JP2022106319A - バーナ - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット火炎の着火が容易なバーナを提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係るバーナ１は、先端部にパイロット燃料を流出するパイロット燃料開口１１が形成されたパイロット燃料供給管１０と、前記パイロット燃料開口１１よりも上流側の外周に鍔状に配置される保炎板２０と、前記パイロット燃料供給管１０の外側から少なくとも燃焼用空気を供給する第１空気供給筒４０と、を備え、前記保炎板２０は、前記パイロット燃料供給管１０に近接する領域に前記燃焼用空気を通過させる補助開口２１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、バーナに関する。

従来、種火となるパイロット火炎を形成するための燃料を供給するパイロット燃料供給管と、目的とする熱量を得るための主火炎を形成するための燃料を供給する主燃料供給管と、を備える燃焼装置が提案されている。また、主燃料及び燃焼用空気を供給する流路の中にパイロット燃料供給管を配置したバーナも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２０４９４０号公報

パイロット火炎は、主燃焼用の空気が導入される状態でも安定して燃焼することが望ましいが、主火炎を形成するバーナとしての性能を優先して設計すると、パイロット火炎の着火性が不十分となる場合がある。従って、本発明は、パイロット火炎の着火が容易なバーナを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るバーナは、先端部にパイロット燃料を流出するパイロット燃料開口が形成されたパイロット燃料供給管と、前記パイロット燃料開口よりも上流側の外周に鍔状に配置される保炎板と、前記パイロット燃料供給管の外側から少なくとも燃焼用空気を供給する第１空気供給筒と、を備え、前記保炎板は、前記パイロット燃料供給管に近接する領域に前記燃焼用空気を通過させる補助開口を有する。

本発明の一態様に係るバーナにおいて、前記補助開口の面積は、前記燃焼用空気を前記保炎板よりも下流側に流出させる開口の合計面積の１％以上であってもよい。

本発明の一態様に係るバーナは、前記パイロット燃料供給管の外側、かつ、前記第１空気供給筒の内側に、前記パイロット燃料供給管と同軸に配置され、主燃料を供給する主燃料供給管をさらに備え、前記主燃料供給管は、該主燃料供給管の先端部を前記保炎板との間に所定の距離をあけた状態で閉止する閉止蓋部と、該主燃料供給管の先端側の外周に形成され、前記主燃料を流出させる主燃料開口と、を有してもよい。

本発明の一態様に係るバーナは、前記第１空気供給筒の外側に配置され、該第１空気供給筒との間の空間に前記燃焼用空気の一部が２次空気として導入される第２空気供給筒をさらに備え、前記第１空気供給筒は、前記保炎板よりも下流側に前記２次空気を内側に噴出させる２次空気開口を有してもよい。

本発明によれば、パイロット火炎の着火が容易なバーナを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るバーナの模式断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るバーナ１の模式断面図である。なお、図示するバーナ１の各構成要素の形状は簡略化されており、各構成要素の寸法も見やすいよう調整されている。

バーナ１は、パイロット燃料を供給するパイロット燃料供給管１０と、パイロット燃料供給管１０の外周に配設される保炎板２０と、パイロット燃料供給管１０の外側にパイロット燃料供給管１０と同軸に配設され、主燃料を供給する主燃料供給管３０と、主燃料供給管３０の外側にパイロット燃料供給管１０と同軸に配設され１次空気を供給する第１空気供給筒４０と、第１空気供給筒４０の外側にパイロット燃料供給管１０と同軸に配設され、２次空気を供給する第２空気供給筒５０と、第２空気供給筒５０の上流側の端部に接続され、第１空気供給筒４０及び第２空気供給筒５０に燃焼用空気を分配する給気チャンバ６０と、を備える。バーナ１は、鉛直方向下向きに主燃料及び燃焼用空気を噴出することにより、下方の燃焼空間に下向きの火炎を形成する。

パイロット燃料供給管１０は、鉛直方向に延びる。パイロット燃料供給管１０の先端部には、パイロット燃料を流出するパイロット燃料開口１１が形成されている。詳細には、パイロット燃料供給管１０は、先端が封止され、先端近傍の側壁に、径方向に貫通する複数のパイロット燃料開口１１が形成される構成とされ得る。パイロット燃料供給管１０の径並びにパイロット燃料開口１１の大きさ及び数は、保炎板２０よりも下流側の燃焼空間にパイロット火炎を形成するために必要な燃料を適切に供給できるよう選択される。

保炎板２０は、パイロット燃料供給管１０のパイロット燃料開口１１よりも上流側の外周に鍔状に配置される。保炎板２０の外径は、第１空気供給筒４０の内周面との間に必要な燃焼用空気（主火炎を形成するための１次空気）を通過させることができる隙間を形成できる範囲で、できるだけ大きくすることが好ましい。これによりパイロット火炎が第１空気供給筒４０から供給される一次空気によって吹き消されることを防止できる。

