JPH01107010A - バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は工業用・業務用あるいは家庭用バーナで燃焼量
の可変範囲（以下、ＴＤＲという）の広いバーナに関す
るものである。

従来の技術 従来、工業用・業務用あるいは家庭用バーナとして部分
予混合燃焼を利用したバーナが使用されており、燃料と
空気との混合気を炎口上で点火し、予混合火炎を形成さ
せ、予混合火炎の周囲より、二次空気を供給させて拡散
火炎を形成させていた。

一方、スミセルバーナのごとく、予混合火炎と拡散火炎
を分離して拡散火炎の周囲より二次空気を供給していた
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、予混合火炎の周囲に拡散火炎を形成する
バーナは燃焼量の少ない時、あるいは予混合気の空気過
剰率が１に近づいた時にバーナが急激な温度上昇をして
しばしば逆火が生じる。予混合空気量を多くして、空気
過剰率を大きくしたり、或は燃料の量を増加させて燃料
の流速を大きくすると、火炎は不安定になり、未燃ガス
を排出したり、吹き飛びに至ることがしばしば生じた。

その為、燃焼量及び空気量の可変範囲が小さいため、実
用上不便さが生じていた。

一方、スミセルバーナは予混合気の空気過剰率が１より
大きい場合、あるいは小さい場合には予混合火炎が不安
定になり、実用上問題があった。

課題を解決するための手段 本発明は燃焼量及び空気量の可変範囲の広いバーナ即ち
ＴＤＲの広いバーナを提供するものである。

第１の発明は燃焼室を形成する燃焼室壁には多数の炎口
を設ける。炎口は互いに対向させ、燃焼室壁に設けた燃
料供給路の出口に位置する。燃料供給路は燃焼室の外側
に設けている。二次空気口は燃焼室の出口に互いに対向
して配置されている。

第２の発明は燃焼室を形成する燃焼室壁には多数の炎口
な設け、炎口は互いに対向させ、燃焼室壁に設けた燃料
供給路の出口に位置する。燃料供給路は燃焼室の外側に
設けている。二次空気口は燃焼室の出口に互いに対向し
て配置し、燃焼室の外側を冷却用空気通路とする。

第３の発明は二次空気を燃料供給路の外側を流し、予混
合気の予熱を行う。

作用 第１の発明では、予混合火炎は炎口から離れても対向し
て燃焼するため、空気量の多い領域で燃焼が可能であり
、燃焼量の多いときにも吹き飛びにくい。特に、燃焼室
出口近くの炎口に形成する予混合火炎は燃焼室出口から
離れた炎口で形成した予混合火炎によって発生した高温
の排気ガスによって予混合気を予熱されるため火炎安定
性がよい。さらに、火炎が分散しているため、燃焼室の
容積の小さい場合でも安定に燃焼する。部分予混合気で
も二次空気口から二次空気が供給され、未燃ガスが完全
燃焼する。

第２の発明では燃焼室の外側を冷却空気で冷却する。燃
焼室壁が低温を保持する。

第３の発明では燃焼室壁の外側で加熱された空気で予混
合気を加熱し、予混合火炎の安定性をたかぬる。さらに
、空気を二次空気として利用し、拡散火炎の燃焼性を高
める。

実施例 第１図は本発明の一実施例の一部断面の構成図である。

１はバーナ本体、２は燃焼室、３は燃焼室壁、４は燃焼
室出口、５は炎口、６は燃料供給路、７は分岐管、８は
冷却通路、９は二次空気口、１０は二次空気通路である
。１１は燃料人口、１２は二次空気人口、１３は予混合
気である。燃焼室２は一次燃焼室１４と二次燃焼室１５
から構成される。

第２図は第１図のＡ−Ａ断面であり、燃焼室２の下流に
熱交換器２３を配置している。１４は火炎であり対向火
炎１７を形成する。１８は不完全燃焼ガス、１９は二次
火炎、２０は二次火炎の基部、２１は排気ガス、２２は
冷却空気、２３は対向火炎の基部、２４は二次空気であ
る。

高温の排気ガス２１はしばしば燃焼室２の下流に熱交換
器を介して、あるいは直接に熱源として利用される。予
混合気１３には燃焼用空気が混入されており、燃料人口
１１より導入される。予混合気１３は分岐管７を通り、
分岐管１３に多数設けた燃料供給路１２を通って先端の
炎口１１より燃焼室８に導入される。燃料供給路６は燃
焼室壁３の外側に細長い通路を持つチューブで構成して
いる。

この予混合気１３に点火すると火炎１６、対向火炎１７
を形成する。気体燃料のかわりに液体燃料を使用する場
合、液体燃料を気化することにより気体燃料と同様に燃
焼することが可能であり、本発明に於ける効果も同様に
考えてよい。

