JP5475374B2 - 表面燃焼バーナ - Google Patents
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Description
該燃焼用ヘッダーの外側面に設けた繊維材又は多孔質材からなる通気性部材と、
該通気性部材の外側を覆う筒状の障壁とを有しており、
上記燃焼用ヘッダーには、該燃焼用ヘッダーの内外を連通する燃料噴出孔が軸方向の複数箇所に形成してあり、
上記燃焼用ヘッダーの内側から外側へ上記燃料噴出孔によって噴出されて、上記通気性部材の内側から外側へ流れる燃料ガスと、上記燃焼用ヘッダーの外側と上記通気性部材の内側との間を通過する際に該通気性部材の内側から外側へ流れる燃焼用空気とを、上記通気性部材の表面で混合燃焼させ、上記障壁内で火炎を形成するよう構成したことを特徴とする表面燃焼バーナにある(請求項1)。
本発明において、上記燃焼用ヘッダー、上記通気性部材及び上記筒状の障壁は、円筒形状に形成することができ、これ以外にも、四角形断面、多角形断面等の筒形状に形成することもできる。
また、上記繊維材によって構成した通気性部材は、耐熱性の高い金属繊維を布状(ニット状)に編んだメタルニット、耐熱性の高い金属繊維を交錯配置して厚みを持った所定形状に形成した繊維質体等とすることができる。また、上記多孔質材によって構成した通気性部材は、多数の微細な孔が形成された耐熱性の高いセラミックス等の多孔質体とすることができる。
この場合には、燃料噴出孔と凹部とが燃焼用ヘッダーにおける周方向の異なる位置にあることにより、通気性部材の表面において、緩慢燃焼を容易に行うことができる。
また、障壁内に火炎を形成することにより、燃焼後の排ガスから排熱回収して、燃焼用空気を予熱することにより、表面燃焼バーナにおいて、排気損失を抑えて高効率燃焼を行うことができる。
上記燃焼用ヘッダーの凹部は、燃焼用ヘッダーの軸方向に沿って形成することができる。また、凹部は、例えば、燃焼用ヘッダーの周方向にねじりながら軸方向へ螺旋状に形成することもできる。
この場合には、通気性部材の表面において緩慢燃焼させていることにより、障壁の先端部を閉塞させた簡単な工夫により、火炎を燃料ガス及び燃焼用空気の通過方向と反対方向へ形成することができる。また、障壁をラジアントチューブとし、少ない部品点数によって簡単に間接加熱式の排熱回収バーナを形成することができる。
(実施例1)
本例の表面燃焼バーナ1は、図1に示すごとく、筒形状の内側を燃料ガスFを通過させると共に、筒形状の外側を燃焼用空気Aを通過させるよう構成した燃焼用ヘッダー2と、燃焼用ヘッダー2の外側面に設けた繊維材又は多孔質材からなる通気性部材24と、通気性部材24の外側を覆う筒状の障壁3とを有している。燃焼用ヘッダー2には、燃焼用ヘッダー2の内外を連通する燃料噴出孔21が軸方向Lの複数箇所に形成してある。表面燃焼バーナ1は、燃料噴出孔21から噴出する燃料ガスFと燃焼用ヘッダー2の外側へ流れる燃焼用空気Aとを、通気性部材24の表面で混合燃焼させ、障壁3内で火炎Hを形成するよう構成してある。
図1は、表面燃焼バーナ1の側方断面を示す図であり、図2は、燃焼用ヘッダー2の周辺を拡大した側方断面を示す図である。図3は、図2における燃料噴出孔21の形成箇所の横断面(軸方向Lに直交する方向の断面)を示す図である。
本例の通気性部材24は、燃焼用ヘッダー2の外周面に設けた耐熱金属繊維からなるメタルニット24である。
図1、図2に示すごとく、本例の燃焼用ヘッダー2には、燃料ガスFを供給する燃料管4と、燃料管4を覆って燃焼用ヘッダー2における複数の凹部22へ燃焼用空気Aを供給する空気管5とが接続してある。
本例のメタルニット24は、空気管5によって覆われた燃焼用ヘッダー2の基端側L2の部分を除く先端側L1の部分の外周に設けてある。メタルニット24は、その先端側L1の端部241が燃焼用ヘッダー2に溶接してあり、その基端側L2の端部242が空気管5の先端部に溶接してある。
図2に示すごとく、複数の燃料噴出孔21は、各凸部23の軸方向Lに並ぶように形成してあり、互いに隣接する凸部23に形成した燃料噴出孔21は、軸方向Lに互いにずれた位置に形成されている。複数の燃料噴出孔21は、燃焼用ヘッダー2を側方から見た状態において全体的に千鳥状に形成されている。
燃焼用ヘッダー2において燃焼を行った直後に障壁3内を通過させる燃焼ガスの流速は、0.5〜10m/sとすることが好ましい。この場合、正常な火炎を形成することができ、用途に応じて、流速が0.5〜3m/sの範囲においては、赤火による緩慢燃焼を行うことができ、流速が3〜10m/sの範囲においては、青火による急速燃焼を行うことができる。
流速が0.5m/s未満の場合には、通気性部材(メタルニット等)24の表面の略全域において燃焼を行うことが困難になり、失火するおそれがある。一方、流速が10m/s超過の場合には、通気性部材(メタルニット)24の表面における保炎が困難になり、失火するおそれがある。
