JP7319621B1

JP7319621B1 - Burner

Info

Publication number: JP7319621B1
Application number: JP2022169945A
Authority: JP
Inventors: 洋二郎石野; 益雄安田; 文康江口; 有則高田; 雅彦加藤
Original assignee: Nagoya Institute of Technology NUC
Current assignee: Nagoya Institute of Technology NUC
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-08-02
Anticipated expiration: 2042-10-24
Also published as: JP2024062141A

Abstract

【課題】燃焼管外に噴出される火炎の保炎性を高めることが可能なバーナを提供する。【解決手段】バーナ１は、バーナユニット部１０を複数または単数有している。バーナユニット部１０は、先端部が開放された燃焼管１００を備え、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じる管状火炎Ｆを噴出可能に構成されている。バーナ１は、管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている。バーナ１は、複数のバーナユニット部１０を有しており、主ダクト部１１内において、各管状火炎Ｆ同士が衝突するように構成されていることが好ましい。【選択図】図１Kind Code: A1 A burner capable of enhancing flame stability of a flame jetted out of a combustion tube is provided. A burner (1) has a plurality of or a single burner unit section (10). The burner unit section 10 has a combustion tube 100 with an open end, and a tubular flame F generated by swirling combustion of fuel in the presence of an oxidant gas for combustion is emitted outward from a tip opening 100a of the combustion tube 100. It is configured to be ejectable. The burner 1 is configured to burn in a state where the inner space of the tubular flame F is closed from the outer space of the tubular flame F. The burner 1 has a plurality of burner unit portions 10, and is preferably configured such that the tubular flames F collide with each other in the main duct portion 11. As shown in FIG. [Selection drawing] Fig. 1

Description

特許法第３０条第２項適用第３２回環境工学総合シンポジウム２０２２のＨＰ「ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ／ｅｎｖ２２／ｔｏｐ」、令和４年４月１５日第３２回環境工学総合シンポジウム２０２２［１３０１－０６－０３］「ｈｔｔｐｓ：／／ｃｏｎｆｉｔ．ａｔｌａｓ．ｊｐ／ｇｕｉｄｅ／ｅｖｅｎｔ－ｉｍｇ／ｅｎｖ２２／１３０１－０６－０３／ｐｕｂｌｉｃ／ｐｄｆ？ｔｙｐｅ＝ｉｎ」、令和４年６月３０日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law 32nd Environmental Engineering Comprehensive Symposium 2022 HP "https://confit.atlas.jp/guide/event/env22/top", April 15, 2022 32nd Environmental Engineering General Symposium 2022 [1301-06-03] "https://confit.atlas.jp/guide/event-img/env22/1301-06-03/public/pdf?type=in", 2020 June 30th

本発明は、バーナに関する。 The present invention relates to burners.

従来、特許文献１に記載されるように、小径部と小径部に連結されたテーパ部とテーパ部に連結された大径部とを備える燃焼管を有するガスバーナが知られている。同文献には、燃焼管のテーパ部内において、旋回する予混合ガスに点火して火炎を形成する点が記載されている。 Conventionally, as described in Patent Document 1, there is known a gas burner having a combustion tube including a small diameter portion, a tapered portion connected to the small diameter portion, and a large diameter portion connected to the tapered portion. The document describes that the swirling premixed gas is ignited to form a flame in the tapered portion of the combustion tube.

特許第６８４６７１３号Patent No. 6846713

上述した従来のガスバーナは、燃焼管内にて火炎を形成し、燃焼管外に燃焼ガスのみを噴出するものである。そのため、上記特許文献は、燃焼管外に噴出される火炎の保炎性の向上について何ら開示や示唆をするものではない。 The conventional gas burner described above forms a flame in the combustion tube and jets out only the combustion gas to the outside of the combustion tube. Therefore, the above patent documents do not disclose or suggest any improvement in the flame stability of the flame ejected out of the combustion tube.

近年、二酸化炭素の排出を伴わない燃料としてアンモニアが注目されている。今後、アンモニアのような難燃性燃料を燃料として活用する取り組みが進んでくると、燃焼管外に火炎を噴出させるバーナにおいては、火炎の保炎性を高めることが重要になってくる。 In recent years, ammonia has attracted attention as a fuel that does not emit carbon dioxide. In the future, as efforts to utilize flame-retardant fuels such as ammonia as fuels progress, it will become important to improve the flame stability of burners that jet flames out of the combustion tube.

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、燃焼管外に噴出される火炎の保炎性を高めることが可能なバーナを提供しようとするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a burner capable of enhancing the flame stability of the flame jetted out of the combustion tube.

本発明の一態様は、
先端部が開放された燃焼管を備え、上記燃焼管における先端開口部から外側に、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じる管状火炎を噴出可能なバーナユニット部を複数または単数有しており、
上記管状火炎の内部空間が上記管状火炎の外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている、
バーナにある。 One aspect of the present invention is
A combustion tube having an open end is provided, and a plurality of burner unit sections capable of ejecting tubular flames generated by swirling combustion of fuel in the presence of oxidizing gas for combustion outward from the opening of the end of the combustion tube. has the singular,
The tubular flame is configured to burn in a state in which the inner space of the tubular flame is closed from the outer space of the tubular flame.
in Barna.

上記バーナのバーナユニット部は、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料を旋回燃焼させることにより、燃焼管における先端開口部から外側に管状火炎を噴出させることができる。ここで、管状火炎の内部空間が外部空間と繋がった開放状態で燃焼するように構成されている場合には、旋回流によって形成される管状火炎の内部空間は通常負圧になるために、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎の内部空間に流入し、管状火炎の保炎性が悪くなる。これに対し、上記バーナは、管状火炎の内部空間が管状火炎の外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されているので、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎の内部空間に流入し難くなり、燃焼管における先端開口部から外側に噴出される管状火炎の保炎性を高めることができる。 The burner unit of the burner can eject a tubular flame outward from the tip opening of the combustion tube by swirlingly burning the fuel in the presence of the oxidant gas for combustion. Here, in the case where the inner space of the tubular flame is configured to burn in an open state connected to the outer space, the inner space of the tubular flame formed by the swirling flow is normally at a negative pressure. Air, cooled combustion gases, or components thereof flow into the inner space of the tubular flame, deteriorating the flame holding properties of the tubular flame. On the other hand, since the burner is constructed so that the internal space of the tubular flame is closed from the external space of the tubular flame, the external air, the cooled combustion gas, or its components are exposed to the internal space of the tubular flame. It becomes difficult for the flame to flow into the combustion tube, and the flame stability of the tubular flame ejected outward from the tip opening of the combustion tube can be enhanced.

図１は、図２に示したＩ－Ｉ線矢視方向から見て、一部を断面で示した実施形態１のバーナの模式的な正面図である。FIG. 1 is a schematic front view of the burner of Embodiment 1, partly shown in cross section, viewed from the direction of the arrows II shown in FIG. 図２は、実施形態１のバーナの模式的な平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the burner of Embodiment 1. FIG. 図３は、一部を断面で示した実施形態１のバーナの模式的な右側面図（左側面図）である。FIG. 3 is a schematic right side view (left side view) of the burner of Embodiment 1, a part of which is shown in cross section. 図４は、実施形態２のバーナの模式的な平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view of the burner of Embodiment 2. FIG. 図５は、図６に示したＶ－Ｖ線矢視方向から見て、一部を断面で示した実施形態３のバーナの模式的な正面図である。FIG. 5 is a schematic front view of the burner of Embodiment 3, partially shown in cross section, viewed from the direction of arrows VV shown in FIG. 図６は、実施形態３のバーナの模式的な平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of the burner of Embodiment 3. FIG. 図７は、一部を断面で示した実施形態３のバーナの模式的な右側面図（左側面図）である。FIG. 7 is a schematic right side view (left side view) of the burner of Embodiment 3, a part of which is shown in cross section. 図８は、実施形態４のバーナの模式的な平面図である。FIG. 8 is a schematic plan view of the burner of Embodiment 4. FIG. 図９は、一部を断面で示した実施形態５のバーナの模式的な正面図である。FIG. 9 is a schematic front view of the burner of Embodiment 5, partly shown in cross section. 図１０は、一部を断面で示した実施形態５のバーナの模式的な右側面図（左側面図）である。FIG. 10 is a schematic right side view (left side view) of the burner of Embodiment 5, partly shown in cross section. 図１１は、一部を断面で示した実施形態６のバーナの模式的な正面図である。FIG. 11 is a schematic front view of the burner of Embodiment 6, partly shown in cross section. 図１２は、一部を断面で示した実施形態６のバーナの模式的な右側面図（左側面図）である。FIG. 12 is a schematic right side view (left side view) of the burner of Embodiment 6, partly shown in cross section. 図１３は、一部を断面で示した実施形態７のバーナの模式的な正面図である。FIG. 13 is a schematic front view of a burner of Embodiment 7, partly shown in cross section. 図１４は、一部を断面で示した実施形態７のバーナの模式的な右側面図（左側面図）である。FIG. 14 is a schematic right side view (left side view) of the burner of Embodiment 7, partly shown in cross section. 図１５は、図１６に示したＸＶ－ＸＶ線矢視方向から見て、一部を断面で示した実施形態８のバーナの模式的な正面図である。FIG. 15 is a schematic front view of the burner of Embodiment 8, partially shown in cross section, viewed from the direction of arrows XV-XV shown in FIG. 図１６は、実施形態８のバーナの模式的な平面図である。16 is a schematic plan view of the burner of Embodiment 8. FIG. 図１７は、一部を断面で示した実施形態９のバーナの模式的な平面図である。FIG. 17 is a schematic plan view of a burner of Embodiment 9, partly shown in cross section. 図１８は、一部を断面で示した実施形態１０のバーナの模式的な正面図である。FIG. 18 is a schematic front view of the burner of Embodiment 10, partially shown in cross section. 図１９は、実施形態１０のバーナの模式的な右側面図である。19 is a schematic right side view of the burner of Embodiment 10. FIG. 図２０は、実験例１にて作製したバーナユニットの形状、寸法を説明するための説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the shape and dimensions of the burner unit produced in Experimental Example 1. FIG. 図２１は、実験例１にて作製したバーナユニットにおける燃焼状態の確認結果（マッピング図）を示した図である。FIG. 21 is a diagram showing a confirmation result (mapping diagram) of the combustion state in the burner unit produced in Experimental Example 1. FIG. 図２２は、実験例１にて作製したバーナユニットにおいて、空気流量を２Ｌ／ｍｉｎに固定した場合の、当量比の変化に伴う火炎の外観写真をまとめて示した図である。FIG. 22 is a diagram collectively showing photographs of the appearance of flames accompanying changes in the equivalence ratio when the air flow rate was fixed at 2 L/min in the burner unit produced in Experimental Example 1. FIG. 図２３は、実験例２にて作製したバーナと形成火炎の様子を示した写真である。FIG. 23 is a photograph showing the state of the burner produced in Experimental Example 2 and the formed flame. 図２４は、実験例２にて作製したバーナと形成火炎の様子を示した、図２３とは別の写真である。FIG. 24 is a photograph, different from FIG. 23, showing the state of the burner produced in Experimental Example 2 and the formed flame. 図２５は、実験例３にて作製したバーナに適用した保炎ガードの外観写真である。25 is an appearance photograph of a flame holding guard applied to the burner produced in Experimental Example 3. FIG. 図２６は、実験例３にて作製したバーナと形成火炎の様子を示した写真である。FIG. 26 is a photograph showing the state of the burner produced in Experimental Example 3 and the formed flame. 図２７は、実験例３にて作製したバーナにおける燃焼状態の確認結果（マッピング図）を示した図である。FIG. 27 is a view showing the confirmation result (mapping diagram) of the combustion state in the burner manufactured in Experimental Example 3. FIG.

