JP7843528B2 - バーナー - Google Patents
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- JP7843528B2 JP7843528B2 JP2024157780A JP2024157780A JP7843528B2 JP 7843528 B2 JP7843528 B2 JP 7843528B2 JP 2024157780 A JP2024157780 A JP 2024157780A JP 2024157780 A JP2024157780 A JP 2024157780A JP 7843528 B2 JP7843528 B2 JP 7843528B2
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Description
低燃焼性燃料を持続的に燃焼可能な従来のバーナーとして、特開2023-106203号公報(特許文献1)に記載のものが知られている。
このバーナーは、アンモニア等のガスを径方向外方へ出すためのガス噴出孔を有するガスノズル本体と、ガスノズル本体の先端部に配置された仕切部と、を備えている。仕切部は、径方向外方に張り出す庇部を有している。又、このバーナーでは、ガスを燃焼させる1次エアを整流する整流機構における筒状の整流機構本体が、ガスノズル本体の径方向外方に配置されている。
そこで、本発明の主な目的は、未燃の発生が更に抑制されたバーナーを提供することである。
バーナー1は、外筒2と、内筒4と、プラグ6と、を有する。
バーナー1は、少なくとも先端部が炉(図示略)又は炉につながる部分(図示略)の内部に入るように、炉に対して設置される。
バーナー1の設置姿勢は、ここでは、先端側が右側となり、基端側が左側となる、水平方向に延びる姿勢である。バーナー1の長手方向(先端側から基端側への方向)は、ここでは水平方向である。尚、バーナー1の設置姿勢は、例えば上下方向に延びて上側が先端側となる姿勢等、様々に変更し得る。
外筒2は、外筒基端部10と、外筒中央部12と、複数(8つ)のフィン13と、外筒先端部14と、を有する。
外筒中央部12は、外筒基端部10と外筒先端部14との間に配置されている。外筒中央部12の内径は、外筒基端部10の内径より大きい。外筒中央部12内は、第2燃焼室C2となっている。外筒中央部12の外径は、外筒基端部10の外径より大きい。
各フィン13は、外筒中央部12の外面部に配置されている。各フィン13は、外筒中央部12の外面から径方向外方に、フランジ状に突出している。尚、フィン13の数は、1個であっても良いし、2個以上7個以下であっても良いし、9個以上であっても良い。他の部材及び部分の数についても、同様に様々に変更可能である。又、フィン13の一部又は全部は、外筒中央部12以外の外筒2の外面に設けられても良い。
外筒先端部14は、外筒2の先端側に配置されている。外筒先端部14の内径は、外筒中央部12の内径より小さい。外筒先端部14内は、第3燃焼室C3となっている。外筒先端部14の外径は、外筒中央部12の外径より小さい。
外筒先端部14の内径は、外筒基端部10の内径より小さい。外筒先端部14の外径は、外筒基端部10の外径よりと同様である。尚、外筒先端部14の内径は、外筒基端部10の内径と同様であっても良いし、外筒基端部10の内径より大きくても良い。又、外筒先端部14の外径は、外筒基端部10の外径より小さくても良いし、外筒基端部10の外径より大きくても良い。
エア供給口ASには、エアAを供給する空気用チューブ(図示略)が接続される。エア供給口ASは、内筒4と外筒2との間につながっている。エアAは、内筒4と外筒2との間を流れる。内筒4と外筒2との間では、エアAが通過する。エアAは、ここでは空気である。
ガス供給口GSには、ガスGを供給するガス用チューブ(図示略)が接続される。ガス供給口GSは、内筒4の内部につながっている。ガスGは、ここではアンモニアである。ガスGは、内筒4内を流れる。内筒4では、内部においてガスGが通過する。
UV監視装置接続部UJには、UV監視装置(図示略)が接続される。UV監視装置は、燃焼火炎Fからの紫外線(UV)を受光して、UVの有無並びに程度及び態様等を分析することにより、燃焼状態を監視する。
