(57)【要約】【課題】本発明は、灯油または重油を主燃料とする燃焼用バーナーの火炎放射力を強化するための火炎強化方法の提供を課題とする。【解決手段】灯油または重油を主燃料とする燃焼用バーナーにおいて、バーナー側火炎吹出し口の外径に対して、所定の内径を有する金属筒を火炎吹出し口から空気流入口を設けて設置（第一金属筒）し、さらに第一金属筒の火炎放射方向下流側に第一金属筒より大きな内径を有する第二金属等を第一金属筒に一部被せるように設置した二段筒構成からなる燃焼用バーナーの火炎強化方法とすることにより解決できた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石油系液体燃料を燃焼させる装置の燃焼用バーナーの火炎強化方法であって、両端が開口部である円筒形状を有し、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１〜７．１倍、好ましくは１．７〜５倍、より好ましくは２．７〜３．６倍の断面積と、前記火炎吹出し口の直径に対し３〜９倍、好ましくは４〜８倍、より好ましくは５〜６倍の円筒長さとを有する第一金属筒を、前記火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記火炎吹出し口側の据付位置を前記火炎吹出し口から中心軸方向の前後方向で３０ｍｍ以内として、火炎を覆うように配設される工程を含む工程からなることを特徴とする燃焼用バーナーの火炎強化方法。
【請求項２】
石油系液体燃料を燃焼させる装置の燃焼用バーナーの火炎強化方法であって、両端が開口部である円筒形状を有し、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１〜７．１倍、好ましくは１．７〜５倍、より好ましくは２．７〜３．６倍の断面積と、前記火炎吹出し口の直径に対し３〜９倍、好ましくは４〜８倍、より好ましくは５〜６倍の円筒長さとを有する第一金属筒を、前記火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記火炎吹出し口側の据付位置を前記火炎吹出し口から中心軸方向の前後方向で３０ｍｍ以内として、火炎を覆うように配設される工程と、両端が開口部である円筒形状を有し、第一金属筒の断面積の２．５〜４倍の断面積であり、かつ燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し４〜２０倍、好ましくは５〜１６倍、より好ましくは７〜１１倍の断面積と、前記第一金属筒の円筒長さより長く、かつ温風、温水または焼却などの使用目的に応じて適する円筒長さとを有する第二金属筒を、火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記第一金属筒を少なくとも中心軸方向で５０％以上覆設するように配設される工程と、を含む工程からなることを特徴とする燃焼用バーナーの火炎強化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料用バーナーから上流側の機器の構成にかかわらず、灯油、エマルジョン燃料、重油などの石油系液体燃料を主燃料とする燃焼用バーナーの燃料噴射口から発せられる火炎の長さの延長化、火炎の幅の増幅及び火炎の温度を昇温させるための燃焼用バーナーの火炎強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、火炎を強化する方法としては、燃焼用バーナーに接続される燃料噴射ポンプの時間当たりの燃料噴射量の増量により機械的性能を上昇させる方法、燃焼時に必要な空気中の酸素濃度の上昇及び純酸素による燃焼などが知られているが、何れも火炎を強化する方法は機械的又は電気的制御で行なわれている。
【０００３】
また、燃焼部を予め加熱してその室内の温度が８００°Ｃ以上に達したときに、加熱を停止すると同時にその燃焼部内にバーナー部又はノズル部からエマルジョン燃料を噴出して燃焼させ、前記燃焼部の内壁面に、アルミナキャスターと酸化チタンとの合金からなる光触媒層を形成することにより、さらに燃焼効率を向上させることができるという技術が開示されている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、一般的に知られてきた機械的又は電気的制御では設備コストがかかるし、特に既存の燃焼装置の改造が困難で改造費用も高くなるという問題があった。
【０００５】
また、灯油と水との混合燃料であるエマルジョン燃料を使用すると、灯油１００％に比べて水を入れたパーセントだけ火力が低下することからエマルジョン燃料の普及が進展しないという問題があった。
【０００６】
