(57)【要約】【課題】より安定的に運用することが可能な燃焼器、及び燃焼器アレイを提供する。【解決手段】燃焼器１は、軸線Ｏに沿って延びて先端１１Ｔに開口するノズル１１を形成する先端部３１と、先端部３１の後方で、ノズル１１から後方に向かうに従って次第に前軸線Ｏの径方向外側に広がることで、空気と燃料を混合する混合空間３２Ｖを画成する混合面Ｓ１を有する中間部３２と、中間部３２の後方で、外部から燃料が供給される燃料空間３３Ｖを形成する基端部３３と、基端部３３を軸線Ｏ方向に貫通して先端が混合空間３２Ｖに連通するとともに、軸線Ｏを囲うように軸線Ｏの周方向に複数が配列され、それぞれの軸線の径方向内側に燃料空間３３Ｖと連通する燃料供給孔４０が形成された空気導入管１２と、を備える。【選択図】図２
2020143888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びて先端に開口するノズルを形成する先端部と、
該先端部の後方で、前記ノズルから後方に向かうに従って次第に前記軸線の径方向外側に広がることで、空気と燃料を混合する混合空間を画成する混合面を有する中間部と、
前記中間部の後方で、外部から燃料が供給される燃料空間を形成する基端部と、
前記基端部を前記軸線方向に貫通して先端が前記混合空間に連通するとともに、前記軸線を囲うように該軸線の周方向に複数が配列され、それぞれの前記軸線の径方向内側に前記燃料空間と連通する燃料供給孔が形成された空気導入管と、
を備える燃焼器。
【請求項２】
前記混合面は、前記軸線を含む断面視において、前記軸線の径方向外側に凸となるように湾曲している請求項１に記載の燃焼器。
【請求項３】
前記ノズルは、前記先端側から後方に向かうに従って、前記軸線に対して径方向に偏心しながら延びている請求項１又は２に記載の燃焼器。
【請求項４】
前記空気導入管は、前記中間部側から後方に向かうに従って、前記軸線と平行に延びる副軸線に対して径方向に偏心しながら延びている請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項５】
前記空気導入管は、前記中間部側から後方に向かうに従って、前記軸線の周方向一方側から他方側に向かうように捻れている請求項１から３のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項６】
前記先端部における前記ノズルよりも外周側の部分に、中空部としての肉抜き部が形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項７】
前記基端部の前方側に設けられ、前記軸線に沿って前記混合空間内に突出する突出部をさらに有し、前記燃料供給孔は、該突出部の外周面に形成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の燃焼器。
【請求項８】
軸線に沿って延びて先端に開口するノズルを形成する先端部と、
該先端部の後方で、前記軸線に交差する方向に向かって前記ノズルから広がる混合空間を形成する中間部と、
前記中間部の後方で、外部から燃料が供給される燃料空間を形成する基端部と、
前記基端部を前記軸線方向に貫通して先端が前記混合空間に連通するとともに、前記軸線を囲うように該軸線の周方向に複数が配列された空気導入管と、
を備え、
前記基端部における複数の前記空気導入管に囲まれた部分の前記先端側を向く面には、前記燃料空間と前記混合空間とを連通する燃料供給孔が形成され、
前記先端側を向く面には、軸線方向に延びて前記燃料供給孔を外周側から覆うとともに、前記混合空間と連通する空気孔が形成された延長筒部が設けられている燃焼器。
【請求項９】
前記軸線に直交する面内に複数配列された請求項１から８のいずれか一項に記載の燃焼器を有する燃焼器アレイ。
【請求項１０】
前記複数の燃焼器は、前記軸線に直交する面内で互いに等間隔をあけて格子状に配列されている請求項９に記載の燃焼器アレイ。
【請求項１１】
前記複数の燃焼器は、前記軸線方向から見てそれぞれ六角形状をなし、その端面同士が当接することでハニカム状に配列されている請求項９に記載の燃焼器アレイ。
【請求項１２】
前記複数の燃焼器が、円環状に配列されている請求項９に記載の燃焼器アレイ。
【請求項１３】
前記複数の燃焼器が、前記軸線に直交する面内で、互いの前記軸線の位置が異なるように千鳥状に配列されている請求項９に記載の燃焼器アレイ。
【請求項１４】
