TWI709712B

TWI709712B - 燃燒器

Info

Publication number: TWI709712B
Application number: TW106116280A
Authority: TW
Inventors: 斉藤岳志; 萩原義之; 山本康之; 清野尚樹
Original assignee: 日商大陽日酸股份有限公司
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2020-11-11
Also published as: CN109642722B; US11199323B2; TW201814213A; CN109642722A; US20200088404A1; JP2018044738A; JP6482513B2; WO2018051576A1

Abstract

本發明之目的在於提供一種即便是在自激振動的火焰之振幅較大的情況下，仍不會使熱輻射降低而可以均一地加熱廣範圍之燃燒器，該燃燒器係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口3使主燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出，並且從設置於中央擴開噴出口3之兩側的一對側部噴出口5及7使副燃燒用流體噴出並燃燒者，其中，側部噴出口5及7，係相對於中央擴開噴出口3之中心軸而配置於對稱位置；前述中央擴開噴出口及側部噴出口係設置成：在將中央擴開噴出口3之擴開角度設為α，將側部噴出口5及7之中心軸所成的角度設為β時，係滿足-5°≦β≦α+15°之關係。

Description

燃燒器

本發明係關於一種燃燒器，尤其是關於一種藉由來自火焰的熱輻射來使被加熱物加熱或是熔解的燃燒器。

本案係基於2016年9月16日在日本所提出申請的特願2016-181092號而主張優先權，且將其內容援用於此。

一般而言，在鋼鐵用加熱爐或玻璃熔解爐等工業用的高溫加熱過程中，係成為以下的結構：在爐內下部置放有小鋼胚(billet)或熔融玻璃等被加熱物，且在其上部空間製作出火焰，藉由來自該火焰的熱輻射來加熱或是熔解被加熱物。

為此，在燃燒器的火焰中，被要求是一種熱輻射較強的火焰，並且是如可以均一地加熱被加熱物的火焰。

作為製作熱輻射較強的火焰的方法，在專利文獻1及2中，已有揭示一種下述的方法：利用噴流的自激振動(self-excited vibration)現象，使從流體噴出口噴出的氣體振動(使流量週期性地增減)，藉此廣範圍地供給火焰，且提高熱輻射並且進行均一加熱。

依據專利文獻1所記載的方法，藉由利用自激振動現象使火焰左右擺動，就可以加熱比普通的燃燒器更廣範圍的區域。

又，依據專利文獻2所記載的方法，藉由在產生自激振動的流體噴出口之周圍，另外設置第二氣體噴流，就可以加熱比專利文獻1所揭示的方法更廣範圍的區域。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

專利文獻1：日本特開2005-113200號公報

專利文獻2：日本特開2013-079753號公報

然而，在專利文獻2所記載的方法中，有關產生自激振動的流體噴出口之方向與第二氣體噴流的噴出口之方向的關係並無任何規定，當自激振動的火焰之振幅變大時，由於燃燒會變得緩慢且火焰溫度會變低，所以有熱輻射變弱的問題。

本發明係為了解決如上述的課題而開發完成者，其目的在於提供一種即便是在自激振動的火焰之振幅較大的情況下仍不會使熱輻射降低而可以均一地加熱廣範圍的燃燒器。

(1)本發明的燃燒器，係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口使主燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出，並且從設置於前述中央擴開噴出口之兩側的一對側部噴出口使副燃燒用流體噴出並燃燒者，其中，前述一對側部噴出口，係相對於前述中央擴開噴出口之中心軸而配置於對稱位置；前述中央擴開噴出口及側部噴出口係設置成：在將前述中央擴開噴出口之擴開角度設為α，將前述一對側部噴出口之中心軸所成的角度設為β時，係滿足-5°≦β≦α+15°之關係。

(2)本發明的燃燒器，係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口、以及設置於該中央擴開噴出口之兩側並朝向噴出方向擴開的一對側部擴開噴出口分別使主燃燒用流體及副燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出並燃燒者，其中，前述一對側部擴開噴出口，係相對於前述中央擴開噴出口之中心軸而配置於對稱位置；前述中央擴開噴出口及側部擴開噴出口係設置成：在將前述中央擴開噴出口之擴開角度設為α，將前述一對側部擴開噴出口之內側壁彼此所成的角度設為β in時，係滿足-5°≦β in之關係，且在將前述一對側部擴開噴出口之外側壁彼此所成的角度設為β out時，係滿足β out≦α+15°之關係。

