(57)【要約】  【課題】  コンパクトでかつ、起動から所定の高温に達するまでの立ち上がり時間が短く、起動時のススの発生も少ないバーナーを提供しようとする。  【解決手段】  外筒、複数の通気用貫通孔が形成された中筒及び複数の中筒通気用貫通孔と燃料用貫通孔とが形成された内筒が同心円状に配され、一端部に気体を内部に導入する導入開口を有し、他端部に火焔を排出する排出開口を有する３重管体と、先端部が外筒と中筒との間の隙間に挿入された流体燃料供給管と、流体燃料供給管の先端部に固定され、内筒の内側に燃料用貫通孔を貫通して突出する杭棒と、内筒内に配されたヒーターと、３重管体内の空間に気体を導入して通過させ火焔を排出させる送風手段とを備え、流体燃料供給管の先端部に管壁貫通孔が形成され、杭棒が管壁貫通孔を貫通し、管壁貫通孔の周縁と杭棒の周面との間に流体燃料を通過させる隙間が設けられ、隙間を経由して前記内筒の中空部に達した流体燃料が燃焼するバーナーである。  【選択図】  図１
2006132834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体燃料を有酸素の気体により管体の内部で燃焼させて火焔を排出するバーナーであって、一端部に前記有酸素の気体を前記管体の内部に導入する導入開口を有し、他端部に前記火焔を排出する排出開口を有する管体と、
先端部が該管体の内部に挿入された流体燃料供給管と、
該流体燃料供給管の前記先端部に固定され、前記管体の内側に向けて突出する杭棒と、
該管体内に配された、流体燃料加熱用ヒーターと、
前記導入開口を介して前記管体の内部に前記気体を導入して該内部を通過させ、前記火焔を排出させる送風手段とを備え、
前記流体燃料供給管の前記先端部に自身の壁を貫通する燃料通過経路が形成され、
前記流体燃料が、前記流体燃料供給管内から該燃料通過経路及び前記杭棒の周面を経由して前記内筒の中空部に達して燃焼するバーナー。
【請求項２】
前記管体が外筒と、該外筒に対して同心円状に配され自身の周壁を貫通する複数の通気用貫通孔が形成された中筒とを備えた請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
前記他端部近傍で、前記外筒と前記中筒との隙間の少なくとも一部が遮蔽された請求項２に記載のバーナー。
【請求項４】
前記管体が、前記中筒の内側に該中筒に対して同心円状に配され自身の周壁を貫通する複数の内筒通気用貫通孔と燃料用貫通孔とが形成された内筒を備えた３重管体であり、
前記先端部が該内筒と該中筒との間の隙間に挿入され、
前記杭棒が前記内筒の内側に前記燃料用貫通孔を貫通して突出する
請求項２又は３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記先端部に前記流体燃料供給管の壁を貫通する管壁貫通孔が形成され、前記杭棒が該管壁貫通孔を貫通し、該管壁貫通孔の周縁と該杭棒の周面との間に前記流体燃料を通過させる隙間が設けられ、該隙間が前記燃料通過経路を構成する請求項１乃至４のいずれかに記載のバーナー。
【請求項６】
前記他端部近傍に、前記中空部から排出される気体の流路を形成するバッフルが設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載のバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、灯油のような流体燃料を空気のような有酸素の気体により燃焼させて火焔を排出するバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナーとしては、ポット式（例えば、特許文献１参照。）や、気化式（例えば、特許文献２参照。）やロータリーバーナーのような霧化式のものが知られている。ポット式は、燃焼部が高温に達しないと不完全燃焼によりススや臭いが発生し、定常的な燃焼状態に達するまでに時間がかかる。
