JP5182618B2 - Combustion heater - Google Patents
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Description
本発明は、燃料ガスと燃焼用空気との予混合ガス等を燃焼させる燃焼加熱器に関するものである。 The present invention relates to a combustion heater for burning a premixed gas of fuel gas and combustion air.
従来より、耐熱材製の円管(放熱管)内で、燃料ガスと燃焼用空気との全予混合気を燃焼させ、この炎で該放熱管を赤熱させるラジアントチューブバーナが製造されており、炎が露出しない細長い発熱源として加熱炉、暖房などに使用されている。また、燃焼用ガスを内管中で燃焼させ、燃焼ガスの噴流を直交的に設置した遮蔽面に衝突させて流れの向きを変え、放熱管から熱を取り出す燃焼バーナが公知である。 Conventionally, a radiant tube burner that burns the entire premixed mixture of fuel gas and combustion air in a heat-resistant circular tube (radiation tube) and heats the heat dissipation tube with this flame has been manufactured, It is used for heating furnaces, heating, etc. as an elongated heat source that does not expose the flame. Further, a combustion burner is known in which combustion gas is burned in an inner pipe, a jet of combustion gas is made to collide with an orthogonally installed shielding surface to change the direction of flow, and heat is extracted from a heat radiating pipe.
この種の燃焼加熱器は、燃焼が放熱管の途中部分で終了してしまい、全長に沿って均一な温度分布が得られ難いとともに、窒素酸化物(NOx)の発生が多いという欠点がある。そこで、特許文献1には、内部が予混合気の供給路となっている多孔質管と、多孔質管の外周に同軸的に配設した放熱管とからなり、多孔質管から放射状に噴出させ層流となっている予混合ガスを、放熱管と多孔質管との中間において、火炎伝播速度と予混合気の流速とが釣り合う円筒面において燃焼させることにより、放熱管の全体を均一に高温化でき、大発熱量化が容易であり、低NOxを実現可能な燃焼加熱器が開示されている。
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
別途保炎機構を設けることなく、予混合ガスの流速と燃焼速度を釣り合わせ続けることは困難であり、また多孔質体から流出する予混合ガスは、位置により流速・流量にばらつきがあり、安定した管状火炎の形成が困難であるという問題が生じる。
さらに、上記の技術は、内管の一部に多孔質管を設ける必要があるため、製造に手間がかかりコストアップを招くという問題もある。
However, the following problems exist in the conventional technology as described above.
It is difficult to keep a balance between the flow velocity and combustion speed of the premixed gas without providing a separate flame holding mechanism, and the premixed gas flowing out of the porous body varies in flow rate and flow rate depending on the position, and is stable. The problem arises that it is difficult to form a tubular flame.
Furthermore, since the above-described technique needs to provide a porous tube in a part of the inner tube, there is a problem that it takes time for manufacturing and increases costs.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成することが可能な燃焼加熱器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a combustion heater that can stably form a flame without causing an increase in cost.
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
本発明の燃焼加熱器は、内部に燃焼用ガスの供給路を有する内管と、該内管の外周に燃焼空間を隔てて配置された外管とを有し、前記燃焼用ガスを噴出する孔部が前記内管の管壁に形成された燃焼加熱器であって、前記燃焼空間に軸方向に沿って前記孔部と対向して設けられ、前記孔部から噴出された前記燃焼用ガスのよどみ点および循環流を形成するよどみ点および循環流形成部材を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の燃焼加熱器では、よどみ点および循環流形成部材の表面に形成され流速がゼロに近いよどみ点周辺の燃焼用ガスに点火(着火)することにより、容易に(すなわち、コストアップを招くことなく)安定した火炎を形成して保持することができる。また、よどみ点周りに循環流が形成されるため、安定な燃焼を実現することができる。従来では、ガスの流量が大きくなると、燃焼ガスの排気経路を十分に確保できないとともに、火炎の安定性が損なわれる可能性があるが、本発明では孔部と対向するよどみ点および循環流形成部材の表面に火炎を安定して形成・保持することができるとともに、内管とよどみ点および循環流形成部材とが対向しない領域に燃焼ガスの排気経路を確保することが可能になる。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
The combustion heater according to the present invention includes an inner tube having a combustion gas supply passage therein and an outer tube disposed on the outer periphery of the inner tube with a combustion space therebetween, and ejects the combustion gas. A combustion heater in which a hole is formed in a tube wall of the inner pipe, the combustion gas provided in the combustion space so as to face the hole along the axial direction and ejected from the hole It has a stagnation point and a circulation flow forming member for forming a stagnation point and a circulation flow.