特許文献１のような技術を織り込んだ燃焼装置も、予め燃焼部を加熱するなどにより、設備コスト及びランニング・コストが高くなるという問題があり、また既存の設備の改造が困難で改造費用も高くなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、既存の設備への取付けが容易で、既存の設備に取付けられていた構成部品に改造を加えることなく、灯油や重油などは１００％燃焼時の効率向上またはエマルジョン燃料における火炎の力向上のため、燃焼用バーナーの火炎の増大化や火炎温度の昇温化などの火炎自体を強化することを目的とした火炎強化方法を提供することを課題とする。ここで、火炎の力とは炎の勢いを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、燃焼用バーナーの火炎吹出し口３に対し、火炎温度９００°Ｃ〜１５００°Ｃに耐え得る金属製円筒４，５を配設することによって火炎放射放出力が増幅され、増幅された火炎によって火炎自体の温度が高くなるとともに炎に周設された金属製円筒４，５を加熱し、熱せられた金属製円筒４，５は昇温した火炎温度を降温させにくくするという作用があることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１にかかる燃焼用バーナーの火炎強化方法の発明は、石油系液体燃料を燃焼させる装置の燃焼用バーナーの火炎強化方法であって、両端が開口部である円筒形状を有し、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１〜７．１倍、好ましくは１．７〜５倍、より好ましくは２．７〜３．６倍の断面積と、前記火炎吹出し口の直径に対し３〜９倍、好ましくは４〜８倍、より好ましくは５〜６倍の円筒長さとを有する第一金属筒を、前記火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記火炎吹出し口側の据付位置を前記火炎吹出し口から中心軸方向の前後方向で３０ｍｍ以内として、火炎を覆うように配設される工程を含む工程からなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２にかかる燃焼用バーナーの火炎強化方法の発明は、石油系液体燃料を燃焼させる装置の燃焼用バーナーの火炎強化方法であって、両端が開口部である円筒形状を有し、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１〜７．１倍、好ましくは１．７〜５倍、より好ましくは２．７〜３．６倍の断面積と、前記火炎吹出し口の直径に対し３〜９倍、好ましくは４〜８倍、より好ましくは５〜６倍の円筒長さとを有する第一金属筒を、前記火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記火炎吹出し口側の据付位置を前記火炎吹出し口から中心軸方向の前後方向で３０ｍｍ以内として、火炎を覆うように配設される工程と、両端が開口部である円筒形状を有し、第一金属筒の断面積の２．５〜４倍の断面積であり、かつ燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し４〜２０倍、好ましくは５〜１６倍、より好ましくは７〜１１倍の断面積と、前記第一金属筒の円筒長さより長く、かつ温風、温水または焼却などの使用目的に応じて適する円筒長さとを有する第二金属筒を、火炎吹出し口と中心軸を同軸とし、前記第一金属筒を少なくとも中心軸方向で５０％以上覆設するように配設される工程と、を含む工程からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、既存の燃焼用バーナー２の改造を不要とし、極めて短時間にかつ低コストで第一金属筒４を設置することができるという効果を奏する。
【００１２】
そして、第一金属筒４を配設する前に比較して、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３からの火炎の長さや幅の拡大及び火炎の昇温を実現させることができ、火炎の勢いを増すことができるという効果を奏する。
【００１３】
本発明の方法を用いてエマルジョン燃料を使用したときの火炎は、本発明の方法を用いていない灯油１００％燃料の火力とほぼ同じレベルの火炎を得ることができるという効果を奏する。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１と同じ効果を奏する。さらに火炎の勢いを請求項１の発明の効果よりも増加させることができるという効果を奏する。
【００１５】
