(57)【要約】【課題】灯油やＡ重油等の液体燃料を用いて、有害物質の低減化を実現可能なバーナを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、複数の水管１３，１４を用いて構成された缶体１０内の燃焼室１６に対して液体燃料を噴霧するノズル部２２を備えたバーナ２０であって、前記ノズル部２２から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、前記空気供給部は、前記ノズル部２２の周囲に複数の空気噴出部２７を有しており、前記空気供給部の内部には、前記空気噴出部２７から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板４１が設けられていることを特徴としている。【選択図】図１
2010133652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、
前記ノズル部から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、前記空気供給部は、前記ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、
前記空気供給部の内部には、前記空気噴出部から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられている
ことを特徴とするバーナ。
【請求項２】
送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、前記空気供給部の上流側に、空洞部が設けられている
請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、
前記ノズル部から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、前記空気供給部は、前記ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、
送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、前記空気供給部を上流側に延長させた空洞部が設けられており、
前記空洞部を含めた前記空気供給部の内部には、前記空気噴出部から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられている
ことを特徴とするバーナ。
【請求項４】
前記旋回抑止板が、前記空気噴出部のそれぞれを区画すべく設けられている
請求項１から３のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項５】
前記空気噴出部に、空気を整流するガイド部が設けられている
請求項１から４のいずれか１項に記載のバーナ。
【請求項６】
前記ガイド部が、前記空気噴出部から噴出される空気の少なくとも一部を前記缶体のガス排出口から遠ざかる方向に導くべく設けられている
請求項５に記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナに関するものである。詳しくは、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いて、有害物質の低減化を実現可能なバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環状に配列された水管群を有する缶体を備えたボイラはよく知られており、このようなボイラにおいては、一般的に、その水管群の中央部にバーナが配設されている。つまり、このような構成のボイラにおいては、環状に配列された水管群の中央部が、バーナから供給された燃料を燃焼させるための燃焼室として機能する。
【０００３】
また、バーナの燃料としてガス燃料を用いる場合においては、燃焼性向上技術および有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ、煤等）の低減化技術に関して多くの提案がなされており（例えば、特許文献１参照）、その中には実際に効果を得ている例もある。
【０００４】