前記複数の燃焼器が、一方から他方に向かって凸となる曲面の凹面に沿って配列されている請求項９に記載の燃焼器アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼器、及び燃焼器アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、燃焼器では、燃料ノズルから噴射された燃料を筒状体の内部で混合及び燃焼させることで、当該筒状体の内部に火炎が形成される。より具体的には、燃料ノズルとしては、燃焼器の中心軸上に配置された第一のノズルと、この第一のノズルを中心に周方向に配置された複数の第二のノズルと、が含まれる。第一のノズルからは燃料が噴射されて、周囲の空気と混合し、燃焼することで拡散火炎が形成される。一方で、第二のノズルからは、燃料と空気が予め混合された予混合気が噴出される。この予混合気に拡散火炎がふれることで、予混合火炎が形成される。
【０００３】
ここで、上記のような燃焼器では、上記第一のノズルを起点として、軸線方向に延びる一つの予混合火炎が形成される。このため、火炎の長さが軸線方向に長くなる傾向にある。火炎の長さが長くなると、燃焼器内での火炎の滞留時間も長くなるため、ＮＯｘの生成が促されてしまう可能性がある。そこで、出力を維持しながらも、火炎の長さを短くすることが可能な燃焼器に対する要請が高まっている。
【０００４】
このように、火炎を短くすることが可能な燃焼器として、例えば下記特許文献１に記載された装置が提唱されている。特許文献１に記載された燃焼器は、互いに同一の方向に延びる複数のチューブを有している。各チューブの内周面には、燃料を噴射する燃料供給孔が形成されており、上流側から流れてきた空気と燃料とを混合して、チューブの先端から吹き出す。この混合気に着火することで、各チューブの先端を起点として、短い火炎が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８１１２９９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載された燃焼器では、チューブの内周面から燃料が供給される構成を採っている。このため、チューブ内周面に沿って、他の領域に比べて燃料濃度の高い領域が形成されてしまう。これにより、火炎が上流側に逆流する現象（逆火、フラッシュバック）が生じてしまう可能性がある。その結果、燃焼器の安定的な運用に支障を来たす虞がある。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運用することが可能な燃焼器、及び燃焼器アレイ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】
【０００８】
本発明の一態様に係る燃焼器は、軸線に沿って延びて先端に開口するノズルを形成する先端部と、該先端部の後方で、前記ノズルから後方に向かうに従って次第に前記軸線の径方向外側に広がることで、空気と燃料を混合する混合空間を画成する混合面を有する中間部と、前記中間部の後方で、外部から燃料が供給される燃料空間を形成する基端部と、前記基端部を前記軸線方向に貫通して先端が前記混合空間に連通するとともに、前記軸線を囲うように該軸線の周方向に複数が配列され、それぞれの前記軸線の径方向内側に前記燃料空間と連通する燃料供給孔が形成された空気導入管と、を備える。
【０００９】
上記構成によれば、空気導入管を通じて混合空間内に導かれた空気は、当該混合空間内で燃料と混合されて混合気を形成する。この混合気に着火することで、先端部のノズルから下流側に火炎が形成される。ここで、燃料供給孔は、複数の空気導入管の径方向内側の部分、つまり軸線に近接する部分にそれぞれ形成されている。したがって、混合空間内では、軸線に近い部分ほど燃料濃度が高くなる。さらに、ノズルはこの軸線に沿って延びていることから、ノズル下流側で形成される火炎領域では、軸線が通る領域で最も燃料濃度が高くなる。言い換えると、ノズルの内周面や、混合空間の内面、及び各空気導入管の径方向外側の面に沿う領域では、燃料濃度が相対的に低くなっている。その結果、これらの面に沿って逆火が生じる可能性を低減することができる。さらに、上記構成によれば、混合面が、ノズルから後方に向かうに従って次第に径方向外側に広がっている。言い換えると、混合面は、ノズルに向かって径方向外側から内側に次第に縮径している。したがって、例えば混合面が軸線の径方向に広がっている構成に比べて、燃料と空気との混合を促進しながら、これを緩やかに縮流させてノズルに向かわせることができる。その結果、混合空間内での圧力損失を低減することができる。
【００１０】
上記燃焼器では、前記混合面は、前記軸線を含む断面視において、前記軸線の径方向外側に凸となるように湾曲していてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、混合面が、軸線の径方向外側に凸となるように湾曲していることから、燃料と空気とをさらに緩やかに縮流させることができる。これにより、混合空間内での圧力損失をさらに低減することができる。
