JPH0755118A - ２段燃焼式バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ２段燃焼式バーナ１に、第１の空気噴射ノズ
ル８と第２の空気噴射ノズル４にそれぞれ第１の開口部
９と第２の開口部５を介して接続された燃焼用空気分配
室２１と、第１の開口部９と第２の開口部５を、それら
の合計開口面積を一定に維持しながら開閉する燃焼用空
気調節手段２５，２７とを設けた。 【効果】 火炎形状を変えために燃焼用空気調節手段２
５，２７により第１の開口部９と第２の開口部５の開口
率を変化させても、両者の合計開口面積は一定に維持さ
れ、空気分配室の圧力は一定に維持される。また、一方
の開口部の開口率を小さくすると、同時に他方の開口部
の開口率が大きくなるので、僅かな調節量で火炎形状が
大きく変わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料噴射ノズルから噴
射される燃料に対して、第１の空気ノズルと第２の空気
ノズルから２段に分けて燃焼用空気を供給して燃焼を行
う２段燃焼式バーナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、２段燃焼式バーナとして、図９に
示すものが知られている。この２段燃焼式バーナ５０
は、バーナタイル５１が円筒状の耐火物からなり、中心
軸に沿って前後方向（図上左右方向）に貫通するバーナ
ースロート部５２と、このバーナースロート部５２の周
囲に位置し、前後方向に貫通する複数の２次空気噴射ノ
ズル５３を備えており、外周面からバーナースロート部
５２に貫通した孔５４にパイロットバーナ５５が挿入さ
れている。

【０００３】１次空気噴射ノズル５６は、円筒体に複数
の燃焼用空気供給口５７を設けたもので、前部開口部が
上記バーナースロート部５２の後部に接続され、後部が
エンドプレート５８により塞がれている。

【０００４】外部ケーシング５９は１次空気噴射ノズル
５６よりも大径の円筒体からなり、この１次空気噴射ノ
ズル５６に外装され、前部開口部をバーナタイル５１の
外周部に接続し、後端部が上記エンドプレート５８によ
り塞がれ、１次空気噴射ノズル５６の外周に燃焼用空気
分配室６０を形成している。また、外部ケーシング５９
は、燃焼用空気供給管６１が接続され、図示しない燃焼
用空気供給源より燃焼用空気分配室６０に供給された燃
焼用空気が、２次空気噴射ノズル５３と、燃焼用空気供
給口５７を通り１次空気噴射ノズル５６に供給されるよ
うになっている。

【０００５】１次空気噴射ノズル５６に供給する燃焼用
空気量を制御する調節弁６２は、１次空気噴射ノズル５
６よりも僅かに大径の円筒体６３からなり、ノズル５６
に設けた燃焼用空気供給口５７である軸方向に伸びる複
数のスリット６４の周囲を前後に摺動するようにしてあ
る。また、円筒体６３の後端部には、エンドプレート５
８に形成された複数の開口部６８より空気分配室６０に
進退自在に挿入されたハンドル６６が取り付けられてお
り、調節弁６２を前後に移動させることにより、円筒体
６３で燃焼用空気供給口５７がそれぞれ開閉されるよう
になっている。

【０００６】燃料ノズルガイドスリーブ６９（以下「ス
リーブ６９」と略す。）は、燃料噴射ノズル７１が挿入
可能な円筒体で、エンドプレート５８の中央貫通孔７０
を介して１次空気噴射ノズル５６の内部に挿入され、上
記燃料噴射ノズル７１の先端部がバーナースロート部５
２に突出させてあり、図示しない燃料供給源より供給さ
れた燃料がバーナースロート部５２より噴射されるよう
になっている。

【０００７】以上の構成からなる２段燃焼式バーナ５０
は、図示するように、炉壁７２に取り付けられ、燃焼用
空気供給源より燃焼用空気分配室６０に供給された燃焼
用空気は、燃焼用空気供給口５７を介して１次空気噴射
ノズル５６に供給されるとともに、２次空気噴射ノズル
５３に供給される。

【０００８】そして、１次空気噴射ノズル５６から噴射
された燃焼用空気は、バーナースロート部５２で燃料噴
射ノズル７１から噴射された燃料と混合され、パイロッ
トバーナ５５で着火され、炉内７３に向かって燃焼を開
始し火炎が形成される。また、２次空気噴射ノズル５３
より噴射された燃焼用空気が未燃焼ガスに供給され、そ
の燃焼が拡大される。

