JP5406819B2 - ガスバーナ - Google Patents

Description

本発明は、燃料ガスと燃焼用空気とを燃焼させて火炎を形成するよう構成したガスバーナに関する。

燃料ガスと燃焼用空気とを噴出・混合させて燃焼を行うガスバーナにおいては、低負荷燃焼時の燃焼安定化、低ＮＯｘ化等を目標に、種々の構造が開発されている。
例えば、特許文献１においては、燃焼用空気を通す円筒形の燃焼筒と、燃焼筒の中心部分に突出させたパイプ状のガスノズルとを備え、燃焼筒とガスノズルとの間の周縁部にバッフル板を設けてなる先混合式ガスバーナが開示されている。このガスバーナにおいては、ガスノズル先端近くの周部分に形成した複数のメインガス燃料噴出孔から、ガスノズル中心軸に対する直角方向に放射状に燃料ガスを噴出させるとともに、バッフル板に形成した複数の空気口から燃焼用空気を噴出させている。また、メインガス燃料噴出孔と空気口の設置数とを同数とし、これらを互いに逆位相の状態に配置することにより、火炎の安定とＮＯｘ発生量の低減を両立させている。

特開平１１−３３７０２２号公報

しかしながら、ガスバーナにおいて、低負荷燃焼時の燃焼安定性と耐久性とを向上させるためには更なる工夫が必要とされる。特許文献１においては、ガスノズルのガス噴出部分を、燃焼用空気が噴出するバッフル板よりも大きく突出させている。そのため、燃料ガスと燃焼用空気との燃焼によって形成される火炎により、ガス噴出部分が高温に加熱され、ガスバーナの耐久性を向上させるためには十分ではない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、緩慢燃焼を行うことができるとともに、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができ、かつ、耐久性を向上させ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、燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
該バーナノズルの先端部には、該先端部を閉塞するとともに該先端部の全周の径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの中心軸線の周りに環状に形成した環状凹部によって、中心部分には中心凸部が形成されるとともに、外周部分には外周凸部が形成されており、
上記中心凸部の内側には、上記燃料ガスが流入する内側流入凹部が形成してあり、
上記中心凸部には、上記内側流入凹部に流入した上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
上記外周凸部には、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してある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においては、フランジ部の先端面には、環状凹部によって中心凸部と外周凸部とが形成されている。そして、ガスバーナにおいて燃焼を行う際には、中心凸部のガス噴出口から径方向外周側へ噴出された燃料ガスは、環状凹部を介して外周凸部へ流れ、外周凸部の空気噴出口から噴出された燃焼用空気と混合される。これにより、燃料ガスは、環状凹部に一旦入ってから燃焼用空気と混合されることになる。そのため、燃料ガスが燃焼用空気と急速に混合されることを緩和し、緩慢燃焼を行うことができる。
また、本発明においては、ガス噴出口から噴出された燃料ガスと、空気噴出口から噴出された燃焼用空気とによって、フランジ部の先端側の全周にわたって火炎を分散して形成することができる。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができる。

また、本発明においては、ノズル部としての中心凸部をフランジ部に対して直接形成している。これにより、燃料ガスが噴出され火炎が形成される部位において、バーナノズルの先端部が火炎によって過剰に炙られることがない。そのため、バーナノズルの先端部が火炎によって高温に加熱されることを防止することができ、ガスバーナの耐久性を向上させることができる。

それ故、本発明のガスバーナによれば、緩慢燃焼を行うことができるとともに、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができ、かつ、耐久性を向上させることができる。

実施例にかかる、ガスバーナを示す断面説明図。 実施例にかかる、ガスバーナを示す図で、図１におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。 実施例にかかる、バーナノズルのフランジ部の周辺を、側方から見た状態で示す説明図。

上述した本発明のガスバーナ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、上記ガス噴出口は、上記中心凸部の内周面から外周面に貫通形成して放射状に複数配列してあり、上記空気噴出口は、上記バーナノズルの中心軸線の周りを旋回して軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記外周凸部の外周に切り欠いて形成した切欠空気噴出口と、上記軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記外周凸部の上記中心軸線の方向に貫通形成した貫通空気噴出口とが、上記外周凸部において放射状に複数配列してあることが好ましい（請求項２）。

この場合には、ガス噴出口から噴出された燃料ガスと、切欠空気噴出口及び貫通空気噴出口から噴出された燃焼用空気とによって、フランジ部の先端側の全周にわたって火炎を分散して形成することができる。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができる。また、バーナノズルの先端部の温度を低下させることができるとともに、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。

また、上記燃焼筒は、輻射熱によって被加熱対象を加熱するラジアントチューブ内に配置されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には、燃料ガスが燃焼用空気と急速に混合されることを緩和し、緩慢燃焼を行うことにより、ラジアントチューブ内に燃焼音が発生することを抑制することができる。