【００１２】
上記燃焼器では、前記ノズルは、前記先端側から後方に向かうに従って、前記軸線に対して径方向に偏心しながら延びていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、ノズルが、先端側から後方に向かうに従って、軸線に対して径方向に偏心しながら延びている。これにより、例えばノズルが軸線に沿って直線状に延びている場合に比べて、当該ノズル内における燃料と空気の流れにより多くの乱流成分を与えることができる。その結果、ノズル内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００１４】
上記燃焼器では、前記空気導入管は、前記中間部側から後方に向かうに従って、前記軸線と平行に延びる副軸線に対して径方向に偏心しながら延びていてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、空気導入管が、中間部側から後方に向かうに従って、空気導入管の中心軸である副軸線に対して径方向に偏心しながら延びている。これにより、例えば空気導入管が副軸線に沿って直線状に延びている場合に比べて、当該空気導入管内における空気の流れにより多くの乱流成分を与えることができる。その結果、混合空間内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００１６】
上記燃焼器では、前記空気導入管は、前記中間部側から後方に向かうに従って、前記軸線の周方向一方側から他方側に向かうように捻れていてもよい。
【００１７】
上記構成によれば、空気導入管が、中間部側から後方に向かうに従って、軸線の周方向一方側から方側に向かうように捻れている。これにより、空気導入管を通過する空気の流れに、周方向一方側から他方側に向かう旋回成分を与えることができる。その結果、混合空間内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００１８】
上記燃焼器では、前記先端部における前記ノズルよりも外周側の部分に、中空部としての肉抜き部が形成されていてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、先端部におけるノズルよりも外周側の部分には、中空部としての肉抜き部が形成されている。これにより、当該肉抜き部では、火炎の高温に曝された空気に対流を生じる。この対流により、ノズルから形成される火炎をより効果的に保炎することができる。
【００２０】
上記燃焼器では、前記基端部の前方側に設けられ、前記軸線に沿って前記混合空間内に突出する突出部をさらに有し、前記燃料供給孔は、該突出部の外周面に形成されていてもよい。
【００２１】
上記構成によれば、基端部の前方側に、軸線に沿って混合空間内に突出する突出部が設けられている。さらに、燃料供給孔は、この突出部の外周面に形成されている。これにより、混合空間内におけるノズルにより近い領域に燃料を供給することができる。その結果、混合空間内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００２２】
本発明の一態様に係る燃焼器は、軸線に沿って延びて先端に開口するノズルを形成する先端部と、該先端部の後方で、前記軸線に交差する方向に向かって前記ノズルから広がる混合空間を形成する中間部と、前記中間部の後方で、外部から燃料が供給される燃料空間を形成する基端部と、前記基端部を前記軸線方向に貫通して先端が前記混合空間に連通するとともに、前記軸線を囲うように該軸線の周方向に複数が配列された空気導入管と、を備え、前記基端部における複数の前記空気導入管に囲まれた部分の前記先端側を向く面には、前記燃料空間と前記混合空間とを連通する燃料供給孔が形成され、前記先端側を向く面には、軸線方向に延びて前記燃料供給孔を外周側から覆うとともに、前記混合空間と連通する空気孔が形成された延長筒部が設けられている。
【００２３】
上記構成によれば、空気導入管を通じて混合空間内に導かれた空気は、当該混合空間内で燃料と混合されて混合気を形成する。この混合気に着火することで、先端部のノズルから下流側に火炎が形成される。ここで、燃料供給孔は、基端部における複数の空気導入管に囲まれた部分の先端側を向く面に形成されている。即ち、燃料はこの燃料供給孔から軸線方向に噴射される。さらに、この燃料供給孔は、外周側から延長筒部によって覆われている。また、延長筒部には、混合空間と当該延長筒部の内周側の空間とを連通する空気孔が形成されている。これにより、延長筒部の内周側の空間で燃料と空気とを一定程度混合させた上で、混合空間にこの混合気を供給することができる。即ち、混合空間内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