以下、本実施形態のバーナについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態のバーナは、以下の例示によって限定されるものではない。 Hereinafter, the burner of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the burner of this embodiment is not limited to the following examples.

（実施形態１）
実施形態１のバーナについて、図１～図３を用いて説明する。図１～図３に例示されるように、本実施形態１のバーナ１は、バーナユニット部１０を有している。 (Embodiment 1)
A burner of Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. As illustrated in FIGS. 1 to 3, the burner 1 of Embodiment 1 has a burner unit portion 10. FIG.

バーナユニット部１０は、先端部が開放された管状の燃焼管１００を備えている。燃焼管１００は、例えば、ステンレスなどの金属材料やセラミックなどより構成することができる。なお、燃焼管１００の両端部のうち、管状火炎Ｆを噴出させる側の端部が先端部であり、先端部と反対側の端部が基端部である。 The burner unit section 10 has a tubular combustion tube 100 with an open end. The combustion tube 100 can be made of, for example, a metal material such as stainless steel or ceramics. Of the two end portions of the combustion tube 100, the end portion on the side from which the tubular flame F is ejected is the tip portion, and the end portion on the opposite side to the tip portion is the base end portion.

バーナユニット部１０は、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に、管状火炎Ｆを噴出可能に構成されている。管状火炎Ｆは、管状の火炎であり、スワール火炎、旋回火炎などと称されることもある。管状火炎Ｆは、空気や酸素などの燃焼用酸素含有ガスをはじめとする燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じさせるものである。燃料としては、例えば、アンモニア、水素、各種炭化水素などのガス燃料、重油、灯油などの噴霧液体燃料や揮発性燃料、ならびに、微粉炭などの粉体燃料などを例示することができ、これらは１種または２種以上併用することができる。本実施形態１は、難燃性ガスの一つであって二酸化炭素の排出を伴わないアンモニアが燃料とされる例である。 The burner unit section 10 is configured to be capable of ejecting a tubular flame F outward from a tip opening 100 a of the combustion tube 100 . The tubular flame F is a tubular flame, and is also called a swirl flame, a swirling flame, or the like. Tubular flame F is produced by swirling combustion of fuel in the presence of oxygen-containing gas for combustion such as air and oxygen for combustion and oxidant gas for combustion. Examples of fuels include gas fuels such as ammonia, hydrogen, and various hydrocarbons; atomized liquid fuels and volatile fuels such as heavy oil and kerosene; and powder fuels such as pulverized coal. They can be used singly or in combination of two or more. The first embodiment is an example in which ammonia, which is one of flame-retardant gases and does not accompany emission of carbon dioxide, is used as fuel.

バーナユニット部１０は、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に、管状火炎Ｆを噴出可能に構成されておれば、特に限定されるものではない。なお、管状火炎Ｆの噴出は、可視火炎面や輝炎形状にて判断する。水素炎など可視発光の少ない火炎の場合には、カメラ等の映像機器により判断する。本実施形態１では、バーナユニット部１０は、図１～図３に例示されるように、燃焼管１００内に第１ガス体Ｇ１を供給するための第１供給管１０１と、燃焼管１００内に第２ガス体Ｇ２を供給するための第２供給管１０２と、点火プラグ１０３とを備えている。 The burner unit section 10 is not particularly limited as long as it is configured to be able to eject the tubular flame F outward from the tip opening 100a of the combustion tube 100 . The ejection of the tubular flame F is determined by the visible flame surface and the shape of the luminous flame. In the case of a flame with little visible light emission, such as a hydrogen flame, it is judged by video equipment such as a camera. In the first embodiment, the burner unit 10 includes a first supply pipe 101 for supplying the first gas body G1 into the combustion pipe 100 and a and a second supply pipe 102 for supplying the second gas G2 to the second gas body G2, and a spark plug 103.

第１供給管１０１は、燃焼管１００の内壁面の接線方向から燃焼管１００内に第１ガス体Ｇ１を旋回的に供給できるように燃焼管１００に接続されている。同様に、第２供給管１０２は、燃焼管１００の内壁面の接線方向から燃焼管１００内に第２ガス体Ｇ２を旋回的に供給できるように燃焼管１００に接続されている。但し、第１ガス体Ｇ１が供給される接線方向と第２ガス体Ｇ２が供給される接線方向とは異なっており、これにより燃焼管１００内の旋回流を増強することができる。本実施形態１では、これら両接線方向が互いに平行となるように、第１供給管１０１および第２供給管１０２が配置されている。なお、図２および図３では、第１供給管１０１、第２供給管１０２の接続部が平たく形成され、流路形状が円形から細長い長方形に変化し、流路面積を減少させている例が示されている。これは、流速を増加させ、強い旋回流を燃焼管１００内に形成するためである。 The first supply pipe 101 is connected to the combustion pipe 100 so as to swirl supply the first gas body G1 into the combustion pipe 100 from the tangential direction of the inner wall surface of the combustion pipe 100 . Similarly, the second supply pipe 102 is connected to the combustion pipe 100 so as to swirl supply the second gas G2 into the combustion pipe 100 from the tangential direction of the inner wall surface of the combustion pipe 100 . However, the tangential direction in which the first gas body G1 is supplied is different from the tangential direction in which the second gas body G2 is supplied, so that the swirling flow in the combustion tube 100 can be enhanced. In Embodiment 1, the first supply pipe 101 and the second supply pipe 102 are arranged so that these tangential directions are parallel to each other. In FIGS. 2 and 3, there is an example in which the connecting portion of the first supply pipe 101 and the second supply pipe 102 is formed flat, and the flow channel shape changes from a circular shape to an elongated rectangular shape, thereby reducing the flow channel area. It is shown. This is to increase the flow velocity and form a strong swirling flow inside the combustion tube 100 .

第１ガス体Ｇ１、第２ガス体Ｇ２は、燃料、燃焼用酸化剤ガス、燃料と燃焼用酸化剤ガスとが予混合された予混合ガスのいずれかから、それぞれ選択することができる。本実施形態１では、例えば、第１ガス体Ｇ１を燃料とし第２ガス体Ｇ２を燃焼用酸化剤ガスとする第１の組み合わせ、第１ガス体Ｇ１を燃焼用酸化剤ガスとし第２ガス体Ｇ２を燃料とする第２の組み合わせ、第１ガス体Ｇ１および第２ガス体Ｇ２を両方とも予混合ガスとする第３の組み合わせなどを選択することができる。なお、第１の組み合わせおよび第２の組み合わせを選択した場合には、燃焼管１００内において形成される旋回流により燃料と燃焼用酸化剤ガスとが混合される。なお、第１供給管１０１、第２供給管１０２は、個数を増減することができる。また、他の供給管からの流れで旋回が得られていれば、旋回を伴わない供給方法でも、燃焼管１００に対して所定のガス体を供給することができる。 The first gas body G1 and the second gas body G2 can each be selected from fuel, oxidant gas for combustion, and premixed gas in which fuel and oxidant gas for combustion are premixed. In the first embodiment, for example, a first combination in which the first gas body G1 is the fuel and the second gas body G2 is the combustion oxidant gas, and the first gas body G1 is the combustion oxidant gas and the second gas body A second combination in which G2 is the fuel, a third combination in which both the first gas body G1 and the second gas body G2 are premixed gases, and the like can be selected. When the first combination and the second combination are selected, the swirling flow formed in the combustion tube 100 mixes the fuel and the oxidant gas for combustion. The number of first supply pipes 101 and second supply pipes 102 can be increased or decreased. Further, if swirling is obtained by the flow from other supply pipes, a predetermined gas body can be supplied to the combustion pipe 100 even by a supply method that does not involve swirling.

点火プラグ１０３は、燃焼管１００の基端部に設けられている。図１～図３では、燃焼管１００の基端開口部から点火プラグ１０３の着火部（不図示）が挿通され、点火プラグ１０３によって燃焼管１００の基端開口部が閉塞されている例が示されている。なお、上述した第１供給管１０１および第２供給管１０２は、良好な保炎性をもたらす長い管状火炎Ｆを得るために、燃焼管１００の基端部寄りに取り付けられている。点火プラグ１０３は、中心絶縁電極だけを第１供給管１０１、第２供給管１０２の取り付け位置付近まで長めに突き出し、中心絶縁電極先端から燃焼管１００の内壁への放電により、点火を実現すると良い。 A spark plug 103 is provided at the proximal end of the combustion tube 100 . FIGS. 1 to 3 show an example in which an ignition portion (not shown) of a spark plug 103 is inserted through the base end opening of the combustion pipe 100, and the base end opening of the combustion pipe 100 is blocked by the spark plug 103. It is The above-described first supply pipe 101 and second supply pipe 102 are attached near the proximal end of the combustion pipe 100 in order to obtain a long tubular flame F that provides good flame stability. In the ignition plug 103, only the central insulated electrode protrudes longer to the vicinity of the mounting position of the first supply pipe 101 and the second supply pipe 102, and ignition is realized by discharge from the tip of the central insulated electrode to the inner wall of the combustion pipe 100. .

