JPH0445725B2 - - Google Patents

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
チユ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
かつて直接ガスを噴出させるものであつた。

（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
高いだけであつて、噴気孔を出たところでは水柱
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、しかも燃焼効率が悪くなると
いう課題があつた。

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一次空気の混合比率
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つ
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つてしまい、燃
焼は大気圧下で行われて、やはり火焔温度が極め
て低いものであつた。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つた。

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、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、燃焼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、前記燃料ガス噴出ノズル及び前記一次
混合ノズルと同心的に配設された二次混合ノズル
とを備え、該二次混合ノズルは基端側に空気取入
口を有し先端側に所定口径の混合ガス噴出口を設
けると共に、二次混合ガスを形成するために前記
一次混合ノズルの外周に二次空気流通路を形成す
ることを特徴とするガス燃焼バーナに存する。

（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つてガ
ス速度動圧に変え、このガス速度動圧によつて一
次空気取入口から燃焼用一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つており、従つて一次
混合ガスは理論混合比以下のものとなつている。

前記絞り部を通過した一次混合ガスは、一次混
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、一次混合ノズルの絞り突起部においても火焔
伝播速度以上になつている。一次混合ノズルから
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
最適なものとなつている。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
材からなつており、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ズル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
エクター形の一次混合ノズル４０と、該一次混合
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
ジエクター形のの二次混合ノズル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２１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l₁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つて
いる。また、圧力回復部２２の末広がり角〓₁と
長さL₁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が配設されている。

該一次混合ノズル４０の基端部には、第１図及
び第４図に示す如く、前記一次空気取入口３０を
介して、一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l₂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つてい
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〓₂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つてい
る。

前記燃料ガス噴出ノズル２０及び一次混合ノズ
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６
１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、一次空気流通路４４と
なり、燃焼用一次空気が空気取入口６１、一次空
気流通路４４及び一次空気取入口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。

前記一次混合ノズル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。前記一
次混合ノズル４０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６
０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l₄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、一次混合ノズル４０から流出する一次
混合ガスと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７
０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ずるガスが使用され、
その供給圧力は大気圧よりも水柱圧数百ミリメー
トル高い程度である。

まず、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、
この噴出速度によつて一次空気取入口３０から一
次空気が導入される。該一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によつて制
御されている。一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４
２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〓₁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〓₂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、温度によつて変化す
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、二次混合ノズ
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l₄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の先端が
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
つ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２０、一
次混合ノズル４０及び二次混合ノズル６０をエジ
エクター形に代えてインジエ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つ
てガス速度動圧に変え、この圧力によつて一次空
気取入口かから燃焼用一次空気を吸入し、この一
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
り突起部によつ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、前記元ガスの保有エネルギーを大幅に減衰
させることなく、一次混合ガスと二次混合ガスと
を順次形成して、燃料ガスと空気との混合比を最
適条件に調整して燃焼に供することができるばか
りでなく、元ガスの保有エネルギーがほとんど減
衰しないので、着火点における充分な噴出圧力が
維持されているから、火焔が長くなつて伝熱管中
などへ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できると言う優
れた効果を奏する。

【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ズ
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……燃料ガス供給
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……一次空気取入口、４０……一次混合ノズ
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)

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し且つ一次混合ガス
   を形成する一次混合ノズルと、 前記燃料ガス噴出ノズル及び前記一次混合ノズ
   ルと同心的に配設された二次混合ノズルとを備
   え、該二次混合ノズルは基端側に空気取入口を有
   し先端側に所定口径の混合ガス噴出口を設けると
   共に、二次混合ガスを形成するために前記一次混
   合ノズルの外周に二次空気流通路を形成すること
   を特徴とするガス燃焼バーナ。