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ラインバーナ
説明

ラインバーナ

【課題】パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱する。
【解決手段】一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて前記ガス燃料を案内するガス配管と4、当該ガス配管4の内壁面4cから外壁面4dに貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔5とを備えるラインバーナであって、噴出孔5の内壁面は、ガス配管4の内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がると共に当該ガス配管4の外壁面4dに接続する傾斜面領域Raを有している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラインバーナに関するものである。
【背景技術】
【0002】
火力発電所等で用いられるボイラでは、多くのパネル部材同士が溶接されている。例えば、ボイラの炉壁は、複数の水管と水管の間に配置されるフィンとによって形成される水冷壁とされており、上記水管とフィンとが一体化されたパネル部材を複数溶接することによって全体が形成されている。
【0003】
このようなパネル部材同士を溶接する場合には、溶接のときの熱影響による変形等を防止するため、パネル部材同士の接合対象部分を予熱している。例えば、特許文献1には、パネル部材同士の接合対象部分を予熱するためのラインバーナが開示されている。このラインバーナは、管軸方向に複数の噴出孔が設けられた長尺なガス配管を備えており、噴出孔からガス燃料を噴出して燃焼させることによって管軸方向に複数の火炎を形成する。このため、一方向に長いパネル部材同士の接合対象部分を一度に予熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭56−30519号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ガス燃料としては、一般的にプロパンガス等の炭化水素が含まれたガスが用いられる。このため、ガス燃料を燃焼させた場合には煤が発生し、当該煤が噴出孔に付着する。このような煤が堆積すると、噴出孔の開口面積が徐々に小さくなることによってガス燃料の噴出量が減少し、火力が低下する。煤の堆積量は噴出孔ごとに異なるため、噴出孔ごとに火力のばらつきが生じ、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することができなくなる。
【0006】
また、従来のラインバーナにおいては、形成された複数の火炎の一部が吹き消える場合もあった。このような場合には、均等間隔に配列されるべき複数の火炎の一部が消えることから、火炎の配列間隔がばらつくこととなり、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することができなくなる。
【0007】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【0009】
第1の発明は、一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて上記ガス燃料を案内するガス配管と、当該ガス配管の内壁面から外壁面に貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔とを備えるラインバーナであって、上記噴出孔の内壁面が、上記ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有しているという構成を採用する。
【0010】
第2の発明は、上記第1の発明において、上記ガス配管に立設されると共に上記ガス燃料の噴出方向から見て上記噴出孔を囲う火口と、当該火口の根元に設けられると共に上記ガス燃料の噴出方向から見て上記噴出孔を挟んで両側に設けられる2つの開口部とを備えるという構成を採用する。
【0011】
第3の発明は、上記第2の発明において、上記ガス燃料に空気を混合して上記ガス配管の一方の端部から当該ガス配管に供給する混合気供給部を備えるという構成を採用する。
【0012】
第4の発明は、上記第1〜第3いずれかの発明において、上記ガス配管の一方の端部から他方の端部に向かうに連れて上記噴出孔の径が大きくなるという構成を採用する。
【発明の効果】
【0013】
本発明においては、ガス配管に設けられる噴出孔の内壁面が、ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有している。つまり、噴出孔のガス配管の外壁面側の端部が連続的に拡径されている。
従来の円柱状の噴出孔においては、下流側の端部(すなわちガス配管の外壁面側の端部)において煤が付着し易い。本発明では、従来、煤が付着し易い部分に上記傾斜面領域が形成されて拡径されているため、噴出孔の内壁面への煤の付着を抑制することができる。
したがって、本発明によれば、いずれかの噴出孔におけるガス燃料の噴出量が減少して火力が低下することを防止し、全ての噴出孔に対して形成される火炎の火力を均一とすることができる。よって、本発明によれば、パネル部材を溶接する前にパネル部材の接合対象部分を予熱するラインバーナにおいて、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の一実施形態におけるラインバーナの概略構成を示す側面図であり、(a)がガス配管の下降された様子を示す側面図であり、(b)がガス配管の上昇された様子を示す側面図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるラインバーナが備えるガス配管と火口とを分離させて示すガス配管の一部を含む拡大斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態におけるラインバーナが備えるガス配管の一部及び火口を含む拡大断面図である。