Therefore, in the combustion heater of the present invention, the combustion gas around the stagnation point and the stagnation point formed on the surface of the stagnation point and the circulating flow forming member is near (zero), thereby easily (ie, increasing the cost). A stable flame can be formed and held). In addition, since a circulation flow is formed around the stagnation point, stable combustion can be realized. Conventionally, if the gas flow rate is increased, the exhaust path for the combustion gas cannot be secured sufficiently, and the stability of the flame may be impaired. However, in the present invention, the stagnation point and the circulating flow forming member opposed to the hole are provided. As a result, it is possible to stably form and hold a flame on the surface, and to ensure a combustion gas exhaust path in a region where the inner pipe does not face the stagnation point and the circulating flow forming member.
また、本発明では、前記よどみ点および循環流形成部材が前記外管の中心軸上に配置され、前記内管が、前記孔部を前記中心軸に向けて、該中心軸周りに複数配置される構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管の中心軸周りに燃焼用ガスのよどみ点及び火炎を安定して形成・保持することが可能になり、温度分布を抑制しつつ外管を加熱することができる。
In the present invention, the stagnation point and the circulation flow forming member are arranged on the central axis of the outer pipe, and a plurality of the inner pipes are arranged around the central axis with the hole portion facing the central axis. Such a configuration can also be suitably employed.
Thereby, in the present invention, it becomes possible to stably form and hold the stagnation point and flame of the combustion gas around the central axis of the outer tube, and it is possible to heat the outer tube while suppressing the temperature distribution. .
また、前記よどみ点および循環流形成部材としては、内部に前記燃焼用ガスの供給路を有するとともに、前記中心軸周りに複数配置された前記内管の各外周面に向けて前記燃焼用ガスを噴出してよどみ点を形成する前記孔部をそれぞれ有する構成も好適に採用できる。
これにより、外管の中心に配されたよどみ点および循環流形成部材の表面に加えて、中心軸周りに複数配置された内管の表面にも燃焼用ガスのよどみ点及び火炎を安定して形成・保持することが可能になる。
Further, as the stagnation point and the circulation flow forming member, the combustion gas supply passage is provided inside, and the combustion gas is directed toward each outer peripheral surface of the inner pipe arranged around the central axis. A configuration having each of the hole portions that squirt out to form a stagnation point can also be suitably employed.
As a result, in addition to the stagnation point arranged at the center of the outer pipe and the surface of the circulating flow forming member, the stagnation point and flame of the combustion gas can be stabilized on the surface of the inner pipe arranged around the central axis. It becomes possible to form and hold.
前記よどみ点および循環流形成部材としては、前記燃焼空間に互いに間隔をあけて複数設けられ、それぞれが隣り合う前記内管の外周面に対向して前記孔部が形成された前記内管である構成も好適に採用できる。
これにより、複数の内管について、隣り合う内管の孔部と対向する外周面に燃焼用ガスのよどみ点及び火炎を安定して形成・保持することが可能になる。
As the stagnation point and the circulation flow forming member, a plurality of the stagnation points and the circulation flow forming member are provided at intervals in the combustion space, each of which is the inner pipe formed with the hole portion facing the outer peripheral surface of the adjacent inner pipe. A configuration can also be suitably employed.
This makes it possible to stably form and hold the combustion gas stagnation point and flame on the outer peripheral surface of the plurality of inner pipes facing the holes of the adjacent inner pipes.
この構成では、前記内管を前記外管の中心軸周りに互いに間隔をあけて複数配置する構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管の中心軸周りに燃焼用ガスのよどみ点及び火炎を安定して形成・保持することが可能になり、温度分布を抑制しつつ外管を加熱することができる。
In this configuration, a configuration in which a plurality of the inner pipes are arranged around the central axis of the outer pipe at a distance from each other can be suitably employed.
Thereby, in the present invention, it becomes possible to stably form and hold the stagnation point and flame of the combustion gas around the central axis of the outer tube, and it is possible to heat the outer tube while suppressing the temperature distribution. .
また、本発明では、前記内管に前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第2孔部が設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、よどみ点に形成・保持された火炎を第2孔部から噴出した燃焼用ガスに火移りさせることが可能になる。そのため、本発明では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また内管及び外管を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管及び外管を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になる。そして、本発明では、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
Moreover, in this invention, the structure by which the 2nd hole part which ejects the said gas for combustion is provided in the position spaced apart from the said stagnation point in the said inner pipe | tube can also be employ | adopted suitably.
Thereby, in the present invention, it is possible to cause the flame formed and held at the stagnation point to be transferred to the combustion gas ejected from the second hole. Therefore, in the present invention, it is possible to increase the amount of input heat without causing pressure loss as in the case of using a porous body, and without lengthening the inner tube and the outer tube. It is possible to prevent the equipment from becoming large, as in the case where the length is increased. And in this invention, since a pressure loss can be suppressed, it can be used also in a low-pressure city gas line.
前記第2孔部としては、前記よどみ点および循環流形成部材と対向する領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記対向する領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置される構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、火炎の形成・保持及び火炎の火移りを等分布で生じさせることが可能になる。
The second hole is preferably arranged on both sides of a region facing the stagnation point and the circulation flow forming member and alternately arranged with the hole in a direction along the facing region. Can be adopted.
