特許 7384941 バーナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-13

(45)【発行日】2023-11-21

(54)【発明の名称】バーナ

(51)【国際特許分類】

   F23Q 3/00 20060101AFI20231114BHJP

   F23D 14/22 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

F23Q3/00 610E

F23D14/22 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022004401

(22)【出願日】2022-01-14

(65)【公開番号】P2023103720

(43)【公開日】2023-07-27

【審査請求日】2022-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(72)【発明者】

【氏名】田口 脩平

(72)【発明者】

【氏名】仲井 和成

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０２２７１８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０２１／１５７３０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０６－０２２７１７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｑ １／００ － ２５／００

Ｆ２３Ｄ １／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を供給する燃料管と、
前記燃料管のノズル部を囲むように設けられ、燃焼用空気を供給する空気管と、
前記燃料管の外周側であって、前記空気管の内周側に位置する点火プラグと、
前記点火プラグの点火部と対向し、前記点火部に対して前記燃焼用空気の流れ方向の下流側に位置するように設けられた防風板と、を備え、
前記防風板は、前記空気管の内周面から内方に向けて突出する、バーナ。

【請求項2】

燃料を供給する燃料管と、
前記燃料管のノズル部を囲むように設けられ、燃焼用空気を供給する空気管と、
前記燃料管の外周側であって、前記空気管の内周側に位置する点火プラグと、
前記点火プラグの点火部と対向し、前記点火部に対して前記燃焼用空気の流れ方向の下流側に位置するように設けられた防風板と、
前記点火プラグの点火部及び前記燃料管のノズル部を囲むように設けられ、前記空気管に囲まれる筒状体と、を備え、
前記防風板は、前記筒状体の内周面から内方に向けて突出する、バーナ。

【請求項3】

前記防風板は、前記筒状体の内周面の全周から内方に向けて延びる、請求項２記載のバーナ。

【請求項4】

前記ノズル部は、先端部近傍の外周面に燃料を噴射する噴射孔が少なくとも１つ設けられており、
前記噴射孔は、前記点火部の前記燃焼用空気の流れ方向の上流側に位置するようになっている、請求項１～３のいずれか１つに記載のバーナ。

【請求項5】

前記燃料管によって供給される燃料がアンモニアガスである、請求項１～４のいずれか１つに記載のバーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低発熱量の燃料を用いるバーナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工業用バーナとしては、特許文献１に開示されているように、燃料管の横に点火プラグが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－３１０８１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年では、脱炭素化のため、アンモニアガスを燃料に利用しようとしているが、アンモニアは低発熱量であるため、特許文献１に示されるような従来の工業用バーナの構造では、点火がしにくいという課題が存在する。

【0005】

そこで、本発明では、燃焼用空気を供給する空気管が、燃料管のノズル部を囲むように設けられる従来の工業用バーナにおいて、低発熱量の燃料を用いる場合でも点火が容易なバーナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、バーナであって、
燃料を供給する燃料管と、
前記燃料管のノズル部を囲むように設けられ、燃焼用空気を供給する空気管と、
前記燃料管の外周側であって、前記空気管の内周側に位置する点火プラグと、
前記点火プラグの点火部と対向し、前記点火部に対して前記燃焼用空気の流れ方向の下流側に位置するように設けられた防風板と、を備える。

【0007】

前記構成によれば、防風板によって燃料と燃焼用空気とが点火プラグの点火部の近傍で混合しやすくなるので、低発熱量の燃料を用いる場合でもバーナの点火を容易とすることができる。

【0008】

本発明は、さらに、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記防風板は、前記空気管の内周面から内方に向けて突出する。

【0009】

（２）前記点火プラグの点火部及び前記燃料管のノズル部を囲むように設けられ、前記空気管に囲まれる筒状体を備え、
前記防風板は、前記筒状体の内周面から内方に向けて突出する。