気化式やロータリーバーナーのような霧化式は、液体燃料をヒータで加熱して気化し、あるいは積極的に霧化して、空気を送り込んで燃焼させるので加熱能力が高いが、起動から所定の温度、例えば１３００℃以上の高温に達するまでの立ち上がり時間は数時間と長い。又、起動時にススが発生する。立ち上がり時間を短くすることもできるが設備が大型化し、装置コストも高くなる。
【特許文献１】特開平０８―２００６１９号公報
【特許文献２】特開平０５―２２３２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、コンパクトでかつ、起動から所定の高温に達するまでの立ち上がり時間が短く、起動時のススの発生も少ないバーナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の要旨とするところは、流体燃料を有酸素の気体により管体の内部で燃焼させて火焔を排出するバーナーであって、一端部に前記有酸素の気体を前記管体の内部に導入する導入開口を有し、他端部に前記火焔を排出する排出開口を有する管体と、
先端部が該管体の内部に挿入された流体燃料供給管と、
該流体燃料供給管の前記先端部に固定され、前記管体の内側に向けて突出する杭棒と、
該管体内に配された、流体燃料加熱用ヒーターと、
前記導入開口を介して前記管体の内部に前記気体を導入して該内部を通過させ、前記火焔を排出させる送風手段とを備え、
前記流体燃料供給管の前記先端部に自身の壁を貫通する燃料通過経路が形成され、
前記流体燃料が、前記流体燃料供給管内から該燃料通過経路及び前記杭棒の周面を経由して前記内筒の中空部に達して燃焼するバーナーであることにある。
【０００５】
前記管体は、外筒と、該外筒に対して同心円状に配され自身の周壁を貫通する複数の通気用貫通孔が形成された中筒とを備え得る。
【０００６】
前記バーナーにおいては、前記他端部近傍で、前記外筒と前記中筒との隙間の少なくとも一部が遮蔽され得る。
【０００７】
前記バーナーにおいては、前記管体が、前記中筒の内側に該中筒に対して同心円状に配され自身の周壁を貫通する複数の内筒通気用貫通孔と燃料用貫通孔とが形成された内筒を備えた３重管体であり得、前記先端部が該内筒と該中筒との間の隙間に挿入され得、前記杭棒が前記内筒の内側に前記燃料用貫通孔を貫通して突出し得る。
【０００８】
前記バーナーにおいては、前記先端部に前記流体燃料供給管の壁を貫通する管壁貫通孔が形成され得、前記杭棒が該管壁貫通孔を貫通し得、該管壁貫通孔の周縁と該杭棒の周面との間に前記流体燃料を通過させる隙間が設けられ得、該隙間が前記燃料通過経路を構成し得る。
【０００９】
前記バーナーにおいては、前記他端部近傍に、前記中空部から排出される気体の流路を形成するバッフルが設けられ得る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、コンパクトでかつ、起動から所定の高温に達するまでの立ち上がり時間が短く、起動時のススの発生も少ないバーナーが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のバーナーの実施形態について図面を使用して説明する。なお、本明細書においては、各図にわたって記される同じ符号は同一又は同様の部材やものを示す。図１に示すように、本発明のバーナー２は流体燃料を有酸素の気体により燃焼させて火焔を排出するバーナーであって、外筒４、中筒６、内筒８が同心円状に配された管体１０を主要構成要素とする。図１においては管体１０は３重管体である。外筒４の内壁面と中筒６の外壁面との間には、筒状空間Ａが形成される。中筒６の内壁面と内筒８の外壁面との間には、筒状空間Ｂが形成される。中筒６にはその周壁を貫通する複数の通気用貫通孔１４が形成されている。内筒８にはその周壁を貫通する複数の内筒通気用貫通孔１５が形成されている。