Thereby, in this invention, it becomes possible to produce and hold | maintain a flame and to carry out the flame transfer of a flame by equal distribution.
また、本発明では、基端側で片持ち支持された前記内管及び前記よどみ点および循環流形成部材の先端側を前記外管との間で支持して、前記内管及び前記よどみ点および循環流形成部材の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有する構成を好適に採用できる。この支持部材としては、板状のものとすることもでき、また外管と内管との間に懸架されたロッド状のものとすることもできる。
これにより、本発明では、内管及びよどみ点および循環流形成部材の先端部に振れが生じ、基端側と先端側とで内管及びよどみ点および循環流形成部材の外周面と外管の内周面との間隔が一定にならなくなることを防止して、孔部及びよどみ点および循環流形成部材と外管の内周面との間隔を一定に保持することが可能になり、よどみ点を安定して継続的に形成することができ、結果として安定、且つ継続的に火炎を形成・保持することが可能になる。
Further, in the present invention, the inner tube and the stagnation point that are cantilevered on the base end side and the distal end side of the circulation flow forming member are supported between the outer tube and the inner tube and the stagnation point and A configuration having a support member that maintains the distance between the outer peripheral surface of the circulating flow forming member and the inner peripheral surface of the outer tube can be suitably employed. The support member may be a plate-like member, or may be a rod-like member suspended between the outer tube and the inner tube.
As a result, in the present invention, the inner pipe, the stagnation point, and the distal end portion of the circulation flow forming member are shaken, and the inner pipe, the stagnation point, the outer peripheral surface of the circulation flow forming member, and the outer pipe are formed on the proximal end side and the distal end side. It is possible to prevent the gap between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface from becoming constant, and to maintain a constant distance between the hole and the stagnation point and between the circulating flow forming member and the inner peripheral surface of the outer tube. Can be formed stably and continuously, and as a result, a flame can be formed and held stably and continuously.
前記支持部材としては、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記孔部と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられる構成を好適に採用できる。
これにより、本発明では、最も先端側に位置する孔部から噴出され先端側へ向かう燃焼用ガスが支持部材に衝突して、幅広の燃焼空間に導かれるため、よどみ点の火炎も当該燃焼空間に導かれ当該燃焼空間の燃焼用ガスを着火させやすくすることができる。
As the support member, it is possible to suitably employ a configuration that is provided on the distal end side with respect to the hole portion positioned closest to the distal end side and at a size that at least closes the combustion space facing the hole portion.
As a result, in the present invention, the combustion gas ejected from the hole located closest to the tip side and colliding with the support member collides with the support member and is guided to the wide combustion space. Thus, it is possible to easily ignite the combustion gas in the combustion space.
また、本発明では、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、低温の外管先端部に燃焼用ガスが滞留し未燃状態となってCOが生じたりする事態を回避することが可能になる。
In the present invention, it is also possible to suitably employ a configuration in which the support member disposed on the distal end side with respect to the hole portion located on the most distal end side is provided with a size that blocks the entire combustion space.
Thereby, in this invention, it becomes possible to avoid the situation where combustion gas stagnates in the tip part of a low-temperature outer pipe, and it becomes an unburned state and CO is produced.
さらに、本発明では、前記支持板が前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられる構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、外管と内管の温度差により、特に軸方向に熱膨張量に大きな差が生じた場合でも、支持板が外管に相対移動するため、支持板に変形等が生じることなく、内管の外周面と外管の内周面との間隔を保持することが可能になる。
Furthermore, in the present invention, a configuration in which the support plate is provided so as to be relatively movable in the axial direction with respect to the outer tube can be suitably employed.
As a result, in the present invention, even when a large difference in the amount of thermal expansion occurs in the axial direction due to the temperature difference between the outer tube and the inner tube, the support plate moves relative to the outer tube. Without generating, it is possible to maintain the distance between the outer peripheral surface of the inner tube and the inner peripheral surface of the outer tube.
また、本発明では、前記内管の前記供給路が前記先端側で閉塞されている構成も好適に採用できる。
これにより、本発明では、基端側から燃焼用ガスを供給するとともに、排気ガスを排気できる小型で低価格の燃焼加熱器を実現することができる。
Moreover, in this invention, the structure by which the said supply path of the said inner pipe is obstruct | occluded by the said front end side can also be employ | adopted suitably.
Thereby, in this invention, while supplying combustion gas from the base end side, the small and low-cost combustion heater which can exhaust exhaust gas is realizable.
本発明では、コストアップを招くことなく安定して火炎を形成することが可能になる。 In the present invention, it is possible to stably form a flame without incurring a cost increase.
