JP2514782Y2

JP2514782Y2 - 熱風発生装置

Info

Publication number: JP2514782Y2
Application number: JP3518888U
Authority: JP
Inventors: 靖夫広瀬
Original assignee: 靖夫広瀬
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1996-10-23
Anticipated expiration: 2003-03-18
Also published as: JPH01144605U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、工業用の石炭等の熱風乾燥、塗装の水切
り、焼付、化学製品、原料の乾燥、食品の乾燥などに使
用される熱風発生装置に関する。

（従来の技術）例えば、石炭、石灰石、粘土等を乾燥する熱風発生炉
は、第３図に示すように、鋼鉄製の円筒状の炉殻１の一
端にバーナーノズル２を有し、この炉殻１の内部には炭
化珪素製の異形ブロック３で形成された燃焼室４を設
け、この燃焼室４を断面ほぼ半円状の耐火ブロック５
（第４図参照）により支持したものである。この耐火ブ
ロック５は、燃焼室４の支持とともに炉殻１との間に冷
却空気通路6,7を形成し、外部との熱遮断壁を構成して
いる。この冷却空気通路6,7からの空気は、混合室8,9で
燃焼ガスと混合し、これを希釈した後に、均一な温度の
熱風となって加熱乾燥室内等に吐出される。

なお、第３図中「10」は燃焼用ファン、「11」は希釈
用ファンである。

また、第５図は、他の熱風発生炉を示す。この熱風発
生炉は、鋼鉄製の円筒状の炉殻１の端部にバーナーノズ
ル２を有し、この炉殻１の内部に耐火レンガで形成され
た燃焼室４を設け、この炉殻１と燃焼室４との間に空気
通路６を形成したものである。この空気通路６には空気
導入口12から導入された空気が流通され、炉殻１の先端
部分1aの耐熱材料よりなる混合室８及びこの混合室８内
に設けられた混合バッフル板13によって燃焼ガスとミッ
クスされ、所定の温度の熱風となって、前記第３図の熱
風発生炉と同様に加熱乾燥室内等に吐出される。

なお、第５図中「14」は断熱材である。

（考案が解決しようとする課題）しかし、上述した熱風発生炉は、燃焼室４に急記耐火
物を使用しているので、燃焼室４が吸熱急冷されると、
熱衝撃が加わり、また着火、消火時のような急な温度勾
配が生じると、燃焼室４を構成する異形ブロック３等に
亀裂又は剥離が生じ、いわゆるスポーリング現象が起こ
る虞れがある。

また、前記燃焼室４等は、重量及び容積も嵩む耐火レ
ンガあるいはモルタル等により構成されているために、
熱風発生炉全体が大型化し、炉全体の組立てが面倒とな
り、設備コストが高くなり、しかも広い設置スペースを
必要とするという欠点もある。

このような欠点のない燃焼室４を得るために、燃焼室
４を構成する材質を金属、例えば鋼鉄にすることも考え
られるが、このようにすると、確かに炉の組立て、コス
ト面及びスペース的に有利となるが、耐熱性の点で問題
が生じ、短期間で焼損する虞れがある。またインコネ
ル、チタン合金等のような高価の材料を用いて耐熱性に
優れたものを作ると、コスト的な面で問題が生じる。

本考案者らは上述した問題に着目し、鋭意研究した結
果、金属製のものであっても、構造的に冷却性能を高め
れば、常圧燃焼程度では、比較的低級な耐熱金属材料の
使用が可能になることに着目し、本考案を完成させるに
至ったのである。

本考案は、上述した従来の技術に伴なう種々の欠点、
問題点を解決し、軽量、小型で、しかも組立て、搬送が
容易な、コスト的に優れた熱風発生装置を提供すること
を目的とすることにある。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するために、請求項１に記載の熱風
発生装置は、筒状ケーシング内に空気通路を隔てて１本
の筒状体よりなる燃焼室を同心的に取付け、空気整流導
入部からの空気を前記燃焼室の先端部外周より基端部に
向けて全量流通させるようにし、前記燃焼室の基端部に
バーナーノズルを装着し、前記空気通路を流通する空気
を燃焼用空気として内部に導入する比較的大きな口径の
複数の空気孔を、火炎を保持するための一次燃焼領域、
燃焼の完全燃焼を図る二次燃焼領域及び所定の温度にな
るまで高温燃焼ガスを空気で希釈，混合する希釈・混合
領域に対応するように開設するとともに、燃焼後の熱風
を前記燃焼室の先端部より外部に放出するように構成し
てなる熱風発生装置において、前記空気通路を流通する
空気の一部を燃焼室自体の冷却用空気として内部に導入
する多数の小孔を、当該燃焼室に環状に均等な間隔で軸
方向多段に端部まで開設するとともに前記空気を燃焼室
の内周面に沿って前記冷却用空気を流す偏流板として前
記小孔が開設された部分の内側に一部を縮径した軸方向
長さが短い円筒状プレートを設けてなり、前記空気整流
導入部から流入する全空気量に対する前記全小孔から燃
焼室内に導入される冷却用空気の量の比率を高めること
により前記燃焼室及びケーシングなど全ての構成要素を
比較的低級な耐熱金属材料により構成したことを特徴と
する。

