JP2021055977A - バーナー - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼用空気の流量が少ない場合であっても、失火し難いバーナーを提供する。【解決手段】燃料ガスが供給される燃料ガス案内筒４と、燃料ガス案内筒と同軸でかつ当該燃料ガス案内筒を間隔を隔てて包囲して配置され、燃焼用空気が供給される燃焼筒７と、燃焼筒と燃料ガス案内筒との間に設けられ、旋回されて燃料ガスと燃焼用空気とを混合する旋回羽根８とを備え、旋回羽根は、燃焼筒の軸方向に対して傾斜する羽根面８ｄを有し、羽根面には、燃料ガス案内筒の軸方向に連通する開口８ｃが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、燃焼用空気の流量が少ない場合であっても、失火し難いバーナーに関する。

従来から、バーナーとして、例えば特許文献１〜４が知られている。特許文献１の「燃焼量可変石油バーナ、および該バーナを備えた給湯機または給湯付風呂釜」における燃焼量可変石油バーナは、外筒の内側に送風機により通風される空気通路を介して内筒を設け、内筒の後端面に空気通路と連通する一次空気導入口を開設し、内筒内の後端面付近に噴霧口を前方側として液体燃料用の流量可変霧化器を設置するとともに、噴霧口の前方に、中心に丸孔を有し、その周りに前方が間隔を存して旋回羽根によりほぼおおわれる通気口を有する旋回器を設け、さらに旋回器前方側の内筒に複数個の二次空気導入口を開設してなる燃焼量可変石油バーナにおいて、上記旋回羽根を、旋回器の外周方向と一方の周方向にのみ開口部を有するように形成されている。

特許文献２の「燃焼装置」は、空気案内用筒体内に、メインバーナーが、その火口を風道出口付近に配置した状態に設けられ、かつ該火口付近にスワラーが設けられた燃焼装置において、前記スワラーの風上側に、漏斗状の空気集約誘導筒が設けられる。該誘導筒は、一端の小径側開口を火口とスワラーとの間の環状空気流路に連通接続されている。

特許文献３の「ガンタイプバーナ」は、筒状の筺体の一端部に、中央に空気孔を有する皿状又は円錐状の部材の傾斜面に筺体と同軸な旋回気流を生じさせ得る案内羽根を備えた旋回気流孔を多数放散同形に設けて成る空気案内板を取付けると共に、その空気案内板の外周縁部に不旋回気流を生じさせる環状空気孔を筺体と同軸に設け、更に、筺体と同軸に且つその先端を中央空気孔に臨ませて燃料噴射用ノズルを設け、これに公知の燃料及び空気供給装置、点火装置、火炎監視装置等を設けて成るガンタイプバーナに於て、空気案内板の旋回気流孔とその外側の環状空気孔の間の斜面に、単純透孔から成る第４の空気孔を複数放散同形に設けている。

特許文献４の「ラジアントチューブバーナ」は、ラジアントチューブ内に設けられた燃焼筒内へ、ガスバーナのノズルを同心的に臨ませ、ガスバーナから噴出される燃料ガスをこのガスバーナと燃焼筒との間の環状空間を通して供給される一次空気により一次燃焼させ、さらに燃焼筒とラジアントチューブとの間の環状空間を通して供給される二次空気により燃焼させるものにおいて、単孔型ノズルとして構成されたノズルを軸線方向に移動可能に構成するとともに、その外周上に旋回羽根を設け、さらに一次空気と二次空気との比を調整する空気調整ダンパを設けている。

特に、特許文献１は、外筒の内側に通風される空気通路を介して内筒を設け、内筒の噴霧口と反対側の端に液体燃料用の流量可変霧化器を設置するとともに、外筒において噴霧口より前方に、旋回羽根を設けた構成を示し、特許文献２は、空気案内用筒体内において、火口を風道出口付近に配置した状態でメインバーナーが設けられており、火口付近にスワラーを設ける構成を示している。

実開平２−１０００１２号公報 特開平６−１４７４１６号公報 実公昭５８−４２７３４号公報 特公平４−５０４８２号公報

上記従来の燃焼量可変石油バーナや燃焼装置のように、バーナーに旋回羽根やスワラーが設けられている場合には、燃焼用空気により旋回羽根やスワラーが旋回することにより、燃料ガスと燃焼用空気が混合されやすいものの、燃焼用空気には流通の抵抗となる。