以下、本発明の燃焼加熱器の実施の形態を、図1ないし図5を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
Hereinafter, an embodiment of a combustion heater of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
(第1実施形態)
図1(a)は、第1実施形態に係る燃焼加熱器1の正面断面図であり、図1(b)は側面断面図である。
燃焼加熱器1は、先端が閉塞された耐熱金属製の放熱管としての外管10と、基端側(図1(a)の左側)で図示しない支持手段により片持ちで支持されて外管10の内部の燃焼空間30に配設され、内部に燃焼用ガスGの供給路21を有する耐熱金属製の複数の内管20及びブラフボディ(よどみ点および循環流形成部材)50とから概略構成されている。
(First embodiment)
Fig.1 (a) is front sectional drawing of the
The
燃焼用ガスGとしては、燃料と空気とを予混合したガスや、燃料と酸素含有ガスとを予混合したガスを用いることができ、燃料としては、メタンやプロパンなどが用いられる。また、液体燃料も予蒸発させる箇所を設けることで使用可能である。 As the combustion gas G, a gas in which fuel and air are premixed or a gas in which fuel and oxygen-containing gas are premixed can be used, and methane, propane, or the like is used as the fuel. Further, the liquid fuel can also be used by providing a location for pre-evaporation.
外管10は、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には燃焼したガスを排気する排気管11が接続されている。
The
内管20は、外管10と同様に、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には、上述した燃焼用ガスGを供給する予混合気供給機構(図示せず)が接続され、例えば空気過剰率1.0〜1.6程度の全予混合気が供給される。
この内管20は、図1(b)に示すように、外管10の中心軸周りに複数(ここでは60°間隔で6つ)互いに間隔をあけて配置される。
Similar to the
As shown in FIG. 1B, the
各内管20は、先端側でブラフボディ50と対向し外管10の中心軸に向く位置に、軸方向に沿って互いに間隔をあけて複数(ここでは5つ)の孔部24が径方向に管壁を貫通して形成されている。外管10の孔部24と対向する位置の近傍には、図示しない着火装置が設けられている。
なお、孔部24が形成された領域よりも基端側(図1(a)では左側)の外周面20Aは、燃焼したガス(火炎)により供給路21の燃焼用ガスGを予熱するための予熱領域Pとされている。
Each
The outer
ブラフボディ50は、軸線を外管10の中心軸上に合致させ、周囲を内管20に囲まれて配置されており、各内管20(孔部24)と対向する位置には、当該内管20の軸周りに形成された凹曲面50Aが軸方向に沿って形成されている。
The
次に、上記の燃焼加熱器1における燃焼動作について説明する。
予混合気供給機構から内管20の供給路21に供給された燃焼用ガスGは、図1(c)に示すように、それぞれ孔部24からブラフボディ50の凹曲面50Aに向けて噴出される。
孔部24から噴出された燃焼用ガスGは、対向するブラフボディ50の凹曲面50Aと衝突し、各孔部24毎に凹曲面50A上によどみ点Sを形成し、このよどみ点Sを境として凹曲面50Aに沿って分岐される。
Next, the combustion operation in the
The combustion gas G supplied from the premixed gas supply mechanism to the
The combustion gas G ejected from the
そして、着火装置により、よどみ点S近傍の燃焼用ガスGに着火することにより、よどみ点Sにおいて火炎を形成・保持させる。このとき、よどみ点Sにおけるガスの流速はゼロであるため、また、よどみ点Sに向かう噴流周囲に形成される循環流によって形成した火炎はよどみ点Sに安定して保持される。
そして、よどみ点Sで分岐した燃焼用ガスGは、ガス圧が高いブラフボディ50の近傍から、内管20に対してブラフボディ50と逆側である外管10の内周面10A側の燃焼空間30に流れる。
Then, by igniting the combustion gas G in the vicinity of the stagnation point S by the ignition device, a flame is formed and held at the stagnation point S. At this time, since the flow velocity of the gas at the stagnation point S is zero, the flame formed by the circulating flow formed around the jet toward the stagnation point S is stably held at the stagnation point S.