内筒4は、内筒基端部20と、支持部21と、内筒先端部22と、仕切部24と、を有する。
尚、ガス噴出孔20Gは、1個であっても良いし、2個以上7個以下であっても良いし、9個以上であっても良い。
支持部21は、外筒基端部10に対して内筒4を支持し、内筒4を第1燃焼室C1内で位置決めする。内筒4の仮想的な中心軸は、外筒2の仮想的な中心軸と一致している。内筒4は、外筒2と同軸である。支持部21は、内筒基端部20と一体である。
支持部21は、エアAを通すためのエア通過孔21Aを有している。エア通過孔21Aは、周方向に並ぶ状態で配置されている。
尚、エア通過孔21Aは、1個であっても良いし、2個以上7個以下であっても良いし、9個以上であっても良い。又、支持部21は、内筒基端部20と別体であり、内筒基端部20に取り付けられても良い。一体、別体の態様の変更及び部材の分割態様の変更は、バーナー1における他の部材及び部分においても同様に行い得る。更に、外筒2と内筒4とは、一部又は全体において、互いに同軸でなくても良い。
尚、内筒先端部22は、内筒基端部20と別体であり、内筒基端部20に取り付けられても良い。又、接合部22Jは、内筒基端部20の構成要素と扱われても良いし、独立した構成要素と扱われても良い。
仕切部24は、透光板30と、複数(2つ)のパッキン32と、を有する。
透光板30は、板状であり、UVを透過する性質であるUV透光性を有する。透光板30は、石英ガラス製である。又、透光板30は、可視光を透過する性質である可視光透光性を有する。尚、透光板30の材質は、他のものであっても良い。又、透光板30は、UV透光性及び可視光透光性の一方のみを有しても良いし、双方とも有していなくても良い。UV透光性及び可視光透光性の双方を有していない場合、透光板30は仕切板となる。
各パッキン32は、リング状の弾性体である。パッキン32の内径は、内筒基端部20の内径、及び接合部22Jの内径と同様である。パッキン32の外径は、内筒先端部22の内径、及び接合部22Jの外径と同様である。パッキン32は、透光板30の先端側及び基端側に配置され、透光板30を挟む。各パッキン32は、透光板30を、内筒先端部22に対して気密に取り付ける。尚、各パッキン32の一部又は全部が省略されても良い。
内筒先端部22及び仕切部24により、鉢状の部分である鉢状部Bが形成される。内筒4は、鉢状部Bを先端部に備えたガスノズルとなる。鉢状部Bは、先端側へ開いており、基端部が閉じている。内筒4における鉢状部Bより基端側に、ガス噴出孔20Gが配置される。
ガス噴出孔20Gから出たガスGは、エア通過孔21Aを通過したエアAと混合し、更に先端側へ、導入流Eとして流れる。バーナー1は、外筒基端部10内の内筒基端部20内で混合気を得るノズルミックス型である。導入流Eは、内筒基端部20外側から、より狭い内筒先端部22外側に至ることで、外筒2の径方向外側に寄せられつつ流速を増し、第1燃焼室C1に進入する。第1燃焼室C1に進入した導入流Eの一部は、バーナー1の中心軸の周りを回りながら先端側へ進む旋回流Tとなる。第1燃焼室C1に進入した導入流Eの他の一部は、鉢状部Bにより、鉢状部Bの先端側において、基端側に戻る戻り流Rとなる。
旋回流Tは、第1燃焼室C1から、より大径の第2燃焼室C2に入ると、先端側への速度を落とす。
又、旋回流Tは、第2燃焼室C2から、より小径の第3燃焼室C3に入ると、先端側への速度を増し、直進流Hとなってバーナー1の先端に向かう。旋回流Tは、第3燃焼室C3において、直進性を与えられて直進流Hとなる。外筒先端部14の内径の大きさ、即ち第3燃焼室C3の径方向の大きさは、直進流Hの吐出速度に関係し、第3燃焼室C3の径方向の大きさが大きいと、直進流Hの吐出速度が遅くなり、第3燃焼室C3の径方向の大きさが小さいと、直進流Hの吐出速度が速くなる。
又、上記条件の少なくとも何れか等の調整により、旋回流Tと戻り流Rとの流量の比率、及び戻り流Rの流路形状(大きさを適宜含む)の少なくとも一方が調整可能である。例えば、鉢状部Bの外径を大きくすれば、戻り流Rの蛇行の大きさが大きくなり、戻り流Rの流量がより多くなり、又戻り流Rにおける戻り渦状の流路形状の大きさが大きくなる。
実質的に全ての戻り流Rは、第1燃焼室C1内に留まる。
