JPH0330683Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 （産業上の利用分野） 本考案はバーナに関する。更に詳細に説明する
と、本考案は燃焼排ガスを燃焼用空気の予熱に有
効利用した高温バーナに関する。

（従来の技術） 高温の燃焼排ガスを利用して燃焼用空気を予熱
するものとしては、従来、レキユペレータが存在
する。このレキユペレータは燃焼用排ガスによつ
て伝熱壁を通して燃焼用空気を定常的に予熱する
熱交換器であり、金属製とセラミツクス製とが有
する（図解燃焼技術用語辞典第322項…日刊工業
新聞社昭和57年８月30日発行）。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、金属製レキユペレータの場合、
耐熱耐食性等の関係から高温での使用は困難であ
り、セラミツクス製の場合にも金属製よりも優れ
ているが現段階では割れや溶融などを惹き起こす
ため高温での熱交換には無理がある。このため、
一般にはレキユペレータを高温域（概ね1000℃程
度以上）での非熱回収に使用することは困難なも
のと思われている。また一方で再生型レキユペレ
ータがあるが（第９図参照）、燃焼用空気と燃焼
排ガスとを交互に切換えるため蓄熱体ホイール１
０１自体を回転させなければならず、この回転部
より燃焼排ガス及び燃焼用空気が漏れる不具合が
ある。この漏れは経験的に言つて、15％程度生じ
無視できない問題である。しかも、蓄熱体ホイー
ル１０１自体を回転させるため、装置が大形かつ
複雑なものとなり、バーナの一部として組込み炉
等に取付けることは困難である。また、ガスの切
換えは瞬時に行なわなければ、燃焼用空気内に燃
焼排ガスが混入したり空気不足となり燃焼が不安
定になる等の弊害が生ずる。勿論、蓄熱体を固定
し流路の切換えによつてガスの流れを変えるよう
にしても良いが、従来のバーナ装置では燃焼用空
気の噴き出し口と燃焼排ガスの引抜き口とは別個
のものでありかつ定位置であるため、蓄熱体の上
流と下流とにおいて夫々同時に流路を切換えるこ
とが必要であり、複数の流路切換手段とこれらを
シンクロ開閉させるための構造が複雑かつ大型と
なり高価なものとなる不利がある。

そこで本考案は、ガスの漏れがなく、高温域に
おいて燃焼排ガスの熱を利用して燃焼用空気を予
熱し得るバーナを提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 考案の構成 斯かる目的を達成するため、本考案のバーナ
は、燃焼ノズルの周囲に相互に切換え可能な２種
の流路を開設し、該流路の途中に蓄熱体を各々充
填すると共にこの流路の一方を経て燃焼用空気を
供給しかつ他方を経て炉内の燃焼排ガスを炉外へ
引抜き可能とし、前記流路の切換えによつて燃焼
用空気の送り込みと燃焼排ガスの排出とを交互に
行ない、前記蓄熱体に蓄えられた燃焼排ガスの熱
で燃焼用空気を予熱供給するようにしている。

（実施例） 以下本考案の構成を図面に示す一実施例に基づ
いて詳細に説明する。

第１図に本考案のバーナの一実施例を概略図で
示す。このバーナは、燃料ノズル１の周囲に４本
の流路２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを開設し、各流路
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに蓄熱体３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄを夫々接続すると共に流路切換手段４を
介して排気手段５並びに燃焼用空気供給手段６と
夫々接続し、流路切換手段４の働きによつて任意
の流路２Ａもしくは２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを排気手段
５あるいは燃焼用空気供給手段６に選択的に接続
して燃焼用排ガスと燃焼用空気とを交互に蓄熱体
３Ａ…，３Ｄに通過させるようにし、各蓄熱体３
Ａ…，３Ｄに蓄えられた燃焼排ガスの熱によつて
予熱された燃焼用空気を燃料ノズル１周辺に噴出
させるようにしたものである。

