JP2012112560A

JP2012112560A - ガスバーナ

Info

Publication number: JP2012112560A
Application number: JP2010260702A
Authority: JP
Inventors: Takao Ichikawa; 貴雄市川; Koji Nakano; 康治中野; Shinpei Miura; 新平三浦
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-06-14
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: JP5475622B2

Abstract

【課題】低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させることができるガスバーナを提供すること。
【解決手段】ガスバーナ１は、燃焼用空気Ａを通過させる燃焼筒４と、燃焼筒４内に配置され、燃料ガスＦを通過させるバーナノズル２とを備えている。バーナノズル２の先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部２１が設けてあり、フランジ部２１の先端面２１１には、バーナノズル２の開口先端部２２を閉塞するプレート部３が設けてある。プレート部３には、燃料ガスＦを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口３１が形成してあり、フランジ部２１には、プレート部３の周りにおいて、燃焼用空気Ａを軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口２３が形成してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを燃焼させて火炎を形成するよう構成したガスバーナに関する。

燃料ガスと燃焼用空気とを噴出・混合させて燃焼を行うガスバーナにおいては、低負荷燃焼時の燃焼安定化、低ＮＯｘ化等を目標に、種々の構造が開発されている。
例えば、特許文献１においては、燃焼用空気を通す円筒形の燃焼筒と、燃焼筒の中心部分に突出させたパイプ状のガスノズルとを備え、燃焼筒とガスノズルとの間の周縁部にバッフル板を設けてなる先混合式ガスバーナが開示されている。このガスバーナにおいては、ガスノズル先端近くの周部分に形成した複数のメインガス燃料噴出孔から、ガスノズル中心軸に対する直角方向に放射状に燃料ガスを噴出させるとともに、バッフル板に形成した複数の空気口から燃焼用空気を噴出させている。また、メインガス燃料噴出孔と空気口の設置数とを同数とし、これらを互いに逆位相の状態に配置することにより、火炎の安定とＮＯｘ発生量の低減を両立させている。

特開平１１−３３７０２２号公報

しかしながら、ガスバーナにおいて、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させるためには更なる工夫が必要とされる。特許文献１においては、ガスノズルのガス噴出部分を、燃焼用空気が噴出するバッフル板よりも大きく突出させている。そのため、燃料ガスと燃焼用空気との燃焼によって形成される火炎により、ガス噴出部分が高温に加熱され、ガスバーナの耐久性を向上させるためには十分ではない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させることができるガスバーナを提供しようとするものである。

第１の発明は、燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
該バーナノズルの先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの開口先端部を閉塞するプレート部が設けてあり、
該プレート部には、上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
上記フランジ部には、上記プレート部の周りにおいて、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してあることを特徴とするガスバーナにある（請求項１）。

第２の発明は、燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
該バーナノズルの先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの開口先端部を閉塞するプレート部が設けてあり、
該プレート部には、上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
上記フランジ部には、上記プレート部の周りにおいて、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してあるとともに、外周部において、上記燃焼用空気を通過させる切り欠きが形成してあることを特徴とするガスバーナにある（請求項２）。

第１の発明のガスバーナにおいては、バーナノズルの先端部におけるフランジ部の先端面に、バーナノズルの開口先端部を閉塞するプレート部を設け、プレート部に、燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口を形成している。
そして、ガスバーナにおいて燃焼を行う際には、プレート部におけるガス噴出口から径方向外周側へ噴出された燃料ガスを、バーナノズルのフランジ部における空気噴出口から軸方向先端側へ噴出された燃焼用空気と迅速に混合させることができる。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができる。

また、バーナノズルのフランジ部の先端面よりも先端側に位置するプレート部は、プレート状に形成されている。これにより、燃料ガスが噴出され火炎が形成される部位において、バーナノズルの先端部が火炎によって過剰に炙られることがない。そのため、バーナノズルの先端部が火炎によって高温に加熱されることを防止することができ、ガスバーナの耐久性を向上させることができる。
それ故、第１の発明のガスバーナによれば、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させることができる。

第２の発明のガスバーナにおいては、燃焼用空気の一部が切り欠きを通過し、燃焼用空気の残部が空気噴出口から噴出されることになる。これにより、燃料ガスと燃焼用空気とが不均一に混合されることになり、緩慢燃焼を行うことができる。そのため、ガスバーナにおける急激な燃焼による燃焼音を抑制することができる。また、その他、本発明においても、第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
それ故、第２の発明のガスバーナによれば、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させることができるとともに、燃焼音が発生することを抑制することができる。

実施例１にかかる、ガスバーナを示す断面説明図。実施例１にかかる、ガスバーナを示す図で、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。実施例１にかかる、バーナノズルのフランジ部及びプレート部の周辺を、側方から見た状態で示す説明図。実施例２にかかる、ガスバーナを示す断面説明図。実施例２にかかる、ガスバーナを示す図で、図４におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。実施例２にかかる、他のガスバーナを示す図で、図４におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。

