(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉壁を貫通し、かつ、バーナーの燃焼炎が通過する火道を取り囲むジャケットと、このジャケットの肉壁内に形成され、炉外の大気中及び前記バーナーの燃焼用空気入口に連通させた通気路と、前記ジャケットの肉壁内に形成された、熱媒を流通させる熱媒路とが設けられる火口において、
混合器の一端に設けた一次燃料入口から噴出される燃料と、周壁に設けた一次燃焼用空気入口から供給される空気とを混合して、その他端からバーナーの燃焼炎を形成する燃焼室に、該燃焼室の軸方向に噴出させる一次混合器と、混合器の一端に設けた二次燃料入口から噴出される燃料と、周壁に設けた二次燃焼用空気入口から供給される空気とを混合して、その他端から前記燃焼室に、該燃焼室の径方向に噴出させる二次混合器とを備え、
前記熱媒路は、前記通気路よりも炉内側に形成され、その一端には常温水が流れる冷水路と、その他端には当該冷水路よりも大径とし、かつ高温水が流れる熱水路とが接続され、
前記通気路は、前記熱媒路よりも炉外側に形成され、その一端には炉外の大気中に連通される冷気路と、その他端には当該冷気路よりも大径とする熱気路とが接続され、
前記熱気路は、前記通気路を一次燃焼用空気入口に連通させる一次熱気路と、前記通気路を二次燃焼用空気入口に連通させる二次熱気路との２種類の二股分岐路からなることを特徴とする火口。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バーナーが取り付けられる炉の火口に関し、特に炉内やこれに連続して設けられる煙道内に熱交換器を設けずに高温熱量を得られるようにした火口に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、バーナーを用いる炉においては、炉内または煙道に熱交換器を配置し、この熱交換器を通過することにより加熱された空気を燃焼用空気としてバーナーに供給することにより高温熱量を得るようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、炉内又は煙道に熱交換器を配置すると、炎やこれにより加熱された空気の通路を確保するために炉や煙道の体積を大きくする必要があるうえ、炉の構造が複雑になり、炉が高価になるという問題が伴う。
【０００４】
本発明は、かかる事情を考慮して、炉や煙道の体積を増加させることなく、簡単な構成で高温熱量を得ることができるようにした火口を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するため、炉壁を貫通し、かつ、バーナーの燃焼炎が通過する火道を取り囲むジャケットと、このジャケットの肉壁内に形成され、炉外の大気中及び前記バーナーの燃焼用空気入口に連通させた通気路と、前記ジャケットの肉壁内に形成された、熱媒を流通させる熱媒路とが設けられる火口において、混合器の一端に設けた一次燃料入口から噴出される燃料と、周壁に設けた一次燃焼用空気入口から供給される空気とを混合して、その他端からバーナーの燃焼炎を形成する燃焼室に、該燃焼室の軸方向に噴出させる一次混合器と、混合器の一端に設けた二次燃料入口から噴出される燃料と、周壁に設けた二次燃焼用空気入口から供給される空気とを混合して、その他端から前記燃焼室に、該燃焼室の径方向に噴出させる二次混合器とを備え、前記熱媒路は、前記通気路よりも炉内側に形成され、その一端には常温水が流れる冷水路と、その他端には当該冷水路よりも大径とし、かつ高温水が流れる熱水路とが接続され、前記通気路は、前記熱媒路よりも炉外側に形成され、その一端には炉外の大気中に連通される冷気路と、その他端には当該冷気路よりも大径とする熱気路とが接続され、前記熱気路は、前記通気路を一次燃焼用空気入口に連通させる一次熱気路と、前記通気路を二次燃焼用空気入口に連通させる二次熱気路との２種類の二股分岐路からなる、という技術的手段を採用する。
【０００６】
これによれば、炉や煙道の中に特別の熱交換器を設けずに、ジャケット内の通気路を通過することによりバーナーの火力によって加熱された空気を燃焼用空気としてバーナーに供給して高温熱量を得ることができる。
【０００７】
ところで、本発明においては、前記通気路を大気中に連通させるための冷気路が設けられるが、この冷気路はジャケットの肉壁内のみに形成してもよく、又、ジャケットの外部に延長して設けてもよい。
【０００８】
この冷気路をジャケット外に延長して設ける場合には、この冷気路に送風機を介在させて、強制的に大気を通気路に送り込むようにしてもよい。このように送風機を介在させた冷気路を介した前記通気路を大気中に連通させる場合には、バーナーの燃料供給量に対応して送風機の風量を制御し、これにより、経済性の高いバーナーの運転を実現したり、バーナーの出力熱量を制御したりすることが可能である。