しかしながら、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた燃焼装置を備えたボイラについては、種々の提案がなされてはいるものの、ガス燃料を用いた燃焼装置ほど、燃焼性向上技術および有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ、煤等）の低減化技術は進んでいない。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６１６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いて、有害物質の低減化を実現可能なバーナを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【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り、複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、前記ノズル部から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、前記空気供給部は、前記ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、前記空気供給部の内部には、前記空気噴出部から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、前記ノズル部から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部の内部に、前記旋回抑止板が設けられているため、前記空気供給部内で空気が適切に整流される。つまり、本発明によれば、前記旋回抑止板が設けられることにより、前記空気噴出部から噴出される空気の偏流が抑制され、バーナにて形成される火炎が均一に構成される。したがって、本発明によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【０００９】
また、本発明にかかるバーナにおいては、送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、前記空気供給部の上流側に、空洞部が設けられている構成が好ましい。
【００１０】
本発明は、上述した構成に加えて、前記空気供給部の上流側に空洞部が設けられている。この好ましい構成によれば、前記空洞部が設けられているため、送風機からバーナに対して間接的に空気が導入される。したがって、このような構成によれば、送風機からバーナに対して直接的に空気が導入される場合と比較して、導入される空気の偏流がより抑制されるため（すなわち、整流効果がより促進されるため）、バーナにて火炎が均一に構成されることとなる。よって、この好ましい構成によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００１１】
さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、前記ノズル部から噴霧される前記液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、前記空気供給部は、前記ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、前記空気供給部を上流側に延長させた空洞部が設けられており、前記空洞部を含めた前記空気供給部の内部には、前記空気噴出部から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
本発明は、前記空気供給部を上流側に延長させた空洞部が設けられ、前記空洞部を含めた前記空気供給部の内部に、前記空気噴出部から噴出される前記空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられている。
このような構成によれば、前記空洞部が設けられているため、送風機からバーナに対して間接的に空気が導入される。したがって、送風機からバーナに対して直接的に空気が導入される場合と比較して、導入される空気の偏流が抑制されるため（すなわち、整流効果が促進されるため）、バーナにて火炎が均一に構成されることとなる。また、このような構成によれば、前記旋回抑止板が設けられているため、前記空気供給部内で空気が適切に整流される。つまり、本発明によれば、前記空洞部と、この空洞部も含めた前記空気供給部内に設けられた前記旋回抑止板とが備えられているため、前記空気噴出部から噴出される空気の偏流がより効果的に抑制され、バーナにて形成される火炎が均一に構成される。したがって、本発明によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００１３】
また、本発明にかかるバーナにおいては、前記旋回抑止板が、前記空気噴出部のそれぞれを区画すべく設けられている構成が好ましい。
【００１４】
