JP2018169067A - ガスバーナ - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成を追加するだけで、着火性を向上できるガスバーナを提供すること。
【解決手段】二重管式ラジアントチューブの内管２に可燃性ガスが酸化ガスと混合されて燃焼空間Ｎｅ内において拡散燃焼する燃焼部を設けるとともに、燃焼部に臨んで火花発生部６を配置し、火花発生部６に生じた電気火花により燃焼部に供給される可燃性ガスに点火する点火装置Ｔを設けたガスバーナであって、点火装置Ｔに高周波電源部５を備えるとともに、少なくとも始動時に、火花発生部６に高周波電圧を印加可能にする電源制御部Ｂを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重管式ラジアントチューブの内管に可燃性ガスが空気と混合されて燃焼空間内において拡散燃焼する燃焼部を設けるとともに、前記燃焼部に臨んで火花発生部を配置し、前記火花発生部に生じた電気火花により前記燃焼部に供給される可燃性ガスに点火する点火装置を設けたガスバーナに関する。

二重管式ラジアントチューブの内管に可燃性ガスが空気と混合されて燃焼空間内において拡散燃焼する燃焼部を設けるとともに、前記燃焼部に臨んで火花発生部を位置し、前記火花発生部に生じた電気火花により前記燃焼部に供給される可燃性ガスに点火する点火装置を設けた、いわゆる二重管式ラジアントチューブバーナは、加熱炉や熱処理炉等に装備されて、炉内空間を間接的に加熱するのに利用されている。

実開平０６−０８４１１８号公報 特開２００９−０３６１９７号公報

このような拡散燃焼する燃焼部を設けたガスバーナは、冷間始動（常温からの運転開始）時に、供給される燃料ガスや空気の温度が低いことに起因して着火しにくく、着火するのに時間を要することが知られている。さらに、二重管式ラジアントチューブバーナでは、特にこのような状況になりやすく、このような着火時間の短縮のため、二重管式ラジアントチューブバーナでは、供給される燃料ガスや空気を予熱することが考えられている。
また、点火装置の着火促進のため、パイロットバーナによる添え火を用いるもの、点火装置とマイクロ波放電装置とを組み合わせて、マイクロ波放電装置により放電を促して噴出口付近に火炎を再形成させるもの等が考えられている（特許文献２参照）。

しかし、パイロットバーナを用いる場合も、マイクロ波放電装置を用いる場合も、二重管式ラジアントチューブバーナとしては、装置構成要素が増えてシステム構成が複雑になるという問題があるため、より簡便な構成で着火性を向上する技術が望まれていた。

しかし、このような構成を採用すると、二重管式ラジアントチューブバーナとしては、装置構成要素が増えてシステム構成が複雑になるという問題があるため、より簡便な構成で着火性を向上する技術が望まれていた。

したがって、本発明は上記実状に鑑み、簡易な構成を追加するだけで、着火性を向上できるガス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ガスバーナの特徴構成は、二重管式ラジアントチューブの内管に可燃性ガスが酸化ガスと混合されて燃焼空間内において拡散燃焼する燃焼部を設けるとともに、前記燃焼部に臨んで火花発生部を配置し、前記火花発生部に生じた電気火花により前記燃焼部に供給される可燃性ガスに点火する点火装置を設けたガスバーナであって、
前記点火装置に高周波電源部を備えるとともに、少なくとも始動時に、前記火花発生部に高周波電圧を印加可能にする電源制御部を備えた点にある。

上記構成によると、二重管式ラジアントチューブの内管に燃焼部を設けるとともに、燃焼部に臨んで火花発生部を配置しているから、点火装置により、火花発生部に生じた電気火花により燃焼部に供給される可燃性ガスに点火することができる。
ここで、点火装置に高周波電源部を備えると、通常の交流電源に比べて、きわめて高頻度で火花を発生することができる。ここで、電源制御部は、少なくとも始動時（冷間始動時を含む）に、火花発生部に高周波電圧を印加可能にするから、高周波火花により、短時間に多数の火花を連続して形成することができる。つまり、最も着火しにくい冷間始動時でもその高周波火花を作用させて点火するから、可燃性ガスや酸化ガスの温度が着火するために不十分な温度であったり、これらの混合状態が不均一であったりして着火性が低い場合であっても、着火機会を多数回に亘って十分に確保することにより、始動時の着火性を高めることができる。よって、燃焼空間内において可燃性ガスと酸化ガスとが接触する部位へのラジカルの供給確率を増やすことで、着火時間を短縮することができる。