前記流路切換手段４は、相互に隔絶され燃料ノ
ズル１の周辺の各流路２Ａ，…２Ｄと夫々連通さ
れている一組の分流管７と、各分流管７を遮断し
任意の流路２Ａ若しくは２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを選択
的に連通される回転仕切弁板８と、排気手段５及
び燃焼用空気供給手段６と各分流管７とを接続す
る集合管９とから成る。回転仕切弁板８は、各流
路に対応させた位置に１ないし３個の連通孔１０
を穿孔した円板から成り、集合管９外に設置され
ているモータ１１の駆動によつて所定角度毎例え
ば90°回転するように設けられている。この回転
仕切弁板８は分流管７若しくは集合管あるいは双
方にシール装置（図示省略）を介在させてガスの
漏洩を防止する構造とすることが好ましい。ま
た、仕切弁板８の連通口１０は、燃焼用空気供給
手段６側のものと排気装置５側のものとでは相異
なる位置に穿孔されており、切換え時の瞬間を除
いて同時に同じ流路が燃焼用空気供給手段６と排
気装置５とに連通しないように設けられている。
この仕切弁板８の回転は、公知のあるいは新規の
割出し機構やアクチユエータのストローク調整な
どによつて確実に所定角度毎に割出すように設け
ることが好ましい。尚、排気手段５は特別な構造
である必要はなく、公知のあるいは新規の排気手
段の中から当該バーナに好適な種類、型式の排気
手段を適宜選定すれば良く、例えば本実施例の場
合、送風機に依る誘因通風が採用されている。ま
た、燃焼用空気供給手段６も特別の構造である必
要はなく、公知のあるいは新規の空気供給手段の
中から当該バーナに好適な種類、型式の排気手段
を適宜選定すれば良く、例えば本実施例の場合送
風機による押し込み通風が採用されている。

前記各流路２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの途中でか
つ可能な限りバーナの先端寄りには蓄熱体３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄがそれぞれ設けられている。こ
の蓄熱体３Ａ，…３Ｄは、固体又は液体を内蔵
し、その顕熱、潜熱又は科学反応を利用して一時
的に熱を蓄えるものであつて、通過させる燃焼排
ガス並びに燃焼用空気の組成等に悪影響を与えな
いものが採用される。例えば、本実施例の場合
に、断熱材製の容器若しくは断熱材を組込んだ容
器に高耐熱性のアルミナのボール状チエツカーを
充填したものが採用されている。各蓄熱体３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ内を流れるガスの流れ方向の切
換えは、前述の各仕切弁板８を操作することによ
つて行われる。上述の各仕切弁板８の切換え操作
は自動若しくは手動によつて一定時間置きにある
いは蓄熱器７Ａ若しくは７Ｂを通過するガスの温
度を測定してこれが所定温度に達したときに行な
われ得るように設けられている。例えば、各仕切
板８の駆動モータ１１をタイマ（図示省略）若し
くは温度センサ（図示省略）からの電気信号によ
つて制御するように設ければ良い。尚、この蓄熱
体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄは上述の如くユニツト
化して各流路に接続するようにしても良いが、流
路内に直接チエツカーを充填するようにしても良
い。

一般に蓄熱室と呼ばれる大形の蓄熱器（図示省
略）を設けて各バーナ４から炉内ガスを集合させ
かつ各バーナ４へ向けて炉内ガスを分散させるよ
うにしても良い。

燃料ノズル１の周囲に開設される流路２Ａ，２
Ｂ，２Ｃ，２Ｄは均等に間隔をあけて燃料ノズル
１を中心に配置されている。そして、そのうちの
３本が燃焼排ガスの排出用に、また１本が燃焼用
空気の供給用として順次交替使用される。この流
路２Ａ，…２Ｄにあつては、１本当りの断面積は
同一であるが総断面積（同一流れ方向の流路断面
積の和）で燃焼用空気を供給するものよりも燃焼
排ガスを排出する方が大きいことから、マスバラ
ンスを保つた状態でのガスの流速は燃焼用空気の
方が飛躍的に大きなものとなる。