バーナー1は、プラグ6により、火花で直接着火が可能なダイレクト着火型である。
戻り流Rにより、プラグ6で火花を出し続けなくてもガスGが第1燃焼室C1内で燃焼し続ける。よって、第1燃焼室C1において種火が保持され、バーナー1の保炎性が得られる。
又、第1燃焼室C1及び第3燃焼室C3より大径である第2燃焼室C2により、旋回流Tの速度が一旦落ち着く。換言すれば、第2燃焼室C2から第3燃焼室C3へのエアAとガスGの混合気の流れが負荷を受け、第2燃焼室C2において、混合気が一旦留まり易く、混合気の燃焼により熱をより保持し易い。よって、第2燃焼室C2において、ガスGの燃焼が十分に行われ、ガスGの未燃が抑制される。第2燃焼室C2内の温度は、好ましくは、アンモニアの着火温度である651℃以上に保たれ、より好ましくは、アンモニアの着火温度から余裕をみて800℃以上に保たれる。
更に、第2燃焼室C2から第3燃焼室C3にかけて速度を増す旋回流Tが、第3燃焼室C3先端において直進流Hとなることにより、第1燃焼室C1内、第2燃焼室C2内で燃焼しなかったガスGが燃焼して、ガスGの未燃が抑制される。
第3燃焼室C3の先端部側であって、外筒2の先端から先端側には、燃焼火炎Fが形成される。燃焼火炎Fは、エアA及びガスGの混合気が外筒2先端の出口の基端側隣接部位で直進流Hとなることにより、安定する。旋回流Tから直進流Hを十分に得るために、好ましくは、第3燃焼室C3の長手方向の長さは、第3燃焼室C3の径方向の大きさ(直径)をDとして、3D以上とされる。
又、透光板30が石英ガラス製であるため、耐熱性及びUV透光性の両立する透光板30が、より安価に形成される。
よって、第1燃焼室C1内の鉢状部Bにより、種火を保持するための混合気の戻り流Rが形成されて、バーナー1の保炎性が向上する。又、第1燃焼室C1から第2燃焼室C2への拡径により混合気の旋回流Tの流速が低下すると共に、第2燃焼室C2から第3燃焼室C3への縮径により混合気に負荷が生じるため、第2燃焼室C2は熱を保持し易く、第2燃焼室C2における混合気の燃焼は促進されてバーナー1における未燃が抑制され、保炎性が高くなる。更に、第2燃焼室C2から第3燃焼室C3への縮径により、旋回流Tから直進流Hへの変換が促進され、燃焼火炎Fがより大きく形成され、混合気の未燃が抑制される。以上により、第1燃焼室C1内で主に維持される燃焼が、第2燃焼室C2で一時滞留して第3燃焼室C3で直進的に導かれる混合気により、所定程度以上の大きさの燃焼火炎Fを形成しつつ、第2燃焼室C2から第3燃焼室C3へ良好に展開する。よって、未燃の発生が更に抑制されたバーナー1が提供される。
更に、透光板30は、石英ガラス製である。よって、耐熱性、強度及び透光性に優れた透光板30が低コストで構成される。
又、第3燃焼室C3から先端側へ出るガスGとエアAの混合気に係る吐出速度は、25m/s以下である。よって、吐出速度が速すぎて燃焼火炎Fの形成が中断する事態の発生が、より抑制される。
又更に、外筒2は、径方向外方に突出するフィン13を有している。よって、フィン13が無い場合に比べて、外筒2の径方向最外方部分の温度が低下する。従って、バーナー1の取扱性が向上する。
加えて、第1燃焼室C1内に火花を発生可能であるプラグ6を備えている。よって、ダイレクト着火可能であるバーナー1が提供される。
ガスGはアンモニア以外であっても良い。
エアAは、空気以外であっても良い。
バーナー1は、1つの炉に対して複数設置されても良い。この場合、少なくとも2つのバーナー1の構成が互いに異なっていても良い。
バーナー1及び炉の用途は特に限定されず、例えば窯業用、乾燥用等とすることができる。
尚、本発明は、以下の実施例に限定されない。又、本発明の捉え方により、実施例が本発明に属さない比較例となることがある。
そして、燃焼火炎Fの隣接部において未燃アンモニア濃度を測定したところ、実施例1で1.7ppm、実施例2で1.6ppm、実施例3で19ppmであった。
更に、実施例3に対する実施例1~2に鑑み、第3燃焼室C3の径方向の大きさは、長手方向全体にわたり一定であることが好ましい。換言すれば、外筒先端部14の内径は、一定であることが好ましい。
2・・外筒
4・・内筒
6・・プラグ
10・・外筒基端部
12・・外筒中央部
13・・フィン
14・・外筒先端部
