JP3300722B2 - 圧力噴霧バーナ - Google Patents
圧力噴霧バーナInfo
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- JP3300722B2 JP3300722B2 JP02243894A JP2243894A JP3300722B2 JP 3300722 B2 JP3300722 B2 JP 3300722B2 JP 02243894 A JP02243894 A JP 02243894A JP 2243894 A JP2243894 A JP 2243894A JP 3300722 B2 JP3300722 B2 JP 3300722B2
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- Japan
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- spray nozzle
- tip
- protective tube
- fuel
- burner
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
Landscapes
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスターリングエンジン燃
焼等の高熱負荷燃焼に適用される燃焼器のバーナに関す
る。
焼等の高熱負荷燃焼に適用される燃焼器のバーナに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の高熱負荷燃焼用圧力噴霧バ
ーナの一例を示す縦断面図、図４は図３のIV−IV矢視正
面図である。燃料管（０４）と先端が円錐台形のスプレ
イノズル（０５）とから成るバーナガンの外周に、酸化
剤流路と区分するための保護管（０６）を同軸に設け、
その保護管（０６）の外周部が酸化剤（Ｏ2 と不活性ガ
スの混合ガス）の流路となっている。すなわち、燃料管
（０４）と保護管（０６）とで二重管を形成している。
一般に酸化剤は図示していない排ガス熱交換器等により
200℃ないし 400℃に予熱されているので、燃料管（０
４）内の燃料が高温酸化剤の熱によりベーパロックや炭
化を起こすのを防ぐため、燃料管（０４）と保護管（０
６）の間には断熱材（０８）を設けている。
ーナの一例を示す縦断面図、図４は図３のIV−IV矢視正
面図である。燃料管（０４）と先端が円錐台形のスプレ
イノズル（０５）とから成るバーナガンの外周に、酸化
剤流路と区分するための保護管（０６）を同軸に設け、
その保護管（０６）の外周部が酸化剤（Ｏ2 と不活性ガ
スの混合ガス）の流路となっている。すなわち、燃料管
（０４）と保護管（０６）とで二重管を形成している。
一般に酸化剤は図示していない排ガス熱交換器等により
200℃ないし 400℃に予熱されているので、燃料管（０
４）内の燃料が高温酸化剤の熱によりベーパロックや炭
化を起こすのを防ぐため、燃料管（０４）と保護管（０
６）の間には断熱材（０８）を設けている。
【０００３】燃料管（０４）を通ってスプレイノズル
（０５）に達した燃料は、燃料自身の圧力を利用して燃
焼室（０１）内に霧化供給される。一方、酸化剤は保護
管（０６）外周部の酸化剤流路の先端部に設置したスワ
ラ（旋回羽根）（０７）で旋回流となって燃焼室（０
１）内に供給され、上記霧化燃料を燃焼させる。
（０５）に達した燃料は、燃料自身の圧力を利用して燃
焼室（０１）内に霧化供給される。一方、酸化剤は保護
管（０６）外周部の酸化剤流路の先端部に設置したスワ
ラ（旋回羽根）（０７）で旋回流となって燃焼室（０
１）内に供給され、上記霧化燃料を燃焼させる。
【０００４】スプレイノズル（０５）を中心としたバー
ナ周囲は、燃焼火炎による熱輻射を受けるので、耐火材
（０３）を設ける。この耐火材（０３）は保炎維持の機
能も有している。炉壁（０２）部には、通常、熱交換装
置が設置されるが、本図では省略している。
ナ周囲は、燃焼火炎による熱輻射を受けるので、耐火材
（０３）を設ける。この耐火材（０３）は保炎維持の機
能も有している。炉壁（０２）部には、通常、熱交換装
置が設置されるが、本図では省略している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】燃料を圧力で噴霧する
圧力噴霧ノズルは、二流体噴霧ノズルのように噴霧媒体
（蒸気等の高圧力ガス）を必要としないため、メンテナ
ンス・制御性に優れる一方、燃焼面では二流体噴霧ノズ
ルと比較して噴霧粒径が大きいこと、燃料の噴出流速が
遅いこと、およびスプレイノズル（０５）噴出部近傍の
燃料濃度が濃いこと等の要因により、スプレイノズル
（０５）の先端部にカーボンが付着し徐々に成長して、
霧化不良（排ガスＣＯ増大）や燃焼量変動などを起こ
し、燃焼を著しく阻害する。
圧力噴霧ノズルは、二流体噴霧ノズルのように噴霧媒体
（蒸気等の高圧力ガス）を必要としないため、メンテナ
ンス・制御性に優れる一方、燃焼面では二流体噴霧ノズ
ルと比較して噴霧粒径が大きいこと、燃料の噴出流速が