本發明中之燃燒器，係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口使主燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出，並且從設置於前述中央擴開噴出口之兩側的一對側部噴出口使副燃燒用流體噴出並燃燒者，其中，前述一對側部噴出口，係相對於前述中央擴開噴出口之中心軸而配置於對稱位置；前述中央擴開噴出口及側部噴出口係設置成：在將前述中央擴開噴出口之擴開角度設為α，將前述一對側部噴出口之中心軸所成的角度設為β時，係滿足-5°≦β≦α+15°之關係。因此，即便是在自激振動的火焰之振幅較大的情況下仍可以良好地進行主燃燒用流體與副燃燒用流體的混合以增加燃燒效率，且可以一邊廣範圍地形成火焰一邊提高熱輻射。

1‧‧‧燃燒器

3‧‧‧中央擴開噴出口

3a、3b‧‧‧擴開壁

5、7‧‧‧側部噴出口

9‧‧‧主燃燒用流體供給流路

9a‧‧‧側壁

11‧‧‧導管開口部

13‧‧‧直筒部

15‧‧‧連通導管

17、19‧‧‧副燃燒用流體供給流路

21‧‧‧燃燒器

23、25‧‧‧第二噴出口

31‧‧‧燃燒器

41、51‧‧‧側部擴開噴出口

41a、51a‧‧‧側部擴開壁(內側壁)

41b、51b‧‧‧側部擴開壁(外側壁)

43、53‧‧‧副燃燒用流體供給流路

45、55‧‧‧導管開口部

47、57‧‧‧直筒部

49、59‧‧‧連通導管

61‧‧‧燃燒器(比較例)

63、65‧‧‧噴出口(比較例)

α‧‧‧擴開角度

β、β in、β out、γ‧‧‧角度

C‧‧‧中央擴開噴出口3之中心軸

C_a‧‧‧側部噴出口5之中心軸

C_b‧‧‧側部噴出口7之中心軸

L‧‧‧偏置距離

第1圖係說明第一實施形態的燃燒器之構成的圖(平面剖視圖)。

第2圖係說明第一實施形態的燃燒器之構成的圖，且顯示從正面觀察中央擴開噴出口及側部噴出口的狀態。

第3圖係顯示第一實施形態的燃燒器中的主燃燒用流體之中央噴出狀態的圖；第3圖(a)係顯示主燃料量流體沿著中央擴開噴出口之一方的擴開壁而流動的狀態；第3圖(b)係顯示主燃料量流體沿著中央擴開噴出口之另一方的擴開壁而流動的狀態。

第4圖係說明第一實施形態的燃燒器中之自激振動的火焰之動作的圖；第4圖(a)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之左側(擴開壁3b側)的狀態；第4圖(b)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之中央部附近的狀態；第4圖(c)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之右側(擴開壁3a側)的狀態。

第5圖係說明第一實施形態中之變化例的燃燒器的圖，且顯示從正面觀察中央擴開噴出口及側部噴出口的狀態。

第6圖係說明第二實施形態的燃燒器之構成的圖(其一)。

第7圖係說明第二實施形態的燃燒器之構成的圖(其二)。

第8圖係實施例1中的傳熱量之測定結果的曲線圖。

第9圖係說明在實施例3之比較例中所用的燃燒器之構成的圖。

第10圖係實施例3中的傳熱量之測定結果的曲線圖。

第11圖係說明藉由在實施例3中所用的燃燒器所形成的火焰之自激振動的圖；第11圖(a)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之左側(側部噴出口7側)的狀態；第11圖(b)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之中央部附近的狀態；第11圖(c)係顯示火焰形成於中央擴開噴出口之右側(側部噴出口5側)的狀態。