The combustion gas G branched at the stagnation point S burns from the vicinity of the
そして、燃焼ガスは、燃焼空間30を流れて排気管11から排気されるが、燃焼空間30から排気管11に至る中途において、内管20の予熱領域Pで内管20の管壁を介して、燃焼用ガス(未燃ガス)Gとの熱交換が行われる。
これにより、供給路21における燃焼用ガスGは、高温に予熱された状態で孔部24から噴出することになり、火炎Fの安定性が増し、狭隘な燃焼空間30に噴出されても、未燃分を生じさせることなく、安定に燃焼することができる。
The combustion gas flows through the
As a result, the combustion gas G in the
以上のように本実施の形態では、内管20の管壁に形成された孔部24からブラフボディ50の凹曲面50Aに向けて燃焼用ガスGを噴出させ、よどみ点Sに火炎Fを保持させるため、多孔質管を設ける場合のようにコストアップを招くことなく、流量を変えた場合でも容易に安定した火炎Fを形成・保持することが可能になる。加えて、本実施形態では、燃焼量を増加させるためには、孔部24の数を増やすだけで済み、従って、構成部品も少なく、構造もシンプルであることから、製造コストも抑えることができるとともに、多孔質管を用いた場合のように、燃焼用ガスGの供給圧を大幅に上げる必要もなく、低圧の都市ガスラインであっても十分に適用可能になる。さらに、本実施形態では、外管10の中心軸周りに配置した複数の内管20をそれぞれ用いて火炎を形成・保持するため、放熱管である外管10を周方向に温度分布を生じさせることなく、均一な加熱処理を実現することが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the combustion gas G is ejected from the
また、多孔質管を用いてガスの供給圧を高めた場合には、火炎が外管に達して保持できなくなるとともに、燃焼したガスの排気経路を充分に確保できなくなる可能性があるが、本実施形態では外管10の内周面10Aの近傍の燃焼空間30、および、隣り合う孔部間の噴流の存在しない空間において十分な排気系路を確保することができる。
特に、本実施形態では、よどみ点Sで分岐した燃焼用ガスGの流路が、内管20の外周面20Aに沿ったものとなるため、円滑に外管10の内周面10Aの近傍の燃焼空間30に排気することが可能になる。
なお、本実施形態では、よどみ点および循環流形成部材として軸状のブラフボディを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、管体(円管や例えば六角形の角管)を用いる構成としてもよい。
In addition, if the gas supply pressure is increased using a porous tube, the flame may reach the outer tube and be unable to be held, and the exhaust path for the burned gas may not be sufficiently secured. In the embodiment, a sufficient exhaust system path can be secured in the
In particular, in the present embodiment, the flow path of the combustion gas G branched at the stagnation point S is along the outer
In this embodiment, the shaft-shaped bluff body is used as the stagnation point and the circulating flow forming member. However, the present invention is not limited to this, and a tubular body (for example, a hexagonal square tube) is used. It is good also as a structure to use.
(第2実施形態)
続いて、燃焼加熱器1の第2実施形態について図2を参照して説明する。
なお、この図において、図1に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第2の実施の形態と上記の第1の実施の形態とが異なる点は、外管10の中心軸上に内管20と同様の円管を配置したことである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the
In this figure, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is that a circular tube similar to the
すなわち、図2(c)の部分拡大図に示すように、本実施形態では、外管10の中心軸に軸線を合致させ、且つ内管20と間隔をあけて内管(よどみ点および循環流形成部材)120が配置されている。内管120は、先端が閉塞された有底円筒形状を呈しており、基端側には、上述した燃焼用ガスGを内部の供給路121に供給する予混合気供給機構(図示せず)が接続されれいる。
That is, as shown in the partially enlarged view of FIG. 2 (c), in this embodiment, the inner pipe (stagnation point and circulating flow) is aligned with the central axis of the
また、内管120は、周囲に配された各配管20と対向する位置に燃焼用ガスGを噴出する孔部124がそれぞれ形成されている。この孔部124は、図2(d)に示すように、軸方向については、各内管20に対して孔部24とは対向せずに外周面20Aと対向する位置に形成されている。すなわち、内管20の孔部24も、内管120の孔部124とは対向せずに外周面120Aと対向している。
他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
Further, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
上記構成の燃焼加熱器1においては、予混合気供給機構から内管20の供給路21に供給された燃焼用ガスGは、それぞれ孔部24から内管120の外周面120Aに向けて噴出される。この外周面120Aには、燃焼用ガスGのよどみ点Sが形成され、燃焼用ガスGはよどみ点Sで分岐して外周面120Aに沿って流れることになる。
In the
一方、内管120の供給路121に供給された燃焼用ガスGは、それぞれ孔部124から内管20の外周面20Aに向けて噴出される。この外周面20Aには、燃焼用ガスGのよどみ点Sが形成され、燃焼用ガスGはよどみ点Sで分岐して外周面20Aに沿って流れることになる。つまり、本実施形態では、内管120のみならず、内管20もよどみ点および循環流形成部材として作用することになる。
On the other hand, the combustion gas G supplied to the
そして、着火装置により、よどみ点S近傍の燃焼用ガスGに着火することにより、よどみ点Sにおいて火炎を形成・保持させる。このとき、よどみ点Sにおけるガスの流速はゼロであるため、形成した火炎はよどみ点Sに安定して保持される。
そして、よどみ点Sで分岐した燃焼用ガスGは、ガス圧が相対的に低い外管10の内周面10A側の燃焼空間30に流れる。燃焼したガスは、排気管11から排気される。
Then, by igniting the combustion gas G in the vicinity of the stagnation point S by the ignition device, a flame is formed and held at the stagnation point S. At this time, since the flow velocity of the gas at the stagnation point S is zero, the formed flame is stably held at the stagnation point S.
