JPH0914618A - 気体燃料−酸素バーナー - Google Patents
気体燃料−酸素バーナーInfo
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- JPH0914618A JPH0914618A JP7160765A JP16076595A JPH0914618A JP H0914618 A JPH0914618 A JP H0914618A JP 7160765 A JP7160765 A JP 7160765A JP 16076595 A JP16076595 A JP 16076595A JP H0914618 A JPH0914618 A JP H0914618A
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- oxygen gas
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- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 輝炎が多く、舞い上がりを抑えた火炎を生成
し、かつ、寿命の長い吐出ノズルが得られる気体燃料−
酸素バーナーを提供すること。 【構成】 中心部から気体燃料を、その周囲から支燃用
酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーにおいて、
気体燃料と酸素ガスとを層流状に吐出するノズル１、２
を有し、酸素ガスを予熱して支燃の用に供するようにし
た。その際、酸素ガスで吐出ノズル先端部を冷却するこ
とで酸素ガスを予熱した。また、気体燃料及び予熱した
酸素の一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管
５、６を設置した。さらに、気体燃料の燃焼に必要な酸
素量の一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱するこ
となくバーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランス１
０から供給する。
し、かつ、寿命の長い吐出ノズルが得られる気体燃料−
酸素バーナーを提供すること。 【構成】 中心部から気体燃料を、その周囲から支燃用
酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーにおいて、
気体燃料と酸素ガスとを層流状に吐出するノズル１、２
を有し、酸素ガスを予熱して支燃の用に供するようにし
た。その際、酸素ガスで吐出ノズル先端部を冷却するこ
とで酸素ガスを予熱した。また、気体燃料及び予熱した
酸素の一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管
５、６を設置した。さらに、気体燃料の燃焼に必要な酸
素量の一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱するこ
となくバーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランス１
０から供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス溶融炉や輻射伝
熱を主体とした窯炉に用いられる気体燃料−酸素バーナ
ーに関するものである。
熱を主体とした窯炉に用いられる気体燃料−酸素バーナ
ーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス溶融炉や輻射伝熱を主体とした窯
炉において、重油等の液体燃料或いは天然ガス等の気体
燃料に予熱した空気を支燃用ガスとして供給して燃焼さ
せるバーナーが用いられている。また、最近では、空気
の代わりに酸素を支燃用ガスとして用いるバーナーも用
いられるようになってきている。
炉において、重油等の液体燃料或いは天然ガス等の気体
燃料に予熱した空気を支燃用ガスとして供給して燃焼さ
せるバーナーが用いられている。また、最近では、空気
の代わりに酸素を支燃用ガスとして用いるバーナーも用
いられるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】空気を支燃用ガスとし
て用いるバーナーは、燃焼に寄与しない窒素ガスが多く
存在するために熱効率が充分でなく、これを解決するた
めに空気を予熱すると、ＮＯｘが発生しやすくなってし
まう。これを解決する手段として、酸素を支燃用ガスと
して用いるバーナーがあるが、多くの利点があるものの
得られる火炎温度が高い割に、輝炎が少ないために火炎
からの輻射伝熱効率があまり高くならない。このことは
一般に用いられている天然ガスやＬＰガスのような気体
燃料を用いるバーナーで特に顕著にあらわれる。
て用いるバーナーは、燃焼に寄与しない窒素ガスが多く
存在するために熱効率が充分でなく、これを解決するた