第12圖係實施例5中的傳熱量之測定結果的曲線圖。

以下，在針對本發明的燃燒用流體加以說明之後，基於第1圖至第3圖來詳細說明各實施形態中的燃燒器之構成。再者，以下之說明中所用的圖式，為了容易明白其特徵，會有為了方便起見而放大顯示成為特徵之部分的情況，各構成要素的尺寸比率等不見得與實際相同。

<燃燒用流體>

在本發明中，所謂燃燒用流體係指燃料流體、助燃性流體、或是燃料流體與助燃性流體的混合流體，作為主燃燒用流體與副燃燒用流體的組合，除了雙方都是助燃性流體以外，主燃燒用流體或副燃燒用流體之其中任一方，係設為燃料流體或混合流體。

〔第一實施形態〕

如第1圖所示，本實施形態的燃燒器1，係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口3使主燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出，並且從設置於前述中央擴開噴出口3之兩側的側部噴出口5及7使副燃燒用流體噴出並燃燒。

<中央擴開噴出口>

中央擴開噴出口3，係用以使主燃燒用流體噴出，且如第1圖及第2圖所示，設置於供給主燃燒用流體的主燃燒用流體供給流路9之前端部，其與主燃燒用流體之流動方向正交的剖面為矩形狀。

在主燃燒用流體供給流路9之中間部的側壁9a，係在對向位置分別設置有一對導管(duct)開口部11。再者，在圖式中，雖然在主燃料用流體之流動方向中，導管開口部11之下游端成為中央擴開噴出口3之上游端，但是並不一定有此必要，如後面所述般，只要可以使主燃料用流體自激振動即可。

在比導管開口部11還靠上游側的主燃燒用流體供給流路9，係設置有角筒狀的直筒部13，且在比導管開口部11還靠下游側的主燃燒用流體供給流路9設置有中央擴開噴出口3。

如同前述般，與主燃燒用流體之流動方向正交的中央擴開噴出口3之剖面為矩形狀。更具體而言，燃燒器之平面剖視中的中央擴開噴出口3之形狀，係朝向前端擴開的扇形形狀，且可以藉由擴開壁3a與3b所成的擴開角度α來表示，該擴開壁3a與3b係屬於主燃燒用流體供給流路9之導管開口部11設置側的側壁。換句話說，平面剖視觀察燃燒器之情況下的中央擴開噴出口3之形狀為扇形，構成該扇形之二條半徑的一方之擴開壁3a與另一方之擴開壁3b所成的擴開角度為α°。

導管開口部11彼此，係藉由設置於燃燒器1之後部側的連通導管15所連通。如此，藉由在燃燒器1的主燃燒用流體供給流路9對向配置用連通導管15所連通的一對導管開口部11，就可以對從中央擴開噴出口3噴出的主燃燒用流體，產生如第3圖所示之所謂觸發式噴嘴(flip-flop nozzle)噴流之自激振動。

亦即，流入直筒部13後的主燃燒用流體在往中央擴開噴出口3流出時，係交替地重複沿著中央擴開噴出口3之一方的擴開壁3a流出的狀態(參照第3圖(b))、和沿著另一方的擴開壁3b流出的狀態(參照第3圖(a))，而進行自激振動(左右擺動)。

該自激振動的振幅(所噴出的主燃燒用流體之振幅)、振動數(頻率)，係可以藉由變更中央擴開噴出口3、導管開口部11、直筒部13及連通導管15之各部的尺寸、主燃燒用流體之流速等各種條件來調整。

又，自激振動的頻率，係依導管開口部11的連通狀態而變動，因此亦能夠藉由在連通導管15設置調節閥而調節氣體流量、壓力來控制。

<側部噴出口>

如第1圖所示，側部噴出口5及7係使副燃燒用流體噴出者，設置於供給副燃燒用流體的副燃燒用流體供給流路17及19之前端部，且相對於中央擴開噴出口3之中心軸C而配置於對稱位置。