バーナユニット部１０は、第１供給管１０１および第２供給管１０２を介して上述の組み合わせによる第１ガス体Ｇ１および第２ガス体Ｇ２を燃焼管１００内に供給し、燃焼管１００の内壁面に沿って旋回する燃料に点火プラグ１０３にて着火することにより、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料を旋回燃焼させ、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に管状火炎Ｆを噴出させることができる。なお、後述の実験例に示すように、上記構成によるバーナユニット部１０によれば、空気などの燃焼用酸化剤ガスの存在下にて難燃性ガスであるアンモニアガスを燃料に用いた場合でも、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に管状火炎Ｆを噴出させることができる。 The burner unit section 10 supplies the first gas body G1 and the second gas body G2 in the above combination into the combustion tube 100 via the first supply pipe 101 and the second supply pipe 102, and the inner wall surface of the combustion pipe 100. By igniting the fuel swirling along the path with the spark plug 103, the fuel is swirlingly burned in the presence of the combustion oxidant gas, and the tubular flame F is ejected outward from the tip opening 100a of the combustion tube 100. be able to. As shown in an experimental example described later, according to the burner unit 10 configured as described above, even when ammonia gas, which is a flame-retardant gas, is used as a fuel in the presence of an oxidant gas for combustion such as air, , the tubular flame F can be ejected outward from the tip opening 100 a of the combustion tube 100 .

バーナ１は、上述したバーナユニット部１０を複数または単数有している。本実施形態１は、バーナ１が、同構成のバーナユニット部１０を２個有している例を示している。ここで、バーナ１は、管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている。本実施形態１では、２個のバーナユニット部１０によって２個の管状火炎Ｆが形成されるが、その２個の管状火炎Ｆの内部空間がいずれも外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されている。なお、上記「管状火炎Ｆの内部空間がいずれも外部空間から閉ざされた状態」とは、外部空気や冷却燃焼ガスやその成分が管状火炎Ｆの内部に逆流しない状態のことをいう。以下、これについて具体的に説明する。 The burner 1 has a plurality or a single burner unit section 10 described above. Embodiment 1 shows an example in which the burner 1 has two burner unit portions 10 having the same configuration. Here, the burner 1 is configured to burn in a state where the inner space of the tubular flame F is closed from the outer space of the tubular flame F. In the first embodiment, the two tubular flames F are formed by the two burner unit portions 10, and the internal spaces of the two tubular flames F are closed off from the external space. is configured to The above-mentioned ``state in which the inner space of the tubular flame F is closed from the outer space'' means a state in which the outer air, the cooling combustion gas, and their components do not flow back into the tubular flame F. This will be described in detail below.

本実施形態１において、バーナ１は、図１～図３に例示されるように、筒状の主ダクト部１１を有している。主ダクト部１１は、一端部が開放されている。図１～図３では、主ダクト部１１は、バーナユニット部１０の燃焼管１００よりも大径に形成されている例が示されている。主ダクト部１１は、例えば、ステンレスなどの金属材料あるいはセラミックなどの耐熱材料などより構成することができる。なお、主ダクト部１１の両端部のうち、燃焼ガスＣを噴出させる側の端部が一端部であり、一端部と反対側の端部が他端部である。主ダクト部１１の他端部は、閉塞されていてもよいし、開放されていてもよい。本実施形態１では、図１～図３に例示されるように、主ダクト部１１の他端部がキャップ部１１１により閉塞されている。 In Embodiment 1, the burner 1 has a tubular main duct portion 11, as illustrated in FIGS. One end of the main duct portion 11 is open. 1 to 3 show an example in which the main duct portion 11 is formed to have a larger diameter than the combustion tube 100 of the burner unit portion 10. FIG. The main duct portion 11 can be made of, for example, a metal material such as stainless steel or a heat-resistant material such as ceramic. Of the two end portions of the main duct portion 11, the end portion on the side from which the combustion gas C is ejected is the one end portion, and the end portion on the opposite side to the one end portion is the other end portion. The other end of the main duct portion 11 may be closed or open. In Embodiment 1, the other end of the main duct portion 11 is closed by a cap portion 111, as illustrated in FIGS.

バーナ１が有する複数または単数のバーナユニット部１０（具体的には２個のバーナユニット部１０）は、主ダクト部１１の筒壁に取り付けられている。具体的には、主ダクト部１１内に複数または単数のバーナユニット部１０（具体的には２個のバーナユニット部１０）の燃焼管１００の先端開口部１００ａが連通されている。バーナ１は、主ダクト部１１内において、各管状火炎Ｆ同士が衝突するように構成されている。図１～図３では、２個の管状火炎Ｆ同士が正面で衝突する例が示されている。本実施形態１では、このような構成を採用することにより、管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態とされる。 A plurality of or a single burner unit portion 10 (specifically, two burner unit portions 10 ) of the burner 1 are attached to the cylindrical wall of the main duct portion 11 . Specifically, the leading end openings 100a of the combustion tubes 100 of a plurality of or a single burner unit portion 10 (specifically, two burner unit portions 10) communicate with the main duct portion 11. As shown in FIG. The burner 1 is configured so that the tubular flames F collide with each other inside the main duct portion 11 . FIGS. 1 to 3 show an example in which two tubular flames F collide head-on. In the first embodiment, the inner space of the tubular flame F is closed from the outer space of the tubular flame F by adopting such a configuration.

ここで、管状火炎Ｆの内部空間が外部空間と繋がった開放状態で燃焼するように構成されている場合には、旋回流によって形成される管状火炎Ｆの内部空間は通常負圧になるために、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎Ｆの内部空間に流入し、管状火炎Ｆの保炎性が悪くなる。これに対し、本実施形態１のバーナ１は、上記のように管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されているので、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎Ｆの内部空間に流入し難くなり、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に噴出される管状火炎Ｆの保炎性を高めることができる。 Here, when the inner space of the tubular flame F is configured to burn in an open state connected to the outer space, the inner space of the tubular flame F formed by the swirling flow is normally under a negative pressure. , the external air, the cooled combustion gas, or their components flow into the inner space of the tubular flame F, and the flame holding property of the tubular flame F deteriorates. On the other hand, the burner 1 of Embodiment 1 is configured so that the inner space of the tubular flame F burns in a state closed from the outer space of the tubular flame F as described above. Combustion gas or its components are less likely to flow into the inner space of the tubular flame F, and the flame stability of the tubular flame F ejected outward from the tip opening 100a of the combustion tube 100 can be enhanced.

本実施形態１では、各バーナユニット部１０は、各燃焼管１００の管軸線が主ダクト部１１の筒軸線上またはその近傍において交わるように配置されている。なお、上記近傍とは、各燃焼管１００の管軸線が厳密に主ダクト部１１の筒軸線上において交わることを要求するものではないことを意図するものである。また、各燃焼管１００の管軸線は、いずれも同一面内に配置されている。上記各構成によれば、主ダクト部１１内における各管状火炎Ｆ同士の衝突をより確実なものとすることができる。図１～図３では、２個のバーナユニット部１０が、主ダクト部１１の筒壁周方向において互いに対向するように配置されている例が示されている。この２個のバーナユニット部１０は、各燃焼管１００の管軸線が主ダクト部１１の筒軸線と垂直に交わるとともに、各管軸線が同軸となるように配置されているといえる。 In Embodiment 1, each burner unit portion 10 is arranged so that the tube axis of each combustion tube 100 intersects on or near the cylinder axis of the main duct portion 11 . It should be noted that the term "in the vicinity" does not mean that the tube axes of the combustion tubes 100 strictly intersect on the tube axis of the main duct portion 11 . Further, the tube axes of the respective combustion tubes 100 are arranged in the same plane. According to the above configurations, the collision between the tubular flames F in the main duct portion 11 can be made more reliable. 1 to 3 show an example in which two burner unit portions 10 are arranged so as to face each other in the circumferential direction of the tubular wall of the main duct portion 11. FIG. It can be said that the two burner unit sections 10 are arranged so that the tube axis of each combustion tube 100 intersects perpendicularly with the tube axis of the main duct section 11 and the tube axes are coaxial.

なお、後述する他の実施形態も含めて本開示のバーナ１において、バーナユニット部１０の個数が複数の場合、各バーナユニット部１０同士は、全く同じものでなくともよい。例えば、各バーナユニット部１０は、同一の寸法である必要はなく、また、第１供給管１０１および第２供給管１０２の個数や、第１供給管１０１および第２供給管１０２に供給するガス体の種類、旋回方向、ガス体の供給方法も同一である必要はなく、主ダクト部１１への取り付け方も同じである必要はない。 In addition, in the burner 1 of the present disclosure, including other embodiments described later, when the number of burner unit portions 10 is plural, the burner unit portions 10 may not be exactly the same. For example, each burner unit portion 10 does not need to have the same dimensions, and the number of first supply pipes 101 and second supply pipes 102 and the gas supplied to the first supply pipes 101 and second supply pipes 102 The type of body, the direction of rotation, and the method of supplying the gas body do not need to be the same, and the method of attachment to the main duct portion 11 does not need to be the same either.

また、本実施形態１では、主ダクト部１１の他端部をガス密に閉塞するキャップ部１１１における主ダクト部１１内側の表面に、衝突した管状火炎Ｆの逃げ場となる溝部１１１ａが形成されている。この構成によれば、各管状火炎Ｆ同士の衝突によって広がる衝突火炎ＣＦがキャップ部１１１に当たるのを抑制することができ、衝突火炎ＣＦの形成を阻害し難くなる。 Further, in the first embodiment, a groove portion 111a is formed on the inner surface of the main duct portion 11 in the cap portion 111 that gas-tightly closes the other end portion of the main duct portion 11, and serves as an escape for the collided tubular flame F. there is According to this configuration, it is possible to suppress the impingement flame CF, which spreads due to the collision of the tubular flames F, from hitting the cap portion 111, and it becomes difficult to hinder the formation of the impingement flame CF.

なお、衝突火炎ＣＦがキャップ部１１１に当たらないように衝突火炎ＣＦとキャップ部１１１との間の空間を十分にとることもできる。しかしながら、この場合には、燃焼管１００の管長さを長くする必要があるため、バーナ１が大型化する。上記構成によれば、燃焼管１００の管長さを短くしてバーナ１の小型化を図りつつ、衝突火炎ＣＦの形成がキャップ部１１１によって阻害されないようにすることができる。 A sufficient space can be provided between the impinging flames CF and the cap portion 111 so that the impinging flames CF do not hit the cap portion 111 . However, in this case, the length of the combustion tube 100 needs to be increased, so the size of the burner 1 is increased. According to the above configuration, it is possible to reduce the length of the combustion tube 100 and reduce the size of the burner 1 while preventing the formation of the impingement flame CF from being hindered by the cap portion 111 .

