる拡散燃焼の構成の場合、一般に、逆火がなく、混合器が必要なく、しかも燃焼量の絞り比（ＴＤＲ：ターンダウン比）を大きくとることができる。また、燃焼空間内において混合気の不均一性が生じる可能性があるが、当該不均一性に起因して輝炎による輻射を大きくすることができる。さらに、暖炉等の火炎を鑑賞する用途には、不均一な輝炎（火炎）の方が動きが出て、演出効果が増大する効果も得られる。
よって、管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、さらに、管状火炎による輝炎を形成し、火炎輻射をも確実に利用することができる。

これまで説明してきた輝炎バーナにおいて、前記噴出部が、前記軸方向に長辺をもつスリットからなることが好ましい。

この特徴構成によれば、燃焼空間内に混合気、空気、燃料ガスを各別に噴出させる各噴出部を、燃焼空間の軸方向に長辺をもつスリットで構成するので、円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面の接線方向への混合気又は空気及び燃料ガスの噴出を均一に行うことができる。これにより、当該スリットから混合気、空気、燃料ガスを均一な流量分布で供給して形成される管状火炎は、ＣＯやＮＯｘの発生が抑えられる。また、バーナ本体の内面の近傍（内壁面近傍）及びスリットの出入口の近傍には燃焼前の温度が低い混合気、空気、燃料ガスが存在することとなるため、バーナ本体の温度上昇（過熱）を最小限に抑えることができる。

これまで説明してきた輝炎バーナにおいて、前記噴出部が、前記軸方向に複数配置された円形断面ノズルからなることも好ましい。

この特徴構成によれば、燃焼空間内に混合気、空気、燃料ガスを各別に噴出させる各噴出部を、燃焼空間の軸方向に複数配置された円形断面ノズルで構成するので、比較的簡単に製造可能で製造コストが少ない複数のノズルを用いて、円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面の接線方向へ混合気等を各別に噴出させることができる。この円形断面ノズルは軸方向に複数配置されるので、形成される火炎をより円筒状の管状火炎に近づけられるとともに、常温の混合気、燃料ガス、空気の供給による冷却と上記管状火炎によりバーナ本体の内面（内壁面近傍）に形成される未燃混合気層の断熱効果によって、バーナ本体の内面の過熱を抑えることができる。なお、円形断面ノズルの数が比較的少ない場合には真正な管状火炎が形成されるものではないが、管状火炎による輝炎を形成し、火炎輻射を利用する輝炎バーナを構成する目的のためには十分な性能が得られる。また、暖炉等の火炎を鑑賞する用途の場合には、不均一な輝炎（火炎）を形成してこの輝炎を楽しむ用途にはより適しているともいえる。
また、燃焼空間内に噴出される混合気等の流量を比較的簡単に調整することができ、燃焼空間内に形成される管状火炎の制御を簡単に行うことができる。

これまで説明してきた輝炎バーナにおいて、複数の前記噴出部が、前記軸方向に垂直な断面視で回転対称となるように配置されている点にある。

この特徴構成によれば、複数の噴出部が、燃焼空間の軸方向に垂直な断面視で回転対称となるように配置されているので、燃焼空間内に混合気をできるだけ均一に噴出させて当該燃焼空間内における不完全燃焼の防止、輝炎バーナの不均一な昇温に伴う変形を防止することができる。特に、噴出部としての円形断面ノズルは燃焼空間のある軸方向に垂直な断面に沿ってだけではなく、当該燃焼空間の軸方向にも複数分布して設けられるが、これも回転対称配置であることが、上述の理由で望ましい。なお、これら複数の噴出部は、燃焼空間内で同一回転方向の管状火炎を形成することができるように、燃焼空間を形成するバーナ本体内面の接線方向に同一回転方向に混合気等を噴出させることが好ましい。