（作用）上述のように構成した本考案は、空気整流導入部から
導入された全空気を、燃焼室の先端から基端に向かって
燃焼室外周の空気通路を通って流し、この空気により燃
焼室の外面を冷却する。そして、空気通路を通る空気の
動圧により燃焼室の小孔から燃焼室内に導入した多量の
空気、つまり冷却用空気により、燃焼室の内壁全域を膜
冷却する空気層を形成するので、燃焼室は内外両面から
効率良く冷却され保護される。

また、前記燃焼室内に流入する全空気量に対する膜冷
却する空気量の比率を高めると、熱風発生装置のケーシ
ング、燃焼室等を耐熱性の低い金属材料で形成しても、
スポーリング現象による破損等のない安価な熱風発生装
置とすることができる。

しかも、耐熱性の低い金属材料で熱風発生装置を形成
すれば、装置全体が軽量小型化でき、組立て・搬送が容
易となり、取付け場所の自由度も増大し、物品の乾燥等
に使用する場合の作業性も向上する安価な熱風発生装置
を提供することができることになる。

（実施例）以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

第１図は本考案に係る熱風発生装置の断面図である。
尚、第３〜５図に示す部材と同一部材には同一符号を付
してある。

図示する熱風発生装置20は、図外のブロア等により供
給される燃焼用空気Waが流入する空気導入口12を備えた
筒状のケーシング21と、このケーシング21内に同心的に
取付けられ前記空気と燃料とを混合して燃焼させる１本
の筒状体よりなる燃焼室22とを有し、このケーシング21
と燃焼室22との間には前記空気導入口12から流入した空
気Waが、前記燃焼室22の先端部外周より基端部に向けて
流通し、この燃焼室22の先端部より外部に放出されるよ
うに空気通路Ｋが形成されている。

さらに詳述すれば、前記筒状のケーシング21の基端
は、端板23により閉鎖され、他端は前記空気Waを吐出す
るように開放されているが、このケーシング21の先端部
外周には、このケーシング21を覆うように前記空気導入
口12を有する空気整流導入部24が固着され、この空気導
入口12からの空気が整流されて前記空気通路Ｋに導入さ
れるようになっている。

そして、この筒状のケーシング21内に該ケーシング21
と同心的に燃焼室22が装着されているが、この燃焼室22
は、バーナーノズル２とスワーラ26を介して連結され、
一端から次第に拡径された後に円筒状となって伸延し、
この円筒状部分の他端で再度縮径された構成となってい
る。

また、この燃焼室22の他端は、受駒27を介して前記空
気整流導入部24に設けられた端板28の開口部28aに支持
されている。この開口部28aには、フランジ部29が形成
され、このフランジ部29と、前記受駒27とは点接触し、
燃焼室22等が熱変形しても、ここで吸収し、確実に支持
しかつ空気の洩れをシールするようにしている。

前記燃焼室22は、内部が、仮想的に３つの領域に区分
されている。この３つの領域とは、バーナーノズル２に
近く、このバーナーノズル２から噴射された燃焼に着火
することにより生じた火炎を保持するための一次燃焼領
域Zp（Primary Zone）と、燃焼の完全燃焼を図る二次燃
焼領域Zs（secondary Zone）及び、所定の温度になるま
で高温燃焼ガスを空気で希釈，混合する希釈・混合領域
Zd（Dilution Zone）であり、これら各領域がそれぞれ
所定の機能を発揮するように複数の空気孔Hp,Hs,Hd（以
下総称してＨ）が該燃焼室22の軸方向に多段に開設され
ている。

