(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼筒と、この燃焼筒に向けて延在して燃焼筒の後端部で開口し、前記燃焼筒内に燃料流体を供給するメインバーナ管と、このメインバーナ管の外周側の燃焼空気通路に配設され、燃焼動作時に燃焼空気と熱交換を行い且つ蓄熱動作時に廃ガスと熱交換を行う蓄熱体と、前記燃焼動作時にパイロット火炎を発生するパイロットバーナとを備えた蓄熱式バーナにおいて、
前記メインバーナ管内に、パイロット用燃焼空気を供給するパイロットバーナ管を配設し、このパイロットバーナ管内に、パイロット用燃料流体を供給するパイロット燃料流体供給管を配設し、先端部電極のみを前記パイロットバーナ管内に露出し、且つ他の外周部分を第１絶縁体で被覆した棒状の点火用電極を、前記パイロット燃料流体供給管内に配設して前記パイロットバーナを構成したことを特徴とする蓄熱式バーナ。
【請求項２】
前記点火用電極の外周を被覆した第１絶縁体を、パイロット燃料流体供給管内に配設した第２絶縁体の支持により前記パイロット燃料流体供給管と軸線が一致する位置に配設し、この第１絶縁体により前記パイロット燃料流体供給管内に環状の燃料流体通路を形成したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱動作時の高温の廃ガスからパイロットバーナを保護することが可能な蓄熱式バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱式バーナとして、例えば特開平６−１９３８３７号公報に記載された蓄熱式ラジアントチューブバーナが知られている。
【０００３】
この蓄熱式ラジアントチューブバーナは、図４に示すように、周壁に複数の穴２ａを形成した燃焼筒２と、燃焼筒２の軸線に沿って燃焼筒２側に延在するメインバーナ管４と、メインバーナ管４内に配設されて燃焼筒２の後端開口部に向けて延在するパイロットバーナ６と、メインバーナ管４の外周に配設され、給排気口７から供給される燃焼空気又は燃焼筒２側から吸入される廃ガスと熱交換を行う環状の蓄熱体８とを備えたバーナである。そして、燃焼筒２の後端開口部には、軸方向に給排気穴１０ａを設けた支持盤１０が固定されており、この支持盤１０に、前記メインバーナ管４のノズル４ａを形成した先端部が支持されている。
【０００４】
また、メインバーナ管４内に配設されているパイロットバーナ６は、図５及び図６に示すように、メインバーナ管４の先端ノズル４ａまで延在するパイロットバーナ管１２と、このパイロットバーナ管１２内に同軸に配設されたパイロット燃料ガス供給管１４と、パイロットバーナ管１２及びパイロット燃料ガス供給管１４との間に形成された環状の燃焼空気供給路１６と、メインバーナ管４及びパイロットバーナ管１２の間に形成した燃料ガス通路１８に絶縁碍子１９に支持された状態でパイロットバーナ管１２の外周に沿って延在する点火用電極２０と、この点火用電極２０と接続してパイロットバーナ管１２内に突出する点火兼火炎検出用ピン電極２２とを備えている。そして、点火用電極２０は管状の絶縁碍子２４に被覆されてとともに、ピン電極２２はパイロットバーナ管１２に固定された絶縁碍子２６により支持されている。
【０００５】
そして、この蓄熱式ラジアントチューブバーナは、図４に示すように、加熱炉２６内に配設したラジアントチューブ２８に燃焼筒２が同心的に接続されている。なお、符号２９で示す燃焼筒２の外周に近接した位置に配設されている部材は、セラミックス製の保護筒である。
【０００６】
上記構成の蓄熱式ラジアントチューブバーナによると、パイロットバーナ６がメインバーナ管４内に配設されたことにより、このバーナが蓄熱動作を行う際に、ラジアントチューブ２８側から蓄熱体８を通過する高温の廃ガスにパイロットバーナ６が直接接触しないので、熱影響による劣化を防止することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、蓄熱動作の際には、蓄熱体８を外周に配設しているメインバーナ管４も高温状態となるが、メインバーナ管４の内周面に点火用電極２０を被覆している絶縁碍子２０が近接した位置に配設されると、絶縁碍子２０も高温状態となって絶縁性が低下してしまい、点火用電極２０の短絡を引き起こすおそれがある。
【０００８】
そこで、メインバーナ管４の内周面から絶縁碍子２０が離れた位置となるように、メインバーナ管４の管径Ｄを大きくすることが考えられるが、そうすると、メインバーナ管４の外周に配設される蓄熱体８の設置空間を小さく設定しなければならず、蓄熱効率が低下した蓄熱式バーナとなる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記先行技術の未解決の課題に着目してなされたものであり、パイロットバーナの点火用電極の短絡を防止すると同時に、高効率の蓄熱動作を行うことが可能な蓄熱式バーナを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、燃焼筒と、この燃焼筒に向けて延在して燃焼筒の後端部で開口し、当該燃焼筒内に燃料流体を供給するメインバーナ管と、このメインバーナ管の外周側の燃焼空気通路に配設され、燃焼動作時に燃焼空気と熱交換を行い且つ蓄熱動作時に廃ガスと熱交換を行う蓄熱体と、前記燃焼動作時にパイロット火炎を発生するパイロットバーナとを備えた蓄熱式バーナにおいて、前記メインバーナ管内に、パイロット用燃焼空気を供給するパイロットバーナ管を配設し、このパイロットバーナ管内に、パイロット用燃料流体を供給するパイロット燃料流体供給管を配設し、先端部電極のみを前記パイロットバーナ管内に露出し、且つ他の外周部分を第１絶縁体で被覆した棒状の点火用電極を、前記パイロット燃料流体供給管内に配設して前記パイロットバーナを構成した。