【0010】

（３）前記構成（２）において、前記防風板は、前記筒状体の内周面の全周から内方に向けて突出する。

【0011】

（４）前記ノズル部は、先端部近傍の外周面に燃料を噴射する噴射孔が少なくとも１つ設けられており、
前記噴射孔は、前記点火部の前記燃焼用空気の流れ方向の上流側に位置するようになっている。

【0012】

（５）前記燃料管によって供給される燃料がアンモニアガスである。

【0013】

前記構成（１）によれば、防風板は空気管の内周面から突出するので、防風板を空気管の内周面で保持することができる。

【0014】

前記構成（２）によれば、燃焼用空気の流路面積を確保しながら、燃料と燃焼用空気とが点火部の近傍で滞留しやすくなるので、バーナの点火をより容易とすることができる。

【0015】

前記構成（３）によれば、燃焼用空気の流路面積を確保しながら、防風板を筒状体の内周面の全周から内方に向けて突出させることによって、燃料と燃焼用空気とが点火部の近傍でより滞留しやすくなるので、バーナの点火をより容易とすることができる。

【0016】

前記構成（４）によれば、噴射孔を点火部の燃焼用空気の流れ方向の上流側に配置することによって、噴射孔から噴射される燃料と燃焼用空気とが点火部に近傍でより混合しやすくすることができる。

【0017】

前記構成（５）によれば、炭化水素系の燃料の場合、防風板にススが付着し、その結果点火不良になる可能性があるが、燃料にアンモニアガスを用いることによってススの発生を無くし、点火不良の発生を低減することができる。

【発明の効果】

【0018】

要するに、本発明によると、低発熱量の燃料を用いる場合でも点火が容易なバーナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係るバーナの概略側面図である。

【図2】図１のII-II断面矢視図である。

【図3】図１のIIIーIII断面矢視図である。

【図4】低発熱の燃料を燃料管から供給した場合のバーナの燃焼を示す概略側面図である。

【図5】本発明の別の実施形態１に係るバーナの概略側面図である。

【図6】図５のVI-VI断面矢視図である。

【図7】本発明の別の実施形態２に係るバーナの概略側面図である。

【図8】図７のVIII-VIII断面矢視図である。

【図9】本発明の別の実施形態３に係るバーナの概略側面図である。

【図10】図９のX-X断面矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明の実施形態に係るバーナ１０の概略側面図である。図１に示されるように、バーナ１０は、燃料を供給する燃料管１と、燃焼用空気を供給する空気管２と、を備えている。空気管２は、燃料管１のノズル部１１を囲むように設けられている。

【0021】

ノズル部１１は、空気管２内に存在する燃料管１の部分であり、断面円形の燃料供給路を有し、先端が閉じられている。ノズル部１１の内径ｒ１は、空気管２の内径ｒ２の半分以下となっている。そして、空気管２及びノズル部１１は、同心円状となるように設けられている。したがって、空気管２の中心軸Ｏ１は、ノズル部１１の中心軸と一致する。

【0022】

燃料管１には、燃料管１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁１２が設けられている。また、空気管２には、空気管２を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁２１が設けられている。

【0023】

図２は、図１のII-II断面矢視図である。図２に示されるように、ノズル部１１の先端部近傍の外周面には、燃料を噴射する噴射孔１３が、ノズル部１１の軸線方向に垂直な断面において、同一円周上に略均等間隔で６つ設けられている。６つの噴射孔１３の孔径はそれぞれ同じとなっている。

【0024】

図３は、図１のIII-III断面矢視図である。図１及び図３に示されるように、バーナ１０はさらに、空気管２の内周側であり、燃料管１のノズル部１１の外周側であって、ノズル部１１の外周側（図では上方）に位置する、点火プラグ３を備えている。点火プラグ３の先端には着火のための点火部（電極）３１が設けられており、点火部３１は、噴射孔１３の燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）の下流側に位置するようになっている。