【０００９】上記２段燃焼式バーナ５０で形成される火
炎の形状は、調節弁６２を前後に動かし、１次空気噴射
ノズル５６から噴射される空気量と２次空気噴射ノズル
５３から噴射される空気量の配分比率（空気量比）を変
えることにより調節される。すなわち、調節弁６２を前
方に動かして燃焼用空気供給口５７の開口面積を縮小す
ると、１次空気噴射ノズル５６から噴射される空気量が
減少する一方、２次空気噴射ノズル５３から噴射される
空気量が増加し、火炎は短炎から長炎に変化する。逆
に、調節弁６２を後方に動かして燃焼用空気供給口５７
の開口面積を拡大すると、１次空気噴射ノズル５６から
噴射される空気量が増加する一方、２次空気噴射ノズル
５３から噴射される空気量が減少し、火炎は長炎から短
炎に変化する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記２
段燃焼式バーナ５０では、調節弁６２を動かして燃焼用
空気供給口５７の開口面積を調節すると、分配室６０か
ら１次空気噴射ノズル５６と２次空気噴射ノズル５３に
通じる合計開口面積が変化し、それにより空気分配室６
０の圧力が変動する。そのため、燃焼用空気の供給（圧
力）制御が複雑となり、設備のコストアップを招来する
という問題点があった。また、燃焼用空気供給口５７の
開口面積を調節するだけでは、１次空気量と２次空気量
の比率が大きく変化せず、火炎形状が大きく変化しない
という問題点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は空気分
配室の圧力を一定に維持しながら、火炎の形状を大きく
変化させるようにしたもので、燃料噴射ノズルから噴射
された燃料を第１の空気噴射ノズルより噴射された燃焼
用空気で一部燃焼し、残りの未燃焼ガスに対して第２の
空気噴射ノズルより噴射された燃焼用空気を供給するよ
うにした２段燃焼式バーナにおいて、上記第１の空気噴
射ノズルと第２の空気噴射ノズルにそれぞれ第１の開口
部と第２の開口部を介して接続された燃焼用空気分配室
と、上記第１の開口部と第２の開口部を、それらの合計
開口面積を一定に維持しながら開閉する燃焼用空気調節
手段と、を設けたことを特徴としている。

【００１２】

【作用】以上の構成によれば、燃焼用空気供給源から供
給された燃焼用空気は空気分配室に入り、第１の開口部
と第２の開口部を介してそれぞれ第１の空気噴射ノズル
と第２の空気噴射ノズルに供給される。また、第１の空
気噴射ノズルから噴射された燃焼用空気は燃料噴射ノズ
ルから噴射された燃料の一部を燃焼して火炎を形成し、
残りの未燃焼ガスに対して第２の空気噴射ノズルより噴
射された燃焼用空気が供給されて火炎が拡大される。そ
して、火炎形状を変える場合、燃焼用空気調整手段によ
り第１の開口部と第２の開口部の開口率を変化させる。
このとき、第１の開口部と第２の開口部の合計開口面積
は一定に維持され、空気分配室の圧力は一定に維持され
る。また、一方の開口部の開口率を小さくすると、同時
に他方の開口部の開口率が大きくなるので、僅かな調節
量で火炎形状が大きく変わる。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は本発明にかかる２段燃焼式バー
ナを示す。この２段燃焼式バーナ１は、バーナタイル２
が円筒状の耐火物からなり、中心軸に沿って前後方向
（図上左右方向）に貫通する１次燃焼室３と、この１次
燃焼室３の周囲に位置し、前後方向に貫通する２次空気
噴射ノズル４が等間隔に４カ所設けられており、外周面
から１次空気燃焼室３に貫通した孔６にパイロットバー
ナ７が挿入されている。

【００１４】１次空気噴射ノズル８は円筒体からなり、
軸方向に伸びる２つの燃焼空気供給用開口部９が１８０
度対称に形成されており、これら開口部９の開口面積は
それらの合計面積が２次空気噴射ノズル４における後端
開口部５の合計開口面積と同一としてある。この１次空
気噴射ノズル８は、図上右側の前部開口部が１次空気燃
焼室３の後部に接続され、図上左側の後端外周にドーナ
ツ型のエンドプレート１０が設けられている。そして、
エンドプレート１０には、図２に示すように、後述する
レバー１１を挿通するための２つの長孔１２が同一円周
上に１８０度対称に設けられている。また、エンドプレ
ート１０の後部には、中央に貫通孔１４を有する別のエ
ンドプレート１３が取り付けられ、１次空気噴射ノズル
８の後端部が塞がれている。

