JPH0147683B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は輻射壁付ガス燃料バーナの分野に関
し、より詳細には空気とガスとが実質的に会合し
これによつて効果的な無煙燃焼のための密な乱流
接触を提供しかつこれらの空気とガスとがタイル
を張つた炉壁へ対して半径方向外方へ円形シート
状に流れて該タイルから吸熱面へ輻射熱流を提供
するバーナに関する。

輻射壁付バーナの使用についてはこれまで多く
のものが発表されているが、乱流混合と効果的な
無煙燃焼とを増長するためにガスと空気とを90゜
の角度で流すようなものはこれまでなかつた。

本発明の目的は、オリフイスから出るガスジエ
ツトが主空気ジエツトに対して直角に流れるガス
燃料バーナを提供し、更にそれらを密に混合しか
つ炉のタイル面と平行な方向に半径方向の扇のよ
うに方向変換を行なうことである。

これら及びその他の目的は、下記記載の本発明
によつて認識されかつ公知装置の欠点が本発明に
よつて解消されよう。こゝで本発明は、主バーナ
管が円筒形管であつてこの中を高圧空気が供給さ
れる特別のバーナ形状を有しているものである。
ガスは中央の第１管と第２の外方管との間の閉鎖
された環状空間内を長手方向に流れる。これら２
つの管は同軸をなし、かつ炉壁を貫通して伸びて
いる。バーナは炉壁のタイル部分に設けた開口を
介して挿入されている。

ガスは内方管と外方管との間の環状空間を該空
間の閉鎖された前方端の方向へ長手方向に流れ
る。該環状空間の前方の環状板にはガス燃料が流
れるための複数のオリフイスが円周上に間隔をお
いて配設してある。また炉のタイル面の前方に伸
びている外方管の壁には半径方向に向つて穿孔さ
れた複数の小さいオリフイスがある。こうして２
組のガス流ジエツトが存在している。ガスジエツ
トの主要部分は空気管の外表面に平行に長手方向
に流れ、僅かな半径方向ジエツトが実質的にタイ
ルの壁に沿つて流れる。

内方パイプ即ち空気パイプは環状室の閉鎖壁の
前方まで伸びている。環状室の閉鎖壁の前方にあ
る空気管の壁を介して複数の半径方向開口が設け
てある。これらの開口から半径方向に流出する空
気ジエツトが、完全な無煙燃焼をもたらすよう空
気とガスとの完全に密な混合を提供するため非常
に活発に乱流状態にて接触及び混合を行なう。

空気管の前方端は短かい円錐形状に外方に張り
広がつており円形板により閉じられている。この
円形板は、その周辺に浅い円筒状の壁を有してい
る。空気は第１管から該円錐部分に切削形成され
た複数の溝を介して流れ次いで円筒状の壁まで外
方へ流れ、そこで該空気流は実質的に長手方向後
方流へと分岐されガスジエツトとほぼ180゜の角度
で交差する。

これら４組のガスと空気の流れは、タイルの前
壁に隣接した部所７１にて結合しかつ混合し次い
でタイルに沿つて半径方向外方へ流れる。この際
タイルへ炎が接触することにより燃料の燃焼熱を
伝達する。

タイルは、この熱のため白熱化し、その熱を輻
射によつて炉中のタイル前方にある図示していな
い受熱面へ伝える。

燃焼しているガス及び空気のこの半径方向流
は、タイルの炉面に沿つて側方及び円形本体とし
て広がるので、半径方向外方へ指向されてタイル
の前面に沿つて流動するガスジエツトは比較的不
活発な空間にあり、そのためガスジエツトは非常
に安定して燃焼し、もし主ガス・空気流に不安定
流が生じたとしてもこの主ガス・空気流には連続
した再点火を提供できるのである。