20・・内筒基端部
20G・・ガス噴出孔
22・・内筒先端部
24・・仕切部
30・・透光板
B・・鉢状部
C1・・第1燃焼室
C2・・第2燃焼室
C3・・第3燃焼室
D・・第3燃焼室の直径
H・・直進流
T・・旋回流
Claims (8)
- 内部においてガスが通過する内筒と、
前記内筒の径方向外方に設けられており、前記内筒との間においてエアが通過する外筒と
を備えており、
前記外筒は、径方向内方に第1燃焼室が形成される円筒状の外筒基端部と、径方向内方に第2燃焼室が形成される円筒状の外筒中央部と、径方向内方に第3燃焼室が形成される円筒状の外筒先端部と、を有しており、
前記第1燃焼室に、前記内筒が配置されており、
前記外筒中央部の内径は、前記外筒基端部の内径より大きく、
前記外筒先端部の内径は、前記外筒中央部の内径より小さく、
前記内筒は、内筒基端部と、内筒先端部と、仕切部と、を有しており、
前記内筒基端部は、前記ガスを径方向外方に出すガス噴出孔を有しており、
前記仕切部は、前記内筒基端部内の前記ガスの、前記内筒先端部への流入を食い止め、
前記内筒先端部及び前記仕切部は、鉢状となっており、
前記内筒先端部は、円筒状である
ことを特徴とするバーナー。 - 前記仕切部は、透光性を有する透光板を含んでいる
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。 - 前記透光板は、石英ガラス製である
ことを特徴とする請求項2に記載のバーナー。 - 前記第3燃焼室の長手方向の長さは、前記第3燃焼室の直径の3倍以上とされる
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。 - 前記第3燃焼室から先端側へ出る前記ガスと前記エアの混合気に係る吐出速度は、25m/s以下である
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。 - 前記第2燃焼室内の温度は、651℃以上に保たれる
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。 - 前記外筒は、径方向外方に突出するフィンを有している
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。 - 更に、前記第1燃焼室内に火花を発生可能であるプラグを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載のバーナー。
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|---|---|---|---|
| JP2024157780A JP7843528B2 (ja) | 2024-09-11 | 2024-09-11 | バーナー |
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|---|---|
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| JP2001116212A (ja) | 1999-10-22 | 2001-04-27 | Hirakawa Guidom:Kk | 先混合方式低NOxガスバーナ |
| JP2004100967A (ja) | 2002-09-04 | 2004-04-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 粉体燃焼用バーナ、粉体燃焼方法および焼却炉 |
| JP2018009757A (ja) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | ダイニチ工業株式会社 | 小型渦流燃焼器 |
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- 2024-09-11 JP JP2024157780A patent/JP7843528B2/ja active Active
Patent Citations (4)
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