このため、特に燃焼量を小さくするために燃焼用空気の流量を少なくすると、燃焼用空気が十分に流通できず、失火してしまうおそれがあるという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、燃焼用空気の流量が少ない場合であっても、失火し難いバーナーを提供することを目的とする。

本発明にかかるバーナーは、燃料ガスが供給される内筒と、該内筒と同軸でかつ当該内筒を間隔を隔てて包囲して配置され、燃焼用空気が供給される外筒と、該外筒と上記内筒との間に設けられ、旋回されて燃料ガスと燃焼用空気とを混合する旋回羽根とを備え、上記旋回羽根は、上記外筒の軸方向に対して傾斜する傾斜部を有し、該傾斜部には、上記内筒の軸方向に連通する開口が設けられていることを特徴とする。

前記開口の寸法は、前記外筒の周方向に沿う幅よりも、該外筒の径方向に沿う幅の方が長いことを特徴とする。

前記開口は、前記旋回羽根の前記傾斜部において、燃焼用空気の流れ方向下流側に偏らせて配置されていることを特徴とする。

燃焼用空気の流れ方向で、前記旋回羽根における前記開口よりも上流側の部位は、当該開口よりも下流側の部位よりも広いことを特徴とする。

前記旋回羽根は、その羽根面が燃焼用空気の流れ方向で上流側に面するときに、前記開口よりも上流側の部位について、該羽根面の裏面が当該羽根面よりも該開口内方へ迫り出すようにして口縁が形成されていることを特徴とする。

本発明にかかるバーナーにあっては、燃焼用空気の流量が少ない場合であっても、失火することを防止することができる。

本発明にかかるバーナーの好適な一実施形態を示すラジアントチューブバーナーの要部拡大側断面図である。 図１中、Ａ−Ａ線矢視断面図である。 図２に示した旋回羽根を説明する模式図である。 本発明にかかるバーナーの効果を説明するグラフ図である。 図３に示した旋回羽根の変形例を示す模式図である。 図２に示した旋回羽根の変形例を示す模式図である。 図６に示した変形例における第１及び第２の例を説明する説明図である。

以下に、本発明にかかるバーナーの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、ラジアントチューブバーナーを例に挙げて説明する。

本実施形態におけるラジアントチューブバーナー１は、図１に示すように、加熱炉３の炉壁３ａを通して炉内に配設されている。

このラジアントチューブバーナー１においては、加熱炉３の炉外に延出された外筒としての燃焼筒７の一端部からその内方へ挿通して、当該燃焼筒７内へ燃料ガスを案内する内筒としての燃料ガス案内筒４が設けられ、この燃料ガス案内筒４の中心部に、着火用の点火プラグ５が設けられている。

燃焼筒７は、燃料ガス案内筒４を、間隔を隔てて包囲して、当該燃料ガス案内筒４と同軸に配置され、燃焼用空気は、燃焼筒７を通じて供給される。燃焼筒７には、これに燃焼用空気を送り込む燃焼用空気供給筒６が炉壁３ａの外方で接続されている。

ラジアントチューブバーナー１においては、燃焼筒７は、燃料ガス案内筒４の先端部から突出するように設けられており、燃焼用空気は、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間から供給される。

燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間に導かれた燃焼用空気は、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間に設けた旋回羽根８により旋回されながら送出される。

旋回する燃焼用空気は、燃料ガス案内筒４の先端に設けられた燃料ガス噴出口４ａから噴出された燃料ガスと混合され、この混合ガスが加熱炉３内へ向けた燃焼筒７に供給される。

旋回羽根８は、燃料ガス案内筒４の先端部の近傍に設けられており、図２に示すように、燃料ガス案内筒４の先端側から見た形状が扇形状をなしている。

旋回羽根８は、図３に示すように、燃焼用空気の流れ方向Ｘに対して所定の傾斜角θで傾斜しており、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間において周方向に複数枚（図に示す例では８枚）配置されている。本実施形態においては、旋回羽根８の各羽根面８ｄ全体が、燃焼筒７の軸方向（燃焼用空気の流れ方向Ｘ）に対して傾斜する傾斜部に相当する。

各旋回羽根８は、図２及び図３に示すように、例えば、燃料ガス噴出口４ａ側から見たときに時計回り方向で前方側となる前縁８ａが、時計回り方向の前方側にて隣接する他の旋回羽根８０（８）において時計回り方向で後方側となる後縁８ａよりも、燃焼用空気の流れ方向Ｘの下流側に位置している。