空気流は、高速度ジエツトを提供するように、
ブロア３９のような手段によつて加圧されてい
る。同様にガスは十分な高圧力にて提供され、こ
れによつてオリフイスから出るガス６４及び７０
は高速ジエツトとなつている。空気は酸素源とし
て供給され、燃料ガスと混合して燃焼する。ガス
ジエツトと空気ジエツトとの間が90゜及び180゜の
角度関係をなすので、空気と燃料とが著るしい乱
流をなしている高度の混合物を提し、これが燃料
の完全なかつ無煙の燃焼をなすための最大の機会
を提供しているのである。

勿論本発明の重要な特徴は、互いに直角にガス
と空気とから成る二つの高速ガスが合流すること
にある。また乱流混合を提するためこれらの高速
度のガスジエツト及び空気ジエツトが実質的に対
向する方向に移動する第２の合流が存する。

一般に前方方向における熱散乱を増強するため
に、タイルの前面に、バーナを取囲み半径方向外
方に伸びる前方に傾斜した複数の半径方向リブが
設けてある。このようなリブは、半径方向外方に
移動する扇形の燃焼ガスに対しよりよい熱伝達接
触をもたらす。こうしてこの傾斜面の前方に見え
る面が移動する炎によつて加熱され、炎が著るし
い前方運動を生じることなしで傾斜面部分におけ
る表面輻射の選択的増長のため隣接する平担面部
分よりも、よりよい利点を呈するのである。

最も効率的なガス燃料燃焼条件のための空気及
びガス容積の選択的制御は示されていない。しか
し業務用途における連続操作に基くかゝる手動又
は自動操作のための制御は今日の技術においてよ
く知られているところである。

即ち本発明の強制吸引式の輻射壁付燃料バーナ
は、高圧燃焼空気を導入するための円形管と、該
空気管と同軸をなす大直径の第２管とから成り、
高圧ガスが両管の間の閉鎖された環状空間へ供給
される。内方管は外方管の端部を越えて前方に伸
びている。燃料オリフイスが環状空間の前端部に
穿孔されていて、ガス流は両管の軸線に平行をな
す。第２のガスオリフイスが第２管の外壁に設け
てあり、これによりガスはバーナタイルの前方に
沿つて半径方向に流れる。複数の空気オリフイス
が空気管の前端に半径方向に設けてあり、これに
より空気が半径方向に流れ、長手方向に流れる主
ガス流に対し垂直に交差する。空気管がその前端
部に外方へ円錐状に広がつている。空気タイプの
前端上にある円形板の一部をなす円筒壁に対して
半径方向空気流が外方に指向するよう複数の長手
方向溝が設けてある。この円筒壁によつて偏向さ
れた前記溝からの空気流は一般に端部オリフイス
からのガス流に対し反対方向に流れる。これらの
２つの空気流はガスと乱流を生じ該ガスと完全に
混合する。次に燃焼ガスと炎はタイルの前面に沿
つて円形の板状に半径方向外方へ流れタイルを白
熱状態まで加熱し、ボイラの受熱面へ対し熱を輻
射する。

以下具体例について述べる。

図を参照するに番号１０は本発明の一実施例の
垂直断面図であり、これは例えば矢印４４にて示
した方向に番号３９で概括的に示すブロアのよう
なものから高圧で燃焼空気が流れる第１内方パイ
プ１２を含んでいる。該第１内方パイプ１２と同
軸をなす第２外方パイプ１４が後端を環状板１６
で前端を環状板１８で閉じられている環状空間５
０を形成している。

第２パイプは、それを取巻いている垂直板３２
へ溶着されている。この垂直板３２はボルト４０
のような手段によつて炉空間３６の前壁の外部金
属カバー４１へ取付けられている。

炉壁にはタイル２６が積んである。タイル間に
は開口３０がありこの開口を介してバーナが炉内
まで通つている。炉３６の前壁２８の一部が示し
てある。炉の残存部は全て公知の通りのものであ
り詳述が不要のため図示していない。