炎口５は燃焼室２を介して互いに向かい合って対になっ
ており、この対が多数配置されている。

各炎口５で形成された火炎１６は対向火炎１７となる。

燃料供給路６も炎口５に対応して対になっている。燃焼
室壁３の外側には燃料供給路６を配置している。燃焼室
壁３と分岐管７との間には燃料供給路６が群になって配
置され、冷却通路８を形成している。この冷却通路８を
冷却空気２２が通過する。分岐管７は数個°に分割され
ており、各分岐管７の問を冷却空気２２が通過可能であ
り、更に燃焼室壁３からのふく射熱を外部へ放熱できる
ようになっている。冷却空気２２は加熱され、熱源とし
て利用されることがおおい。多数の対向火炎１７が燃焼
室２内に形成されるが、この火炎１６で発生した熱は燃
焼室壁３及び燃料供給路６を加熱する。

そして、燃焼室壁３及び燃料供給路６より放熱し、燃焼
室壁３の温度低下がはかれる。燃焼室壁３及び燃料供給
路６はステンレスのごとき耐熱材料を使用しており、ふ
く射による放熱を容易にしている。火炎１４によって加
熱された燃焼室壁３の外側は冷却通路８になっており、
冷却空気２２が通過して、燃焼室壁３の冷却を行い、火
炎１６の逆火を防止する。

このとき、燃料供給路６も冷却空気によって同様に冷却
される。燃料供給路６を流れる予混合気１３は燃料供給
路６の内壁付近は冷却されるが、流れの中心付近を冷却
する事はない。従って、予混合気１３の平均温度の低下
はみられないため、燃料を悪化させることはない。

本発明は対向火炎１７を形成することにより特徴づけら
れるが、次にこの対向火炎１７について詳述する。燃焼
室２を介して対向する燃焼室壁３に設けられた炎口５は
互いに同一軸線上で対向している。各炎口５上に形成さ
れる火炎１６は対向炎１７を形成する。この対向火炎１
７は一般のブンゼン火炎に比べて噴出流速が大きくても
吹き飛びが生じない。

予混合気１３の噴出速度の小さい場合には対向火炎の基
部２３は炎口５の近傍に付着しているが、噴出速度の大
きい場合には炎口５から離れる。その結果、炎口５と対
向火炎の基部２３から一部燃料が流出するが、下流に形
成される対向火炎１７によって酸化される。

予混合気１３が部分予混合の場合、対向火炎１７で燃焼
したのち不完全燃焼ガスとなる。このガスは二次空気口
９から供給された二次空気２４により、二次火炎１９を
形成して、完全燃焼して、排気ガス２１となる。

この時、対向火炎と二次火炎は離れて形成する為、燃焼
室壁の温度上昇を防止出来る。二次火炎は２次燃料室１
５の開口部に全体に形成されるため、不完全燃焼ガスの
流速は燃料の流速よりも小さく設定できる為、二次火炎
の安定性が非常によい。

燃焼室２の上流の炎口５で形成した火炎１６によって発
生した高温の燃焼ガスはより下流の火炎に供給され、炎
口５より噴出した予混合空気を予熱する。その結果、下
流の火炎の安定性を確保する。このとき燃料ガスの流入
は対向火炎１７の基部付近すなわち炎口５付近だけであ
り、火炎を全体にわたって加熱するものでない。

燃料流速が小さくなると、火炎１６は炎口５の中に入ろ
うとする。この時、燃焼室壁３および燃料供給路６は冷
却空気２２で冷却される。従って、火炎１６は燃料供給
路６の上流に向かって入ること、即ち、逆火はなくまた
、前述の如く、予混合気の冷却はないので炎口５付近で
安定に燃焼する。

燃料供給路６は細長い管状であり、長さをし、内容をＤ
とすると、Ｌ／Ｄが大きいと予混合気はボアズイユ流れ
となる。ボアズイユ流れになると対向火炎１７の端面が
より炎口に近づくため、未燃ガスの排出を抑え、完全燃
焼が容易になる。この時、Ｌ／Ｄ＞＝４で効果の大きい
ことがわかった。

燃焼室２の下流に熱交換器２５を設ける場合には燃焼室
壁３及び燃料供給路６も熱交換器２５の一部となり、冷
却空気２２が熱源として利用され、熱交換器２５の小型
化がはかれる。

第３図は本発明の別の実施例の構成図である。

２６はバーナ本体、２７は燃焼室、２８は炎口、２９は
バーナヘッダ、３０は２次空気口である。

３１は燃料供給路、３２は燃料分岐管、３３はヘッダフ
ランジ、３４はバーナカバー、３５は２次空気カバー、
３６は２次空気通路、３７は底板、３８は対向火炎、３
９は２次火炎である。

