(57)【要約】【課題】高負荷燃焼化を図ることが可能な燃料装置を提供する。【解決手段】燃料ガスを噴出する燃料噴出ノズル３、及び、その燃料噴出ノズルから噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給路４が設けられ、燃料噴出ノズル３の内部に配置されて、燃料ガスよりも高圧の空気を燃料噴出ノズル３の噴出方向に沿って噴出して燃料ガスを吸引する高圧空気噴出部８が設けられている燃焼装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを噴出する燃料噴出ノズル、及び、その燃料噴出ノズルから噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給路が設けられた燃焼装置であって、
前記燃料噴出ノズルの内部に配置されて、前記燃料ガスよりも５０倍以上の高圧の空気を前記燃料噴出ノズルの噴出方向に沿って噴出して燃料ガスを吸引する高圧空気噴出部が設けられている燃焼装置。
【請求項２】
前記高圧空気噴出部が、その空気噴出方向の変更により炎の形成方向を変更すべく、空気噴出方向を変更自在に構成されている請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
前記高圧空気噴出部が、空気噴出方向の異なる複数の空気噴出ノズルを備えて、それら複数の空気噴出ノズルのうちで空気を噴出するものを選択することにより空気噴出方向を変更するように構成されている請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項４】
前記高圧空気噴出部が、前記燃料噴出ノズルの燃料噴出方向に沿う軸心周りで回転自在で且つ軸心と異なる方向に空気を噴出する空気噴出孔を備えた空気噴出ノズルを設けて、その空気噴出ノズルの回転により空気噴出方向を変更するように構成されている請求項２に記載の燃焼装置。
【請求項５】
前記燃料噴出ノズルが、ノズル長手方向視にて、複数の燃料噴出孔を周方向に並ぶ状態で備えて、燃料ガスを放射状に噴出するように構成され、
前記高圧空気噴出部が、前記複数の燃料噴出孔からの燃料ガス噴出方向に向けて空気を噴出する複数の空気噴出孔を備えている請求項１に記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料ガスを噴出する燃料噴出ノズル、及び、その燃料噴出ノズルから噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給路が設けられた燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃焼装置は、容器を加熱する加熱炉等に用いられるものであって、燃料噴出ノズルから噴出される燃料ガスが、燃焼用空気供給路から供給される燃焼用空気にて燃焼されることになる。ちなみに、前記燃焼用空気供給路からの燃焼用空気のみにて燃料ガスを燃焼させることも可能であり、また、燃焼用空気供給路からの燃焼用空気を一次空気として用いて、その一次空気による燃焼炎に対して別途二次空気を供給する形態で燃焼させるようにすることもできる。
【０００３】
この種の燃焼装置において、前記燃料噴出ノズルの内部において、空気を供給するセンターノズルを設けたものがあった。つまり、センターノズルから理論空気量の１．５〜５．０％の空気を供給して、低負荷燃焼のときつまり燃焼量が少ないないときにも燃焼火炎の姿勢の安定化を図るものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭５７−５１２０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の燃焼装置においては、高負荷燃焼をも行えることが望まれるものであるが、上記従来の燃焼装置は、主としてセンターノズルより低負荷燃焼での炎の姿勢の安定化のために空気を供給するものであり、高負荷燃焼は、相応の燃料ガス圧によって達成できるものである。しかし一般に、燃料ガスの元圧は、例えば都市ガスでは２ｋＰａ程度であり、十分に高負荷燃焼させることができないものがあった。
【０００６】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、高負荷燃焼化を図ることが可能な燃焼装置を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の燃焼装置は、燃料ガスを噴出する燃料噴出ノズル、及び、その燃料噴出ノズルから噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給路が設けられたものであって、
前記燃料噴出ノズルの内部に配置されて、前記燃料ガスよりも５０倍以上の高圧の空気を前記燃料噴出ノズルの噴出方向に沿って噴出して燃料ガスを吸引する高圧空気噴出部が設けられている点を特徴とする。
【０００８】
すなわち、燃料ガスよりも高圧の空気を高圧空気噴出部から噴出することにより、エゼクタ作用によって、燃料噴出ノズルより噴出される燃料ガスが増加するように燃料ガスが吸引されることになり、燃焼噴出ノズルから噴出される燃料ガス量が増加することにより、高負荷燃焼させることができるものとなる。
