JP2010071477A - 異種ガス混焼用ノズル体およびガスバーナー装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】酸水素ガスと、該酸水素ガス以外の化石燃料ガスとを別ルートから噴射させて効率よく混焼させることができるようにした異種ガス混焼用ノズル体およびガスバーナー装置の提供。
【解決手段】先端面１３の周方向に複数個の小径噴出口１４を有し、かつ、これら各小径噴出口１４と連通させて酸水素ガスが供給される大径供給口１７をその周側面１６側に備える略円柱状の酸水素ガス用ノズル部１２と、該酸水素ガス用ノズル部１２の長さ方向での中心部位に内部隔室２６として独立させてその先端面２３の中心位置に小径噴気口２４を、該小径噴気口２４と連通する後端側に燃料ガスが導入される大径導入口２５を備える略円筒状の化石燃料ガス用ノズル部２２とを一体的に組み合わせて異種ガス混焼用ノズル体１１を形成した。また、異種ガス混焼用ノズル体１１を用いてガスバーナー装置を形成した。
【選択図】図１
【解決手段】先端面１３の周方向に複数個の小径噴出口１４を有し、かつ、これら各小径噴出口１４と連通させて酸水素ガスが供給される大径供給口１７をその周側面１６側に備える略円柱状の酸水素ガス用ノズル部１２と、該酸水素ガス用ノズル部１２の長さ方向での中心部位に内部隔室２６として独立させてその先端面２３の中心位置に小径噴気口２４を、該小径噴気口２４と連通する後端側に燃料ガスが導入される大径導入口２５を備える略円筒状の化石燃料ガス用ノズル部２２とを一体的に組み合わせて異種ガス混焼用ノズル体１１を形成した。また、異種ガス混焼用ノズル体１１を用いてガスバーナー装置を形成した。
【選択図】図１
Description
本発明は、別ルートで供給される酸水素ガスと、該酸水素ガス以外の化石燃料ガスとを効率よく混焼させることができるようにした異種ガス混焼用ノズル体およびガスバーナー装置に関する技術である。
近時、産業用や民生用として用いられる燃料は、原油価格の高騰や省エネ対策の推進などの影響もあって、化石燃料に代わる廉価な代替燃料についての関心が高まってきており、このような流れのなかでブラウンガスとも称されている酸水素ガスに対する燃料としての利用法が注目されるに至ってきている。
完全無公害特性や完全燃焼特性等の優れた特性を備える理想的なクリーン燃料とされている酸水素ガスは、水を電気分解して生成される水素と酸素との混合比が２：１の混合ガスであり、これを燃料とするバーナー装置としては、例えば下記特許文献１に開示されているものなどが既に提案されている。
特開２００３−２０７１０７号公報
しかし、特許文献１に開示されているバーナー装置は、酸水素ガスのみを燃料として使用するものであり、酸水素ガスと、該酸水素ガス以外の液化石油ガスなどの化石燃料ガスとを混焼燃料として用いる構造を備えているものではない。
一方、油燃料とガス燃料とを混焼用の燃料として用いるバーナー装置としては、下記特許文献２に開示されている油・ガス混合燃焼バーナー装置などが既に提案されている。
特開２０００−２４０９１１号公報
しかし、特許文献２に開示されている油・ガス混合燃焼バーナー装置は、ガス燃料として酸水素ガスを用いるものではなく、したがって、そのノズルも酸水素ガスの噴射に適合する構造を備えるものでないという不都合があった。
本発明は、従来からあるノズルおよびバーナー装置にみられた上記課題に鑑み、酸水素ガスと、該酸水素ガス以外の液化石油ガスなどのような化石燃料ガスとを別ルートから噴射させて効率よく混焼させることができるようにした異種ガス混焼用ノズル体およびガスバーナー装置を提供することに目的がある。
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（異種ガス混焼用ノズル体）は、先端面の周方向に複数個の小径噴出口を有し、かつ、これら各小径噴出口と連通させて酸水素ガスが供給される大径供給口をその周側面側に備える略円柱状の酸水素ガス用ノズル部と、該酸水素ガス用ノズル部の長さ方向での中心部位に内部隔室として独立させてその先端面の中心位置に小径噴気口を、該小径噴気口と連通する後端側に化石燃料ガスが導入される大径導入口を備える略円筒状の化石燃料ガス用ノズル部とを一体的に組み合わせたことを最も主要な特徴とする。
