JP4971008B2

JP4971008B2 - ガスバーナ

Info

Publication number: JP4971008B2
Application number: JP2007092706A
Authority: JP
Inventors: 俊弘小林
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008249280A

Description

本発明は、パイロットガスをパイロットエアと燃焼させてパイロット火炎を形成し、このパイロット火炎によってメインガスを燃焼させ、主火炎を形成するよう構成したガスバーナに関する。

従来より、ガスバーナを用いて加熱炉内を加熱する場合などにおいては、パイロット火炎を用いて、メインガスを燃焼させることが行われている。例えば、特許文献１においては、パイロット用空気を通過させる外筒内に、パイロット用ガスを通過させる内筒を挿通配置し、この内筒内に、主燃料を噴射させる主燃料管を挿通配置して、三重管構造の燃料噴射ガンを構成している。これによれば、主バーナとは別にパイロットバーナを設ける必要がなく、バーナ全体の構造のコンパクト化及びシンプル化を図ることができる。

ところで、一対のガスバーナを用いて交番燃焼を行う（燃焼と排気とを交互に繰り返す）リジェネバーナ等を加熱炉に形成する際には、パイロット火炎を常時形成し、主燃料への着火を迅速に安定して行えるようにしている。そして、排気側のガスバーナにおいては、加熱炉から排気される排気ガスと共に、パイロット火炎を形成する燃焼ガスが排気されてしまうおそれがある。この場合には、排気ガスにおけるＣＯ（一酸化炭素）の排気量が増加してしまう。

そのため、排気ガスにおけるＣＯの排気量を低減させるために、パイロット用ガスに対するパイロット用空気の空気比を大きくし、パイロット用ガスの燃焼を十分に行うことが考えられる。そして、パイロット用ガスに対するパイロット用空気の空気比を大きくすると、加熱炉が高温（例えば、１０００〜１１００℃程度）になった後には、ＣＯの排気量を少なく抑えることができる。
しかしながら、加熱炉が高温になる前の低温状態においては、空気比が大きくて、パイロット用ガスの燃焼が安定せず、パイロット火炎を安定して形成することが困難になる。

特開平１０−６８５１０号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、加熱炉内の温度の高低によらず、ＣＯの排出量を少なく抑えると共に、安定してパイロット火炎を形成することができるガスバーナを提供しようとするものである。

本発明は、パイロットエアを通過させるパイロットエアパイプと、該パイロットエアパイプ内に挿通しパイロットガスを通過させるパイロットガスパイプと、該パイロットガスパイプ内に挿通しメインガスを通過させるメインガスパイプと、上記パイロットエアパイプの周囲を覆う耐火ボディとを有しており、
上記パイロットガスパイプの先端部は、上記メインガスパイプの先端部によって閉塞してあり、上記パイロットガスパイプには、上記パイロットガスを上記パイロットエアパイプ内に混流させるためのパイロットガス噴出孔が形成してあり、
上記パイロットエアパイプは、上記耐火ボディに形成した挿通穴内に配置してあり、該挿通穴の内周面と上記パイロットエアパイプの外周面との間には、パイロットエア通路が形成してあり、
上記パイロットエアパイプには、該パイロットエアパイプ内を通過する上記パイロットエアの一部を上記パイロットエア通路内へ噴出させるパイロットエア噴出孔が形成してあり、
上記耐火ボディには、燃焼用エアを噴出させるメインエア通路が形成してあり、
上記パイロットエアパイプの先端部からは、該パイロットエアパイプ内の上記パイロットエアに上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスが混流してなる混合気を噴出させ、該混合気の燃焼によって第１空気比でパイロット火炎を形成し、該パイロット火炎に上記パイロットエア通路の先端部から噴出させる上記パイロットエアを供給して、第２空気比でパイロット火炎全体を形成し、また、上記メインガスパイプの先端部から噴出させる上記メインガスを、上記パイロット火炎によって着火し、上記メインエア通路の先端部から噴出させる上記燃焼用エアと共に燃焼させるよう構成したことを特徴とするガスバーナにある（請求項１）。

本発明のガスバーナは、上記パイロットエア通路及び上記パイロットエア噴出孔の形成により、このガスバーナを取り付ける加熱炉内の温度の高低によらず、ＣＯ（一酸化炭素）の排出量を少なく抑えると共に、安定してパイロット火炎を形成することができるものである。