さらに、燃料供給部が軸線に沿って設けられていることから、混合空間内では、軸線に近い部分ほど燃料濃度が高くなる。これにより、ノズル下流側で形成される火炎領域では、軸線が通る領域で最も燃料濃度が高くなる。言い換えると、ノズルの内周面や、混合空間の内面、及び各空気導入管の径方向外側の面に沿う領域では、燃料濃度が相対的に低くなっている。その結果、これらの面に沿って逆火が生じる可能性を低減することができる。
【００２４】
本発明の一態様に係る燃焼器アレイは、前記軸線に直交する面内に複数配列された請求項１から９のいずれか一項に記載の燃焼器を有する。
【００２５】
上記構成によれば、逆火が生じる可能性が低減された燃焼器を複数配列することにより、出力が高く、かつ安定的に運用することが可能な燃焼器アレイを提供することができる。
【００２６】
上記燃焼器アレイでは、前記複数の燃焼器は、前記軸線に直交する面内で格子状に配列されていてもよい。
【００２７】
上記燃焼器アレイでは、前記複数の燃焼器は、前記軸線方向から見てそれぞれ六角形状をなし、その端面同士が当接することでハニカム状に配列されていてもよい。
【００２８】
上記燃焼器アレイでは、前記複数の燃焼器が、円環状に配列されていてもよい。
【００２９】
上記燃焼器アレイでは、前記複数の燃焼器が、前記軸線に直交する面内で、互いの前記軸線の位置が異なるように千鳥状に配列されていてもよい。
【００３０】
上記燃焼器アレイでは、前記複数の燃焼器が、一方から他方に向かって凸となる曲面の凹面に沿って配列されていてもよい。
【００３１】
上記構成によれば、火炎の分布が均一化され、より安定した火炎を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、より安定的に運用することが可能な燃焼器、及び燃焼器アレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る燃焼器アレイの構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態に係る燃焼器の構成を示す平面図である。
【図７】本発明の第五実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第六実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第七実施形態に係る燃焼器の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る燃焼器アレイの第一変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る燃焼器アレイの第二変形例を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る燃焼器アレイの第三変形例を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る燃焼器アレイの第四変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について、図１と図２を参照して説明する。本実施形態に係る燃焼器アレイ１００は、複数の燃焼器１を備える。各燃焼器１は、小規模な火炎を形成する小型の装置である。即ち、燃焼器アレイ１００は、いわゆるマイクロフレーム燃焼器として構成されている。
【００３５】
より具体的には図１に示すように、燃焼器アレイ１００は、燃焼器１の中心軸である軸線Ｏに直交する面内で格子状に複数配列された複数（９つ）の燃焼器１を備えている。軸線Ｏ方向から見て、燃焼器１は矩形（正方形）の断面形状を有している。隣接する一対の燃焼器１は、互いの外面を隙間なく当接させている。
【００３６】
次いで、図２を参照して、燃焼器１の構成について説明する。なお、図１は、図のＡ−Ａ線における断面図である。図２に示すように、燃焼器１は、先端部３１と、中間部３２と、基端部３３と、空気導入管１２と、を備えている。
【００３７】
先端部３１には、軸線Ｏに沿って延びるとともに、先端１１Ｔが外部に向かって開口するノズル１１が形成されている。ノズル１１は、図１に示すように、軸線Ｏを中心とする円形の断面形状を有している。
【００３８】
