JP4509828B2 - 工業用ブンゼン式バーナー - Google Patents

Description

本発明は、工業用ブンゼン式バーナーに関し、詳しくは、焼きなまし、金属の溶断・切断・予熱・徐冷、ロウ付け、陶芸釜等の生産・産業に用いる工業用ブンゼン式バーナーに関する。

本発明に関連するブンゼン式バーナーの先行技術文献情報としては、下記の特許文献１が有る。
このブンゼン式バーナーは、給湯器や暖房機等に用いられる比較的小型のものであり、その課題が燃焼時におけるＮＯxを低減するというものである。
特開平６−８８６０８号公報

ところで、金属の溶断・切断・予熱・徐冷、ロウ付け、陶芸釜等の生産・産業に用いられる比較的大型の製品を加工する工業用ブンゼン式バーナーで使用されるガスは、従前さまざまなガス種が用いられていた。
その代表例が５Ｃガスであり、最近では、ガス種の統一化の流れで、発熱量が高く、より環境に優しい１３Ａガス（天然ガス）へ転換されている。
ところが、前記１３Ａガスを５Ｃガス用のブンゼン式バーナーでそのまま使用した場合、火炎のリフト現象や吹き消え、さらには不完全燃焼等の不具合が生じ、その上、５Ｃガスと同等の火炎温度を得ることができなかった。
そのため、１３Ａガスにおいても５Ｃガスと同等の火炎が得られるブラスト式バーナーへの変更を行っている。
しかしながら、前記ブラスト式バーナーの場合、その構造上、空気送風機やミキサ等の多くの付帯設備が必要であるため、前記ブンゼン式バーナーと比べて高価であり、付帯設備に対するメンテナンス等のコストも大きな差が有る上、付帯設備の設置スペースの確保も必要であって、比較的大型の製品を加工する工業用のバーナーとして使用するに際して不利なものと考えられる。

そこで本発明は、ブンゼン式バーナーにおいて５Ｃガスと性状が異なるガスで５Ｃガスと同等の火炎形態および火炎温度を得て、安価に比較的大型の製品の加工を可能とすることを課題とし、この課題を解決する工業用ブンゼン式バーナーの提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、下記の技術的手段を採用した。
その技術的手段は、混合気供給部と当該混合気供給部よりも大径とする火口部とを備え、前記混合気供給部の出口周りの火口部の底面付近に、これら混合気供給部と火口部との径の差により確保された混合再循環領域を有し、前記底面に空気を火口方向へ向けて供給する補助空気孔を備えたことである。
この構成によって、混合気の供給時に生じる負圧により前記空気が混合再循環領域へ吸引されて火口部内を過吸空気状態にするとともに、火口方向に供給される空気の勢いにより主炎周りに補助炎が形成される。
ここで混合再循環領域とは、火口部内に噴出される混合気の一部が火口部内で循環するとともに、当該混合気を補助炎として燃焼させる領域である。
また、火炎形態(広がり、長さ)を目的の製品に合わせて変更するという観点から前記混合気供給部の出口に混合気調整管を突設するとともに、当該混合気調整管の長さを可変可能にする。
前記混合気調整管の長さを可変する構成として、混合気調整管を前記出口に対して着脱可能にすることによって、目的の火炎形態を形成する混合気調整管に交換可能とする構成とする。

本発明によれば、下記の優れた効果が期待できる。
混合気供給管から供給される混合気の負圧により補助空気孔から火口部内に空気が供給されて当該火口部内が過吸空気状態となるため、混合気の燃焼効率が向上し不完全燃焼が回避される。
また、前記補助空気孔からの空気は、混合気の負圧による吸引時の勢いによって混合再循環領域を通って、前記混合再循環領域に至る混合気の一部を火口方向に押し出すように供給されるため、当該混合気の燃焼によって主炎周りの補助炎を火口方向に勢い良く燃焼させることができる。
すなわち、混合気の燃焼効率を向上させることによって必要な火炎温度を確保することができ、補助炎を火口方向に勢い良く燃焼させることによって、火炎の広がりを抑制することができる。
したがって、ブンゼン式バーナーにおいて５Ｃガスと性状が異なるガスで５Ｃガスと同等の火炎形態および火炎温度を得て、安価に比較的大型の製品の加工を可能とすることができる。
さらに、前記補助空気孔からの空気によって火口部内が冷却されるので、ブンゼン式バーナーの過熱を抑制することができる。
したがって、耐熱性の金属材以外の金属材を用いてブンゼン式バーナーを構成することができるので、ブンゼン式バーナーを安価に提供する上で有効である。
また、目的の火炎を得ることができる混合気調整管を取り付けることによって、加工する製品に最適な火炎を得ることができる。

以下、本発明の工業用ブンゼン式バーナーを実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の原理を示し、図４は、本発明の実施の形態を示す。

工業用ブンゼン式バーナー(以下、「バーナー」と略称する)１は、筒状の混合気供給部２の前方に、当該混合気供給部２よりも大径とする筒状の火口部３を同軸線上に並べて一体形成されてなる。
また、前記混合気供給部２の出口２１周りの火口部３の底面３１付近に、これら混合気供給部２と火口部３との径の差により確保された混合再循環領域４を有している。
さらに、前記底面３１に空気を火口３２方向へ向けて供給する補助空気孔５を備えている。