めに空気を予熱すると、ＮＯｘが発生しやすくなってし
まう。これを解決する手段として、酸素を支燃用ガスと
して用いるバーナーがあるが、多くの利点があるものの
得られる火炎温度が高い割に、輝炎が少ないために火炎
からの輻射伝熱効率があまり高くならない。このことは
一般に用いられている天然ガスやＬＰガスのような気体
燃料を用いるバーナーで特に顕著にあらわれる。
【０００４】輝炎を多くするために気体燃料と支燃用酸
素ガスを層流状に遅い流速で吐出して、積極的に混合せ
ず、双方の拡散を主とする混合によってゆっくり燃焼さ
せて、気体燃料の酸素不足域の炭素分からの輝炎を利用
することが有効である。ところが一般の窯炉で必要とさ
れる水平火炎では、層流状の遅い吐出速度では火炎の直
進力が弱く、水平部がわずかですぐに舞い上がってしま
い、窯炉の上部のみ温度が高くなり、下部の温度があま
り上がらなくなってしまう。加熱物が火炎より下にある
場合は、そのために窯炉の天井を損傷させてしまう危険
がある。
素ガスを層流状に遅い流速で吐出して、積極的に混合せ
ず、双方の拡散を主とする混合によってゆっくり燃焼さ
せて、気体燃料の酸素不足域の炭素分からの輝炎を利用
することが有効である。ところが一般の窯炉で必要とさ
れる水平火炎では、層流状の遅い吐出速度では火炎の直
進力が弱く、水平部がわずかですぐに舞い上がってしま
い、窯炉の上部のみ温度が高くなり、下部の温度があま
り上がらなくなってしまう。加熱物が火炎より下にある
場合は、そのために窯炉の天井を損傷させてしまう危険
がある。
【０００５】また、吐出ノズルの先端は、火炎や炉内か
ら熱を受け、数百度の高熱に曝されていることから、常
に溶けたりする損傷を受ける危険が付きまとっている。
ら熱を受け、数百度の高熱に曝されていることから、常
に溶けたりする損傷を受ける危険が付きまとっている。
【０００６】本発明の目的は、輝炎が多く、舞い上がり
を抑えた火炎を生成し、かつ、寿命の長い吐出ノズルが
得られる気体燃料−酸素バーナーを提供することにあ
る。
を抑えた火炎を生成し、かつ、寿命の長い吐出ノズルが
得られる気体燃料−酸素バーナーを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、中心部から気体燃料を、その周囲から支
燃用酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーにおい
て、気体燃料と酸素ガスとを層流状に吐出するノズルを
有し、酸素ガスを予熱して支燃の用に供するようにし
た。
め、本発明は、中心部から気体燃料を、その周囲から支
燃用酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーにおい
て、気体燃料と酸素ガスとを層流状に吐出するノズルを
有し、酸素ガスを予熱して支燃の用に供するようにし
た。
【０００８】また、本発明は、酸素ガスで上記吐出ノズ
ル先端部を冷却することで酸素ガスを予熱し、この予熱
した酸素ガスを支燃の用に供するようにした。
ル先端部を冷却することで酸素ガスを予熱し、この予熱
した酸素ガスを支燃の用に供するようにした。
【０００９】さらに、本発明は、気体燃料及び予熱した
酸素の一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に複数の管
状物で構成した整流管を設置した。
酸素の一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に複数の管
状物で構成した整流管を設置した。
【００１０】また、本発明は、気体燃料の燃焼に必要な
酸素量の一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱する
ことなくバーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランス
から供給した。
酸素量の一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱する
ことなくバーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランス
から供給した。
【００１１】
【作用】本発明は、中心部から気体燃料を、その周囲か
ら支燃用酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーに
おいて、気体燃料と支燃用酸素ガスを層流状に吐出させ
ることによって、気体燃料と酸素ガスとをできるだけ長
い距離に亘って混合させずに直進させることができ、こ
れによって、ノズルから出てしばらくの間、両者の境界
に沿って部分的に燃焼が生じ、やがて両者が混合して本
格的な燃焼を行なうが、この場合の燃焼形態は、気体燃
料と酸素ガスとの混合が不活発な状態で行なわれるた
め、気体燃料中の一部の炭素分が不完全燃焼によって、
火炎中に炭素粒子（すす）として残存散在し、これが酸