この好ましい構成によれば、前記空気噴出部のそれぞれが前記旋回抑止板によって区画されているため、各空気噴出部から噴出される空気の偏流は殆ど抑えられる。したがって、このような構成によれば、より効果的に火炎が均一に構成されるため、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００１５】
また、本発明にかかるバーナにおいては、前記空気噴出部に、空気を整流するガイド部が設けられている構成が好ましい。
【００１６】
この好ましい構成によれば、前記ガイド部によって前記空気噴出部から噴出される空気が整流されるため、種々の効果を得ることができる。
すなわち、このように前記ガイド部を有する構成によれば、整流されることによって空気の直線性が増し、前記空気噴出部近傍が有効的に負圧となるため、バーナ燃焼時における自己再循環効果が高まる。また、噴出される空気と液体燃料とのミキシング状態も向上するため、バーナの燃焼性も良好となる。さらに、この好ましい構成によれば、前記空気噴出部から噴出される空気の直線性が向上するため、バーナ圧損を低減することが可能となる。
【００１７】
また、本発明にかかるバーナにおいては、前記ガイド部が、前記空気噴出部から噴出される空気の少なくとも一部を前記缶体のガス排出口から遠ざかる方向に導くべく設けられている構成が好ましい。
【００１８】
この好ましい構成によれば、バーナにて生成されたガスが、前記缶体内に設けられた前記ガス排出口からショートパスしないように、前記空気噴出部に前記ガイド部が構成されているため、バーナの燃焼性能を向上させ、有害物質の低減化を実現することができる。
具体的には、このような構成によれば、ガスが前記ガス排出口にショートパスしないため（引っ張られないため）、バーナにて生成されたガス（火炎も含む）を前記缶体内で十分に拡大させることができる。つまり、このガスの拡大によってガス温度が低下するため、ＮＯｘ値を低減させることができる。さらに、前記ガス排出口側にガスが引っ張られないため、前記缶体内での排ガス循環流が適切に形成されることとなる。そうすると、前記缶体内における排ガス循環流（自己ＥＧＲ）によって、ガス温度が低下し、ＮＯｘ値を低減させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いて、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語について説明する。
【００２１】
本明細書において、単に「ガス」と称する場合、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの少なくとも一方を含む概念であり、燃焼ガスと称することもできる。つまり、ガスとは、燃焼反応中のガスおよび燃焼反応が完了したガスの両方を有する場合、燃焼反応中のガスのみを有する場合、あるいは燃焼反応が完了したガスのみを有する場合の、いずれをも含む概念である。以下、特に説明しない場合は同様の概念である。
【００２２】
また、排ガスとは、燃焼反応が完了または殆ど完了したガスを意味する。さらに、特に説明しない場合は、排ガスとは、ボイラの缶体内を通過して煙突部に達したガス、および缶体内にて循環するガスの両方あるいはいずれかを意味するものとする。
【００２３】
また、ガス温度は、特に説明しない限り、燃焼反応中のガスの温度を意味し、燃焼温度あるいは燃焼火炎温度と同義である。さらに、ガス温度の抑制とは、ガス（燃焼火炎）温度の最高値を低く抑えることを意味する。なお、通常、燃焼反応は、上述した「燃焼反応が完了したガス」中においても極微量であるが継続しているので、「燃焼反応の完了」とは、燃焼反応の１００％完結を意味するものではない。
【００２４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２５】
まず、本実施形態の第一態様にかかるバーナは、複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、ノズル部から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、空気供給部は、ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、空気供給部の内部には、空気噴出部から噴出される空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられていることを特徴としている。
【００２６】
このような構成によれば、ノズル部から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部の内部に、旋回抑止板が設けられているため、空気供給部内で空気が適切に整流される。つまり、本実施形態によれば、旋回抑止板が設けられることにより、空気噴出部から噴出される空気の偏流が抑制され、バーナにて形成される火炎が均一に構成される。したがって、本実施形態によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定するため、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００２７】
