JP5074784B2 - ガスバーナ - Google Patents
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Description
このとき、円筒体11は多孔円板(13)から突出させて、その円筒状前端縁でもって火炎cの形成を安定させている(保炎力を確保している)。
また、燃焼用空気口14が円筒体11の内側全周に設けられているため、その各燃焼用空気口14からの二次空気a2によりそのガスノズル12の周りの火炎cはその周方向全周に亘って分割される。すなわち、分割火炎cとなる。
さらに、火炎cは、一次空気a1の噴出によって周囲に放射状に広がるとともに、二次空気a2によって前方に引き延ばされて釣り鐘状となる。これによって、火炎cが薄膜釣り鐘状を呈する薄膜燃焼がなされる。
また、火炎cが分割火炎となることによって、ガスノズル12により形成される火炎cの表面積が分割されない場合に比べて大きく(広く)なり、その結果、火炎cの伝熱面積が大きくなって火炎温度が下がってNOxの発生が抑制される。
さらに、薄肉燃焼となることによっても、火炎cの表面積が大きくなり、その結果、火炎cの伝熱面積が大きくなって火炎温度が下がってNOxの発生が抑制される。
このように、このガスバーナ10は、燃焼ガスdの循環流、分割火炎及び薄肉燃焼によって、火炎cの温度が下げられてNOxの発生が抑制され、低NOx化が図られる。
この低NOx化には、上記燃焼ガスの循環流d、分割火炎及び薄肉燃焼の各形成態様の工夫が考え得る。
その循環流dにおいて、図10、図11に示したガスバーナ10は、円筒体11内に空気口14が設けられていたため、図10の矢印で示すように、その燃焼ガスの循環流dは円筒体11に遮られて火炎cの基部(ガスノズル12の近く)に至ることができない。このため、燃焼ガスによる火炎温度の低下が十分になされていない。
このように、各燃焼用空気口の間にも燃焼ガスの循環流dが入り込めば、その循環流dは、火炎cの基部に至り、その途中において多孔円板からの噴出空気とも混合し、図10、図11に示したガスバーナ10に比べて、さらに温度が低くなって火炎にその基部において混合する。このため、火炎cの温度がさらに下がってNOxの発生が抑制される。
しかし、バーナは、従来から、火炎の安定した形成のため、燃料ノズルの周りには燃焼筒(本願図11の符号11)を設けて、その燃焼筒により、ノズル先端からある程度の長さ(下流長さ)、そのノズルの下流周りを被っている。このため、特許文献2の技術においても、そのノズル(符号91)の下流周りは筒(符号11)の先端縁で被われている。この発明に関するガスバーナにおいても、上述のように、円筒体11を多孔円板13から突出させて、その円筒状前端縁でもって火炎cの形成を安定させている(図11参照)。
また、このように、ノズルの下流周りに燃焼筒を切り欠いても、ガスの燃焼効率には大きな影響はなかった。
この構成のガスバーナは、上記各燃焼用空気口の間の空気通路を通って上記循環流が上記多孔円板表面に入り込む。
この構成では、各筒状体のバーナの軸心から見て外側周面の一部でもって、上記各切り欠きの形成された上記円筒体の円筒状前端縁が構成される。
さらに、他の空気通路の具体的な構成としては、上記各切り欠きの間の上記円筒体の円筒状前端縁の内側に、上記燃焼用空気口を包むように樋を設けて、その燃焼用空気口を前後方向の筒状体として、その筒状体の先端は上記多孔円板より前側に突出させた構成を採用することができる。
燃焼用空気口からの噴出空気と循環流の衝突度合が少なくなって、循環流の形成が確実となり、燃焼ガスの循環流の燃焼空気との混合及び火炎基部への入り込みが円滑になるからである。
また、同様に、燃焼用空気口14とガスノズル12のガス燃料噴出孔12aの数は同数とし、そのガス燃料噴出孔12aも等間隔とするとともに、燃焼用空気口14とガス燃料噴出孔12aは、ガスノズル12の軸心から放射方向に見て、同一方向にある両者14、12aが重なり合うように(ノズル周方向において位相がラップするように)設定する。
さらに、全燃焼用空気口14の開口総面積S2と多孔円板13により形成された一次空気用噴出孔の開口総面積S1は、例えば、S1/S2=7.5/92.5〜30/70のように、前者S2は後者S1より大きくなるように設定される(S2>S1)。
上記ガス燃料噴出孔12aのガスノズル12の軸心に対する傾斜角度θも任意であるが、例えば、40〜50度に設定される。
その循環流dは、図2矢印の如く、各空気通路18を通ってガスノズル12に真っ直ぐに向かい、火炎cの基部に至り、その途中において、一次空気a1とも混合して、さらに温度が低くなって火炎cにその基部において混合する。このとき、樋状部材16の先端(燃焼用空気口14の開口)がガスノズル12の先端より前側に突出しているため、そのガスノズル12に向かう循環流dは二次空気a2との衝突度合が少なくなって、火炎cの基部への循環流dの形成が確実となり、燃焼ガスdの循環流の一次空気a1との混合及び火炎基部への入り込みが円滑になされる。