素ガスと出会って時間遅れ状態で火炎中で燃焼し、輝炎
を生成する。このように、気体燃料と支燃用酸素ガスを
層流状に吐出させることによって、輝炎の多い火炎を得
るが、酸素ガスを予熱することによって酸素ガスの運動
エネルギー（推進力）が増加し、層流の生成に寄与する
レイノルズ数を小さくする方向に動粘性係数が上がり、
予熱していないバーナーより速い吐出速度でも輝炎が多
く、直進力を増した、舞い上がりを抑えた火炎を得るこ
とができる。
ら支燃用酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーに
おいて、気体燃料と支燃用酸素ガスを層流状に吐出させ
ることによって、気体燃料と酸素ガスとをできるだけ長
い距離に亘って混合させずに直進させることができ、こ
れによって、ノズルから出てしばらくの間、両者の境界
に沿って部分的に燃焼が生じ、やがて両者が混合して本
格的な燃焼を行なうが、この場合の燃焼形態は、気体燃
料と酸素ガスとの混合が不活発な状態で行なわれるた
め、気体燃料中の一部の炭素分が不完全燃焼によって、
火炎中に炭素粒子（すす）として残存散在し、これが酸
素ガスと出会って時間遅れ状態で火炎中で燃焼し、輝炎
を生成する。このように、気体燃料と支燃用酸素ガスを
層流状に吐出させることによって、輝炎の多い火炎を得
るが、酸素ガスを予熱することによって酸素ガスの運動
エネルギー（推進力）が増加し、層流の生成に寄与する
レイノルズ数を小さくする方向に動粘性係数が上がり、
予熱していないバーナーより速い吐出速度でも輝炎が多
く、直進力を増した、舞い上がりを抑えた火炎を得るこ
とができる。
【００１２】また、本発明は、支燃用酸素ガスの流路を
複数層にして、酸素ガスを先ず高温の吐出ノズル先端部
に入れてノズルを冷却し、その熱で酸素ガスを予熱して
吐出ノズルを保護するので、ノズルの寿命を長くするこ
とができる。
複数層にして、酸素ガスを先ず高温の吐出ノズル先端部
に入れてノズルを冷却し、その熱で酸素ガスを予熱して
吐出ノズルを保護するので、ノズルの寿命を長くするこ
とができる。
【００１３】また、本発明は、気体燃料及び予熱した酸
素ガスの一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管
を設置することによって、ノズルから気体燃料や酸素ガ
スを一層層流状に吐出することができるので、気体燃料
と酸素ガスの混合がゆっくり行なわれ、輝炎を多く出す
ことができる。同時に、整流管の効果も相俟って流れの
直進力も増すことができるうえに、酸素ガスを予熱する
ことによって、予熱していないバーナーより吐出速度を
速くすることができるので、より火炎の直進力が増し、
火炎の舞い上がりを抑えることができる。
素ガスの一方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管
を設置することによって、ノズルから気体燃料や酸素ガ
スを一層層流状に吐出することができるので、気体燃料
と酸素ガスの混合がゆっくり行なわれ、輝炎を多く出す
ことができる。同時に、整流管の効果も相俟って流れの
直進力も増すことができるうえに、酸素ガスを予熱する
ことによって、予熱していないバーナーより吐出速度を
速くすることができるので、より火炎の直進力が増し、
火炎の舞い上がりを抑えることができる。
【００１４】また、本発明は、バーナーから供給する支
燃用酸素ガスを燃焼に必要な酸素量より少なくすること
で、火炎中の酸素不足域を多くして、一層輝炎を多く発
生させた後、不足分の支燃用酸素ガスをバーナーの周囲
に設けた酸素ランスから供給して完全燃焼させる。バー
ナーの周囲の酸素ランスから吐出する酸素ガスを層流状
に吐出して燃焼し尽くしていない気体燃料をゆっくり完
全燃焼させながら輝炎の多い火炎を形成するが、酸素ガ
スを予熱することによって、予熱していない酸素ランス
よりその吐出速度を速くすることができるので、火炎の
舞い上がりを抑えることができ、好ましい。
燃用酸素ガスを燃焼に必要な酸素量より少なくすること
で、火炎中の酸素不足域を多くして、一層輝炎を多く発
生させた後、不足分の支燃用酸素ガスをバーナーの周囲
に設けた酸素ランスから供給して完全燃焼させる。バー
ナーの周囲の酸素ランスから吐出する酸素ガスを層流状
に吐出して燃焼し尽くしていない気体燃料をゆっくり完
全燃焼させながら輝炎の多い火炎を形成するが、酸素ガ
スを予熱することによって、予熱していない酸素ランス
よりその吐出速度を速くすることができるので、火炎の
舞い上がりを抑えることができ、好ましい。
【００１５】
【実施例】図１は本発明による気体燃料−酸素バーナー
の実施例の縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。
の実施例の縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図で
ある。
【００１６】本発明者等の研究によれば、気体燃料−酸