遅いこと、およびスプレイノズル（０５）噴出部近傍の
燃料濃度が濃いこと等の要因により、スプレイノズル
（０５）の先端部にカーボンが付着し徐々に成長して、
霧化不良（排ガスＣＯ増大）や燃焼量変動などを起こ
し、燃焼を著しく阻害する。
【０００６】また、スプレイノズル（０５）と環状管
（０６）先端部との隙間（滞留部）では一部循環渦が発
生すること、ならびにスプレイノズル（０５）先端部は
燃焼火炎の熱輻射を直線受けること等によって、表面の
メタル温度が数百度に上昇し、前記カーボン付着をます
ます助長する要因となっている。
（０６）先端部との隙間（滞留部）では一部循環渦が発
生すること、ならびにスプレイノズル（０５）先端部は
燃焼火炎の熱輻射を直線受けること等によって、表面の
メタル温度が数百度に上昇し、前記カーボン付着をます
ます助長する要因となっている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、先端が円錐台形のスプレイノズ
ルおよび同スプレイノズルの後端に取付けられた燃料管
から成り液体燃料を同燃料自体の圧力により霧化するバ
ーナガンと、同バーナガンの周囲を間隔をへだてて取囲
む保護管と、同保護管の周囲に形成された酸化剤流路
と、同酸化剤流路の先端部に設けられた旋回羽根とを備
えた圧力噴霧バーナにおいて、上記旋回羽根の後方で上
記保護管に複数の開孔を設けるとともに、上記スプレイ
ノズルの先端の面と燃焼室側の面を揃え、かつ上記スプ
レイノズルの先端を間隙を存して取囲み、内周面が上記
円錐台の傾斜角θ＝３０°〜６０°と同一角度で傾斜さ
せて形成された環状板を上記保護管の先端に取付けたこ
とを特徴とする圧力噴霧バーナを提案するものである。
課題を解決するために、先端が円錐台形のスプレイノズ
ルおよび同スプレイノズルの後端に取付けられた燃料管
から成り液体燃料を同燃料自体の圧力により霧化するバ
ーナガンと、同バーナガンの周囲を間隔をへだてて取囲
む保護管と、同保護管の周囲に形成された酸化剤流路
と、同酸化剤流路の先端部に設けられた旋回羽根とを備
えた圧力噴霧バーナにおいて、上記旋回羽根の後方で上
記保護管に複数の開孔を設けるとともに、上記スプレイ
ノズルの先端の面と燃焼室側の面を揃え、かつ上記スプ
レイノズルの先端を間隙を存して取囲み、内周面が上記
円錐台の傾斜角θ＝３０°〜６０°と同一角度で傾斜さ
せて形成された環状板を上記保護管の先端に取付けたこ
とを特徴とする圧力噴霧バーナを提案するものである。
【０００８】
【作用】本発明は前記構成を有するので、酸化剤流路に
供給された酸化剤の一部が、保護管に設けられた開孔を
通って燃料管と保護管の間の環状断面空間に流入し、円
錐台形のスプレイノズル先端部外周面とスプレイノズル
の先端面に燃焼室側の面を揃えている環状板の内周面と
の隙間から補助酸化剤として噴出する。この場合、環状
板の内周面はスプレイノズルの先端部円錐台の傾斜角θ
＝３０°〜６０°と同一角度で傾斜させて形成されてい
るので、上記補助酸化剤は内向きに噴出して、スプレイ
ノズル近傍に強制供給される。これにより、ノズル噴出
部近傍の空気不足に伴う煤の発生が抑制されるばかりで
なく、酸化剤と燃料の比率が適正値に増大し、着火点が
格段に安定する。
供給された酸化剤の一部が、保護管に設けられた開孔を
通って燃料管と保護管の間の環状断面空間に流入し、円
錐台形のスプレイノズル先端部外周面とスプレイノズル
の先端面に燃焼室側の面を揃えている環状板の内周面と
の隙間から補助酸化剤として噴出する。この場合、環状
板の内周面はスプレイノズルの先端部円錐台の傾斜角θ
＝３０°〜６０°と同一角度で傾斜させて形成されてい
るので、上記補助酸化剤は内向きに噴出して、スプレイ
ノズル近傍に強制供給される。これにより、ノズル噴出
部近傍の空気不足に伴う煤の発生が抑制されるばかりで
なく、酸化剤と燃料の比率が適正値に増大し、着火点が
格段に安定する。
【０００９】また環状の板の設置により、不要なガス滞
留部が無くなり、更にスプレイノズルが燃焼火炎から熱
輻射を受ける領域は燃料噴出面（円錐台頂面）のみとな
るから、補助酸化剤による冷却効果とも相俟って、スプ
レイノズルのメタル温度上昇が防止される。
留部が無くなり、更にスプレイノズルが燃焼火炎から熱
輻射を受ける領域は燃料噴出面（円錐台頂面）のみとな
るから、補助酸化剤による冷却効果とも相俟って、スプ
レイノズルのメタル温度上昇が防止される。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す縦断面図、図
２は図１のII−II矢視正面図である。
２は図１のII−II矢視正面図である。
【００１１】先端が円錐台形のスプレイノズル（０５）
と同スプレイノズル（０５）の後端に取付けられた燃料
管（０４）とでバーナガンを形成しており、そのバーナ
ガンは液体燃料を燃料自体の圧力により霧化するように
なっている。（０６）は上記バーナガンの周囲を間隔を
へだてて取囲む保護管であって、その保護管（０６）の
周囲に酸化剤流路が形成されている。この酸化剤流路の
先端部にはスワラ（旋回羽根）（０７）が設けられてい
る。
