JPH0478886B2 - - Google Patents

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、燃料と空気との予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、実用上問題があつた。

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
数の炎口を設け、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
た予混合火炎によつて発生した高温の排気ガスに
よつ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
かめる。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は二次空気通である。１１は燃料入口、
１２は二次空気入口、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２５を配置している。１６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２５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、燃料入口１１より導入される。
予混合気１３は分岐管７を通り、分岐管７に多数
設けた燃料供給路６を通つて先端の炎口５より燃
焼室２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ユーブで構成してい
る。

この予混合気１３に点火すると火炎１６即ち対
向火炎１７と二次火炎１９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を介して互いに向い合つて対
になつており、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に対応して対になつて
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が群になつて配置され、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数個に分割されており、各分岐
管７の間を冷却空気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
うになつている。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、発生した熱は
燃焼室壁３及び燃料供給路６を加熱するが、燃焼
室壁３及び燃料供給路６より放熱するため、燃焼
室壁３の温度低下をはかることができる。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
材料を使用しているため、高温での作動が可能で
あり、ふく射による放熱も容易にしている。火炎
１６あるいは高温の燃焼ガスによつて加熱された
燃焼室壁３の外側は冷却通路８になつており、冷
却空気２２が通過して、燃焼室壁３の冷却を行
う。その結果、火炎１６の逆火を防止することが
できる。

このとき、燃料供給路６も冷却空気によつて同
様に冷却される。燃料供給路６を流れる予混合気
１３の中で、燃料供給路６の内壁付近の部分は冷
却されるが、大半の部分は冷却される事はない。
従つて、予混合気１３の平均温度の低下はみられ
ないため、燃焼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１７は一般のブ
ンゼン火炎に比べて、予混合気の炎口からの噴出
速度が大きくても吹き飛びが生じない。

予混合気１３の噴出速度が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、噴出速度が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の間
の空間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（燃焼室出口４に近い火炎）に
よつて酸化される。炎口５と対向火炎の基部２３
の間の空間は一般に消炎空間と呼ばれているが、
対向火炎１７は消炎空間が大きくても安定燃焼す
る。この空間が大きいほど燃料の流出が多い。

予混合気１３が部分予混合の場合、対向火炎１
７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
は二次燃焼室１５の開口部付近全体に大きな一つ
の火炎として形成されるため、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
よつて発生した高温の燃焼ガスはより下流の火炎
１６に供給され、より下流の炎口５より噴出した
予混合空気を予熱する。その結果、より下流の火
炎の安定性を確保する。このとき高温の燃焼ガス
は対向火炎１７の基部付近すなわち炎口５付近を
流れるが、火炎の全体を加熱することにはならな
い。

炎口５からの予混合気の噴出速度が小さくなる
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２
２で冷却されるため、火炎１６は燃料供給路６の
中を上流に向かつてること、即ち、逆火はないの
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Ｌ、
内容をＤとすると、Ｌ／Ｄが大きいと予混合気は
層流即ちポアズイユ流れとなる。ポアズイユ流れ
になると炎口５出口の壁に近い予混合気の流れ速
度は小さいため、対向火炎の基部２３がより炎口
５に近づく。その結果、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、火炎の基部２３が炎口５に近づく効果の大き
くなることがわかつた。

燃焼室２の下流（燃焼ガスの流れの方向に対し
て下流）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の小型化をはかることができる。

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はバーナヘツダ、３０は二次空気口である。
３１は燃料供給路、３２は燃料分岐管、３３はヘ
ツダフランジ、３４はバーナカバー、３５は二次
空気カバー、３６は二次空気通路、３７は底板、
３８は対向火炎、３９は二次火炎である。

４０は予混合気、４１は二次空気である。４２
は一次燃焼室壁、４３は二次燃焼室壁である。バ
ーナヘツダ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、ヘツダフランジ３３
からなり、燃料供給路３１の先端は炎口２８とな
る。二次空気口３０はバーナカバー３４の一部に
向かい合つて多数設けている。

燃焼室２７を構成する一次燃焼室壁４２は数個
のヘツダフランジ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に多設けた構成となる。燃焼室２７の
下流側には二次空気口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はバーナヘツダ２９を構成する多数
の燃料分岐管３２に供給される。

バーナヘツダ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とヘツダフランジ３
３からなり、燃料分岐管３２の先端は炎口２８と
なる。多数の二次空気口３０は向い合つた二次燃
焼室壁４３に設けてあり、バーナカバー３４の一
部に向かい合つて多数設けている。

燃焼室２７は数個のヘツダフランジ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
（燃焼室出口４５方向）には二次空気口３０を炎
口２８と同様に向かい合わせて配置する。

二次空気通路３６はバーナヘツダ２９と二次空
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
の場合には二次空気口３０より供給される二次空
気４１により二次火炎３９を形成する。

また一部の熱はヘツダフランジ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によつて
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は、先が閉じており、二次空気口３
０付近に形成され、さらに火炎全体にわつて破れ
がないので、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
５に向かつて流れる。二次空気４１が傾斜して流
れるため、二次火炎３９に無理なく供給すること
ができ、二次火炎が安定燃焼する。また、二次空
気４１は対向火炎３８の方向に流れることはほと
んどなく、従つて、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はヘツ
ダフランジ３３とバーナヘツダ２９の間を流れ
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４２の温度の低下
ができる。したがつて、一次燃焼室壁４２の耐久
性の向上を確保でき、高温の燃焼ガスを発生する
こともできる。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４
６にスリツト空気口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、燃焼室を対向火炎を形成する一次燃焼室
５０と二次火炎を形成する二次燃焼室５１に分け
て考えると、一次燃焼室５０よりも二次燃焼室５
１の幅は広い。

スリツト空気口４７を一次燃焼室の出口５２の
周囲にほぼ連続して設けている。そして、二次燃
焼室壁４９に対して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の周
囲全体を火炎基部として、大きな拡散火炎が形成
される。一般に、二次火炎は二次空気により火炎
が容易に破れるため、あるいは火炎基部がバーナ
容易にから離れるため、不完全燃焼することが多
い。一方、本バーナでは二次火炎室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に近づくとその速度が小さ
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の特徴はスリツト状の連続した
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の基部が付着し、
火炎全体は燃焼室全体に切れなく形成される。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。従つて、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個配置することによ
り、次のような効果を得た。すなわち、(1)火炎の
安性が良く、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、熱交換器の小型化を図ることができる。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
したスリツ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、４３……二次燃焼室壁、４７……スリツト空
気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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 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 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
   ツト状の二次空気口を配設したバーナ。 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 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 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。