素バーナーにおいて、火炎の輻射伝熱効率を高くするた
めに燃焼反応をゆっくり行なわせ、気体燃料の酸素不足
域の炭素分からの輝炎を多く発生させ、また、火炎の舞
い上がりを抑えるために、ノズルからの吐出速度を速く
して、火炎の直進力を得、尚且つ高温に曝される吐出ノ
ズルの長寿命化を図る必要がある。
素バーナーにおいて、火炎の輻射伝熱効率を高くするた
めに燃焼反応をゆっくり行なわせ、気体燃料の酸素不足
域の炭素分からの輝炎を多く発生させ、また、火炎の舞
い上がりを抑えるために、ノズルからの吐出速度を速く
して、火炎の直進力を得、尚且つ高温に曝される吐出ノ
ズルの長寿命化を図る必要がある。
【００１７】そのために、気体燃料と支燃用酸素ガスを
層流状の遅い流速でノズルから吐出させるが、これだけ
では不十分であり、酸素ガスの予熱、ノズル先端の冷
却、整流管の設置、バーナーとは別の酸素ランスから酸
素を供給することがそれぞれ有効であることが判明し
た。
層流状の遅い流速でノズルから吐出させるが、これだけ
では不十分であり、酸素ガスの予熱、ノズル先端の冷
却、整流管の設置、バーナーとは別の酸素ランスから酸
素を供給することがそれぞれ有効であることが判明し
た。
【００１８】図１及び図２の実施例は、中心部に矩形断
面形状の金属製管よりなり、気体燃料の流路ａを形成し
た気体燃料ノズル１を配置し、その外側に矩形断面形状
の金属製管よりなり、内側の金属製管との間に矩形筒状
の支燃用酸素ガス流路ｂを形成した酸素ノズル２を略同
心状に配置し、さらにその外側に矩形断面形状の金属製
管よりなり、その内側の金属製管との間に支燃用酸素ガ
スの二次予熱用流路ｃを形成した二次予熱流路形成管３
を略同心状に配置し、その外側に矩形断面形状の金属製
管よりなり、二次予熱流路形成管３との間に支燃用酸素
ガスの一次予熱用流路ｄを形成する一次予熱流路形成管
４を略同心状に配置し、気体燃料ノズル１の先端部近傍
及び酸素ノズル２の先端部近傍に整流管５、６を設置し
たものである。
面形状の金属製管よりなり、気体燃料の流路ａを形成し
た気体燃料ノズル１を配置し、その外側に矩形断面形状
の金属製管よりなり、内側の金属製管との間に矩形筒状
の支燃用酸素ガス流路ｂを形成した酸素ノズル２を略同
心状に配置し、さらにその外側に矩形断面形状の金属製
管よりなり、その内側の金属製管との間に支燃用酸素ガ
スの二次予熱用流路ｃを形成した二次予熱流路形成管３
を略同心状に配置し、その外側に矩形断面形状の金属製
管よりなり、二次予熱流路形成管３との間に支燃用酸素
ガスの一次予熱用流路ｄを形成する一次予熱流路形成管
４を略同心状に配置し、気体燃料ノズル１の先端部近傍
及び酸素ノズル２の先端部近傍に整流管５、６を設置し
たものである。
【００１９】気体燃料ノズル１を構成する金属製管は、
後部端板７の中央部を貫通して後方に突出させてあり、
この後端から気体燃料を供給するように構成される。
後部端板７の中央部を貫通して後方に突出させてあり、
この後端から気体燃料を供給するように構成される。
【００２０】酸素ノズル２を構成する金属製管は、後端
から支燃用酸素ガスを供給するように構成され、前端を
気体燃料ノズル１の前端より若干前方へ突出させてあ
る。
から支燃用酸素ガスを供給するように構成され、前端を
気体燃料ノズル１の前端より若干前方へ突出させてあ
る。
【００２１】二次予熱流路形成管３及び一次予熱流路形
成管４は、前部端板８と後部端板７とに連結支持されて
おり、一次予熱流路形成管４の後端には、酸素ガス供給
口４ａが形成され、ここから酸素ガスの供給を行なうよ
うに構成される。
成管４は、前部端板８と後部端板７とに連結支持されて
おり、一次予熱流路形成管４の後端には、酸素ガス供給
口４ａが形成され、ここから酸素ガスの供給を行なうよ
うに構成される。
【００２２】二次予熱流路形成管３の前端には支燃用酸
素ガスの一次予熱用流路ｄと二次予熱用流路ｃとを連通
させる連通口３ａが形成してある。また、酸素ノズル２
を構成する金属製管の後端には、二次予熱用流路ｃと支
燃用酸素ガス流路ｂとを連通させる連通口２ａが形成し
てある。
素ガスの一次予熱用流路ｄと二次予熱用流路ｃとを連通
させる連通口３ａが形成してある。また、酸素ノズル２
を構成する金属製管の後端には、二次予熱用流路ｃと支
燃用酸素ガス流路ｂとを連通させる連通口２ａが形成し
てある。
【００２３】図１及び図２の実施例は、四重管構造とし
た場合を例示しているが、最も外側の一次予熱流路形成
管４を省略して実施してもよい。これら各管相互間には
酸素ガスの流れを妨げないように間隔保持部材（図示省
略）が適宜設置される。
た場合を例示しているが、最も外側の一次予熱流路形成
管４を省略して実施してもよい。これら各管相互間には
酸素ガスの流れを妨げないように間隔保持部材（図示省
略）が適宜設置される。
【００２４】整流管５、６は、格子状、ハニカム状、複
数の細管を管束形状に密接配置したもの（金属製もしく
は耐火物製のいずれでもよい）で構成する。
