JPS59112106A - バ−ナ及び熱交換器を有する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、端壁を備えた中空円筒体と同心的挿入体との
間に組込体の存在しない環状間隙が形成されており、該
間隙内を燃焼ガスがバーナから出口に向って流動する形
式のバーナ及び熱交換器を有する装置に関する。

この種の公知の装置（西Ｐイノ国特許第２６２４６１７
号明細書）においては、環状間隙は゛中空円筒体内に配
置された熱交換器を越えて延びている。燃料供給及び混
合を行なうバーナ系は燃料及び燃焼空気を上記環状間隙
延長部にほぼ接線方向で供給する。この場合、挿入体の
延長部は耐火性材料から成る円筒状芯を形成する。

ノ９−すは燃焼ガスが最初は少なくとも１２５ｍ／Ｓの
流速を有するように構成することができる。

このような高い速度であるにもかかわらず、確実な点火
が保証さ几る、それというのも重なり合った噴流渦巻を
起すらせん状の流ｎが形成さｎるからである。しかしな
がら、始動の際に困難が生じる。点火によってその都度
形成される火炎は安定性が低くかつ屡々円筒状芯による
冷却作用で消えてしまう。また、激しい脈動並びにｊｆ
及び未燃焼燃料の吐出しが生じる。芯及び隣接した中空
円筒体が十分な高さの温度に達した後初めて、炎のらせ
ん体は縮みかつ脈動は消滅する。もう１つの制限は、装
置を作動させるために一定の最、低電力が必要であるこ
とにある。

従って、本発明の課題は、純粋な炎を有しかつ脈動し゛
ない始動期が可能でありかつ同時に電力下限を著しく下
げることができる冒頭に記載した形式の装置を提供する
ことであった。

この課題は本発明により、挿入体の端壁に面した端部が
環状端壁と、挿入体内に同心的に配置された、気化され
る液状もしくはガス状燃料用の中央バーナとを備えてお
り、該中央バーナが加熱可能な中央燃料調製室と、同心
的開口を有する燃焼空気用導管系を有し、かつ挿入体の
延長線上にバーナ管が配置さ几ており、該バーす管が中
空円筒体の端壁から距離を置いた位置で終っていること
によ°り解決される。

この構成によれば、燃料は化学量論的にすすを生ぜずに
燃焼することができ、安定な、脈動の無い火炎を形成し
かつバーナヘッドを急速に高温にする。このことは燃料
を例えば高温にするかもしくは気化することができ或は
燃料ガス／空気混合物をも点火することができる加熱装
置によっても助勢される。煙道ガスはその熱を環状間隙
内で熱交換器に放出する。この場合には極めて少量の燃
料が燃さｎるので、流速は相応して低くかつ環状間隙内
でのガスのらせん運動を起さなくともよい。中央バーナ
は燃料がより大量になる際にのみ作動されるので、環状
間隙内を迂回する燃焼ガスは十分に旋回するはずであり
、この旋回は気化バーナの管系での接線方向の空気供給
及び／又は相応する誘導羽根によって起させることがで
きる。

中央バーナが気化バーナであり、燃料調製室が電気加熱
装置を備えた気化管である場合が好ましい。その際には
、液状燃料を燃料調製室内で気化し、引続き化学量論的
にすすがでないように燃焼させることができる。

特に温和な始動は、燃料調製室の開口領域内に灼熱帯域
が設けら几ており、該灼熱帯域が加熱装置によって灼熱
せしめられることにより生じる。始動の際に最初のガス
状燃料が供給されろか又は液状燃料の最初の滴が燃料調
製室に達しかつそこで気化さｎると、ガスは燃料調製室
内に存在する空気と混合される。点火可能な混合物は灼
゛熱帯域で点火される。こうして形成された点火炎は後
続の檀料ガスによってバーナ管内の室に押込まれる。次
いで、該点火炎は燃料ガスと、導管系を介して供給さ扛
た燃料空気によって形成された混合物を点火する。この
動作は極めて確実な点火と同時に青色もしくは透明な炎
を生じる。