この場合、前記酸水素ガス用ノズル部は、前記小径噴出口と各別に連通してその長さ方向に形成された小径供給路と、これら各小径供給路の上流側と前記大径供給口との間に形成された酸水素ガス貯留部とを具備させて形成するのが望ましい。
また、第２の発明（ガスバーナー装置）は、請求項１または２に記載の異種ガス混焼用ノズル体と、該異種ガス混焼用ノズル体の先端側近傍位置に配置される自動着火手段と、該自動着火手段を点滅制御するための制御信号を得る火炎温度検知手段と、異種ガス混焼用ノズル体における前記化石燃料ガス用ノズル部に対し前記大径導入口側から化石燃料ガスを制御可能に供給する化石燃料ガス供給手段と、化石燃料ガス用ノズル部の前記大径導入口側から空気を送り込む送風手段と、異種ガス混焼用ノズル体における前記酸水素ガス用ノズル部との間に逆火防止手段を介在させて前記大径供給口から酸水素ガスを制御可能に供給する酸水素ガス供給手段と、電源投入後にこれら各構成要素を所定の手順で作動させ、最終的に前記火炎温度検知手段から得られる信号に基づいて前記着火手段を作動停止させて前記異種ガス混焼用ノズル体による異種ガスの混焼を制御するバーナー制御手段とで構成したことを最も主要な特徴とする。
本発明によれば、酸水素ガスと化石燃料ガスとを圧力差が生じないように別ルートで供給し、酸水素ガスによる助燃作用のもとで化石燃料ガスの供給量を減らして混焼させて高温の火炎を生成することができるので、それだけ排気ガスの量を減らしながら燃料コストを低減することができる。
図１は、本発明のうち、第１の発明の一例につき、その縦断面構造を示す斜視図である。同図によれば、異種ガス混焼用ノズル体１１は、先端面１３の周方向に複数個の小径噴出口１４を有し、かつ、これら各小径噴出口１４と連通させて酸水素ガスが供給される大径供給口１７をその周側面１６側に備える略円柱状の酸水素ガス用ノズル部１２と、該酸水素ガス用ノズル部１２の長さ方向での中心部位に内部隔室２６として独立させてその先端面２３の中心位置に小径噴気口２４を、該小径噴気口２４と連通する後端側に化石燃料ガスが導入される大径導入口２５を備える略円筒状の化石燃料ガス用ノズル部２２とを一体的に組み合わせることで形成されている。
すなわち、酸水素ガス用ノズル部１２は、先端面１３の周方向に等間隔に形成された計６個の小径噴出口１４と、各小径噴出口１４と各別に連通してその長さ方向に形成された小径供給路１５と、これら各小径供給路１５の上流側と大径供給口１７との間に形成された酸水素ガス貯留部１８とを備えて形成されている。なお、酸水素ガス用ノズル部１２は、その後端部に雌ねじ１９が刻入されており、後述する連結部材３２が備える雄ね３４と螺合連結できるようになっている。
また、化石燃料ガス用ノズル部２２は、酸水素ガス用ノズル部１２の長さ方向での中心部位に、各小径供給路１５や酸水素ガス貯留部１８と連通させることなく独立した空間として形成されているガイド通孔２０を介して挿通され、その先端面２３を酸水素ガス用ノズル部１２の先端面１３よりもやや突出させた位置関係のもとで内部隔室２６を形成して配設されている。なお、化石燃料ガス用ノズル部２２は、その後端部に雄ねじ２７が刻入されており、後述する連結部材３２が備える雌ねじ３６と螺合連結できるようになっている。
さらに、酸水素ガス用ノズル部１２と、該酸水素ガス用ノズル部１２のガイド通孔２０を介して挿通配置される化石燃料ガス用ノズル部２２とは、連結部材３２を介して一体的に組み合わされている。
すなわち、該連結部材３２は、その前端側外周面３３には雄ねじ３４が、中心部位には雌ねじ３６を備える螺孔３５がそれぞれ形成されており、雄ねじ３４を介することで酸水素ガス用ノズル部１２の雌ねじ１９と、雌ねじ３６を介することで化石燃料ガス用ノズル部２２の雄ねじ２７とそれぞれ螺合させることができるようになっている。なお、連結部材３２が備える螺孔３５は、後端側が前端側より大径に形成されている。
一方、図２は、第２の発明の一例につき、その作動状況ととともに示す説明図であり、そのうちの（ａ）は、ガスバーナー装置の全体構成例を、（ｂ）は、自動点火手段をＯＮとした時点の状態を、（ｃ）は、酸水素ガスの燃焼開始時の状態を、（ｄ）は、酸水素ガスと化石燃料ガスとの混焼開始時の状態を、（ｅ）は、混焼後の火炎温度を検知して自動点火手段をＯＦＦとした時点の状態をそれぞれ示す。
