JPH0246842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は概略的にバーナに関し、より詳細には
混合式直管ガスバーナに関する。

現在３つの基本的型式の市販されている直管バ
ーナがある。第１の恐らく最も古い型のものはリ
ボン・バーナとして知られ、空気及び燃料の予め
混合されたものが供給されるようになつている。
燃焼に必要な空気の約60％がバーナのマニホルド
及び通口を通じて供給され、また燃焼のための空
気の残りの40％がバーナの近くの周囲大気から取
込まれる。この型のバーナの強弱比は比較的低く
約３対１程度である。言い換えると最大燃焼率の
ときのバーナにおける熱入力はバーナが最小の燃
焼率で作動しているときの熱入力の約３倍にすぎ
ない。さらに非常に些かな空気の動きでも炎が消
えるのでリボン・バーナは空気の流れの中で用い
られない。このバーナは酸素の不足する空気中で
は作動できず、かくして多くの窯、乾燥装置で使
用するのには有用でない。このようなバーナの最
大入力は１フイート当り約30000BTU／HRであ
る。

第２の型の直管バーナはほぼ正規組成混合体と
しての空気−燃料がバーナのマニホルド及び通口
に供給される予混合バーナである。このバーナは
小さな炎ジエツトを点火リテンシヨン壁から離れ
た箇所に当てることにより炎のリテンシヨンを維
持する。通常最大の強弱比は約８対１である。こ
のようなバーナの最小入力は炎の伝播率によりマ
ニホルドへの逆火が生じ得るので制限される。予
混合バーナの最大入力は１フイート当り約
400000BTU／HRで、バーナが炎のリテンシヨ
ンを高い混合体圧力に維持できないこと、このよ
うな高い圧力から生ずる過度のノイズにより制限
される。この型のバーナは低速の空気の流れにお
ける限られた用途を有するにすぎず、高温での使
用には有用でない。

第３の型の市販のバーナは燃料マニホルドある
いは燃料−空気マニホルドをそのマニホルドの側
方に配設された１対のステンレス鋼の混合板と共
に有してなるものである。空気は燃焼用送風機に
より混合板の開口を通じて押込まれるか、あるい
は大きいダクト内の空気の流れにより開口を通じ
て流れるようになる。この型のバーナは比較的高
い過度の強弱比を有するので正規組成で強度低下
することがない。言い換えるとこのようなバーナ
への空気及び燃料は入力の広い範囲内での全ての
入力で燃料を完全に燃焼させるために十分な空気
だけがあるように弱めることができない。この型
のバーナは金属製の混合板のために炉で用いる際
に通常生ずる温度に長時間曝されるのに耐えられ
ない。さらに正規組成で作動できるバーナが必要
になることが多い。この型のバーナの最大入力は
１フイート当り約1000000BTI／HRである。

本発明の概略的な目的は高速、低速の空気の流
れのいずれでも、酸素の不足する状況で、高温の
炉内で作動でき、また従来の直管バーナと比較す
るとずつと高い正規組成の強弱比を有しバーナの
１フイート当りずつと高い入力で作動できる新規
で改良されたガス混合式直管バーナを提供するこ
とである。

本発明の他の目的は高温の炉の全長にわたる唯
１本のバーナが数本のバーナの代りに用いられそ
れによつて設置費用が少なくするように全長にわ
たつてほぼ一様な温度を生ぜしめるバーナを提供
することである。

より詳細な目的は主たる空気−燃料混合物を生
ぜしめ二次的空気−燃料混合物を主たる混合物の
中心の下側にあるようにする特殊形状に配設され
た流路をもつ放出面を有する新規な空気−燃料マ
ニホルドを有するバーナを提供することにより前
述の課題を達成することである。主たる可燃混合
物の中心における二次的混合物は主たる混合物の
定常的な点火源となる。

さらに他の目的は歪むことなく非常に高い温度
に耐えられる板材により形成された燃焼室を有す
るバーナを提供することである。

本発明のこれらの、また他の目的は添付の図面
に関連してなされた以下の詳細な説明からより明
らかになろう。

図に例示されるように本発明は炉内で用いられ
るか、圧力をかけた空気または他の気体の流れを
加熱するためその流れの中にあるいはこれに近接
して配設されるようにしたバーナ１０として具体
化されている。この型のバーナは種々の直線形部
分からなつて直線状バーナあるいはＴ型ないし十
字形のバーナを形成する。直線形バーナ部分から
なる場合そのバーナは通常直管バーナと称せられ
る。直線状バーナが図面に示されているが、この
バーナはまた円形部分としても形成されることが
分るであろう。

