(57)【要約】      （修正有）【課題】パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱する。【解決手段】一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて前記ガス燃料を案内するガス配管と４、当該ガス配管４の内壁面４ｃから外壁面４ｄに貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔５とを備えるラインバーナであって、噴出孔５の内壁面は、ガス配管４の内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がると共に当該ガス配管４の外壁面４ｄに接続する傾斜面領域Ｒａを有している。【選択図】図３
2013096583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて前記ガス燃料を案内するガス配管と、当該ガス配管の内壁面から外壁面に貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔とを備えるラインバーナであって、
前記噴出孔の内壁面は、前記ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有していることを特徴とするラインバーナ。
【請求項２】
前記ガス配管に立設されると共に前記ガス燃料の噴出方向から見て前記噴出孔を囲う火口と、
当該火口の根元に設けられると共に前記ガス燃料の噴出方向から見て前記噴出孔を挟んで両側に設けられる２つの開口部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のラインバーナ。
【請求項３】
前記ガス燃料に空気を混合して前記ガス配管の一方の端部から当該ガス配管に供給する混合気供給部を備えることを特徴とする請求項２記載のラインバーナ。
【請求項４】
前記ガス配管の一方の端部から他方の端部に向かうに連れて前記噴出孔の径が大きくなることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のラインバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラインバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等で用いられるボイラでは、多くのパネル部材同士が溶接されている。例えば、ボイラの炉壁は、複数の水管と水管の間に配置されるフィンとによって形成される水冷壁とされており、上記水管とフィンとが一体化されたパネル部材を複数溶接することによって全体が形成されている。
【０００３】
このようなパネル部材同士を溶接する場合には、溶接のときの熱影響による変形等を防止するため、パネル部材同士の接合対象部分を予熱している。例えば、特許文献１には、パネル部材同士の接合対象部分を予熱するためのラインバーナが開示されている。このラインバーナは、管軸方向に複数の噴出孔が設けられた長尺なガス配管を備えており、噴出孔からガス燃料を噴出して燃焼させることによって管軸方向に複数の火炎を形成する。このため、一方向に長いパネル部材同士の接合対象部分を一度に予熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５６−３０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ガス燃料としては、一般的にプロパンガス等の炭化水素が含まれたガスが用いられる。このため、ガス燃料を燃焼させた場合には煤が発生し、当該煤が噴出孔に付着する。このような煤が堆積すると、噴出孔の開口面積が徐々に小さくなることによってガス燃料の噴出量が減少し、火力が低下する。煤の堆積量は噴出孔ごとに異なるため、噴出孔ごとに火力のばらつきが生じ、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することができなくなる。
【０００６】
また、従来のラインバーナにおいては、形成された複数の火炎の一部が吹き消える場合もあった。このような場合には、均等間隔に配列されるべき複数の火炎の一部が消えることから、火炎の配列間隔がばらつくこととなり、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することができなくなる。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて上記ガス燃料を案内するガス配管と、当該ガス配管の内壁面から外壁面に貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔とを備えるラインバーナであって、上記噴出孔の内壁面が、上記ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有しているという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記ガス配管に立設されると共に上記ガス燃料の噴出方向から見て上記噴出孔を囲う火口と、当該火口の根元に設けられると共に上記ガス燃料の噴出方向から見て上記噴出孔を挟んで両側に設けられる２つの開口部とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記ガス燃料に空気を混合して上記ガス配管の一方の端部から当該ガス配管に供給する混合気供給部を備えるという構成を採用する。