軸線Ｏ方向において、先端部３１の先端１１Ｔとは反対側（後方端１１Ｒ）には、中間部３２が一体に設けられている。なお、以降の説明では、軸線Ｏ方向において、後方端１１Ｒから見て先端１１Ｔが位置する側を「前方」、「前方側」と呼び、その反対側を「後方」、「後方側」と呼ぶ。中間部３２の内部には、ノズル１１に連通された混合空間３２Ｖが形成されている。混合空間３２Ｖは、軸線Ｏに交差する方向（径方向）に向かって広がっている。より具体的には、混合空間３２Ｖは、ノズル１１の後方端１１Ｒから軸線Ｏに沿って後方に向かうに従って径方向外側に次第に拡径する円錐面状の混合面Ｓ１と、混合面Ｓ１の後方側の端縁から軸線Ｏに沿って円筒状に延びる筒状面Ｓ２とによって画成されている。つまり、混合空間３２Ｖは、後方側からノズル１１に向かって次第に縮径している。
【００３９】
中間部３２のさらに後方側には、基端部３３が一体に設けられている。基端部３３の内部には、中空部としての燃料空間３３Ｖが形成されている。燃料空間３３Ｖには、外部から供給された液体燃料が貯留されている。基端部３３における前方側を臨む面は、混合空間３２Ｖの筒状面Ｓ２に接続された環状面Ｓ３と、環状面Ｓ３の内周側に位置する中央面Ｓ４とによって構成されている。環状面Ｓ３と中央面Ｓ４とは軸線Ｏ方向において同一の位置に広がっている。また、環状面Ｓ３と中央面Ｓ４は、いずれも軸線Ｏに直交する方向に広がっている。
【００４０】
空気導入管１２は、基端部３３を軸線Ｏ方向に貫通する流路である。空気導入管１２を通じて、外部から供給された空気が上述の混合空間３２Ｖ内に導かれる。空気導入管１２は、軸線Ｏを囲うように、周方向に間隔をあけて複数（４つ）設けられている。各空気導入管１２は、軸線Ｏに平行に延びる副軸線Ｏ２に沿って延びている。空気導入管１２の内径は、副軸線Ｏ２方向の全域にわたって一定である。各空気導入管１２の前方側の端部は、上述の混合空間３２Ｖに連通している。各空気導入管１２の後方側の端部は、図示しない空気供給源に連通している。
【００４１】
これら複数の空気導入管１２の内周面のうち、軸線Ｏの径方向内側の部分である導入管内側面１２Ａには、それぞれ１つずつの燃料供給孔４０が形成されている。導入管内側面１２Ａとは、空気導入管１２を軸線Ｏ方向から見た場合に、軸線Ｏ側を臨む領域である。空気導入管１２の内周面のうち、この導入管内側面１２Ａを除く領域（即ち、軸線Ｏとは反対側を臨む領域）は、導入管外側面１２Ｂとされている。各燃料供給孔４０は、燃料空間３３Ｖと、空気導入管１２の内側の空間とを連通している。燃料空間３３Ｖに貯留された燃料は、この燃料供給孔４０を通じて空気導入管１２内に導かれる。
【００４２】
次いで、上述の燃焼器１の動作について説明する。燃焼器１を運転するに当たっては、当該燃焼器１にそれぞれ燃料と空気とを供給する。空気は、複数の空気導入管１２を通じて後方から前方に向かって流れる。この空気流中に、上述の燃料供給孔４０を通じて燃料空間３３Ｖから燃料が供給（噴霧）される。燃料は空気導入管１２における導入管内側面１２Ａに沿って後方から前方に向かって流れる。その後、燃料と空気は、混合空間３２Ｖ内で混ざり合うことで、予混合気を形成する。この時、導入管内側面１２Ａ、及び中央面Ｓ４を外側から覆うようにして、相対的に燃料濃度の高い領域（高濃度領域Ｘ）が形成される。予混合気は、混合空間３２Ｖの混合面Ｓ１によって案内されることで軸線Ｏの径方向内側に向かって縮流する。縮流した予混合気は、ノズル１１を通じて外部に導かれる。この予混合気に、不図示の着火装置によって着火することで、ノズル１１から前方に向かって延びる予混合火炎が形成される。このような現象が各燃焼器１で同時に発生することで、燃焼器アレイ１００は、複数の小規模な火炎を形成するマイクロフレーム燃焼器として動作する。
【００４３】
以上、説明したように、上記構成によれば、空気導入管１２を通じて混合空間３２Ｖ内に導かれた空気は、当該混合空間３２Ｖ内で燃料と混合されて予混合気を形成する。この予混合気に着火することで、先端部３１のノズル１１から下流側に火炎が形成される。ここで、燃料供給孔４０は、複数の空気導入管１２の径方向内側の部分、つまり軸線Ｏに近接する部分（導入管内側面１２Ａ）にそれぞれ形成されている。したがって、混合空間３２Ｖ内では、軸線Ｏに近い部分ほど燃料濃度が高くなる（高濃度領域Ｘが形成される）。さらに、ノズル１１はこの軸線Ｏを中心として延びていることから、ノズル１１の下流側で形成される火炎領域では、軸線Ｏが通る領域で最も燃料濃度が高くなる。言い換えると、ノズル１１の内周面や、混合空間３２Ｖの内面、及び各空気導入管１２の径方向外側の面（導入管外側面１２Ｂ）に沿う領域では、燃料濃度が相対的に低くなっている。その結果、これらの面に沿って逆火が生じる可能性を低減することができる。したがって、燃焼器１、及び燃焼器アレイ１００をより安定的に運用することができる。