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の蓄熱式バーナにおいて、前記点火用電極の外周を被覆した第１絶縁体を、パイロット燃料流体供給管内に配設した第２絶縁体の支持により前記パイロット燃料流体供給管と軸線が一致する位置に配設し、この第１絶縁体により前記パイロット燃料流体供給管内に環状の燃料流体通路を形成した。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の蓄熱式バーナの一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図４から図６に示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１３】
図１及び図２は、メインバーナ管４に内装されたパイロットバーナ３０を示すものである。
すなわち、メインバーナ管４内の先端部には、軸心位置に貫通穴３２ａを形成し、貫通穴３２ａの周囲に複数の燃料ガス通過口３２ｂを形成した支持盤３２が配設されている。また、メインバーナ管４内には、先端部の保炎筒３４ａを貫通穴３２ａに通して軸線を一致させた状態でパイロットバーナ管３４が配設されている。これにより、メインバーナ管４及びパイロットバーナ管３４の間に形成した環状空間が燃料ガス通路３６とされ、燃料ガス供給源から供給された燃料ガスが、燃料ガス通路３６、燃料ガス通過口３２ｂ及びノズル４ａを通過して燃焼筒２内に噴射する。
【００１４】
また、パイロットバーナ管３４の保炎筒３４ａの後端側内部には、軸心位置に電極挿通穴３８ａを形成し、電極挿通穴３８ａの周囲にノズル３８ｂを形成した保炎端壁３８が配設されている。また、この保炎端壁３８より後端側のパイロットバーナ管３４内に、このパイロットバーナ管３４と軸線を一致させてパイロット燃料ガス供給管（パイロット燃料流体供給管）４０が配設されている。これにより、パイロットバーナ管３４及びパイロット燃料ガス供給管４０の間に形成した環状空間が燃焼空気通路４２とされ、この燃焼空気通路４２に、図示しない燃焼空気供給源から燃焼空気が供給される。
【００１５】
そして、本実施形態では、パイロット燃料ガス供給管４０内に点火用電極４４が配設されている。この点火用電極４４の先端部（先端部電極）４４ａは、保炎端壁３８の電極挿通穴３８ａを通過して保炎筒３４ａ内に僅かに突出しているとともに、先端部４４ａ以外のパイロット燃料ガス供給管４０内に延在する電極部分は、管状の絶縁碍子（第１絶縁体）４６で被覆されている。そして、管状の絶縁碍子４６により被覆された点火用電極４４は、パイロット燃料ガス供給管４０の内周面に当接して径方向内方に延在する複数の三叉形状の絶縁碍子（第２絶縁体）４８に支持され、パイロット燃料ガス供給管４０と軸線を一致させた状態で配設されている。これにより、パイロット燃料ガス供給管４０及び環状の絶縁碍子４６の間に形成した環状空間が燃料ガス通路（燃料流体通路）５０となり、この燃料ガス通路５０に、図示しない燃料ガス供給源から燃料ガスが供給される。
【００１６】
次に、図３に示すものは、上記構成の蓄熱式バーナを一対備えた（以下、符号Ａ、Ｂで示す）蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置を示すものである。この装置の切換弁５２、５４が図示の切換位置に作動すると、一方の蓄熱式バーナＡが燃焼動作を行い、他方の蓄熱式バーナＢが蓄熱動作を行う。
【００１７】
そして、蓄熱式バーナＡのパイロットバーナ３０は、燃料ガス通路５０から保炎筒３４ａ内に供給された燃料ガスが、燃焼空気通路４２から保炎筒３４ａ内に供給された燃焼空気と混合し、点火用電極４４の先端部４４ａのスパークにより燃焼してパイロット火炎を発生する。そして、燃焼ガス導管５６を介して蓄熱式バーナＡのノズル４ａから噴出する燃料ガスが、燃焼空気導管５８から蓄熱式バーナＡの蓄熱体８を通過して燃焼筒２内に供給された一次燃焼空気と混合し、パイロットバーナ３０のパイロット火炎により着火されて、燃焼筒２内で一次燃焼を行う。一次燃料ガスの一部は、燃焼筒２の穴２ａを通過して燃焼筒２と保護筒２９との間の環状空間へ噴出するとともに、燃焼筒２の外周に沿って供給される二次燃焼空気により二次燃焼し、この二次燃料ガスを含む二次燃焼空気は、燃焼筒２のノズルから噴出する一次燃料ガスの残部を二次燃焼させる。