ちなみに、高圧空気噴出部から噴出する空気の圧力は、燃料ガスの元圧が２ｋＰａ程度のときにおいては１００〜１０００ｋＰａ程度、つまり、燃料ガスの５０倍程度以上の圧力で噴出すれば、主たる燃焼用空気の数％程度となる微量の空気で燃料ガスを的確に吸引できるものとなる。また、エゼクタ作用による吸引の場合には、二次側の圧力によりその吸引性能が大きく変わるが、本発明の燃焼装置を加熱炉に用いれば、二次側に相当する箇所が炉内であり、燃料が変化したも二次側の圧力は一定状態に近いものとなるから、良好に使用できるものとなるのである。さらに、高圧空気噴出部から噴出する空気は、エアコンプレッサを工場の動力として備えている工場においては、このコンプレッサから供給できるものであり、燃料ガスよりも高圧の空気を得るために全体構成が高価になることを抑制する状態で本願発明を実施することも可能である。
要するに、請求項１によれば、高負荷燃焼を行わせることが可能となって一層良好に使用できる燃焼装置を提供できるに至った。
【０００９】
請求項２の燃焼装置は、請求項１の特徴に加えて、前記高圧空気噴出部が、その空気噴出方向の変更により炎の形成方向を変更すべく、空気噴出方向を変更自在に構成されている点を特徴とする。
すなわち、高圧空気噴出部から噴出する空気の空気噴出方向を変更させることによって、炎の形成方向を変更できることになる。説明を加えると、例えば容器を加熱する加熱炉において、炉内の炎の形成状態を変化させて容器の加熱状態を変化させる等、炎の形成方向を変化させるようにすることが望まれるが、請求項２によれば、高負荷燃焼を行うことができることと併せて、炎の形成方向を変更できるものとなって、一層良好に使用できる燃焼装置を得ることができるのである。
【００１０】
請求項３の燃焼装置は、請求項２の特徴に加えて、前記高圧空気噴出部が、空気噴出方向の異なる複数の空気噴出ノズルを備えて、それら複数の空気噴出ノズルのうちで空気を噴出するものを選択することにより空気噴出方向を変更するように構成されている点を特徴とする。
すなわち、高圧空気噴出部から噴出する空気の空気噴出方向を、空気噴出方向の異なる複数の空気噴出ノズルの選択により変更するものであり、換言すれば、空気噴出方向の異なる複数の空気噴出ノズルを選択して使用できるように設けるという簡素な構成で、高圧空気噴出部から噴出する空気の空気噴出方向を変更できるのであり、請求項２に記載の利点を簡素な構成で得ることができる燃焼装置を提供できる。
【００１１】
請求項４の燃焼装置は、請求項２の特徴に加えて、前記高圧空気噴出部が、燃料噴出ノズルの燃料噴出方向に沿う軸心周りで回転自在で且つ軸心と異なる方向に空気を噴出する空気噴出孔を備えた空気噴出ノズルを設けて、その空気噴出ノズルの回転により空気噴出方向を変更するように構成されている点を特徴とする。
すなわち、高圧空気噴出部を燃料噴出ノズルの燃料噴出方向に沿う方向での軸回りに回転することにより、高圧空気噴出部から噴出する空気の空気噴出方向を種々の方向に変更して、炎の形成方向を種々の方向に変更できる燃焼装置を提供できる。
【００１２】
請求項５の燃焼装置は、請求項１の特徴に加えて、前記燃料噴出ノズルが、ノズル長手方向視にて、複数の燃料噴出孔を周方向に並ぶ状態で備えて、燃料ガスを放射状に噴出するように構成され、
前記高圧空気噴出部が、前記複数の燃料噴出孔からの燃料ガス噴出方向に向けて空気を噴出する複数の空気噴出孔備えている点を特徴とする。
すなわち、燃料ガスが放射状に噴出され、高圧空気噴出部が放射状の燃料ガスに合せて空気を噴出することにより、放射状の炎を形成することができる。ちなみに、燃料ガスを放射状に噴出するに当たり、ノズル長手方向に対して垂直となる状態で燃料ガスを噴出するようにすれば、放射状の炎は平面に沿うようになって、全体として平面状の炎を形成することも可能となる。
したがって、高負荷燃焼可能な状態で放射状の炎を形成できる燃焼装置を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１及び図２は、加熱炉に装備される燃焼装置であって、炉壁Ｒに組み付けられた円筒状のバーナタイル１に、ケーシング２が装備されている。そのケーシングに２には、燃料ガスを噴出する筒状の燃焼噴出ノズル３が、その燃料噴出孔３ａを炉内に向ける状態で装備され、その燃料噴出ノズル３から噴出された燃料ガスの燃焼域に燃焼用空気を供給する円筒状の燃焼用空気供給路４が、燃料噴出ノズル３を囲繞する状態で形成されている。
前記燃料噴出ノズル３には、ケーシング２の外部に付設した燃料ガス受け入れ５が連通されて、燃料ガス供給源から燃料ガス受け入れ部５に供給される燃料ガスが燃料噴出ノズル３に供給されるようになっている。
【００１４】
前記燃焼用空気供給路４は、ケーシング２の空気受入口６から送風機（図示せず）等から供給される空気を受け入れて、その空気を燃焼用空気として供給するようになっている。
尚、図中、７は燃料ガス噴出ノズル３の周部に付設されて、燃焼用空気供給路４内に位置する環状の保炎体である。
【００１５】
前記燃料噴出ノズル３の内部に配置されて、前記燃料ガスよりも５０倍以上の高圧の空気を燃料噴出ノズル３の噴出方向に沿って噴出して燃料ガスを吸引する高圧空気噴出部８が設けられている。つまり、この高圧空気噴出部８は、コンプレッサ（図示せず）等により高圧の空気が供給されるようになっており、そして、前記燃料ガス受け入れ部５を貫通する状態で燃料噴出ノズル３内に配置されて、その空気噴出孔８ａからの空気噴出によるエゼクタ作用により燃料ガスを吸引し、燃料ガスの噴出量の増大化により、高負荷燃焼を可能にするようになっている。