上述した第１、第２の発明のガスバーナにおける好ましい実施の形態につき説明する。
第１、第２の発明において、上記ガス噴出口は、上記プレート部の外周面に放射状に複数配列して形成してあり、上記空気噴出口は、上記プレート部の周りを旋回して軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記フランジ部に放射状に複数配列して形成してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、ガス噴出口から噴出された燃料ガスと空気噴出口から噴出された燃焼用空気とによって、プレート部の外周側の全周にわたって火炎を分散して形成することができる。そのため、バーナノズルの先端部の過剰な温度上昇を抑制することができるとともに、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。

また、上記燃焼筒は、輻射熱によって被加熱対象を加熱するラジアントチューブ内に配置されていることが好ましい（請求項４）。
この場合には、燃焼筒をラジアントチューブ内に配置してラジアントチューブバーナを構成することができる。特に、フランジ部に切り欠きを形成したガスバーナにおいては、切り欠きの形成により、ラジアントチューブ内に燃焼音が発生することを効果的に抑制することができる。

以下に、本発明のガスバーナにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例のガスバーナ１は、図１、図２に示すごとく、燃焼用空気Ａを通過させる燃焼筒４と、燃焼筒４内に配置され、燃料ガスＦを通過させるバーナノズル２とを備えている。バーナノズル２の先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部２１が設けてあり、フランジ部２１の先端面２１１には、バーナノズル２の開口先端部２２を閉塞するプレート部３が設けてある。プレート部３には、燃料ガスＦを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口３１が形成してあり、フランジ部２１には、プレート部３の周りにおいて、燃焼用空気Ａを軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口２３が形成してある。

以下に、本例のガスバーナ１につき、図１〜図３を参照して詳説する。
以下の図１〜図３において、軸方向を矢印Ｌで示し、周方向を矢印Ｃで示す。
本例のガスバーナ１は、予混合気を用いず、火炎を形成する直前に燃料ガスＦと燃焼用空気Ａとを混合させて燃焼を行い、火炎を形成するものである。また、本例のガスバーナ１は、極めて簡単な構造により、低負荷燃焼時の燃焼安定性及び耐久性を向上させることができるものである。本例の燃料ガスＦは、都市ガス等の可燃性ガスである。

図１に示すごとく、本例のバーナノズル２は、パイプ形状に形成されており、その開口先端部２２は、円盤状のプレート部３によって閉塞されている。バーナノズル２は、ガスパイプ２５の先端側に螺合して設けられている。バーナノズル２は、旋削加工等を行って、ガスパイプ２５に螺合されるパイプ部２０と、フランジ部２１と、プレート部３とを一体的に形成してなる。

図３に示すごとく、プレート部３は、バーナノズル２の厚みｔ１の０．５〜２倍の軸方向厚みｔ２を有しており、バーナノズル２におけるフランジ部２１の先端面２１１に一体的に形成されている。プレート部３は、３〜１０ｍｍの軸方向厚みｔ２に形成することができる。本例のプレート部３の軸方向厚みｔ２は５ｍｍであり、本例のガス噴出口３１の大きさはφ３ｍｍである。なお、プレート部３は、ねじ構造によってフランジ部２１に固定することもできる。
ガス噴出口３１は、プレート部３の軸方向厚みｔ２の半分以上の大きさ（直径）に形成されている。

図１に示すごとく、本例のプレート部３は、バーナノズル２の開口先端部２２に対向する軸方向後端側の中心部分にガス流入凹部３２を形成してなる。プレート部３は、ガス流入凹部３２の形成によって、軸方向先端側に位置する先端壁部３３と、その全周において軸方向後端側へ突出する外周壁部３４とを有している。ガス噴出口３１は、外周壁部３４の全周において外周壁部３４を貫通して放射状に複数配列して形成されており、ガス流入凹部３２の外周側壁面からプレート部３の外周面まで貫通して形成されている。
本例のガス噴出口３１は、プレート部３の径方向に垂直（軸方向に直角）に形成されている。これに対し、ガス噴出口３１は、軸中心位置から外周側に向けて、前方側へ傾斜して形成することもできる。

本例の燃焼筒４は、円筒形状に形成されている。バーナノズル２は燃焼筒４の内部に配置されており、バーナノズル２におけるプレート部３は、燃焼筒４の軸方向先端部より奥に引き込まれた位置に配置されている。バーナノズル２内には、燃料ガスＦが通過するガス流路２４が形成されており、バーナノズル２の外周と燃焼筒４の内周との間には、環形状の空気流路４１が形成されている。

図２に示すごとく、本例の空気噴出口２３は、バーナノズル２のフランジ部２１に対して、軸方向に貫通して放射状に複数配列して形成してある。図３に示すごとく、各空気噴出口２３は、フランジ部２１において、軸方向に対して傾斜して形成されており、周方向の一方側に傾斜して形成されている。また、図２に示すごとく、各空気噴出口２３は、フランジ部２１の外周側から内周側に向けて切り欠いて形成されている。フランジ部２１には、着火用のスパークプラグの先端部を配置するプラグ配置穴２７と、火炎が形成されていることを監視するための監視穴２８とが形成されている。

