JPH01239306A - ガス燃焼バーナ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は熱を外部に伝える伝熱管などに設けられるガス
燃焼バーナに関する。

〈従来の技術） 従来、フライヤーの揚物油に浸管して熱を伝える伝熱管
の基端に設けられ、都市ガスや家庭用ガス、その他のガ
スを使用するガスバーナは、ベンチュリー管式あるいは
吹込式バーナが用いられており、これらのバーナでは、
小孔から大気圧に向かって直接ガスを噴出させるもので
あった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、これらのガス燃焼バーナに用いられる都
市ガスや家庭用ガス、その他のガスの圧力は大気圧より
も高々水柱圧で数百ミリメートル高いだけであって、噴
気孔を出なところでは水柱数ミリメートルにまで減圧さ
れてしまい、空気と燃料ガスとの混合割合は燃料ガスが
必要空気量の数倍にも達してしまうので、火焔温度は理
論火焔温度より低くなり、しがも燃焼効率が悪くなると
いう課題があった。

また、途中で空気を混合して混合ガス状態でバーナ孔で
着火する構成のもの、例えばブンゼン式バーナでは燃料
ガスと燃焼用−次空気の混合比率を適正割合に保つこと
がむずかしく、また燃焼用二次空気は大気より自由率で
燃焼するものであった。さらに、このようなバーナでは
、ガス圧力は殆んど初期の圧力エネルギーを失ってしま
い、燃焼は大気圧下で行われて、やはり火焔温度が極め
て低いものであった。そのため、空気圧送装置又は吸出
し装置を別に備えて燃料ガスを燃焼室に送気する手段が
とられているが、これらの装置等は複雑で高価なものと
なり、しかも取扱いが面倒であるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもの
であり、高価な送気手段を設けることなく燃焼開始点に
おいてもなおガス元圧力エネルギーを有効に残すととも
に、空気との混合比率を最適に自己制御可能とする構造
簡易なガス燃焼バーナの提供を目的としたものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは
、燃料ガス供給管のガス噴出口に設けられ、該ガス噴出
口に接続される所定口径の絞り部及び該絞り部に連設さ
れる末広がり形状とした圧力回復部を有する燃料ガス噴
出ノズルと、該燃料ガス噴出ノズルの先端に一次空気取
入口を介して配設され、所定口径の絞り部、該絞り部に
連設される末広がり形状とした圧力回復部及び註圧力回
復部の先端に設けた絞り突起部を有する一次混合ノズル
と、該−次混合ノズルの外周に二次空気流通路を形成し
て同心状に配設され、先端に所定口径の混合ガス噴出部
を設けた二次混合ノズルとを備えたガス燃焼バーナに有
する。

（作用） このガス燃焼バーナによれば、燃料の元ガスの保有エネ
ルギーを燃料ガス噴出ノズルによってガス速度動圧に変
え、このガス速度動圧によって一次空気取入口から燃焼
用−次空気を導入して一次混合ノズルの絞り部に送入さ
れ、該絞り部において一次混合ガスを形成する。この絞
り部は所定の口径になされているから、導入される一次
空気量は適切に制限された量となっており、従って一次
混合ガスは理論混合比以下のものとなっている。

前記絞り部を通過した一次混合ガスは、−次混合ノズル
の末広がり形状の圧力回復部で速度エネルギーの一部は
徐々に圧力エネルギーに変換され、圧力を回復してゆく
。この圧力回復部においては、燃料ガスが当初保有して
いた圧力の大部分を回復するに至る。

次いで、圧力回復部を通過した一次混合ガスは、−次混
合ノズルの絞り突起部においても火焔伝播速度以上にな
っている。−次混合ノズルから噴出した一次混合ガスは
、ここで再び高速となり、また圧力は噴気圧以下となり
、二次空気流通路から燃焼用二次空気を導入して、二次
混合ノズルの混合ガス噴出部に送入される。該混合ガス
噴出部の口径も所定の寸法に形成されているので、二次
空気量と一次混合ガスとの混合比は理論的に最適なもの
となっている。また、該混合ガス噴出部で混合される二
次混合ガスは火焔の伝播速度以上の流速を依然保有して
いるので燃焼しない。

そして、二次混合ノズルから噴出した二次混合ガスは、
例えば二次混合ノズルの先端が嵌挿される伝熱管内で、
着火と保焔に充分な流速にまで遅くなり、該伝熱管にお
いて着火されることとなる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

図中Ａは、ガス燃焼バーナであり、該ガス燃焼バーナＡ
は、同軸上に配列される複数個の要素部材からなってお
り、燃料ガス供給管１０のガス噴出口１１に接続される
燃料ガス噴出ノスル２０と、該燃料ガス噴出ノズル２０
の先端外周に一次空気取入口３０を介して配設され、燃
料ガスと一次空気とを混合して一次混合ガスを送出する
エジェクター形の一次混合ノズル４０と、該−次混合ノ
ズル４０の外周に二次空気流通路５０を形成して同心状
に配設され、二次混合ガスを送出するエジェクター形の
二次混合ノズル６０とを備えており、該二次混合ノズル
６０の先端が伝熱管７０に嵌挿されている。