ガスは側方パイプ３４から環状空間５０内へ供
給され次いで矢印４６のように該空間５０を長手
方向に流れてバーナの前方端へ至る。

バーナの外方パイプは、タイルの前壁２６より
僅かに前方まで伸びている。内方空気パイプ１２
は外方パイプの前端より前方まで伸びている。

第２図に詳述しているように、環状空間５０の
前方環状板１８には複数の長手方向オリフイス６
６が設けてあり、これにより第１内方パイプ即ち
空気パイプ１２の外壁に長手方向に沿うように高
速ジエツト６４の高圧ガス流が発生する。

周辺に間隔づけられ半径方向に指向した複数の
開口５８が、環状板１８の僅かに前方にて空気パ
イプ１２の壁を介して設けてある。高圧空気が開
口５８の面内にて、空気パイプ１２の軸線に垂直
な半径方向に高速ジエツト６０形状にて強制流動
している。

これらの高速ジエツト６０は高速ガスジエツト
６４と直交し、空間７１にて非常な乱流混合域を
形成し、ガスと空気との最大混合を得、これによ
つて燃料が効果的に完全に無煙状態にて燃焼す
る。

空気パイプ１２の前端は円錐５２の形状に広が
つておりかつ円形板２２によつてその前端が閉じ
られており、この円形板２２は空気パイプから所
定直径まで半径方向外方へ広がつている。円形板
２２は短かい円筒形パイプ２４を有しており、該
パイプ２４は円形板２２の外周に沿つて溶接され
ておりバツフルを形成している。

空気パイプ１２の前端部にある円錐部分５２に
は複数の溝５４が切つてあり、これにより空気が
これらの溝を介して矢印７４のように多少半径方
向に流れ、その空気流はフランジバツフル２４の
内面へ衝突し実質的に矢印６２の方向に偏向し、
高速ジエツト６４に実質的に対向する方向へ進
む。こゝで再び空間７１に存するガスと空気との
混合物中に燃焼空気の二次流６２による非常な乱
流混合が提供される。この密接な乱流混合が最大
の燃焼効率を提供する。炎は矢印７２のように扇
状に半径方向外方に流れタイル２６の前面へ衝突
する。

このタイルと炎との接触を更に改良するため、
第３図に示すようにタイルには望ましくはその前
面に開口３０から半径方向外方に向つて複数の傾
斜した突起部２６′を設けてある。これらの突起
部２６′は前方に傾斜し、炎とのよりよい接触を
提供しておりかつこれによつて炎からタイルへよ
り完全な熱の伝達を提供している。こうしてこれ
らの突起部は、炉の受熱面へ対する輻射エネルギ
の効率より伝達のための最大温度を得ることが出
来る。

また一連の半径方向ガスジエツト７０を形成す
るためタイル２６の前面においてそこに近接し
て、複数の小さい半径方向オリフイス６８が第２
外方パイプ１４の円周上に設けてある。タイル２
６の前面に沿つて半径方向外方及び後方へ流れる
扇状炎７２が該炎とタイルとの間に静止空間を形
成し、この空間を介してガスジエツト７０が流れ
るのである。こうしてガスジエツト７０により提
供される炎は、非常に安定しており、主供給ガス
及び供給空気の燃焼が不安定な場合に連続した再
燃焼炎を提供する。

こゝに述べたものは、熱吸収面へ有効に熱を放
射するようにタイルの前面へ接しそこを加熱する
ような半径方向の扇形炎を提供するタイプのバー
ナに関する。この炎は２つの種類のジエツト流の
接合によつて得られる。一つはバーナの軸線に対
し長手方向に移動する複数の熱料ジエツトであ
り、他の１つは半径方向外方へ移動する複数の空
気ジエツトである。これらのジエツトが直角に交
差して乱流混合して効率のよい燃焼を提するので
ある。