保炎板２０とパイロット燃料開口１１との距離Ｄ１は十分に小さいことが好ましい。保炎板２０とパイロット燃料開口１１との距離Ｄ１をできるだけ小さくすることによって、保炎板２０の外側から回り込む一次空気によって火炎が吹き消されることを防止できる。なお、保炎板２０とパイロット燃料開口１１との距離Ｄ１は、ゼロとすることもできる。

保炎板２０は、パイロット燃料供給管１０に近接する領域に燃焼用空気を通過させる補助開口２１を有する。補助開口２１は、パイロット火炎の形成に必要な量の燃焼用空気を通過させるような数及び大きさに形成される。補助開口２１は、丸穴であってもよいが、少ない数でパイロット火炎の形成に必要な量の燃焼用空気を供給できるようスリット状に形成されてもよい。

具体的には、補助開口２１の合計面積の下限としては、燃焼用空気を保炎板２０よりも下流側に流出させる開口（保炎板２０と第１空気供給筒４０との隙間及び後述する２次空気開口４１）の合計面積の１％が好ましく、２％がより好ましい。一方、補助開口２１の合計面積の上限としては、燃焼用空気を保炎板よりも下流側に流出させる開口の合計面積の１０％が好ましく、８％がより好ましい。補助開口２１の面積を前記下限以上とすることによって、パイロット火炎を点火及び維持するために必要な酸素を適切に供給することができる。また、補助開口２１の面積を前記下限以上とすることによって、主燃焼運転中にパイロット燃料供給管１０への燃料を停止しても、補助開口２１から流出する空気によってパイロット燃料供給管１０を冷却することができるので、パイロット燃料供給管１０の過熱による損傷を効果的に防止できる。また、補助開口２１の面積を前記上限以下とすることによって、パイロット火炎を点火及び維持を確実にするために適切な空燃比を実現することができる。

補助開口２１とパイロット燃料供給管１０との距離Ｄ２は十分に小さいことが好ましい。補助開口２１とパイロット燃料供給管１０との距離Ｄ２をできるだけ小さくすることによって、安定したパイロット火炎の形成が可能になる。なお、補助開口２１とパイロット燃料供給管１０との距離Ｄ２は、ゼロとすることもできる。

保炎板２０は、さらに外周に第１空気供給筒４０との間隔を一定に保つためのスペーサとなる複数の突起部を有してもよい。

主燃料供給管３０は、パイロット燃料供給管１０の外側に、パイロット燃料供給管１０と同軸に配置される。主燃料供給管３０とパイロット燃料供給管１０との間の空間には、主燃焼行うための主燃料が導入される。

主燃料供給管３０は、先端部を保炎板２０との間に所定の距離をあけた状態で閉止する閉止蓋部３１と、先端側の外周に形成され、主燃料を流出させる主燃料開口３２と、を有する。つまり、主燃料供給管３０は、第１空気供給筒４０との間の空間を通して、第１空気供給筒４０の内部空間に主燃料を供給する。主燃料供給管３０の径並びに主燃料開口３２の大きさ及び数は、バーナ１の主燃焼に必要な燃料を供給できるよう選択される。

バーナ１では、主燃料供給管３０が閉止蓋部３１を有することによって、主燃料供給管３０の先端と保炎板２０との間に燃焼用空気が流れる空間が形成されるので、保炎板２０の補助開口２１をパイロット燃料供給管１０に近接して設けることができる。これにより、安定したパイロット火炎の形成に必要な空気をパイロット燃料開口１１の近傍に供給して、パイロット燃料開口１１から流出する燃料に混合できる。

主燃料供給管３０の先端部は、部分的に閉止蓋部３１よりも下流側に突出し、保炎板２０に接続されてもよい。このように、閉止蓋部３１と保炎板２０との間に燃焼用空気の流路を確保しつつ、主燃料供給管３０の先端を保炎板２０に接続することによって、パイロット燃料供給管１０、保炎板２０及び主燃料供給管３０の相互の位置関係を容易に定めることができる。

第１空気供給筒４０は、主燃料供給管３０の外側に主燃料供給管３０ひいてはパイロット燃料供給管１０と同軸に配設され、パイロット燃料供給管１０及び主燃料供給管３０の外側から、保炎板２０との隙間を通して燃焼空間に少なくとも１次空気を供給する。第１空気供給筒４０の径は、バーナ１の燃焼に必要な１次空気を供給できるよう選択される。

また、第１空気供給筒４０は、保炎板２０よりも下流側に、後述する第２空気供給筒５０との間の空間を通して供給される２次空気を内側の燃焼空間に噴出させる複数の２次空気開口４１を有する。バーナ１は、第１空気供給筒４０から流出した燃焼用空気及び主燃料の混合ガスの燃焼により形成される主燃焼火炎の形状を２次空気開口４１から噴出する２次空気によって良好な燃焼状態が得られるように整えることができる。つまり、２次空気開口４１から噴出する２次空気は、主燃焼火炎の外側への広がりを抑制することによって、主燃料の完全燃焼を促進する。主燃料開口３２の大きさ及び数は、主燃焼火炎を安定させられるよう選択される。