さらに、本発明の燃焼用バーナーの火炎強化方法は、火炎を強化することによって、第一金属筒４及び第二金属筒５を配設する前に比較して、遠方まで火炎が到達し、また火炎の火力が強化されるため焼却物の燃焼促進、並びに軽金属の高速溶解等に有用であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】熱交換器における火炎強化機器を使用した部分の正面模式図である。
【図２】火炎強化機器の第一金属筒および第二金属筒を取付けた正面模式図である。
【図３】火炎強化機器の第一金属筒を単体で取付けた正面模式図である。
【図４】火炎強化機器の第一金属筒と火炎吹出し口との中心軸方向の位置関係を示す正面模式図である。
【図５】空気流入孔を設けた第一金属筒を単体で取付けた正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の燃焼用バーナーの火炎強化方法を以下に詳細に説明する。
【００１８】
本発明である燃焼用バーナーの火炎強化方法は、図３に表すような燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３より火炎側に第一金属筒４を配設する方法、または図２に表すような燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３より火炎側に第一金属筒４及び第二金属筒５を配設する方法である。
【００１９】
第一金属筒４は、９００°Ｃ〜１５００°Ｃに対する耐熱性を有する材質からなり、両端が開口部である円筒形状を有し、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１〜７．１倍、好ましくは１．７〜５倍、より好ましくは２．７〜３．６倍の断面積と、前記火炎吹出し口の直径に対し３〜９倍、好ましくは４〜８倍、より好ましくは５〜６倍の円筒長さとを有する。
【００２０】
第一金属筒の筒内の断面積が、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し１倍未満の断面積になると、前記火炎吹出し口からの火炎が逆火したり、火炎が第一金属筒の外側に噴出したりするという問題が生じ、一方、前記燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し７．１倍超の断面積になると、火炎によって第一金属筒の温度を昇温させにくくなるという問題が生じる。
【００２１】
第一金属筒の筒内の長さが、燃焼用バーナーの火炎吹出し口の内径に対し３倍未満の長さになると、金属筒が覆う火炎の長さが短くなるので昇温した金属筒で火炎の温度を降温しにくくするという効果がみられないという問題が生じ、一方、前記火炎吹出し口の内径に対し９倍超の長さになると、金属筒内の酸素不足から不完全燃焼が生じるという問題がある。
【００２２】
そして、燃焼用バーナー２に対する第一金属筒４の取り付け状態は、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３の火炎側で、前記火炎吹出し口３と中心軸を同軸とし、第一金属筒４の火災吹出し口３側の据付位置を、図４に示す間隔８で示すと、火災吹出し口３から中心軸方向の前後方向で３０ｍｍ以内として、第一金属筒４が火炎を覆うように配設される。
【００２３】
また、図５に表すように、第一金属筒４の別タイプとして、一端側の周壁に空気流入孔１１が穿設された円筒形状を有する第一金属筒１０としてもよい。
【００２４】
第一金属筒の周壁に空気流入孔が穿設されている場合も穿設されていない場合も、第一金属筒４または１０内が火炎によって負圧になると、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３と第一金属筒４との間に設けられた空気流入部６から、または周壁に設けた空気流入孔１１から酸素を含有した空気が勢いよく第一金属筒４または１０内に流入する。
【００２５】
さらに、第一金属筒４または１０内に酸素を充分流入させ、かつ第一金属筒４または１０自体が高温に熱せられることにより、第一金属筒４または１０設置前に比べて燃焼バーナー２の火炎吹出し口３からの火炎の勢いが強化される。
【００２６】
これにより、既存の燃焼用バーナー２を改造せずに極めて低コストで容易に火炎を強化させることができる。
【００２７】
第一金属筒４のみの方法でも火炎強化が図れるが、さらに火炎を強化させるためには第一金属筒４を覆設するようにして第二金属筒５を配設する方法がある。
【００２８】
第二金属筒５は、９００°Ｃ〜１５００°Ｃに対する耐熱性を有する材質からなり、両端が開口部で、第一金属筒の断面積の２．５〜４倍の断面積であり、かつ燃焼用バーナーの火炎吹出し口の面積に対し４〜２０倍、好ましくは５〜１６倍、より好ましくは７〜１１倍の断面積と、前記第一金属筒の円筒長さより長く、かつ温風、温水または焼却などの使用目的に応じて適する円筒長さとを有する円筒形状をしている。
