JPS5981413A - 燃料燃焼用加熱エレメント - 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、管形の燃料燃焼用加熱エレメントに関し、特
に、熱伝導率を上げるために溶融金属塩中、又は、固体
粒子の流動層中に浸漬する加熱管として、又は、輻射加
熱及び対流加熱を行うために封止した、又は、部分的に
封止した室内に配置する加熱管として用いるタイプの管
形燃料燃焼用加熱エレメントに関するものである。但し
、本発明の用途は上記に制限されるものではない。

本発明によれば、燃料燃焼用加熱エレメントは、一端を
封止し、燃焼生成物の排気口となる開口部を有する管状
のハウジングと、ノ・ウジングの排気口と封止端の間に
間隙を有して収容され、燃焼生成物をハウジングの制止
端に向けて排出する如く構成されたバーナ組立体と、ノ
・ウジングの中に、封止端から間隔をへだてて、間隙を
有して収容され、バーナから排出された燃焼生成物を７
１ウジングの封止端に向う中央の流れとして運び、さら
に方向を変えてダクトと７１ウジングの間の間隙を通っ
てバーナ組立体に向う、前記中央の流れに隣接する外側
の流れとして燃焼生成物を運ぶためのダクトを有し、前
記ダクトは、中央の流れの一部をこの流れがハウジング
の封止端に達する前に、直接外側の流れの中に外側の流
れに逆らう向きで放出できるように構成されている。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

図面を参照すると加熱エレメントは、一端を封止端２と
とた管状のノ１ウジング１と、空気の導入口３と、燃焼
生成物の排気口４を有する。排気口４は、ハウジングの
他端５と、ノーウジング１の内部に間隙を有して収容さ
れるバーナ組立体６に隣接して設けられている。

ハウシング１の外側は、セラミック製又は金属製の細長
いダクト又はチューブ７からなり、このチューブは、そ
の端２に於て封止されている。

チューブ７の中には、チューブの他端５からバーナ組立
体６が延びている。

組立体６は、燃料供給ダクト８を有し、このダクト８は
、燃料、このケースではガス、をダクト８の先端に設け
られた燃料供給ノズル９へ供給する。組立体６は、さら
にトンネル１０を有し、このトンネルの後部端の中へ、
ノズル９とダクト８が間隙を有して延びている。

トンネル１０は、燃料と空気の混合体の燃焼室となる中
央部１工と、中央部１１のスリーブを形成し、環状の前
方壁１３によって中央部と接合されている外方ダクト１
２を有する。ダクト１２の他端は７ランジ１４で終って
いる。トンネル１゜の中央部１１とその外方スリーブ１
２０間に形成される環状の間隙め中には、もう一つのダ
クト１５が延びており、このダクトの一端は前面壁１３
０近くで終っており、他端は、スリーブ１２のフランジ
１４を越えて外側に延びフランジ１６を形成している。

フランジ１６と、チューブ７の外壁に溶接して固定され
ているもう一つのフランジ１７０間には、短いスリーブ
１８が固定されていて、このスリーブ１８は、７ランジ
１９及び２０を有し、フランジ１９及び２０は、夫々フ
ランジ１６及び１７に係合している。短いスリーブ１８
の内壁は、その長さのは父中間点でフランジ１４に溶接
されている、フラン・ゾ１４の曵バーナノズル９から遠
い方の側では、スリーブ１８に開口部２０が設けられ、
この開口部２０は、スタブパイプ２１に通じスタブパイ
プ２１は、スリーブ１８に溶接されている。

ダクト１５のフランジ端１６には、複数の開口部を有す
るディスク２２が固定され、端１６を封止している。デ
ィスク２２０種々の開口部を通り、ダクト１５を通って
、燃料供給ダクト８、従来型のパイロット燃料チューブ
２３、Ａ’イロットチューブ２３用の従来型点火電極２
４、及び、従来型の電気的に動作する炎検知用プローブ
２５が夫々バーナノズルに向って延びている。ディスク
２２のもう一つの開口部２６から外側に向って延びてい
るのは、従来型の炎観察チューブ２７で、このチューブ
２７は、ディスクに固定され、適当な色のついた覗きガ
ラス２８を備えている。