【００１２】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記ガス配管の一方の端部から他方の端部に向かうに連れて上記噴出孔の径が大きくなるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、ガス配管に設けられる噴出孔の内壁面が、ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有している。つまり、噴出孔のガス配管の外壁面側の端部が連続的に拡径されている。
従来の円柱状の噴出孔においては、下流側の端部（すなわちガス配管の外壁面側の端部）において煤が付着し易い。本発明では、従来、煤が付着し易い部分に上記傾斜面領域が形成されて拡径されているため、噴出孔の内壁面への煤の付着を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、いずれかの噴出孔におけるガス燃料の噴出量が減少して火力が低下することを防止し、全ての噴出孔に対して形成される火炎の火力を均一とすることができる。よって、本発明によれば、パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態におけるラインバーナの概略構成を示す側面図であり、（ａ）がガス配管の下降された様子を示す側面図であり、（ｂ）がガス配管の上昇された様子を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるラインバーナが備えるガス配管と火口とを分離させて示すガス配管の一部を含む拡大斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるラインバーナが備えるガス配管の一部及び火口を含む拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるラインバーナにおける火口を省略したガス配管の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るラインバーナの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
図１は、本実施形態のラインバーナ１の概略構成を示す側面図であり、（ａ）が後述するガス配管の下降された様子を示す側面図であり、（ｂ）がガス配管の上昇された様子を示す側面図である。この図に示すように、ラインバーナ１は、架台２と、昇降機構３と、ガス配管４と、噴出孔５（図２〜図４参照）と、火口６と、空気取込口７（開口部）と、開閉バルブ８と、混合気供給部９とを備えている。
【００１７】
架台２は、ラインバーナ１の基礎となる台であり、車輪を備える脚部２ａと、脚部２ａに支えられる台部２ｂとを備えている。図１に示すように、この台部２ｂは、昇降機構３、ガス配管４、火口６、開閉バルブ８を支持している。
また、架台２は、台部２ｂ上に立設される支持台２ｃを備えている。この支持台２ｃは、ガス配管４の管軸方向（図１における左右方向）に離間して２つ備えられており、昇降機構３によって昇降自在とされるガス配管４が下降された場合に当該ガス配管４を下方から支える。
このように架台２の脚部２ａが車輪を備えることから、ラインバーナ１は、工場等の床面上を移動することが可能となっている。
【００１８】
昇降機構３は、架台２の台部２ｂ上に設けられており、ガス配管４の管軸方向に離間された２つのリンク機構３ａ，３ｂによって構成されている。各リンク機構３ａ，３ｂは、架台２の台部２ｂとガス配管４とを繋ぐリンク棒３ｃと、当該リンク棒３ｃを架台２の台部２ｂに回動自在に連結するリンクピン３ｄと、リンク棒３ｃをガス配管４に回動自在に連結するリンクピン３ｅとから構成されている。このような昇降機構３では、リンク棒３ｃが水平姿勢とされることによって図１（ａ）に示すようにガス配管４を下降させ、リンク棒３ｃが直立姿勢とされることによって図１（ｂ）に示すようにガス配管４を上昇させる。
【００１９】
ガス配管４は、昇降機構３を介して架台２に支持される直管であり、管軸が水平姿勢となるように姿勢設定されている。このガス配管４は、一方の端部４ａから混合気Ｙ（ガス燃料）が供給され、この混合気Ｙを他方の端部４ｂに向けて案内する。
【００２０】
噴出孔５、火口６及び空気取込口７の説明は、図２〜図４を参照して行う。なお、図２は、ガス配管４の一部を含む拡大斜視図であり、説明の理解を容易とするためにガス配管４と火口６とを分離させて図示している。また、図３は、ガス配管４の一部及び火口６を含む拡大縦断面図である。また、図４は、火口を省略したガス配管４の平面図である。
【００２１】
噴出孔５は、図２及び図３に示すように、上方に向けて混合気Ｙが噴出されるように、ガス配管４の内壁面４ｃから外壁面４ｄに貫通して設けられている。この噴出孔５は、ガス配管４の内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に真っ直ぐ延びる略円柱形状の下部５ａと、内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がる略円錐形状の上部５ｂとによって形成されている。このように噴出孔５の上部５ｂが略円錐形状とされていることから、略円錐形状の上部５ｂの内壁面は、内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がるように傾斜された傾斜面領域Ｒａとされている。つまり、本実施形態において噴出孔５の内壁面は、噴出孔５における混合気Ｙの流れ方向に対して傾斜すると共にガス配管４の外壁面４ｄに接続する傾斜面領域Ｒａを有している。
【００２２】
この噴出孔５は、図４に示すように、ガス配管４の管軸方向に等間隔で複数設けられている。また、噴出孔５の径Ｄ（噴出孔５の下部５ａの直径）は、ガス配管４の一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて連続的に大きくなっている。なお、本実施形態においては、１つ隣合に進むに連れて噴出孔５の径Ｄが同じ比率で大きくなっている。