本発明のガスバーナにおいてパイロット火炎を形成する際には、パイロットガスパイプ内をパイロットガスが通過し、パイロットエアパイプ内をパイロットエアが通過する。このとき、パイロットエアパイプ内を通過するパイロットエアの一部は、パイロットエア噴出孔からパイロットエア通路内に噴出し、このパイロットエア通路内を通過して、その先端部から噴出される。

一方、パイロットガスパイプ内を通過するパイロットガスは、パイロットガス噴出孔からパイロットエアパイプ内に噴出し、パイロットエアパイプ内のパイロットエアに混流する。この混流によって作り出された混合気は、パイロットエアパイプの先端部から噴出され、この混合気の燃焼によってパイロット火炎の形成が開始される。
そして、上記パイロットエア通路の先端部から噴出されるパイロットエアは、パイロット火炎に供給される。

これにより、パイロット火炎は、パイロットガス噴出孔から噴出されるパイロットガスの流量に対する、パイロットエアパイプの先端部から噴出されるパイロットエアの流量としての第１空気比によって形成を開始することができる。そのため、パイロット火炎の形成を開始する（パイロットガスの燃焼を開始する）際の第１空気比を小さくすることができ、例えば、加熱炉内の温度が低いときでも、パイロットガスに安定して着火させて、パイロット火炎の形成を安定して開始することができる。

また、パイロット火炎にパイロットエア通路の先端部から噴出されるパイロットエアが供給されることにより、パイロット火炎全体は、パイロットエアパイプの先端部から噴出されるパイロットエアの流量と、パイロットエア通路の先端部から噴出されるパイロットエアの流量との合計としての第２空気比によって形成することができる。そのため、パイロット火炎の全体を形成する際の第２空気比を大きく維持することができ、例えば、加熱炉内の温度が低いとき及び高いときのいずれにおいても、パイロットガスを十分に燃焼させて、ＣＯ（一酸化炭素）の排気量を少なく抑えることができる。

それ故、本発明のガスバーナによれば、加熱炉内の温度の高低によらず、ＣＯの排出量を少なく抑えると共に、安定してパイロット火炎を形成することができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記パイロットエアパイプの先端部から噴出させるパイロットエアの流量は、上記パイロットエア通路の先端部から噴出させるパイロットエアの流量よりも多くなっていると共に、上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスの流量に対して、空気比（実際に供給した空気量を、理論上、燃料ガスを完全燃焼させるために要する空気量で割った値）が０．６〜１．４となる流量に設定することが好ましい（請求項２）。

この場合には、パイロット火炎の形成をより安定して開始することができると共に、ＣＯの排気量をより少なく抑えることができる。なお、上記パイロットエアパイプの先端部から噴出させるパイロットエアの空気比は、１〜１．２とすることがより好ましい。
また、上記パイロットエア通路の先端部から噴出させるパイロットエアの流量は、上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスに対して、空気比が０．１〜０．６となる流量に設定することが好ましい。また、上記パイロットエアパイプの先端部と上記パイロットエア通路の先端部とから噴出させるパイロットエアの合計の流量は、上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスに対して、空気比が１以上となる流量に設定することが好ましい。

また、上記パイロットガスパイプの先端部には、上記パイロットエアパイプ内において径方向外方に突出したフランジ部を形成し、該フランジ部には、上記混合気を噴出させるための混合気噴出溝を周方向に複数形成し、該混合気噴出溝の形成位置の下流側近傍から上記パイロット火炎の形成を開始するよう構成することが好ましい（請求項３）。
この場合には、複数の混合気噴出溝から噴出される混合気の燃焼によって、複数のパイロット火炎を形成し、このパイロット火炎をより安定して形成することができる。

また、本発明においては、上記耐火ボディには、燃焼用エアを噴出させるメインエア通路を形成し、上記メインガスパイプの先端部から噴出させる上記メインガスは、上記パイロット火炎によって着火し、上記メインエア通路の先端部から噴出させる上記燃焼用エアと共に燃焼させるよう構成する。
これにより、パイロット火炎によって安定してメインガスに着火を行い、このメインガスを燃焼用エアと安定して燃焼させることができる。

以下に、本発明のガスバーナにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例のガスバーナ１は、図１に示すごとく、パイロットエアＡ２を通過させるパイロットエアパイプ２と、パイロットエアパイプ２内に挿通しパイロットガスＦ２を通過させるパイロットガスパイプ３と、パイロットガスパイプ３内に挿通しメインガスＦ１を通過させるメインガスパイプ４と、パイロットエアパイプ２の周囲を覆う耐火ボディ（バーナタイル）７とを有している。