本実施形態の第二態様にかかるバーナは、第一態様の構成にて、送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、空気供給部の上流側に、空洞部が設けられている。
【００２８】
このような構成によれば、空洞部が設けられているため、送風機からバーナに対して間接的に空気が導入される。つまり、本実施形態によれば、送風機からバーナに対して直接的に空気が導入される場合と比較して、導入される空気の偏流がより抑制されるため（すなわち、整流効果がより促進されるため）、バーナにて火炎が均一に構成されることとなる。よって、本実施形態によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００２９】
本実施形態の第三態様にかかるバーナは、複数の水管を用いて構成された缶体内の燃焼室に対して液体燃料を噴霧するノズル部を備えたバーナであって、ノズル部から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる空気供給部が設けられ、空気供給部は、ノズル部の周囲に複数の空気噴出部を有しており、送風機から供給される空気を間接的に導入すべく、空気供給部を上流側に延長させた空洞部が設けられており、空洞部を含めた空気供給部の内部には、空気噴出部から噴出される空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられていることを特徴としている。
【００３０】
この第三実施形態においては、空気供給部を上流側に延長させた空洞部が設けられ、空洞部を含めた空気供給部の内部に、空気噴出部から噴出される空気を整流すべく、旋回抑止板が設けられている。このような構成によれば、空洞部が設けられているため、送風機からバーナに対して間接的に空気が導入される。つまり、送風機からバーナに対して直接的に空気が導入される場合と比較して、導入される空気の偏流が抑制されるため（すなわち、整流効果が促進されるため）、バーナにて火炎が均一に構成されることとなる。また、このような構成によれば、旋回抑止板が設けられているため、空気供給部内で空気が適切に整流される。つまり、本実施形態によれば、空洞部と、この空洞部も含めた空気供給部内に設けられた旋回抑止板とが備えられているため、空気噴出部から噴出される空気の偏流がより効果的に抑制され、バーナにて形成される火炎が均一に構成される。したがって、本本実施形態によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００３１】
本実施形態の第四態様にかかるバーナは、上述した第一態様から第三態様のいずれかの構成にて、旋回抑止板が、空気噴出部のそれぞれを区画すべく設けられている。
【００３２】
このような構成によれば、空気噴出部のそれぞれが旋回抑止板によって区画されているため、各空気噴出部から噴出される空気の偏流は殆ど抑えられる。したがって、このような構成によれば、より効果的に火炎が均一に構成されるため、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質の低減化を実現可能なバーナを得ることができる。
【００３３】
本実施形態の第五態様にかかるバーナは、上述した第一態様から第四態様のいずれかの構成にて、空気噴出部に、空気を整流するガイド部が設けられている。
【００３４】
この様な構成によれば、ガイド部を有することによって、噴出される空気が整流され（すなわち、空気の直線性が増し）、空気噴出部近傍が有効的に負圧となるため、バーナ燃焼時における自己再循環効果が高まる。また、噴出される空気と液体燃料とのミキシング状態も向上するため、バーナの燃焼性も良好となる。さらに、空気噴出部から噴出される空気の直線性が向上するため、バーナ圧損を低減することが可能となる。
【００３５】
本実施形態の第六態様にかかるバーナは、上述した第五態様の構成にて、ガイド部が、空気噴出部から噴出される空気の少なくとも一部を缶体のガス排出口から遠ざかる方向に導くべく設けられている。
【００３６】