【００４４】
さらに、上記構成によれば、混合面Ｓ１が、ノズル１１から後方に向かうに従って次第に径方向外側に広がっている。言い換えると、混合面Ｓ１は、ノズル１１に向かって径方向外側から内側に次第に縮径している。したがって、例えば混合面Ｓ１が軸線Ｏの径方向に広がっている構成に比べて、燃料と空気との混合を促進しながら、これを緩やかに縮流させてノズルに向かわせることができる。その結果、混合空間３２Ｖ内での圧力損失を低減することができる。したがって、燃焼器１、及び燃焼器アレイ１００をさらに安定的に運用することができる。
【００４５】
加えて、上記構成によれば、逆火が生じる可能性が低減された燃焼器１を複数配列することにより、出力が高く、かつ安定的に運用することが可能な燃焼器アレイ１００を提供することができる。特に、上記構成によれば、複数の燃焼器１が、軸線Ｏに直交する面内で格子状に配列されている。これにより、軸線Ｏに直交する面内における火炎の分布が均一化され、より安定した火炎を得ることが可能となる。
【００４６】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００４７】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図３を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図３に示すように、本実施形態に係る燃焼器１では、混合面Ｓ１ｂの形状が、上記第一実施形態とは異なっている。混合面Ｓ１ｂは、軸線Ｏを含む断面視において、軸線Ｏの径方向外側に向かって凸となるように湾曲する曲面状をなしている。また、この混合面Ｓ１ｂは、後方側に位置する筒状面Ｓ２と滑らかに接続されている。
【００４８】
上記構成によれば、混合面Ｓ１ｂが、軸線Ｏの径方向外側に凸となるように湾曲していることから、燃料と空気とをさらに緩やかに縮流させることができる。これにより、混合空間３２Ｖ内での圧力損失をさらに低減することができる。
【００４９】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００５０】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図４を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図４に示すように、本実施形態に係る燃焼器１では、ノズル１１ｂ、及び空気導入管１２ｂの形状が上記の各実施形態とは異なっている。ノズル１１ｂは、先端１１Ｔから後方端１１Ｒに向かうに従って、軸線Ｏに対して径方向に偏心しながら延びている。より具体的には、ノズル１１ｂは、軸線Ｏに対して偏心している部分（偏心部Ｅ１）と、軸線Ｏを中心とする部分（正心部Ｃ１）とが交互に連なることで形成されている。また、これら偏心部Ｅ１と正心部Ｃ１とは滑らかな曲面状に接続されている。
【００５１】
さらに、空気導入管１２ｂは、中間部３２側から後方に向かうに従って、副軸線Ｏ２に対して径方向に偏心しながら延びている。より具体的には、空気導入管１２ｂは、副軸線Ｏ２に対して偏心している部分（偏心部Ｅ２）と、副軸線Ｏ２を中心とする部分（正心部Ｃ２）とが交互に連なることで形成されている。また、これら偏心部Ｅ２と正心部Ｃ２とは滑らかな曲面状に接続されている。
【００５２】
上記構成によれば、ノズル１１ｂが、先端１１Ｔ側から後方に向かうに従って、軸線Ｏに対して径方向に偏心しながら延びている。これにより、例えばノズル１１ｂが軸線Ｏに沿って直線状に延びている場合に比べて、当該ノズル１１ｂ内における燃料と空気の流れにより多くの乱流成分を与えることができる。その結果、ノズル１１ｂ内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００５３】
さらに、上記構成によれば、空気導入管１２ｂが、中間部３２側から後方に向かうに従って、空気導入管１２ｂの中心軸である副軸線Ｏ２に対して径方向に偏心しながら延びている。これにより、例えば空気導入管１２ｂが副軸線Ｏ２に沿って直線状に延びている場合に比べて、当該空気導入管１２ｂ内における空気の流れにより多くの乱流成分を与えることができる。その結果、混合空間３２Ｖ内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００５４】