先端２９を第１図に示しているパイロットチューブ２３
と電極２４の先端部は、凹部のノズル９の前端に取付け
られている。

グローブ２５は、ノズル９のぎディの開口部（図示せず
）を通って延び、先端部３ｏは、トンネルｌＯの中央部
１１の中で終っている。電極２４とグローブ２５の端子
、３１及び３２は夫々ダクト１５の外側に増付けられて
いる。

スタブパイプ２１はフランジ１４　ｔ　１６　、ダクト
１５、及び、スＩＪ−７″１ｇの間に形成される環状の
室３３に空気を供給するための導入口を形成し、ダクト
１５は、ディスク２２と共に空気をト７ネに１０ｆ）中
央部’１１へ供給するためのも５　一つの環状の室３４
を燃料供給ダクト８０周りに形成している。

室３３と３４は、外側のダクト１２とダクト１５の間に
形成される環状の通路３５、及び、通路３５と相互連結
し、ダクト１２とトンネル１０の中央部１１の外壁の間
に形成されるもう一つの環状の通路３６によって互いに
連結されている。

燃料供給ダクト８は、その先端に円周方向に間隔をへだ
てて幾つかの開口部３７備えている。これらの開口部３
７は、燃料供給ノズル９のボディを貫通してノズル９と
トンネル１０の中央部１１０間の環状の間隙に至る、円
周方向に間隔をへたて半径方向に向って延びる前記開口
部と同数のポート３８と位置的に一致し連通している。

トンネル１０の中央部１１は、後部に円筒状の部分３９
を有し、この部分３９の中にノズル９とダクト８が間隙
を有して入っている。中央部１１は、さらに前方に円錐
鉢に先細になった部分４゜を有し、この部分４０は、燃
料と空気が燃焼してできる燃焼生成物を、円筒状の部分
３９からトンネルの排気口４１へ排出する速度を加速す
るようになっている。部分４０は、必要に応じ、先細よ
りも円筒状とすることも可能であるのは言うまでもない
。

バーナ組立体についてのさらに詳しい説明は、本出願と
同時係属の英国特許出願第ｇ２．２７ｇ’１号に記載さ
れている。

フランジ１４の、バーナノズル９に近い方の側には、ス
リーブ１８に、それから半径方向に延びている一体成形
のノ４イア’４２が設けられており、ノ苧イｆ４２は、
円周方向の７ランジ４３を有し、７ランジ４３には、サ
イレンサ４４が固定されている。ｔ４イア’４２は、燃
焼生成物の排気口を形成しサイレンサ４４は、排気に伴
うノイズを減少させるための手段を提供する。

サイレンサ４４は、中央に開口部を有するノやイブ４５
からなり、このノ４イアｐ４５の一端にハ、円周方向に
環状の７う／ジ４６が固定されている。

ノ！イア’４２は管状の゛ハウジング４７により囲まれ
ている。ハウジング４７は管状の壁４８を有し、壁４８
の一端は７ランジ４６に溶接によって固定されていて、
他端には環状のディスク４９を有し、このディスク４９
は、ノやイブ４５の上に溶接して受は入れられている。

ハウジング４７は、断熱及び吸音拐料５０を入れられて
いる。

排気口４２は、チューブ７と外側のダク）１２の間に形
成される環状の通路５１と連通していて、この通路は、
燃焼生成物の排気通路で、ハウジングの一番奥の封止端
部から燃焼生成物を排気口４２に運び排出するためのも
のである。

三つの軸方向に並んだスタブパイ７’６０１６１、及び
、６２が、ハウジングの中に配置され、外側のチューブ
との間に間隙を有して、夫々、通路６３　、６４、及び
、６５を形成している。通路６３．６４．６５は互いに
隣接している。