これまで説明してきた輝炎バーナにおいて、前記噴出部から噴出される燃料ガス量を調整する接線方向燃料調整部と、前記軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガス量を調整する軸方向燃料調整部とを備え、
前記噴出部から噴出される燃料ガス量と、前記軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガス量との関係を所定の関係とすべく、前記接線方向燃料調整部及び前記軸方向燃料調整部を制御する制御部を備えることが好ましい。

本特徴構成によれば、制御部により噴出部から噴出される燃料ガス量と、軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガス量とが所定の関係となるように制御されるので、燃焼空間の他端で形成される輝炎（火炎）の輝度と当該輝炎部分で燃焼した後の燃焼ガス中の煤の量を制御することができる。すなわち、上記両燃料ガス量の関係（例えば、両燃料ガス流量の比率）に応じて、形成される輝炎（火炎）の輝度と当該輝炎部分で燃焼した後の燃焼ガスに含まれる煤の量とは変化するため、両燃料ガス量を所定の関係を満たすように流量制御することで、輝炎の輝度と煤の含有量とを良好に制御することができる。これにより、火炎輻射の利用と煤の抑制のバランスを取りながら、管状火炎を形成して燃料ガスを燃焼させることが可能になり、下流における煤の再燃焼や煙突の掃除を省略又は簡略化できることになる。
加えて、両燃料ガスの流量を適切に制御することにより、燃焼空間の一端において形成される火炎を不輝炎から輝炎まで、また、燃焼空間内において形成される管状火炎を旋回火炎から（旋回を伴う）噴流火炎にまで変化させることが可能となる。これにより、燃焼熱を対流から火炎輻射までの形態で任意に利用することが可能になり、広範囲の用途に適用できる輝炎バーナを提供することができる。

本発明に係る輝炎バーナの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１に、本発明に係る輝炎バーナ５０の概念図を示す。図１（ａ）は輝炎バーナ５０の側断面の概念図であり、図１（ｂ）は輝炎バーナ５０の軸方向に垂直な断面の概念図である。

図１に示すように、本願に係る輝炎バーナ５０は、内部に円筒状の燃焼空間２を形成するバーナ本体１と、当該バーナ本体１の内部に円筒状に形成された燃焼空間２と、その燃焼空間２に供給する混合気を受け入れる受入空間３としての混合気用受入空間３ａと、当該混合気用受入空間３ａから燃焼空間２を形成するバーナ本体１内面の接線方向に向けて混合気を噴出させるスリット４（噴出部の一例）としての混合気用スリット４ａと、燃焼空間２の軸方向における一端の壁面から燃料ガスを噴射させる軸方向ノズル５（軸方向燃料噴射部の一例）と、これら混合気用スリット４ａ、軸方向ノズル５から噴出又は噴射される燃料ガス流量を調整可能な調整弁６（接線方向燃料調整部、軸方向燃料調整部の一例）と、この調整弁６の流量調整を制御する制御部７とを備えている。なお、本実施例では、調整弁６が、接線方向燃料調整部及び軸方向燃料調整部の機能を両方担うように構成されているが、これに限らず、各別に調整弁を設けて両燃料ガス量を調整することもできる。

本願に係る輝炎バーナ５０は、軸方向に垂直な断面において、燃焼空間２はバーナ本体１の中央部に配置され、混合気用受入空間３ａは燃焼空間２を挟み込む状態で、バーナ本体１の内面（内壁面部分）と外面（外壁面部分）との間に一対設けられている。燃焼空間２と２つの混合気用受入空間３ａとの夫々は、軸方向に連なる状態でバーナ本体１の略全長に亘って当該バーナ本体１の内面に形成された２つの混合気用スリット４ａにて連通されており、当該混合気用スリット４ａは混合気をバーナ本体１の内面（燃焼空間２内の周部壁面）の接線方向へ向けて相互に衝突せずに噴出できるように中心をずらせて対向して構成されている。空気及び燃料ガスが混合された混合気をバーナ本体１の側部から一対の混合気用受入空間３ａにそれぞれ供給可能な管路１０が設けられており、バーナ本体１の側部に供給される混合気は比較的燃焼空間２の一端２ａに近い側から混合気用受入空間３ａ内に供給される。