このように、この実施形態のガスバーナ10は、燃焼ガスの火炎cの基部への循環流d、分割火炎及び薄肉燃焼によって、NOxの発生が円滑に抑制される。
この図から、従来のガスバーナは、空気比1.1〜1.3(燃焼ガスのO2値が3〜5%)で、NOx=45〜55ppm(O2=0%換算)であるのに対し、この実施形態のガスバーナ10は、NOx=40ppm(O2=0%換算)以下となっており、NOxの発生が抑制されていることが理解できる。
また、図5に示すように、多孔円板13に燃焼用空気口14を形成し、円筒体11の前端縁に、その周方向において各燃焼用空気口14の間に位置する切り欠き17を形成したものとし得る。この実施形態では、その切り欠き17のみによって、空気通路18が形成される。
また、ガスノズル12の前側には変流板21を設けて、その変流板21により燃料ガスbを周囲に円状に広げてより釣り鐘状の火炎cとし得る。さらに、ガスノズル12の軸心から蒸気を噴出するようにすることもできる。
11 円筒体
12 ガスノズル
13 多孔円板
14 燃焼用空気口
15 パイロットバーナ
16 燃焼用空気口形成用樋状部材
18 空気通路
19 燃焼用空気口形成用筒体
20 四次空気用筒体
21 変流板
a 空気
a1 一次空気
a2 二次空気
a3 三次空気
a4 四次空気
b 燃料ガス
c 火炎
d 燃焼ガス(排ガス)
A 燃焼室(炉)
Claims (3)
- 円筒体(11)の軸心に設けたガスノズル(12)と、そのガスノズル(12)と前記円筒体(11)の間に設けられてその全周を塞ぐ平板状多孔円板(13)と、その多孔円板(13)の外周の前記円筒体(11)の内側全周に設けた複数の燃焼用空気口(14)とからなり、前記円筒体(11)の前記多孔円板(13)から突出する円筒状前端縁でもって前記ガスノズル(12)からの火炎(c)の形成を安定させ、前記多孔円板(13)から前方に燃焼用空気(a)を噴出させて前記火炎(c)を広げ、前記燃焼用空気口(14)から前方に燃焼用空気(a)を噴出させて前記火炎(c)を分割するとともにその噴出燃焼用空気(a)の周りに負圧を生じさせて燃焼ガスの外側から内側への循環流(d)を形成させるガスバーナ(10)であって、
上記円筒体(11)の円筒状前端縁に、その周方向において各燃焼用空気口(14)の間に位置する切り欠き(17)が形成されて、その切り欠き(17)によって、上記各燃焼用空気口(14、14)の間に、上記円筒体(11)の外側からその各燃焼用空気口(14、14)の間を通って上記多孔円板(13)表面に至る空気通路(18)が形成されて、その空気通路(18)を通る上記循環流(d)が形成され、かつ、前記燃焼用空気口(14)とガスノズル(12)のガス燃料噴出孔(12a)の数は同数とし、そのガス燃料噴出孔(12a)も等間隔とするとともに、燃焼用空気口(14)とガス燃料噴出孔(12a)は、ガスノズル(12)の軸心から放射方向に見て、同一方向にある両者(14、12a)が重なり合うように設定されていることを特徴とするガスバーナ。 - 上記各切り欠き(17)の間の上記円筒体(11)の円筒状前端縁の内側に、上記燃焼用空気口(14)を包むように樋(16)を設けて、その燃焼用空気口(14)を前後方向の筒状体としたことを特徴とする請求項1記載のガスバーナ。
- 円筒体(11)の軸心に設けたガスノズル(12)と、そのガスノズル(12)と前記円筒体(11)の間に設けられてその全周を塞ぐ平板状多孔円板(13)と、その多孔円板(13)の外周の前記円筒体(11)の内側全周に設けた複数の燃焼用空気口(14)とからなり、前記円筒体(11)の前記多孔円板(13)から突出する円筒状前端縁でもって前記ガスノズル(12)からの火炎(c)の形成を安定させ、前記多孔円板(13)から前方に燃焼用空気(a)を噴出させて前記火炎(c)を広げ、前記燃焼用空気口(14)から前方に燃焼用空気(a)を噴出させて前記火炎(c)を分割するとともにその噴出燃焼用空気(a)の周りに負圧を生じさせて燃焼ガスの外側から内側への循環流(d)を形成させるガスバーナ(10)であって、
上記燃焼用空気口(14)は前後方向の筒状体(16、19)からなって、その筒状体の先端は上記多孔円板(13)より前側に突出し、その各筒状体(16、19)のバーナの軸心から見て外側周面の一部でもって、切り欠きの形成された上記円筒体の円筒状前端縁が形成され、
その切り欠きとなる上記各燃焼用空気口(14、14)の間に、上記円筒体(11)の外側からその各燃焼用空気口(14、14)の間を通って上記多孔円板(13)表面に至る空気通路(18)が形成されて、その空気通路(18)を通る上記循環流(d)が形成され、かつ、前記燃焼用空気口(14)とガスノズル(12)のガス燃料噴出孔(12a)の数は同数とし、そのガス燃料噴出孔(12a)も等間隔とするとともに、燃焼用空気口(14)とガス燃料噴出孔(12a)は、ガスノズル(12)の軸心から放射方向に見て、同一方向にある両者(14、12a)が重なり合うように設定されていることを特徴とするガスバーナ。
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