JP2017156043A - ラインバーナ - Google Patents

Abstract

【課題】製作容易で熱応力に対して高い耐久性を発揮するラインバーナを提供すること。
【解決手段】肉厚内に長手方向に沿う溝部１２を外面に形成してある管状部材１の溝部１２内に、管状部材１の肉厚方向に貫通する炎口１１を多数穿設してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるラインバーナに関する。ラインバーナは、パイプバーナ、リボンバーナとも呼ばれるものがあり、管状部材も内部に形成される燃料ガス通路に沿って、管状部材を貫通する多数の炎孔が設けられたものである。また、短炎で燃焼できることが特長である。

この種のラインバーナは、管状部材の長手方向（母線）に沿って多数の炎口を穿設し、その炎口より噴出する燃料ガスを管状部材の長手方向に沿って並立する火炎として燃焼させるものである。この場合、形成された火炎の周囲に火炎を上方に案内して火炎を安定保持する保炎板（保炎用部材）を設ける場合がある。
また、管状部材に炎口を設けるのに代え、管状部材に割り溝を設けるとともに、割溝内に燃料ガスが噴出する炎口を多数形成してある炎口ブロックを保持させ、炎口ブロックより噴出する燃料ガスを管状部材の長手方向に沿う火炎として燃焼させるものも知られている（特許文献１参照）。この際、炎口ブロックが、長手方向の全域において火炎を安定保持するための保炎用部材として機能する。
炎口の大きさについては、大きすぎると火炎の通過速度が遅くなり、燃焼速度よりも遅くなる逆火現象が生じやすく、小さすぎると逆に通過速度の方が早く、燃焼速度よりも早くなるリフト現象が生じやすくなる。また、適正な燃焼範囲内においては短炎にするには炎口が小さい方がよい。

特許３６３１５６７号公報

しかし、上記いずれの場合であっても管状部材とは別の保炎板や炎口ブロック等を溶接等により管状部材と一体化して設けておく必要がある。このような構造によると、長尺の管状部材の場合特に、火炎の熱により、長期使用で管状部材と保炎板や炎口ブロックとの接合面に繰り返し大きな熱応力がかかり、変形するなどして接合部分において分離してしまう虞があるという問題があった。また、熱応力を軽減するために、管状部材と保炎板や炎口ブロックとを熱処理することも考えられるが、管状部材が長尺であるために、全長にわたって均一な熱処理を行うこと自体困難であり、管状部材と保炎板や炎口ブロックとを強固に一体化することは困難であった。

したがって、本発明は上記実状に鑑み、製作容易で熱応力に対して高い耐久性を発揮するラインバーナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のラインバーナの特徴構成は、肉厚内に長手方向に沿う溝部を外面に形成してある管状部材の溝部内に、管状部材の肉厚方向に貫通する炎口を多数穿設してある点にある。

上記構成によると、炎口は管状部材の外面から直接穿設できるものであるから製作が容易である。また、炎口は管状部材の外面の溝部内に設けられているから溝部周壁が炎口の周囲に立設配置された位置関係となるため、溝部自体が保炎用部材として機能する。そのため管状部材のみで炎口及び保炎用部材を形成することになるので製作容易である。しかも、熱応力の弱点となる接合面が存在しないことになり、繰り返し付与される熱応力に対しても高い耐久性を発揮する。

また、前記溝部の深さは、前記管状部材の肉厚の１／３以上２／３以下とすることができる。

すなわち、溝部は保炎用部材として機能するから、火炎に対してある程度立ち上がった形状とされることが望ましく、管状部材の内部に形成した燃料ガス通路の内径とのバランス上、管状部材の肉厚に対して１／３以上の溝深さを有することが望ましい。
さらに、溝深さが深すぎると管状部材自体の強度が低下し、炎口近傍の肉厚の少なくなった部分が、火炎により劣化しやすくなるため、管状部材の肉厚に対して２／３以下の溝深さとすることが望ましい。

また、多数の前記炎口が、前記長手方向に沿って列状に並ぶ形態で、前記溝部内に複数列並設してあってもよい。

このように構成すると、溝部内に多数の火炎が複数列形成されることになるから、隣接する火炎同士がお互いに火移りすることにより失火を防ぎ火炎の安定化を図ることができる。

尚、隣接する前記炎口同士の並設方向での間隔は、前記炎口の直径の２倍以上３倍以下とすることができる。

隣接する炎口同士の間隔は広すぎると、火移りが起きにくくなり火炎の安定化に寄与しにくくなる。一方、近すぎると、火炎がまとまってしまい並立しにくくなるとともに、管状部材に対する熱伝達が大きくなるとともに、相対的に炎口間の管状部材の面積が減少することから、管状部材の熱に対する強度を低下させる原因となる。
そのため、火移りがしやすく安定に火炎を保持できる炎口の同士の間隔は、前記炎口の直径の２倍以上３倍以下とすることが好ましい。