管路１０において空気及び燃焼ガスが予混合され混合気用受入空間３ａに導入された混合気は、混合気用スリット４ａを介してバーナ本体１の内面の接線方向に均一な流量分布で線状に噴出され、燃焼空間２内において同一回転方向に旋回する混合気が形成される。可燃限界内の適当な空気比の混合気は、点火すると燃焼し、燃焼空間２内において中空円筒状のいわゆる管状火炎を形成する。管状火炎の中空部分は、ほぼ燃焼反応を終えた（正確にはＣＯがＣＯ₂に、ＯＨがＨ₂Ｏに変化する反応を一部残した）高温の燃焼ガスであり、その燃焼ガスが、燃焼空間２の一端２ａから他端２ｂに形成された開口に向かって、旋回しながら全体として軸方向に流動する。なお、この状態では、この燃焼空間２内の管状火炎による燃焼により混合気は当該燃焼空間２内でほぼ燃焼が完了し、燃焼空間２の他端２ｂに設けられた開口からは燃焼ガスが排出されるのみで、当該開口からは輝炎８はほぼ形成されていない状態である。これにより、当該混合気用スリット４ａから混合気を均一な流量分布で供給して形成される管状火炎は、ＣＯやＮＯｘの発生が抑えられている。また、バーナ本体１の内面の近傍や混合気用受入空間３ａには燃焼前の温度が低い混合気が存在することとなるため、バーナ本体１の内部に形成された燃焼空間２の周部壁面の温度上昇を最小限に抑えることができる。

さらに、図１に示すように、輝炎バーナ５０には、燃焼空間２内の軸方向における一端２ａの壁面中心部に、燃焼空間２内の軸方向に燃料ガスを噴射できる軸方向ノズル５が設けられ、上記管路１０と接続する形態で、燃焼空間２の一端２ａの壁面中心部に設けられた軸方向ノズル５に燃料ガスを供給可能な管路１１が設けられる。この管路１１には軸方向ノズル５に供給する燃料ガスの流量を調整可能な調整弁６が当該軸方向ノズル５の上流側に設けられ、当該調整弁６における燃料ガスの流量調整は、ＣＰＵなどから構成される処理手段としての制御部７が所定のプログラムに基づいて実行する。

燃焼空間２内において管状火炎が形成され混合気の燃焼が行われている状態で、管路１１から供給される燃料ガスを、調整弁６によりその流量を調整しながら軸方向ノズル５から燃焼空間２内の軸方向で管状火炎の中心付近（中空部分）に噴射させると、この燃料ガスは燃焼に先立って、あるいは並行して熱分解され煤が形成される。この煤が加熱されることにより黒体輻射に準じた固体輻射が発せられ、管状火炎による燃焼ガスの流動に伴い燃料ガス及び煤が燃焼空間２の他端２ｂから排出され、輝炎８が形成される。さらに、燃料ガス及び煤が、管状火炎によって高温に加熱されることにより、通常の拡散火炎から発せられる輝炎８よりも強い輻射が得られる。なお、軸方向ノズル５は燃焼空間２の一端２ａの壁面中心部に配置されているので、当該軸方向ノズル５から噴射される燃料ガスは管状火炎の中空部分の低酸素な燃焼ガスと混合されて部分的に燃焼し、当該部分燃焼ガス及び煤は燃焼空間２の中空部分を螺旋状に通流し、当該燃焼空間２から出たところでその大部分を輝炎燃焼させることができる。すなわち、管状火炎又はその燃焼で形成される燃焼空間２内の周部壁面近傍を螺旋状に通流する酸素含有高温燃焼ガスによって輝炎８を包み込んで燃焼させることができるので、当該輝炎部分及びその下流で煤の大部分が燃焼し、輝炎燃焼後の煤の量を通常の拡散燃焼による輝炎に比べて格段に少なくすることができる。