しかしながら、バーナ管が気化バーナの作動の際、に灼
熱温度に達する材料から成りかつ燃料供給及び混合を行
なう主系が環状間隙に対しでほぼ接線方向にバーナ管の
上方に配置さ扛ている場合が特に望ましい。それという
のもノ（−す管が灼熱されると、主系に供給される燃料
／空気混合物は確実に点火されるからである。脈動は全
く生じない。灼熱点火は中央・２−すにおいてもまた主
系においても行なわれるので、バーナ管内の室内への導
管系の開口、バーナ管の室及び環状間隙にじゃまになる
点火用部材を配置する必要がなく、従って完全に回転対
称形の空気・ξターンが生じる。灼熱帯域は、火炎が作
動中に消えた場合中央バーナ並びに主系で安全時間内に
再点火が行なわ詐るというもう１つの利点を有する。中
央バーナは始動期の後、燃料の種類に依存して作動し続
けさせてもよく又は有利には遮断することができる。両
方のバーナ系を使用する際には、装置は従来達成されな
かった出力範囲内で作動させることができ、従って変調
範囲は倍加される。この場合には、ガス状もしくは液状
燃料を燃料量とは無関係に使用することができる。特に
、燃料供給及び混合を行なう主系によって燃焼しにくい
物質、粘液性燃料油又は油／石炭混合物（ＣＯＭ）をも
、しかも従来不可能であった１時間当り燃料量０．１に
７の出力以下まで化学論的に燃やすことができる。

有利にはバーナ管は熱伝導率の小さい材料から成る。従
って、既に極めて短時間後に灼熱温度に達する。

更に、火炎ガスを外側環状渦流を発生させるために・マ
ーナ管の内周に泪って戻し流路を備えた誘導装置を設け
るのが有利である。この環状渦流は新゛たに形成された
火炎をパーナヘツＰによる冷却から保護し、ひいては初
期の火炎の安定性を高める。更に、これはバーナ管の灼
熱温度への極めて急速な加熱のためにも役立つ。

誘導装置は、燃焼空気が円錐状空気流で導入と されるように、少なくへも一方側に導管系の開口に円錐
状案内壁を有することができる。この噴耐形は外側環状
渦流をもたらし、該渦流はフレイムフロント（ｆｌａｍ
ｅ　ｆｒｏｎｔ　）を越えて延び、次いでバーナ管の内
周に沼って比較的長い道程に亘って還流する。

導管系め開口は軸線方向で調整可能な間隙幅を有するの
が望ましい。それにより供給空気の速度を変化させるこ
とができる。

更に、空気を回転させてバーナ管内の室に供給する誘導
部材を設けるのが有利である。この部材はより安定な火
炎及び優れた外側環状渦流を生じる。

有利なｌ実施態様では、導管系は外側環状渦流が供給さ
れる燃料量とは無関係にフレイムフロントを包囲するよ
うな空気の流入速度がバーナ管内部の室内で達成されか
つそのような流入角度及び旋回によって規定さ九る斜度
が達成されるように導管系は設計さｆている。

更に有利には、出口の前方に接続さ詐た室から挿入体を
通り、環状端壁内の開口を介して・９−ナ管の内部の室
に向かう再循環路が設けられている。こうすれば、比較
的冷い燃焼ガスが火炎の領域に戻される。該燃焼ガスは
燃焼に参加するだけでなく、火炎を冷却する。この場合
には、再循環煙道ガス量すなわち供給撚゛料の割合は自
動制御される。従って、多すぎる窒素酸化物量の形成の
危険は軽減する。

特に挿入体は中央バーナを包囲する中空円筒体であって
よい。従って、燃料ガスは外側が熱い燃焼ガスと接触す
る挿入体を冷却する。

中央バーナ及び／又は主系に対する燃料及び燃焼空気供
給が制御可能でおる場合には、その都度の熱出力をその
都度の瞬間毎に必要な熱量に極めて大きな範囲内に適合
させることができる。

更に、中央バーナ及び主系は異なった燃料で作動可能で
あるように構成されていてもよい。

次に図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。

下に端壁２をかつ上に蓋３を備えた中空円筒体１は、そ
の全長の大部分が入口５及び出口６を有する熱交換器４
によりかつ下方部分が耐火挿入体８が設けられており、
該挿入体８は下が環状端壁９によって密閉さルておりか
つ挿入体にはその延長部としてバーナ管１０が配属さｎ
ている。該バーナ管は端壁２から間隔１１を置いて終っ
ている。中空円筒体１と挿入体８又は、Ｓ−す管１０と
の間には環状間隙１２がのこり、該間隙は上が出口室１
３を介して出口１４と接続されている。バーナ管１０の
上方に、燃料供給及び混合を行ないかつ燃料調製装置４
５及び接線方向導管４６を有す主系４４が設けらｎてお
り、上記接線方向導管を介して燃料／空気混合物を高速
で環状間隙１２に供給することができる。その際燃焼ガ
ス又は煙道ガスは密に重なり合ったらせん噴流を形成し
、該噴流は熱交換器４の領域で激しい放熱を行なう。装
置全体は断熱体１５で包囲さ九ている。