したがって、製作容易で、熱応力に対して高い耐久性を発揮するラインバーナを提供することができるようになった。

ラインバーナの斜視図 ラインバーナの断面図 ラインバーナの要部断面図 ラインバーナの要部平面図

以下に、本発明の実施形態にかかるラインバーナを説明する。尚、以下に好適な実施形態を記すが、これら実施形態はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。

ラインバーナＢは、図１〜４に示すように、管状部材１の一端側に、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部２１と、燃焼用空気とを供給する燃焼用空気供給部２２と、これら燃料ガスと燃焼用空気とを混合して、管状部材１に供給する混合部２３とを備えた混合ガス供給部２を備え、管状部材１に混合ガスを供給可能に接続して構成してある。

管状部材１は内部に燃料ガス通路１１を有する厚肉の鉄製管からなり、図２、３に示すように、燃料ガス通路１１の内径Ｒは３４．４ｍｍ、肉厚Ｄは、７．１ｍｍに形成されている。なお、従来のラインバーナは、内径が４１．６ｍｍ、肉厚が３．５ｍｍ程度に形成されているのに対して、管状部材１は比較的厚肉に形成されている。図４に示すように、この管状部材１には外面から、肉厚Ｄ内に長手方向に沿う溝部１２を幅Ｗが７．５ｍｍに形成してあり、その溝部１２内に、管状部材１の肉厚方向に貫通する炎口１３を多数穿設してある。ここで、溝部１２の深さｄは、３．５ｍｍとして、管状部材１の肉厚の１／３以上２／３以下としてある。また、炎口は、図３に示すように、前記溝部１２に沿って列状に並ぶ形態で、溝部１２の幅Ｗ内に３列に設けてあり、炎口１３の直径ｒは、１．３ｍｍとし、炎口１３の隣接するもの同士の並設方向の間隔Ｌおよび、列同士の間隔Ｌは、いずれも、前記炎口１３の直径ｒの２倍以上３倍以下としてある。これにより、炎口１３同士の火移りが容易で、かつ、溝部１２による保炎効果が高く、かつ、熱耐久性が高い管状部材１とすることができた。

なお、肉厚Ｄが７．１ｍｍの管状部材１に対して、溝部１２の深さが２ｍｍ程度もの（管状部材１の肉厚の１／３未満）では、上記のものよりも保炎効果が低下する傾向にあることがわかり、５ｍｍ程度（管状部材１の肉厚の２／３超）のものでは、溝部における管状部材の肉厚が、他の部分に比して薄く、劣化しやすくなることが予想されることから、前記溝部の深さは、前記管状部材の肉厚の１／３以上２／３以下とすることが好ましいことが実験的に確認できた。

また、前記炎口１３の直径ｒを１．３ｍｍとしたときに、炎口１３の隣接するもの同士の間隔Ｌが５ｍｍ程度（炎口１３の直径ｒの３倍超）である場合に、火移りが起きにくくなる傾向がみられるとともに、炎口１３の隣接するもの同士の間隔Ｌが２ｍｍ程度（炎口１３の直径ｒの２倍未満）である場合に、相対的に炎口１３間の管状部材１の面積が減少することから、管状部材１の強度を低下させる原因となることが予想されるので、隣接する炎口１３同士の間隔（もっとも近接する炎口までの中心間距離）は、炎口の直径の２倍以上３倍以下とすることが好ましいことが実験的に確認できた。

このような構成のラインバーナＢは、製作容易であり、短炎で炉内を１００℃〜２５０℃程度に加熱するパンオーブン用バーナとして好適に使用でき、長期使用によっても安定した火炎を維持できる耐久性の高いものとなっている。

〔別実施例〕
先の実施の形態において、管状部材１や炎口１３、溝部１２等の具体的な寸法を記載したが、これらは一例であって、種々形態に応じて変更可能であることは言うまでもない。
また、溝部１２内における炎口１３の配列は３列に限るものではなく、１列や２列であってもよいし、４列以上であってもよい。ただし、１及び２列の場合は、単位長さ当たりの所定の燃焼量を得ようとして、炎口を大きくすると、火炎長が長くなることがある。また、４列以上の場合は火炎同士の排気干渉が起きて、部分的にリフト現象が起きることがある。以上、保炎効果が最も高く好ましいのは３列配列である。

本発明のラインバーナは、たとえばパンオーブン用バーナとして好適に利用することができる。

１ ：管状部材
１１ ：燃料ガス通路
１２ ：溝部
１３ ：炎口

Claims (4)

1. 肉厚内に長手方向に沿う溝部を外面側に形成してある管状部材の溝部内に、管状部材の肉厚方向に貫通する炎口を多数穿設してあるラインバーナ。
2. 前記溝部の深さは、前記管状部材の肉厚の１／３以上２／３以下である請求項１に記載のラインバーナ。
3. 多数の前記炎口が、前記長手方向に沿って列状に並ぶ形態で、前記溝部内に複数列並設してある請求項１または２に記載のラインバーナ。
4. 隣接する前記炎口同士の並設方向での間隔は、前記炎口の直径の２倍以上３倍以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のラインバーナ。

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