この各空気孔Ｈは、各ゾーンに必要な燃焼用空気量だ
け燃焼室22に入るように、その孔径、開設個数及び開設
位置が決定されており、燃焼室22内の燃焼ガスの流れに
対し直角方向から各燃焼用空気が導入されることから、
極めて燃焼ガスと空気の混合が良好に行なわれ、高負荷
燃焼が可能となっている。

また、この燃焼室22には、前記燃焼用空気孔Ｈの他
に、口径が約４〜6mm程度の冷却空気用の小孔ｏが多数
周方向に列をなすように環状に均等な間隔で多段に端部
まで開設されており、この小孔Ｏの内方には一部を縮径
した軸方向長さが短い円筒状プレートからなる偏流板30
が設けられている。

したがって、前記空気通路Ｋを流通している空気は、
その動圧により冷却用空気として小孔Ｏから燃焼室22内
に流入することになるが、この流入した空気は、偏流板
30に衝突し、燃焼室22の内周面に沿って流れ、ここに薄
い空気層を形成することになる。

このように燃焼室22の内周面に沿って冷却空気層を形
成し、この冷却空気層による膜冷却機能を有効に発揮さ
せると、燃焼により生じた高温ガスの熱的影響が燃焼室
22或いはケーシング21等に伝わらず、燃焼室22、ケーシ
ング21を金属により形成しても、何ら問題のなく熱風発
生炉とすることが可能となる。

そこで、本実施例では、膜冷却機能を有効に発揮させ
るために、空気整流導入部24から流入する全空気量に対
する前記膜冷却に使用される冷却空気量の比率を30％以
上〜40％以下に設定している。

第２図は、前記冷却空気量の比率を設定するに当たっ
ての燃焼特性のグラフであり、全空気量に対する冷却空
気量の比率が燃焼室壁温度と煤塵量に与える影響を示し
たものである。

このグラフから明らかなように、全空気量に対する冷
却空気量の比率を低くすると、燃焼室壁温度（実線Ａで
示す）が高温となり、冷却空気量の比率を高くすると煤
塵量（破線Ｂで示す）が増加することから、冷却空気量
の比率を燃焼室温度及び煤塵量が所定値以下の値を示す
30％以上〜40％以下が最適となる。

このように全空気量に対する冷却空気量の比率を所定
のものとすれば、燃焼室温度が所定値より高くならず、
燃焼室22をインコネル等の高価な金属を使用しなくても
耐熱性のある熱風発生装置とすることができる。例え
ば、SUS304,SUS310等のような耐熱性が低い安価な、い
わゆる低級な金属材料であってもよく、このような材料
により装置全体を構成すれば、装置全体のコストを低減
でき、しかも煤塵量も少ない理想的な熱風発生装置とす
ることができる。

次に、前記実施例の作用を説明する。

ブロア等から送られてきた空気Waは、熱風発生装置20
の空気整流導入部24に導かれ、全量空気通路Ｋ内を燃焼
室22の先端部外周より基端部に向けて流れ、燃焼室22を
外部から冷却する冷却用空気として使用される。そし
て、この空気通路Ｋ内を流れている空気の一部は、空気
孔Ｈ及び小孔ｏを通って燃焼室22内に噴射され、残りは
前記空気通路Ｋよりスワーラ26を通り、バーナーノズル
２の周囲より燃焼室22内に噴射される。

一方燃料Wfは、燃料供給装置により供給され、バーナ
ーノズル２から燃焼室22内に噴射される。

したがって、この燃料に着火すると火炎を生じ、この
火炎は、スワーラ26からの空気及び一次燃焼領域Zpの空
気孔Hpより噴射された空気の一部により拡がりが規制さ
れ、保炎される。

二次燃焼領域Zsの空気孔Hsより噴射される空気は、完
全燃焼に利用され、希釈・混合領域Zpの空気孔Hdより噴
射される空気は、高温燃焼ガスを希釈し、所定の温度ま
で低下させることに使用される。

特に、前記空気整流導入部24から流入した空気は、ま
だ加熱されていない低温の状態のときに、全量が最も高
温の燃焼室22の先端部に当たり、ここを冷却しつつある
程度温度上昇して空気通路Ｋ内を燃焼室22の基端部に向
けて、燃焼室22を外部から冷却しつつ流れる。そして、
前記燃焼室22の先端部程高温ではない中間部分の外周に
沿って流れ、この部分を冷却しつつ燃焼室22の基端部に
至る。