尚、高周波電源部の電源としては、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波電圧を印加可能であれば、入手容易な装置構成でありながら、着火機会を多数回に亘ってより十分に確保することができ、始動時の着火性を高めることができる。

したがって、簡易な構成を追加するだけで、着火性を向上できるガスバーナを提供することができた。

実施形態に係るガスバーナの概略図

以下に、本発明の実施形態にかかるガスバーナを説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、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。

本実施形態に係るガスバーナは、バーナ先端部に都市ガスＧ（可燃性ガスの一例）と燃焼用空気Ａ（酸化ガスの一例）とを噴出させる噴出口Ｆを開口して設け、噴出口Ｆに臨んで火花発生部６を配置し、火花発生部６に生じた電気火花により都市ガスＧに着火する点火装置Ｔを設けてある。
また、本実施形態に係るガスバーナは、点火装置Ｔに、高周波電源部５及び電源制御部Ｂを備えたシングルエンド型二重管式ラジアントチューブバーナＴＢとして構成してある。
このガスバーナの運転方法は、点火装置Ｔに備えられた高周波電源部５が、火花発生部６に高周波電圧を印加するものである。

〔ガスバーナ〕
図１に示すように、シングルエンド型二重管式ラジアントチューブバーナＴＢは、加熱炉等の炉壁Ｗを貫通する状態で設けられて、炉内空間を加熱するものであって、先端側が閉塞された外管１と、その外管１の内部に設けられ、先端が開口した内管２を備え、外管１と内管２との間に、燃焼ガスを外管１の先端側から基端側に流動させる排ガス通路Ｒが形成されている。

本実施形態においては、外管１及び内管２は、金属材料（例えば、ステンレス材）にて構成され、外管１の先端側部分の内面側に、蓄熱用のセラミック層３が設けられている。
蓄熱用のセラミック層３は、金属材料にて形成された外管１の内部に、溶融状態のセラミックを流し込み、その後、冷却することにより形成されている。
尚、外管１の炉壁Ｗよりも外方側に位置する部分に、排ガス通路Ｒを通して流動する燃焼ガスを外部に排出する排ガス出口４が形成されている。

内管２の基端部には燃料ガス供給部Ｋが設けられ、燃料ガス供給部Ｋの先端側には当該燃料ガス供給部Ｋと連通する燃料ガス供給路７が設けられている。
外管１と内管２の間の基端側には、燃焼用空気Ａを供給する空気供給部Ｌが設けられ、空気供給部Ｌから燃焼用空気Ａが供給される。
燃料ガス供給部Ｋから供給された都市ガスＧを燃料ガス供給路７より燃焼空間Ｎｅに噴出して空気供給部Ｌから供給された燃焼用空気Ａと燃焼空間Ｎｅにおいて混合する噴出口Ｆが、燃料ガス供給部Ｋの先端部に設けられている。燃焼空間Ｎｅに噴出した都市ガスＧ及び燃焼用空気Ａの混合ガスに火花を供給するスパークロッドＳが、基端部を燃料ガス供給路７内に位置させ、先端部Ｓ１を噴出口Ｆから燃焼空間Ｎｅに臨ませた形態で設けられている。

