JPWO2013046708A1 - 管状火炎バーナー - Google Patents
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Abstract
一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室閉塞端側に、燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナーである。その燃焼室開放端側に燃焼排ガスの温度調整用ガスを吹き込むノズルが設けられているとともに、該温度調整用ガスを吹き込むノズルから吹き込まれた温度調整用ガスが前記燃料ガス吹き込みノズル側に逆流することを防止する逆流防止手段が設けられている。
Description
しかしながら、後述する[発明を実施するための形態]の欄で詳説するように、特許文献2に記載された技術では、失火(燃焼停止)する場合があった。
その燃焼室開放端側に燃焼排ガスの温度調整用ガスを吹き込むノズルが設けられているとともに、該温度調整用ガスを吹き込むノズルから吹き込まれた温度調整用ガスが前記燃料ガス吹き込みノズル側に逆流することを防止する逆流防止手段が設けられている管状火炎バーナー。
[2]前記逆流防止手段は、温度調整用ガスを吹き込むノズルからの温度調整用ガスの吹き出し方向を、管状の燃焼室の管軸に直交する面から10°〜60°下流側に傾斜させるものである前記[1]に記載の管状火炎バーナー。
[4]前記乱流生成機構は、オリフィス、格子、充填層のいずれかである前記[3]に記載の管状火炎バーナー。
[6]前記温度調整用ガス吹き込みノズルは、燃焼室の内径Dの3.5〜6倍の距離、燃料ガス吹き込みノズルから離れている請求項1に記載の管状火炎バーナー。
その燃焼室開放端側に燃焼排ガスの温度調整用ガスを吹き込むノズルが設けられており、温度調整用ガスを吹き込むノズルからの温度調整用ガスの吹き出し方向が、管状の燃焼室の管軸に直交する面から10°〜60°下流側に傾斜している管状火炎バーナー。
[8]前記温度調整用ガスの吹き出し方向が、管状の燃焼室の管軸に直交する面から25°〜60°下流側に傾斜している[7]に記載の管状火炎バーナー。
特許文献1に記載されている従来の管状火炎バーナー10では、燃焼室11の長さは燃焼室11の直径Dに対して必ずしも長い必要は無いが、それは温度調整用ガス17の混合が無い場合に限られる。温度調整用ガス17の混合がなければ、一度着火した燃料ガスは消えることなく燃焼を完了することができるからである。物質が燃焼するためには、燃料、酸素、ガス温度の3つが不可欠であるが、この管状火炎バーナー10Aにおいて、温度調整用ガス17として常温のガスを管状火炎14に混合させると、管状火炎14の温度が急激に低下し失火してしまう。なお、温度調整用ガス17として、常温の可燃性ガス、空気、不活性ガス(アルゴン)の3種類を使用したが、いずれも失火しており、管状火炎14の温度低下が最大の原因であることが確認された。
従来の考え方からすると、この管状火炎バーナー10Aでは、温度調整用ガス吹き込みノズル16から燃焼室11の内壁面の接線方向に向けて吹き込まれた温度調整用ガス17は、その吹き込まれた位置から下流側にしか供給されず、上流側の管状火炎14に影響する(燃焼していた管状火炎14を消す)とは考えられなかった。しかしながら、実際には、温度調整用ガス17の吹き込みによって、吹き込み位置および下流側の管状火炎14の径の縮小だけでなく、上流側の管状火炎14の径も縮小される現象が燃焼試験で観察された。さらに、数値シミュレーションの結果、たとえ管状火炎14の排ガス(燃焼排ガス)19が下流に向かって流れていても、温度調整用ガス吹き込みノズル16から吹き込まれた後の温度調整用ガス17がその吹き込み位置から同心円状に拡散しようとして、図2に示すように、短距離ではあるが、温度調整用ガス17の一部18が燃焼室11の内壁面に沿って上流側に遡る(逆流する)ことが分かった。
失火を的確に防止しつつ、温度調整用ガス17を混合するには、管状火炎14を形成するガスである燃料ガスおよび酸素含有ガスが燃焼を完了した後の位置に、温度調整用ガス17を吹き込み、かつ、温度調整用ガス17が燃料ガス吹き込みノズル12側に逆流することを防止する必要がある。具体的には、管状火炎14が形成される位置より下流に、温度調整用ガス17を吹き込み、かつ、温度調整用ガス17が燃料ガス吹き込みノズル12側に逆流することを防止する必要がある。
図3は、本発明の実施形態1における管状火炎バーナー10Bを示すものであり、図4は、その管状火炎バーナー10Bにおける温度調整用ガス吹き込みノズル16の設置状態を示す横断面図である。
図11、図12、図13は、それぞれ本発明の実施形態2における管状火炎バーナー10C、10D、10Eを示すものである。
実施例1
実施例2
10A 管状火炎バーナー
10B 管状火炎バーナー
10B1 管状火炎バーナー
10B2 管状火炎バーナー
10B3 管状火炎バーナー
10C 管状火炎バーナー
10D 管状火炎バーナー
10E 管状火炎バーナー
11 燃焼室
12 燃料ガス吹き込みノズル
13 酸素含有ガス吹き込みノズル
14 管状火炎
16 温度調整用ガス吹き込みノズル
17 温度調整用ガス
18 温度調整用ガスの逆流部分
19 燃焼排ガス
20 乱流生成機構
21 オリフィス
22 格子
23 充填層
25 整流板
30 燃焼試験装置
31 炉体
32 散水装置
33 煙突
Claims (8)
- 一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室閉塞端側に、燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナーであって、
その燃焼室開放端側に燃焼排ガスの温度調整用ガスを吹き込むノズルが設けられているとともに、該温度調整用ガスを吹き込むノズルから吹き込まれた温度調整用ガスが前記燃料ガス吹き込みノズル側に逆流することを防止する逆流防止手段が設けられている管状火炎バーナー。 - 前記逆流防止手段は、温度調整用ガスを吹き込むノズルからの温度調整用ガスの吹き出し方向を、管状の燃焼室の管軸に直交する面から10°〜60°下流側に傾斜させるものである請求項1に記載の管状火炎バーナー。
- 前記逆流防止手段は、温度調整用ガスを吹き込むノズルの上流側に配置された乱流生成機構である請求項1に記載の管状火炎バーナー。
- 前記乱流生成機構は、オリフィス、格子、充填層のいずれかである請求項3に記載の管状火炎バーナー。
- 前記温度調整用ガス吹き込みノズルは、燃焼室の内径Dの2.5〜3.5倍の距離、燃料ガス吹き込みノズルから離れている請求項1に記載の管状火炎バーナー。
- 前記温度調整用ガス吹き込みノズルは、燃焼室の内径Dの3.5〜6倍の距離、燃料ガス吹き込みノズルから離れている請求項1に記載の管状火炎バーナー。
- 一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室閉塞端側に、燃料ガスを吹き込むノズルと酸素含有ガスを吹き込むノズルがその内壁面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナーであって、
その燃焼室開放端側に燃焼排ガスの温度調整用ガスを吹き込むノズルが設けられており、温度調整用ガスを吹き込むノズルからの温度調整用ガスの吹き出し方向が、管状の燃焼室の管軸に直交する面から10°〜60°下流側に傾斜している管状火炎バーナー。 - 前記温度調整用ガスの吹き出し方向が、管状の燃焼室の管軸に直交する面から25°〜60°下流側に傾斜している請求項7に記載の管状火炎バーナー。
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