【００１２】
管体１０の管体の一端部１６は、空気、酸素混合空気、酸素等の有酸素の気体を管体内部に導入する導入開口２０となっている。管体１０の管体の他端部１８は、主に内筒８の中空部での燃焼により発生する火焔を排出する排出開口２２となっている。
【００１３】
又、流体燃料供給管２４が外筒４の管体の一端部１６の近傍の周壁を貫通して、先端を封止された流体燃料供給管２４の先端部２６が中筒６と内筒８との間の間隙２８（筒状空間Ｂ）に挿入されている。先端部２６において、流体燃料供給管２４に流体燃料供給管２４より小径の複数の杭棒３０が列状に固定されている。杭棒３０は流体燃料供給管２４の壁の所定の位置に固定され、流体燃料供給管２４の内壁面から流体燃料供給管２４の内側に向けて流体燃料供給管２４の長手方向と交わる方向に延出し、更に延出先の流体燃料供給管２４の壁を貫通して突出している。
【００１４】
杭棒３０の先端部は更に内筒８の壁面を貫通する燃料用貫通孔１７を貫通し、内筒８の中空部３２に突出し、その先端が内筒８の中心軸近傍に達している。杭棒３０は流体燃料供給管２４の長手方向即ち内筒８の軸方向に沿って間隔をおいて列配されている。
【００１５】
中空部３２には流体燃料加熱用ヒーター３４が備えられ、流体燃料供給管２４から杭棒３０の外周面を伝わって中空部３２に達した流体燃料が加熱される。ヒーター３４には電力供給導線を内包した送電管３５が接続されている。
【００１６】
又、管体１０の一端には導入開口２０に接続された、不図示の送風翼とモータを備える送風手段３６が設けられている。送風手段３６により空気等の有酸素気体（以下空気とも称する）が管体１０の内部に供給され、中空部３２、筒状空間Ａ、Ｂを管体の一端部１６から管体の他端部１８に向けた方向に流れて排出開口２２から少なくとも一部は火焔となって排出される。
【００１７】
筒状空間Ａに導入された空気は、送風手段３６による背圧を受けて通気用貫通孔１４から管体１０の中心軸に向けた方向に放出されて筒状空間Ｂに達することにより筒状空間Ｂへの均一な供給がなされる。この空気は筒状空間Ｂに直接導入された空気とともに筒状空間Ｂでかく乱され更に均一化され、筒状空間Ｂから、送風手段３６による背圧を受けて、内筒通気用貫通孔１５を経由してなお更に流れの偏りがなく均一に中空部３２に達する。
【００１８】
又、管体の他端部１８の近傍で、外筒４と中筒６との間隙（筒状空間Ａ）が環状の遮蔽部材４２により遮蔽されていることが適切な背圧を発生させるうえで好ましい。燃料の種類や燃焼条件によってはこの遮蔽は、部分的なものとして、新鮮な空気をより多く管体の他端部１８の近傍に送る態様であってもよい。
【００１９】
中空部３２は燃焼室を構成し、この燃焼室において、流体燃料と内筒通気用貫通孔１５を経由して中空部３２に送り込まれた空気とが燃焼し一次焔を生ずる。
【００２０】
流体燃料が流体燃料供給管２４から杭棒３０の外周面を伝わって中空部３２に達する態様を詳述する。図２に示すように、流体燃料供給管２４は、先端部２６において自身の長手方向に直交する（もしくはやや斜向してもよい）杭棒設置用貫通孔４６が形成される。杭棒設置用貫通孔４６の径は杭棒３０の径より０．１〜１ｍｍ程度大きくされている。杭棒設置用貫通孔４６は流体燃料供給管２４の中空部を間にして相対する一の壁部４８と他の壁部４９とをそれぞれ貫通し、一の壁部４８の杭棒設置用貫通孔４６による穿孔５２に杭棒３０の根元端４４が挿入される。穿孔５２の開口縁の一部分と杭棒３０の根元端部周面の一部分とが部分溶接等により固定される。