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００５５】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図５と図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図５及び図６に示すように、本実施形態では、空気導入管１２ｃの構成が、上記の各実施形態とは異なっている。空気導入管１２ｃは、上述の副軸線Ｏ２に沿って延びる上流部１２ｃ１と、上流部１２ｃ１の下流側（前方側）に接続された下流部１２ｃ２と、を有している。図６に示すように、下流部１２ｃ２は、中間部３２側から後方に向かうに従って、軸線Ｏの周方向一方側から他方側に向かうように次第に捻れている。つまり、軸線Ｏを含む断面視において、下流部１２ｃ２は、軸線Ｏに対して傾斜している。
【００５６】
上記構成によれば、空気導入管１２ｃが、中間部３２側から後方に向かうに従って、軸線Ｏの周方向一方側から方側に向かうように捻れている。これにより、空気導入管１２ｃを通過する空気の流れに、周方向一方側から他方側に向かう旋回成分を与えることができる。その結果、混合空間３２Ｖ内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００５７】
以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００５８】
［第五実施形態］
続いて、本発明の第五実施形態について、図７を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態では、先端部３１におけるノズル１１の外周側の部分に、中空部としての肉抜き部ＶＬが形成されている。肉抜き部ＶＬは、ノズル１１、及び混合面Ｓ１の外形に沿った断面形状を有している。この肉抜き部ＶＬは外部と連通されている。即ち、肉抜き部ＶＬ内には空気が流通可能である。
【００５９】
上記構成によれば、先端部３１におけるノズル１１よりも外周側の部分には、中空部としての肉抜き部ＶＬが形成されている。これにより、当該肉抜き部Ｖｌ内では、火炎の高温に曝された空気に対流を生じる。この対流により、ノズル１１に沿って温度分布の偏りが低減されるため、ノズル１１から形成される火炎をより効果的に保炎することができる。
【００６０】
以上、本発明の第五実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００６１】
［第六実施形態］
次に、本発明の第六実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８に示すように、本実施形態では、基端部３３の前方側を臨む面（即ち、中央面Ｓ４）に、軸線Ｏに沿って混合空間３２Ｖ側に突出する突出部３３Ｐが設けられている。突出部３３Ｐは、軸線Ｏを中心とする円柱状をなしており、その外周面（突出部外周面３３Ｓ）には、燃料空間３３Ｖと混合空間３２Ｖとを連通する燃料供給孔４０ｂが形成されている。燃料供給孔４０ｂは、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数形成されている。つまり、燃料供給孔４０ｂによって導かれた燃料は、混合空間３２Ｖ内に直接供給（噴霧）される。
【００６２】
上記構成によれば、基端部３３の前方側に、軸線Ｏに沿って混合空間３２Ｖ内に突出する突出部３３Ｐが設けられている。さらに、燃料供給孔４０ｂは、この突出部３３Ｐの外周面（突出部外周面３３Ｓ）に形成されている。これにより、混合空間３２Ｖ内におけるノズル１１により近い領域に燃料を供給することができる。その結果、混合空間３２Ｖ内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００６３】
以上、本発明の第六実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。
【００６４】
［第七実施形態］
続いて、本発明の第七実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９に示すように、本実施形態では、基端部３３の中央面Ｓ４に、軸線Ｏを中心とする円筒状の延長筒部３３Ｔが設けられている。さらに、基端部３３の環状面Ｓ３ｃに、軸線Ｏを中心とする円筒状の外側延長筒部３３Ｕが設けられている。燃料供給孔４０ｃは、中央面Ｓ４上に形成されている。燃料供給孔４０ｃは、軸線Ｏ上に一つ形成されている。延長筒部３３Ｔには、当該延長筒部３３Ｔを径方向に貫通する複数の空気孔５０が形成されている。この空気孔５０により、混合空間３２Ｖと、延長筒部３３Ｔの内周側の空間とが連通されている。
【００６５】