第２空気供給筒５０は、第１空気供給筒４０の外側に第１空気供給筒４０ひいてはパイロット燃料供給管１０及び主燃料供給管３０と同軸に配設され、第１空気供給筒４０との間の空間に燃焼用空気の一部が２次空気として導入される。第１空気供給筒４０と第２空気供給筒５０との隙間の下流側の端部は、封止板部５１によって閉塞される。

給気チャンバ６０は、第１空気供給筒４０及び第２空気供給筒５０の上流側に連通し、不図示のブロワから燃焼用空気が供給される供給ダクト６１が接続される。給気チャンバ６０は、供給ダクト６１を通して供給される燃焼用空気を、１次空気と２次空気とに分割し、第１空気供給筒４０の内側の空間と第２空気供給筒５０の内側の空間とに導入する。

以上のように、バーナ１は、パイロット燃料供給管１０に近接する領域に燃焼用空気を通過させる補助開口２１を有する保炎板２０を備えるため、補助開口２１からパイロット燃料供給管１０の先端側に燃焼用空気を供給することができる。これにより、パイロット燃料開口１１から流出するパイロット燃料の燃焼に必要な燃焼用空気を効果的に供給できるため、パイロット火炎の着火性が向上する。また、バーナ１は、燃焼運転中にパイロット燃料の供給を停止しても、補助開口２１から供給される燃焼用空気によってパイロット燃料供給管１０の先端部を冷却することができるので、パイロット燃料供給管１０の寿命を延ばすことができる。

また、バーナ１は、パイロット燃料供給管１０の外側にパイロット燃料供給管１０と同軸に配置された主燃料供給管３０の外周に主燃料を流出させる主燃料開口３２を形成した構成とされていることにより、第１空気供給筒４０の内側を流れる１次空気に均等に主燃料を供給し、適切な燃焼が可能な混合ガスを生成することができる。また、バーナ１は、主燃料供給管３０が、その先端を保炎板２０との間に所定の距離をあけた状態で閉止する閉止蓋部３１を有することによって、主燃料供給管３０の先端と保炎板２０との間に補助開口２１に流入する燃焼用空気の流路を確保することができるので、補助開口２１をパイロット燃料供給管１０のすぐ近くに形成することによりパイロット火炎の着火性を確実に向上できる。

以上、本発明のバーナの好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

例として、本発明に係るバーナにおいて、主燃料は、最終的に第１空気供給筒の内部に供給されればよく、必ずしもパイロット燃料供給管と同軸に配設される主燃料供給管を用いる必要はない。また、主燃料と燃焼用空気との混合を促進するフィン等が設けられてもよい。上述の実施形態では、燃料として気体燃料を用いることを想定しているが、スプレーノズル等を設けて液体燃料を使用してもよい。

本発明に係るバーナにおいて、２次空気の供給のための構成も任意の構成である。例えば、第１空気供給筒に１次空気を供給するブロワとは別のブロワによって２次空気を供給するよう構成されてもよい。また、２次空気は、第１空気供給筒と同軸に配設される第２空気供給筒以外の構成要素を用いて供給されてもよく、第１空気供給筒に形成される２次空気開口を通して行うことも必須の構成ではない。

１ バーナ
１０ パイロット燃料供給管
１１ パイロット燃料開口
２０ 保炎板
２１ 補助開口
３０ 主燃料供給管
３１ 閉止蓋部
３２ 主燃料開口
４０ 第１空気供給筒
４１ ２次空気開口
５０ 第２空気供給筒
５１ 封止板部
６０ 給気チャンバ
６１ 供給ダクト

Claims (4)

1. 先端部にパイロット燃料を流出するパイロット燃料開口が形成されたパイロット燃料供給管と、
   前記パイロット燃料開口よりも上流側の外周に鍔状に配置される保炎板と、
   前記パイロット燃料供給管の外側から少なくとも燃焼用空気を供給する第１空気供給筒と、
   を備え、
   前記保炎板は、前記パイロット燃料供給管に近接する領域に前記燃焼用空気を通過させる補助開口を有する、バーナ。
2. 前記補助開口の面積は、前記燃焼用空気を前記保炎板よりも下流側に流出させる開口の合計面積の１％以上である、請求項１に記載のバーナ。
3. 前記パイロット燃料供給管の外側、かつ、前記第１空気供給筒の内側に、前記パイロット燃料供給管と同軸に配置され、主燃料を供給する主燃料供給管をさらに備え、
   前記主燃料供給管は、
   該主燃料供給管の先端部を前記保炎板との間に所定の距離をあけた状態で閉止する閉止蓋部と、
   該主燃料供給管の先端側の外周に形成され、前記主燃料を流出させる主燃料開口と、
   を有する、請求項１又は２に記載のバーナ。
4. 前記第１空気供給筒の外側に配置され、該第１空気供給筒との間の空間に前記燃焼用空気の一部が２次空気として導入される第２空気供給筒をさらに備え、
   前記第１空気供給筒は、前記保炎板よりも下流側に前記２次空気を内側に噴出させる２次空気開口を有する、請求項１から３のいずれかに記載のバーナ。

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