４０は予混合気、４１は２次空気である。４２は一次燃
焼室壁、４３は二次燃焼室壁である。バーナヘッダ２９
は燃料分岐管３２とこれに連通した多数の燃料供給路３
１と、ヘッダフランジ３３からなり、燃料分岐管３２の
先端は炎口２８となる。２次空気孔３０はバーナカバー
３４の一部に向かい合って多数設けている。

燃焼室２７を構成する一次燃焼室壁４２は数個のヘッダ
フランジ３３を並べて、これらを向いあわせて形成し、
燃焼室２７の底は長方形をした底板３７にて形成する。

この時、炎口２８は一次燃焼室壁４２に多数設けた構成
となる。燃焼室２７の下流側には２次空気孔３０を炎口
２８と同様に向い合わせて配置する。燃料と一次空気の
混合した予混合気４０はバーナヘッダ２９を構成する多
数の燃料分岐管３２に供給される。

バーナヘッダ２９は燃料分岐管３２とこれに連通した多
数の燃料供給路３１とヘッダフランジ３３からなり、燃
料分岐管３２の先端は炎口２８となる。多数の２次空気
孔３０は向かい合った二次燃焼室壁４３に設けてあり、
バーナカバー３４の一部に向かい合って多数設けている
。

燃焼室２７は数個のヘッダフランジ３３を並べて、これ
らを向かい合わせて形成し、燃焼室２７の底は底板３７
で形成する。燃焼室２７の下流側には２次空気口２９を
炎口２８と同様に向かい合わせで配置する。

２次空気通路３６はバーナヘッダ２９と２次空気カバー
３５およびバーナカバー３４からなる。

各燃料分岐管３２には多数の燃料供給路３１を設けてい
る。各燃料供給路３１の先端の炎口２８より噴出した予
混合気４０に点火されると対向火炎３８を形成する。予
混合気の空気過剰率が１以下の場合には２次空気孔３０
より供給される２次空気４１により２次火炎３９を形成
する。

また一部の熱はヘッダフランジ３３を加熱し、燃焼した
高温ガスで加熱する。

本実施例の第１の特徴は二次火炎の形成にある。

対向火炎３８を形成した後、燃焼ガスは二次空気口３０
から供給される二次空気４１によって二次火炎３９を形
成する。二次火炎３９は二次空気口３０付近に二次火炎
の基部４４を形成する。二次火炎３９の先端は閏じてお
り、完全燃焼する。

この時、二次燃焼室壁４３は燃焼ガスの流れの方向に広
がるように対向させている。二次空気口３０から供給さ
れる二次空気４１は燃焼室出口４＝１２− ５に向かつてなかれる。二次空気４１が傾斜して流れる
ため、二次空気４１が対向火炎３８の方向に流れること
はほとんどない。すなわち、二次空気４１を対向火炎に
影響なく供給できる。

本実施例の第２の特徴は二次空気４１よる一次燃焼室壁
４２の冷却にある。二次空気４１はヘッダフランジ３３
とバーナヘッダ２９間を流れて、一次燃焼室壁４２を冷
却する。本バーナは火炎が炎口２８から離れて形成する
ことができるため、一次燃焼室壁４２を冷却しても対向
火炎３８の安定性に影響はない。すなわち火炎温度の低
下をほとんど影響なく一次燃焼室壁の温度の低下ができ
る。したがって、一次燃焼室壁の耐久性を確保でき、高
温の燃焼ガスを発生することができる。この時、一次燃
焼室壁４２を二次空気４１で冷却したが、冷却空気を二
次空気に限定しなくても冷却の効果を有する。

本実施例の第３の特徴は高温の二次空気を利用する点に
ある。一次燃焼室壁４２で加熱された二次空気４１は炎
口２８よりも燃焼室出口４５に近い二次空気口３０より
供給される。二次火炎３９は高温の二次空気４１により
完全燃焼する。この時、対向火炎３８と二次火炎３９は
離れているため、炎口２８及び一次燃焼室壁４２を加熱
し、高温にすることはない。すなわち、高温の二次空気
を供給してもバーナの温度をあげることはない。

第４図はまた別の実施例を示す。二次空気口４６にスリ
ット空気口４７を設けている。二次燃焼室壁４８は一次
燃焼室壁４９よりも幅が広い。すなわち、一次燃焼室５
０よりも二次燃焼室５１の幅は広い。