然後，在將中央擴開噴出口3之擴開角度設為α，將側部噴出口5之中心軸C_a與側部噴出口7之中心軸C_b所成的角度設為β時，係以滿足-5°≦β≦α+15°之關係的方式設定α和β。在此，角度β，係將以側部噴出口5之中心軸C_a作為基準而在逆時針方向(第1圖中，箭頭所示的方向)所測出者設為正的，將在順時針方向所測出者設為負的。然後，在側部噴出口5之中心軸C_a與側部噴出口7之中心軸C_b交叉的情況下，角度β係以在順時針方向所測出的角度、亦即負的角度表示。

基於第4圖來說明藉由本實施形態的燃燒器1而自激振動的火焰之動作。

在本實施形態中，作為主燃燒用流體係供給燃料流體，作為副燃燒用流體係供給助燃性流體。從主燃燒用流體供給流路9之直筒部13噴出的燃料流體，係在往中央擴開噴出口3噴出時，成為能交替地沿著中央擴開噴出口3之兩側的擴開壁3a、3b流動而自激振動(朝左右擺動)的狀態。

然後，在燃料流體沿著擴開壁3b噴出的情況下，係與從位於中央擴開噴出口3之左側的側部噴出口7噴出的助燃性流體混合，且在中央擴開噴出口3之左側形成有火焰(第4圖(a))。另一方面，在燃料流體沿著擴開壁3a噴出的情況下，係與從位於中央擴開噴出口3之右側的側部噴出口5噴出的助燃性流體混合，且在中央擴開噴出口3之右側形成有火焰(第4圖(c))。

如上面所述般，在本實施形態的燃燒器1中，係以中央擴開噴出口3之擴開角度α和中心軸C_a與C_b所成的角度β成為-5°≦β≦α+15°的方式所設定，從側部噴出口5及7噴出的助燃性流體，係分別朝向中心軸C_a和C_b的方向噴出。

將側部噴出口5及7與中央擴開噴出口3之形狀及位置關係，設定成為β≦α+15°，藉此，即便藉由火焰之自激振動所為的振幅變大，仍可以使從中央擴開噴出口3噴出的燃料流體與從側部噴出口5或7中之任一方噴出的助燃性流體混合並燃燒，故而可以一邊改善燃燒效率一邊廣範圍地形成火焰，且可以提高熱輻射。

另一方面，藉由設定在角度之下限(-5°≦β)以上，從中央擴開噴出口3噴出的燃料流體之自激振動的振幅就不會因為從側部噴出口5及7噴出的副燃燒用流體而受限制，可以藉此維持較廣之來自火焰的熱輻射範圍。

再者，有關角度β的上限值(=α+15°)和下限值(=-5°)，係以後面所述的實施例來實證。

又，在第一實施形態的燃燒器1中，雖然中央擴開噴出口3與側部噴出口5(或7)的偏置(offset)距離L(參照第2圖)係設定在30mm左右，但是並非是被限定於此，而是可以做適當變更。

而且，燃燒器1的燃燒效率，係能夠藉由替換角度β、和中央擴開噴出口3與側部噴出口5(或7)的偏置距離L來調整。

再者，如第2圖所示，雖然側部噴出口5及7垂直於流體之流動方向的面為矩形狀，但是並非是被限定於此形狀，而是能夠按照所期望的流體流量、流速來適用圓筒狀、多孔(multi-hole)狀等。

又，如第5圖所示，作為本實施形態的變化例，除了設置於中央擴開噴出口3之左右兩側的側部噴出口5及7以外，還可列舉在中央擴開噴出口之上下設置有第二噴出口23及25的燃燒器21。

對側部噴出口5及7和第二噴出口23及25，係可以分別供給副燃燒用流體，且能夠個別地設定此等構件的流量，而供給所期望的燃燒用流體(燃料流體、助燃性流體及混合流體)。

此時，從第二噴出口23及25使副燃燒用流體噴出的方向(第二噴出口23與25之中心軸所成的角度)，未被特別限定。

再者，藉由設置第二噴出口23及25所得的功效，係在後面所述的實施例中加以說明。

〔第二實施形態〕

基於第6圖來說明本發明之第二實施形態的燃燒器31。再者，有關與在前述第一實施形態所述的構成要素相同的構成要素，係附記同一符號，並在以下省略該構成要素的說明。

第6圖所示的燃燒器31，係從朝向前端擴開的中央擴開噴出口3、以及設置於中央擴開噴出口3之兩側並朝向噴出方向擴開的一對側部擴開噴出口41、51分別使主燃燒用流體及副燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出並燃燒。