各スタブパイプには、チューブ７との間に間隔を開けて
通路を形成するための一組のフィン６６゜６７、及び、
６８が夫り溶接しである。図には示されていないが、各
−組のフィンは、三つの円周方向に等間隔のフィンで構
成されている。

スタブ）Ｊ？イブ６ｏは、一つ以上の円周方向に等間隔
を置いて配置されたフィン６９により、バーナの排気口
４１と間隔を開けて位置している。このフィン６９は、
バイア’６０の端に溶接されている。スタプノ臂イブ６
ｏの内径は、トンネルの排気口４１よりもがなり大きい
ので、トンネルの排気口４１から出てくる燃焼生成物は
、中央部を通る流れとなって全てスタブ・ｆ４７″６ｏ
の中へ入る。

次に、スタブツヤイアＤ６０の内径は、スタツフやイア
’６１の外径よりも大きいので、環状の開口部７０が７
４イブ６０と６１の間に形成され、バイブロ０に沿って
流れて（る燃焼生成物の中央の流れの一部が環状の通路
６４に入り、砂りは次のスタフバイブロ２に流入するこ
とを可能にする。

ＩＷＥｍに、スタツフｆイブ６１の内径は、スタブパイ
ｆ６２の外径より大きいので、環状の開口部７１が・母
イブ６１と６２の間に形成され、）ぞイブ６１に沿って
流れてきた燃焼生成物の中央の流れの一部が環状の通路
′６５に入り、残りは次のスタブツヤイア６３に流入す
ることを可能にする。

スタツフやイア’６２の端には、三つ以上のフィン７２
が円周方向に等間隔をへだてて溶接され、封止ディスク
５３との間に間隔を有している。

図示したエレメントは、実用に際して、燃焼に必要な空
気を空気導入パイプ２１を介して室３３へ取り入れる。

空気は、次に、環状の通路３５を通ってトンネル１０の
前方壁１３に向って流れる。

これと同時に、高温の燃焼ガスが環状の通路５１を通っ
て、空気と反対方向に排気口４に向って流れているので
、通路３５と５１の中央部では、ダクト１２の壁を介し
て燃焼生成物の流れから空気へ熱の伝達が行われる。熱
せられた空気はトンネル１０の前方壁１３に到達した後
、方向を転じて環状の通路３６の中を室３４に向って流
れる。これと同時に、燃料と空気の燃焼によって作られ
た燃焼生成物の流れはトンネル１０から排出され、通路
３６の中の空気の流れと反対方向に流れる。

従って、ここでもトンネルの壁を介してトンネル１０の
中の燃焼室内の排気ガスと通路３６の中を流れる空気と
の間に熱伝達が行なわれ、空気はより高温に熱せられ、
排気ガスは冷却される。

次に予熱された空気は通路３６を出て室３４に入り、こ
こで燃料ノズル９に向って押し出され、ノズ／Ｉ／９と
中央トンネル部１１の後部３９０間の間隙を通ってトン
ネル１０に入る。

同時に、燃料ガスの形態の燃料が、燃料供給ダクト８に
沿ってノズル９に向って運ばれてきて、放射状のポート
を通り、ノズル９とトンネル部１１０間の環状の間隙の
中へ数本の流れとなって流入する。間隙の中で燃料ガス
と空気が出合いかつこれらが混合され、ガスと空気の混
合体となってトンネル１０に入る。

この混合ガスは、ノやイロットチューブ２３かも噴射さ
れるガスによって点火される。ノ１イロットチューブ２
３から噴射されるガスは、電極２４により、前もって点
火されている。点火後、ガスの混合体はトンネル１０の
後部の円筒状の部分３９の中で燃焼する。