【図4】本発明の一実施形態におけるラインバーナにおける火口を省略したガス配管の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して、本発明に係るラインバーナの一実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0016】
図1は、本実施形態のラインバーナ1の概略構成を示す側面図であり、(a)が後述するガス配管の下降された様子を示す側面図であり、(b)がガス配管の上昇された様子を示す側面図である。この図に示すように、ラインバーナ1は、架台2と、昇降機構3と、ガス配管4と、噴出孔5(図2〜図4参照)と、火口6と、空気取込口7(開口部)と、開閉バルブ8と、混合気供給部9とを備えている。
【0017】
架台2は、ラインバーナ1の基礎となる台であり、車輪を備える脚部2aと、脚部2aに支えられる台部2bとを備えている。図1に示すように、この台部2bは、昇降機構3、ガス配管4、火口6、開閉バルブ8を支持している。
また、架台2は、台部2b上に立設される支持台2cを備えている。この支持台2cは、ガス配管4の管軸方向(図1における左右方向)に離間して2つ備えられており、昇降機構3によって昇降自在とされるガス配管4が下降された場合に当該ガス配管4を下方から支える。
このように架台2の脚部2aが車輪を備えることから、ラインバーナ1は、工場等の床面上を移動することが可能となっている。
【0018】
昇降機構3は、架台2の台部2b上に設けられており、ガス配管4の管軸方向に離間された2つのリンク機構3a,3bによって構成されている。各リンク機構3a,3bは、架台2の台部2bとガス配管4とを繋ぐリンク棒3cと、当該リンク棒3cを架台2の台部2bに回動自在に連結するリンクピン3dと、リンク棒3cをガス配管4に回動自在に連結するリンクピン3eとから構成されている。このような昇降機構3では、リンク棒3cが水平姿勢とされることによって図1(a)に示すようにガス配管4を下降させ、リンク棒3cが直立姿勢とされることによって図1(b)に示すようにガス配管4を上昇させる。
【0019】
ガス配管4は、昇降機構3を介して架台2に支持される直管であり、管軸が水平姿勢となるように姿勢設定されている。このガス配管4は、一方の端部4aから混合気Y(ガス燃料)が供給され、この混合気Yを他方の端部4bに向けて案内する。
【0020】
噴出孔5、火口6及び空気取込口7の説明は、図2〜図4を参照して行う。なお、図2は、ガス配管4の一部を含む拡大斜視図であり、説明の理解を容易とするためにガス配管4と火口6とを分離させて図示している。また、図3は、ガス配管4の一部及び火口6を含む拡大縦断面図である。また、図4は、火口を省略したガス配管4の平面図である。
【0021】
噴出孔5は、図2及び図3に示すように、上方に向けて混合気Yが噴出されるように、ガス配管4の内壁面4cから外壁面4dに貫通して設けられている。この噴出孔5は、ガス配管4の内壁面4c側から外壁面4d側に真っ直ぐ延びる略円柱形状の下部5aと、内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がる略円錐形状の上部5bとによって形成されている。このように噴出孔5の上部5bが略円錐形状とされていることから、略円錐形状の上部5bの内壁面は、内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がるように傾斜された傾斜面領域Raとされている。つまり、本実施形態において噴出孔5の内壁面は、噴出孔5における混合気Yの流れ方向に対して傾斜すると共にガス配管4の外壁面4dに接続する傾斜面領域Raを有している。
【0022】
この噴出孔5は、図4に示すように、ガス配管4の管軸方向に等間隔で複数設けられている。また、噴出孔5の径D(噴出孔5の下部5aの直径)は、ガス配管4の一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて連続的に大きくなっている。なお、本実施形態においては、1つ隣合に進むに連れて噴出孔5の径Dが同じ比率で大きくなっている。
この結果、図4に示すように、ガス配管4の最も端部4a(混合気Yが供給される端部)側に配置された噴出孔51の径D1よりも、ガス配管4の中央部に配置された噴出孔52の径D2の方が大きく、当該噴出孔52の径D2よりも、ガス配管4の最も端部4b(混合気Yが供給される端部からと反対側に位置する端部)に配置された噴出孔53の径D3の方が大きくなっている。
【0023】
ガス配管4中を流れる混合気Yの流量は、混合気Yが噴出孔5から徐々に抜けるため、一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて徐々に減少する。このため、ガス配管4内の内圧は、一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて徐々に低下する。このため、仮に全ての噴出孔5の径Dが同一であるとすると、内圧の高い領域(混合気Yが供給される側に近い領域)に配置される噴出孔5から噴出される混合気Yの流量が多くなり、内圧の低い領域(混合気Yが供給される側から遠い領域)に配置される噴出孔5から噴出される混合気Yの流量が少なくなる。これに対して、本実施形態においては、噴出孔5の径Dがガス配管4の一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて連続的に大きくなっているため、全ての噴出孔5の径Dが同一である場合と比較して、混合気Yが供給される側に近い領域に配置される噴出孔5から噴出される混合気Yの流量が抑えられ、混合気Yが供給される側から遠い領域に配置される噴出孔5から噴出される混合気Yの流量が増やされる。結果、全ての噴出孔5から噴出される混合気Yの流量を均等化される。