【００１５】燃料噴射ノズルガイドスリーブ１５（以下
「スリーブ１５」と略す。）は、上記エンドプレート１
３の中央貫通孔１４より１次空気噴射ノズル８の内部に
挿入され、前部外周部に旋回羽根１６が取り付けられ、
この旋回羽根１６が１次空気噴射ノズル８内を流れる１
次空気を旋回するようにしてある。そして、スリーブ１
５には、燃料噴射ノズル１７が着脱自在に挿入され、ボ
ルト１８で固定されている。

【００１６】外部ケーシング１９は１次空気噴射ノズル
８よりも大径の円筒体からなり、１次空気噴射ノズル８
に外装され、前部開口部がバーナタイル２の外周部に固
定されている。一方、外部ケーシング１９の後端部はエ
ンドプレート１０に接続され、１次空気噴射ノズル８の
外周に燃焼用空気分配室２１（以下「分配室２１」と略
す。）が形成されている。

【００１７】また、外部ケーシング１９の前部外周部に
は、バーナタイル２を炉壁２２に位置決めするためにス
トッパ２３が設けられている。さらに、外部ケーシング
１９は、燃焼用空気供給管２４に接続され、図示しない
燃焼用空気供給源（例えばブロワ）より供給された燃焼
用空気が、分配室２１に供給されるようになっている。

【００１８】１次空気量調節弁２５は、１次空気噴射ノ
ズル８よりも僅かに大径の円筒体からなり、１次空気噴
射ノズル８に回動自在に外装されている。また、１次空
気量調節弁２５には、開口部９，９に重なり合う２つの
連通口２６，２６が１８０度対称に形成されている。ま
た、１次空気量調節弁２５の前端部には、扇型に形成さ
れた４枚の２次空気量調節弁２７（図７，８参照）が半
径方向に向かって等間隔に設けてあり、１次空気量調節
弁２５の回転にしたがって２次空気噴射ノズル４の後端
開口部５が開閉できるようになっている。一方、１次空
気量調節弁２５の後端部にはドーナツ型のフランジ２８
が取り付けられ、このフランジ２８に設けた一対のレバ
ー１１，１１がエンドプレート１０の長孔１２より外部
に突出し、レバー１１，１１の操作に基づいて１次空気
量調節弁２５と２次空気量調節弁２７が回動するように
してある（図２参照）。

【００１９】上記１次空気量調節弁２５と２次空気量調
節弁２７の相対的位置関係は、開口部９と開口部５の合
計開口面積が常に一定となるように設定され、例えば、
図３，４，７に示すように、開口部９が完全開放されて
いるとき（開口率：１００％）、他方の開口部５は完全
に閉鎖され（開口率：０％）、図５，６，８に示すよう
に、開口部９が完全に閉鎖されているとき（開口率：０
％）、他方の開口部５は完全に開放される（開口率：１
００％）ようになっている。

【００２０】以上の構成からなる本発明にかかる２段燃
焼式バーナ１は、図示するように、炉壁２２に取り付け
られ、ストッパ２３により位置決めして固定される。ま
た、燃料噴射ノズル１７が燃料供給源（図示せず）、燃
焼用空気供給管２４が燃焼用空気供給源（図示せず）に
接続される。

【００２１】そして、燃焼用空気供給源より供給された
燃焼用空気は分配室２１より、開口部９を介して１次空
気噴射ノズル８に供給されるとともに、開口部５を介し
て２次空気噴射ノズル４に供給され、１次空気噴射ノズ
ル８から噴射された燃焼用空気が燃料噴射ノズル１７か
ら噴射された燃料と混合され、パイロットバーナ７で着
火されて炉内２９に向かって燃焼を開始し火炎が形成さ
れる。また、２次空気噴射ノズル４から噴射された燃焼
用空気が未燃焼ガスに供給されて燃焼が拡大される。な
お、１次空気噴射ノズル８を通過する燃焼空気は、旋回
羽根１６により乱され、燃料と程よく混合される。

【００２２】上記２段燃焼式バーナ１により形成される
火炎の形状は、レバー１１，１１を長孔１２，１２に沿
って移動させ、開口部９，９の開口率を変化させること
により、長炎から短炎、または短炎から長炎に変更でき
る。具体的に、火炎を長炎から短炎に変更する場合、レ
バー１１，１１を回動させて１次空気量調節弁２５と２
次空気量調節弁２７を回転し、開口部９，９の開口率を
大きくすると同時に開口部５，５の開口率を小さくす
る。これにより、１次空気噴射ノズル８の空気噴射量が
多くなり、その燃焼用空気と燃料との燃焼により形成さ
れる火炎は半径方向に拡大した短炎となる。