ちなみに、高圧空気噴出部から噴出する空気の圧力は、燃料ガスの元圧が２ｋＰａ程度のときにおいては１００〜１０００ｋＰａ程度、つまり、燃料ガスの５０倍程度以上の圧力で噴出すれば、主たる燃焼用空気の数％程度となる微量の空気で燃料ガスを的確に吸引できるものとなる。
【００１６】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について説明する。尚、本第２実施形態を説明において、前記第１実施形態と同じ機能を奏する部材については同じ符号を付して、その機能の説明を省略する。
図３及び図４に示すように、前記高圧空気噴出部８が、空気噴出方向の異なる複数の空気噴出ノズルＮを備えて、それら複数の空気噴出ノズルＮのうちで空気を噴出するものをバルブＢの切換により選択して、空気噴出方向を変更できるように構成されており、この空気噴出方向の変更により炎の形成方向を変更できるようになっている。
【００１７】
〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について説明する。尚、本第３実施形態を説明において、前記第１実施形態と同じ機能を奏する部材については同じ符号を付して、その機能の説明を省略する。
図５に示すように、前記高圧空気噴出部８が、燃料噴出ノズル３の燃料噴出方向に沿う方向での軸心周りで回転自在で且つ軸心と異なる方向に空気を噴出噴出孔８ａを備えた空気噴出ノズルＭを設けて、その空気噴出ノズルＭの回転により、空気噴出方向を変更できるように構成されており、この空気噴出方向の変更により炎の形成方向を変更できるようになっている。
図中、Ｊは空気噴出ノズルＭの回転を許容する状態で高圧空気の供給を行うジョイント、Ｋは空気噴出ノズルＭを所望の回転位相で固定する固定部であり、この固定部Ｋはガス受け入れ部５に対して空気噴出ノズルＭを固定するようになっている。
【００１８】
〔第４実施形態〕
次に第４実施形態について説明する。尚、本第４実施形態を説明において、前記第１実施形態と同じ機能を奏する部材については同じ符号を付して、その機能の説明を省略する。
図６及び図７に示すように、前記燃料噴出ノズル３が、ノズル長手方向視において、複数の燃料噴出孔３ａを周方向に並ぶ状態で備えて、燃料ガスを放射状に噴出するように構成され、前記高圧空気噴出部８が、複数の燃料噴出孔３ａからの燃料噴出方向に向けて空気を噴出する複数の空気噴出孔８ａを備えて、図８に示すように、放射状の炎を形成するように構成されている。本第４実施形態においては、燃料ガスを放射状に噴出するに当たり、ノズル長手方向に対して垂直となる状態で燃料ガスを噴出して、放射状の炎は平面に沿うようになって、全体として平面状の炎を形成するようにしてある。
ちなみに、本実施形態においては、保炎体７が筒状に形成されている。
【００１９】
〔第５実施形態〕
次に第５実施形態について説明する。尚、本第５実施形態を説明において、前記第１実施形態と同じ機能を奏する部材については同じ符号を付して、その機能の説明を省略する。
図９及び図１０に示すように、前記燃料噴出ノズル３として、管状に形成された一対の燃料噴出ノズルが平行姿勢で設けられ、各燃料噴出ノズル３には、管長手方向に沿って且つ一対の燃料噴出ノズル３では異なる位相となる状態で複数の燃料噴出孔３ａが、対向する燃料噴出ノズル３に向けて燃料ガスを噴出するように設けられ、前記高圧空気噴出部８が、複数の燃料噴出孔３ａからの燃料噴出方向に向けて空気を噴出する複数の空気噴出孔８ａを備えている。そして、燃焼用空気供給路４が、一対の燃料噴出ノズル３の間に燃焼用空気を供給するようになっており、全体として平面状の炎を形成するようにしてある。
【００２０】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
【００２１】
（１）上記の実施形態においては、本発明の燃焼装置を加熱炉に適用する場合について例示したが、本発明の燃焼装置は種々の用途に用いることができるものである。
（２）上記の実施形態においては、燃焼用空気供給路を燃料噴出ノズルの周部が囲繞する状態で設けるものを例示したが、燃焼用空気供給路の形成形態は種々変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の縦断側面図
【図２】本発明の第１実施形態の要部拡大側面図
【図３】本発明の第２実施形態の縦断側面図
【図４】本発明の第２実施形態の要部拡大側面図
【図５】本発明の第３実施形態の縦断側面図
【図６】本発明の第４実施形態の縦断側面図
【図７】本発明の第４実施形態の要部拡大側面図
【図８】本発明の第４実施形態における燃焼状態を示す正面図
【図９】本発明の第５実施形態の側面図
【図１０】本発明の第５実施形態の正面図
【符号の説明】
３        燃料噴出ノズル
３ａ      燃料噴出孔
４        燃焼用空気供給路
８        高圧空気噴出部
８ａ      空気噴出孔
Ｍ        空気噴出ノズル
Ｎ        空気噴出ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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