この結果、図４に示すように、ガス配管４の最も端部４ａ（混合気Ｙが供給される端部）側に配置された噴出孔５１の径Ｄ１よりも、ガス配管４の中央部に配置された噴出孔５２の径Ｄ２の方が大きく、当該噴出孔５２の径Ｄ２よりも、ガス配管４の最も端部４ｂ（混合気Ｙが供給される端部からと反対側に位置する端部）に配置された噴出孔５３の径Ｄ３の方が大きくなっている。
【００２３】
ガス配管４中を流れる混合気Ｙの流量は、混合気Ｙが噴出孔５から徐々に抜けるため、一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて徐々に減少する。このため、ガス配管４内の内圧は、一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて徐々に低下する。このため、仮に全ての噴出孔５の径Ｄが同一であるとすると、内圧の高い領域（混合気Ｙが供給される側に近い領域）に配置される噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量が多くなり、内圧の低い領域（混合気Ｙが供給される側から遠い領域）に配置される噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量が少なくなる。これに対して、本実施形態においては、噴出孔５の径Ｄがガス配管４の一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて連続的に大きくなっているため、全ての噴出孔５の径Ｄが同一である場合と比較して、混合気Ｙが供給される側に近い領域に配置される噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量が抑えられ、混合気Ｙが供給される側から遠い領域に配置される噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量が増やされる。結果、全ての噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量を均等化される。
【００２４】
火口６は、ガス配管４に立設されると共に両端が開口端とされた円筒部材である。この火口６は、噴出孔５における混合気Ｙの噴出方向から見て噴出孔５を囲っている。なお、全ての噴出孔５を囲うようにして複数の火口６がガス配管４上に設けられている。
【００２５】
空気取込口７は、火口６の根元に設けられており、噴出孔５からの混合気Ｙの噴出方向から見て、噴出孔５を挟んで両側に設けられている。つまり、１つの火口６に対して、２つの空気取込口７が設けられている。これらの空気取込口７から火口６の内部に外気（空気）が取り込まれる。このように空気取込口７から火口６の内部に外気が供給されることによって、噴出孔５の上方に形成される火炎に対して酸素が供給され、火炎を安定させることができる。
【００２６】
図１に戻り、開閉バルブ８は、ガス配管４の上流側と、ガス配管４の途中部位に設けられており、設置箇所より後流側への混合気Ｙの流れを止めるためのものである。なお、開閉バルブ８として、ガス配管４の上流側に設けられる元バルブ８ａと、ガス配管４の途中部位に一方の端部４ａ側から順に所定間隔で配列される第１開閉バルブ８ｂ〜第４開閉バルブ８ｅとが設置されている。元バルブ８ａが閉鎖されると、ガス配管４全体への混合気Ｙの供給が停止される。第１開閉バルブ８ｂのみが閉鎖されると、当該第１開閉バルブ８ｂより上流側の第１領域Ｒ１のみに混合気Ｙが供給されて第１領域Ｒ１に配置される火口６に火炎が形成される。また、第２開閉バルブ８ｃのみが閉鎖されると、上記第１領域Ｒ１と、第１開閉バルブ８ｂから第２開閉バルブ８ｃまでの第２領域Ｒ２とに混合気Ｙが供給されて第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２に配置される火口６に火炎が形成される。また、第３開閉バルブ８ｄのみが閉鎖されると、上記第１領域Ｒ１及び上記第２領域Ｒ２と、第２開閉バルブ８ｃから第３開閉バルブ８ｄまでの第３領域Ｒ３とに混合気Ｙが供給されて第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に配置される火口６に火炎が形成される。また、第４開閉バルブ８ｅのみが閉鎖されると、上記第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３と、第３開閉バルブ８ｄから第４開閉バルブ８ｅまでの第４領域Ｒ４とに混合気Ｙが供給されて第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４に配置される火口６に火炎が形成される。また、全ての開閉バルブ８が開放されると、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、第３領域Ｒ３及び第４領域Ｒ４と、第４開閉バルブ８ｅの下流側の第５領域Ｒ５とに混合気Ｙが供給され、全ての火口６に火炎が形成される。
【００２７】
混合気供給部９は、プロパンガスに空気を混合して生成した混合気Ｙをガス配管４の一方の端部４ａ側から当該ガス配管４に供給するものである。つまり、混合気供給部９は、プロパンガスのみからなる場合と比較して酸素濃度の高い混合気Ｙを生成して、この酸素濃度の高い混合気Ｙをガス配管４に供給する。
【００２８】
次に、本実施形態のラインバーナ１の動作と効果について説明する。
まず、仮付けされたパネル部材同士の接合対象部分の下方にラインバーナ１が配置される。続いて、当該接合対象部分の高さに応じて昇降機構３によってガス配管４の高さを調節し、接合対象部分の長さに応じて開閉バルブ８を開閉する。なお、ここでは、全ての開閉バルブ８を開放するものとする。