The combustion gas G branched at the stagnation point S flows into the
このように、本実施形態では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、内管120からも燃焼用ガスGが噴出されるため、より効果的に加熱することが可能になるとともに、周囲に配置された内管20の外周面20Aにもよどみ点Sが形成されて火炎が形成・保持されるため、より広範囲に、且つ安定した火炎を形成・保持することができる。
なお、内管20の孔部24と、内管120の孔部124とは、互いに対向する位置に設けてもよいが、よどみ点Sをより安定して形成するためには、互いに外周面120A、20Aに対向する位置に設けることが好ましい。
Thus, in this embodiment, in addition to obtaining the same operation and effect as in the first embodiment, the combustion gas G is also ejected from the
Note that the
(第3実施形態)
続いて、燃焼加熱器1の第3実施形態について図3を参照して説明する。
なお、この図において、図1に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the
In this figure, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図3(b)に示すように、本実施形態では、外管1の中心軸上に内管を設けずに、中心軸周りに周方向に互いに間隔をあけて内管20が複数(ここでは60°間隔で6つ)設けられている。
各内管20は、図3(c)の部分拡大図に示すように、隣り合う内管20と対向する位置にそれぞれ燃焼用ガスGを噴出する孔部24が設けられている。
また、孔部24の軸方向の位置については、第2実施形態と同様に、噴出した燃焼用ガスGが隣り合う内管20の外周面20Aに衝突するように、図2(d)の部分拡大図に示したように、隣り合う内管20同士で互い違いになるように配置することが好ましい。
As shown in FIG. 3B, in this embodiment, the inner tube is not provided on the central axis of the
As shown in the partially enlarged view of FIG. 3C, each
As for the position of the
上記の構成の燃焼加熱器1においては、上記第2実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、よどみ点S及び火炎がより放熱管としての外管10に近接した位置に形成されることになるため、外管10を介してより熱を取り出しやすくなり、加熱効率を向上させることが可能になる。
In the
(第4実施形態)
続いて、燃焼加熱器1の第4実施形態について図4を参照して説明する。
なお、この図において、図1に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
第4の実施形態と上記の第1実施形態とが異なる点は、内管20及びブラフボディ50の先端側に支持板を設けたことである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the
In this figure, the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The difference between the fourth embodiment and the first embodiment is that a support plate is provided on the distal end side of the
図4(a)に示すように、内管20の孔部24よりも先端側には、軸方向と直交する方向に沿って耐熱金属等で形成された支持板(支持部材)40が設けられている。この支持板40は、図4(b)に示すように、内管20の外周面20A及びブラフボディ50の外周面50Aに嵌合固定され、外周面40Bで外管10の内周面10Aに軸方向に移動自在に支持される。
すなわち、支持板40は、燃焼空間30の全体を閉塞する大きさを有して内管20及びブラフボディ50と一体的に構成され、外管10に対して軸方向に移動自在に設けられている。
As shown in FIG. 4A, a support plate (support member) 40 made of a heat-resistant metal or the like is provided along the direction orthogonal to the axial direction on the tip side of the
That is, the
上記の構成の燃焼加熱器1においては、基端側で片持ちで支持された内管20及びブラフボディ50の先端側が支持板40で支持されることにより、内管20の外周面20A及びブラフボディ50の外周面50Aと、外管10の内周面10Aとの間隔が一定に保持される。また、外管10と内管20との温度差に起因して、高温となる内管20が熱膨張した場合でも、内管20及びブラフボディ50と一体的に構成された支持板40が外管10の内周面10Aと軸方向に相対移動するため、変形や歪を生じることが防止される。
In the
また、図4(c)の部分拡大図に示すように、最も先端側に位置する孔部24から噴出された燃焼用ガスGは、対向するブラフボディ50の外周面50Aと衝突し、各孔部24毎に外周面50A上によどみ点Sを形成し、このよどみ点Sを境として外周面50Aに沿って分岐されるが、支持板40により孔部24と対向する燃焼空間30が閉塞されていることから、支持板40に向けて分岐された燃焼用ガスGは、支持板40に衝突した後にブラフボディ50と逆側の燃焼空間30に導かれる。そのため、よどみ点Sで保持される火炎により、周辺の燃焼用ガスGに着火させやすくなる。
Moreover, as shown in the partially enlarged view of FIG. 4 (c), the combustion gas G ejected from the
さらに、本実施形態では、支持板40によって燃焼空間30が区画されているため、比較的低温である外管10の先端部に燃焼用ガスGが滞留し未燃状態となってCOが生じたりする事態を回避することが可能になる。
Furthermore, in this embodiment, since the
なお、上記実施形態では、支持部材として板状の支持板40を用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば外管10の内周面10Aに軸方向に移動自在に支持されたリング部材と、このリング部材と、内管20及びブラフボディ50とを連結するロッド部材とからなる支持部材を用いてもよい。
また、上記実施形態では、第1実施形態で示した内管20及びブラフボディ50に支持板40を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、図2に示した第2実施形態における内管20、120に支持板を設ける構成や、図3に示した第3実施形態における内管20に支持板を設ける構成としてもよい。
これにより、第4実施形態と同様の作用・効果を奏することができる。
In the above embodiment, the plate-
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which provided the
Thereby, there can exist an effect | action and effect similar to 4th Embodiment.