図２〜図４に示すごとく、パイロットガスパイプ３の先端部は、メインガスパイプ４の先端部によって閉塞してあり、パイロットガスパイプ３には、パイロットガスＦ２をパイロットエアパイプ２内に混流させるためのパイロットガス噴出孔３１が形成してある。パイロットエアパイプ２は、耐火ボディ７に形成した挿通穴７０内に配置してあり、挿通穴７０の内周面とパイロットエアパイプ２の外周面との間には、パイロットエア通路７１が形成してある。

パイロットエアパイプ２には、このパイロットエアパイプ２内を通過するパイロットエアＡ２の一部をパイロットエア通路７１内へ噴出させるパイロットエア噴出孔２１が形成してある。そして、本例のガスバーナ１は、パイロットエアパイプ２の先端部から、パイロットエアパイプ２内のパイロットエアＡ２にパイロットガスＦ２が混流してなる混合気Ｇを噴出させ、この混合気Ｇの燃焼によって形成が開始されるパイロット火炎Ｈに、パイロットエア通路７１の先端部から噴出させるパイロットエアＡ２を供給するよう構成してある。

以下に、本例のガスバーナ１につき、図１〜図４と共に詳説する。
本例のガスバーナ１は、パイロットエア通路７１及びパイロットエア噴出孔２１の形成により、加熱炉内の温度の高低によらず、ＣＯ（一酸化炭素）の排出量を少なく抑えると共に、安定してパイロット火炎Ｈを形成することができるものである。
本例のガスバーナ１は、加熱炉に対して一対に配設し、燃焼と排気とを交互に行うよう構成したリジェネバーナとして用いる。

図１に示すごとく、本例のパイロットエアパイプ２の後端部、パイロットガスパイプ３の後端部及びメインガスパイプ４の後端部は、加熱炉の外部に配置するバーナボディ６に取り付けてある。バーナボディ６には、パイロットエアパイプ２内にパイロットエアＡ２を導入するためのパイロットエア導入部６１と、パイロットガスパイプ３内にパイロットガスＦ２を導入するためのパイロットガス導入部６２と、メインガスパイプ４内にメインガスＦ１を導入するためのメインガス導入部６３とが形成してある。
また、本例のパイロットエアＡ２及び燃焼用エアＡ１は、フレッシュエア（空気）であり、本例のメインガスＦ１及びパイロットガスＦ２は、都市ガス（１３Ａ等）、ＬＰＧ等である。
なお、本例において、先端側とは加熱炉内側をいい、後端側とは加熱炉外側をいう。

耐火ボディ７には、燃焼用エアＡ１を噴出させるメインエア通路７２が形成してあり、このメインエア通路７２内には、加熱炉内を加熱した後の排気ガスの排熱を回収するための蓄熱体７３が配置してある。耐火ボディ７は、金属製のボディ内に耐熱性のセラミックス等の耐熱材を配置して構成してある。耐火ボディ７における先端側面には、上記挿通穴７０の形成箇所の周辺に環状突出壁７４が形成してある。

図２に示すごとく、パイロットガスパイプ３の先端部には、メインガスパイプ４内を通過するメインガスＦ１を噴出させるためのメインガスノズル４１が形成してある。このメインガスノズル４１に形成したメインガス噴出口４１１は、メインガスパイプ４の軸方向Ｌに対して平行に形成してある。また、メインガス噴出口４１１は、メインガスＦ１を上記メインエア通路７２の方向へ傾斜して噴出させるよう、メインガスパイプ４の軸方向Ｌに対して傾斜して形成することもできる。

また、図３に示すごとく、パイロットエア噴出孔２１は、パイロットエアパイプ２の後端部の近傍において、周方向Ｃの複数箇所に形成してある。また、図４に示すごとく、パイロットガス噴出孔３１は、パイロットガスパイプ３の先端部の近傍において、周方向Ｃの複数箇所に形成してある。