【００２９】
第一金属筒の断面積に対する第二金属筒の断面積の倍率が２．４未満に設定されると、第一金属筒と第二金属筒との空隙が極めて狭くなり空気流入量が減じられて燃焼域の酸素の供給不足となって不完全燃焼が生じるという問題があり、一方、第一金属筒の断面積に対する第二金属筒の断面積の倍率が４を超えて設定されると、火炎や第一金属筒からの距離が長くなって第二金属筒の温度が昇温しないという問題が生じる。
【００３０】
第二金属筒の長さが第一金属筒の長さ以下に設定されれば、第一金属筒の温度を降温させにくくするという効果が得られにくくなるという問題がある。また、第二金属筒の長さの最大値は、燃焼の目的によって適宜設定することがよく、例えば熱交換器で温風または温水に熱交換する場合には熱交換器の大きさによって設定することがよく、また焼却に使用する場合には焼却対象物に火炎の先が到達するように設定することがよい。したがって、第二金属筒の長さは、少なくとも第一金属筒より長く、使用する対象によって最適な長さに設定する。
【００３１】
燃焼用バーナー２、及び第一金属筒４または１０に対する第二金属筒５の取り付け状態は、火炎吹出し口３と中心軸を同軸とし、前記第一金属筒４または１０を少なくとも中心軸方向で５０％以上覆設するように配設する。
【００３２】
第二金属筒が第一金属筒４または１０を覆設する範囲が中心軸方向で５０％未満になると、第一金属筒の温度を降温しにくくするという効果が得られなくなるという問題が生じる。
【００３３】
第二金属筒５内における燃焼による負圧によって、第一金属筒４または１０の外周面との空隙が空気流入部７となって空気を流入させ第二金属筒５内の燃焼を強化させる。
【００３４】
そして、第一金属筒４または１０を覆設した第二金属筒５を設置していない場合に比べて、第一金属筒４または１０を囲繞した第二金属筒５自体が高温に熱せられるので、第一金属筒４または１０の外周面からの放熱が抑制され、第一金属筒４または１０内の火炎の温度が低下しない。第一金属筒から噴出される強化された火炎と新たな空気の流入とによって第二金属筒５内の火炎もさらに強化される。
【００３５】
さらに、第一金属筒４または１０よりも第二金属筒５の長さが長いため、燃焼用バーナー２から離れたところまで熱することができるという効果が生じる。
【００３６】
次に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は実施例により限定されるものでない。
【実施例１】
【００３７】
外径が１００ｍｍの燃焼用バーナーに、第一金属筒４及び第二金属筒５を取り付ける火炎強化方法について説明する。まず、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３の面積と直径の測定、火炎強化機器１を設置する部位の大きさの測定、及び使用目的を確認して、第一金属筒４の内径と長さ及び第二金属筒５の内径と長さを設定する。
【００３８】
材質ステンレスで板厚１ｍｍの材料を用い、内径１２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの円筒形状の第一金属筒４を製作した。
【００３９】
次に、材質ステンレスで板厚１ｍｍの材料を用い、内径２００ｍｍ、長さ８００ｍｍの円筒形状の第二金属筒５を製作した。
【００４０】
燃焼用バーナー２（ＳＷＥＭ装置バーナー２．６Ｌ型  有限会社ケィワィ技研製）に対する第一金属筒４の取り付けは、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３の火炎側で、火炎吹出し口３と中心軸を同軸とし、第一金属筒４の火災吹出し口３側の据付位置を、図４に表すように、火災吹出し口３から中心軸方向の間隔８を１０ｍｍとして、第一金属筒４が火炎を覆うように配設した。
【００４１】
ここで、同一の燃焼用バーナー２を使用して火炎先端部近傍の温度測定を行って、本発明である火炎強化方法の効果を測定した。
【００４２】
燃料は、第一金属筒４を取り付けない場合には市販の白灯油を使用し、第一金属筒４を取り付けた場合は白灯油７で水３の割合のエマルジョン燃料を使用した。そして、燃焼時間は５分経過時の温度を測定器（型式Ｅ５ＣＳ−ＲＫＪ  オムロン社製）で測定した。
【００４３】
測定結果は、市販の白灯油を使用し第一金属筒４を取り付けない場合には、火炎中心部で９７０°Ｃ、白灯油７で水３の割合のエマルジョン燃料を使用し第一金属筒４を取付けた場合の第一金属筒４の先端部における中心部の温度が１０００°Ｃであった。この結果、白灯油７で水３の割合のエマルジョン燃料であっても、本発明の火炎強化方法を実施すれば白灯油の場合の火炎の力と同じレベルの火炎の力が得られることがわかった。