数の細管を管束形状に密接配置したもの（金属製もしく
は耐火物製のいずれでもよい）で構成する。
【００２５】上記整流管５、６の役割は、気体燃料ノズ
ル１内を流れる気体燃料及び酸素ノズル２内を流れる酸
素ガスを層流状に吐出させることである。これによっ
て、燃焼をゆっくり行なわせて輝炎を多くし、輻射伝熱
効率を高めることに寄与させるものである。
ル１内を流れる気体燃料及び酸素ノズル２内を流れる酸
素ガスを層流状に吐出させることである。これによっ
て、燃焼をゆっくり行なわせて輝炎を多くし、輻射伝熱
効率を高めることに寄与させるものである。
【００２６】図１及び図２の実施例は、以上の構成から
なり、酸素ノズル２の先端部を窯炉のバーナー取付口９
に前部端板８との段差を利用して差し込み装着される。
なり、酸素ノズル２の先端部を窯炉のバーナー取付口９
に前部端板８との段差を利用して差し込み装着される。
【００２７】次にその燃焼形態を説明する。支燃用の酸
素ガスは、一次予熱流路形成用管４の後端の酸素ガス供
給口４ａから供給され、一次予熱用流路ｄを通って先端
まで流入し、そこから連通口３ａを通って二次予熱用流
路ｃを通り後端まで流入し、そこから連通口２ａを通っ
て酸素ノズル２の後端から先端に向けて流入し、先端部
近傍の整流管５を通って層流状となって窯炉内に吐出さ
れる。上記一次予熱用流路ｄ及び二次予熱用流路ｃを通
る間に酸素ガスは予熱される。そして、酸素ノズル２
は、高温となる先端部から酸素ガスによって冷却され
る。
素ガスは、一次予熱流路形成用管４の後端の酸素ガス供
給口４ａから供給され、一次予熱用流路ｄを通って先端
まで流入し、そこから連通口３ａを通って二次予熱用流
路ｃを通り後端まで流入し、そこから連通口２ａを通っ
て酸素ノズル２の後端から先端に向けて流入し、先端部
近傍の整流管５を通って層流状となって窯炉内に吐出さ
れる。上記一次予熱用流路ｄ及び二次予熱用流路ｃを通
る間に酸素ガスは予熱される。そして、酸素ノズル２
は、高温となる先端部から酸素ガスによって冷却され
る。
【００２８】一方、気体燃料は、気体燃料ノズル１の後
端から供給され、該ノズル１内を先端に向けて流動し、
先端部近傍の整流管６を通って層流状となって窯炉内に
吐出される。
端から供給され、該ノズル１内を先端に向けて流動し、
先端部近傍の整流管６を通って層流状となって窯炉内に
吐出される。
【００２９】このように中心部から気体燃料を、その周
囲から支燃用酸素ガスを共に層流状に吐出することによ
って、直進性を付与して拡散混合を遅らせ、舞い上がり
を抑制し、燃焼反応をゆっくり行なわせることができ
る。具体的には、火炎の燃焼形態は、ノズル１、２の先
端から出てからしばらくのところまでは混合がないた
め、気体燃料と酸素ガスとの境界において接触している
部分のみが部分的に燃焼して炎を発生しており、ノズル
１、２の先端から遠ざかるにしたがって中心部にまで燃
焼が伝播するが、その際、気体燃料と酸素ガスとの混合
が不活発のため、気体燃料中の炭素の一部が酸素不足に
よる炭素粒子（すす）となって炎中に残存散在して時間
遅れで燃焼することにより、輝炎燃焼に寄与することに
なる。
囲から支燃用酸素ガスを共に層流状に吐出することによ
って、直進性を付与して拡散混合を遅らせ、舞い上がり
を抑制し、燃焼反応をゆっくり行なわせることができ
る。具体的には、火炎の燃焼形態は、ノズル１、２の先
端から出てからしばらくのところまでは混合がないた
め、気体燃料と酸素ガスとの境界において接触している
部分のみが部分的に燃焼して炎を発生しており、ノズル
１、２の先端から遠ざかるにしたがって中心部にまで燃
焼が伝播するが、その際、気体燃料と酸素ガスとの混合
が不活発のため、気体燃料中の炭素の一部が酸素不足に
よる炭素粒子（すす）となって炎中に残存散在して時間
遅れで燃焼することにより、輝炎燃焼に寄与することに
なる。
【００３０】ところで、管内の流れの状態が層流か乱流
かをあらわす尺度に、レイノルズ数Ｒｅがあるが、この
レイノルズ数Ｒｅが、Ｒｅ＜２０００で層流になると云
われている。このレイノルズ数Ｒｅは、 Ｒｅ＝ｖ・ａ／ν ｖ：流速 ａ：管の直径 ν：動粘性係数
かをあらわす尺度に、レイノルズ数Ｒｅがあるが、この
レイノルズ数Ｒｅが、Ｒｅ＜２０００で層流になると云
われている。このレイノルズ数Ｒｅは、 Ｒｅ＝ｖ・ａ／ν ｖ：流速 ａ：管の直径 ν：動粘性係数
【００３１】で表され、レイノルズ数Ｒｅを小さくする
には、流速ｖ、管の直径ａを小さくするか、動粘性係数
νを大きくすればよい訳であるが、流速ｖを小さくする
と火炎の直進性が失われ、舞い上がりやすくなり、ま
た、動粘性係数νは、気体の物性によってある程度規定
されてしまう。そこで、管の直径ａを小さくするために
本発明は、整流管５、６を使用している。
には、流速ｖ、管の直径ａを小さくするか、動粘性係数
νを大きくすればよい訳であるが、流速ｖを小さくする
と火炎の直進性が失われ、舞い上がりやすくなり、ま
た、動粘性係数νは、気体の物性によってある程度規定