【0025】

点火プラグ３の点火部３１に対して、燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）の下流側には、燃焼用空気の流れを遮断する防風板４が設けられている。防風板４は、空気管２の内周面の一部から内方に向けて突出しており、点火部３１と対向している。炉内側から見て（Ｙ方向の反対方向から見て）、防風板４は、点火部３１を含む点火プラグ３の全体を覆うように内方に向けて延びている。防風板４と点火部３１との間には、燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）に５ｍｍ程度の間隔が設けられる（図１中のＡ参照）。点火部３１は、燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）において、噴射孔１３と防風板４との略中間に位置するようになっている。

【0026】

（バーナ１０の燃焼の制御）
以下、バーナ１０の燃焼の制御について説明する。

【0027】

図４は、低発熱量の燃料を燃料管１から供給した場合のバーナ１０の燃焼を示すバーナ１０の概略側面図である。低発熱量の燃料とは、例えばアンモニアガスやＢＦＧガス（溶鉱炉から発生するガス）である。

【0028】

図４に示されるように、燃料管１から燃料が供給されると、燃料は、噴射孔１３から噴射され、空気管２から供給された燃焼用空気と混合し、そこで点火プラグ３の点火部３１から発せられる火花（図中のＳ参照）によって着火し、火炎が形成される。このとき、燃焼用空気は防風板４によって点火プラグ３の点火部３１の近傍で流速が低下する。その結果、燃料管１から供給された燃料が低発熱量であったとしても、火炎が吹き消えにくくなり、着火した火炎が確実に周囲に伝播し、点火部３１の近傍を基点として、他の噴射孔１３から噴射される燃料に燃え広がり、バーナ１０としての火炎を形成できる。

【0029】

前記構成のバーナ１０によれば、次のような効果を発揮できる。

【0030】

（１）防風板４は、点火プラグ３の点火部３１と対向し、点火部３１に対して燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）の下流側に位置しているので、防風板４によって燃料と燃焼用空気とが点火部３１の近傍で混合しやすくなるので、低発熱量の燃料を用いる場合でもバーナ１０の点火を容易とすることができる。

【0031】

（２）防風板４は、空気管２の内周面から内方に向けて突出しているので、防風板４を空気管の内周面で保持することができる。

【0032】

（３）燃料管１のノズル部１１は、先端部近傍の外周面に燃料を噴射する噴射孔１３が少なくとも１つ設けられており、噴射孔１３は、点火プラグ３の点火部３１の燃焼用空気の流れ方向（Ｙ方向）の上流側に位置するようになっているので、噴射孔１３から噴射される燃料と燃焼用空気とが点火部３１の近傍でより混合しやすくすることができる。

【0033】

（４）炭化水素系の燃料の場合、防風板４にススが付着し、その結果点火不良になる可能性があるが、燃料にアンモニアガスを用いる場合、ススが発生せず、点火不良の発生を低減することができる。

【0034】

図５は、本発明の別の実施形態１に係るバーナ１０の側面概略図であり、図６は、図５のVI-VI断面矢視図である。別の実施形態では、防風板の形状が上記実施形態と異なっており、その他の構成は上記実施形態と同様である。このため別の実施形態１の説明においては、上記実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。以下、その他の別の実施形態の説明についても同様である。

【0035】

図５及び図６に示されるように、防風板４１は、空気管２の内周面の全周から内方に向けて突出している。上記構成によれば、防風板４１が空気管２の内周面の一部から内方に向けて突出する場合と比べ、燃料と燃焼用空気とが点火プラグ３の点火部３１の近傍でより滞留しやすくなり、バーナ１０の点火をより容易とすることができる。しかし、防風板４１が燃焼用空気の流路断面積を塞ぐ面積が大きくなり、バーナ１０の最大燃焼量が低下する可能性がある。