このような構成によれば、バーナにて生成されたガスが、缶体内に設けられたガス排出口からショートパスしないように、空気噴出部にガイド部が設けられているため、バーナの燃焼性能を向上させ、有害物質の低減化を実現することができる。より具体的には、このような構成によれば、ガスが前記ガス排出口にショートパスしないため（引っ張られないため）、バーナにて生成されたガス（火炎も含む）を缶体内で十分に拡大させることができる。つまり、このガスの拡大によってガス温度が低下するため、ＮＯｘ値を低減させることができる。さらに、ガス排出口側にガスが引っ張られないため、缶体内での排ガス循環流が適切に形成されることとなる。そうすると、缶体内における排ガス循環流（自己ＥＧＲ）によって、ガス温度が低下し、ＮＯｘ値を低減させることが可能となる。
【００３７】
以下、図面に基づき、本発明の実施例にかかるバーナおよびボイラについて説明する。
【００３８】
図１および図２は、本発明の実施例にかかるバーナを搭載したボイラの概略図を示したものである。ここで、図１は、本実施例にかかるボイラの縦断面の説明図を示し、図２は、図１のII−II線に沿う横断面の説明図を示している。また、図３および図４は、本実施例にかかるバーナの概略図を示したものである。ここで、図３は、本実施例にかかるバーナの縦断面の説明図を示し、図４は、図３に示したバーナの下面図を示している。さらに、図５は、本実施例にかかるボイラの燃焼状態（ガスの流れ）の概略図を示したものである。
【００３９】
図１および図２に示すように、本実施例にかかるボイラ１は、環状に配列された水管群を有する缶体１０と、これらの水管群の中央部に配設されたバーナ２０（本発明の「バーナ」に相当）とを用いて構成されており、バーナ２０上方位置には、燃焼用空気をバーナ２０に供給する、ウインドボックス６０が設けられている。
【００４０】
缶体１０は、上部ヘッダ１１と下部ヘッダ１２との間に複数の水管群（内側水管群１３、外側水管群１４）を立設して構成されている。それぞれの水管群１３，１４は、略同心円上の環状に配列されており、内側水管群１３から所定間隔を隔てて外側水管群１４が設けられ、内側水管群１３と外側水管群１４との間に環状ガス流路１８が形成される。また、本実施例においては、これらの環状に配設された水管群１３，１４の内側が、燃焼室１６として機能し、この燃焼室１６の上方位置に、先述したバーナ２０が設けられている。
【００４１】
また、本実施例においては、内側水管群１３は、各内側水管１３ａ同士を密接させた状態、あるいは隣接する内側水管１３ａ間を内側フィン部１３ｂで連接した状態で環状に構成されており、その一部にガス排出口１７が設けられている。このガス排出口１７は、水管の長軸方向に沿って開口されており、内側水管群１３内部の燃焼室１６で生成されたガスを環状ガス流路１８に導くべく機能する。
【００４２】
さらに、外側水管群１４は、各外側水管１４ａ間に略均等の所定間隔を有した状態で環状に構成されており、各外側水管１４ａ間には、隣接する外側水管１４ａ間の隙間をなくすべく連接された外側フィン部１４ｂが設けられている。この外側水管群１４の一部には、外側開口部１９が設けられており、この外側開口部１９は、燃焼反応のほぼ完了したガスを缶体外部に排出するための排出部として機能する。つまり、バーナ２０によって生成されたガスは、外側開口部１９に集められた後、缶体の下方位置に設けられた排気筒（図示省略）を介して缶体１０外部に排出される。
【００４３】
図３および図４に示すように、本実施例にかかるバーナ２０は、このバーナ２０に対して燃焼用空気を供給する空気供給手段たるウインドボックス６０内の隔壁６１上に設置されている。具体的には、バーナ２０を構成する載置板２１を隔壁６１に上方から載置して、ボルト等の締結手段（図示省略）にて載置板２１を隔壁６１に締結することによって、バーナ２０をウインドボックス６０内の隔壁６１に設置している。なお、本実施例においては、ウインドボックス６０内に空気を供給する送風機の構成は、周知の技術であるため省略している。
【００４４】
本実施例にかかるバーナ２０は、図３および図４に示すように、液体燃料を噴霧するノズル部２２（第一ノズル部２２ａ，第二ノズル部２２ｂ）と、第一ノズル部２２ａ近傍にその先端が位置すべく設けられた着火器２３と、ウインドボックス６０から供給される空気をノズル部２２から噴霧される液体燃料に混合させるために設けられた空気供給経路（一次空気供給用の中央空気供給経路２４，二次空気供給用の周囲空気供給経路２５（本発明の「空気供給部」に相当））と、中央空気供給経路２４から供給された空気を燃焼室１６側に噴出させる中央空気噴出部２６と、周囲空気供給経路２５から供給された空気を燃焼室１６側に噴出させる複数の周囲空気噴出部２７（本発明の「空気噴出部（ノズル部の周囲に設けられた空気噴出部）」に相当）（第一周囲空気噴出部２７ａ〜第六周囲空気噴出部２７ｆ）とを用いて構成されている。
【００４５】