したがつて、このバーナーに形成される火炎は
第２図に示すように燃焼用空気の流れに誘引され
て偏り、燃料ノズル１から噴射された直後の燃料
ガスが燃焼排ガスと共に排出される虞れがない。
尚、この流路２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと燃料ノズ
ル１とは一体的に設けられているが、別体に構成
しても良い。

尚、上記実施例は一例であつて、本考案の要旨
の範囲内において種々の変形実施が可能である。
例えば、流路切換手段４は、第５図に示すロータ
リバルブ方式あるいは第８図に示すプラグバルブ
方式等でも実施可能である。第５図のロータリバ
ルブ４ａは棒状の弁体１２に該弁体１２を径方向
に貫通する流路１３Ｅ，１３Ｃを相互に開口位置
を異ならせて対応流路数分だけ穿設し、これを外
部のモータ１４の駆動によつて切換え流れ方向を
変えあるいは流れを遮断するようにしてものであ
る。弁体１２に穿孔される流路は排気装置５側と
連通するもの１３Ｅと、燃焼用空気供給手段６側
と連通するもの１３Ｃとに分けられて８本設けら
れている。そして、給気側流路１３Ｃは、ある流
路が連通状態にあるときには他の三本の流路が閉
塞状態となるように、た排気側流路１３Ｅは同時
に三本の流路が連通状態となつて残りの一本が閉
塞状態となると共にこの閉塞状態の流路が給気側
の連通状態にある流路と同じ蓄熱体に繋がつてい
るように設けられている。該蓄熱体３Ａ，…３Ｄ
とロータリバルブ４ａの各流路１３Ｃ，１３Ｅを
接続する流路A₁，A₂，B₁，B₂，C₁，C₂，D₁，
D₂は各蓄熱体３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄから二本
ずつ分岐されて対応するロータリバルブの各流路
に夫々接続されている。

また、第８図のプラグバルブ４ｂは、燃焼用空
気供給手段６と連通しかつ各蓄熱体３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ，３Ｄと連通する４室１５Ａ，１５Ｂ，１５
Ｃ，１５Ｄと、排気手段５と連通しかつ各蓄熱体
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと連通する４室１６Ａ，
１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄとを燃料ノズル１の周囲
に相前後させて配設し、これらの間にスライド弁
体１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ，１７Ｄを設け、これ
をアクチユエータ１８で動作させていずれか一方
の室を蓄熱体３Ａ，…３Ｄと連通させるようにし
たものである。各スライド弁体１７Ａ，１７Ｂ，
１７Ｃ，１７Ｄは、付帯のアクチユエータ１８を
独自に制御して、一定時間置きにあるいは蓄熱体
３Ａ，…３Ｄを通過する燃焼排ガスに温度が所定
温度に達したときに流れを切換え得るように駆動
される。このスライド弁体１７Ａ，…１７Ｄと前
後の室１５，１６とは、排気側室１６を開状態に
すると給気側室１７が閉状態となるようにな関係
にあり、前後動させることにより流れ方向を容易
に切換え得る。したがつて、給気側室のうちの一
部好ましくは１室を順次開放することにより高温
の蓄熱体に燃焼用空気を次々に導き予熱できる。
しかも、この場合バーナをコンパクトに構成でき
る。

更に、燃料ノズル１の周辺に開設されている流
路２Ａ，…２Ｄは、４本に限定されるものでな
く、２本以上であれば３本でも５本でも実施可能
であり、要は燃料用空気を通すものと燃焼排ガス
を通すものとの２種の流路が存在すれば足りる。
もつとも、バーナを対にして二組用意し、いずれ
か一方を稼働させている間に他方のバーナのエア
ノズルから燃焼排ガスを引抜き蓄熱するように設
ければ、交互にバーナを稼働させることによつ
て、１本の流路でも燃焼用空気を予熱することも
可能である。しかし、この場合も、１本の流路を
燃焼用空気の供給用と燃焼排ガスの排出用とに使
用することから、実質的に２種の流路を有するも
のであると言える。

