JP4063174B2 - 管状火炎バーナ - Google Patents

Description

本発明は、炉や燃焼器に備えるバーナに関するものである。

炉や燃焼器に備えるバーナとして、一端が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の閉塞端部近傍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、前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて設けられている管状火炎バーナが示されている（例えば、特許文献１参照。）。

この管状火炎バーナは、高速の旋回流中で安定な火炎がバーナ内に形成されるので、燃焼設備の小型化が達成されると共に、燃焼火炎の温度のバラツキが小さく、局所的な高温領域が形成されにくい上に、酸素比又は空気比を下げても安定燃焼ができるので、ＮＯｘなどの有害物質、炭化水素等の未燃焼分、煤煙といった環境汚染源を低減することができるバーナである。
特開平１１−２８１０１５号公報

一般的に発熱量の小さい燃料ガスを用いた場合には、電気スパークによる点火をさせるることができる空気比範囲が非常に狭く、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合せずに供給する場合極めて点火が難しい。

上記の管状火炎バーナにおいても、燃焼室内部で、燃料ガスと酸素含有ガスが点火に適切な空気比範囲に混合される領域が限定されるため、電気スパークによる点火が極めて難しいという問題があり、場合によっては、点火用のパイロットバーナが必要となる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、管状の燃焼室内に管状の火炎を形成させる管状火炎バーナにおいて、安定して電気スパークによる点火ができる管状火炎バーナを提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］先端が開放され、後端に点火用スパークプラグが取り付けられている管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナにおいて、前記点火用スパークプラグが前記燃焼室の管軸とｒ／３（但し、ｒ：燃焼室の半径）位置の間でかつ前記ノズルの位置より燃焼室後端側に設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。

本発明においては、燃焼室の管軸近傍の適切な位置に点火用スパークプラグを取り付けているので、燃焼室の燃料ガスと酸素含有ガスが混合したガスに確実に点火することができ、点火用のパイロットバーナを必要とせず、管状火炎バーナの小型化と低廉化が可能となる。

本発明の一実施形態を図１〜図３に示す。図１は、この実施形態に係る管状火炎バーナの側面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視の断面図である。図３は、この実施形態に係る管状火炎バーナの点火状態を説明する説明図である。

図１において、１０は管状の燃焼室であり、先端１０ａが開放されて燃焼排ガスの排出口になっている。そして、燃焼室１０の後端１０ｂの近傍に距離Ｌ離れて、燃焼室１０へ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取り付けられている。また、燃焼室１０の後端１０ｂには、点火用スパークプラグ２１が取り付けられており、点火用スパークプラグ２１はイグナイタ２２及び電源２３によって、燃焼室１０内にスパークを飛ばすようになっている。

図１及び図２に示すように、燃焼室１０へのノズル噴射口として管軸方向に沿った細長いスリット１２が燃焼室１０の同一管周上に４個所に形成されており、それぞれのスリット１２に、管軸方向に細長い偏平形状のノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが接続されている。それぞれのノズル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの噴射方向は、燃焼室１０の内周面の接線方向でかつ同一回転方向になるように設けられている。それら４個のノズルの内、ノズル１１ａとノズル１１ｃの２個は燃料ガス吹き込みノズルであり、ノズル１１ｂとノズル１１ｄの２個は酸素含有ガス吹き込みノズルである。

燃料ガス吹き込みノズル１１ａ、１１ｃからは燃料ガスが燃焼室１０の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、酸素含有ガス吹き込みノズル１１ｂ、１１ｄからは酸素含有ガスが燃焼室１０の内周面の接線方向に向かって高速で吹き込まれ、燃焼室１０の内周面に近い領域で燃料ガスと酸素含有ガスが効率良く混合されながら旋回流が形成されるようになっている。その旋回流となった混合ガスに点火用スパークプラグ２１によって適切に点火すると、燃焼室１０内に管状の火炎が生成される。その燃焼ガスは燃焼室１０の先端１０ａから排出される。

なお、上記の酸素含有ガスは、空気、酸素、酸素富化空気、酸素・排ガス混合ガスなど燃焼用の酸素を供給するガスを指している。

そして、この実施形態においては、点火用スパークプラグ２１を、燃焼室１０の管軸とｒ／２（但し、ｒ：燃焼室の半径）位置の間に取り付けている。

図３は、燃焼室１０の半径方向における点火用スパークプラグ２１の取り付け位置と点火用スパークプラグ２１にようる点火状態との関係を示したものであり、管軸とｒ／２位置の間に点火用スパークプラグ２１を取り付けることにより、良好な点火を行うことができることを示している。

これは、燃焼室１０の管軸近傍は、燃料ガスと酸素含有ガスが混合された旋回流の流速が比較的遅くなり、適切な空気比範囲に混合されるので、確実に着火することができるからである。

これによって、点火用のパイロットバーナを必要とせず、管状火炎バーナの小型化と低廉化が可能となる。

また、管状火炎バーナの一層の小型化を図るためにノズル１１ａ〜１１ｄと燃焼室１０の後端１０ｂとの距離Ｌを短くした場合には、燃料ガスと酸素含有ガスの混合のための適当な距離が得られなくなって、燃焼室１０の後端１０ｂ付近において燃料ガスと酸素含有ガスが適切な空気比範囲に混合がされる領域が半径方向に狭くなる可能性があるので、そのような場合には、管軸とｒ／３位置の間に点火用スパークプラグ２１を取り付けることが好ましい。これにより、ノズル１１ａ〜１１ｄと点火用スパークプラグ２１が接近している場合（Ｌ≒０）でも確実に良好な点火を行うことができる。

なお、この実施形態では、燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向に一致するように設けているが、必ずしも燃焼室内周面の接線方向に一致する必要はなく、燃焼室にガスの旋回流を形成できる程度に、噴射方向が燃焼室内周面の接線方向から外れていても良い。

また、この実施形態では、燃焼室への噴射口として管軸方向に沿ってスリットを設け、そのスリットに偏平形状の燃料ガス吹き込みノズル及び酸素含有ガス吹き込みノズルを接続しているが、燃焼室への噴射口として複数の小孔を管軸方向に配し、その小孔列に燃料ガスあるいは酸素含有ガスを吹き込むためのノズルを接続するようにしても良い。

また、この実施形態では、燃料ガスを吹き込んでいるが、液体燃料を吹き込んでも良い。液体燃料としては、灯油、軽油、アルコール、Ａ重油等の比較的低い温度で気化するものが好適である。

また、この実施形態では、燃料ガスと酸素含有ガスを別々に吹き込んでいるが、燃料ガスと酸素含有ガスを予混合して吹き込んでも良い。

本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る管状火炎バーナの点火状態の説明図である。

符号の説明

１０ 燃焼室
１０ａ 燃焼室の先端
１０ｂ 燃焼室の後端
１１ａ、１１ｃ 燃料ガス吹き込みノズル
１１ｂ、１１ｄ 酸素含有ガス吹き込みノズル
１２ スリット
２１ 点火用スパークプラグ
２２ イグナイタ
２３ 電源

Claims (1)

1. 先端が開放され、後端に点火用スパークプラグが取り付けられている管状の燃焼室と、ノズル噴射口が前記燃焼室の内面に開口し、燃料と酸素含有ガスを別々にあるいは予混合して吹き込むノズルを備え、各ノズルの噴射方向が燃焼室内周面の接線方向とほぼ一致している管状火炎バーナにおいて、前記点火用スパークプラグが前記燃焼室の管軸とｒ／３（但し、ｒ：燃焼室の半径）位置の間でかつ前記ノズルの位置より燃焼室後端側に設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。

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