より詳細にはバーナ１０はシート状金属からな
り概略的に長方形断面を有する箱形本体１１から
なる。本体１１は上側及び下側の壁部１２及び２
つの端側壁部１３で形成され、端側壁部のうちの
一方だけが示されている。概略的にＶ字形の前側
壁部１４が壁部１２の前方の辺縁部に配設され、
端部が長方形断面の前方に突出する筒状ネツク１
５となつている。本体の後部は後側壁部１６によ
り閉塞されている。筒状ダクト１７が後側壁部の
部分に連通し、本体１１内に加圧空気の流れを導
く作用をなす。

一連の間隔をおいた開口１９を形成した分配板
１８が本体１１の上側及び下側壁部に達し、また
端側壁部１３の間にわたつて延びている。分配板
により本体が後方に配設された分配マニホルド２
０と前方に配設された空気室２１とに分割され
る。空気はダクト１７から分配マニホルド２０に
流入し、それから分配板１８の開口１９を通じて
空気室２１内に均等に計量される。

燃料室２３をなす細長い鋳鉄製燃料マニホルド
２２が空気室２１内に配設され分配板１８に固着
されている。圧力をかけた天然ガスまたは他燃料
（例えばプロパンまたはブタン）が本体１１の端
側壁部１３の一方を貫通する供給管２４により燃
料室２３内に導かれる。燃料マニホルドにより空
気室２１が燃料マニホルドの上方及び下方に配設
された２つの部分に分割される。

燃焼室２５を形成する手段は本体ネツク１５か
ら延長されてこれに固着されている。ここでこれ
らの手段はセラミツクあるいは他の耐火性材料で
製造され高温に耐えられる細長いスリーブ２６か
らなるものとして示されている。このスリーブは
セラミツクの端板２７により閉塞され、その一方
が第２図に示されている。セラミツクのスリーブ
２６によりバーナ１０が非常に高温の炉で用いら
れるようになる。バーナがオーブンや種々の空気
加熱用に用いられるとき、セラミツクのスリーブ
は耐熱性金属で製造された単純な薄壁のスリーブ
で置換えてもよい。

本発明によればバーナ１０はバーナの１フイー
ト当り非常に高い能力で作動することができ同時
に同じ一般的な型の従来のバーナよりずつと大き
な正規組成の強弱比を有するように独特に構成さ
れている。このことは主として燃焼室２５の上側
及び下側に沿つて主たる空気・燃料混合物を生ぜ
しめまた主混合物の中心に沿つて二次空気・燃料
混合物を生ぜしめる新規な混合手段３０を設ける
ことにより達成される。二次的混合物は主混合体
の定常的な点火源をなしその結果としての２つの
混合体の相互作用によりバーナが高い入力で、ま
た高い正規組成の強弱比で作動できるようにな
る。

より詳細にはこの混合手段３０は燃料マニホル
ド２２の前端部と一体的で本体１１及び燃焼室２
５の中心線と一致した中心線３１を有する概略的
に平坦な壁部からなる。壁部３０は本体１１のネ
ツク１５内に押込まれ空気室及び燃料室２１及び
２３の流出口端部と燃焼室２５の流入口端部との
間に配設されている。

２列の横方向に間隔をおいた主燃焼室の空気流
路３５が壁部３０に穿設され、空気室２１と燃焼
室２５との間にわたつて延びている。この２列の
流路は壁部３０の中心線３１の両側から等距離だ
け離れて一方の列の流路が空気室２１の上側部分
から出ておりまた下側の列の流路が空気室の他方
の部分から出ている。燃焼室の主たる流路は比較
的大きな径のものであり、壁部の中心線３１にほ
ぼ平行に延びている。

また燃料室２３から燃焼室２５に達する２列の
横方向に間隔をおいた燃料流路３６が壁部３０に
穿設されている。この２列の燃料流路は２列の燃
焼室の空気流路３５の間に配設され、壁部３０の
中心線から等距離だけ離れている。燃料流路３６
が燃焼室２５の方へ進むに従つて２列の流路３６
は中心線３１から所定の角度で対称的に発散し、
この角度は約45°であるのが好ましいが必ずしも
それに限られない。燃料流路３６は壁部３０の放
出面３８に形成された１対の横方向に延びたほぼ
Ｖ字形の溝３７（第３図）の内壁を通つて出る
が、この溝は中心線３１から等距離だけ離れてい
る。

本発明によれば２列の横方向に間隔をおいた空
気安定化流路４０が壁部３０に穿設されている。
上側の列の空気安定化流路４０は上側の燃焼空気
流路３５から燃焼室２５へ通じ、また下側の列の
空気安定化流路は下側の燃焼空気流路３５から燃
焼室へ通じている。２列の空気安定化流路４０は
また中心線３１から等距離だけ離れ、流路４０が
燃焼室２５の方へ進むに従つて中心線３１に向か
つて対称的に収束してゆく。この場合各列の流路
４０は約45°の角度をなして中心線に向かつて収
束してゆく。流路４０はＶ字形の溝３７の外壁か
ら出てゆく。