同図によれば、ガスバーナー装置４１は、図１に示す異種ガス混焼用ノズル体１１と、該異種ガス混焼用ノズル体１１の先端側近傍位置に配置される自動着火手段４２と、該自動着火手段４２を点滅制御するための制御信号を得る火炎温度検知手段４５と、化石燃料ガス用ノズル部２２に対し大径導入口２５側から化石燃料ガスを制御可能に供給する化石燃料ガス供給手段５２と、化石燃料ガス用ノズル部２２の大径導入口側から空気を送り込む送風手段６２と、異種ガス混焼用ノズル体１１における酸水素ガス用ノズル部１２との間に逆火防止手段７５を介在させて大径供給口１７から酸水素ガスを制御可能に供給する酸水素ガス供給手段７２と、電源投入後にこれら各構成要素を所定の手順で作動させ、最終的に火炎温度検知手段４５から得られる信号に基づいて自動着火手段４２を作動停止させて異種ガス混焼用ノズル体１１による異種ガスの混焼を制御するバーナー制御手段８２とでその全体が構成されている。なお、図中の符号４７は、ガスバーナー装置４１の本体部分を覆うケーシングを示す。また、バーナー制御手段８２側から引き出されている無矢印の細い破線は、信号の送受関係を、矢印付きの太い破線は、現在信号の送り先をそれぞれ示す。
この場合、電源の投入によりバーナー制御手段８２は、図２（ｂ）に示すように、まず、送風手段６２のモータ６３に対し信号を送ってシッコロファンなどからなるファン６４を回転させる。バーナー制御手段８２は、ファン６４の回転開始からやや遅れて変圧トランス４３側に信号を送り、例えば着火プラグなどからなる自動着火手段４２が異種ガス混焼用ノズル体１１の前端方向に向けて高圧放電する。
バーナー制御手段８２は、自動着火手段４２を高圧放電させると同時に、酸水素ガス供給手段７２側に信号を送り、その供給路７６中に介在させてある２個の電磁弁７３，７４を開く。
異種ガス混焼用ノズル体１１における酸水素ガス用ノズル部１２は、電磁弁７３，７４が開くと矢印付きの供給路７６として示されるルートで供給されて小径噴出口１４から酸水素ガスを噴出させ、自動着火手段４２により着火されて図２（ｃ）に示すように、燃焼速度の速いシャープな初期火炎Ｆ１を生成する。なお、酸水素ガス用ノズル部１２と電磁弁７３との間の供給路７６中には、逆火防止手段７５を介在させてあるので、逆進する火炎を確実に遮断することができる。
また、酸水素ガス用ノズル部１２が各小径噴出口１４と連通する小径供給路１５と、これら各小径供給路１５の上流側と大径供給口１７との間に形成された酸水素ガス貯留部１８とを備えている場合には、該酸水素ガス貯留部１８内に酸水素ガスを送り込んだ上で、各小径噴出口１４に等圧で送り出すことができるので、燃焼速度の速いよりシャープな初期火炎Ｆ１を生成することができる。
次いで、バーナー制御手段８２は、化石燃料ガス供給手段５２側に信号を送り、その供給路５５中に介在させてある２個の電磁弁５３，５４を開く。
異種ガス混焼用ノズル体１１における化石燃料ガス用ノズル部２２は、電磁弁５３，５４が開くと矢印付きの供給路５５として示されるルートで供給されて小径噴気口２４から化石燃料ガスを初期火炎Ｆ１中に噴出させ、図２（ｄ）に示すようにより強く増幅された本火炎Ｆ２が生成される。
火炎温度検知手段４５は、酸水素ガスと化石燃料ガスとが混焼して本火炎Ｆ２が完全燃焼状態に至ると、その温度を検知して図２（ｄ）に示すようにバーナー制御手段８２に信号を送り、該バーナー制御手段８２は変圧トランス４３側に停止信号を送り、自動着火手段４２をＯＦＦにする。
かくして、ガスバーナー装置４１は、異種ガス混焼用ノズル体１１側に酸水素ガスと化石燃料ガスとが供給される限り、その混焼を安定的に継続させて所望する加温処理を円滑に行うことができることになる。
つまり、第２の発明によれば、異なるルートから各別に供給される酸水素ガスと化石燃料ガスとを異種ガス混焼用ノズル体１１から圧力差が生じないように噴出させて円滑に混焼させることで、酸水素ガスによる助燃作用のもとで化石燃料ガスの消費量を減らして高温の火炎を生成することができるので、それだけ排気ガスの量を減らしながら燃料コストを低減することができる。