本実施例にかかるノズル部２２としては、低燃焼時および高燃焼時に液体燃料を噴霧する第一ノズル部２２ａと、高燃焼時にのみ液体燃料を噴霧する第二ノズル部２２ｂとが設けられている。つまり、ノズル部２２は、低燃焼時（および高燃焼時）に燃料供給状態となる第一ノズル部２２ａと、高燃焼時に第一ノズル部２２ａと共に燃料供給状態となる第二ノズル部２２ｂとを有し、ボイラの燃焼負荷に応じて、それぞれのノズル部２２における燃料供給状態が適宜切り換えられる。すなわち、それぞれのノズル部２２ａ，２２ｂは、必要に応じてオンオフ制御される。
【００４６】
バーナ２０を構成する中央空気供給経路２４は、ノズル部２２の外側に設けられた第一筒部材３４を用いて構成されており、周囲空気供給経路２５は、第一筒部材３４を用いて構成されている。つまり、第一筒部材３４の内側領域が中央空気供給経路２４として機能し、第一筒部材３４と第二筒部材３５との間に形成される領域が周囲空気供給経路２５として機能する。
【００４７】
第一筒部材３４の先端部（ボイラ１の燃焼室１６側端部）には、中央空気噴出部２６が穿孔された第一空気供給板３６が設けられており、ウインドボックス６０から供給された空気は、この中央空気噴出部２６を介して、燃焼室１６側に噴出される。また、第二筒部材３７の先端部（ボイラ１の燃焼室１６側端部）には、複数の周囲空気噴出部２７が設けられた第二空気供給板３７が設けられており、ウインドボックス６０から供給された空気は、中央空気噴出部２６のみならず、これら複数の周囲空気噴出部２７を介しても燃焼室１６側に噴出される。
【００４８】
周囲空気噴出部２７（本発明の「空気噴出部」に相当）は、図３および図４に示すように、ノズル部２２の周囲に設けられている。そして、この周囲空気噴出部２７は、バーナ２０にて生成されたガスが、缶体１０内に設けられたガス排出口１７からショートパスしないように、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の流れを制御すべく構成されている。
【００４９】
本実施例にかかる周囲空気噴出部２７は、ガス排出口１７に対向する三つの周囲空気噴出部２７（第一周囲空気噴出部２７ａ〜第三周囲空気噴出部２７ｃ）に、ガイド部３８（第一ガイド部３８ａ〜第三ガイド部３８ｃ）が設けられている。より具体的には、周囲空気噴出部２７（第一周囲空気噴出部２７ａ〜第三周囲空気噴出部２７ｃ）は、それぞれの周囲空気噴出部２７ａ〜２７ｃから噴出される空気の少なくとも一部をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くガイド部３８（第一ガイド部３８ａ〜第三ガイド部３８ｃ）と、それぞれの周囲空気噴出部２７（第一周囲空気噴出部２７ａ〜第三周囲空気噴出部２７ｃ）から噴出される空気の拡散を促す拡散部３９（第一拡散部３９ａ〜第三拡散部３９ｃ）とを有している。
【００５０】
本実施例においては、第二空気供給板３７に六つの略台形状の貫通孔部３１（第一貫通孔部３１ａ〜第六貫通孔部３１ｆ）が穿孔されており、三つの貫通孔部３１ａ〜３１ｃにおけるガス排出口１７側（本実施例の各図においては「左側」）に板状部材を用いてガイド部３８（第一ガイド部３８ａ〜第三ガイド部３８ｃ）が構成されている。このガイド部３８は、それぞれの貫通孔部３１の一部を覆うべく構成されており、本実施例においては、このガイド部３８にて覆われていない部分が、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の拡散を促す拡散部３９（第一拡散部３９ａ〜第三拡散部３９ｃ）として機能する。
【００５１】
それぞれのガイド部３８は、各周囲空気噴出部２７から噴出される空気の少なくとも一部（主に貫通孔部３１のガイド部３８によって覆われている領域の空気）をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くべく、板状部材を傾斜させて（ガス排出口１７の反対方向（図３においては「右側」）に傾斜させて）構成されている。この際の傾斜角度θ（取り付け角度）は、２０°〜６０°程度であることが好ましい。また、それぞれのガイド部３８は、ノズル部２２からコーン状（ノズル部２２を頂点とした三角錐状）に噴霧される液体燃料が接触しないように、各ガイド部３８の高さが設定されている。
【００５２】
拡散部３９（第一拡散部３９ａ〜第三拡散部３９ｃ）は、上述したように、貫通孔部３１のうちのガイド部３８にて覆われていない部分（図３および図４において破線で囲った領域）である。この部分（拡散部３９）には、ガイド部３８等のような周囲空気供給経路２５を介して供給された空気を整流するための要素が設けられていないため、拡散部３９から噴出された空気は部分的に急拡大することになる。
【００５３】
したがって、本実施例にかかるバーナ２０においては、周囲空気噴出部２７から噴出される空気は、ガイド部３８によってガス排出口から遠ざかる方向に導かれると共に、その一部が拡散部３９によって拡散促進されることとなる。