第２図に示されるように燃料流路３６及び空気
安定化流路４０は大体同じ径で、その数もほぼ同
じである。これらの流路は空気安定化流路４０が
２つの隣接する燃料流路３６のほぼ中間に配設さ
れるようにして設けられている。燃焼空気流路３
５は燃料流路３６よりかなり径が大きく燃焼空気
流路のほぼ２倍の大きさがある。各燃焼空気流路
３５は２つの隣接する燃料流路のほぼ中間に配設
され、燃焼空気流路が大きな径であるので、その
縁が２つの燃料流路と重なる。

前述の配設形態で燃料流路３６から出てくる噴
射燃料は燃焼空気流路３５を通つて流れる空気に
より取出されこれと混合して燃焼室２５の上下の
壁部に沿つて空気及び燃料の主燃焼混合物を形成
するようになる。同時に空気安定化流路４０を通
つて流れる噴射空気により燃料流路３６から出て
くる燃料の一部が引込まれ、二次可燃混合物が生
じ燃焼室２５の中心部を安定させるようになる。
二次混合物は燃焼室の壁部に沿つて流れる主燃焼
混合物の定常的な点火源となり主混合物の効果的
で安定した燃焼を促進する。

前述の型のバーナ１０は25ないし30対１近くの
非常に高い正規組成の強弱比を有する。このよう
高い強弱能力は天然ガスよりむしろ燃料としてプ
ロパンかブタンを用いバーナがそれらの燃料を鮮
明な青色炎で燃焼できるときに維持される。バー
ナは１フイート当り2000000BTU／HRを越える
能力で作動することができ、高速、低速の両方の
空気流で、また酸素の不足する状況で作動するで
あろう。バーナの燃焼室２５が耐熱性の材料で、
あるいは以下に説明するようにして形成されれば
バーナは高温の炉及びかまで用いられよう。バー
ナはその全長にわたつてほぼ一様な温度を生ぜし
め、かくして炉の全長にわたつて一様な温度を生
ぜしめるため数本の小さいバーナの代りに１本の
長いバーナを用いることができる。

第４及び５図に変形したバーナ１０′が示され
ているが、ここで第１の実施例に対応する部分は
同じ参照番号で′を付して示してある。バーナ１
０′は燃焼室２５′がステンレス鋼あるいは他の耐
熱性金属で製造され屈曲せずに膨張可能な複数の
比較的薄い板５０で形成されているという点に特
徴がある。板５０はバーナ１０のセラミツクのス
リーブ２６より安価であり、異なる長さのバーナ
に対しより適合し易くできる。

バーナ１０′の長さが比較的短いならば、燃焼
室２５′の上側に沿つて唯１枚の板５０が配設さ
れ、また他の板が燃焼室の下側に沿つて配設され
る。しかしながら図示のバーナにおいて燃焼室の
上側及び下側に沿つて複数枚の板５０が配設され
ており、かくして燃焼室が多数の部分から形成さ
れる。燃焼室の最端部は端壁１３′の連続部分で
ある金属端壁２７′（その一方だけ示してある）
により閉塞されている。

第５図に示されるように各板５０は平坦で長方
形であり、１つの前部フランジ５１及び２つの側
部フランジ５２が形成されている。板５０は前部
フランジが上側の板から上方に突出し、下側の板
から下方に突出する方向に向いている。板の後縁
部はネツク１５′を貫通するねじ５５により壁部
３０′の上側及び下側に固着される。

本発明を実施する際に各板５０は板が高温にさ
らされたときに板が屈曲せずに横方向に膨張でき
るようにする溝形部材５７に連結されている。か
くして上側部及び下側の溝５７ａはリベツト５８
により端壁２７′の内側に取付けられている。各
溝は端板５０の一方の側縁部を摺動可能に受容
し、また端板５０の前部フランジ５１の端部を摺
動可能に受容している。従つて加熱されると金属
板は溝５７ａ内の空間６０内に自由に膨張し、か
くして座屈及び屈曲が生じない。