前記構成のバーナー１は、混合気供給部２から火口部３内へ混合気が供給されると、混合気の一部が混合再循環領域４に至ると同時に、混合気の供給時に生じる負圧により補助空気孔５から空気が吸引されることによって火口部３内が過吸空気状態になる。
そして、前記補助空気孔５からの空気は、火口３２方向へ供給されるため、その空気の勢いにより主炎Ａ周りに補助炎Ｂが形成され、この補助炎Ｂにより火炎の広がりが抑制される。

バーナー１は、たとえば、図３に示すように、多数のバーナー１をガス供給管６が配管されたガス管７の軸線に沿って一定間隔をもって配管し、軸(図示せず)のような長い製品を過熱する際に用いる形態で使用される。
また、前記バーナー１を管状体の先端に配管した一本立てタイプ(図示せず)としたいわゆる「焼きムラ用」のものとしても使用できる。

本発明のバーナー１Ａは、混合気供給部２の出口２１に混合気調整管８が設けられてなるものである。
なお、バーナー１Ａは、前記混合気供給部２を除いて図１で例示した構成と同一であるため、重複する部位の説明は省略する。

混合気調整管８は、前記出口２１と同径とした管状体に形成され、当該出口２１と同軸線上に連通させて設けられている。
また、混合気調整管８は、前記出口２１に対して着脱可能に設けられていて、あらかじめ用意された長さの異なる他の混合気調整管（図示せず）と任意に交換できるようにしている。
すなわち、本発明のバーナー１Ａは、前記混合調整管８の長さを変更することによって、様々な火炎形態を得ることができる。
なお、前記混合気調整管８の出口２１に対する着脱構造については、嵌合や螺旋接合、あるいはビス止め等周知の構成で可能であるため図示を省略する。

以下では、前記したバーナー１と、当該バーナーにおいて補助空気孔を除いたバーナー(以下、「比較用バーナーＡ」という)および周知のバーナー(以下、「比較用バーナーＢ」という)を用いて 夫々の火炎形態と火炎温度を計測し、この計測結果を比較する。
なお、本計測に用いた各バーナーの火口径および混合気供給部径は同径である。
また、本計測に用いたガスは１３Ａガスである。

バーナー１において形成された火炎形態は、比較用バーナーＡ，Ｂにおける火炎形態に比べて火炎の広がりが極めて小さく勢いの有る極めて安定した火炎形態が確認された。
また、バーナー１において形成された火炎の温度は、火口３２から１５０ｍｍ付近で１０５０℃、２５０ｍｍ付近で１１５０℃、３５０ｍｍ付近で１０５０℃、４５０ｍｍ付近で８５０℃であった。
バーナー１における火炎の温度に対して、比較用バーナーＡにおいて形成された火炎の温度は、火口から１５０ｍｍ付近で９００℃、２５０ｍｍ付近で１０５０℃、３５０ｍｍ付近で９００℃、４５０ｍｍ付近で８００℃であり、比較用バーナーＢにおいて形成された火炎の温度は、火口から１５０ｍｍ付近で９５０℃、２５０ｍｍ付近で１０５０℃、３５０ｍｍ付近で９００℃、４５０ｍｍ付近で８５０℃であり、火口から４５０ｍｍまでバーナー１の火炎温度が高いことが確認された。
すなわち、前記測定結果から、バーナー１は、ブンゼン式でありながら１３Ａガスを使用しても、火炎形態および火炎温度共に５Ｃガスを使用した場合と同等性状の火炎を得ることができる。
また、補助空気孔から吸引される空気によりバーナー１が冷却されるため、バーナー１の過熱を抑制することが期待できる。
また、前記補助空気孔５の径や数を任意に変更することによって、様々な火炎温度や火炎形態にすることが可能である。

以下では、前記したバーナー１Ａの火炎形態を長さの異なる混合気調整管８毎に計測して比較した。
本発明の実施例で使用した混合気調整管の長さは、１０ｍｍ・１５ｍｍ・２０ｍｍである。
その結果、１０ｍｍの混合気調整管における火炎が最も広く短い形態であり、２０ｍｍの混合気調整管における火炎が最も細く長い形態であった。
すなわち、混合気調整管が短いほど広く短い火炎形態となり、長いほど細く長い形態になることが確認された。
したがって、混合気調整管を適宜選択して交換することによって、加熱する製品に対して最適な火炎を得ることができるバーナー１Ａを構成できる。

なお、本発明は、例示した実施の形態に限定するものでは無く、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。

本発明に係るブンゼン式バーナーの原理を示す断面図。 図１の（２）‐（２）線断面図。 ブンゼン式バーナーの使用例を示す。 本発明に係るブンゼン式バーナーを示す断面図。

符号の説明

１、１Ａ：バーナー
２：混合気供給部
２１：出口
３：火口部
３１：底面
３２：火口
４：混合再循環領域
５：補助空気孔
８：混合気調整管
Ａ：主炎
Ｂ：補助炎

Claims (2)

1. 混合気供給部と当該混合気供給部よりも大径とする火口部とを備え、前記混合気供給部の出口周りの火口部の底面付近に、これら混合気供給部と火口部との径の差により確保された混合再循環領域を有し、前記底面に空気を火口方向へ向けて供給する補助空気孔を備え、前記混合気供給部の出口に混合気調整管を突設するとともに、当該混合気調整管の長さを可変可能にしている工業用ブンゼン式バーナー。
2. 前記混合気調整管を前記出口に対して着脱可能にすることによって、目的の火炎形態を形成する混合気調整管に交換可能としている請求項１に記載の工業用ブンゼン式バーナー。

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