この空気通路Ｋ内を流れている間に、一部の冷却用空
気が、その動圧により多数の小孔ｏから偏流板30を通っ
て燃焼室22内に多量に入り、燃焼室22の内面を膜冷却
し、燃焼室22の壁を保護する。したがって、本実施例で
は、多量の冷却空気が、燃焼室22内に導かれることにな
り、燃焼中、常に燃焼室22を内外両面から効率良く冷却
し、保護することになる。

特に、前述した燃焼室22の内周壁を冷却する空気は、
その動圧により多数の小孔ｏを通って燃焼室22に導入さ
れ、全使用空気量の30％〜40％というきわめて多量の冷
却空気となる。この結果、燃焼室22内での燃焼による熱
的影響は大幅に抑制されることになり、この燃焼室22、
ケーシング21或いは空気導入部24等を形成する材料は、
全て低級な金属材料、つまり安価な材料により構成する
ことができる。

この結果、耐熱性の低い金属材料で熱風発生装置を形
成すると、装置全体が軽量小型化でき、組立て・搬送が
容易となり、取付け場所の自由度も増大し、物品の乾燥
等に使用する場合の作業性も向上する。

（考案の効果）以上述べたように、本考案によれば、空気整流導入部
から導入された全空気を、燃焼室の先端から基端に向か
って燃焼室外周の空気通路を通って流し、この空気によ
り燃焼室の外面を冷却する。そして、空気通路を通る空
気の動圧により燃焼室の小孔から燃焼室内に導入した多
量の空気、つまり冷却用空気により、燃焼室の内壁全域
を膜冷却する空気層を形成するので、燃焼室は内外両面
から効率良く冷却され保護される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す断面図、第２図は同
熱風発生装置の燃料特性を示す説明図、第３図は、従来
の熱風発生装置の断面図、第４図は、第３図の瑶−瑶線
に沿う断面図、第５図は、他の従来例を示す断面図であ
る。２…バーナーノズル、21…ケーシング、22…燃焼室、24
…空気整流導入部、30…偏流板、Ｈ…空気孔、ｏ…小
孔、Ｋ…空気通路、Wa…空気、Wf…燃料。

フロントページの続き (56)参考文献実願昭60−81256号（実開昭61− 197203号）の願書に添付した明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（ＪＰ，Ｕ) 実開昭54−507（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−154452（ＪＰ，Ｕ) 実公昭41−8788（ＪＰ，Ｙ１) 特公昭51−32163（ＪＰ，Ｂ２) 機械技術研究所報告、第110号（1981 −２）「ガスタービン燃焼器設計・開発の一方法」著者鈴木邦男

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】筒状ケーシング（21）内に空気通路（Ｋ）
を隔てて１本の筒状体よりなる燃焼室（22）を同心的に
取付け、空気整流導入部（24）からの空気を前記燃焼室
（22）の先端部外周より基端部に向けて全量流通させる
ようにし、前記燃焼室（22）の基端部にバーナーノズル
（２）を装着し、前記空気通路（Ｋ）を流通する空気を
燃焼用空気として内部に導入する比較的大きな口径の複
数の空気孔（Ｈ）を、火炎を保持するための一次燃焼領
域、燃焼の完全燃焼を図る二次燃焼領域及び所定の温度
になるまで高温燃焼ガスを空気で希釈，混合する希釈・
混合領域に対応するように開設するとともに、燃焼後の
熱風を前記燃焼室（22）の先端部より外部に放出するよ
うに構成してなる熱風発生装置において、前記空気通路
（Ｋ）を流通する空気の一部を燃焼室自体の冷却用空気
として内部に導入する多数の小孔（ｏ）を、当該燃焼室
（22）に環状に均等な間隔で軸方向多段に端部まで開設
するとともに前記空気を燃焼室の内周面に沿って前記冷
却用空気を流す偏流板（30）として前記小孔（ｏ）が開
設された部分の内側に一部を縮径した軸方向長さが短い
円筒状プレートを設けてなり、前記空気整流導入部（2
4）から流入する全空気量に対する前記全小孔（ｏ）か
ら燃焼室内に導入される冷却用空気の量の比率を高める
ことにより前記燃焼室（22）及びケーシング（21）など
全ての構成要素を比較的低級な耐熱金属材料により構成
したことを特徴とする熱風発生装置。