【００２３】一方、火炎を短炎から長炎に変更する場
合、レバー１１，１１を逆方向に回動させて、開口部
９，９の開口率を小さくすると同時に開口部５，５の開
口率を大きくする。これにより、２次空気噴射ノズル４
の空気噴射量が多くなり、全体として細長い火炎とな
る。

【００２４】以上のように１次空気量調節弁２５と２次
空気量調節弁２７を回転すると、開口部９と５の開口率
はそれぞれ変化するが、これら開口部５，９の合計開口
面積、すなわち分配室２１の開口面積は一定に維持され
るので、分配室２１内の圧力が一定に維持される。その
ため、汎用の均圧制御弁を用いて燃焼用空気と燃料の供
給制御ができる。また、一方の開口部５，５を絞れば同
時に他方の開口部９，９が広がるようになっているの
で、どちらか一方の開口率だけを変化させる従来の２段
燃焼式バーナに比べて、１次空気量と２次空気量の空気
量比を容易に変化させ、火炎の形状を短炎から長炎まで
大きく変化させることができる。

【００２５】なお、１次空気量調節弁２５と２次空気調
節弁２７、およびそれらの作動機構の構成は上記実施例
に限るものでないし、これら２つの調節弁２５，２７を
機械的に連結することなく、開口部９と５の合計開口面
積が常に一定になるように電気的に制御してもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる２段燃焼式バーナでは、第１の空気噴射ノズルと
第２の空気噴射ノズルにそれぞれ第１の開口部と第２の
開口部を介して接続された燃焼用空気分配室と、上記第
１の開口部と第２の開口部を、それらの合計開口面積を
一定に維持しながら開閉する燃焼用空気調節手段を設け
ているので、燃焼用の総空気量が一定に保持されるとと
もに、空気分配室の圧力も一定に保持されるので、均圧
制御弁を用いて燃焼用空気と燃料の供給制御を簡単かつ
安価に行うことができる。また、第１の空気噴射ノズル
から噴射される１次空気量と第２の空気噴射ノズルから
噴射される２次空気量の流量比を大きく変化させること
ができるので、条件に応じて火炎の形状を短炎から長炎
まで大きく変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる２段燃焼式バーナの断面図で
ある。

【図２】 本発明にかかる２段燃焼式バーナの背面図を
示す図である。

【図３】 １次空気噴射ノズルの開口部を全開した状態
を示す図である。

【図４】 ２次空気噴射ノズルの開口部を全閉した状態
を示す図である。

【図５】 １次空気噴射ノズルの開口部を全閉した状態
を示す図である。

【図６】 ２次空気噴射ノズルの開口部を全開した状態
を示す図である。

【図７】 １次空気噴射ノズルの開口部を全開し、２次
空気噴射ノズルの開口部を全閉した状態を示す図であ
る。

【図８】 １次空気噴射ノズルの開口部が全閉し、２次
空気噴射ノズルの開口部を全開した状態を示す図であ
る。

【図９】 従来の２段燃焼式バーナの断面図である。

【符号の説明】

１…２段燃焼式バーナ、４…２次空気噴射ノズル（第２
の空気噴射ノズル）、５…開口部（第２の開口部）、８
…１次空気噴射ノズル（第１の空気噴射ノズル）、９…
開口部（第１の開口部）、２１…燃焼用空気分配室、２
５…１次空気量調節弁（燃焼用空気調節手段）、２７…
２次空気量調節弁（燃焼用空気調節手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料噴射ノズルから噴射された燃料を第
   １の空気噴射ノズルより噴射された燃焼用空気で一部燃
   焼し、残りの未燃焼ガスに対して第２の空気噴射ノズル
   より噴射された燃焼用空気を供給するようにした２段燃
   焼式バーナにおいて、上記第１の空気噴射ノズルと第２
   の空気噴射ノズルにそれぞれ第１の開口部と第２の開口
   部を介して接続された燃焼用空気分配室と、上記第１の
   開口部と第２の開口部を、それらの合計開口面積を一定
   に維持しながら開閉する燃焼用空気調節手段と、を設け
   たことを特徴とする２段燃焼式バーナ。