穿孔５２の開口縁の他の部分と杭棒３０の根元端部周面の他の部分との間は０．１〜１ｍｍ程度の隙間５６がある。杭棒３０は一の壁部４８から他の壁部４９に向く方向に突設され他の壁部４９の杭棒設置用貫通孔４６による貫通孔５３を貫通して流体燃料供給管２４の外部に向けて立設する。杭棒３０の径は２〜４ｍｍであることが短時間で高温に達するという効率的な燃焼のうえで好ましい。隣接の杭棒間の間隔は５〜２０ｍｍであることが短時間で高温に達するという効率的な燃焼のうえで好ましい。８〜１７ｍｍであることが更に好ましい。
【００２１】
このような配置により、流体燃料供給管２４内の流体燃料（以下灯油とも称する）が、不図示の流体燃料供給用ポンプによる圧力で隙間５６や、貫通孔５３と杭棒３０との間の隙間５８から流体燃料供給管２４の管外に漏出する。隙間５８が燃料通過経路６１を構成する。即ち、灯油が流体燃料供給管２４内から燃料通過経路６１を通って流体燃料供給管２４の管外に漏出する。漏出した灯油は、一部は流体燃料供給管２４の表面を経由し杭棒３０の周面を伝わって燃料用貫通孔１７を経て中空部３２に達する。中空部３２に達するまでの間、杭棒３０の周面を伝る灯油は、杭棒３０の周面上を通過する空気流に曝されて一部は蒸発し、一部は液体のままその空気流に乗って中空部３２に運ばれる。更にその空気流は、流れ方向は杭棒３０の長手方向と略直交しているのでカルマン渦による乱流状態となっており、空気と、液状あるいは気体状の燃料との均一な混合が促進される。
【００２２】
又、ヒーター３４に近い杭棒３０にあっては、燃料用貫通孔１７より漏出した灯油は加熱されたヒーター３４の表面に接触して瞬時に気化及び着火し、中空部３２の温度を短時間で高温にさせ、一次燃焼を促進させる。
【００２３】
杭棒３０は、図２に示すように穿孔５２に杭棒３０の根元端４４が挿入されて、流体燃料供給管２４の中空部に達していることが、燃料を確実に燃焼室に送達するうえで好ましいが、流体燃料供給管２４の外周壁面に根元端４４が固定されて、この外周壁面から管体１０の中心軸に向けて杭棒３０が突出する態様であってもよい。この場合、流体燃料供給管２４には、貫通孔５３と杭棒３０との間の隙間５８に相当する穿孔やスリットが形成されて、燃料通過経路６１を構成し、流体燃料供給管２４内の燃料が燃料通過経路６１を通過して杭棒３０の周面を経て燃焼室に至る態様であってもよい。
【００２４】
本発明のバーナー２は、管体の他端部１８の近傍かつ中空部３２の上方（一端部を下、管体の他端部１８を上とみなす場合）に、中空部３２から排出開口２２に向けて流出する気体（一次焔）の流れを邪魔してその気体の流路を形成する円盤状のバッフル５０が外筒４に対して同心円状に配置される。バッフル５０により中空部３２から排出開口２２に向けて流出する気体（一次焔）及び通気用貫通孔１４を経由して流入する空気とがバッフル５０の上面側の空間で撹乱されて二次燃焼し二次焔を生じつつ高温の気体となって送風手段３６による背圧で上方に排出される。
【００２５】
図３に中筒６の周壁６６の展開図を示す。Ｘ１は中筒６の周方向である。通気用貫通孔１４は周壁に千鳥格子状にほぼ均一に全面に分布されて配される。直交格子状に配されてもよい。通気用貫通孔１４の径は５〜１０ｍｍであることが短時間で高温に達するという効率的な燃焼のうえで好ましい。隣接の通気用貫通孔１４間の間隔は７〜１３ｍｍであることが短時間で高温に達するという効率的な燃焼のうえで好ましい。通気用貫通孔１４の径は６〜９ｍｍであることが更に好ましい。隣接の通気用貫通孔１４間の間隔は９〜１１ｍｍであることが更に好ましい。
【００２６】