以下，基於第6圖來詳細說明燃燒器31。

<側部擴開噴出口>

側部擴開噴出口41及51，係用以噴出副燃燒用流體，且如第6圖所示，設置於供給副燃燒用流體的副燃燒用流體供給流路43及53各自的前端部。

一方的側部擴開噴出口41，係具備離中央擴開噴出口3較近的內側壁41a、以及離中央擴開噴出口3較遠的外側壁41b。另一方的側部擴開噴出口51，係具備離中央擴開噴出口3較近的內側壁51a、以及離中央擴開噴出口3較遠的外側壁51b。

在此，側部擴開噴出口41和側部擴開噴出口51，由於僅有各自的中心軸之方向(噴出副燃燒用流體的方向)不同，而雙方的結構和功能則為相同，所以，以下除了必要的情況以外，僅就側部擴開噴出口41加以說明。

在副燃燒用流體供給流路43之中間部的側壁43a，係在對向的位置設置有一對導管開口部45。

在比導管開口部45還靠上游側的副燃燒用流體供給流路43，係設置有角筒狀的直筒部47，而在比導管開口部45還靠下游側的副燃燒用流體供給流路43設置有側部擴開噴出口41。

然後，導管開口部45彼此，係藉由設置於燃燒器31之後部側的連通導管49而連通。如此，藉由在副燃燒用流體供給流路43對向配置用連通導管49所連通的一對導管開口部45，就可以使從側部擴開噴出口41噴出的副燃燒用流體產生自激振動。

更且，如第7圖所示，側部擴開噴出口41及 51，係在將中央擴開噴出口3的擴開角度設為α，將離側部擴開噴出口41及51之中央擴開噴出口3較近的內側壁41a與51a所成的角度設為β in的情況下，α和β in係滿足-5°≦β in的關係。同時，在將離側部擴開噴出口41及51之中央擴開噴出口較遠的外側壁41b與51b所成的角度設為β out的情況下，係滿足β out≦α+15°的關係。以此方式，設定α、β in及β out。

再者，角度β in及β out係與第一實施形態的燃燒器1同樣，以側部擴開噴出口41之內側壁41a或外側壁41b作為基準，將在逆時針方向所測出者設為正的，將在順時針方向所測出者設為負的。亦即，在第7圖中，角度β in係以側部擴開壁41a作為基準而在順時針方向所測出之負的角度來表示，角度β out係以側部擴開壁41b作為基準而在逆時針方向所測出之正的角度來表示。

在前述第一實施形態的燃燒器1中，只要設置於中央擴開噴出口3之兩側的噴出口5與7的角度β為-5°以上，就可以增大從中央擴開噴出口3噴出的主燃燒用流體(燃料流體)之自激振動的振幅。

然而，在本第二實施形態的燃燒器31中，係在從中央擴開噴出口3噴出的主燃燒用流體(燃料流體)和從側部擴開噴出口41及51噴出的副燃燒用流體(助燃性流體)之其中任一者都無相位差地進行自激振動的情況下，可將側部擴開噴出口41及51之內側壁41a與51a所成的角度β in設定為比-5°更小。

另一方面，當在主燃燒用流體的自激振動與副燃燒用流體的自激振動之間產生相位差時，主燃燒用流體的噴流與副燃燒用流體的噴流就會交叉，而會限制火焰的自激振動，且減少藉由來自火焰之熱輻射所為的傳熱面積。

因而，在將側部擴開噴出口41及51之內側壁41a與51a所成的角度β in設定為比-5°更小的角度的情況時，重要的是使主燃燒用流體的自激振動與副燃燒用流體的自激振動之相位一致。

只是，要使主燃燒用流體與副燃燒用流體的自激振動之相位差一致不見得是容易的事，也會有維持在有產生相位差的狀態下使主燃燒用流體和副燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出的情況。