（実施形態２）
実施形態２のバーナについて、図４を用いて説明する。なお、実施形態２以降において用いられる符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。 (Embodiment 2)
A burner of Embodiment 2 will be described with reference to FIG. It should be noted that, of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the previously described embodiments represent the same components and the like as those in the previously described embodiments, unless otherwise specified.

図４に例示されるように、本実施形態２のバーナ１は、３個以上の複数のバーナユニット部１０を有している。複数のバーナユニット部１０は、主ダクト部１１の筒壁周方向に配置されている。図４では、具体的には、バーナ１が３個のバーナユニット部１０を有しており、主ダクト部１１の筒壁周方向を三等分する位置に各バーナユニット部１０がそれぞれ配置されている例が示されている。 As illustrated in FIG. 4, the burner 1 of Embodiment 2 has a plurality of burner unit portions 10 of three or more. A plurality of burner unit portions 10 are arranged in the circumferential direction of the cylinder wall of the main duct portion 11 . Specifically, in FIG. 4, the burner 1 has three burner unit portions 10, and each burner unit portion 10 is arranged at a position that divides the cylindrical wall circumferential direction of the main duct portion 11 into three equal parts. An example is shown.

本実施形態２のバーナ１は、複数のバーナユニット部１０の各管状火炎Ｆ同士が主ダクト部１１内において衝突し、衝突火炎ＣＦが形成される。本実施形態２のバーナ１は、各管状火炎Ｆの内部空間が外部空間から閉ざされた状態で燃焼するように構成されているので、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が各管状火炎Ｆの内部空間に流入し難くなり、各燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に噴出される各管状火炎Ｆの保炎性を高めることができる。 In the burner 1 of the second embodiment, the tubular flames F of the plurality of burner unit portions 10 collide with each other inside the main duct portion 11 to form the collision flames CF. Since the burner 1 of Embodiment 2 is constructed so that the inner space of each tubular flame F burns in a state closed from the outer space, the outer air, the cooling combustion gas, or the components thereof are used in each tubular flame F. It becomes difficult for the flames to flow into the internal space, and the flame stability of each tubular flame F ejected outward from the tip opening 100a of each combustion tube 100 can be enhanced.

なお、本実施形態２では、主ダクト部１１の筒壁周方向に複数のバーナユニット部１０を配置した例を示したが、各バーナユニット部１０が噴出する各管状火炎Ｆ同士を衝突させ、各管状火炎Ｆの内部空間が外部空間から閉ざされた状態で燃焼させることができれば、複数のバーナユニット部１０の配置は、特に限定されるものではない。 In the second embodiment, an example in which a plurality of burner unit portions 10 are arranged in the circumferential direction of the cylinder wall of the main duct portion 11 is shown. The arrangement of the plurality of burner unit sections 10 is not particularly limited as long as each tubular flame F can be burned in a state where the inner space thereof is closed from the outer space.

例えば、複数のバーナユニット部１０は、例えば、各バーナユニット部１０が噴出する各管状火炎Ｆ同士が衝突するように、主ダクト部１１の筒軸線方向などに配置することもできる。 For example, the plurality of burner unit portions 10 can be arranged in the axial direction of the main duct portion 11 so that the tubular flames F emitted by the burner unit portions 10 collide with each other.

その他の構成および作用効果については、実施形態１のバーナ１と同様であり、また、他の実施形態のバーナ１の説明も適宜参照することが可能である。 Other configurations and effects are the same as those of the burner 1 of Embodiment 1, and it is also possible to appropriately refer to the descriptions of the burners 1 of other embodiments.

（実施形態３）
実施形態３のバーナについて、図５～図７を用いて説明する。 (Embodiment 3)
A burner according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG.

図５～図７に例示されるように、本実施形態３のバーナ１において、各バーナユニット部１０は、各燃焼管１００の管軸線が主ダクト部１１の一端開口部側に向かって斜めに傾斜するように配置されている。したがって、各燃焼管１００の管軸線は、同一面内にはない。 As illustrated in FIGS. 5 to 7, in the burner 1 of the third embodiment, each burner unit portion 10 has a pipe axis line of each combustion tube 100 obliquely toward one end opening side of the main duct portion 11. arranged to be slanted. Therefore, the tube axis of each combustion tube 100 is not in the same plane.

本実施形態３のバーナ１によれば、各バーナユニット部１０による各管状火炎Ｆは、主ダクト部１１の一端開口部側に向かって斜めに傾斜して形成される。そして、上記斜めに傾斜して形成された各管状火炎Ｆ同士が衝突し、衝突火炎ＣＦが形成される。 According to the burner 1 of Embodiment 3, each tubular flame F by each burner unit portion 10 is obliquely formed toward the one end opening side of the main duct portion 11 . Then, the obliquely inclined tubular flames F collide with each other to form a collision flame CF.

そのため、本実施形態３のバーナ１によれば、実施形態１のバーナ１に比べ、主ダクト部１１内の燃焼ガスＣが一端開口部に向かって流れやすくなる。それ故、本実施形態３のバーナ１は、主ダクト部１１内の燃焼ガスＣの排出（噴出）を効率良く実施することが可能になる。 Therefore, according to the burner 1 of Embodiment 3, compared with the burner 1 of Embodiment 1, the combustion gas C in the main duct portion 11 is easier to flow toward the opening at one end. Therefore, the burner 1 of Embodiment 3 can efficiently discharge (spout) the combustion gas C in the main duct portion 11 .

（実施形態４）
実施形態４のバーナについて、図８を用いて説明する。 (Embodiment 4)
A burner according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG.

図８に例示されるように、本実施形態４のバーナ１において、各バーナユニット部１０は、各燃焼管１００の管軸線が段違いとなるように配置されている。図８では、各バーナユニット部１０が、主ダクト部１１の筒軸線に垂直な面内において２つの管軸線が段違いとなるように配置されている例が示されている。より具体的には、主ダクト部１１の筒軸線に垂直な面内において２つの管軸線は平行に配置されており、２つの管軸線の間に主ダクト部１１の筒軸線が配置されている。 As illustrated in FIG. 8, in the burner 1 of Embodiment 4, each burner unit portion 10 is arranged such that the tube axes of the combustion tubes 100 are uneven. FIG. 8 shows an example in which each burner unit section 10 is arranged such that two tube axes are uneven in a plane perpendicular to the tube axis of the main duct section 11 . More specifically, two pipe axes are arranged in parallel in a plane perpendicular to the pipe axis of the main duct portion 11, and the pipe axis of the main duct portion 11 is arranged between the two pipe axes. .

本実施形態４のバーナ１によれば、主ダクト部１１内において、各バーナユニット部１０による各管状火炎Ｆが段違いに形成される。そして、上記段違いに形成された各管状火炎Ｆ同士が衝突し、衝突火炎ＣＦが形成される。この場合、上記段違いに形成された各管状火炎Ｆに起因して、主ダクト部１１内において燃焼ガスＣが旋回して流れるようになる。 According to the burner 1 of Embodiment 4, in the main duct portion 11, each tubular flame F by each burner unit portion 10 is formed at different levels. Then, the tubular flames F formed on different levels collide with each other to form a collision flame CF. In this case, due to the tubular flames F formed on different levels, the combustion gas C swirls and flows in the main duct portion 11 .

そのため、本実施形態４のバーナ１によれば、主ダクト部１１内における各管状火炎Ｆ、衝突火炎ＣＦの燃焼状態を改善する効果が得られ、燃料の燃え残りを低減させることが可能になる。 Therefore, according to the burner 1 of the fourth embodiment, it is possible to obtain the effect of improving the combustion state of each tubular flame F and the collision flame CF in the main duct portion 11, and it is possible to reduce unburned fuel. .

（実施形態５）
実施形態５のバーナについて、図９および図１０を用いて説明する。 (Embodiment 5)
A burner of Embodiment 5 will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG.

図９および図１０に例示されるように、本実施形態５のバーナ１は、主ダクト部１１の他端部が開放されている。つまり、本実施形態５のバーナ１は、主ダクト部１１の両端部が開放されており、主ダクト部１１の他端部はキャップ部１１１により閉塞されていない。 As illustrated in FIGS. 9 and 10, in the burner 1 of Embodiment 5, the other end of the main duct portion 11 is open. That is, in the burner 1 of Embodiment 5, both ends of the main duct portion 11 are open, and the other end of the main duct portion 11 is not closed by the cap portion 111 .

この構成によれば、図９および図１０に例示されるように、主ダクト部１１の他端部から一端部に向かって、燃料、燃焼用酸化剤ガス、または、これらが予混合された予混合ガスより構成される主ガスＭＧが流れるように構成することができる。この構成によれば、主ダクト部１１内に形成される衝突火炎ＣＦを種火として保持して火炎のボリュームを増加させることが可能となり、主ダクト部１１の一端部から噴出される燃焼ガスＣの噴出力を増大させることが可能となる。 According to this configuration, as exemplified in FIGS. 9 and 10, fuel, oxidant gas for combustion, or a premixed mixture of these fuel, oxidizing gas, or a premixed gas of these gases flows from the other end to the one end of the main duct portion 11 . It can be constructed so that the main gas MG composed of the mixed gas flows. According to this configuration, it is possible to increase the volume of the flame by holding the impingement flame CF formed in the main duct portion 11 as a pilot flame, and the combustion gas C ejected from the one end portion of the main duct portion 11. It is possible to increase the ejection force of

また、本実施形態５のバーナ１は、主ダクト部１１の他端部が開放されるとともに、主ダクト部１１内を主ガスＭＧが流れるように構成された状態において、図９および図１０に例示されるように、主ダクト部１１内を流れる主ガスＭＧから、各管状火炎Ｆ同士の衝突によって形成される衝突火炎ＣＦを守る保炎ガード１１２が設けられている。 9 and 10 in a state where the other end of the main duct portion 11 is opened and the main gas MG flows through the main duct portion 11. As illustrated, a flame stabilization guard 112 is provided to protect the collision flames CF formed by the collision of the tubular flames F from the main gas MG flowing in the main duct portion 11 .