【００５４】
また、本実施形態においては、第一筒部材３４の上端部（第一筒部材上端部３４Ａ）と第二筒部材３５の上端部（第二筒部材上端部３５Ａ）との間、すなわち周囲空気供給経路２５（本発明の「空気供給部」に相当）の上流側（本発明の「空気供給部の上流側」に相当）に、空洞部５０が設けられている。この空洞部５０は、図１に示すように、送風機（図示省略）に接続されたウインドボックス６０のダクト部６２から供給される空気Ｑが、バーナ２０に直接的に導入されることなく、ダクト部６２から供給される空気Ｑの少なくとも一部が第二筒部材３５の側面に衝突するように、第二筒部材上端部３５Ａの位置（寸法）が定められている。
このような構成によれば、送風機（図示省略）から供給される空気がバーナ２０を構成する空気供給経路２４，２５に対して間接的に導入されるため、空気の偏流が抑制される。
【００５５】
さらに、本実施形態にかかるバーナ２０においては、ノズル部２２から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる周囲空気供給経路２５（本発明の「空気供給部」に相当）が設けられ、この周囲空気供給経路２５の先端部には、ノズル部２２の周囲に複数の周囲空気噴出部２７（本発明の「空気噴出部」に相当）を有しており、周囲空気供給経路２５の内部には、周囲空気噴出部２７から噴出される空気を整流すべく、旋回抑止板４１が設けられている（図３および図４参照）。
【００５６】
より具体的には、本実施形態においては、周囲空気噴出部２７の数（本実施形態では六つ）に対応すべく、旋回抑止板４１（第一旋回抑止板４１ａ〜第六旋回抑止板４１ｆ）が、周囲空気噴出部２７のそれぞれを区画すべく設けられている。つまり、本実施形態においては、この旋回抑止板４１ａ〜４１ｆによって、周囲空気供給経路２５が六つに分割されている（図４の「第一周囲空気供給経路２５ａ〜第六周囲空気供給経路２５ｆ」を参照）。加えて、本実施形態においては、空洞部５０に対しても、旋回抑止板４１ａ〜４１ｆが設けられている。
【００５７】
本実施例にかかるボイラ１は、以上のように構成されており、その構成に基づき、次のような作用効果を有する。以下、図１〜図４に加え、図５を用いて、その作用効果を具体的に説明する。なお、図５は、低燃焼時における缶体内のガスの流れを示す概略図である。この図５において、二点差線で示したガス流れ状態図（ガスＦ０）は、バーナ構造が本実施例とは異なり、バーナからの空気が略垂直方法に噴出される場合のガス形状（火炎形状）を示しており、実線で示したガス流れ状態図（ガスＦ１）が、本実施例にかかるバーナ２０にて形成されるガス形状（火炎形状）を示している。
【００５８】
本実施例にかかるバーナ２０を低燃焼状態で作動させる場合には、まずは、送風機（図示省略）を駆動させ、ウインドボックス６０を介して中央空気供給経路２４および周囲空気供給経路２５に空気が供給される。この際、ウインドボックス６０から供給された空気は、第二筒部材３５の外側に衝突した後、ウインドボックス６０内で整流されて、バーナ２０に供給される。また、旋回抑止板４１を有するため、周囲空気供給経路２５に導入された後においても、より効果的に偏流が抑制された状態で、周囲空気噴出部２７に対して空気が供給されることとなる。つまり、本実施形態においては、空洞部５０および旋回抑止板４１を有することによって、送風機から間接的に導入された空気がより効果的に整流された状態で、バーナ２０の周囲空気噴出部２７に供給されることとなる。
【００５９】
次いで、本実施形態においては、第一ノズル部２２ａから液体燃料が噴霧されるタイミングに合わせて、着火器２３に通電がなされる。
【００６０】
すなわち、本実施例においては、中央空気供給経路２４および周囲空気供給経路２５を介して、中央空気噴出部２６および周囲空気噴出部２７から空気が噴出され、この空気と第一ノズル部２２ａから噴霧される液体燃料とのミキシングが行われる。そして、第一ノズル部２２ａの近傍に設けられた、通電されることによって電気火花を形成する着火器２３によって、空気とミキシングされた液体燃料に対して着火が行われる。この着火によって、第一ノズル部２２ａから噴霧された液体燃料が燃焼し、第一ノズル部２２ａから液体燃料が噴霧され続ける限り低燃焼状態が維持されることとなる。また、第一ノズル部２２ａと共に第二ノズル部２２ｂからも液体燃料が供給されれば、バーナ２０は高燃焼状態となる。
【００６１】
本実施例にかかるバーナ２０においては、ノズル部２２における燃料供給状態を適宜切り換えること（オンオフ制御する）によって、停止状態、低燃焼状態、および高燃焼状態のいずれかへの切り換えが可能である。すなわち、燃焼状態継続時においては、低燃焼から高燃焼、あるいは高燃焼から低燃焼への切り換えが可能である。