と同スプレイノズル（０５）の後端に取付けられた燃料
管（０４）とでバーナガンを形成しており、そのバーナ
ガンは液体燃料を燃料自体の圧力により霧化するように
なっている。（０６）は上記バーナガンの周囲を間隔を
へだてて取囲む保護管であって、その保護管（０６）の
周囲に酸化剤流路が形成されている。この酸化剤流路の
先端部にはスワラ（旋回羽根）（０７）が設けられてい
る。
【００１２】本実施例においては、旋回羽根（０７）の
後方で保護管（０６）に複数の開孔（１２）が明けられ
ている。また保護管（０６）の先端には、スプレイノズ
ル（０５）の先端を間隙を存して取囲み内周面が上記円
錐台の傾斜角と同一角度θで傾斜した環状の板（１１）
が取付けられている。
後方で保護管（０６）に複数の開孔（１２）が明けられ
ている。また保護管（０６）の先端には、スプレイノズ
ル（０５）の先端を間隙を存して取囲み内周面が上記円
錐台の傾斜角と同一角度θで傾斜した環状の板（１１）
が取付けられている。
【００１３】このようなバーナにおいて、酸化剤流路内
の酸化剤の一部は保護管（０６）に設けられた開孔（１
２）を通って燃料管（０４）と保護管（０６）の環状断
面空間に流入し、スプレイノズル（０５）と環状板（１
１）の隙間から補助酸化剤として燃焼室（０１）内に供
給される。
の酸化剤の一部は保護管（０６）に設けられた開孔（１
２）を通って燃料管（０４）と保護管（０６）の環状断
面空間に流入し、スプレイノズル（０５）と環状板（１
１）の隙間から補助酸化剤として燃焼室（０１）内に供
給される。
【００１４】環状板（１１）の開孔内周面はスプレイノ
ズル（０５）先端部円錐台の傾斜面と平行、すなわち同
一角度θで傾斜しているので、補助酸化剤は内向きに噴
出しノズル（０５）近傍に強制供給される。これにより
ノズル噴出部近傍の空気不足に伴なう煤の発生が抑制さ
れるばかりでなく、酸化剤と燃料の比率が適正値に増大
し、着火点が著しく安定する。
ズル（０５）先端部円錐台の傾斜面と平行、すなわち同
一角度θで傾斜しているので、補助酸化剤は内向きに噴
出しノズル（０５）近傍に強制供給される。これにより
ノズル噴出部近傍の空気不足に伴なう煤の発生が抑制さ
れるばかりでなく、酸化剤と燃料の比率が適正値に増大
し、着火点が著しく安定する。
【００１５】また環状板（１１）の設置により不要なガ
ス滞留部が無くなり、更にスプレイノズル（０５）が燃
焼火炎から熱輻射を受ける領域は燃料噴出面（円錐台頂
面）のみとなるから、補助酸化剤による冷却効果とも相
俟って、スプレイノズル（０５）のメタル温度上昇が防
止される。
ス滞留部が無くなり、更にスプレイノズル（０５）が燃
焼火炎から熱輻射を受ける領域は燃料噴出面（円錐台頂
面）のみとなるから、補助酸化剤による冷却効果とも相
俟って、スプレイノズル（０５）のメタル温度上昇が防
止される。
【００１６】環状板（１１）の開口内周面の内向き角
度、すなわちスプレイノズル（０５）先端部円錐台の傾
斜角度θは、３０°ないし６０°の範囲に設定する。こ
れが３０°未満だと煤が付着し易くなるし、６０°を超
えると着火が不安定になるからである。また、環状板
（１１）の開口内周面とスプレイノズル（０５）先端部
との隙間の断面積は、保護管（０６）の外側の酸化剤流
路断面積の５％ないし２５％の範囲とする。５％未満で
は補助酸化剤の流速（流量）が低下して煤が付着し易く
なるし、２５％を超えると着火が不安定になるからであ
る。上記設定範囲は旋回羽根（０７）の設計スワラ角度
（〜６０°）によって、それぞれ最適値が異なることに
よる。
度、すなわちスプレイノズル（０５）先端部円錐台の傾
斜角度θは、３０°ないし６０°の範囲に設定する。こ
れが３０°未満だと煤が付着し易くなるし、６０°を超
えると着火が不安定になるからである。また、環状板
（１１）の開口内周面とスプレイノズル（０５）先端部
との隙間の断面積は、保護管（０６）の外側の酸化剤流
路断面積の５％ないし２５％の範囲とする。５％未満で
は補助酸化剤の流速（流量）が低下して煤が付着し易く
なるし、２５％を超えると着火が不安定になるからであ
る。上記設定範囲は旋回羽根（０７）の設計スワラ角度
（〜６０°）によって、それぞれ最適値が異なることに
よる。
【００１７】本実施例によれば、広範囲の圧力（〜７０
ata ）、酸化剤Ｏ2 濃度（〜５０％）、熱負荷（〜８０
０×１０4 kcal／m3ｈ）条件でスプレイノズルへカーボ
ンが付着せず、しかも着火安定性、燃焼性に優れた圧力
噴霧バーナが得られる。
ata ）、酸化剤Ｏ2 濃度（〜５０％）、熱負荷（〜８０
０×１０4 kcal／m3ｈ）条件でスプレイノズルへカーボ
ンが付着せず、しかも着火安定性、燃焼性に優れた圧力
噴霧バーナが得られる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、広範囲の圧力、酸化剤
Ｏ2 濃度、熱負荷条件でスプレイノズルにカーボンが付
着せず、しかも着火安定性、燃焼性に優れた圧力噴霧燃
焼方式の高圧、高熱負荷対応バーナが提供される。
Ｏ2 濃度、熱負荷条件でスプレイノズルにカーボンが付
着せず、しかも着火安定性、燃焼性に優れた圧力噴霧燃