主ダクト部１１内に主ガスＭＧの流れがある場合には、主ガスＭＧによって衝突火炎ＣＦの形成が妨げられることが生じうる。これに対して、本実施形態５のバーナ１によれば、保炎ガード１１２により主ガスＭＧの流れから衝突火炎ＣＦが守られ、衝突火炎ＣＦの形成が妨げられ難くなる。そのため、本実施形態５のバーナ１によれば、主ダクト部１１から噴出される燃焼ガスＣの出力を調整しやすくなる。 When the main gas MG flows in the main duct portion 11, the main gas MG may hinder the formation of the impinging flames CF. In contrast, according to the burner 1 of the fifth embodiment, the flame-stabilizing guard 112 protects the impingement flames CF from the flow of the main gas MG, and the formation of the impingement flames CF is less likely to be hindered. Therefore, according to the burner 1 of Embodiment 5, it becomes easier to adjust the output of the combustion gas C ejected from the main duct portion 11 .

保炎ガード１１２は、例えば、ステンレスなどの金属材料やセラミックなどより構成することができる。保炎ガード１１２の形状は、上記作用効果が得られる限り、特に限定されるものではない。 The flame stabilization guard 112 can be made of, for example, a metal material such as stainless steel or ceramics. The shape of the flame stabilizing guard 112 is not particularly limited as long as the above effects can be obtained.

図９および図１０では、一方のバーナユニット部１０における燃焼管１００の先端部から主ダクト部１１の他端部側に傾斜する第１傾斜面１１２ａと、他方のバーナユニット部１０における燃焼管１００の先端部から主ダクト部１１の他端部側に傾斜して第１傾斜面１１２ａの先端部に連結される第２傾斜面１１２ｂとを有する保炎ガード１１２が例示されている。図９および図１０に例示される保炎ガード１１２によれば、主ガスＭＧの流れから衝突火炎ＣＦを守ること以外にも、保炎ガード１１２に当たった主ガスＭＧを第１傾斜面１１２ａ側と第２傾斜面１１２ｂ側とに分けて流すことが可能となり、主ガスＭＧの流れを極力妨げないようにすることができる。 9 and 10, a first inclined surface 112a inclined from the tip of the combustion tube 100 in one burner unit section 10 toward the other end of the main duct section 11, and the combustion tube 100 in the other burner unit section 10 and a second inclined surface 112b that inclines from the tip of the main duct portion 11 toward the other end of the main duct portion 11 and is connected to the tip of the first inclined surface 112a. According to the flame stabilization guard 112 illustrated in FIGS. 9 and 10, in addition to protecting the impingement flame CF from the flow of the main gas MG, the main gas MG striking the flame stabilization guard 112 is directed toward the first inclined surface 112a. and the second inclined surface 112b side, so that the flow of the main gas MG can be prevented as much as possible.

なお、図９および図１０に図示はされていないが、保炎ガード１１２は、例えば、第１傾斜面１１２ａおよび第２傾斜面１１２ｂにおける燃焼管１００側の各基端部に、燃焼管１００の外周壁の周方向に篏合させる篏合部をそれぞれ設け、ばね弾性力など利用して、各篏合部を各燃焼管１００の外周壁に取り付けることができる（例えば、実験例で示す図２５参照）。この構成によれば、バーナユニット部１０に保炎ガード１１２を着脱自在とすることができるので、必要に応じて保炎ガード１１２の取り付け、取り外しを行うことができる。 Although not shown in FIGS. 9 and 10, the flame stabilization guard 112 is attached to the combustion tube 100 at each base end of the first inclined surface 112a and the second inclined surface 112b. It is possible to provide each fitting portion for fitting in the circumferential direction of the outer peripheral wall, and attach each fitting portion to the outer peripheral wall of each combustion tube 100 by utilizing spring elastic force (for example, FIG. 25 shown in the experimental example). reference). According to this configuration, the flame holding guard 112 can be detachably attached to the burner unit section 10, so that the flame holding guard 112 can be attached and detached as required.

（実施形態６）
実施形態６のバーナについて、図１１および図１２を用いて説明する。 (Embodiment 6)
The burner of Embodiment 6 will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG.

図１１および図１２に例示されるように、本実施形態６のバーナ１は、実施形態５のバーナ１と同様に、主ダクト部１１の他端部が開放されるとともに、主ダクト部１１内を主ガスＭＧが流れるように構成されている。 As illustrated in FIGS. 11 and 12, the burner 1 of the sixth embodiment has the other end of the main duct portion 11 open and the inside of the main duct portion 11 is opened, similarly to the burner 1 of the fifth embodiment. main gas MG flows through.

本実施形態６のバーナ１は、このように構成された状態において、図１１および図１２に例示されるように、各管状火炎Ｆ同士の衝突によって形成される衝突火炎ＣＦよりも主ガスＭＧの流れの上流側に循環流生成器１１３が設けられている。循環流生成器１１３は、主ガスＭＧの循環流を生成するものである。 In the burner 1 of the sixth embodiment configured in this way, as illustrated in FIGS. A circulation flow generator 113 is provided upstream of the flow. The circulating flow generator 113 generates a circulating flow of the main gas MG.

主ダクト部１１内に主ガスの流れがある場合には、主ガスＭＧによって衝突火炎ＣＦの形成が妨げられることが生じうる。これに対して、本実施形態６のバーナ１によれば、衝突火炎ＣＦよりも主ガスＭＧの流れの上流側に循環流生成器１１３を設けたことにより、循環流生成器１１３の下流側に（循環流生成器１１３と衝突火炎ＣＦとの間）に、主ガスＭＧの循環流が生成し、主ガスＭＧの流れの穏やかな領域ができる。そのため、勢いの強い主ガスＭＧが直接、衝突火炎ＣＦにぶつかることがなくなり、主ガスＭＧの流れから衝突火炎ＣＦが守られ、衝突火炎ＣＦの形成が妨げられ難くなる。そのため、本実施形態６のバーナ１によれば、主ダクト部１１から噴出される燃焼ガスＣの出力を調整しやすくなる。 When the main gas flows in the main duct portion 11, the main gas MG may hinder the formation of the impinging flames CF. On the other hand, according to the burner 1 of Embodiment 6, since the circulation flow generator 113 is provided upstream of the flow of the main gas MG from the collision flame CF, A circulating flow of the main gas MG is generated (between the circulating flow generator 113 and the collision flame CF), and a region where the flow of the main gas MG is gentle is created. Therefore, the strong main gas MG does not directly collide with the impinging flames CF, the impinging flames CF are protected from the flow of the main gas MG, and the formation of the impinging flames CF is less likely to be hindered. Therefore, according to the burner 1 of Embodiment 6, it becomes easier to adjust the output of the combustion gas C ejected from the main duct portion 11 .

循環流生成器１１３は、例えば、ステンレスなどの金属材料やセラミックなどより構成することができる。循環流生成器１１３の形状は、上記作用効果が得られる限り、特に限定されるものではない。 The circulating flow generator 113 can be made of, for example, a metal material such as stainless steel or ceramics. The shape of the circulating flow generator 113 is not particularly limited as long as the above effects can be obtained.

図１１および図１２では、主ガスＭＧの流れを主ダクト部１１の内壁側寄りに流れるように分ける傾斜面部１１３ａと、傾斜面部１１３ａにおける主ダクト部１１の一端部側に設けられた本体部１１３ｂとを有する循環流生成器１１３が例示されている。図１１および図１２に例示される循環流生成器１１３によれば、傾斜面部１１３ａにより主ガスＭＧの流れが主ダクト部１１の内壁側寄りに流れるように分けられ、分流した主ガスＭＧの一部は、傾斜面部１１３ａの後段部にある本体部１１３ｂの下流側の空間に流れ込む。そのため、この循環流生成器１１３を有するバーナ１によれば、循環流生成器１１３の下流側における主ガスＭＧの循環流の生成を確実なものとすることができる。この際、図１１および図１２に例示されるように、本体部１１３ｂにおける衝突火炎ＣＦ側の面が、主ガスＭＧの流れの上流側に窪んでいる場合には、その窪みによって形成される空間に循環流を保持しやすくなり、上述した作用効果を高めることが可能となる。 11 and 12, an inclined surface portion 113a that divides the flow of the main gas MG toward the inner wall side of the main duct portion 11, and a body portion 113b that is provided on one end portion side of the main duct portion 11 in the inclined surface portion 113a. A circulating flow generator 113 is illustrated having a . According to the circulating flow generator 113 illustrated in FIGS. 11 and 12, the flow of the main gas MG is divided by the inclined surface portion 113a so as to flow toward the inner wall side of the main duct portion 11. flow into the space on the downstream side of the body portion 113b at the rear stage of the inclined surface portion 113a. Therefore, according to the burner 1 having the circulating flow generator 113, it is possible to reliably generate the circulating flow of the main gas MG on the downstream side of the circulating flow generator 113. At this time, as illustrated in FIGS. 11 and 12, when the surface of the body portion 113b on the side of the impingement flame CF is recessed upstream of the flow of the main gas MG, the space formed by the recess It becomes easy to maintain the circulating flow, and it is possible to enhance the above-described effects.

なお、図１１および図１２に図示はされていないが、循環流生成器１１３は、例えば、循環流生成器１１３を支持可能な支持部材を介して主ダクト部１１の内壁面などに取り付けることができる。 Although not shown in FIGS. 11 and 12, the circulating flow generator 113 can be attached to the inner wall surface of the main duct section 11 via a support member capable of supporting the circulating flow generator 113, for example. can.

その他の構成および作用効果については、実施形態５のバーナ１と同様であり、また、他の実施形態のバーナ１の説明も適宜参照することが可能である。 Other configurations and effects are the same as those of the burner 1 of Embodiment 5, and it is also possible to appropriately refer to the descriptions of the burners 1 of other embodiments.

（実施形態７）
実施形態７のバーナについて、図１３および図１４を用いて説明する。 (Embodiment 7)
A burner of Embodiment 7 will be described with reference to FIGS. 13 and 14. FIG.

図１３および図１４に例示されるように、本実施形態７のバーナ１は、実施形態５のバーナ１と同様に、主ダクト部１１の他端部が開放されるとともに、主ダクト部１１内を主ガスＭＧが流れるように構成されている。 As illustrated in FIGS. 13 and 14, in the burner 1 of Embodiment 7, the other end of the main duct portion 11 is opened and the inside of the main duct portion 11 is opened, similarly to the burner 1 of Embodiment 5. main gas MG flows through.