スリット空気口４７は一次燃焼室の出口５２の周囲にほ
ぼ連続して設けている。そして、二次燃焼室出口５３に
直角方向に二次空気５３を供給する。二次火炎５４は一
次燃焼室出口５２の全体に火炎が形成される。二次火炎
５４は連続して形成するため、完全燃焼する。

また、二次燃焼室壁４８を一次燃焼室壁４９よりも幅を
広くすると二次空気口４６を通過した二次空気は二次火
炎５４に近ずくと速度は小さくなる。その結果、二次火
炎５４は安定し、完全燃焼する。

本実施例の第１の特徴はスリット状の連続した二次空気
口４６にある。二次空気５３が連続して供給されるため
、二次火炎５４が燃焼室全体に切れ目なく形成される。

すなわち、二次火炎５４を完全燃焼できる。

本実施例の第２の特徴は二次燃焼室５１の幅が一次燃焼
室５０の幅より広い点にある。二次空気５３が二次火炎
５４に供給される位置では流速が小さい。従って、二次
火炎の安定性がよく、完全燃焼する。

発明の効果 本発明は燃焼室内で多数の対向火炎を形成し、更に、燃
焼室出口方向に複数個配置することにより、次のような
効果をえた。すなわち、　（１）火炎の安定性が良く、
燃焼量および空気過剰率の広い範囲で燃焼が可能となる
、（２）熱交換器を燃焼室の出口に配置し、冷却通路を
冷却空気が通過することにより、熱交換器の小型化がは
かれる。

また二次空気を傾斜して供給することにより、　（３）
対向火炎（予混合火炎）に影響なく二次空気を供給でき
る、さらに一次燃焼室よりも二次燃焼室の幅を広くする
ことにより、　（４）二次火炎を安定に形成し、完全燃
焼する。また、一次燃焼の周囲に連続したスリット状の
二次空気口を設けることにより、　（５）連続した二次
火炎を形成する。

さらに、一次燃焼室の外側を冷却することにより、（６
）対向火炎（予混合火炎）の冷却なしにバーナの冷却が
でき、バーナの耐久性がよい。また、二次空気を予熱す
ることにより、　（７）二次火炎の完全燃焼ができる。

さらに、燃料供給路を通過する予混合気を予熱すること
により、　（８）バーナ温度の上昇なく一次火炎の上昇
をはかり、火炎の安定性が増す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバーナの構成図、第２図は
同バーナの断面図、第３図および第４図は本発明の異な
る実施例のバーナの断面図である。 １・・・バーナ本体、２・・・燃焼室、５・・・炎口、
６・・・燃料供給路、８・・・冷却通路、２５・・・熱
交換器、３８・・・対向火炎、３９・・・二次火炎、４
３・・・二次燃焼室壁、４７・・・スリット空気口。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）一次燃焼室と、前記一次燃焼室の燃焼ガスの流れ
   方向に設けた二次燃焼室と、前記一次燃焼室を構成する
   壁に互いに対向させて設けた多数の炎口と、前記炎口と
   つながる出口を有する多数の燃料供給路と、前記二次燃
   焼室を構成する壁に設けた互いに対向させた多数の空気
   口を具備するバーナ。
2. （２）請求項１において、二次燃焼室壁を燃焼ガスの流
   れ方向に広がるように傾いて互いに対向させて二次燃焼
   室を形成し、前記二次燃焼室壁には互いに対向させた多
   数の空気口を設けてなるバーナ。
3. （３）請求項１または２において、一次燃焼室の幅より
   も二次燃焼室の幅を大きくしたバーナ。
4. （４）請求項１または２において、炎口よりも一次燃焼
   室出口側に一次燃焼室の周囲に連続したスリット状の二
   次空気口を配置したバーナ。
5. （５）一次燃焼室と、前記一次燃焼室の燃焼ガスの流れ
   方向に設けた二次燃焼室と、前記一次燃焼室を構成する
   壁には互いに対向させて設けた多数の炎口と、前記炎口
   は前記一次燃焼室壁に設けた多数の燃料供給路の出口に
   位置し、前記一次燃焼室壁の外側を冷却用空気の通路と
   したバーナ。
6. （６）請求項５において、冷却用空気を二次燃焼用空気
   としたバーナ。
7. （７）一次燃焼室を形成する一次燃焼室壁に互いに対向
   させた多数の炎口を設け、前記炎口は前記燃焼室壁に設
   けた多数の燃料供給路の出口に位置し、前記炎口は燃焼
   室出口方向に複数個配置し、前記炎口の燃焼室出口方向
   に互いに対向した二次空気口を配置し、前記バーナの周
   囲を二次空気通路とし、二次空気を前記燃焼室壁の外側
   および前記燃料供給路の外側を通過し、二次空気口より
   燃焼室に供給するバーナ。