燃料ガス供給管１０には、ガス噴出口１１が形成されて
いる。なお、該ガス噴出口１１は、燃料ガス供給管１０
に所定間隔毎に若しくは不規則に多数配列されるもので
ある。

燃料ガス噴出ノズル２０は、第２図及び第３図に示す如
く、基端部が前記ガス噴出口１１の縁部に接合されてお
り、該ガス噴出口１１に連設される所定口径の絞り部２
１と、該絞り部２１に連設される末広がり形状とした圧
力回復部２２とを備えている。該絞り部２１の長さρ１
及び口径ｄ１は、燃料ガスの噴出圧を決定する重要な要
素となっている。また、圧力回復部２２の末広がり角θ
ｌと長さＬ　、とは前記絞り部２１を通過して流出する
燃料ガスの速度エネルギーを圧力エネルギーに変換させ
るものである。

一方、該燃料ガス噴出ノズル２０の先端部外周は、ゆる
やかな形状とした円錐形に形成されており、該先端部外
周には所定間隔をへだてて一次空気取入口３０を形成す
るようにして一次混合ノズル４０か配設されている。

該−次混合ノズル４０の基端部には、第１図及び第４図
に示す如く、前記−次空気取入１」３０を介して、−次
空気量を制限する所定口径の絞り部４１が形成されてい
る。該絞り部４１の長さη２及び口径ｄ２は一次空気量
の制限、ひいては燃料ガスとの一次混合比を決定する重
要な要素となっている。該絞り部４１の先端には、末広
がり形状とした圧力回復部４２が連設されている。該圧
力回復部４２の末広がり角θ２と長さＬ２とは前記絞り
部４１を通過して流出する一次混合ガスの速度エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換させるものである。該圧力回
復部４２の先端部には、絞り突起部４３が形成されてい
る。該絞り突起部４３の口径ｄ３は、圧力回復部４２を
通過して流出する一次混合ガスの噴出圧を決定する重要
な要素となっている。

前記燃料ガス噴出ノズル３０及び−次混合ノズル４０の
外周には、空気流通路を形成するようにして同心状に二
次混合ノズル６０が配設されている。該二次混合ノズル
６０の基端部は、円周方向に間隔を置き複数箇所を切り
欠いて空気取入口６１が形成されて、前記燃料′ガス供
給管１０に連結されている。該燃料ガス噴出ノズル２０
の外周に形成される空気流通路は、−次空気流通路４４
となり、燃焼用−次空気が空気取入口６１、−次空気流
通路４４及び−次空気取入口３０を介して一次混合ノズ
ル４０の絞り部４１へ導入されるのである。

前記−次混合ノズル４０の外周に形成される空気流通路
は、二次空気流通路５０となる。前記−次混合ノズル４
０は、前記二次混合ノズル６０の内周部に二次空気通過
路を確保して設けた複数の支持体６２により支持されて
、二次混合ノズル６０内に同心状に配設されるのである
。

一方、二次混合ノズル６０の先端部には、所定口径の混
合ガス噴出部６３が形成されている。該混合ガス噴出部
６３の口径ｄ４及び長さ！２４は、空気取引口６１から
二次空気流通路５０を通過する二次空気と、−次混合ノ
ズル・４０から流出する一次混合ガスとの混合比を決定
する重要な要素であり、また、混合される二次混合ガス
を火焔伝播速度以上に設定するものである。

そして、二次混合ノズル６０の先端が伝熱管７０に嵌挿
されている。

次に、このように構成されるガス燃焼バーナの作用につ
いて説明する。

燃料ガス供給管１０の基端に図示しない燃料源部が接続
され、燃料が供給される。この燃料は一般に都市ガス又
はこれに準するガスが使用され、その供給圧力は大気圧
よりも水柱圧数百ミリメー１〜ル高い程度である。

ます、燃料ガス供給管１０のガス噴出口１１から噴出す
る燃料ガスの保有エネルギーは、ガス噴出口１１に接続
される燃料ガス噴出ノズル２０の絞り部２１及び圧力回
復部２２でガス速度動圧に変えられる。

これにより燃料ガス噴出ノズル２０の噴出口から噴出す
る燃料ガスは、高い噴出速度が得られ、この噴出速度に
よって一次空気取入口３０から一次空気が導入される。

該−次空気の取込量は一次混合ノズル４０の絞り部４１
の口径ｄ２によって制御されている。−次空気と燃料ガ
スとは、絞り部４１の通過中に一次混合ガスとなり圧力
回復部４２に流出する。