図４に内筒８の周壁８８の展開図を示す。Ｘ２は内筒８の周方向である。内筒通気用貫通孔１５は、周壁の、管体の他端部１８寄りの略６〜７割を占める部分に格子状にほぼ均一に分布されて配される。千鳥格子状に配されてもよい。内筒通気用貫通孔１５の径は５〜１０ｍｍであることが効率的な燃焼のうえで好ましい。隣接の内筒通気用貫通孔１５間の間隔は１０〜２０ｍｍであることが効率的な燃焼のうえで好ましい。内筒通気用貫通孔１５の径は６〜９ｍｍであることが更に好ましい。隣接の内筒通気用貫通孔１５間の間隔は１４〜１６ｍｍであることが更に好ましい。
【００２７】
内筒８の周壁には、更に、杭棒３０を貫通させる燃料用貫通孔１７が杭棒３０の位置に対応して形成されている。燃料用貫通孔１７の径は杭棒３０の径より０．１〜１ｍｍ程度大きくされていることが効率的な燃焼のうえで好ましい。杭棒３０の径より０．１５〜０．３ｍｍ程度大きくされていることが更に好ましい。
【００２８】
本発明においては、図１に示すように、管体１０が３重管体であることが最も好ましいが、本発明の他の態様においては、管体１０が外筒８のみを備える１重管体であってもよい。この場合、流体燃料供給管２４の先端部２６は、外筒８の内壁面あるいは内壁面近傍に配される。
【００２９】
本発明の更に他の態様においては、管体１０が外筒８と中筒とを備える２重管体であってもよい。
【００３０】
なお、本発明のバーナーにおける寸方諸元は、バーナーのサイズや、燃料供給速度に応じて適宜設定することができる。
【実施例】
【００３１】
図１に示す本発明のバーナー２によって灯油を燃焼させた。
外筒４、中筒６、内筒８の内径：それぞれ、８５ｍｍ、４８ｍｍ、３０ｍｍ
内筒通気用貫通孔１５の径：７．５ｍｍ
通気用貫通孔１４の径：４ｍｍ
中筒６の長さ：８５ｍｍ
杭棒３０の径：３ｍｍ
杭棒３０の突出高さＴ１、Ｔ２：それぞれ１１ｍｍ、１７ｍｍ
杭棒３０の間隔Ｗ１：１０ｍｍ
バッフル径：２２ｍｍ
灯油供給量：１５ｃｃ／ｍｉｎ
着火後１時間で出口温度が1３７0℃に達した。同一の燃料供給速度で従来の気化式バーナーよって灯油を燃焼させたときには、約３時間で出口温度が1３７０℃に達した。
【００３２】
その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のバーナーは、コンパクトであり高温を要求される趣味用等の小規模の陶芸用バーナーとして好適に使用される。又、昇温の立ち上がり時間が短いのでサイズを大きくして、ガラス溶融炉のバーナーとして使用すれば、炉を一時停止させてのち再加熱して立ち上げることが可能となる。
【００３４】
又、本発明のバーナーは、灯油のほかに軽油、重油、アルコール、気体燃料の使用が可能である。
【００３５】
更に、本発明のバーナーは、高効率性を生かして、サイズを大きくして産業用の加熱炉や、産業廃棄物の溶融炉や、産業廃棄物の燃焼用に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のバーナーの構成を示す断面模式図である。
【図２】本発明のバーナーの流体燃料供給管及び杭棒の構成を示す要部断面模式図である。
【図３】中筒の周壁の展開図である。
【図４】内筒の周壁の展開図である。
【符号の説明】
【００３７】
２：バーナー
４：外筒
６：中筒
８：内筒
１０：管体
１４：通気用貫通孔
１５：内筒通気用貫通孔
１６：一端部
１７：燃料用貫通孔
１８：他端部
２０：導入開口
２２：排出開口
２４：流体燃料供給管
２６：先端部
２８：間隙
３０：杭棒
３２：中空部
３４：燃料加熱用ヒーター
３６：送風手段
５０：バッフル
５６：隙間
６１：燃料通過経路
【図１】
2006132834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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