焼方式の高圧、高熱負荷対応バーナが提供される。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。
る。
【図２】図２は図１のII−II矢視正面図である。
【図３】図３は従来の高熱負荷燃焼用圧力噴霧バーナの
一例を示す縦断面図である。
一例を示す縦断面図である。
【図４】図４は図３のIV−IV矢視正面図である。
（０１） 燃焼室 （０２） 炉壁 （０３） 耐火材 （０４） 燃料管 （０５） スプレイノズル （０６） 保護管 （０７） スワラ（旋回羽根） （０８） 断熱材 （１１） 環状板 （１２） 開孔
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−207707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−122341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−60111（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−93623（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−93622（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−503322（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02G 1/055 F23D 11/24
Claims (1)
- 【請求項１】 先端が円錐台形のスプレイノズルおよび
同スプレイノズルの後端に取付けられた燃料管から成り
液体燃料を同燃料自体の圧力により霧化するバーナガン
と、同バーナガンの周囲を間隔をへだてて取囲む保護管
と、同保護管の周囲に形成された酸化剤流路と、同酸化
剤流路の先端部に設けられた旋回羽根とを備えた圧力噴
霧バーナにおいて、上記旋回羽根の後方で上記保護管に
複数の開孔を設けるとともに、上記スプレイノズルの先
端の面と燃焼室側の面を揃え、かつ上記スプレイノズル
の先端を間隙を存して取囲み、内周面が上記円錐台の傾
斜角θ＝３０°〜６０°と同一角度で傾斜させて形成さ
れた環状板を上記保護管の先端に取付けたことを特徴と
する圧力噴霧バーナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02243894A JP3300722B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 圧力噴霧バーナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02243894A JP3300722B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 圧力噴霧バーナ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229447A JPH07229447A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3300722B2 true JP3300722B2 (ja) | 2002-07-08 |
Family
ID=12082715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02243894A Expired - Fee Related JP3300722B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | 圧力噴霧バーナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300722B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4791701B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2011-10-12 | バブコック日立株式会社 | バイオマス燃料の燃焼装置及び方法 |
| KR100657864B1 (ko) * | 2004-12-02 | 2006-12-15 | 한국기계연구원 | 고속분사 산소연소기 |
-
1994
- 1994-02-21 JP JP02243894A patent/JP3300722B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07229447A (ja) | 1995-08-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020108 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020326 |
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