燃料と空気の混合ガスに点火する方法については、本出
願の同時係に英国特許出願第乙戴７ざ１７７号に詳しく
説明されているが、この方法に従ってガスが正しく点火
されたかどうかを検出するためにプローブ２５を用いる
ことも可能である。又、グローブ２５の代わり圧、又は
、グローブ２５と共に、覗きガラスを設けて炎の状態を
目視できるようにしても良い。覗きガラスは、ノズル９
のボディを貫通して延びる開口部（図示せず）と−直線
上に並ぶように配置する。

トンネルバーナ１０から排出された燃焼生成物は、トン
ネルの円錐部４０で加速された後、中央の流れとしてス
タブバイブロ０に流入する。

この中央の流れは、スタブバイア’６０を通って流れた
後、流れの一部が環状の開口部７０を通ってバイブロ０
から環状の通路６４へ流出する。

燃焼生成物の残りの中央の流れは、次のスタブバイア６
１に流入し、バイブロ１を通って流れる。

次にこの流れの一部も、環状の開口部７１を通って環状
の通路６５へ流出する。

燃焼生成物の中央の流れのうち残りの部分は、スタブバ
イア６２を通って封止ディスク５３に向って流れ、ディ
スク５３に突当った後方向を逆転して外側の流れとなり
、通路６５，６４．６３を通って流れる。

逆転流が通路６４に入ると、中央流の一部が環状の開口
部７１を通って、外側の流れと正反対の向きに流入して
くる。外側の流れと中央流の一部は合流して、燃焼生成
物を運びつつさらに通路６４を通って流れる。

通路６３に入ると、次に中央流の一部が環状の開口部７
０を通って、外側の流れと正反対の向きに流入し、二つ
の流れは合流して、燃焼生成物を運びつつ通路６３を流
れて行く。

燃焼生成物の流れが通路一杯になって通路６３のバーナ
端部に到達すると、トンネルの排気口４１から燃焼生成
物が高速で排出される。通路６３を流れてきた外側の流
れは、この高速の排出流に菜って再びスタブバイブロ０
に流入して行く。

このようにしてトンネルから排出される新たな排出ガス
の流れと合流・混合される為、冷却ガスの質量の流量が
大きくなる。この結果、スタブバイブロ０，６１、及び
６２を介して、通路６３゜６４、及び６５の中の燃焼生
成物から、バイブロ０．６１、及び、６２の中の流れへ
の熱伝達率が改良される。

さらに、開口部７１及び７０を通って環状の通路６４及
び６３に流入してくるガスと、通路６５及び６４を流れ
ている新たなガス流の間にもガスの合流・混合が生じる
ので、スタブバイア６０゜６１、及び６２を介する熱伝
達の率はさらに高くなり、従って、冷却ガスの質量の流
量もさらに増大する。