即便是維持在有產生相位差的狀態下使主燃燒用流體和副燃燒用流體一邊自激振動一邊噴出的情況下，只要先將側部擴開噴出口41及51之內側壁41a與51a所成的角度β in設定為-5°以上，就會與第一實施形態的燃燒器1同樣，能使主燃燒用流體的自激振動之振幅不會因為副燃燒用流體而被限制得較狹窄，而形成自激振動的火焰。

以上，依據本第二實施形態的燃燒器31，因可以使從中央擴開噴出口3自激振動而噴出的燃料流體、和從側部擴開噴出口41或51自激振動而噴出的助燃性流體更良好地混合並燃燒，故而可以一邊改善燃燒效率一邊廣範圍地形成火焰，且更進一步提高熱輻射。

〔實施例1〕

由於已進行針對本發明的燃燒器之功效加以確認用的具體之實驗，所以以下說明其結果。

在實施例1中，係使用第1圖所示的燃燒器1以形成自激振動的火焰，其準備複數支將中央擴開噴出口3的擴開角度α設為60°，且變更一方的側部噴出口5之中心軸C_a與另一方的側部噴出口7之中心軸C_b所成的角度β後的燃燒器1，且確認了角度β帶給來自火焰之熱輻射的影響。

在實施例1中，係使用LP氣體(LIQUEFIED PETROLEUM GAS，液化石油氣)作為主燃燒用流體，且使用包含氧40vol%的富氧空氣作為副燃燒用氣體。然後，經由主燃燒用流體供給流路9將LP氣體以8Nm³/h供給至中央擴開噴出口3，並且經由副燃燒用流體供給流路17及19將富氧空氣以105Nm³/h供給至側部噴出口5及7，且以氧比1.05使LP氣體燃燒。

在此，所謂氧比，係指顯示對一定量的燃料供給當量比(stoichiometric ratio)之幾倍的氧的值。例如，所謂氧比1.05，係顯示比用以使燃料完全燃燒的理論氧量還稍微過剩(1.05倍)地供給氧的狀態。

在實驗中，係將傳熱測定盤(未圖示)設置於距離燃燒器1之前端600mm的位置，且使用將擴開角度α固定為60°，將角度β設定為-10°、-5°、0°、60°、 75°、90°的燃燒器1，藉由往流動至傳熱測定盤的冷卻水之傳熱量來評估以各角度β所形成的火焰之熱輻射量。

所謂傳熱測定盤，係指連結複數個用以使冷卻水流動的微小寬度之水冷管所成者，其能夠測定各水冷管中的冷卻水之入口溫度和出口溫度、以及冷卻水的流量。

在本實施例1中，如同上述般，係將LP氣體和富氧空氣供給至燃燒器1並予以點火，使自激振動的火焰碰觸於傳熱測定盤，並根據傳熱測定盤中的冷卻水之出口與入口的溫度差以及冷卻水的流量來算出各水冷管中的傳熱量。

第8圖係顯示各角度β中的傳熱量之測定結果。在第8圖中，橫軸係顯示從距離燃燒器1之前端600mm的位置中的燃燒器1之中心軸起的距離[mm]，縱軸係顯示在傳熱測定盤之各部位所測定之往冷卻水的傳熱量[kJ/h]。

在β=60°及75°的情況下，可明白比其他角度的情況還能廣範圍地進行熱輻射。然而，在β=90°的情況下，往傳熱測定盤的總傳熱量會降低。此可推測原因在於：因富氧空氣比自激振動的LP氣體之振幅更朝向外側噴出，故而會使從中央擴開噴出口3噴出的LP氣體和富氧空氣無法充分地混合。

另一方面，在β≦0的情況下，能抑制火焰的擴展並使熱輻射的範圍靠近中心軸。

可明白在β=0°及-5°的情況下，雖然於熱輻射之範圍內有某程度之擴展，但是在β=-10°的情況下，熱輻射會被限制於較窄的範圍內，且難以藉由自激振動來獲得廣範圍的熱輻射。