第２図に示すように、挿入体８の内部には端壁９．に引
続き中央バーナ１６が配置さ詐ている。

この中央バーナは、電気加熱装置１９によって加熱可能
である気化管１８の形の燃料調製室１７を有する。上記
電気加熱装置にはスイッチ装置２２を介し端子２０及び
電線２１を介して給電される。気化管１８及び加熱装置
１９には断熱体２３が設けられている。全体は前端に円
錐壁２５を有するケー７ング内に収容されている。

ケーゾング２４は同時に燃焼空気を供給するための導管
系２６の内側制限部を形成し、該導管系は外側が接線方
向の空気流入口２８を有する胴板２７及びそれとねじ山
２９を介して結合された端面部分３０によって制限さｔ
ている。端う 面部分は′環状端壁９に固定するためのフンジ３１及び
円錐面３２を有する。両者の円錐面２５と３２は環状間
隙３３を制限し、該間隙を介して管３４及び導管系２６
を経て供給さ几た燃焼空気は旋回する円錐噴流で流出す
る。

気化管１８の前端には灼熱帯域３５が存在し、該帯域は
環３６が加熱装置１９での熱導出を断熱体２３よりも強
度に阻止するため並びに加熱装置がこの領域でより大き
な出力を有することにより生じる。このような関係は例
えば加熱装置１９が両側がら数本及び全体に１本スリッ
トが切られており、従って前端により大きな抵抗が存在
するようなスリーブの形を有することにより達成される
。液状燃料が導管３７を介して供給される場合には、気
化管１８内で気化が行なわれる。生じる燃料ガスは燃焼
室３８内で環状間隙３３を介して供給された燃焼空気と
混合さｎて燃焼可能な混合物を形成する。フレイムフロ
ント３９が生じる。更に、燃゛焼空気が供給されること
に基づき、内側環状渦流４Ｑ及び外側環状渦流４１が生
じる。後者はフレイムフロントの外側層がら離れがっ燃
焼管１０に沿って大部分が後向きに、引続き内向きに進
み、そこで再循環した分は再び火炎と混合される。この
外側の環状渦流４１は火炎をバーナ管ｌＯによる初期の
冷却から保護しかつバーナ管を極めて急速に灼熱温度に
加熱する。

始動の際に、供給された燃料滴は気化さｎがつ気化管１
８内にある空気と混合さｎる。こうして形成された燃焼
可能な混合物は灼熱帯域間で点火される。生じる点火炎
は後続する燃料ガスによって燃焼室３８に押出さ扛る。

後続するガスは環状間隙３３を介して供給された燃焼空
気と混合物を形成し、該混合物は点火炎によって点火さ
れる。このことは脈動の無い極めて温和な始動を惹起す
る。燃料と空気は、すすを形成しない化学量論的燃焼が
生じろように混合することができる。

バーナ管１０は内側からだけ加熱さ詐るのでなく、環状
間隙１２内で転向さｎた燃焼ガスによって外側からも加
熱される。そ扛と同様に、壁７はバーナ管１０からの噴
射及び燃焼ガスによって加熱さ詐る、従って該壁も即座
に灼熱温度に達することができる。今や、燃料供給及び
混合を行なう主系４４を投入すると、始動期から好まし
い点火、透明な青色の火炎を伴う完全燃焼及び脈動の無
い作動を生じる。その必要出力に基づいて、中央バーナ
１６、主系４４だけ又はそれらの両者を一緒に作動させ
ることができる。

更に、環状端壁９には多数の開口４２が設けられており
、該開口を介して室１３から挿入体８を通りかつ端壁９
に泊ってフレイムフロント３９の基底に向かう再循環路
４３が生じる。これは火炎を冷却し、ひいては有害物質
の形成を減少させる。環状間隙３３は胴板２７を端面部
分３０上で回動させることによりその大きさを燃焼室３
δ内で最適な条件に調整されるように変えることができ
る。この再循環流は中央バーナ１６が遮断されてもその
ままのこる。その際再循環路４３はバーナ管１０の内側
に沿って延びかつ下から環状間隙１２に達する。