また空気パイプ１２の前方端方向へ移動する付
加的燃焼空気の供給があり、これはフランジ２４
によつて後方へ偏向され、ガスジエツトの方向か
ら実質的に180゜向きを変えて移動し再び乱流混合
を提供するのである。空気ジエツトとガスジエツ
トの90゜交差と、ガスジエツトと空気ジエツトの
180゜交差とが発煙なく完全に効果的な安定燃焼す
る非常によく混合した燃料と空気との流れを提供
するのである。

長手方向ジエツト６４を半径方向ジエツト７０
の数及び寸法に関し、ガス供給の最大部分は空気
ジエツトと直接混合するよう長手方向ジエツト内
へ流入する。このためオリフイスは６８よりも６
６の部分に多くあり、オリフイス６６はオリフイ
ス６８よりも大きい。勿論オリフイスの最終の数
及び寸法は発生する熱量及び燃焼空気のための許
容圧力降下によつて決定される。溝の幅は１〜３
mm又はそれ以上の範囲で変動する。

このバーナの形状は、高圧燃焼室と共に使用出
来る。

本発明はある程度特定したものについて述べた
が、この開示の精神及び範囲から出ることなく詳
細な構造及び各要素の配置において多くの変更が
可能である。従つて本発明は例示のためにこゝに
開示した具体例に限定されるものでなく添付の特
許請求の範囲及びその均等物によつてのみ限定さ
れることを理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はバーナの軸線に沿つてみた垂直断面
図、第２図は第１図の円２でかこんだ部分のバー
ナオリフイスとガス流との詳細を示す拡大図、第
３図は第１図の線３−３に沿つてみた半径方向壁
タイルの部分図である。 符号の説明、１０：バーナ、１２：第１パイ
プ、１４：第２パイプ、１６，１８：環状板、２
２：円形板、２４：円筒形パイプ、２６：タイ
ル、２６′：突起部、２８：前壁、３０：開口、
３６：炉、５０：環状空間、５２：円錐部分、５
４：溝、５８：開口、６６，６８：オリフイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 輻射壁付炉空間用の強制通風ガス燃料バーナ
   であつて、 (a) 炉空間内に差込まれた前端を有する、燃焼空
   気流動用内方空気パイプと、 (b) 炉壁及び該内方パイプへ支持されて閉鎖環状
   室を形成し、前方端が炉空間内へ所定の短い距
   離だけ差込まれている前記内方パイプと同軸の
   外方パイプと、該環状室へガス燃料を供給する
   手段と、 (c) 前端が外方同軸パイプの前端を越えて前方に
   伸びかつ円錐形状に外方へ張り広がりそこに複
   数の円周方向に間隔づけられた溝を有しまた前
   部が前記張り広がり部分の端部よりも大きい直
   径の円形板によつて閉じられている前記内方パ
   イプと、 (d) 環状室の前方壁に長手方向に穿孔された複数
   の周辺に間隔ずけられた第１のオリフイスと、
   外方パイプの前端において半径方向に穿孔され
   た複数の第２のオリフイスと、 (e) 環状室の前端と内方パイプの張り広がつた部
   分との間において内方パイプの壁に穿孔された
   複数の半径方向の第３オリフイスと、 から成るバーナ。 ２ 内方パイプへ加圧空気を供給する手段を含ん
   でいる特許請求の範囲第１項記載のバーナ。 ３ 円形板がその周辺に後方に指向した円筒壁を
   有しこれにより溝から流出した空気が後方へ指向
   されよりよいガスと空気との乱流混合を提供する
   ようになつている特許請求の範囲第１項記載のバ
   ーナ。 ４ バーナが炉の前壁の一部を形成しているタイ
   ル内にある円筒形開口へ差込んであり、該前壁が
   該開口から放射している複数の傾斜した半径方向
   リブを有しており、該リブの傾斜面が前記炎内へ
   前方方向に伸びている円錐形面に沿つており炎と
   タイルとのよりよい接触を提供している特許請求
   の範囲第１項記載のバーナ。