具体的には、燃料ガス供給路７は、筒状の筒状体１０の内側に形成されて、都市ガスＧを流通自在に構成される。燃料ガス供給路７には、スパークロッドＳが挿通されており、スパークロッドＳの先端部Ｓ１が、筒状体１０の先端から燃焼空間Ｎｅに突出して、当該燃焼空間Ｎｅ内に位置するように固定されている。筒状体１０の先端部には噴出口Ｆが開口形成されており、当該先端部は、燃焼空間Ｎｅ側に向かうに連れて拡径した後、内径が一定となるように形成されている。
なお、筒状部１０と内管２との間には、空気供給部Ｌから供給された燃焼用空気Ａが通流し、当該燃焼用空気Ａは、筒状体１０の先端部において当該筒状体１０の外周側から燃焼空間Ｎｅに噴出するように構成されている。

スパークロッドＳの基端は、高周波電源部５に接続されており、スパークロッドＳの先端部Ｓ１と、筒状体１０の先端部との間に火花を形成する火花発生部６として、燃焼空間Ｎｅの都市ガスＧに放電自在な点火装置Ｔを構成している。また、噴出口Ｆの近傍には、火炎センサ１１が設けられる。

高周波電源部５としては、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波電圧を印加可能であるものが好適に用いられ、具体的には６ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の高周波電圧を印加する高周波電源部５が入手容易である。なお、高周波電源部５は、従来の６０Ｈｚ程度の周波数で電圧を印加する電源部の替わりに設ける構成としても良く、当該電源部と併設する構成であっても良い。

これら構成によれば、始動時に、電源制御部Ｂにより、火花発生部６に高周波電源部５により高周波電圧を印加する運転が可能となる。具体的には以下のように運転する。

〔ガスバーナの運転方法〕
バーナを冷間始動する場合、点火装置Ｔに備えられた高周波電源部５が、火花発生部６に高周波電圧を印加する。

すなわち、冷間始動時には、火花発生部６に高周波電圧を印加する運転を行い、監視部Ｍにより、点火に要する時間を求めたところ、通常の電源部（数10kV、６０Ｈｚ）を用いた火花発生部６の場合、着火するのに６０秒かかるところ、約４５秒で着火させられるようになった。つまり、着火に要する時間の短縮時間は、約１５秒程度であった。具体的には、高周波電圧が６ｋＨｚの時、短縮時間は約１５秒であり、１３ｋＨｚの時、短縮時間は約１３秒であり、２０ｋＨｚの時、短縮時間は約１６秒であった。
また、ＣＯやＮＯｘの発生量も通常の電源部を用いた場合に比べて高周波電圧を用いた場合には少なくなることが確認できた。この時の高周波電源部５は、６ｋＨｚ以上２０ｋＨｚ以下の高周波電圧を印加するものであれば、いずれを用いても同様の効果が認められ、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波電圧にて、同様の効果が得られるものと推定できるものであった。

なお、点火装置Ｔとしては、噴出口Ｆを対極として放電を行うスパークロッドＳにより放電を行うものであってもよいし、放電極と対極とを備えた点火プラグ状のものであってもよい。

また、上記実施の形態ではラジアントチューブバーナを用いたが、種々の拡散型バーナを用いることもでき、始動時に迅速に着火させるのに用いることができる。

本発明のガスバーナは、着火性を向上できるガスバーナとして利用することができる。

２ ：内管
５ ：高周波電源部
６ ：火花発生部
Ｂ ：電源制御部
Ｎｅ ：燃焼空間
Ｔ ：点火装置

Claims (2)

1. 二重管式ラジアントチューブの内管に可燃性ガスが酸化ガスと混合されて燃焼空間内において拡散燃焼する燃焼部を設けるとともに、前記燃焼部に臨んで火花発生部を配置し、前記火花発生部に生じた電気火花により前記燃焼部に供給される可燃性ガスに点火する点火装置を設けたガスバーナであって、
   前記点火装置に高周波電源部を備えるとともに、少なくとも始動時に、前記火花発生部に高周波電圧を印加可能にする電源制御部を備えたガスバーナ。
2. 前記高周波電源部が、１ｋＨｚ以上１００ｋＨｚ以下の高周波電圧を前記高周波電源部より前記火花発生部に印加可能である請求項１に記載のガスバーナ。

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