本実施形態７のバーナ１は、このように構成された状態において、図１３および図１４に例示されるように、各管状火炎Ｆ同士の衝突によって形成される衝突火炎ＣＦよりも主ガスＭＧの流れの上流側に、旋回羽根１１４が設けられている。旋回羽根１１４は、主ダクト部１１の他端部から主ダクト部１１内に流入する主ガスＭＧを旋回させるものである。 In the burner 1 of the seventh embodiment configured in this way, as illustrated in FIGS. A swirl vane 114 is provided upstream of the flow. The swirl vane 114 swirls the main gas MG flowing into the main duct portion 11 from the other end portion of the main duct portion 11 .

本実施形態７のバーナ１によれば、旋回羽根１１４により、旋回羽根１１４を通過した主ガスＭＧは、旋回して流れるようになる。そのため、本実施形態７のバーナ１によれば、主ダクト部１１内における各管状火炎Ｆ、衝突火炎ＣＦの燃焼状態を改善する効果が得られ、燃料の燃え残りを低減させることが可能になる。 According to the burner 1 of Embodiment 7, the main gas MG that has passed through the swirl vanes 114 swirls and flows due to the swirl vanes 114 . Therefore, according to the burner 1 of Embodiment 7, the effect of improving the combustion state of each tubular flame F and the collision flame CF in the main duct portion 11 can be obtained, and it is possible to reduce unburned fuel. .

旋回羽根１１４は、例えば、ステンレスなどの金属材料やセラミックなどより構成することができる。旋回羽根１１４の形状は、上記作用効果が得られる限り、特に限定されるものではない。 The swirl vane 114 can be made of, for example, a metal material such as stainless steel or ceramics. The shape of swirl vane 114 is not particularly limited as long as the above effects can be obtained.

図１３および図１４では、中心部にボス部１１４ａを有する旋回羽根１１４が例示されている。ボス部１１４ａの中心軸（旋回羽根１１４の中心軸）は、主ダクト部１１の筒軸線と同軸に配置されている。図１３および図１４に例示されるバーナ１は、旋回羽根１１４のボス部１１４ａにより、ボス部１１４ａの下流側に主ガスＭＧの循環流を生成させることができる。この構成によれば、旋回羽根１１４のボス部１１４ａを、実施形態６にて説明した循環流生成器１１３として作用させることができる。そのため、この構成によれば、主ダクト部１１内に流入する主ガスＭＧに旋回を与えることができるとともに、ボス部１１４ａによる循環流生成作用により、ボス部１１４ａの下流側に（ボス部１１４ａと衝突火炎ＣＦとの間）に、主ガスＭＧの循環流を生成させて主ガスＭＧの流れから衝突火炎ＣＦを守ることが可能となる。 13 and 14 illustrate a swirl vane 114 having a boss 114a at its center. The central axis of the boss portion 114 a (the central axis of the swirl vanes 114 ) is arranged coaxially with the cylinder axis of the main duct portion 11 . The burner 1 illustrated in FIGS. 13 and 14 can generate a circulation flow of the main gas MG downstream of the boss portion 114a of the swirl vane 114 by the boss portion 114a. According to this configuration, the boss portion 114a of the swirl vane 114 can act as the circulation flow generator 113 described in the sixth embodiment. Therefore, according to this configuration, the main gas MG flowing into the main duct portion 11 can be swirled, and the circulating flow generating action of the boss portion 114a causes the downstream side of the boss portion 114a (to the downstream side of the boss portion 114a). It is possible to protect the collision flames CF from the flow of the main gas MG by generating a circulating flow of the main gas MG between the collision flames CF.

なお、図１３および図１４に図示はされていないが、旋回羽根１１４は、例えば、旋回羽根１１４を支持可能な支持部材を介して主ダクト部１１の内壁面などに取り付けることができる。また、図１３および図１４に例示するように、必要に応じて、実施形態５にて説明した保炎ガード１１２を設けることも可能である。 Although not shown in FIGS. 13 and 14, the swirl vane 114 can be attached to the inner wall surface of the main duct portion 11, for example, via a support member capable of supporting the swirl vane 114. Also, as illustrated in FIGS. 13 and 14, it is possible to provide the flame stabilization guard 112 described in the fifth embodiment, if necessary.

（実施形態８）
実施形態８のバーナについて、図１５および図１６を用いて説明する。 (Embodiment 8)
The burner of Embodiment 8 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. FIG.

図１５および図１６に例示されるように、本実施形態８のバーナ１は、バーナユニット部１０を単数（１個）有している。そして、本実施形態８のバーナ１では、主ダクト部１１内において、管状火炎Ｆが主ダクト部１１の筒内壁に衝突するように構成されている。 As illustrated in FIGS. 15 and 16, the burner 1 of the eighth embodiment has a singular (one) burner unit portion 10 . In the burner 1 of the eighth embodiment, the tubular flame F collides with the inner wall of the main duct portion 11 inside the main duct portion 11 .

本実施形態８のバーナ１によれば、管状火炎Ｆの先端部が主ダクト部１１の筒内壁によって蓋をされたような状態となる。そのため、本実施形態８のバーナ１は、管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態で燃焼することができる。したがって、本実施形態８のバーナ１は、バーナユニット部１０が単数であっても、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎Ｆの内部空間に流入し難くなり、管状火炎Ｆの内部空間は高温の燃焼ガスで満たされるため、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に噴出される管状火炎Ｆの保炎性を高めることができる。また、本実施形態８のバーナ１は、比較的簡単な構成であるため、比較的低コストで、管状火炎Ｆの保炎性を高めることができる。 According to the burner 1 of the eighth embodiment, the tip of the tubular flame F is covered by the inner wall of the main duct portion 11 . Therefore, the burner 1 of Embodiment 8 can burn in a state in which the inner space of the tubular flame F is closed from the outer space of the tubular flame F. Therefore, even if the burner 1 of the eighth embodiment has a single burner unit portion 10, it is difficult for external air, cooling combustion gas, or components thereof to flow into the inner space of the tubular flame F. is filled with high-temperature combustion gas, the flame stability of the tubular flame F ejected outward from the tip opening 100a of the combustion tube 100 can be enhanced. Moreover, since the burner 1 of the eighth embodiment has a relatively simple structure, it is possible to improve the flame stability of the tubular flame F at a relatively low cost.

なお、図１５では、主ダクト部１１の他端部を閉塞するキャップ部１１１に溝部１１１ａが形成されていない例が示されている。本実施形態８においても、実施形態１と同様に、キャップ部１１１に溝部１１１ａが形成されていてもよい。 Note that FIG. 15 shows an example in which the cap portion 111 closing the other end portion of the main duct portion 11 is not formed with the groove portion 111a. Also in the eighth embodiment, a groove portion 111a may be formed in the cap portion 111 as in the first embodiment.

また、本実施形態８では、主ダクト部１１の他端部が開放され、主ガスＭＧが流れる構造であっても良いが、このとき管状火炎Ｆと主ダクト部１１の内壁面との間に主ガスＭＧが流れ込み、保炎性が低下するのを防ぐため、実施形態５の保炎ガード１１２や実施形態６の循環流生成器１１３を衝突火炎ＣＦの上流部に設置すると良い。 In the eighth embodiment, the other end of the main duct portion 11 may be open and the main gas MG may flow. In order to prevent the main gas MG from flowing and the flame stabilizing property from deteriorating, it is preferable to install the flame stabilizing guard 112 of the fifth embodiment or the circulation flow generator 113 of the sixth embodiment upstream of the impingement flame CF.

また、図１５では、バーナユニット部１０が単数の場合を図示したが、図示したバーナユニット部１０と主ダクト部１１の内壁との関係を有するバーナユニット部１０が複数個配置されても良い。 In FIG. 15, a single burner unit 10 is illustrated, but a plurality of burner units 10 having a relationship between the illustrated burner unit 10 and the inner wall of the main duct 11 may be arranged.

また、図１５では、主ダクト部１１の内壁への管状火炎Ｆの衝突を用いて、バーナユニット部１０からの管状火炎Ｆの保炎性の向上を図っているが、管状火炎Ｆを衝突させる対象は主ダクト部１１の内壁だけでなく、主ダクト部１１内に存在する他の固体壁であっても良い。例えば、上述のように複数のバーナユニット部１０が存在する場合には、主ダクト部１１の内壁の代わりに、例えば、他のバーナユニット部１０の燃焼管１００に管状火炎Ｆを衝突させて、保炎性を向上させることもできる。つまり、上記固体壁とは、主ダクト部１１の内壁以外にも、他のバーナユニット部１０の燃焼管壁などを含みうるものである。 In FIG. 15, the collision of the tubular flame F against the inner wall of the main duct portion 11 is used to improve the flame stability of the tubular flame F from the burner unit portion 10. The target may be not only the inner wall of the main duct section 11 but also other solid walls existing within the main duct section 11 . For example, when there are a plurality of burner unit portions 10 as described above, instead of the inner wall of the main duct portion 11, for example, the tubular flame F is made to collide with the combustion tube 100 of another burner unit portion 10, Flame retention can also be improved. In other words, the solid wall may include, in addition to the inner wall of the main duct portion 11, the combustion tube wall of the other burner unit portion 10 and the like.

（実施形態９）
実施形態９のバーナについて、図１７を用いて説明する。 (Embodiment 9)
A burner according to Embodiment 9 will be described with reference to FIG.

図１７に例示されるように、本実施形態９のバーナ１は、複数のバーナユニット部１０と、炉壁１２とを有している。炉壁１２は、炉内と炉外とを隔てる隔壁である。バーナ１は、炉壁１２に各バーナユニット部１０が所定の交差角θで向き合うように取り付けられている。各バーナユニット部１０の交差角θは、互いに交差する各燃焼管１００の管軸線のなす角であり、例えば、４５度以上１２０度以下とすることができる。 As illustrated in FIG. 17 , the burner 1 of Embodiment 9 has a plurality of burner unit sections 10 and a furnace wall 12 . The furnace wall 12 is a partition wall that separates the inside of the furnace from the outside of the furnace. The burner 1 is attached to the furnace wall 12 so that the burner units 10 face each other at a predetermined intersection angle θ. The intersection angle θ of each burner unit 10 is an angle formed by the tube axes of the combustion tubes 100 that intersect with each other, and can be, for example, 45 degrees or more and 120 degrees or less.