【００１８】
この蓄熱式バーナＡの燃焼動作により生ずる廃ガスは、ラジアントチューブ２８を通過する間に放熱して加熱炉２６内を加熱する。そして、廃ガスは蓄熱式バーナＢへ入り、熱交換により蓄熱体８を加熱した後、燃焼空気導管６０及び切換弁５２を通過して  排気ファン６２により排気される。
【００１９】
そして、所定時間後に切換弁５２、５４が逆の切換位置に作動すると、一方の蓄熱式バーナＡが蓄熱動作を行い、他方の蓄熱式バーナＢが燃焼動作を行う。
ここで、蓄熱式バーナＡ、Ｂの一方が蓄熱動作を行う際には、蓄熱体８が廃ガスとの熱交換により高温状態となるので、この蓄熱体８を外周に配設しているメインバーナ管４も高温状態となる。ところが、本実施形態のパイロットバーナ３０の点火用電極４４は、管状の絶縁碍子４６に被覆された状態でパイロット燃料ガス供給管４０内に配設されており、このパイロット燃料ガス供給管４０内を流れる燃料ガスにより常に冷却されているので、メインバーナ管４からの熱影響によって管状の絶縁碍子４６の絶縁性が低下することがなく、点火用電極２０は短絡することがない。
【００２０】
また、点火用電極４４を被覆している管状の絶縁碍子４６は、パイロット燃料ガス供給管４０内に配設された三叉形状の絶縁碍子４８に支持され、環状の燃料ガス通路５０を形成しており、管状の絶縁碍子４６の全周に燃料ガスが接触するので、管状の絶縁碍子４６の冷却を効率良く行うことができる。
【００２１】
そして、管状の絶縁碍子４６に被覆された点火陽電極４４を、パイロット燃料ガス供給管４０内に配設したことによって、メインバーナ管４の管径Ｄを大きくせずに通常の径に設定することができ、メインバーナ管４の外周に配設される蓄熱体８の設置空間が狭くならず、蓄熱効率が低下しない蓄熱式バーナを提供することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では蓄熱式ラジアントチューブバーナについて説明したが、他の形式の蓄熱式バーナであっても適用し得るものである。
また、パイロット燃料ガス供給管４０内において、点火用電極４４を被覆した管状の絶縁碍子４６を支持する絶縁体として三叉形状の絶縁碍子４８を使用したが、環状の燃料ガス通路５０を形成する部材であれば、他の形状の絶縁体を使用しても同様の作用効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の蓄熱式バーナは、蓄熱動作の際に蓄熱体が廃ガスとの熱交換により高温状態となると、この蓄熱体を外周に配設しているメインバーナ管も高温状態となるが、本発明のパイロットバーナの点火用電極は、第１絶縁体に被覆された状態でパイロット燃料流体供給管内に配設されており、このパイロット燃料流体供給管内を流れる燃料流体により常に冷却されるので、メインバーナ管からの熱影響によって第１絶縁体の絶縁性が低下することがなく、点火用電極の短絡を防止することができる。
【００２４】
また、第１絶縁体に被覆された点火陽電極を、パイロット燃料流体供給管内に配設したことによって、メインバーナ管の管径を大きくせずに通常の径に設定することができ、メインバーナ管の外周側に配設される蓄熱体の設置空間が狭くならず、蓄熱効率が低下しない蓄熱式バーナを提供することができる。
【００２５】
また、請求項２記載の蓄熱式バーナは、請求項１記載の効果に加えて、点火用電極を被覆した第１絶縁体が、パイロット流体供給管内に配設した第２絶縁体に支持されてパイロット流体供給管と軸線が一致する位置に配設され、パイロット燃料流体供給管内に環状の燃料流体通路を形成したので、第１絶縁体の全周に燃料流体が常に接触する。これにより、第１絶縁体の冷却効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るパイロットバーナの軸線に沿う断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】本発明の蓄熱式バーナを使用した蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置を示す概略図である。
【図４】蓄熱式バーナの全体構造を示す軸線に沿う断面図である。
【図５】蓄熱式バーナに配設された従来のパイロットバーナを示す軸線に沿った断面図である。
【図６】図５のVI−VI線矢視図である。
【符号の説明】
２    燃焼筒
４    メインバーナ管
８    蓄熱体
３０  パイロットバーナ
３４  パイロットバーナ管
４０  パイロット燃料ガス供給管（パイロット燃料流体供給管）
４２  燃焼空気通路
４４  点火用電極
４４ａ  点火用電極の先端部（先端部電極）
４６  管状の絶縁碍子（第１絶縁体）
４８  三叉形状の絶縁碍子（第２絶縁体）
５０  燃料ガス供給通路（環状の燃料流体通路）
【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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