以下に、本発明のガスバーナにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例のガスバーナ１は、図１、図２に示すごとく、燃焼用空気Ａを通過させる燃焼筒４と、燃焼筒４内に配置され、燃料ガスＦを通過させるバーナノズル２とを備えている。バーナノズル２の先端部には、先端部を閉塞するとともに先端部の全周の径方向外周側へ突出するフランジ部３が設けてある。フランジ部３の先端面３０には、バーナノズル２の中心軸線の周りに環状に形成した環状凹部３１によって、中心部分には中心凸部３２が形成されるとともに、外周部分には外周凸部３４が形成されている。
中心凸部３２の内側（軸方向後端側の中心部分）には、燃料ガスＦが流入する内側流入凹部３２１が形成してあり、中心凸部３２には、内側流入凹部３２１に流入した燃料ガスＦを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口３３が形成してある。外周凸部３４には、燃焼用空気Ａを軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口３５Ａ、３５Ｂが形成してある。

以下に、本例のガスバーナ１につき、図１〜図３を参照して詳説する。
以下の図１〜図３において、軸方向を矢印Ｌで示し、周方向を矢印Ｃで示す。
本例のガスバーナ１は、予混合気を用いず、火炎を形成する直前に燃料ガスＦと燃焼用空気Ａとを混合させて燃焼を行い、火炎を形成するものである。また、本例のガスバーナ１は、極めて簡単な構造により、低負荷燃焼時の燃焼安定性及び耐久性を向上させ、ラジアントチューブ５に燃焼音が発生することを抑制することができるものである。本例の燃料ガスＦは、都市ガス等の可燃性ガスである。
本例の燃焼筒４は、輻射熱によって被加熱対象を加熱するラジアントチューブ５内に配置されている。

図１に示すごとく、本例のバーナノズル２は、パイプ形状に形成されており、その開口先端部２１は、フランジ部３によって閉塞されている。バーナノズル２は、ガスパイプ２５の先端側に螺合して設けられている。バーナノズル２は、パイプ部２０に対して溶接等によってフランジ部３を接合して形成されている。
また、バーナノズル２は、旋削加工等を行って、パイプ部２０とフランジ部３とを一体的に形成してなることもでき、また、ねじ構造によってパイプ部２０に固定することもできる。
図３に示すごとく、フランジ部３は、バーナノズル２の厚みｔ１の１．５〜３倍の軸方向厚みｔ２を有している。フランジ部３は、７〜１８ｍｍの軸方向厚みｔ２に形成することができる。ガス噴出口３３は、中心凸部３２の軸方向高さの１／３〜２／３の大きさ（直径）に形成されている。

図１に示すごとく、本例の環状凹部３１、中心凸部３２、外周凸部３４は、いずれも円形状に形成されている。
本例のフランジ部３は、ガス噴出口３３の形成を容易にするために、中心凸部３２及び環状凹部３１を含む内周側部分３６と、外周凸部３４を含む外周側部分３７とに分割形成されている。
本例のガス噴出口３３は、中心凸部３２の内周面から外周面に貫通形成して放射状に複数配列されている。本例のガス噴出口３３は、フランジ部３の径方向に垂直（軸方向に直角）に形成されている。これに対し、ガス噴出口３３は、軸中心位置から外周側に向けて、前方側へ傾斜して形成することもできる。

本例の燃焼筒４は、円筒形状に形成されている。バーナノズル２は燃焼筒４の内部に配置されており、バーナノズル２におけるフランジ部３は、燃焼筒４の軸方向先端部より奥に引き込まれた位置に配置されている。バーナノズル２内には、燃料ガスＦが通過するガス流路２４が形成されており、バーナノズル２の外周と燃焼筒４の内周との間には、環形状の空気流路４１が形成されている。

図２に示すごとく、本例の空気噴出口３５は、バーナノズル２の中心軸線の周りを旋回して軸方向先端側へ燃焼用空気Ａを噴出させるよう、フランジ部３の外周凸部３４の外周に切り欠いて形成した切欠空気噴出口３５Ａと、軸方向先端側へ燃焼用空気Ａを噴出させるよう、外周凸部３４の中心軸線の方向に貫通形成した貫通空気噴出口３５Ｂとが、外周凸部３４において放射状に複数配列してある。
図３に示すごとく、各切欠空気噴出口３５Ａは、外周凸部３４において、軸方向に対して傾斜して形成されており、周方向の一方側に傾斜して形成されている。また、図２に示すごとく、各切欠空気噴出口３５Ａは、外周凸部３４の外周側から内周側に向けて切り欠いて形成されている。外周凸部３４において、切欠空気噴出口３５Ａと貫通空気噴出口３５Ｂとは、ガス噴出口３３の形成位置に合わせて交互に形成されている。