【0036】

図７は、本発明の別の実施形態２に係るバーナ１０の側面概略図であり、図８は、図７のVIII-VIII断面矢視図である。図７及び図８に示されるように、筒状体５が点火プラグ３の点火部３１及び燃料管１のノズル部１１を囲むように設けられ、空気管２は筒状体５を囲むようになっている。筒状体５の周面部の一部は、点火プラグ３と空気管２との間に位置している。そして、防風板４２は、筒状体５の内周面の一部から内方に向けて突出している。筒状体５は、空気管２の内周面に支持部材６を介して支持され、支持部材６は、筒状体の円周方向に均等間隔に設けられている。

【0037】

上記構成によれば、筒状体５と空気管２との間で燃焼用空気の流路面積を確保しながら、燃料と燃焼用空気とが点火プラグ３の点火部３１の近傍で滞留しやすくなるので、バーナ１０の点火をより容易とすることができる。

【0038】

また、筒状体５は、空気管２の内周面に支持部材６を介して支持され、支持部材６は、筒状体５の円周方向に均等間隔に設けられているので、筒状体５を空気管２の内周面で容易に保持することができる。

【0039】

図９は、本発明の別の実施形態３に係るバーナ１０の側面概略図であり、図１０は、図９のX-X断面矢視図である。図９及び図１０に示されるように、筒状体５が点火プラグ３の点火部３１及び燃料管１のノズル部１１を囲むように設けられ、空気管２は筒状体５を囲むようになっている。筒状体５の周面部の一部は、点火プラグ３と空気管２との間に位置している。そして、防風板４３は、筒状体５の内周面の全周から内方に向けて突出している。筒状体５は、空気管２の内周面に支持部材６を介して支持され、支持部材６は、筒状体の円周方向に均等間隔に設けられている。

【0040】

上記構成によれば、筒状体５と空気管２との間で燃焼用空気の流路面積を確保しながら、防風板が筒状体５の内周面の一部から内方に向けて突出する場合と比べ、燃料と燃焼用空気とが点火プラグ３の点火部３１の近傍でより滞留しやすくなるので、バーナ１０の点火をより容易とすることができる。

【0041】

また、筒状体５は、空気管２の内周面に支持部材６を介して支持され、支持部材６は、筒状体５の円周方向に均等間隔に設けられているので、筒状体５を空気管２の内周面で容易に保持することができる。

【0042】

上記実施形態では、燃料管１のノズル部１１は、先端が閉じられており、燃料を噴射する噴射孔１３がノズル部１１の先端部近傍の外周面に６つ設けられているが、先端部近傍の外周面の噴射孔１３に加えて、ノズル部１１の先端に、軸方向に燃料を噴射する噴射孔が少なくとも１つ設けられてもよい。

【0043】

上記実施形態では、噴射孔１３は６つ設けられているが、噴射孔１３は少なくとも１つ設けられればよい。この場合、噴射孔１３は、点火プラグ３の点火部３１に対向する側に設けられることが好ましい。ただし、通常使用時における火炎の形成を安定させるために、噴射孔１３は、ノズル部１１の先端部近傍の外周面に、同一円周上に略均等間隔で３つ以上設けられることが好ましい。

【0044】

上記実施形態では、防風板４は、空気管２の内周面又は筒状体５の内周面から内方に向けて突出しているが、防風板は、図示しないが、燃料管１の外周面から外方に向けて突出してもよく、また、燃料管１の外周面の全周から外方に向けて突出してもよい。

【0045】

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明では、低発熱量燃料を用いる場合でも点火が容易なバーナを提供できるので、産業上の利用価値が大である。

【符号の説明】

【0047】

１ 燃料管
１１ ノズル部 １２ 調整弁
１３ 噴射孔
２ 空気管
２１ 調整弁
３ 点火プラグ
３１ 点火部（電極）
４ 防風板
４１ 防風板 ４２ 防風板 ４３ 防風板
５ 筒状体
６ 支持部材
１０ バーナ
ｒ１、ｒ２ 内径
Ｏ１ 中心軸
Ｓ 火花

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】