JPH0229397Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は焼き入れ炉、鍛造炉、焼鈍炉、加熱
炉、反射炉等の炉の加熱に用いるガスバーナに関
するものである。

［従来技術］ 一般に燃焼用空気の混合形態により強制燃焼ガ
スバーナを大別すると、元混合方式と先混合方式
とに区別される。ところで上記２方式共に実使用
面で短所と長所があり、使用実態により夫々使い
分けられている。燃焼とは空気O₂と燃料ガスと
が一定空間内で化学反応を進行する現象を云う。
しかし炭化水素系燃料を燃料ガスとして使用する
場合で燃焼用空気量が燃料ガス量に対する理論空
気量と同等かまたはそれより少ない状態（所謂低
空気比）の場合、先混合方式の燃焼では遊離炭素
を析出し、それが被加熱物に付着したり、また空
気中の総ての酸素が燃焼に関与せず微量酸素が残
存して被加熱物の酸化を促進したりして悪影響を
及ぼすという欠点がある。反面、元混合方式では
上記先混合方式のような短所がないが、実使用に
おいてターンダウン比（燃焼量調整巾）が非常に
小さいという欠点があり、また逆火の心配がある
という短所があり、使用の範囲が厳しく限定され
ている。

［考案の目的］ 本考案は上記従来例の問題に鑑みてなされたも
のであつて、本考案の目的とするところは、先混
合方式燃焼のターンダウン比が大きくとれるとい
う長所と元混合方式燃焼の低空気比燃焼下におい
て遊離炭素の析出がないと共に未燃焼酸素が残存
しないという長所との両者を具備したガスバーナ
を提供するにある。

［考案の開示］ （構成） 本考案ガスバーナは、燃焼面となる一端面が外
周ほど先方に突出する勾配面３とされたノズル板
２が筒状のバーナ外体１内に配置され、ノズル板
２に一端面から他端面に貫通する複数個の混合ノ
ズル孔４が穿設されると共に混合ノズル孔４内に
スパイラル状の通路が形成され、ノズル板２の他
端面側に加圧して空気を供給するエアヘツダ５が
配置され、エアヘツダ５内に配置されて燃料ガス
を供給するためのガスヘツダ６より複数本のガス
ノズル７が突設されると共に夫々のガスノズル７
がノズル板４の他端面側で夫々の混合ノズル孔４
に対向させられており、ノズル板２の上記勾配面
３における混合ノズル孔４の開口が傾斜した開口
となつているものであつて、上述のように構成す
ることにより従来例の欠点を解決したものであ
る。つまり上記のように構成したことによりガス
ノズル７から燃料ガスを噴出すると共にエアヘツ
ダ５内に加圧して空気を送ることにより混合ノズ
ル孔４に燃料ガスと空気とが混合されて供給さ
れ、混合ノズル孔４内でさらに混合されて混合ノ
ズル孔から吐出されて燃焼されるものであつて、
混合ノズル孔４の手前で燃料ガスに強制的に空気
が混合されて先混合方式燃焼のようにターンダウ
ン比を大きくとることができるようになると共に
混合ノズル孔４に燃料ガスと空気とが混合されて
入り混合ノズル孔４内で充分混合拡散されて元混
合方式燃焼のように遊離炭素の析出がなくなると
共に酸素の残存がなくなつたものであり、更にノ
ズル板２の勾配面３となつて燃焼面における混合
ノズル孔４の開口を傾斜させていることから、振
動燃焼現象を発生させることなく、良好燃焼空気
比巾を大きくとることができたものである。