図１７では、バーナ１が、同構成のバーナユニット部１０を２個有している例が示されている。また、図１７では、各燃焼管１００の管軸線と炉壁１２との間のなす角が４５度とされており、各燃焼管１００の管軸線同士が交差角θ＝９０度で交差する例が示されている。 FIG. 17 shows an example in which the burner 1 has two burner unit portions 10 having the same configuration. In FIG. 17, the angle between the tube axis of each combustion tube 100 and the furnace wall 12 is 45 degrees, and the tube axes of the combustion tubes 100 intersect at an intersection angle θ of 90 degrees. It is shown.

本実施形態９のバーナ１は、炉内において、各管状火炎Ｆ同士が衝突するように構成されている。そのため、本実施形態９のバーナ１は、炉内において、各管状火炎Ｆの内部空間が管状火炎Ｆの外部空間から閉ざされた状態で燃焼することができる。したがって、本実施形態９のバーナ１は、外部空気や冷却燃焼ガスあるいはその成分が管状火炎Ｆの内部空間に流入し難くなり、管状火炎Ｆの内部空間は高温の燃焼ガスで満たされるため、燃焼管１００における先端開口部１００ａから外側に噴出される管状火炎Ｆの保炎性を高めることができる。また、管状火炎Ｆ同士の衝突後の燃焼ガスＣは、炉内に噴出される。 The burner 1 of Embodiment 9 is constructed so that the tubular flames F collide with each other in the furnace. Therefore, the burner 1 of the ninth embodiment can burn in a furnace in a state in which the inner space of each tubular flame F is closed from the outer space of the tubular flame F. Therefore, in the burner 1 of the ninth embodiment, external air, cooling combustion gas, or components thereof are less likely to flow into the inner space of the tubular flame F, and the inner space of the tubular flame F is filled with high-temperature combustion gas. The flame stability of the tubular flame F ejected outward from the tip opening 100a of the pipe 100 can be enhanced. Further, the combustion gas C after the tubular flames F collide with each other is jetted into the furnace.

なお、本実施形態９では、複数のバーナユニット部１０を炉壁１２における水平方向に配置した例を示したが、複数のバーナユニット部１０は、炉壁１２における垂直方向など、その他の方向に配置することができ、また、各方向の組み合わせで配置することもできる。 In the ninth embodiment, an example in which the plurality of burner unit portions 10 are arranged in the horizontal direction on the furnace wall 12 is shown. It can be arranged, and it can also be arranged in combination of each direction.

（実施形態１０）
実施形態１０のバーナについて、図１８および図１９を用いて説明する。 (Embodiment 10)
The burner of Embodiment 10 will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG.

図１８および図１９に例示されるように、本実施形態１０のバーナ１は、バーナユニット部１０を複数有している。図１８および図１９では、バーナ１が、同構成のバーナユニット部１０を２個有している例が示されている。本実施形態１０のバーナ１では、各燃焼管１００の基端部同士が連通状態で接続され、当該管接続部１０５において単数の火炎センサ１０４にて火炎監視を行うように構成されている。なお、図１８および図１９に例示されるように、本実施形態１０では、管接続部１０５に点火プラグ１０３が設けられ、管接続部１０５において着火が行われるように構成されている。 As illustrated in FIGS. 18 and 19 , the burner 1 of the tenth embodiment has a plurality of burner unit portions 10 . 18 and 19 show an example in which the burner 1 has two burner unit portions 10 of the same configuration. In the burner 1 of the tenth embodiment, the base ends of the combustion tubes 100 are connected in a communicating state, and the single flame sensor 104 monitors the flame at the tube connection portion 105 . As illustrated in FIGS. 18 and 19 , in the tenth embodiment, a spark plug 103 is provided at the pipe connection portion 105 so that ignition is performed at the pipe connection portion 105 .

本実施形態１０のバーナ１によれば、各バーナユニット部１０に火炎センサ１０４をそれぞれ設けるように構成したバーナに比べ、高価な火炎センサ１０４の個数を減らすことができる。そのため、本実施形態１０のバーナ１によれば、より少ない個数の火炎センサ１０４により低コストで火炎監視を行うことができる。 According to the burner 1 of the tenth embodiment, the number of expensive flame sensors 104 can be reduced as compared with a burner in which each burner unit portion 10 is provided with the flame sensor 104 . Therefore, according to the burner 1 of the tenth embodiment, flame monitoring can be performed at low cost with a smaller number of flame sensors 104 .

なお、図１８および図１９では、主ダクト部１１に干渉しないように各バーナユニット部１０の燃焼管１００を延長し、各燃焼管１００の基端部を集合させて接続する構成が例示されている。つまり、本開示において、燃焼管１００は、必ずしも直管である必要はなく、曲がっていてもよい。各バーナユニット部１０の燃焼管１００の延長経路は、特に限定されるものではなく、主ダクト部１１に干渉しないよう適宜設定することができる。 18 and 19 illustrate a configuration in which the combustion tubes 100 of each burner unit 10 are extended so as not to interfere with the main duct 11, and the base ends of the combustion tubes 100 are gathered and connected. there is That is, in the present disclosure, combustion tube 100 does not necessarily have to be a straight tube, and may be curved. The extension path of the combustion tube 100 of each burner unit portion 10 is not particularly limited, and can be appropriately set so as not to interfere with the main duct portion 11 .

（実験例１）
図２０に、本実験例１にて作製したバーナユニットの形状、寸法を示す。なお、図２０において、寸法の単位はｍｍである。本実験例１では、具体的には、図２０に示されるように、先端開口内径１４．３ｍｍ、先端開口外径１６ｍｍ、管長さ２２．３ｍｍの円管状の燃焼管に対し、燃焼管の内壁面の接線方向から燃焼管内にアンモニアガスと空気とが予混合された予混合ガスを流入させて約２．０４のスワール数の旋回流を得ることが可能なバーナユニットを作製した。 (Experimental example 1)
FIG. 20 shows the shape and dimensions of the burner unit produced in Experimental Example 1. As shown in FIG. In addition, in FIG. 20, the unit of dimension is mm. Specifically, in Experimental Example 1, as shown in FIG. A burner unit capable of obtaining a swirling flow with a swirl number of about 2.04 was produced by introducing a premixed gas in which ammonia gas and air were premixed into the combustion tube from the tangential direction of the wall surface.

図２１に、上記作製したバーナユニットにおける燃焼状態の確認結果（マッピング図）を示す。図２１において、横軸は当量比φを表しており、縦軸は、燃焼管の内部流路面積（内径１４．３ｍｍ）に対する予混合ガスの管軸方向平均流速である。また、空気流量一定の状態を斜め破線で示した。燃焼状態は目視により確認され、安定燃焼（白丸記号）、不安定燃焼（短時間での消炎）（黒丸記号）、保炎不可（×記号）に分類された。図２１によれば、上記作製したバーナユニットでは、バーナユニット出口での予混合ガスの平均流速が約０．４５ｍ／ｓ以下では幅広い当量比で燃焼が達成され、予混合ガスの流速の増加にともない保炎可能範囲が狭まり、約０．８ｍ／ｓ以上の条件では火炎が得られないことがわかる。 FIG. 21 shows the confirmation result (mapping diagram) of the combustion state in the burner unit produced above. In FIG. 21, the horizontal axis represents the equivalence ratio φ, and the vertical axis represents the tube axial average flow velocity of the premixed gas with respect to the internal flow passage area (inner diameter 14.3 mm) of the combustion tube. In addition, the state where the air flow rate is constant is indicated by an oblique dashed line. The combustion state was visually confirmed and classified into stable combustion (white circle symbol), unstable combustion (extinguishing flame in a short time) (black circle symbol), and failure to hold flame (x symbol). According to FIG. 21, in the burner unit manufactured above, when the average flow velocity of the premixed gas at the burner unit exit is about 0.45 m/s or less, combustion is achieved over a wide range of equivalence ratios. It can be seen that the range in which the flame can be stabilized is gradually narrowed, and a flame cannot be obtained under conditions of about 0.8 m/s or more.

図２２に、上記作製したバーナユニットにおいて、空気流量を２Ｌ／ｍｉｎに固定した場合の、当量比φの変化に伴う火炎の外観写真を示す。図２２によれば、当量比φ＝０．９以下では、オレンジ色の可視火炎の大部分が管状火炎として燃焼管内に存在するが、燃焼管の先端開口部から外側に、管状の管状火炎を噴出することができており、保炎性が確保されていることがわかる。なお、図２２はカラー写真をグレースケールとしたものであるが、カラー写真では、可視火炎はオレンジ色を呈している。アンモニア火炎は、炭化水素系燃料の場合と異なり、オレンジ色に発光する。当量比φ＝１．０以上では、管状火炎の下端部分における細い円錐状の部分のほとんどが燃焼管の先端開口部下流に存在し、浮き上がり火炎となるが、当量比φ＝１．０～１．２程度の場合には、保炎性が確保されていることがわかる。 FIG. 22 shows a photograph of the external appearance of the flame according to changes in the equivalence ratio φ when the air flow rate is fixed at 2 L/min in the burner unit manufactured above. According to FIG. 22, when the equivalence ratio φ is 0.9 or less, most of the visible orange flame exists in the combustion tube as a tubular flame, but the tubular flame extends outward from the tip opening of the combustion tube. It can be seen that the flame can be ejected and the flame stability is ensured. Although FIG. 22 shows a color photograph in grayscale, the visible flame is orange in the color photograph. Ammonia flames emit an orange color, unlike hydrocarbon fuels. When the equivalence ratio φ = 1.0 or more, most of the thin conical portion at the lower end of the tubular flame exists downstream of the tip opening of the combustion tube, resulting in a floating flame, but the equivalence ratio φ = 1.0 to 1. In the case of about .2, it can be seen that the flame stability is ensured.

上記作製したバーナユニットによれば、燃焼管における先端開口部から外側に、空気存在下にて難燃性のアンモニアガスを旋回燃焼させて管状火炎を噴出させることが可能であることが確認された。なお、本実験例１では、燃料としてアンモニアガスを用いたが、上記実験結果によれば、アンモニアガス以外の難燃性の燃料ガスや、好燃焼性の水素や炭化水素などの燃料ガスを用いた場合であっても、燃焼管における先端開口部から外側に、燃焼用酸化剤ガスの存在下にて燃料の旋回燃焼により生じる管状火炎を噴出させることができるといえる。 According to the burner unit manufactured above, it was confirmed that it was possible to swirl-burn the flame-retardant ammonia gas in the presence of air from the tip opening of the combustion tube to the outside to eject a tubular flame. . Although ammonia gas was used as the fuel in Experimental Example 1, according to the above experimental results, flame-retardant fuel gases other than ammonia gas, combustible fuel gases such as hydrogen and hydrocarbons were used. Even in this case, it can be said that the tubular flame generated by the swirling combustion of the fuel in the presence of the oxidant gas for combustion can be ejected outward from the tip opening of the combustion tube.