【０００９】
又、本発明においては、前記通気路をバーナーの燃焼用空気入口に連通させるために熱気路が設けられるが、バーナーの構造しだいではこの熱気路をジャケットの肉壁内のみに形成することも可能であるが、多くの場合、この熱気路はジャケットの外部に延長して設けられる。
【００１０】
このジャケットの外部に延長して設けた熱気路には送風機を介在させて、ジャケットで加熱された空気を強制的にバーナーの燃焼用空気入口に送り込むことが可能である。又、この熱気路に介在させた送風機によりバーナーの燃料供給量に対応して送風機の風量を制御することにより、経済性の高いバーナーの運転を実現したり、バーナーの出力熱量を制御したりすることが可能である。
【００１１】
ここで、バーナーが未燃焼燃料に混合する一次空気を取り入れる一次燃焼用空気入口と燃焼中の混合気に混合する二次空気を取り入れる二次燃焼用空気入口とを備える場合には、前記通気路を一次燃焼用空気入口又は二次燃焼用空気入口のいずれか一方のみに連通させてもよいが、高温熱量を得るためには、これら一次、二次両燃焼用空気入口に前記通気路を連通させることが有利である。
【００１２】
通気路を一次燃焼用空気入口及び二次燃焼用空気入口に連通させる場合には、通気路を一次燃焼用空気入口に連通させる一次熱気路と通気路を二次燃焼用空気入口に連通させる二次熱気路との２種類の熱気路を設けてもよく、二股分岐路からなる熱気路により通気路を一次燃焼用空気入口及び二次燃焼用空気入口に連通させるようにしてもよい。
【００１３】
なお、前記冷気路の流路断面積と熱気路の流路断面積とは同じにしてもよいが、加熱による内圧の増加を減少ないし解消するために、冷気路の流路断面積よりも熱気路の流路断面積を大きくすることが安全性を高める上で好ましい。
【００１４】
ところで、本発明において、バーナーの燃焼炎は火道を直進するようにしてもよいが、前記ジャケットのバーナー側端部の内面に螺旋状の溝又は羽根を形成した気流案内具を設け、バーナーの燃焼炎が火道内を螺旋状に旋回しながら進むようにすれば、ジャケット内を流れる燃焼炎の経路長が長くなる。その結果、火道内での燃焼炎の滞留時間が長くなり、火道から通気路への熱伝導量が増加して通気路内の空気が一層高温熱量に加熱されるので、バーナーの出力を一層高温熱量にすることができる。
【００１５】
又、本発明においては、前記ジャケットの肉壁内には水を流通させる熱媒路を形成して、バーナーの火力を熱源とする温水ないし熱水を得ることができる。もちろん、水の他の熱媒、例えば空気を前記熱媒路に流通させ外部に熱を供給することも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例に係る火口を図面に基づき具体的に説明すれば、以下の通りである。
【００１７】
図１の断面図に示すように、本発明の一実施例に係る火口は、炉壁１を貫通し、かつ、バーナー２の燃焼炎が通過する火道３を取り囲む円筒形のジャケット４を備え、このジャケット４の肉壁内に、通気路５と熱媒路６とが形成される。
【００１８】
図２の展開図に示すように、この通気路５は、ジャケット４の肉壁内を軸方向に蛇行するように形成され、その一端に炉外の大気中に連通される冷気路７が接続され、他端には熱気路８が接続される。この熱気路８は必要に応じて冷気路７よりも大径にしてある。
【００１９】
又、前記熱媒路６は、通気路５よりも炉内側でジャケット４の肉壁内を軸方向に蛇行するように形成され、その一端には常温水が流れる冷水路９が接続され、その他端には高温水が流れる熱水路１０が接続される。この熱水路１０は必要に応じて冷水路９よりも大径にしてある。
【００２０】
前記バーナー２は、燃焼室１１と、一次混合器１２と、図示しない二次混合器とを備え、一次混合器１２はその一端に設けた一次燃料入口１３から該一次混合器１２内に噴出される燃料（ここでは油）と、その周壁に設けた一次燃焼用空気入口１４から供給される空気とを混合して、その他端から燃焼室１１に、該燃焼室１１の軸方向に噴出させるように構成される。
【００２１】
前記二次混合器は、一次混合器１２と同様に、その一端に設けた二次燃料入口から該二次混合器内に噴出される燃料（ここでは油）と、その周壁に設けた二次燃焼用空気入口から供給される空気とを混合して、その他端から燃焼室１１に、該燃焼室１１の径方向に噴出させるように構成される。
【００２２】
前記燃焼室１１には、一次混合器１２及び二次混合器から噴出される混合気に着火する種火手段１５が設けられ、この種火手段１５により着火された混合気は燃焼炎を形成しながら火道３に噴出する。
【００２３】
この火道３の入口、即ち、ジャケット４のバーナー側端部の内面には、必要に応じて、図３の断面図、図４の正面図に示すように螺旋状の多数の溝（又は羽根）を形成した気流案内具１６が設けられ、燃焼室１１から火道３に進む燃焼炎に旋回成分を与えて、バーナー２の燃焼炎が火道３内を螺旋状に旋回しながら進むようにしている。