以上は、本発明を図面に基づいて説明したものであり、その具体的な内容はこれに限られるものではない。例えば、酸水素ガス用ノズル部１２がその先端面１３に備える小径噴出口１４は、図示例では計６個となっているが、所望に応じその他の複数個とすることもできる。また、本発明で用いられる化石燃料ガスには、石炭ガス、天然ガスおよび液化石油ガスが含まれる。
１１ 異種ガス混焼用ノズル体
１２ 酸水素ガス用ノズル部
１３ 先端面
１４ 小径噴出口
１５ 小径供給路
１６ 周側面
１７ 大径供給口
１８ 酸水素ガス貯留部
１９ 雌ねじ
２０ ガイド通孔
２２ 化石燃料ガス用ノズル部
２３ 先端面
２４ 小径噴気口
２５ 大径導入口
２６ 内部隔室
２７ 雄ねじ
３２ 連結部材
３３ 前端側外周面
３４ 雄ねじ
３５ 螺孔
３６ 雌ねじ
４１ ガスバーナー装置
４２ 自動着火手段
４３ 変圧トランス
４５ 火炎温度検知手段
４７ ケーシング
５２ 化石燃料ガス供給手段
５３，５４ 電磁弁
５５ 供給路
６２ 送風手段
６３ モータ
６４ ファン
７２ 酸水素ガス供給手段
７３，７４ 電磁弁
７５ 逆火防止手段
７６ 供給路
８２ バーナー制御手段
Ｆ１ 初期火炎
Ｆ２ 本火炎
１２ 酸水素ガス用ノズル部
１３ 先端面
１４ 小径噴出口
１５ 小径供給路
１６ 周側面
１７ 大径供給口
１８ 酸水素ガス貯留部
１９ 雌ねじ
２０ ガイド通孔
２２ 化石燃料ガス用ノズル部
２３ 先端面
２４ 小径噴気口
２５ 大径導入口
２６ 内部隔室
２７ 雄ねじ
３２ 連結部材
３３ 前端側外周面
３４ 雄ねじ
３５ 螺孔
３６ 雌ねじ
４１ ガスバーナー装置
４２ 自動着火手段
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４７ ケーシング
５２ 化石燃料ガス供給手段
５３，５４ 電磁弁
５５ 供給路
６２ 送風手段
６３ モータ
６４ ファン
７２ 酸水素ガス供給手段
７３，７４ 電磁弁
７５ 逆火防止手段
７６ 供給路
８２ バーナー制御手段
Ｆ１ 初期火炎
Ｆ２ 本火炎
Claims (3)
- 先端面の周方向に複数個の小径噴出口を有し、かつ、これら各小径噴出口と連通させて酸水素ガスが供給される大径供給口をその周側面側に備える略円柱状の酸水素ガス用ノズル部と、
該酸水素ガス用ノズル部の長さ方向での中心部位に内部隔室として独立させてその先端面の中心位置に小径噴気口を、該小径噴気口と連通する後端側に燃料ガスが導入される大径導入口を備える略円筒状の化石燃料ガス用ノズル部とを一体的に組み合わせたことを特徴とする異種ガス混焼用ノズル体。 - 前記酸水素ガス用ノズル部は、前記小径噴出口と各別に連通してその長さ方向に形成された小径供給路と、これら各小径供給路の上流側と前記大径供給口との間に形成された酸水素ガス貯留部とを備える請求項１に記載の異種ガス混焼用ノズル体。
- 請求項１または２に記載の異種ガス混焼用ノズル体と、該異種ガス混焼用ノズル体の先端側近傍位置に配置される自動着火手段と、該自動着火手段を点滅制御するための制御信号を得る火炎温度検知手段と、異種ガス混焼用ノズル体における前記化石燃料ガス用ノズル部に対し前記大径導入口側から化石燃料ガスを制御可能に供給する化石燃料ガス供給手段と、化石燃料ガス用ノズル部の前記大径導入口側から空気を送り込む送風手段と、異種ガス混焼用ノズル体における前記酸水素ガス用ノズル部との間に逆火防止手段を介在させて前記大径供給口から酸水素ガスを制御可能に供給する酸水素ガス供給手段と、電源投入後にこれら各構成要素を所定の手順で作動させ、最終的に前記火炎温度検知手段から得られる信号に基づいて前記着火手段を作動停止させて前記異種ガス混焼用ノズル体による異種ガスの混焼を制御するバーナー制御手段とで構成したことを特徴とするガスバーナー装置。
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2008
- 2008-09-16 JP JP2008236201A patent/JP2010071477A/ja active Pending
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