（実施例） バーナ外体１は例えば炉の炉壁に埋設されるも
ので第１図に示すように筒状をしている。この筒
状のバーナ外体１の断面形状は例えば外面が四角
で内面が円形になつている。バーナ外体１内の一
端部には円盤状のノズル板２を装着してあり、円
盤状のノズル板２の燃焼面となる一端面は外周程
先方に突出する勾配面３にしてある。つまりノズ
ル板２の一端面側に逆円錐台状の凹所が存在する
形状にしてある。このノズル板２にはノズル板２
の一端面から他端面に貫通する混合ノズル孔４を
複数個穿孔してあり、混合ノズル孔４の勾配面３
に対応する部分が傾斜した開口となつている。こ
の混合ノズル孔４にはスパイラル状の通路を形成
してある。第２図ａの実施例の場合、混合ノズル
孔４の内壁面にスパイラル状の溝を形成してあ
る。混合ノズル孔４にスパイラル状の溝を形成す
るのは混合ノズル孔４の内壁面にスパイラル状の
溝を直接穿設しても、内壁面がスパイラル状の溝
になつたパイプを埋設してもよい。また第２図ｂ
に示すように短冊状の板材を長手方向と平行な中
心線を中心にねじつた混合促進板４ａを管体４ｂ
内に内装したものをノズル板２のストレートの孔
に挿通してスパイラル状の通路を有する混合ノズ
ル孔４を形成してもよい。さらにノズル板２のス
トレートの孔に上記混合促進板４ａを直接挿通し
てスパイラル状の通路を有する混合ノズル孔４を
形成してもよい。ノズル板２の他端面側には箱状
のエアヘツダ５を装着してあり、エアヘツダ５に
空気供給口８を有しており、空気供給口８から強
制的に加圧した空気が供給されるようになつてい
る。エアヘツダ５内にはガスヘツダ６が内装さ
れ、ガスヘツダ６にガス供給管９にて燃料ガスを
供給できるようになつている。ガスヘツダ６から
複数本のガスノズル７を突設してあり、夫々のガ
スノズル７の先端をノズル板４の他端面で夫々の
混合ノズル孔４に対向させてある。しかしてガス
供給管９より燃料ガスを供給すると、ガスノズル
７からの矢印イのように燃料ガスが噴出され、一
方空気供給口８からエアヘツダ５に加圧した空気
が供給され、エアヘツダ５内の空気が矢印ロのよ
うに混合ノズル孔４に向かつて流れて混合ノズル
孔４の手前で混合され、そして混合ノズル孔４に
導かれて混合ノズル孔４内でさらに混合拡散され
て混合ノズル孔４の燃焼面から吐出されて燃焼面
から先方に噴出するように燃焼せられる。この際
混合ノズル孔４の手前でガスノズル７から噴出し
た燃焼ガスに加圧した空気を強制的に混合してい
るので、先混合方式と同じ混合が行なわれターン
ダウン比を大きくとれる。また燃料ガスと共に空
気が混合ノズル孔４に入ると燃料ガスと空気とが
混合拡散され、元混合方式のように充分混合され
て遊離炭素を析出したりしないと共に酸素の残存
がないように燃焼する。なおガスヘツダ６に供給
するガスの流量に応じて空気供給口８に供給する
空気の流量は比例的に制御されている。ガスノズ
ル７から噴出する燃料ガスの速度GVと、この燃
料ガスに混合される空気の速度AVとの関係は
0.75≦GV／AV≦1.5が望ましい。

また第４図ａ，ｂに示すような平面型のノズル
板２の場合混合ノズル孔４から混合ガスが噴出し
て第４図ａに示すように主炎１０ａと保炎１０ｂ
とが形成されて燃焼するが、この平面型のノズル
板２で実験すると、あまり良好燃焼空気比巾を大
きく取れず、また振動燃焼現象を生じやすかつ
た。ところが第３図ａ，ｂに示すように一端面を
勾配面３としたノズル板２を用いて実験すると、
第３図ａに示すように主炎１０ａと保炎１０ｂと
が形成されて燃焼し、良好燃焼空気比巾を大きく
とることができると共に振動燃焼現象が発生せ
ず、また内周側の保炎性能が上がつた。これはお
そらく平面型のノズル板２の場合混合ノズル孔４
の燃焼面側の出口はフラツトで出口も混合ノズル
孔４の断面形状と同じで流速のわずかな変化で炎
の状態が変化するが、勾配面３を有するノズル板
２の場合出口が傾斜していると共に混合ノズル孔
４の開口の面積が混合ノズル孔４の断面積より大
きくなり、多少の流速の変化でも出口から出る混
合ガスの流速がシビアに変化せず、安定した燃焼
が得られることにあることと考えられる。

さらに混合ノズル孔４内にスパイラル状の通路
を形成すると次の利点がある。混合ノズル孔４内
がスパイラル状の通路になつていると、燃料ガス
と空気との混合拡散がより一層促進され、しかも
混合拡散が促進されるので良好燃焼範囲を拡大で
き、さらに混合拡散が促進されるので混合ノズル
孔４の長さを短くできてノズル板２の厚さを薄く
できてコストを低減できる。具体的にストレート
の混合ノズル孔とスパイラル状の通路を有する混
合ノズル孔とを比較した場合第５図に示すように
良好燃焼範囲が大きく異なつた。第５図で縦軸は
空気比、横軸は燃焼負荷（％）であり、実線で示
す範囲ハは混合ノズル孔がスパイラル状の通路を
有する場合の良好燃焼範囲であり、破線で示す範
囲ニはストレートの混合ノズル孔の場合の良好燃
焼範囲である。このことから混合ノズル孔４がス
パイラル状の通路を有する場合良好燃焼範囲を大
きくとることができるがわかる。