【００２４】
図１に示すように前記熱気路８は、冷気路７よりも大径の二股分岐路からなり、その分岐先端の一方は一次混合器１２の一次燃焼用空気入口１４に接続され、その他方は二次混合器の二次燃焼用空気入口に接続される。
【００２５】
又、この熱気路８には、必要に応じて、一次混合器１２と二次混合器とへの空気の分配量を制御するために可変絞り弁１７を介在させてあり、更に、前記冷気路７には必要に応じて送風機を介在させ、或いは、接続し、冷気路７、通気路５及び熱気路８内の空気を強制的に一次混合器１２及び二次混合器に送風するようにしている。
【００２６】
更に、前記冷水路９には必要に応じて水ポンプを介在させ、或いは、接続し、冷水路９、熱媒路６及び熱水路１０内の水を強制的に冷水路９側から熱水路１０側に送水するようにしている。
【００２７】
さて、このように構成された火口を備える炉においては、バーナー２の燃焼熱の一部がジャケット４の内面から通気路５内に伝導され、通気路５を流れる大気を加熱する。そして、通気路５を通過する間に加熱され、熱気となった大気が一次混合器１２及び二次混合器に送風され、それぞれ燃料と混合されて燃焼室１１に噴出されることになり、燃焼炎の温度が高められ、高温熱量が得られる。
【００２８】
ここで、熱気路８を冷気路７よりも大径にしているので、加熱により膨張した熱気路８内の大気圧が低く押さえられ、安全性が高められる。
【００２９】
又、このように構成された火口を備える炉においては、バーナー２の燃焼熱の一部がジャケット４の内面から前記熱媒路６内に伝達され、この熱媒路６を通過する水を加熱するので、高温水を得ることができ、この温水を暖房、湯浴、温水道などに利用することができる。
【００３０】
ここで、熱水路１０を冷水路９よりも大径にしているので、加熱により膨張した熱水路１０内の水圧が低く押さえられ、安全性が高められる。
【００３１】
この実施例においては、前記気流案内具１６を省略してもよい。
【００３２】
又、この実施例においては、二次混合気が燃焼室１１にその径方向に噴出するように構成しているが、この二次混合気が燃焼室１１にその接線方向に噴出するように構成し、燃焼室１１内で混合気に前記気流案内具１６により与えられる旋回成分と同じ方向の旋回成分を与え、火道３内での燃焼炎がより短ピッチで旋回するように構成することができる。この場合、燃焼炎の火道３内での滞留時間を一層長くすることができるので、通気路５内の空気を一層高温にすることができ、燃焼炎の温度を一層高めることができる。
【００３３】
又、この実施例においては二次混合器を設けているが、この二次混合器を省略して二股分岐路からなる熱気路８の分岐先端の一方を一次混合器１２の一次燃焼用空気入口１４に接続し、その他方を直接燃焼室１１に接続するように構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の火口は、炉壁を貫通し、かつ、バーナーの燃焼炎が通過する火道を取り囲むジャケットと、このジャケットの肉壁内に形成され、炉外の大気中及び前記バーナーの燃焼用空気入口に連通させた通気路とが設けられるので、炉内あるいはこれに連続して設けられる煙道内に特別の熱交換器を設けずに、火道を通過する燃焼炎により加熱された大気をバーナーに燃焼用空気として供給することができ、これにより、高温熱量を得ることができる。
【００３５】
又、本発明の火口によれば、炉内あるいはこれに連続して設けられる煙道内に特別の熱交換器を設けずに済むので、炉や煙道の構造を簡単にして大幅なコストダウンが図れる上、炉や煙道を小型にして、一層大幅なコストダウンを図ることができる。
【００３６】
本発明において、前記ジャケットのバーナー側端部の内面に螺旋状の溝を形成した気流案内具が設けられると、火道内を進む燃焼炎に旋回成分を与えて火道内での滞留時間を長くし、通気路を通過する大気に一層多量の熱を与えることができ、バーナーの出力を一層高温熱量にすることができる。
【００３７】
又、本発明において、前記ジャケットの肉壁内に熱媒を流通させる熱媒路が形成されると、炉内あるいはこれに連続して設けられる煙道内に特別の熱交換器を設けずに、この熱媒路を通過する熱媒を燃焼熱で加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断面図である。
【図２】本発明のジャケットの展開図である。
【図３】本発明の気流案内具の断面図である。
【図４】本発明の気流案内具の正面図である。
【符号の説明】
１  炉壁
２  バーナー
３  火道
４  ジャケット
５  通気路
６  熱媒路
１４  一次燃焼用空気入口
１６  気流案内具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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