図２、図４に示すごとく、パイロットガスパイプ３の先端部には、パイロットエアパイプ２内において径方向外方に突出し、パイロットエアパイプ２の内周面に当接するフランジ部３２が形成してある。このフランジ部３２には、パイロットエアＡ２とパイロットガスＦ２とが混合してなる混合気Ｇを噴出させるための混合気噴出溝３２１が周方向Ｃに複数形成してある。また、この混合気噴出溝３２１は、フランジ部３２の周方向Ｃに傾斜して形成してあり、混合気噴出溝３２１から噴出させる混合気Ｇを旋回させるようにしてある。
また、パイロットエアパイプ２内には、スパークを発生させるスパークロッド１５が配設してあり、このスパークロッド１５の先端部は、パイロットガスパイプ３におけるフランジ部３２の先端面から突出している。

パイロットガスパイプ３内におけるパイロットガスＦ２の通路は、パイロットガスパイプ３の内周面とメインガスパイプ４の外周面との間において、円環状に形成されている。また、パイロットエアパイプ２内におけるパイロットエアＡ２の通路は、パイロットエアパイプ２の内周面とパイロットガスパイプ３の外周面との間において、円環状に形成されている。また、上記パイロットエア通路７１は、耐火ボディ７における挿通穴７０の内周面と、パイロットエアパイプ２の外周面との間において、円環状に形成されている。

また、パイロットエアパイプ２内におけるパイロットエアＡ２の通路の断面積は、パイロットエア通路７１における通路断面積よりも大きくなっており、パイロットエアパイプ２の先端部から噴出させるパイロットエアＡ２の流量は、パイロットエア通路７１の先端部から噴出させるパイロットエアＡ２の流量よりも多くしてある。
本例においては、パイロットエアパイプ２の先端部から噴出させるパイロットエアＡ２の流量は、パイロットガス噴出孔３１から噴出させるパイロットガスＦ２の流量に対して、空気比（実際に供給した空気量を、理論上、燃料ガスを完全燃焼させるために要する空気量で割った値）が約１．１となる流量に設定してある。また、パイロットエア通路７１の先端部から噴出させるパイロットエアＡ２の流量は、パイロットガス噴出孔３１から噴出させるパイロットガスＦ２の流量に対して、空気比が約０．３となる流量に設定してある。そして、パイロットガスＦ２に対するパイロットエアＡ２全体の空気比は、約１．４に設定してある。

本例のガスバーナ１においてパイロット火炎Ｈを形成する際には、パイロットガスパイプ３内をパイロットガスＦ２が通過し、パイロットエアパイプ２内をパイロットエアＡ２が通過する。このとき、パイロットエアパイプ２内を通過するパイロットエアＡ２の一部は、複数のパイロットエア噴出孔２１からパイロットエア通路７１内に噴出し、このパイロットエア通路７１内を通過して、その先端部から噴出される。

一方、パイロットガスパイプ３内を通過するパイロットガスＦ２は、複数のパイロットガス噴出孔３１からパイロットエアパイプ２内に噴出し、パイロットエアパイプ２内のパイロットエアＡ２に混流する。この混流によって作り出された混合気Ｇは、パイロットエアパイプ２のフランジ部３２における複数の混合気噴出溝３２１から噴出され、この混合気Ｇの燃焼によって、混合気噴出溝３２１の形成位置に対応して、混合気噴出溝３２１の下流側近傍からパイロット火炎Ｈの形成が開始される。
そして、上記パイロットエア通路７１の先端部から噴出するパイロットエアＡ２は、パイロット火炎Ｈに供給される。

これにより、パイロット火炎Ｈは、パイロットガス噴出孔３１から噴出されるパイロットガスＦ２の流量に対する、パイロットエアパイプ２の先端部から噴出されるパイロットエアＡ２の流量としての第１空気比によって形成を開始することができる。そのため、パイロット火炎Ｈの形成を開始する（パイロットガスＦ２の燃焼を開始する）際の第１空気比を小さくすることができ、例えば、加熱炉内の温度が低いときでも、パイロットガスＦ２に安定して着火させて、パイロット火炎Ｈの形成を安定して開始することができる。

また、パイロット火炎Ｈにパイロットエア通路７１の先端部から噴出されるパイロットエアＡ２が供給されることにより、パイロット火炎Ｈ全体は、パイロットエアパイプ２の先端部から噴出されるパイロットエアＡ２の流量と、パイロットエア通路７１の先端部から噴出されるパイロットエアＡ２の流量との合計としての第２空気比によって形成することができる。そのため、パイロット火炎Ｈの全体を形成する際の第２空気比を大きく維持することができ、例えば、加熱炉内の温度が低いとき及び高いときのいずれにおいても、パイロットガスＦ２を十分に燃焼させて、ＣＯ（一酸化炭素）の排気量を少なく抑えることができる。