また、制御部７の制御により調整弁６の開度を調整し、管路１０を介して混合気用受入空間３ａ（混合気用スリット４ａ）に供給される混合気中の燃料ガスの流量と、管路１１を介して軸方向ノズル５に供給される燃料ガスの流量との比率が所定の比率（所定の関係の一例）になるようにすることで、管状火炎の形成及び輝炎８の輝度や大きさ並びに輝炎部分において燃焼した後の燃焼ガス中に含まれる煤の量を適切なバランスにすることができる。なお、この所定の比率としては、予め記憶手段（図示せず）に記憶された過去の運転時における、上記両燃料ガスの流量の比率と、管状火炎の形成状態、輝炎８の輝度や大きさ、輝炎燃焼後の燃焼ガス中の煤の量との関係を用いることで、所望の運転状況に応じた比率を適宜選択して用いることができる。なお、混合気用スリット４ａから燃焼空間２に噴出される混合気中の燃料ガスの流量Ｄ１に対する軸方向ノズル５から燃焼空間２に噴射される燃料ガスの流量Ｄ２の比率は、どのような比率であっても、両者を合計した燃料ガス流量が総括で可燃空気比範囲内にある限りほぼ燃焼は可能であるが、輝炎燃焼する輝炎バーナ５０としての好ましい比率の範囲は、Ｄ２／Ｄ１＝０．５〜２程度である。
よって、本願に係る輝炎バーナ５０は、管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、さらに、輝炎８を形成し、火炎輻射をも確実に利用することができる。

〔第２実施形態〕
図２は、本発明に係る輝炎バーナの第２実施形態である輝炎バーナ６０の概略構成を示すものである。基本的な構成は上記第１実施形態と同様であるが、第２実施形態では、燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面（内壁面部分）の接線方向に向けて、スリット４（噴出部の一例）としての空気用スリット４ｂと燃料ガス用スリット４ｃとから混合気を噴出させる構成とした場合の輝炎バーナ６０を示す。
輝炎バーナ６０は、バーナ本体１内に設けられた受入空間３が、空気を受け入れる空気用受入空間３ｂと、燃料ガスを受け入れる燃料ガス用受入空間３ｃとから構成され、この空気用受入空間３ｂと燃料ガス用受入空間３ｃとを組み合わせた受入空間３が周方向に交互になるように一対設けられている。スリット４として、空気用受入空間３ｂから燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面の接線方向に向けて空気を噴出する空気用スリット４ｂと、その空気用スリット４ｂの流路途中部分に燃料ガス用受入空間３ｃから燃料ガスを供給する燃料ガス用スリット４ｃとが設けられている。
この空気用スリット４ｂの流路途中に燃料ガス用受入空間３ｃから燃料ガス用スリット４ｃを介して燃料ガスを供給することにより、その流路途中において混合気を形成して燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面の接線方向に向けて混合気を噴出させ、燃焼空間２内において同一回転方向に旋回させることができる。この空気用スリット４ｂ及び燃料ガス用スリット４ｃを組み合わせたものが本願の噴出部に相当する。
これにより、上記第１実施形態における作用効果に加え、燃焼空間２内に流入する寸前で空気と燃料ガスとが混合するので、逆火の恐れが少ないとともに、混合器を必要とせず、しかも燃料量の絞り比（ＴＤＲ：ターンダウン比）を大きくとることができる。しかしながら、燃焼空間２内においてミクロな混合気の不均一性が生じて、上記第１実施形態よりもＮＯｘ濃度や騒音が高く観測される場合もある。