さらにまたガスノズル７の噴出口１１について
述べる。第６図ａに示すようにガスノズル７の噴
出口１１を混合ノズル孔４の軸方向と同一方向と
した場合燃料ガスの供給を少なくして燃焼量を絞
つたとき燃料ガスと空気との混合が充分行なわれ
ず、燃焼空気比巾が狭くなる。しかし第６図ｂに
示すように噴出口１１の方向を混合ノズル孔４の
軸方向に対して15゜〜60゜の角度方向性を持たせ、
矢印ホに示すように燃料ガスを噴出すると、混合
ノズル孔４内で燃料ガスと空気との混合がより促
進されて空気比巾だけでなく、ターンダウン比も
大きくとれる。第７図ａは第６図ａのガスノズル
７の場合の良好燃焼が得られる範囲を示し、第７
図ｂは第６図ｂのガスノズル７の場合の良好燃焼
が得られる範囲を示す。第７図ａ，ｂにおいて縦
軸は空気比を示し、横軸は燃焼負荷（％）を示
す。このことより第６図ｂに示すように噴出口１
１を向ける方がよいことがわかる。またガスノズ
ル７からの燃料ガスの噴出に旋回をかけることに
よつても同様の効果が得られる。

［考案の効果］ 本考案は叙述のように筒状のバーナ外体内にノ
ズル板が配置され、ノズル板に一端面から他端面
に貫通する複数個の混合ノズル孔が穿設され、ノ
ズル板の他端面側に加圧して空気を供給するエア
ヘツダが配置され、エアヘツダ内に配置されて燃
料ガスを供給するためのガスヘツダより複数本の
ガスノズルが突設されると共に夫々のガスノズル
がノズル板の他端面側で夫々の混合ノズル孔に対
向させられたので、ガスノズルより燃料ガスが噴
出されると共にエアヘツダ内に加圧した空気を供
給されると、混合ノズル孔の手前で燃料ガスと空
気とが強制的に混合され、混合ノズル孔に入つて
混合拡散されて混合ノズル孔から吐出して燃焼す
るものであつて、混合ノズル孔の手前で燃料ガス
に空気が強制的に混合されて先混合方式燃焼のよ
うにターンダウン比を大きくとることができると
共に、混合ノズル孔に燃料ガスと空気とが混合さ
れて入り混合ノズル孔内で充分混合拡散されて元
混合方式燃焼のように遊離炭素の析出がなくなる
と共に微量酸素の残存がなくなるものであり、し
かも混合ノズル孔にスパイラル状の通路が形成さ
れたので、スパイラル状の通路にて燃料ガスと空
気との混合拡散がより一層促進されるものであつ
て、混合拡散が促進されるため良好燃焼範囲を拡
大できて一層安定した燃焼をさせるができるもの
であり、さらに混合拡散が促進されるため混合ノ
ズル孔の長さを短くできてノズル板の厚さを薄く
できてコストを低減できるものである。加える
に、ノズル板における燃焼面となる一端面を外周
ほど先方に突出する勾配面として、ノズル板に穿
設された混合ノズル孔の上記勾配面における開口
を傾斜した開口としていることから、良好燃焼空
気比巾を大きくとることができると共に振動燃焼
現象が発生せず、また内周側の保炎性能が高くな
つているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案ガスバーナの一実施例の断面
図、第２図ａは同上の混合ノズル孔部の拡大断面
図、第２図ｂは同上の混合ノズル孔部の他の例の
一部切欠斜視図、第３図ａ，ｂは同上のノズル板
の動作を示す断面図及び半側面図、第４図ａ，ｂ
は第３図ａ，ｂのノズル板の比較例の断面図及び
半側面図、第５図は同上の混合ノズル孔の内壁面
の形状による特性を示す説明図、第６図ａ，ｂは
同上のガスノズルの噴出口を示す断面図、第７図
ａ，ｂは第６図ａ，ｂの形状による特性を示す説
明図であつて、１はバーナ外体、２はノズル板、
４は混合ノズル孔、５はエアヘツダ、６はガスヘ
ツダ、７はガスノズルである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼面となる一端面が外周ほど先方に突出する
   勾配面とされたノズル板が筒状のバーナ外体内に
   配置され、ノズル板に一端面から他端面に貫通す
   る複数個の混合ノズル孔が穿設されると共に混合
   ノズル孔内にスパイラル状の通路が形成され、ノ
   ズル板の他端面側に空気を加圧して供給するエア
   ヘツダが配置され、エアヘツダ内に配置されて燃
   料ガスを供給するためのガスヘツダより複数本の
   ガスノズルが突設されると共に夫々のガスノズル
   がノズル板の他端面側で夫々の混合ノズル孔に対
   向させられており、ノズル板の上記勾配面におけ
   る混合ノズル孔の開口が傾斜した開口となつてい
   るガスバーナ。