されてしまう。そこで、管の直径ａを小さくするために
本発明は、整流管５、６を使用している。
【００３２】そしてまた、上記動粘性係数νは、気体の
物性によってある程度規定されてしまうとは云うもの
の、温度によって変化することに着目した。即ち、酸素
ガスの動粘性係数νは、温度の上昇と共に大きくなるの
で、酸素ガスを予熱して温度を高くすると、管の内径と
管の断面平均速度が同じなら、レイノルズ数Ｒｅは小さ
くなる。換言すると、管の内径とレイノルズ数が同じな
ら、管の断面平均速度を速くすることができる。今、５
０℃の酸素ガスを１００℃迄予熱すると、動粘性係数
は、約１．２９倍になり、酸素ガスの管内断面平均速度
を約１．２９倍にしても流れの状態は、予熱する前と同
じになる。また、酸素ガスの温度を高くすることによっ
て、酸素ガスの運動量は、１．４５倍になり、直進力が
増し火炎の舞い上がりを抑えることができる。このよう
な認識に立って本発明は酸素ガスを予熱したものであ
る。
物性によってある程度規定されてしまうとは云うもの
の、温度によって変化することに着目した。即ち、酸素
ガスの動粘性係数νは、温度の上昇と共に大きくなるの
で、酸素ガスを予熱して温度を高くすると、管の内径と
管の断面平均速度が同じなら、レイノルズ数Ｒｅは小さ
くなる。換言すると、管の内径とレイノルズ数が同じな
ら、管の断面平均速度を速くすることができる。今、５
０℃の酸素ガスを１００℃迄予熱すると、動粘性係数
は、約１．２９倍になり、酸素ガスの管内断面平均速度
を約１．２９倍にしても流れの状態は、予熱する前と同
じになる。また、酸素ガスの温度を高くすることによっ
て、酸素ガスの運動量は、１．４５倍になり、直進力が
増し火炎の舞い上がりを抑えることができる。このよう
な認識に立って本発明は酸素ガスを予熱したものであ
る。
【００３３】図３は本発明の他の実施例を示す気体燃料
−酸素バーナーの縦断側面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断
面図であって、この実施例は、前記実施例のバーナーと
は別にバーナーの下方に酸素ランス１０を設け、この酸
素ランス１０には、前記実施例のバーナーで予熱した酸
素ガスの一部を分岐管１１を介して供給させるようにし
たものである。即ち、分岐管１１は、二次予熱用流路ｃ
の後端から分岐させたものである。なお、分岐位置は他
の位置、例えば、一次予熱用流路ｄの一部からでもよ
く、また、予熱しないで供給させるようにしてもよい。
−酸素バーナーの縦断側面図、図４は図３のＢ−Ｂ線断
面図であって、この実施例は、前記実施例のバーナーと
は別にバーナーの下方に酸素ランス１０を設け、この酸
素ランス１０には、前記実施例のバーナーで予熱した酸
素ガスの一部を分岐管１１を介して供給させるようにし
たものである。即ち、分岐管１１は、二次予熱用流路ｃ
の後端から分岐させたものである。なお、分岐位置は他
の位置、例えば、一次予熱用流路ｄの一部からでもよ
く、また、予熱しないで供給させるようにしてもよい。
【００３４】上記酸素ランス１０は、気体燃料の燃焼に
必要な酸素量の酸素ガスの一部を取り出してバーナーと
は別の経路から窯炉内へ供給させるもので、バーナーの
先端部から吐出される気体燃料の一部を酸素不足により
不完全燃焼させて火炎中に炭素粒子（すす）を積極的に
生成させ、しかる後、燃え残りの炭素粒子を完全燃焼さ
せることで輝炎燃焼を実現するもので、そのために酸素
ランス１０から二次酸素を供給させて燃え残りの炭素粒
子を２段燃焼させるものである。
必要な酸素量の酸素ガスの一部を取り出してバーナーと
は別の経路から窯炉内へ供給させるもので、バーナーの
先端部から吐出される気体燃料の一部を酸素不足により
不完全燃焼させて火炎中に炭素粒子（すす）を積極的に
生成させ、しかる後、燃え残りの炭素粒子を完全燃焼さ
せることで輝炎燃焼を実現するもので、そのために酸素
ランス１０から二次酸素を供給させて燃え残りの炭素粒
子を２段燃焼させるものである。
【００３５】上記酸素ランス１０の先端部近傍には、前
記実施例で説明したものと同様な整流管１２を設置する
のが好ましいが、省略してもよい。この整流管１２の役
割は、酸素ガスを整流して層流状に吐出させ、直進性を
付与して拡散を抑制し、バーナーから吐出されている火
炎との混合を遅らせ、前記輝炎燃焼に寄与させんとする
ものである。なお、上記酸素ランス１０を設置する位置
は、バーナーの下方が好ましいが、周囲であれば下方に
限定されない。また、酸素ランス１０からの酸素ガスの
吐出方向は、バーナーと平行乃至火炎の先端付近で若干
交差するような角度に傾斜させて取り付けてもよい。
記実施例で説明したものと同様な整流管１２を設置する
のが好ましいが、省略してもよい。この整流管１２の役
割は、酸素ガスを整流して層流状に吐出させ、直進性を
付与して拡散を抑制し、バーナーから吐出されている火
炎との混合を遅らせ、前記輝炎燃焼に寄与させんとする