〔第３実施形態〕
図３は、本発明に係る輝炎バーナの第３実施形態である輝炎バーナ７０の概略構成を示すものである。基本的な構成は上記第１実施形態と同様であるが、第３実施形態では、燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面（内壁面部分）の接線方向に向けて、スリット４（噴出部の一例）としての空気用スリット４ｄと燃料ガス用スリット４ｅとから、空気と燃料ガスとを各別に噴出させる構成とした場合の輝炎バーナ７０を示す。
輝炎バーナ７０は、バーナ本体１内に設けられた受入空間３が、空気を受け入れる空気用受入空間３ｄと、燃料ガスを受け入れる燃料ガス用受入空間３ｅとから構成され、この空気用受入空間３ｄと燃料ガス用受入空間３ｅとが周方向に交互にそれぞれ２つずつ設けられている。スリット４として、空気用受入空間３ｄから燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面の接線方向に空気を噴出する空気用スリット４ｄと、燃料ガス用受入空間３ｅから燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面の接線方向に燃料ガスを噴出する燃料ガス用スリット４ｅとを設けている。空気用スリット４ｄは、燃料ガス用スリット４ｅよりも幅広に形成している。
この空気用スリット４ｄから空気、燃料ガス用スリット４ｅから燃料ガスを、それぞれ燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面（内壁面部分）の接線方向に向けて噴出させ、バーナ本体１の内面付近でこれら空気及び燃料ガスが混合されて同一回転方向に旋回させることができる。なお、管路１０は空気を空気用受入空間３ｄに供給可能に、また燃料ガスを燃料ガス用受入空間３ｅへ供給可能に各別に設けられている。
これにより、上記第１実施形態における作用効果に加え、燃焼空間２内において空気と燃料ガスとが混合するので、逆火の恐れがないとともに、混合器を必要とせず、しかも燃料量の絞り比（ＴＤＲ：ターンダウン比）を大きくとることができる。また、燃焼空間２内において混合気のマクロな不均一性が生じる可能性があるが、当該不均一性に起因して輝炎８による輻射を大きくすることができる。さらに、暖炉等の火炎を鑑賞する用途には、不均一な輝炎８（火炎）の方が動きが出て、演出効果が増大する効果も得られる。

〔第４実施形態〕
図４は、本発明に係る輝炎バーナの第４実施形態である輝炎バーナ８０の概略構成を示すものである。図４（ａ）は輝炎バーナ８０の側面視の概念図であり、図４（ｂ）は輝炎バーナ８０の軸方向に垂直な断面の概念図である。基本的な構成は上記第１実施形態と同様であるが、第４実施形態では、燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面（内壁面部分）の接線方向に向けて、円形断面ノズル９（噴出部の一例）から空気と燃料ガスとの混合気を噴出させる構成とした場合の輝炎バーナ８０を示す。
輝炎バーナ８０は、燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面の接線方向へ向けて相互に衝突せずに混合気を噴出できるように中心をずらせて対向して一対の円形断面ノズル９ａが配置され、この円形断面ノズル９ａと軸方向に間隔を隔てて一対の円形断面ノズル９ｂが設けられている。この４つの円形断面ノズル９ａ、９ｂは周方向に互い９０度ずつずれて回転対称となるように配置されている。
これら円形断面ノズル９ａ、９ｂから噴出される混合気は、連通路１２により燃焼空間２を形成するバーナ本体１の内面（内壁面部分）の接線方向に向けて噴出され、燃焼空間２内において同一回転方向に旋回する。
これにより、上記第１実施形態の作用効果に加えて、比較的簡単に製造可能で製造コストが少ない複数の円形断面ノズル９を用いて混合気を燃焼空間２に噴出させることができる。また、燃焼空間２内に噴出される混合気の流量を比較的簡単に調整することができ、燃焼空間２内に形成される管状火炎の制御を簡単に行うことができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、噴出部としてのスリット４又は円形断面ノズル９を軸方向に垂直な断面視で２つ又は４つ設ける構成としたが、燃焼空間２内にできるだけ均一な混合気等を流入させることができる構成であれば、上記スリット４又は円形断面ノズル９を軸方向に垂直な断面視で多数設ける構成とすることもできる。