【0024】
火口6は、ガス配管4に立設されると共に両端が開口端とされた円筒部材である。この火口6は、噴出孔5における混合気Yの噴出方向から見て噴出孔5を囲っている。なお、全ての噴出孔5を囲うようにして複数の火口6がガス配管4上に設けられている。
【0025】
空気取込口7は、火口6の根元に設けられており、噴出孔5からの混合気Yの噴出方向から見て、噴出孔5を挟んで両側に設けられている。つまり、1つの火口6に対して、2つの空気取込口7が設けられている。これらの空気取込口7から火口6の内部に外気(空気)が取り込まれる。このように空気取込口7から火口6の内部に外気が供給されることによって、噴出孔5の上方に形成される火炎に対して酸素が供給され、火炎を安定させることができる。
【0026】
図1に戻り、開閉バルブ8は、ガス配管4の上流側と、ガス配管4の途中部位に設けられており、設置箇所より後流側への混合気Yの流れを止めるためのものである。なお、開閉バルブ8として、ガス配管4の上流側に設けられる元バルブ8aと、ガス配管4の途中部位に一方の端部4a側から順に所定間隔で配列される第1開閉バルブ8b〜第4開閉バルブ8eとが設置されている。元バルブ8aが閉鎖されると、ガス配管4全体への混合気Yの供給が停止される。第1開閉バルブ8bのみが閉鎖されると、当該第1開閉バルブ8bより上流側の第1領域R1のみに混合気Yが供給されて第1領域R1に配置される火口6に火炎が形成される。また、第2開閉バルブ8cのみが閉鎖されると、上記第1領域R1と、第1開閉バルブ8bから第2開閉バルブ8cまでの第2領域R2とに混合気Yが供給されて第1領域R1及び第2領域R2に配置される火口6に火炎が形成される。また、第3開閉バルブ8dのみが閉鎖されると、上記第1領域R1及び上記第2領域R2と、第2開閉バルブ8cから第3開閉バルブ8dまでの第3領域R3とに混合気Yが供給されて第1領域R1、第2領域R2及び第3領域R3に配置される火口6に火炎が形成される。また、第4開閉バルブ8eのみが閉鎖されると、上記第1領域R1、第2領域R2及び第3領域R3と、第3開閉バルブ8dから第4開閉バルブ8eまでの第4領域R4とに混合気Yが供給されて第1領域R1、第2領域R2、第3領域R3及び第4領域R4に配置される火口6に火炎が形成される。また、全ての開閉バルブ8が開放されると、第1領域R1、第2領域R2、第3領域R3及び第4領域R4と、第4開閉バルブ8eの下流側の第5領域R5とに混合気Yが供給され、全ての火口6に火炎が形成される。
【0027】
混合気供給部9は、プロパンガスに空気を混合して生成した混合気Yをガス配管4の一方の端部4a側から当該ガス配管4に供給するものである。つまり、混合気供給部9は、プロパンガスのみからなる場合と比較して酸素濃度の高い混合気Yを生成して、この酸素濃度の高い混合気Yをガス配管4に供給する。
【0028】
次に、本実施形態のラインバーナ1の動作と効果について説明する。
まず、仮付けされたパネル部材同士の接合対象部分の下方にラインバーナ1が配置される。続いて、当該接合対象部分の高さに応じて昇降機構3によってガス配管4の高さを調節し、接合対象部分の長さに応じて開閉バルブ8を開閉する。なお、ここでは、全ての開閉バルブ8を開放するものとする。
このように全ての開閉バルブ8が開放されると、混合気供給部9から吐出された混合気Yが一方の端部4a側からガス配管4の全域に案内され、全ての噴出孔5から混合気Yが噴出する。
そして、不図示の着火装置によって着火を行うことにより、全ての火口6に火炎が形成される。この火炎には、噴出孔5から供給される混合気Yに加え、火口6に形成された空気取込口7から火口6の内部に取り込まれる空気が供給される。このため、火炎に対して十分な量の空気が供給されて火炎が安定する。
【0029】
ここで、本実施形態のラインバーナ1においては、ガス配管4に設けられる噴出孔5の内壁面が、ガス配管4の内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がると共に当該ガス配管4の外壁面4dに接続する傾斜面領域Raを有している。つまり、噴出孔5のガス配管4の外壁面4d側の端部が連続的に拡径されている。
従来の円柱状の噴出孔においては、下流側の端部(すなわちガス配管の外壁面側の端部)において煤が付着し易い。本実施形態のラインバーナ1では、従来、煤が付着し易い部分に上記傾斜面領域Raが形成されて拡径されているため、噴出孔5の内壁面への煤の付着を抑制することができる。
したがって、本実施形態のラインバーナ1によれば、いずれかの噴出孔5における混合気Yの噴出量が減少して火力が低下することを防止し、全ての噴出孔5における火力を均一にすることができる。よって、本実施形態のラインバーナ1によれば、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【0030】