根據以上內容，顯示出可藉由將噴出口5及7的角度β設為-5°≦β≦α+15°，來使總傳熱量不會降低，可以藉由自激振動來廣範圍地熱輻射。

〔實施例2〕

在實施例2中，係使用第1圖所示的燃燒器1來形成自激振動的火焰，且將中央擴開噴出口3的擴開角度α固定為45°，將一對側部噴出口之中心軸所成的角度β變更成為-10°、-5°、0°、45°、60°、75°，且與前述的實施例1同樣地測定來自火焰的傳熱量。

燃燒條件係與實施例1同樣，將LP氣體作為主燃燒用流體而經由主燃燒用流體供給流路9以8Nm³/h供給至中央擴開噴出口3，並且將包含氧40vol%的富氧空氣作為副燃燒用流體而經由副燃燒用流體供給流路17及19以105Nm³/h供給至噴出口5及7，且以氧比1.05使LP氣體燃燒。

進行實驗後的結果，在設為β=-10°、-5°、0°的燃燒器1中，能獲得與將中央擴開噴出口3的擴開角度α設為60°的實施例1同樣的結果。亦即，雖然在設為β=-5°、0°的情況下，會形成有來自火焰的熱輻射之範圍有某程度之擴展的良好的火焰，但是在β=-10°的情況下，結果是熱輻射係被限制在較窄的範圍內。

在設為β=45°、60°(≦α+15°)的燃燒器1 中，係能從火焰獲得廣範圍之良好的熱輻射。然而，在設為β=75°的情況下，係與實施例1中設為β=90°的情況同樣，結果會使往傳熱測定盤的總傳熱量大幅降低。

根據以上內容，即便是在將中央擴開噴出口3的擴開角度α設為45°的情況下，藉由將一對噴出口5及7的角度β設為-5°≦β≦α+15°，仍不會使總傳熱量降低，而可以藉由自激振動來廣範圍地熱輻射。

〔實施例3〕

在實施例3中，係使用第1圖及第2圖所示的燃燒器1來形成自激振動的火焰，且將中央擴開噴出口3的擴開角度設為β=90°，將側部噴出口之中心軸所成的角度β在-10°至120°之範圍內變更，且與前述的實施例1及2同樣地測定來自火焰的傳熱量。

在此，角度β以外的燃燒器1之形狀係與實施例1及2相同，又，針對燃燒條件而言亦設為與實施例1及2同條件。

雖然在設為β=-5°至0°的燃燒器1中，來自火焰的熱輻射之範圍有某程度的擴展且能獲得良好的熱輻射，但是在設為β=-10°的燃燒器1中，結果是熱輻射被限制在狹窄的範圍內。

另一方面，在設為β≦105°(≦α+15°)的燃燒器1中，係能從火焰獲得廣範圍之良好的熱輻射，相對於此，在設為β>105°的燃燒器1中，結果會使往傳熱測定盤的總傳熱量大幅降低。

更且，在實施例3中，作為比較例，係使用在與擴開角度α=90°的中央擴開噴出口3之擴開方向(自激振動的方向)正交的方向設置有一對噴出口63及65的燃燒器61(參照第9圖)，且藉由設置於燃燒器61之前方的傳熱測定盤來測定來自火焰的熱輻射。在比較例中係與實施例1及2同樣，對中央擴開噴出口3供給LP氣體，並且從噴出口63及65噴出富氧空氣作為副燃燒用流體，而LP氣體和富氧空氣的供給量和氧比，係設為與實施例1及2同條件(=1.05)。

第10圖係顯示在本實施例3中設定成β=0°及90°的燃燒器1中的傳熱量與比較例的燃燒器61的傳熱量之測定結果。

在比較例的燃燒器中，雖然觀察到因中央擴開噴出口3的擴開角度大到α=90°，故而火焰的振幅會變大的樣態，但是如第10圖所示，當比較實施例1及2的結果時，就會成為總傳熱量降低，且無法有效地進行熱輻射的結果。

相對於此，在中央擴開噴出口3之擴開方向設置有噴出口5的燃燒器1(β=0°及90°)中，即便將中央擴開噴出口3的擴開角度設為α=90°，當與比較例相較時，仍不會使總傳熱量降低(參照第10圖)。又，可明白藉由調整噴出口5與7所成的角度β，就可以適當地調整熱輻射的範圍和傳熱量。