すなわち、各旋回羽根８は、燃料ガス噴出口４ａ側から見たときに時計回り方向で後方側となる後縁８ｂが、時計回り方向の後方側にて隣接する他の旋回羽根８１（８）において時計回り方向で前方側となる前縁８ａよりも、燃焼用空気の流れ方向Ｘの上流側に位置している。

各旋回羽根８には各々、燃料ガス案内筒４の軸方向に連通させて、燃焼筒７の直径方向に長い開口８ｃが設けられている。より具体的には、開口８ｃは、燃焼筒７の周方向に沿う幅Ｗ１よりも、燃焼筒７の径方向に沿う幅Ｗ２の方が広く形成されている。

開口８ｃは、図３に示すように、各旋回羽根８の羽根面８ｄにおいて、燃焼用空気の流れ方向Ｘの下流側に偏った位置に設けられている。つまり、羽根面８ｄにおいては、開口８ｃよりも上流側の部位８ｅの幅もしくは面積（図中、Ａ１で示す）の方が、開口８ｃよりも下流側の部位８ｆの幅もしくは面積（図中、Ａ２で示す）よりも広く形成されている。

旋回羽根８は、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間に燃焼用空気が送り込まれた際に、燃焼用空気により旋回され、燃焼用空気を旋回させて燃料ガス案内筒４より先に向けて送り出し、燃料ガス噴出口４ａから噴出された燃料ガスと燃焼用空気とが速やかに混合するように構成されている。

このとき、旋回羽根８は、旋回する際に供給される燃焼用空気の抵抗となるため、燃焼用空気は流れにくくなるが、本実施形態のラジアントチューブバーナー１によれば、旋回羽根８に燃焼筒７の軸方向、すなわち、燃焼用空気の流れ方向Ｘに連通する開口８ｃが設けられているので、燃焼用空気への抵抗を少なくして、燃料ガスと燃焼用空気とを良好に混合することができる。

開口８ｃは、流通する燃焼用空気が沿って流れる傾斜部をなす旋回羽根８に設けられている。このため、燃焼用空気の流量が多く流速が速いときには、当該燃焼用空気は、傾斜面をなす羽根面８ｄに沿って流れるため、開口８ｃを通過しにくく、開口８ｃが設けられていない状態とほぼ同等に燃焼用空気が流通する。

一方、燃焼用空気の流量が少なく流速が遅いときには、燃焼用空気は開口８ｃを通過し易い。このため、開口８ｃが設けられていない場合と比べて、流通する燃焼用空気への抵抗を小さくすることができる。従って、図４に示すように、燃焼用空気の流量を少なくしていった場合でも、失火し難くなるので、より小さな火炎を形成し、維持することができる。

開口８ｃは、燃焼筒７の周方向に沿う幅Ｗ１よりも、燃焼筒７の径方向に沿う幅Ｗ２の方が長いので、燃焼用空気は、燃料ガス案内筒４と燃焼筒７との間にて径方向に幅広く開口８ｃを通過する。このため、燃焼用空気の流速が遅くても、燃料ガスと燃焼用空気とをムラ無く混合することができる。

開口８ｃは、旋回羽根８の羽根面８ｄにおいて、燃焼用空気の流れ方向Ｘにおける下流側に偏らせて配置されている。すなわち、羽根面８ｄは、燃焼用空気の流れ方向Ｘにおいて、開口８ｃよりも上流側の部位８ｅの方が、下流側の部位８ｆよりも広く形成されている。

このため、羽根面８ｄに沿って流通する流速の速い燃焼用空気は、開口８ｃに至る前に、羽根面８ｄに長い距離で沿う流れとなるので、燃焼用空気により旋回羽根８をより確実に旋回させつつ流通することができる。

一方、羽根面８ｄに沿って流通する流速が遅い燃焼用空気は、ゆっくりと羽根面８ｄに沿って流れ、開口８ｃを通過して燃料ガス案内筒４の先方に向けて送り出される。このため、燃焼用空気の流速が遅い場合であっても、流れが旋回羽根８に妨げられ難いので、より確実に燃焼用空気を供給することができる。

以上のことから、旋回羽根８を有する構成において、燃焼用空気の流量が少ない場合であっても失火し難いラジアントチューブバーナー１を構成することができる。

上記実施形態においては、旋回羽根８の羽根面８ｄにおける開口８ｃは、羽根面８ｄに対し直角に形成する例について説明したが、これに限るものではない。

例えば、図５に示すように、旋回羽根８の羽根面８ｄが燃焼用空気の流れ方向Ｘで上流側に面し、羽根面８の裏面８ｈが下流側に位置するときに、燃焼用空気の流れ方向Ｘで開口８ｃよりも上流側の部位８ｅについて、羽根面８ｄの裏面８ｈが羽根面８ｄよりも開口８ｃ内方へ迫り出すようにして口縁８ｇが形成され、そして例えば、当該口縁８ｇが、裏面８ｈ側と羽根面８ｄ側とを、湾曲した曲面または傾斜面でつなげる形態となるように開口８ｃを形成してもよい。