圧力回復部４２では、絞り部４１中の速度エネルギーは
徐々に回復され、角度θ１が必要角度で長さＬ２が口径
ｄ２に対し必要長とすれば、燃料ガスの噴出前の圧力近
傍まで回復され、しかも該圧力回復部４２における流速
は、火焔伝播速度を下回らないように末広がり角θ２及
び長さＬ２が設定されている。また、圧力回復部４２の
先端部に形成される絞り突起部４３の口径ｄ３により一
次混合ガスの噴出速度を制御している。

可燃ガス中における火焔伝播速度は、ガスの種類、空気
との混合比、圧力、温度によって変化するものであり、
必ずしも一定でないが、何れにしても一般市販供給ガス
類似燃焼を都市ガスとして用いるものの通常使用状態に
おける火焔伝播速度は毎秒数十センチメートル程度であ
り、前記絞り突起部４３付近の流速はこれを下回らない
ように設定されるものである。

一次混合ノズル４０の先端から放出された一次混合ガス
は、ここで噴気圧以下となり、二次空気流通路５０から
二次空気を取込み、二次混合ノスル６０の混合ガス噴出
部６３で二次混合ガスを形成する。この混合ガス噴出部
６３の口径ｄ４及び長さ１．は取入空気量が一次混合ガ
スと混合して適正な混合比となるように制御作用をなし
、また二次混合ガスの流速は火焔伝播速度を下回らない
ようにしている。

二次混合ノズル６０の先端から放出された二次混合ガス
は、続いて二次混合ノズル６０の先端か嵌挿された伝熱
管７０内において流速が火焔可能速度にまで低下させら
れ燃焼が開始する。この際に伝熱管７０内における混合
ガス噴出部６３の外周側ではよどみを作り、後流側に複
雑な渦流を作って火焔の保持作用をなしている。これに
より、二次混合ノズル６０のガス噴出部６３に複雑な保
炎機構を形成する必要がなくなるのである。

また、混合ガス噴出部６３の外周側は、導入される二次
空気で冷却能力が保持されるのでバーナの焼損を防ぐこ
とができる。

なお、本発明は単独の自己ガス圧により、その圧力範囲
内で燃焼部ガス圧力が有圧であるバーナに広く適用可能
であり、燃料噴出ノズル１０、−次混合ノズル４０及び
二次混合ノズル６０をエジェクター形に代えてインジェ
クター形にしてもよい。

（発明の効果） 本発明に係るガス燃焼バーナは上記のように燃焼の元ガ
スの保有エネルギーを、燃料供給管のガス噴出口に接続
される燃料ガス噴出ノズルによってガス速度動圧に変え
、この圧力によって一次空気取入口から燃焼用−次空気
を吸入し、この−次混合ガスの噴射時のエネルギーを一
次混合ノズルの圧力回復部によって回復し、その回復し
た一次混合ガスの保有エネルギーを一次混合ノズルの絞
り突起部によってガス速度動圧に変えて再度燃焼用二次
空気を吸入する機構とからなる構成であるので、燃料ガ
スと空気との混合比を最適に自己制御可能となり、しか
も着火点において充分噴出圧力を維持しているから、伝
熱管中などの火焔導入が充分になされ、他の送気手段を
要せず、安価に構成することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施の一例を示す縦断面図、第２図
は燃料ガス供給管と燃料ガス噴出ノスルの縦断面図、第
３図は第２図の右側面図、第４図は一次混合ノズルの縦
断面図、第５図は二次混合ノズルの縦断面図である。 Ａ・・・ガス燃焼バーナ　　１０・・・燃ｆ、１ガス洪
給管１１・・・ガス噴出口　　　２０・・・燃料ガス噴
出ノズル２１・・・絞り部　　　　　　２２・・・圧力
回復部３０・・・−次空気取入口　　４０・・・−次混
合ノズル４１・・絞り部　　　　　　４２・・・圧力回
復部４３・・絞り突起部　　　　５０・・二次空気流通
路６０・・二次混合ノズル　　６３・・・混合ガス噴出
部７０・・・伝熱管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 燃料ガス供給管のガス噴出口に設けられ、該ガス噴出口
   に接続される所定口径の絞り部及び該絞り部に連設され
   る末広がり形状とした圧力回復部を有する燃料ガス噴出
   ノズルと、該燃料ガス噴出ノズルの先端に一次空気取入
   口を介して配設され、所定口径の絞り部、該絞り部に連
   設される末広がり形状とした圧力回復部及び該圧力回復
   部の先端に設けた絞り突起部を有する一次混合ノズルと
   、該一次混合ノズルの外周に二次空気流通路を形成して
   同心状に配設され、先端に所定口径の混合ガス噴出部を
   設けた二次混合ノズルとを備えたことを特徴とするガス
   燃焼バーナ。