図１に示すごとく、複数の空気噴出口２３から噴出される燃焼用空気Ａは、プレート部３の周りを周方向の一方側へ旋回して軸方向先端側へ噴出する。プレート部３の外周側端部とフランジ部２１との間には段差部３５が形成されており、ガス噴出口３１から噴出された燃料ガスＦと空気噴出口２３から噴出された燃焼用空気Ａとは、段差部３５において混合される。
また、図２に示すごとく、ガス噴出口３１の形成数と空気噴出口２３の形成数とは同数であり、各ガス噴出口３１から噴出される燃料ガスＦと、各空気噴出口２３から噴出される燃焼用空気Ａとは、それぞれ対になって混合されて火炎を形成するようになっている。

本例のガスバーナ１において燃焼を行う際には、プレート部３における各ガス噴出口３１から径方向外周側へ噴出された燃料ガスＦを、バーナノズル２のフランジ部２１における各空気噴出口２３から軸方向先端側へ噴出された燃焼用空気Ａと迅速に混合させることができる。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができる。
また、各ガス噴出口３１から噴出された燃料ガスＦは、各空気噴出口２３から噴出された燃焼用空気Ａによって旋回されながら、火炎を形成することができる。また、各ガス噴出口３１から噴出された燃料ガスＦと各空気噴出口２３から噴出された燃焼用空気Ａとによって、プレート部３の外周側の全周にわたって火炎を分散して形成することができる。そのため、バーナノズル２の先端部の過剰な温度上昇を抑制することができるとともに、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。

また、バーナノズル２のフランジ部２１の先端面２１１よりも先端側に位置するプレート部３は、円盤状に形成されている。これにより、燃料ガスＦが噴出され火炎が形成される部位において、バーナノズル２の先端部が火炎によって過剰に炙られることがない。そのため、バーナノズル２の先端部が火炎によって高温に加熱されることを防止することができ、ガスバーナ１の耐久性を向上させることができる。
また、本例のバーナノズル２におけるプレート部３は、円盤状（板形状）であるが故に、コンパクトであるとともに構造が簡単であり、その製造が容易である。
それ故、本例のガスバーナ１によれば、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させることができる。

（実施例２）
本例は、図４、図５に示すごとく、燃焼筒４を、輻射熱によって被加熱対象を加熱するセラミックス製、金属製等のラジアントチューブ５内に配置し、バーナノズル２のフランジ部２１の外周部に、燃焼用空気Ａを通過させるための切り欠き２９を形成した例である。
本例の切り欠き２９は、フランジ部２１において互いに対向する部分に一対に形成してある。本例の空気噴出口２３は、バーナノズル２の軸方向に平行に形成した直線状の第１空気噴出口２３Ａと、バーナノズル２の軸方向に対して傾斜する状態で、フランジ部２１の外周側から内周側に向けて切り欠いて形成した第２空気噴出口２３Ｂとによって構成してある。第１空気噴出口２３Ａ及び第２空気噴出口２３Ｂは、それぞれ複数個が互いに対向する位置に形成してある。

また、切り欠き２９は、図６に示すごとく、フランジ部２１における複数箇所（同図では４箇所）に等間隔に形成することもできる。そして、空気噴出口２３は、上記実施例１と同様に形成することができる。なお、切り欠き２９の形状は、図示したもの以外にも種々の形状とすることができる。

本例においては、燃焼筒４をラジアントチューブ５内に配置してラジアントチューブバーナを構成する際に、燃焼用空気Ａの一部が切り欠き２９を通過し、燃焼用空気Ａの残部が空気噴出口２３Ａ、２３Ｂから噴出されることになる。これにより、燃料ガスＦと燃焼用空気Ａとが不均一に混合されることになり、緩慢燃焼を行うことができる。そのため、ガスバーナ１における急激な燃焼により、ラジアントチューブ５内に燃焼音が発生することを抑制することができる。
なお、燃焼筒４をラジアントチューブ５内に配置せず、ガスバーナ１は、被加熱対象を直接加熱する直接加熱バーナとすることもできる。

１ガスバーナ
２バーナノズル
２１フランジ部
２２開口先端部
２３空気噴出口
３プレート部
３１ガス噴出口
４燃焼筒
５ラジアントチューブ
Ａ燃焼用空気
Ｆ燃料ガス

Claims

燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
該バーナノズルの先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの開口先端部を閉塞するプレート部が設けてあり、
該プレート部には、上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
上記フランジ部には、上記プレート部の周りにおいて、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してあることを特徴とするガスバーナ。
燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
該バーナノズルの先端部の全周には、径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの開口先端部を閉塞するプレート部が設けてあり、
該プレート部には、上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
上記フランジ部には、上記プレート部の周りにおいて、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してあるとともに、外周部において、上記燃焼用空気を通過させる切り欠きが形成してあることを特徴とするガスバーナ。
請求項１又は２に記載のガスバーナにおいて、上記ガス噴出口は、上記プレート部の外周面に放射状に複数配列して形成してあり、
上記空気噴出口は、上記プレート部の周りを旋回して軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記フランジ部に放射状に複数配列して形成してあることを特徴とするガスバーナ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスバーナにおいて、上記燃焼筒は、輻射熱によって被加熱対象を加熱するラジアントチューブ内に配置されていることを特徴とするガスバーナ。