根據以上內容，即便是在將中央擴開噴出口 3的擴開角度α設為90°的情況下，藉由將噴出口5與7所成的角度β設定在-5°≦β≦α+15°之範圍內，仍不會使總傳熱量降低，而可以藉由自激振動來廣範圍地熱輻射。

〔實施例4〕

在實施例4中，如第5圖所示，係使用在中央擴開噴出口3的擴開方向之兩側設置噴出口5及7，更在與擴開方向正交的方向設置有第二噴出口23及25的燃燒器21來形成自激振動的火焰，且進行了測定來自火焰之傳熱量的實驗。

在實施例4中，將中央擴開噴出口3的擴開角度α設為60°，將側部噴出口5與7的角度β設為60°，將第二噴出口23與25各自之中心軸所成的角度γ設為0°。

實驗係將LP氣體作為主燃燒用流體以8Nm³/h供給至中央擴開噴出口3，並且將包含氧40vol%的富氧空氣作為副燃燒用流體以105Nm³/h供給至噴出口5及7和第二噴出口23及25。

在此，富氧空氣，係以供給至側部噴出口5及7和第二噴出口23及25之各者的流量比成為6：4的方式來分配，並且將從側部噴出口5及7噴出的富氧空氣之流速設為100m/s，將從第二噴出口23及25噴出的富氧空氣之流速設為40m/s。在此，在燃燒器21中，富氧空氣所噴出的樣態係如第11圖所示。

進行燃燒實驗後的結果，可確認到藉由使用在中央擴開噴出口3之上下方向設置第二噴出口23及25的燃燒器21，就可以改善燃燒效率，且更進一步提高來自火焰的熱輻射。

再者，在實施例4中，雖然是將第二噴出口23與25所成的角度γ設為0°，但是並非是被限定於該角度。

〔實施例5〕

在實施例5中，如第6圖及第7圖所示，使用在中央擴開噴出口3之兩側設置有側部擴開噴出口41及51的燃燒器31來形成自激振動的火焰，且進行了測定來自火焰之傳熱量的實驗。

實驗係將LP氣體作為主燃燒用流體以8Nm³/h供給至中央擴開噴出口3，並且將包含氧40vol%的富氧空氣作為副燃燒用流體以105Nm³/h供給至側部擴開噴出口41及51。

然後，藉由設置於距離燃燒器31之前端600mm之位置的傳熱測定盤(未圖示)來測定傳熱量。

有關在實施例5所用的燃燒器31之形狀，係將中央擴開噴出口3的擴開角度α設為60°，將側部擴開噴出口41的內側壁41a與側部擴開噴出口51的內側壁51a所成的角度β in設為0°，將側部擴開噴出口41的外側壁41b和側部擴開噴出口51的外側壁51b所成的角度β out設定在60°。

更且，從中央擴開噴出口3噴出的燃料流體之自激振動、和從側部擴開噴出口41及51噴出的富氧空氣之自激振動，係以沒有相位差(以相同的時間(timing)左右擺動)的方式調節並進行了實驗。

第12圖係顯示傳熱量的測定結果。在第12圖中，係一併記載使用第1圖所示的燃燒器1而使富氧空氣以不進行自激振動的方式從側部擴開噴出口5及7噴出的情況(實施例1中的β=60°)之結果，作為比較對象。

根據第12圖可明白，在使用燃燒器31的情況下，熱輻射的範圍會擴展，且總傳熱量亦會增加。此可考慮是因使從側部擴開噴出口41及51噴出的富氧空氣自激振動，藉此使自激振動之方向上的燃料和富氧空氣良好地混合而改善燃燒性所致。

根據以上內容可明白，藉由令從使燃料流體自激振動而噴出的中央擴開噴出口之兩側噴出的富氧空氣亦進行自激振動，藉此就能使熱輻射的範圍擴展，更可以增加總傳熱量。

〔產業上之可利用性〕

本發明的燃燒器，係即便是在自激振動的火焰之振幅較大的情況下仍可以使主燃燒用流體和副燃燒用流體良好地混合而使燃燒效率增加，且一邊廣範圍地形成火焰一邊提高熱輻射。