（実験例２）
実験例１にて作製したバーナユニットをバーナユニット部として用い、図１～図３に示されるバーナを作製した。本実験例２のバーナは、主ダクト部の筒壁に燃焼管の先端開口が対向するように取り付けた２個のバーナユニット部による各管状火炎を主ダクト部の中央部で衝突させて衝突火炎を形成するものである。図２３および図２４に、作製したバーナと形成火炎の様子を示す。 (Experimental example 2)
Using the burner unit produced in Experimental Example 1 as the burner unit portion, the burner shown in FIGS. 1 to 3 was produced. The burner of Experimental Example 2 was constructed by colliding tubular flames from two burner units attached to the cylindrical wall of the main duct so that the tip openings of the combustion tubes face each other at the center of the main duct, thereby producing impinging flames. to form 23 and 24 show the produced burner and the formed flame.

図２３および図２４に示されるバーナによれば、互いに逆方向に旋回する管状火炎同士の衝突火炎が形成されていることがわかる。また、このバーナのアンモニア燃焼ガス量は、実験例１の単独バーナユニットのアンモニア燃焼ガス量の４倍以上と計測され、保炎性の向上が達成されていることがわかる。 According to the burner shown in FIGS. 23 and 24, it can be seen that collision flames are formed by tubular flames swirling in opposite directions. Moreover, the ammonia combustion gas amount of this burner was measured to be at least four times the ammonia combustion gas amount of the single burner unit of Experimental Example 1, and it can be seen that an improvement in flame stability has been achieved.

（実験例３）
上述した実験例２では、広い当量比にわたる燃焼確認実験は行われなかったので、本実験例３では実験例２と同じ装置を用いて，広い当量比にわたる燃焼状態確認実験が実施された。但し、今後の主ガスＭＧを流入させる実験に備えて、図９および図１０に図示した実施形態５にて説明した保炎ガード１１２を使用した。図２５に使用した保炎ガードの写真を示す。この保炎ガードを、主ダクト部内に対向して突出する各バーナユニット部の各燃焼管の先端部に、主ダクト部の基端部側から装着した。但し、本実験例３では、主ダクト部の基端部側は閉鎖状態とした。また、本実験例３では、４つのガス供給管に対してアンモニアガスと空気とが予混合された予混合ガスを供給した。図２６に、作製したバーナと形成火炎の様子を示す。 (Experimental example 3)
In Experimental Example 2 described above, an experiment to confirm combustion over a wide range of equivalence ratios was not conducted, so in Experimental Example 3, using the same apparatus as in Experimental Example 2, a combustion condition confirmation experiment was conducted over a wide range of equivalence ratios. However, the flame holding guard 112 described in the fifth embodiment shown in FIGS. 9 and 10 was used in preparation for future experiments in which the main gas MG is introduced. FIG. 25 shows a photograph of the flame holding guard used. This flame-stabilizing guard was attached from the base end side of the main duct to the tip of each combustion tube of each burner unit protruding facing the inside of the main duct. However, in Experimental Example 3, the base end side of the main duct portion was closed. Further, in Experimental Example 3, a premixed gas in which ammonia gas and air were premixed was supplied to the four gas supply pipes. FIG. 26 shows the produced burner and the formed flame.

図２７に、上記作製したバーナにおける燃焼状態の確認結果（マッピング図）を示す。図２７において、横軸（当量比φ）や燃焼状態の記号などは、実験例１にて説明した図２１と同様に描かれている。一方、図２７において、縦軸は、燃焼管の内部流路面積（内径１４．３ｍｍ）に対する予混合ガスの管軸方向平均流速がとられているが、本実験例３において作製したバーナでは、バーナユニット部が２個設置されていることに注意を要する。 FIG. 27 shows the confirmation result (mapping diagram) of the combustion state in the burner manufactured above. In FIG. 27 , the horizontal axis (equivalence ratio φ), the combustion state symbols, and the like are drawn in the same manner as in FIG. On the other hand, in FIG. 27, the vertical axis represents the average flow velocity of the premixed gas in the tube axial direction with respect to the internal flow channel area (inner diameter 14.3 mm) of the combustion tube. Note that two burner units are installed.

図２７と図２１とを比較すると、最大保炎軸方向平均流速（縦軸）が、実験例１で作製したバーナユニット単独では０．８ｍ／ｓであるのに対して、本実験例３で作製したバーナでは１．８ｍ／ｓと２倍以上の保炎性を示すことがわかる。なお、バーナ全体としては、２個のバーナユニット部を有するバーナでは、約４倍の空気流量で保炎が行われていることがわかる。 Comparing FIG. 27 and FIG. 21, the maximum flame-stabilizing axial average flow velocity (vertical axis) is 0.8 m/s for the burner unit alone produced in Experimental Example 1, whereas in Experimental Example 3 It can be seen that the produced burner exhibits a flame stability of 1.8 m/s, which is more than double. As for the burner as a whole, it can be seen that the burner having two burner unit portions stabilizes the flame with an air flow rate approximately four times as large as that of the burner.

（実験例４）
上述した実験例１～３は、各供給管にアンモニア・空気の予混合ガスを供給した実験（予混合式）であったが、産業用バーナとしては、一方の供給管に酸化剤ガスのみを供給し、もう一方の供給管に燃料のみを供給し、酸化剤ガスと燃料とを燃焼領域に別々に供給し逆火を防止する「先混合式」化が重要である。そこで、実験例３と同じバーナを用いて，各バーナユニット部の第１供給管に空気を、第２供給管にアンモニアガスを供給したところ、良好な燃焼が確認された。この結果から、本開示のバーナが、アンモニア・空気の「先混合式」燃焼も実現できることが確認された。 (Experimental example 4)
Experimental Examples 1 to 3 described above were experiments in which a premixed gas of ammonia and air was supplied to each supply pipe (premixed type). It is important to have a "pre-mixing type" in which the oxidant gas and the fuel are separately supplied to the combustion area to prevent flashback by supplying only the fuel to the other supply pipe. Therefore, using the same burner as in Experimental Example 3, air was supplied to the first supply pipe of each burner unit, and ammonia gas was supplied to the second supply pipe, and good combustion was confirmed. This result confirms that the burner of the present disclosure can also achieve "premixed" combustion of ammonia and air.

本発明は、上記各実施形態、各実験例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、各実施形態、各実験例に示される各構成は、それぞれ任意に組み合わせることができる。また、各請求項同士は、それぞれ任意に組み合わせることができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and experimental examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Moreover, each configuration shown in each embodiment and each experimental example can be combined arbitrarily. Moreover, each claim can be combined arbitrarily.

１バーナ
１０バーナユニット部
１００燃焼管
Ｆ管状火炎 1 burner 10 burner unit section 100 combustion tube F tubular flame

Claims

A combustion tube having an open end is provided, and a plurality of burner unit sections capable of ejecting tubular flames generated by swirling combustion of fuel in the presence of oxidizing gas for combustion outward from the opening of the end of the combustion tube. has the singular,
The tubular flame is configured to burn in a state in which the inner space of the tubular flame is closed from the outer space of the tubular flame.
burner.

It has a cylindrical main duct part with one end open,
The leading end openings of the combustion tubes of the plurality of or singular burner unit portions are communicated with the main duct portion,
Burner according to claim 1.

It has a plurality of burner unit parts,
In the main duct portion, the tubular flames are configured to collide with each other,
Burner according to claim 2.

Each of the burner unit sections is arranged so that the tube axes of the combustion tubes intersect on or near the tube axis of the main duct section,
Burner according to claim 3.

each said tube axis is in the same plane,
Burner according to claim 4.

Each of the burner unit sections is arranged such that each of the pipe axes is inclined obliquely toward the one end opening side of the main duct section.
Burner according to claim 3.

Each burner unit section is arranged so that the tube axes of the combustion tubes are uneven,
Burner according to claim 3.

The other end of the main duct is open,
A main gas composed of a fuel, an oxidant gas for combustion, or a premixed gas in which these are premixed flows from the other end to the one end of the main duct.
Burner according to claim 3.

The other end of the main duct is open,
A main gas composed of a fuel, an oxidant gas for combustion, or a premixed gas in which these are premixed flows from the other end to the one end of the main duct,
or
At least one of a circulating flow generator for generating a circulating flow of the main gas, which is installed on the upstream side of the flow of the main gas from the collision flames formed by the collision of the tubular flames. is being
Burner according to claim 3.

The other end of the main duct is open,
A main gas composed of a fuel, an oxidant gas for combustion, or a premixed gas in which these are premixed flows from the other end to the one end of the main duct,
or
swirling the main gas flowing into the main duct portion from the other end portion of the main duct portion, which is installed on the upstream side of the flow of the main gas from the collision flames formed by the collision of the tubular flames; at least one of swirl vanes,
Burner according to claim 3.

The other end of the main duct is open,
A main gas composed of a fuel, an oxidant gas for combustion, or a premixed gas in which these are premixed flows from the other end to the one end of the main duct,
or
swirling the main gas flowing into the main duct portion from the other end portion of the main duct portion, which is installed on the upstream side of the flow of the main gas from the collision flames formed by the collision of the tubular flames; at least one of swirl vanes,
The swirl vane has a boss at its center, and the boss generates a circulating flow of the main gas downstream thereof.
Burner according to claim 3.

The other end of the main duct portion is closed by a cap portion,
Burner according to claim 3.

A groove portion is formed on the inner surface of the main duct portion of the cap portion to serve as an escape for the colliding tubular flame.
13. Burner according to claim 12.

configured within the main duct section for the tubular flame to impinge on a solid wall within the main duct section;
3. Burner according to claim 2.

a plurality of burner unit sections;
a furnace wall that separates the inside of the furnace from the outside of the furnace,
The burner units are attached to the furnace wall so as to face each other at a predetermined crossing angle,
The tubular flames are configured to collide with each other in the furnace,
Burner according to claim 1.

It has a plurality of burner unit parts,
The base ends of the combustion tubes are connected to each other in a communicating state, and a single flame sensor is configured to monitor the flame at the tube connection.
Burner according to at least one of claims 1 to 15.