上記構成によれば、空気導入管１２を通じて混合空間３２Ｖ内に導かれた空気は、当該混合空間３２Ｖ内で燃料と混合されて予混合気を形成する。この予混合気に着火することで、先端部３１のノズル１１から下流側に火炎が形成される。ここで、燃料供給孔４０ｃは、基端部３３における複数の空気導入管１２に囲まれた部分の先端１１Ｔ側を向く面 （中央面Ｓ４）に形成されている。即ち、燃料はこの燃料供給孔４０ｃから軸線Ｏ方向に噴射される。さらに、この燃料供給孔４０ｃは、外周側から延長筒部３３Ｔによって覆われている。また、延長筒部３３Ｔには、混合空間３２Ｖと当該延長筒部の内周側の空間とを連通する空気孔５０が形成されている。これにより、延長筒部３３Ｔの内周側の空間で燃料と空気とを一定程度混合させた上で、混合空間３２Ｖにこの混合気を供給することができる。即ち、混合空間３２Ｖ内での燃料と空気との混合をより一層促進することができる。
【００６６】
さらに、燃料供給孔４０ｃが軸線Ｏ上に設けられていることから、混合空間３２Ｖ内では、軸線Ｏに近い部分ほど燃料濃度が高くなる。これにより、ノズル１１の下流側で形成される火炎領域では、軸線Ｏが通る領域で最も燃料濃度が高くなる。言い換えると、ノズル１１の内周面や、混合空間３２Ｖの内面、及び各空気導入管１２の径方向外側の面に沿う領域（導入管外側面１２Ｂ）では、燃料濃度が相対的に低くなっている。その結果、これらの面に沿って逆火が生じる可能性を低減することができる。したがって、燃焼器１、及び燃焼器アレイ１００をより安定的に運用することができる。
【００６７】
以上、本発明の第七実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。上記の各実施形態に共通する変形例として、燃焼器アレイ１００が有する燃焼器１の個数は９つに限定されず、８つ以下や１０個以上であってもよい。また、燃焼器１における空気導入管１２の個数も４つに限定されず、３つ以下や５つ以上であってもよい。
【００６８】
さらに、上記の燃焼器アレイ１００における燃焼器１を、図１０に示すように千鳥状に配置することも可能である（第一変形例）。具体的には、軸線Ｏに直交する面内で、互いの軸線Ｏの位置が異なるように複数の燃焼器１が千鳥状に配列されている。また、図１１に示すように、各燃焼器１を軸線Ｏ方向から見て六角形状に形成し、その端面同士を当接させることでハニカム状に配列することも可能である（第二変形例）。加えて、図１２に示すように、各燃焼器１の外径を円弧状とし、これらを周方向に連結することで円環状の燃焼器アレイ１００を構成することも可能である（第三変形例）。
【００６９】
また、上記の各実施形態、及び各変形例では、燃焼器１を平面上に配置した例について説明した。しかしながら、図１３に示すように、燃焼器１を曲面に沿って配列した構成を採ることも可能である（第四変形例）。具体的には、これら燃焼器１は、一方から他方に向かって凸となる曲面の凹面に沿って配列されている。なお、このような曲面は、連続する一つの面であってもよいし。互いに連結された複数の平面によって形成された多面体であってもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１００  燃焼器アレイ
１  燃焼器
１１，１１ｂ  ノズル
１１Ｒ  後方端
１１Ｔ  先端
１２，１２ｂ，１２ｃ  空気導入管
１２ｃ１  上流部
１２ｃ２  下流部
１２Ａ  導入管内側面
１２Ｂ  導入管外側面
３１  先端部
３２  中間部
３２Ｖ  混合空間
３３  基端部
３３Ｐ  突出部
３３Ｓ  突出部外周面
３３Ｔ  延長筒部
３３Ｕ  外側延長筒部
３３Ｖ  燃料空間
４０，４０ｂ，４０ｃ  燃料供給孔
５０  空気孔
Ｃ１，Ｃ２  正心部
Ｅ１，Ｅ２  偏心部
Ｏ  軸線
Ｏ２  副軸線
Ｓ１，Ｓ１ｂ  混合面
Ｓ２  筒状面
Ｓ３  環状面
Ｓ４  中央面
ＶＬ  肉抜き部
Ｘ  高濃度領域
【図１】
2020143888.tif 000003
【図２】
2020143888.tif 000004
【図３】
2020143888.tif 000005
【図４】
2020143888.tif 000006
【図５】
2020143888.tif 000007
【図６】
2020143888.tif 000008
【図７】
2020143888.tif 000009
【図８】
2020143888.tif 000010
【図９】
2020143888.tif 000011
【図１０】
2020143888.tif 000012
【図１１】
2020143888.tif 000013
【図１２】
2020143888.tif 000014
【図１３】
2020143888.tif 000015