D/d=1.05未満の場合には、燃焼用ヘッダー2と障壁3との隙間が狭過ぎて、保炎が困難になり、失火するおそれがある。一方、D/d=2.9超過の場合には、燃焼用ヘッダー2と障壁3との隙間が広過ぎて、流速が遅くなり、失火するおそれがある。なお、D/dの値は、燃焼用ヘッダー2及び障壁3が円形又は略円形の横断面を有する場合の値とすることができる。
本例は、筒状の障壁3の使い方によって、排熱回収を行う表面燃焼バーナ1を構成したバリエーションの一つを示す例である。
本例の表面燃焼バーナ1は、先端部が開口した筒状の障壁3を用いて、直火式(直接加熱式)の自己排熱回収バーナを構成している。
具体的には、図4に示すごとく、表面燃焼バーナ1において、空気管5の外周側に排ガスGを回収するための排ガス管6を設け、この排ガス管6の先端側L1に排ガスGを吸入する吸入管7を設けている。排ガス管6には、空気管5を通過する燃焼用空気Aへ排熱回収した後の排ガスGを排出する排気口61が設けてある。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例も、筒状の障壁3の使い方によって、排熱回収を行う表面燃焼バーナ1を構成したバリエーションの他の一つを示す例である。
本例の表面燃焼バーナ1は、先端部が閉塞した筒状の障壁3によってラジアントチューブを構成し、間接加熱式の自己排熱回収バーナを構成している。
具体的には、図5に示すごとく、表面燃焼バーナ1において、空気管5の外周側に排ガスGを回収するための排ガス管6を設け、この排ガス管6の先端側L1に、先端部が閉塞した筒状の障壁3を接続している。障壁3は、伝熱性、耐熱性に優れたセラミックス、鋳物等からなるラジアントチューブから構成することができる。燃焼用ヘッダー2は、障壁3の先端部に近い位置に設けてある。
そして、本例の表面燃焼バーナ1は、燃焼用ヘッダー2によって形成した火炎Hを、燃料ガスF及び燃焼用空気Aの通過方向(先端側L1)と反対方向(基端側L2)へ形成するよう構成される。
そして、燃焼用ヘッダー2の局所的な過熱、及び燃焼用ヘッダー2の内周側への逆火を防止して、安定した火炎Hを形成すると共に、排ガスGの排熱回収を行い、排気損失を抑えた高効率燃焼を行うことができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例も、筒状の障壁3の使い方によって、排熱回収を行う表面燃焼バーナ1を構成したバリエーションの他の一つを示す例である。
本例の表面燃焼バーナ1は、図6に示すごとく、空気管5の外周側に排ガスGを回収するための排ガス管6を設け、燃焼用ヘッダー2の外周側に先端部が開口した筒状の内側障壁3Aを設けると共に、この内側障壁3Aの外周側に先端部が閉塞した筒状の外側障壁3Bをラジアントチューブとして設けている。そして、外側障壁3Bの基端側L2の開口部を排ガス管6の先端側L1の開口部に接続している。
本例においても、その他の構成は上記実施例3と同様であり、上記実施例3と同様の作用効果を得ることができる。
2 燃焼用ヘッダー
21 燃料噴出孔
22 凹部
23 凸部
24 通気性部材(メタルニット)
3 障壁
3A 内側障壁
3B 外側障壁
4 燃料管
5 空気管
6 排ガス管
A 燃焼用空気
F 燃料ガス
H 火炎
L 軸方向
L1 先端側
L2 基端側
C 周方向
R 径方向
Claims (3)
- 筒形状の内側を燃料ガスを通過させると共に、上記筒形状の外側を燃焼用空気を通過させるよう構成した燃焼用ヘッダーと、
該燃焼用ヘッダーの外側面に設けた繊維材又は多孔質材からなる通気性部材と、
該通気性部材の外側を覆う筒状の障壁とを有しており、
上記燃焼用ヘッダーには、該燃焼用ヘッダーの内外を連通する燃料噴出孔が軸方向の複数箇所に形成してあり、
上記燃焼用ヘッダーの内側から外側へ上記燃料噴出孔によって噴出されて、上記通気性部材の内側から外側へ流れる燃料ガスと、上記燃焼用ヘッダーの外側と上記通気性部材の内側との間を通過する際に該通気性部材の内側から外側へ流れる燃焼用空気とを、上記通気性部材の表面で混合燃焼させ、上記障壁内で火炎を形成するよう構成したことを特徴とする表面燃焼バーナ。 - 請求項1において、上記燃焼用ヘッダーにおける上記筒形状の外側面には、燃焼用空気を通過させる複数の凹部が形成してあり、上記燃料噴出孔は、上記凹部同士の間の凸部に形成してあり、
上記燃焼用ヘッダーの内側には、燃料ガスを供給する燃料管が接続してあり、上記燃焼用ヘッダーの外側には、上記燃料管を覆って上記複数の凹部へ燃焼用空気を供給する空気管が接続してあり、
上記障壁内を通過した燃焼後の排ガスを上記空気管の外側を通過させて、該空気管内の燃焼用空気へ排熱回収させるよう構成したことを特徴とする表面燃焼バーナ。 - 請求項2において、上記障壁は、その先端部が閉塞してあり、上記火炎を上記燃料ガス及び上記燃焼用空気の通過方向と反対方向へ形成するよう構成したことを特徴とする表面燃焼バーナ。
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