尚、このバーナはオイルバーナでもガスバーナ
でも実施可能である。また、流路２Ａ，…２Ｄは
断熱材によつて保温されている。

（作用） 以上のように構成された本考案のバーナによる
と、燃料ノズル１の周囲に開設された２種の流路
を通して高温例えば1200〜1300℃の燃焼排ガスの
排出と燃焼用空気の供給を同時に行ないかつその
流れを交互に切換えることによつて、燃焼用空気
蓄熱体３Ａ，…３Ｄいずれかに蓄えられた燃焼排
ガスの熱によつて燃焼用空気が予熱され高温例え
ば1000〜1100℃となつて炉内に噴射される。他
方、燃焼排ガスは低温例えば200℃程度となつて
排出される。しかも、近傍においてガスの噴射と
排出を同時に行なつているが、両者のモーメンタ
ムが大きく異なるため噴射燃料に拡散．混合には
影響は与えない。

考案の効果 以上の説明から明らかなように、本考案のバー
ナは、燃料ノズルの周囲に相互に切換え可能な２
種の流路を開設し、該流路の途中に蓄熱体を各々
接続すると共にこの流路の一方を経て燃焼用空気
を供給しかつ他方を経て炉内の燃焼排ガスを炉外
へ引抜き可能とし、前記流路の切換えによつて燃
焼用空気の送り込みと燃焼排ガスの排出とを交互
に行い、前記蓄熱体に蓄えられた燃焼排ガスの熱
で燃焼用空気を予熱するようにしたので、燃焼用
空気を炉内の高温燃焼排ガスと大差ない1000〜
1100℃の高温で供給でき、高温燃焼を可能とす
る。しかも、このバーナは、燃焼用空気の噴射口
と燃焼排ガスの排出口とを共用しているので、方
向制御弁等によつて流路を１個所において切換え
るだけで流れの方向を瞬時に変えることができ、
操作が容易であると共に構造が簡単かつ小形にで
きる。また、このバーナにおいて、燃焼排ガスを
通過させる流路の総断面積を燃焼用空気が通過す
る流路の総断面積よりも大きくすれば、燃焼用空
気の流速が燃焼排ガスの流速よりも早くなり、噴
射直後の燃料が燃焼排ガスと共に排出されること
がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のバーナの一実施例を示す概略
説明図、第２図は燃料ノズルと流路との配置関係
を示す説明図、第３図は流路切換手段の仕切弁板
を示す平面図で、ａは排気側、ｂは給気側であ
る。第４図は蓄熱体の横断面図、第５図は流路切
換手段の他の実施例を示す概略説明図、第６図は
第５図の流路切換手段を使用する場合の蓄熱体の
一実施例を示す平面図、第７図は同流路切換手段
の弁体を示す横断面図でａは排気側弁体、ｂは給
気側弁体を示す。第８図ａはバーナの他の実施例
を示す縦断面図、同図ｂは−断面図である。
第９図は従来の再生形レキユペレータを示す中央
断面図である。 １……燃料ノズル、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…
…流路、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ……蓄熱体、
４，４ａ，４ｂ……流路切換手段、５……排気手
段、６燃焼用空気供給手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 燃焼ノズルの周囲に相互に切換え可能な２種
   の流路を開設し、該流路の途中に蓄熱体を各々
   接続すると共に、この流路の一方を経て燃焼用
   空気を供給しかつ他方を経て炉内の燃焼排ガス
   を炉外へ引抜き可能とし、燃焼用空気の送り込
   みと燃焼排ガスの排出とを交互に行ない、前記
   蓄熱体に蓄えられた燃焼排ガスの熱で燃焼用空
   気を予熱供給するようにしたことを特徴とする
   高温バーナ。 (2) 前記流路のうち燃焼排ガスを通過させる流路
   の総断面積は燃焼用空気を通過させる流路の総
   断面積よりも大きいことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項に記載の高温バーナ。 (3) 前記流路の開口は燃料ノズルの周囲に均等間
   隔で配置されたことを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項に記載の高温バーナ。