それ故、本例のガスバーナ１によれば、加熱炉内の温度の高低によらず、ＣＯの排出量を少なく抑えると共に、安定してパイロット火炎Ｈを形成することができる。

また、一対のガスバーナ１による交番燃焼を行う際に、燃焼側のガスバーナ１においては、メインガスノズル４１のメインガス噴出口４１１から噴出されるメインガスＦ１は、上記複数のパイロット火炎Ｈによって着火され、上記メインエア通路７２の先端部から噴出される燃焼用エアＡ１と共に燃焼することができる。そして、メインエア通路７２内における蓄熱体７３に回収された排熱を利用して、安定してメインガスＦ１を燃焼させて、この燃焼によるメイン火炎を形成することができる。また、上記交番燃焼を行う際に、パイロット火炎Ｈは、燃焼側及び排気側のガスバーナ１の両方において常時形成しておくことができる。

実施例における、ガスバーナを示す断面説明図。実施例における、ガスバーナの一部を拡大して示す断面説明図。実施例における、ガスバーナの一部を示す図で、図２におけるＡ線矢視断面説明図。実施例における、ガスバーナの一部を示す図で、図２におけるＢ線矢視断面説明図。

符号の説明

１ガスバーナ
２パイロットエアパイプ
２１パイロットエア噴出孔
３パイロットガスパイプ
３１パイロットガス噴出孔
３２フランジ部
３２１混合気噴出溝
４メインガスパイプ
４１メインガスノズル
４１１メインガス噴出口
６バーナボディ
７耐火ボディ
７０挿通穴
７１パイロットエア通路
７２メインエア通路
７３蓄熱体
Ａ１燃焼用エア
Ａ２パイロットエア
Ｆ１メインガス
Ｆ２パイロットガス
Ｇ混合気
Ｈパイロット火炎

Claims

パイロットエアを通過させるパイロットエアパイプと、該パイロットエアパイプ内に挿通しパイロットガスを通過させるパイロットガスパイプと、該パイロットガスパイプ内に挿通しメインガスを通過させるメインガスパイプと、上記パイロットエアパイプの周囲を覆う耐火ボディとを有しており、
上記パイロットガスパイプの先端部は、上記メインガスパイプの先端部によって閉塞してあり、上記パイロットガスパイプには、上記パイロットガスを上記パイロットエアパイプ内に混流させるためのパイロットガス噴出孔が形成してあり、
上記パイロットエアパイプは、上記耐火ボディに形成した挿通穴内に配置してあり、該挿通穴の内周面と上記パイロットエアパイプの外周面との間には、パイロットエア通路が形成してあり、
上記パイロットエアパイプには、該パイロットエアパイプ内を通過する上記パイロットエアの一部を上記パイロットエア通路内へ噴出させるパイロットエア噴出孔が形成してあり、
上記耐火ボディには、燃焼用エアを噴出させるメインエア通路が形成してあり、
上記パイロットエアパイプの先端部からは、該パイロットエアパイプ内の上記パイロットエアに上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスが混流してなる混合気を噴出させ、該混合気の燃焼によって第１空気比でパイロット火炎を形成し、該パイロット火炎に上記パイロットエア通路の先端部から噴出させる上記パイロットエアを供給して、第２空気比でパイロット火炎全体を形成し、また、上記メインガスパイプの先端部から噴出させる上記メインガスを、上記パイロット火炎によって着火し、上記メインエア通路の先端部から噴出させる上記燃焼用エアと共に燃焼させるよう構成したことを特徴とするガスバーナ。
請求項１において、上記パイロットエアパイプの先端部から噴出させるパイロットエアの流量は、上記パイロットエア通路の先端部から噴出させるパイロットエアの流量よりも多くなっていると共に、上記パイロットガス噴出孔から噴出させる上記パイロットガスの流量に対して、空気比が０．６〜１．４となる流量に設定してあることを特徴とするガスバーナ。
請求項１又は２において、上記パイロットガスパイプの先端部には、上記パイロットエアパイプ内において径方向外方に突出したフランジ部が形成してあり、該フランジ部には、上記混合気を噴出させるための混合気噴出溝が周方向に複数形成してあり、
該混合気噴出溝の形成位置の下流側近傍から上記パイロット火炎の形成を開始するよう構成してあることを特徴とするガスバーナ。