この場合には、燃焼用空気が旋回羽根８の羽根面８ｄに沿って流通した際に、開口８ｃの曲面をなす口縁８ｇにて、コアンダ効果によって燃焼用空気を開口８ｃに誘引することができる。このため、燃焼用空気の流速が遅い場合には、燃焼用空気をより効率良く開口８ｃに流通させつつ旋回させることができる。

上記実施形態においては、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間に複数枚の旋回羽根８が放射状に設けられている例について説明したが、これに限るものではない。

例えば、図６に示すように、燃焼筒７と燃料ガス案内筒４との間に、複数の羽根９ａが傾斜させて曲げ起こされた円盤状の旋回羽根９を設けるようにし、第１の例として図７（ａ）に示すように、各羽根９ａに開口９ｂを設けるようにしてもよい。

また、第２の例として図７（ｂ）に示すように、羽根９ａが、曲げ起こされた傾斜部９ｃと、傾斜部９ｃの先端部に、羽根の円盤面９ｄと平行な平面部９ｅとを備えるようにし、この傾斜部９ｃに開口９ｆを設けるようにした構成であってもよい。

上記実施形態においては、ラジアントチューブバーナー１を例に挙げて説明したが、これに限らず、燃料ガスが供給される内筒と、内筒の外側に間隔を隔てて同軸に配置され、燃焼用空気が供給される外筒とを有するバーナーであれば、どのようなバーナーであってもよい。

また、加熱炉３に用いる場合を例示して説明したが、本発明にかかるバーナーは、どのような炉に用いても良いことはもちろんである。

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１ ラジアントチューブバーナー
３ 加熱炉
３ａ 炉壁
４ 燃料ガス案内筒
４ａ 燃料ガス噴出口
５ 点火プラグ
６ 燃焼用空気供給筒
７ 燃焼筒
８ 旋回羽根
８ａ 旋回羽根の前縁
８ｂ 旋回羽根の後縁
８ｃ 開口
８ｄ 羽根面
８ｅ 開口より上流側の羽根面の部位
８ｆ 開口より下流側の羽根面の部位
８ｇ 口縁
８ｈ 羽根面の裏面
９ 旋回羽根
９ａ 羽根
９ｂ 開口
９ｃ 傾斜部
９ｄ 円盤面
９ｅ 平面部
９ｆ 開口
８０ 隣接する旋回羽根
８１ 隣接する旋回羽根
Ａ１ 開口よりも上流側の部位の幅もしくは面積
Ａ２ 開口よりも下流側の部位の幅もしくは面積
Ｗ１ 開口における燃焼筒の周方向に沿う幅
Ｗ２ 開口における燃焼筒の径方向に沿う幅
Ｘ 燃焼用空気の流れ方向
θ 傾斜角

Claims (5)

1. 燃料ガスが供給される内筒と、該内筒と同軸でかつ当該内筒を間隔を隔てて包囲して配置され、燃焼用空気が供給される外筒と、該外筒と上記内筒との間に設けられ、旋回されて燃料ガスと燃焼用空気とを混合する旋回羽根とを備え、
   上記旋回羽根は、上記外筒の軸方向に対して傾斜する傾斜部を有し、該傾斜部には、上記内筒の軸方向に連通する開口が設けられていることを特徴とするバーナー。
2. 前記開口の寸法は、前記外筒の周方向に沿う幅よりも、該外筒の径方向に沿う幅の方が長いことを特徴とする請求項１に記載のバーナー。
3. 前記開口は、前記旋回羽根の前記傾斜部において、燃焼用空気の流れ方向下流側に偏らせて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバーナー。
4. 燃焼用空気の流れ方向で、前記旋回羽根における前記開口よりも上流側の部位は、当該開口よりも下流側の部位よりも広いことを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載のバーナー。
5. 前記旋回羽根は、その羽根面が燃焼用空気の流れ方向で上流側に面するときに、前記開口よりも上流側の部位について、該羽根面の裏面が当該羽根面よりも該開口内方へ迫り出すようにして口縁が形成されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載のバーナー。

Images