ものである。なお、上記酸素ランス１０を設置する位置
は、バーナーの下方が好ましいが、周囲であれば下方に
限定されない。また、酸素ランス１０からの酸素ガスの
吐出方向は、バーナーと平行乃至火炎の先端付近で若干
交差するような角度に傾斜させて取り付けてもよい。
【００３６】上記した２種類の実施例は、バーナーの断
面形状を何れも矩形状とした場合を例示しているが、円
形断面としてもよいことは勿論である。但し、矩形状と
する場合は、長辺が水平方向となるように取り付けるも
ので、これにより、下部又は上部の加熱物に対する輻射
伝熱面を増加させることができる。なお、加熱物を窯炉
内に吊下げて配置したり、或いは、縦方向に立てかけて
配置して横から加熱するような場合では、長辺を縦方向
とすることは勿論である。また、バーナーは、金属製管
で構成した場合を例示しているが、セラミック等の耐火
物で構成してもよいことは勿論である。
面形状を何れも矩形状とした場合を例示しているが、円
形断面としてもよいことは勿論である。但し、矩形状と
する場合は、長辺が水平方向となるように取り付けるも
ので、これにより、下部又は上部の加熱物に対する輻射
伝熱面を増加させることができる。なお、加熱物を窯炉
内に吊下げて配置したり、或いは、縦方向に立てかけて
配置して横から加熱するような場合では、長辺を縦方向
とすることは勿論である。また、バーナーは、金属製管
で構成した場合を例示しているが、セラミック等の耐火
物で構成してもよいことは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、気体燃料と酸素ガスと
を層流状に吐出して燃焼させているため、輝炎の多い火
炎が得られ、輻射伝熱効率を向上させることができる。
しかも、酸素ガスを予熱することによって、予熱してい
ないバーナーより速い吐出速度でも輝炎が多く、直進力
を増した、舞い上がりを抑えた火炎を得ることができ
る。またその際、酸素ガスで吐出ノズル先端部を冷却す
ることで酸素ガスを予熱させることによって、吐出ノズ
ルを保護してその溶損等を防止し、長寿命化を図ること
ができる。さらに、気体燃料及び予熱した酸素ガスの一
方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管を設置する
ことによって、ノズルから気体燃料や酸素ガスを一層層
流状に吐出させることができ、上記諸効果を増大させる
ことができる。また、気体燃料の燃焼に必要な酸素量の
一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱することなく
バーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランスから供給
することによって、火炎中の酸素不足域を多くして、一
層輝炎を多く発生させ、燃え残りの炭素分を酸素ランス
から供給した酸素ガスで完全燃焼させて輻射伝熱効率の
向上に寄与させることができる。
を層流状に吐出して燃焼させているため、輝炎の多い火
炎が得られ、輻射伝熱効率を向上させることができる。
しかも、酸素ガスを予熱することによって、予熱してい
ないバーナーより速い吐出速度でも輝炎が多く、直進力
を増した、舞い上がりを抑えた火炎を得ることができ
る。またその際、酸素ガスで吐出ノズル先端部を冷却す
ることで酸素ガスを予熱させることによって、吐出ノズ
ルを保護してその溶損等を防止し、長寿命化を図ること
ができる。さらに、気体燃料及び予熱した酸素ガスの一
方又は両方の吐出ノズル先端部近傍に整流管を設置する
ことによって、ノズルから気体燃料や酸素ガスを一層層
流状に吐出させることができ、上記諸効果を増大させる
ことができる。また、気体燃料の燃焼に必要な酸素量の
一部となる酸素ガスを予熱し若しくは予熱することなく
バーナーとは別にバーナーの周囲の酸素ランスから供給
することによって、火炎中の酸素不足域を多くして、一
層輝炎を多く発生させ、燃え残りの炭素分を酸素ランス
から供給した酸素ガスで完全燃焼させて輻射伝熱効率の
向上に寄与させることができる。
【図１】本発明に係る気体燃料−酸素バーナーの第１実
施例の縦断側面図。
施例の縦断側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線における縦断正面図。
【図３】本発明の第２実施例の縦断側面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における縦断正面図。
ａ 気体燃料流路 ｂ 酸素ガス流路 ｃ 二次予熱用流路 ｄ 一次予熱用流路 １ 気体燃料ノズル ２ 酸素ノズル ３ 二次予熱流路形成管 ４ 一次予熱流路形成管 ５ 整流管 ６ 整流管 ７ 後部端板 ８ 前部端板 ９ バーナー取付口 １０ 酸素ランス １１ 分岐管 １２ 整流管
Claims (4)
- 【請求項１】 中心部から気体燃料を、その周囲から支
燃用酸素ガスを吐出する気体燃料−酸素バーナーにおい