バーナ管ｌ○は鋼又は薄壁のセラミック材料から成って
いてもよい。燃料調製室１２は有利には珪素ガスでシー
ルさｎた炭化珪素、又はその他のセラミック材料から成
る壁を有する。その他の使用部材も、作動中に生じる温
度に耐えるように選択すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の部分的縦断面図及び第２図は装置
の下方部分の部分的縦断面である。 ■・・・中空円筒体、２・・・端壁、８・・・挿入体、
９・・・端壁、１０・・・バーナ管、１２・・・環状間
隙、１４・・・出口、１６・・中央バーナ、１７・・・
燃料調製室、１８・・・気化管、１９・・・加熱装置、
２５．３２・・・誘導装置、２６・・・導管系、２８・
・・誘導部材、３３・・・開口、３５・・・灼熱帯域、
３８・・・室、４１・・・環状渦流、４２・・・開口、
４３・・・再循環路、４４・・・主系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、端壁を備えた中空円筒体と同心的挿入体との間に組
   込体の存在しない環状間隙が形成されており、該間隙内
   を燃焼ガスがバーナから出口に向って流動する形式のバ
   ーナ及び熱交換器を有する装置において、挿入体（８）
   の端壁（２）に面した端部が環状端壁（９）と、挿入体
   内に同心的に配置された、気化されろ液状もしくはガス
   状燃料用の中央バーナ（１６）とを備えており、該中央
   バーナが加熱可能な中央燃料調製室（１７）と、同心的
   開口（３３）を有する燃料空気用導管系（２６）を有し
   、かつ挿入体の延長線上にバーナ管（１０）が配置され
   ており、該バーナ管が中空円筒体（１）の端壁から距離
   を置いた位置で終っていることを特徴とする、バーナ及
   び熱交換器を有する装置。 ２、　中央バーナ（１６）が気化・２−すであり、燃料
   調製室（１７）が電気加熱装置（１９）を備えた気化管
   （１８）である特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３　燃料調製室（１７）の開口の領域に灼熱帯域（３５
   ）が設けられており、該灼熱帯域力！加熱装置（１９）
   によって灼熱せしめられへ特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の装置。 ４、　バーナ管（１０）が中央・バーナ（１６）の作動
   中に灼熱温度に達する材料から成り、力・つ燃料°供給
   及び混合を行なう主系（４４）が環状間隙（１２）Ｋ対
   してほぼ接線方向で・２−す管の上方に配置されている
   、特許請求の範囲第１項〜第δ項のいずれか１項に記載
   の装置。 、５．　　バーナ管（１０）が熱伝導率の小さ℃・材料
   から成る、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１
   項に記載の装置。 ６　誘導装置（２５，３２）が火炎ガスの外側の環状渦
   流（４１）を発生させるためにノｚ−す管（１０）の内
   周に沿った戻し流路を備えている、特許請求の範囲第１
   項〜第５項のいずれか１項に記載の装置。 ７、燃焼空気が円錐状空気噴流で導入されるように、誘
   導装置（２５，３２）が少なくとも一方側に導管系（２
   ６）の開口（３３）に円錐状案内壁を有する、特許請求
   の範囲第６項記載の装置。 ８、導管系（２６）の開口（３３）が軸線方向で調整可
   能な間隙幅を有する、特許請求の範囲第１項〜第７項の
   いずｎが１項に記載の装置。 ９　空気を旋回させながらバーナ管（１０）の内側の室
   （３δ）に供給するための誘導部材（２８）が設けられ
   ている、特許請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項
   に記載の装置。 １０、　　外側環状渦、流（４１）が供給さ扛る燃料量
   とは無関係にフレイムフロントを包囲するような空気の
   流入速度がバーナ管（１０）内部の室（３８）内で達成
   さｎがつそのような流入角度及び旋回によって規定され
   る斜度が達成されるように導管系（２６）゛が設計され
   ている、特許請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項
   に記載の装置。 １１、　　出口（１４）の前方に接続された室から挿入
   体（８）を通り、環状端壁（９）内の開口（４２）を介
   してバーナ管（１０）の内部の室（３８）に向かう再循
   環路（４３）が設けられている、特許請求の範囲第１項
   〜第１０項のいずれが１項に記載の装置。 １２、挿入体（８）が中央バーナ（１６）を包囲する中
   空円筒体である、特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １３　　中央バーナ（１６）及び／又は主系（４４）へ
   の燃料及び燃料空気供給が制御可能である、特許請求の
   範囲第１項〜第１２項のいず汎か１項に記載の装置。 １４、　　中央バーナ（１６）及び主系（４４）が異な
   った燃料で作動可能である、特許請求の範囲第１項〜第
   １３項のいずれか１項に記載の装置。