残りの燃焼排気ガスは、通路６４を出て、チューブ７と
排気ダクト１２０間の通路５１に入り、排気口４４へ向
って流れる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の加熱エレメントの縦方向の断面図
である。 参照符号 １・・・・・・ハウジング、　　２・・・・・・封止端
、３・・・・・・導入口、　　　　４・・・・・・排出
口、６・・・・・・バーナ組立体、７・・・・・・ダク
ト、８・・・・・・燃料供給ダクト、　　９・・・・・
・ノズル、１０・・・・・・トンネル、　　　　１１・
・・・・・トンネル中央部、１３・・・・・・前面壁、 １４．１６．１７，１９．２０・・・・・・フランジ、
１５・・・・・・ダクト、　　２３・・・・・・パイロ
ットチューブ、２４・・・・・・点火電極、　　２５・
・・・・・グローブ、４１・・・・・・排気口、　　６
０ｔ６１，６２・・・・・・スタブパイブ、　　６３，
６４．６５・・・・・・通路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　一端を封止し、燃焼生成物の排気口となる開口部を
   有する管状のハウジングと、ハウジングの排気口と封止
   端の間に間隙を有して収容され、燃焼生成物をハウジン
   グの封止端に向けて排出。 するようになっているバーナ組立体と、ハウジングの中
   に、封止端から間隔を置いて、間隙を有して収容され、
   バーナから排出された燃焼生成物をハウジング′の刺止
   端に向う中央の流れとして運び、さらに方向を逆転して
   ダクトとハウジングの間の間隙を通ってバーナ組立体に
   向う前記中央の流れに隣接する外側の流れとして燃焼生
   成物を運ぶためのダクトを有し、前記ダクトは、中央の
   流れの一部が、ハウジングの封止端に達する前に、直接
   外側の流れの中に、外側の流れに逆らう向きで放出でき
   るように構成されることを特徴とする燃料燃焼用加熱エ
   レメント。 ２　特許請求の範囲第１項記載の加熱エレメントにおい
   て、ダクトが複数の軸線方向に並ぶ管を有し、各管は隣
   接する管との間に間隔を有し、管の寸法は、バーナ組立
   体の下流方向において、中央の流れの一部を管と管の間
   の空間を介して、外側の流れの中に、この流れに逆らう
   向きで放出できるように、上流のダクトの内径を、隣接
   する下流のダクトの外径よりも大きく構成することを特
   徴とする加熱エレメント。 ３　特許請求の範囲第１項及び第一項記載の加熱エレメ
   ントにおいて、外側の流れが排気口から排出される前に
   、この流れの一部をバーナ組立体と管の間を流れる中央
   の流れの中に再流入させるため、バーナ組立体のすぐ隣
   りの管をパー大組立体から離して配置することを特徴と
   する加熱エレメント。 ｌＡ　　特許請求の範囲第１項乃至第３項のうち任意の
   ７項に記載の加熱エレメントにおいて、ハウジングが空
   気をバーナ組立体に供給するための導入口となる開口部
   と、を気を導入口からバ−す組立体へ運ぶための、ハウ
   ジング内に間隙を有して収容されるダクトを含む手段と
   を有し、前記間隙は、バーナから排気口へ排気燃焼生成
   物を運ぶための通路となり、然して、導入口から流入し
   バーナ組立体へ到達する迄の空気と、バーナから排出さ
   れ排気口に到達する迄の燃焼生成物との間で、ダクトの
   壁を介して熱の伝達が行われることを特徴とする加熱エ
   レメント。 左　特許請求の範囲第り項記載の加熱エレメントにおい
   て、バーナ組立体が、燃料と空気を導入して燃焼させる
   ための燃焼室を有し、空気をバーナ組立体へ運ぶ手段は
   、燃焼室の壁の周りを囲む通路を形成して燃焼室へ空気
   を運ぶようになっており、然して、燃焼室から排出され
   る前の燃焼生成物と、燃焼室に入る前の空気との間で、
   燃焼室の壁を介して熱の伝達が行われることを特徴とす
   る加熱エレメント。 ム　特許請求の範囲第１項乃至第３項のうち任意の７項
   に記載の加熱エレメントにおいて、ハウジングの排気用
   開口部に、ハウジングから排出される燃焼生成物が放出
   するノイズを吸収するようになっているもう一つのダク
   トが形成されることを特徴とする加熱エレメント。 ７　特許請求の範囲第１項乃至第６項のうち任意の７項
   に記載の加熱エレメントにおいて、バーナ組立体は燃焼
   室を有し、前記燃焼室が、燃焼生成物の排出速度を加速
   して高速の噴流とするための、排気口に向って円錐状に
   先細になった部分を有することを特徴とする加熱エレメ
   ント。 ｇ　特許請求の範囲第１項乃至第７項のうち任意の７項
   に記載の加熱エレメントにおいて、管状のハウジングは
   溶融金属に対して耐腐食性を有する材料で製造されるこ
   とを特徴とする加熱エレメント。 ９　本特許明細書に、添付図面を参照しつつ説明した加
   熱エレメント。 ７０本特許明細書に、添付図面を参照しつへ説明した加
   熱エレメントと実質的に等しい動作を行う加熱エレメン
   ト。