（２）上記第４実施形態では、噴出部としての円形断面ノズル９を軸方向で２つ設ける構成としたが、燃焼空間２内の長手方向において管状火炎を確実に形成することができる構成であれば、上記円形断面ノズル９を軸方向に多数設ける構成とすることもできる。

（３）上記第４実施形態では、噴出部としての円形断面ノズル９から予め混合された混合気を噴出する構成としたが、燃焼空間２において確実に管状火炎を形成することができる構成であれば、上記円形断面ノズル９から空気と燃料ガスとを各別に噴出させ、空気と燃料ガスとが周方向で交互に噴出する構成とすることもできる。

本発明は、管状火炎の安定高負荷燃焼等の特徴を残しながら、さらに、管状火炎による輝炎を形成し、火炎輻射をも利用できる輝炎バーナとして好適に用いることができる。

（ａ）第１実施形態における輝炎バーナの側断面の概念図、（ｂ）第１実施形態における輝炎バーナの軸方向に垂直な断面の概念図第２実施形態における輝炎バーナの軸方向に垂直な断面の概念図第３実施形態における輝炎バーナの軸方向に垂直な断面の概念図（ａ）第４実施形態における輝炎バーナの側面視の概念図、（ｂ）第４実施形態における輝炎バーナの軸方向に垂直な断面の概念図

符号の説明

１バーナ本体
２燃焼空間
２ａ燃焼空間の一端
２ｂ燃焼空間の他端
４スリット（噴出部）
５軸方向ノズル（軸方向燃料噴射部）
６調整弁（接線方向燃料調整部、軸方向燃料調整部）
７制御部
８輝炎
９円形断面ノズル（噴出部）
５０、６０、７０、８０輝炎バーナ

Claims

円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面に接線方向に向けて空気と燃料ガスとの混合気を噴出させる噴出部を備え、当該噴出部から噴出した混合気が前記燃焼空間において旋回し管状火炎を形成して燃焼するとともに、
前記燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に、当該壁面中心部から軸方向に燃料ガスを噴射させる軸方向燃料噴射部を備え、前記燃焼空間の軸方向における他端から輝炎を形成する輝炎バーナ。
円筒状の燃焼空間を形成するバーナ本体内面に接線方向に向けて空気又は燃料ガスを各別に噴出させる複数の噴出部を備え、前記複数の噴出部から噴出して前記燃焼空間内で混合された空気及び燃料ガスからなる混合気が前記燃焼空間において旋回し、管状火炎を形成して燃焼するとともに、
前記燃焼空間の軸方向における一端の壁面中心部に、当該壁面中心部から軸方向に燃料ガスを噴射させる軸方向燃料噴射部を備え、前記燃焼空間の軸方向における他端から輝炎を形成する輝炎バーナ。
前記噴出部が、前記軸方向に長辺をもつスリットからなる請求項１又は２に記載の輝炎バーナ。
前記噴出部が、前記軸方向に複数配置された円形断面ノズルからなる請求項１又は２に記載の輝炎バーナ。
複数の前記噴出部が、前記軸方向に垂直な断面視で回転対称となるように配置されている請求項１から４の何れか一項に記載の輝炎バーナ。
前記噴出部から噴出される燃料ガス量を調整する接線方向燃料調整部と、前記軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガス量を調整する軸方向燃料調整部とを備え、
前記噴出部から噴出される燃料ガス量と、前記軸方向燃料噴射部から噴射される燃料ガス量との関係を所定の関係とすべく、前記接線方向燃料調整部及び前記軸方向燃料調整部を制御する制御部を備えた請求項１から５の何れか一項に記載の輝炎バーナ。