また、図２に示すごとく、ガス噴出口３３の形成数と切欠空気噴出口３５Ａ及び貫通空気噴出口３５Ｂの形成数とは同数であり、各ガス噴出口３３から噴出される燃料ガスＦと、各空気噴出口３５Ａ、３５Ｂから噴出される燃焼用空気Ａとは、それぞれ対になって混合されて火炎を形成するようになっている。
図１に示すごとく、複数の切欠空気噴出口３５Ａから噴出される燃焼用空気Ａは、燃焼筒４内において、バーナノズル２の中心軸線の周りを周方向の一方側へ旋回して軸方向先端側へ噴出される。一方、複数の貫通空気噴出口３５Ｂから噴出される燃焼用空気Ａは、燃焼筒４内において、バーナノズル２の中心軸線に沿って軸方向先端側へ噴出される。
フランジ部３には、着火用のスパークプラグの先端部を配置するプラグ配置穴３６と、火炎が形成されていることを監視するための監視穴３７とが形成されている。

本例のガスバーナ１においては、フランジ部３の先端面３０には、環状凹部３１によって中心凸部３２と外周凸部３４とが形成されている。そして、ガスバーナ１において燃焼を行う際には、中心凸部３２のガス噴出口３３から径方向外周側へ噴出された燃料ガスＦは、環状凹部３１を介して外周凸部３４へ流れ、外周凸部３４の空気噴出口３５から噴出された燃焼用空気Ａと混合される。これにより、燃料ガスＦは、環状凹部３１に一旦入ってから燃焼用空気Ａと混合されることになる。そのため、燃料ガスＦが燃焼用空気Ａと急速に混合されることを緩和し、緩慢燃焼を行うことができる。また、ラジアントチューブ５内において燃焼を行うときの燃焼音の発生を抑制することができる。

また、本例においては、中心凸部３２をフランジ部３に対して直接形成している。これにより、燃料ガスＦが噴出され火炎が形成される部位において、バーナノズル２の先端部が火炎によって過剰に炙られることがない。そのため、バーナノズル２の先端部が火炎によって高温に加熱されることを防止することができ、ガスバーナ１の耐久性を向上させることができる。
また、ガス噴出口３３から噴出された燃料ガスＦと、切欠空気噴出口３５Ａ及び貫通空気噴出口３５Ｂから噴出された燃焼用空気Ａとによって、フランジ部３の先端側の全周にわたって火炎を分散して形成することができる。これにより、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができる。また、バーナノズル２の先端部の過剰な温度上昇を抑制することができるとともに、ＮＯｘの発生量を減少させることができる。

それ故、本例のガスバーナ１によれば、緩慢燃焼を行うことができるとともに、低負荷燃焼時における燃焼安定性を向上させることができ、かつ、耐久性を向上させることができる。さらに、本例のガスバーナ１によれば、ラジアントチューブ５内において燃焼を行うときの燃焼音の発生を抑制することができる。
また、本例のバーナノズル２を構成するフランジ部３は、円盤状（板形状）であるが故に、コンパクトであるとともに構造が簡単であり、その製造が容易である。

１ ガスバーナ
２ バーナノズル
３ フランジ部
３０ 先端面
３１ 環状凹部
３２ 中心凸部
３２１ 内側流入凹部
３３ ガス噴出口
３４ 外周凸部
３５Ａ 切欠空気噴出口
３５Ｂ 貫通空気噴出口
４ 燃焼筒
５ ラジアントチューブ
Ａ 燃焼用空気
Ｆ 燃料ガス

Claims (3)

1. 燃焼用空気を通過させる燃焼筒と、該燃焼筒内に配置され、燃料ガスを通過させるバーナノズルとを備え、
   該バーナノズルの先端部には、該先端部を閉塞するとともに該先端部の全周の径方向外周側へ突出するフランジ部が設けてあり、
   該フランジ部の先端面には、上記バーナノズルの中心軸線の周りに環状に形成した環状凹部によって、中心部分には中心凸部が形成されるとともに、外周部分には外周凸部が形成されており、
   上記中心凸部の内側には、上記燃料ガスが流入する内側流入凹部が形成してあり、
   上記中心凸部には、上記内側流入凹部に流入した上記燃料ガスを径方向外周側へ噴出させるガス噴出口が形成してあり、
   上記外周凸部には、上記燃焼用空気を軸方向先端側へ噴出させる空気噴出口が形成してあることを特徴とするガスバーナ。
2. 請求項１に記載のガスバーナにおいて、上記ガス噴出口は、上記中心凸部の内周面から外周面に貫通形成して放射状に複数配列してあり、
   上記空気噴出口は、上記バーナノズルの中心軸線の周りを旋回して軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記外周凸部の外周に切り欠いて形成した切欠空気噴出口と、上記軸方向先端側へ上記燃焼用空気を噴出させるよう、上記外周凸部の上記中心軸線の方向に貫通形成した貫通空気噴出口とが、上記外周凸部において放射状に複数配列してあることを特徴とするガスバーナ。
3. 請求項１又は２に記載のガスバーナにおいて、上記燃焼筒は、輻射熱によって被加熱対象を加熱するラジアントチューブ内に配置されていることを特徴とするガスバーナ。

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