また、本実施形態のラインバーナ1においては、2つの空気取込口7が設けられた火口6を備えている。従来の火口では、混合気Yの噴出方向から見て噴出孔5を中央として4つの空気取込口が設けられており、これだと火口の内部に取り込まれる空気の量が多くなりすぎ、火炎が吹き消される場合があった。一方、本実施形態のラインバーナ1によれば、空気取込口7の数が従来の火口よりも減少しているため、火口6の内部に取り込まれる空気の量を抑制し、火炎が吹き消されることを抑制することが可能となる。したがって、本実施形態のラインバーナ1によれば、火炎の配列間隔がばらつくことを防止し、パネル部材同士の接合対象部分を均一に加熱することが可能となる。
【0031】
一方、火口6に設けられる空気取込口7の数が従来の火口に対して減少することから、火炎に供給される酸素量が減少し、火力が低下する可能性がある。これに対して、本実施形態のラインバーナ1においては、混合気供給部9によって混合気Yに空気が混合されている。このため、空気取込口7の数が減ったことによる酸素量の減少を、混合気
に含まれる空気の酸素にて補うことができ、火力の低下を防止することができる。
【0032】
また、本実施形態のラインバーナ1においては、噴出孔5の径Dがガス配管4の一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて連続的に大きくなっている。このため、上述したように、全ての噴出孔5の径Dが同一である場合と比較して、複数の噴出孔5から噴出される混合気Yの流量が均一化される。したがって、本実施形態のラインバーナ1においては、各火口6における火力を均一化することができ、パネル部材同士の接合対象部分をより均一に加熱することが可能となる。
【0033】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態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、本発明の趣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。
【0034】
例えば、上記実施形態においては、噴出孔5の上部5bのみが、ガス配管4の内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がる形状とした。つまり、上記実施形態においては、噴出孔5の内壁面のうち、上部5bに相当する箇所のみが傾斜面領域Raである構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、噴出孔5の全体がガス配管4の内壁面4c側から外壁面4d側に向けて広がる形状とし、噴出孔5の内壁面の全体が傾斜面領域となる構成を採用することも可能である。
【0035】
また、上記実施形態においては、噴出孔5の径Dが、ガス配管4の一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて連続的に大きくなる構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、噴出孔5の径Dをガス配管4の一方の端部4aから他方の端部4bに向かうに連れて段階的に大きくなる構成を採用することもできる。例えば、図1に示す第1領域R1〜第5領域R5の領域が変わるごとに段階的に噴出孔5の径Dを大きくするようにしても良い。
【0036】
また、例えば、空気取込口7と噴出孔5との間に、空気取込口7から流入する空気の流れを堰き止め、流入する空気の流速を低減させる壁部を設けるようにしても良い。これによって、火口6内での流れが遅くなり、火炎が噴き消えることをより防止することが可能となる。
【符号の説明】
【0037】
1……ラインバーナ、2……架台、3……昇降機構、4……ガス配管、4a……一方の端部、4b……他方の端部、4c……内壁面、4d……外壁面、5,51,52,53……噴出孔、5a……下部、5b……上部、6……火口、7……空気取込口(開口部)、8……開閉バルブ、9……混合気供給部、D,D1,D2,D3……径、Y……混合気(ガス燃料)、Ra……傾斜面領域

【特許請求の範囲】
【請求項1】
一方の端部からガス燃料が供給されると共に他方の端部に向けて前記ガス燃料を案内するガス配管と、当該ガス配管の内壁面から外壁面に貫通すると共に管軸方向に複数設けられる噴出孔とを備えるラインバーナであって、
前記噴出孔の内壁面は、前記ガス配管の内壁面側から外壁面側に向けて広がると共に当該ガス配管の外壁面に接続する傾斜面領域を有していることを特徴とするラインバーナ。
【請求項2】
前記ガス配管に立設されると共に前記ガス燃料の噴出方向から見て前記噴出孔を囲う火口と、
当該火口の根元に設けられると共に前記ガス燃料の噴出方向から見て前記噴出孔を挟んで両側に設けられる2つの開口部と
を備えることを特徴とする請求項1記載のラインバーナ。
【請求項3】
前記ガス燃料に空気を混合して前記ガス配管の一方の端部から当該ガス配管に供給する混合気供給部を備えることを特徴とする請求項2記載のラインバーナ。
【請求項4】
前記ガス配管の一方の端部から他方の端部に向かうに連れて前記噴出孔の径が大きくなることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載のラインバーナ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−96583(P2013−96583A)
【公開日】平成25年5月20日(2013.5.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−236635(P2011−236635)
【出願日】平成23年10月28日(2011.10.28)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【Fターム(参考)】