燃焼室が図面に詳細に示されるように多数の部
分で形成されるとき、各対の隣接する板５０の間
に他の溝５７ｂが挿入される。１枚の板５０の側
部フランジ５２は５９で示されるように付加され
た溝５７ｂにリベツトで取付けられ、また隣接す
る板５０の側縁部はその溝に摺動可能に受容され
る。かくして多種の板５０は相互に自由に膨張で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の独自の特徴を具体化した新規
で改良されたガス混合式バーナの実施例の側断面
図で、ほぼ第２図の線１−１上にとつたものであ
る。第２図は第１図のほぼ線２−２上にとつたバ
ーナの部分的断面図である。第３図は第１図に示
されるノズルの拡大した部分図である。第４図は
本発明の特徴を具体化したバーナの他の実施例の
部分的透視図である。第５図は第４図に示される
部分の透視図である。 １０，１０′……ガスバーナ、１１……第１の
本体部、２１……空気室、２３……燃料室、２２
……第２の本体部（マニホルド）、２５，２５′…
…燃焼室、２６……スリーブ、３０，３０′……
流路を穿設した構造体（壁部）、３１……３０の
中心線、３５……燃焼空気流路、３６……燃料流
路、３７……Ｖ字形溝、４０……空気安定化流
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流出端を備えた空気室を画成する本体部と、
   該本体部に圧縮空気を供給する空気供給手段と、
   上記空気室内にあつて流出端を備えた燃料室を画
   成する手段と、上記燃料室に圧縮燃料を供給する
   燃料供給手段と、上記空気室および上記燃料室の
   流出端に流入端を隣設してなる細長い燃焼室を画
   成する手段と、上記燃焼室の上記流入端と上記空
   気室および燃料室の上記流出端との間に配置して
   なる混合手段と、を具備した混合式ガスバーナに
   おいて、上記混合手段は中心線を有するとともに
   該中心線の対向両側に等間隔をおいて設けた上記
   空気室から上記燃焼室に至る第１列の燃焼空気流
   路および第２の燃焼空気流路を有する構造体から
   なり、さらに上記ガスバーナは、上記第１の燃焼
   空気流路と上記第２の燃焼空気流路との間で上記
   混合手段を貫いて上記燃料室から上記燃焼室にか
   けてかつ上記中心線の上記対向両側から等間隔を
   おいて設けられておりさらに上記中心線から上記
   燃焼室に向かつて対称的に拡開する向きに設けら
   れてなる第１列の燃料流路および第２列の燃料流
   路と、上記第１列の燃焼空気流路と上記第１列の
   燃料流路との間で上記混合手段を貫いて上記第１
   列の燃焼空気流路から上記燃焼室にかけて形設さ
   れた第１列の空気安定化流路と、上記第２列の燃
   焼空気流路と上記第２列の燃料流路との間で上記
   混合手段を貫いて上記第２列の燃焼空気流路から
   上記燃焼室にかけて形設された第２列の空気安定
   化流路と、を具備し、上記第１列の空気安定化流
   路および第２列の空気安定化流路は上記中心線の
   対向両側から等間隔をおいてかつ上記燃焼室に向
   かつて対称的に収束する向きに設けられているこ
   と、を特徴とする混合式ガスバーナ。 ２ 上記燃焼空気流路が上記中心線にほぼ平行に
   延びていることを特徴とする特許請求の範囲１に
   記載の混合式ガスバーナ。 ３ 上記燃料流路が上記空気安定化流路の上記中
   心線の方へ収束するのと同じ角度で上記中心線か
   ら発散してゆくことを特徴とする特許請求の範囲
   １に記載の混合式ガスバーナ。 ４ 上記角度が約45°であることを特徴とする特
   許請求の範囲３に記載の混合式ガイバーナ。 ５ 上記空気安定化流路の数が上記燃料流路の数
   にほぼ等しく、上記空気安定化流路の各々が２本
   の隣接する燃料流路のほぼ中間に配設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲１に記載の混合
   式ガスバーナ。 ６ 上記燃焼空気流路のほぼ２倍の数の燃料流路
   があり、上記燃焼空気流路の各々が２本の隣接す
   る燃料流路のほぼ中間に配設され燃料流路に重な
   つていることを特徴とする特許請求の範囲５に記
   載の混合式ガスバーナ。 ７ 上記混合手段が上記中心線の両側から等距離
   だけ離れ上記第１及び第２の列の燃焼空気流路の
   内側に配設されているほぼＶ字形の第１及び第２
   の溝を有する放出面からなり、上記燃料流路が上
   記溝の内壁を通つて出て、上記空気安定化流路が
   上記溝の外壁を通つて出ることを特徴とする特許
   請求の範囲１に記載の混合式ガスバーナ。 ８ 上記燃焼室を形成するための手段がセラミツ
   クで製造されたスリーブからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲１に記載の混合式ガスバーナ。 ９ 上記燃焼室を形成する手段が、上記燃焼室の
   両側に配設された平坦な金属板と、上記本体部に
   取付けられ上記平坦な金属板が膨張できるように
   該金属板の縁部を摺動可能に受容するための溝部
   材と、からなることを特徴とする特許請求の範囲
   １に記載の混合式ガスバーナ。 １０ 上記金属板の第１の列が上記燃焼室の一方
   の側に配設され、上記金属板の第２の列が上記燃
   焼室の反対の側に配設され、溝部材が各対の板の
   間に配設されて上記金属板の一方に固着されると
   ともに上記金属板の他方を摺動可能に受容するこ
   と、を特徴とする特許請求の範囲９に記載の混合
   式ガスバーナ。