(第5実施形態)
続いて、燃焼加熱器1の第5実施形態について図5を参照して説明する。
第5実施形態と上記の第1実施形態とが異なる点は、孔部24とは別に、ガスの圧力損失を低下させるための第2孔部を設けたことである。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the
The difference between the fifth embodiment and the first embodiment is that, apart from the
図5(a)は、内管20をブラフボディ50(外管10の中心軸;図1参照)側から視た平面図であり、図5(b)は、側面断面図である。
図5(a)に示すように、内管20の管壁(外周面20A)には、外管10の中心軸と対向する軸位置22に孔部24が設けられるとともに、軸位置22に沿う方向に孔部24と交互に、且つ軸位置22を挟んだ両側に位置して第2孔部25が設けられている。
これら第2孔部25からは、図5(b)に示すように、よどみ点Sから離間した位置に向けて燃焼ガスGが噴出される。
また、第2孔部25は、当該第2孔部25から噴出された燃焼用ガスGによどみ点Sで形成された火炎Sから安定して火移りする位置に設けられる。
他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
5A is a plan view of the
As shown in FIG. 5A, the tube wall (outer
As shown in FIG. 5 (b), the combustion gas G is ejected from these
Further, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
上記の構成の燃焼加熱器1では、よどみ点Sに形成・保持された火炎を第2孔部25から噴出した燃焼用ガスGに火移りさせることが可能になり、容易に流量を大きくした状態でガスを燃焼させることができる。そのため、本実施形態では、多孔質体を用いる場合のように圧力損失を生じさせず、また流量を増やすために、内管20、ブラフボディ50及び外管10を長くすることなく、投入熱量を増加させることが可能になり、内管20、ブラフボディ50及び外管10を長くした場合のように、機器の大型化を防ぐことが可能になるとともに、圧力損失を抑えることができるため、低圧の都市ガスラインでも使用可能となる。
また、本実施形態では、孔部24と第2孔部25とが軸位置22に沿って交互に、また第2孔部25が軸位置22を挟んだ両側に配置されることから、火炎の形成・保持及び火炎の火移りをほぼ等分布で安定した状態で生じさせることが可能になる。
In the
In the present embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例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、本発明の主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。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記第5実施形態では、第1実施形態で示した燃焼加熱器1における孔部24の他に第2孔部25を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば第2実施形態〜第4実施形態で示した内管20(内管120)についても、孔部24の他に第2孔部を設ける構成としてもよい。また、第3孔部以上設けて、よどみ点および循環流領域を形成する構成としてもよい。
For example, in the fifth embodiment, the configuration in which the
また、上記第1実施形態では、外管10と同心によどみ点および循環流形成部材であるブラフボディ50を配置し、外管10の中心軸周りに複数の内管20を配置する構成としたが、これに限られず、外管10と同心に内管20を配置し、外管10の中心軸周りに複数のブラフボディ50を配置する構成としてもよい。この構成でも、上記第1実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
In the first embodiment, the stagnation point concentric with the
G…燃焼用ガス、 S…よどみ点、 1…燃焼加熱器、 10…外管(放熱管)、 10A…内周面、 20…内管、 20A…外周面、 21…供給路、 24…孔部、 25…第2孔部、 30…燃焼空間、 40…支持板(支持部材)、 50…ブラフボディ(よどみ点および循環流形成部材)、 50A…凹曲面、 120…内管(よどみ点および循環流形成部材) G: Combustion gas, S: Stagnation point, 1 ... Combustion heater, 10 ... Outer pipe (radiation pipe), 10A ... Inner peripheral surface, 20 ... Inner pipe, 20A ... Outer peripheral surface, 21 ... Supply path, 24 ... Hole , 25 ... second hole, 30 ... combustion space, 40 ... support plate (support member), 50 ... bluff body (stagnation point and circulation flow forming member), 50A ... concave curved surface, 120 ... inner pipe (stagnation point and Circulating flow forming member)
Claims (12)
前記燃焼空間に軸方向に沿って前記孔部と対向して設けられ、前記孔部から噴出された前記燃焼用ガスのよどみ点および循環流を形成するよどみ点および循環流形成部材を有し、
前記よどみ点および循環流形成部材は、前記外管の中心軸上に配置され、
前記内管は、前記孔部を前記中心軸に向けて、該中心軸周りに複数配置されることを特徴とする燃焼加熱器。 An inner pipe having a combustion gas supply passage inside, and an outer pipe arranged on the outer periphery of the inner pipe with a combustion space therebetween, and a hole for ejecting the combustion gas is a pipe of the inner pipe A combustion heater formed on the wall,
Wherein along the axial direction in the combustion space is provided to face the hole, have a stagnation point and circulating flow formation member to form a stagnation point and circulating flow of the combustion gas ejected from the hole,
The stagnation point and the circulation flow forming member are disposed on a central axis of the outer pipe,
A plurality of the inner pipes are arranged around the central axis with the hole facing the central axis .