このように全ての開閉バルブ８が開放されると、混合気供給部９から吐出された混合気Ｙが一方の端部４ａ側からガス配管４の全域に案内され、全ての噴出孔５から混合気Ｙが噴出する。
そして、不図示の着火装置によって着火を行うことにより、全ての火口６に火炎が形成される。この火炎には、噴出孔５から供給される混合気Ｙに加え、火口６に形成された空気取込口７から火口６の内部に取り込まれる空気が供給される。このため、火炎に対して十分な量の空気が供給されて火炎が安定する。
【００２９】
ここで、本実施形態のラインバーナ１においては、ガス配管４に設けられる噴出孔５の内壁面が、ガス配管４の内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がると共に当該ガス配管４の外壁面４ｄに接続する傾斜面領域Ｒａを有している。つまり、噴出孔５のガス配管４の外壁面４ｄ側の端部が連続的に拡径されている。
従来の円柱状の噴出孔においては、下流側の端部（すなわちガス配管の外壁面側の端部）において煤が付着し易い。本実施形態のラインバーナ１では、従来、煤が付着し易い部分に上記傾斜面領域Ｒａが形成されて拡径されているため、噴出孔５の内壁面への煤の付着を抑制することができる。
したがって、本実施形態のラインバーナ１によれば、いずれかの噴出孔５における混合気Ｙの噴出量が減少して火力が低下することを防止し、全ての噴出孔５における火力を均一にすることができる。よって、本実施形態のラインバーナ１によれば、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【００３０】
また、本実施形態のラインバーナ１においては、２つの空気取込口７が設けられた火口６を備えている。従来の火口では、混合気Ｙの噴出方向から見て噴出孔５を中央として４つの空気取込口が設けられており、これだと火口の内部に取り込まれる空気の量が多くなりすぎ、火炎が吹き消される場合があった。一方、本実施形態のラインバーナ１によれば、空気取込口７の数が従来の火口よりも減少しているため、火口６の内部に取り込まれる空気の量を抑制し、火炎が吹き消されることを抑制することが可能となる。したがって、本実施形態のラインバーナ１によれば、火炎の配列間隔がばらつくことを防止し、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【００３１】
一方、火口６に設けられる空気取込口７の数が従来の火口に対して減少することから、火炎に供給される酸素量が減少し、火力が低下する可能性がある。これに対して、本実施形態のラインバーナ１においては、混合気供給部９によって混合気Ｙに空気が混合されている。このため、空気取込口７の数が減ったことによる酸素量の減少を、混合気
に含まれる空気の酸素にて補うことができ、火力の低下を防止することができる。
【００３２】
また、本実施形態のラインバーナ１においては、噴出孔５の径Ｄがガス配管４の一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて連続的に大きくなっている。このため、上述したように、全ての噴出孔５の径Ｄが同一である場合と比較して、複数の噴出孔５から噴出される混合気Ｙの流量が均一化される。したがって、本実施形態のラインバーナ１においては、各火口６における火力を均一化することができ、パネル部材同士の接合対象部分をより均一に加熱することが可能となる。
【００３３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３４】
例えば、上記実施形態においては、噴出孔５の上部５ｂのみが、ガス配管４の内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がる形状とした。つまり、上記実施形態においては、噴出孔５の内壁面のうち、上部５ｂに相当する箇所のみが傾斜面領域Ｒａである構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、噴出孔５の全体がガス配管４の内壁面４ｃ側から外壁面４ｄ側に向けて広がる形状とし、噴出孔５の内壁面の全体が傾斜面領域となる構成を採用することも可能である。
【００３５】
また、上記実施形態においては、噴出孔５の径Ｄが、ガス配管４の一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて連続的に大きくなる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、噴出孔５の径Ｄをガス配管４の一方の端部４ａから他方の端部４ｂに向かうに連れて段階的に大きくなる構成を採用することもできる。例えば、図１に示す第１領域Ｒ１〜第５領域Ｒ５の領域が変わるごとに段階的に噴出孔５の径Ｄを大きくするようにしても良い。
【００３６】
また、例えば、空気取込口７と噴出孔５との間に、空気取込口７から流入する空気の流れを堰き止め、流入する空気の流速を低減させる壁部を設けるようにしても良い。これによって、火口６内での流れが遅くなり、火炎が噴き消えることをより防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１……ラインバーナ、２……架台、３……昇降機構、４……ガス配管、４ａ……一方の端部、４ｂ……他方の端部、４ｃ……内壁面、４ｄ……外壁面、５，５１，５２，５３……噴出孔、５ａ……下部、５ｂ……上部、６……火口、７……空気取込口（開口部）、８……開閉バルブ、９……混合気供給部、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３……径、Ｙ……混合気（ガス燃料）、Ｒａ……傾斜面領域
【図１】
2013096583.tif 000003
【図２】
2013096583.tif 000004
【図３】
2013096583.tif 000005
【図４】
2013096583.tif 000006