て、気体燃料と酸素ガスとを層流状に吐出するノズルを
有し、酸素ガスを予熱して支燃の用に供するようにした
ことを特徴とする気体燃料−酸素バーナー。 - 【請求項２】 酸素ガスで吐出ノズル先端部を冷却する
ことで酸素ガスを予熱し、この予熱した酸素ガスを支燃
の用に供するようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の気体燃料−酸素バーナー。 - 【請求項３】 気体燃料及び予熱した酸素の一方又は両
方の吐出ノズル先端部近傍に整流管を備えていることを
特徴とする請求項１又は２に記載の気体燃料−酸素バー
ナー。 - 【請求項４】 気体燃料の燃焼に必要な酸素量の一部と
なる酸素ガスを予熱し若しくは予熱することなくバーナ
ーとは別にバーナーの周囲の酸素ランスから供給するこ
とを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の気体燃料
−酸素バーナー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16076595A JP3591058B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 気体燃料−酸素バーナー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16076595A JP3591058B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 気体燃料−酸素バーナー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914618A true JPH0914618A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3591058B2 JP3591058B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=15721982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16076595A Expired - Fee Related JP3591058B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | 気体燃料−酸素バーナー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3591058B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100645351B1 (ko) * | 2005-01-18 | 2006-11-14 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 에멀션 분무기 노즐 및 버너, 그리고 옥시-연료 버너용도를 위한 방법 |
| JP2014149109A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 気体燃料バーナー |
| JP2016070532A (ja) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 中川産業株式会社 | 燃焼用バーナ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10960484B2 (en) | 2016-08-15 | 2021-03-30 | Illinois Tool Works Inc. | Device for providing a laminar flow of shielding gas in a welding device |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP16076595A patent/JP3591058B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100645351B1 (ko) * | 2005-01-18 | 2006-11-14 | 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 | 에멀션 분무기 노즐 및 버너, 그리고 옥시-연료 버너용도를 위한 방법 |
| JP2014149109A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 気体燃料バーナー |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3591058B2 (ja) | 2004-11-17 |
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