前記よどみ点および循環流形成部材は、前記内管の軸周りに形成された凹曲面を前記複数の内管毎に有することを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 1 , wherein
The stagnation point and the circulating flow forming member have a concave curved surface formed around the axis of the inner pipe for each of the plurality of inner pipes.
前記よどみ点および循環流形成部材は、内部に前記燃焼用ガスの供給路を有するとともに、前記中心軸周りに複数配置された前記内管の各外周面に向けて前記燃焼用ガスを噴出してよどみ点を形成する前記孔部をそれぞれ有することを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 1 or 2 ,
The stagnation point and the circulation flow forming member have a combustion gas supply passage therein, and jet the combustion gas toward each outer peripheral surface of the inner tube arranged around the central axis. A combustion heater having each of the holes forming stagnation points.
前記よどみ点および循環流形成部材は、前記燃焼空間に互いに間隔をあけて複数設けられ、それぞれが隣り合う前記内管の外周面に対向して前記孔部が形成された前記内管であることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 1, wherein
The stagnation point and the circulating flow forming member are the inner pipe in which a plurality of the stagnation points and the circulation flow forming member are provided at intervals in the combustion space, and each of the holes is formed facing the outer peripheral surface of the adjacent inner pipe. Combustion heater characterized by.
前記内管は、前記外管の中心軸周りに互いに間隔をあけて複数配置されることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 4 .
A plurality of the inner pipes are arranged around the central axis of the outer pipe at intervals.
前記内管には、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第2孔部が設けられることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to any one of claims 1 to 5 ,
The combustion heater according to claim 1, wherein the inner pipe is provided with a second hole for ejecting the combustion gas at a position spaced from the stagnation point.
前記第2孔部は、前記よどみ点および循環流形成部材と対向する領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記対向する領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 6 , wherein
The second hole is disposed on both sides of a region facing the stagnation point and the circulation flow forming member, and is alternately disposed with the hole in a direction along the facing region. Burning heater.
基端側で片持ち支持された前記内管及び前記よどみ点および循環流形成部材の先端側を前記外管との間で支持して、前記内管及び前記よどみ点および循環流形成部材の外周面と前記外管の内周面との間隔を保持する支持部材を有することを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to any one of claims 1 to 7 ,
The inner pipe, the stagnation point, and the distal end side of the circulation flow forming member that are cantilevered at the base end side are supported between the outer pipe and the outer circumference of the inner pipe, the stagnation point, and the circulation flow formation member. A combustion heater having a support member that maintains a distance between a surface and an inner peripheral surface of the outer tube.
前記支持部材は、最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に、少なくとも前記孔部と対向する前記燃焼空間を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 8 ,
The combustion heater according to claim 1, wherein the support member is provided in a size that closes at least the combustion space opposed to the hole portion on a distal end side with respect to the hole portion located on the most distal end side.
最も先端側に位置する前記孔部よりも先端側に配置された前記支持部材は、前記燃焼空間全体を閉塞する大きさで設けられることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to claim 8 or 9 ,
The combustion heater according to claim 1, wherein the support member disposed closer to the distal end than the hole located closest to the distal end is provided with a size that closes the entire combustion space.
前記支持板は、前記外管に対して軸方向に相対移動自在に設けられることを特徴とする燃焼加熱器。 The combustion heater according to any one of claims 8 to 10 ,
The combustion heater according to claim 1, wherein the support plate is provided so as to be movable relative to the outer tube in the axial direction.
前記燃焼空間に軸方向に沿って前記孔部と対向して設けられ、前記孔部から噴出された前記燃焼用ガスのよどみ点および循環流を形成するよどみ点および循環流形成部材を有し、A stagnation point and a circulation flow forming member that are provided in the combustion space along the axial direction so as to face the hole and form a stagnation point and a circulation flow of the combustion gas ejected from the hole;
前記内管には、前記よどみ点と離間した位置に前記燃焼用ガスを噴出する第2孔部が設けられ、The inner pipe is provided with a second hole for ejecting the combustion gas at a position spaced from the stagnation point,
前記第2孔部は、前記よどみ点および循環流形成部材と対向する領域を挟んだ両側に配置されるとともに、前記対向する領域に沿う方向に前記孔部と交互に配置されることを特徴とする燃焼加熱器。The second hole is disposed on both sides of a region facing the stagnation point and the circulation flow forming member, and is alternately disposed with the hole in a direction along the facing region. Burning heater.
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