【００４４】
エマルジョン燃料を使用して本発明である火炎強化方法を実施しない場合は、燃料に含有されている水が蒸発し空中に飛散して気化するときに気化熱を奪われて火炎温度が低下することにより、エマルジョン燃料の火力が白灯油１００％燃料の火力よりも低下する。
【００４５】
これに対して、エマルジョン燃料を使用して本発明である火炎強化方法を実施した場合は、燃料に含有されている水が蒸発するが高温の金属筒によって空中への飛散が塞がれ火炎の中で水蒸気化されて、さらに高温となって加熱水蒸気となり火炎温度が昇温することにより、エマルジョン燃料の火炎の力が白灯油１００％燃料の火力と同じレベルとなる。
【００４６】
次に、第二金属筒５を、火炎吹出し口３と中心軸を同軸とし、第二金属筒５の火災吹出し口３側の据付位置を第一金属筒４と同じ間隔である１０ｍｍとして、第二金属筒５が第一金属筒４を覆うように配設した。
【００４７】
そして、第二金属筒５を取り付けた場合の第二金属筒５の先端部の温度は１０００°Ｃであった。この結果、火炎の先端部が第一金属筒４のみのときよりも延長されていることから、第二金属筒５を設置した場合の第一金属筒４の先端部における中心部の温度は１０００°Ｃ超の高温になっていることが予測されるので、第二金属筒５を設置した場合は第一金属筒４のみの場合に比較してさらに火炎を強化することができる。
【実施例２】
【００４８】
図１に表すように、実施例１で製作した火炎強化機器１を使用した熱交換器２０で効果を検証した。燃焼用バーナー２（型式ＳＢ−７２、長府製作所社製）及び送風用のプロペラファン２１（型式ＳＦ−１００−Ｐ３１３、昭和電機社製）を設置した熱交換器２０（型式ＳＷＥＭ−ＰＢ２６、有限会社ケィワィ技研製）を使用した。
【００４９】
火炎強化機器１の有無における火炎の熱交換力を温風温度で測定した。火炎強化機器１の有無どちらの場合も、燃料は市販の白灯油を用い、熱交換器２０が加熱するまで５分間暖気運転をさせた後５分間燃焼させて温風吹出口２２における温風温度を測定した。
【００５０】
測定結果は、火炎強化機器１を未設置の場合は３３°Ｃ〜４０°Ｃで、火炎強化機器１を設置の場合は３８°Ｃ〜４６°Ｃで、火炎強化機器１を設置した燃焼用バーナー２による熱交換力は、火炎強化機器１を設置しない燃焼用バーナー２による燃焼時の熱交換力と比較して温風の温度が約１５％上昇することがわかった。したがって、本発明である火炎強化方法により火炎強化が図れることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の火炎強化方法は、エマルジョン燃料の普及に有用であり、鉄鋼業（例えば軽金属溶解等）、食品加工分野（農林蓄海産物食品の乾燥用等）、一次産業（ハウス栽培用の施設園芸用温風乾燥機等）、および給湯関連（魚介類養殖場、温泉施設における水温加熱用等）などに有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１      火炎強化機器
２      燃焼用バーナー
３      火炎吹出し口
４      第一金属筒
５      第二金属筒
６      空気流入部
７      空気流入部
８      間隔
１０    第一金属筒
１１    空気流入孔
２０    熱交換器
２１    送風用プロペラファン
２２    温風吹出口
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開平１０−１６９９３１号公報
【図１】
2011089674.tif 000003
【図２】
2011089674.tif 000004
【図３】
2011089674.tif 000005
【図４】
2011089674.tif 000006
【図５】
2011089674.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
燃焼用バーナー２（ＳＷＥＭ装置バーナー２．６Ｌ型  有限会社ケィ・ワィ技研製）に対する第一金属筒４の取り付けは、燃焼用バーナー２の火炎吹出し口３の火炎側で、火炎吹出し口３と中心軸を同軸とし、第一金属筒４の火災吹出し口３側の据付位置を、図４に表すように、火災吹出し口３から中心軸方向の間隔８を１０ｍｍとして、第一金属筒４が火炎を覆うように配設した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１に表すように、実施例１で製作した火炎強化機器１を使用した熱交換器２０で効果を検証した。燃焼用バーナー２（型式ＳＢ−７２、長府製作所社製）及び送風用のプロペラファン２１（型式ＳＦ−１００−Ｐ３１３、昭和電機社製）を設置した熱交換器２０（型式ＳＷＥＭ−ＰＢ２６、有限会社ケィ・ワィ技研製）を使用した。