【００６２】
バーナ２０に対する空気の供給量は、一般にウインドボックス６０と送風機との間のダクト内に設けられたダンパ（図示省略）や、送風機の回転数を制御するインバータ等（図示省略）を用いて調整される。そして、この空気は、液体燃料の供給量に対応して供給される。例えば、同様の燃料供給性能を有する２つのノズルチップを用いて構成されたバーナにおいて、どちらか一方のノズルチップから液体燃料を噴霧させる際（低燃焼時）に供給される空気量を「１」とすれば、両方のノズルチップから液体燃料を噴霧させる際（高燃焼時）に供給される空気量を「２」とする。このような空気量の調整をダンパやインバータを用いて行っている。
【００６３】
さて、以上のように構成され機能するボイラ１においては、図５に示すように、バーナ２０の低燃焼時、缶体１０内にて燃焼室１６の中央部を略中心として均一に広がったガスＦ１（実線）が形成される。このような形状のガスＦ１が形成されるのは、ノズル部２２の周囲に設けられた周囲空気噴出部２７が、缶体１０内に設けられたガス排出口１７からバーナ２０にて生成されたガスがショートパスしないように、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の流れを制御可能に構成されているからである。より具体的には、先にも説明したように、三つの周囲空気噴出部２７ａ〜２７ｃが、空気の少なくとも一部をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くガイド部３８ａ〜３８ｃを有するからである。
【００６４】
仮に、本実施例のようなガイド部３８を有しないとすれば、バーナにて生成されるガスは、ガス排出口１７側に引っ張られることによって、缶体１０内に形成されるガスは、図５の破線にて示したガスＦ０のようになる。つまり、従来から知られているバーナには、本実施例に示すようなガイド部３８は設けられていないため、缶体内においてはこのような形状のガスＦ０が形成されていたと考えられる。このような場合には、缶体内において、ガスがガス排出口側に引っ張られるため、「燃焼室内でガスが十分に拡大することができない」、「燃焼室内での排ガス循環流が阻害される」等の問題が生ずることとなる。
【００６５】
しかしながら、本実施例においては、上述した通り、ガイド部３８を設けることによって、燃焼室１６内において均一に広がったガスＦ１を形成可能となる。したがって、本実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６６】
まず、本実施例においては、ガスＦ１がガス排出口１７にショートパスしないため（引っ張られないため）、バーナ２０にて生成されたガスＦ１（火炎も含む）を缶体１０の燃焼室１６内で十分に拡大させることができる。つまり、このガスＦ１の拡大によってガス温度が低下するため、ＮＯｘ値を低減させることができる。
【００６７】
また、本実施例においては、ガス排出口１７側にガスＦ１が引っ張られないため、缶体１０内での排ガス循環流が適切に形成されることとなる。そうすると、この缶体１０内における排ガス循環流（自己ＥＧＲ）によって、ガス温度が低下し、ＮＯｘ値を低減させることができる。
【００６８】
さらに、本実施例においては、ノズル部２２の周囲に複数の周囲空気噴出部２７が設けられ、これらから分割された状態で空気が供給されるため、バーナ２０においては分割火炎が形成されることとなる。従来からも分割火炎を形成する技術は知られているが、先にも説明したように、従来技術においては、ガスがガス排出口側に引っ張られるため、適切な分割火炎は形成されていなかったものと考えられる。これに対し、本実施例によれば、三つの周囲空気噴出部２７ａ〜２７ｃからの空気が、ガス排出口１７の反対側に傾けて噴出されるため、ガスＦ１がガス排出口１７側に引っ張られず、バーナ２０においては、適切な分割火炎が形成されることとなる。このように適切な分割火炎が形成されれば、ガスＦ１の表面積が大きくなってガス温度が低下するため、ＮＯｘ値を低減させることができる。
【００６９】
また、本実施例にかかるバーナ２０を構成する周囲空気噴出部２７ａ〜２７ｃは、上述した種々の効果を発揮するガイド部３８ａ〜３８ｃと共に、拡散部３９ａ〜３９ｃをも有している。この拡散部３９ａ〜３９ｃは、先にも説明したとおり、貫通孔部３１ａ〜３１ｃのうち、ガイド部３８ａ〜３８ｃにて覆われていない部分である（図３および図４参照）。つまり、この拡散部３９ａ〜３９ｃには、ガイド部３８ａ〜３８ｃ等のような空気を整流するための要素が設けられていないため、拡散部３９ａ〜３９ｃから噴出された空気は、拡散部３９ａ〜３９ｃのエッジ部分（貫通孔部３１ａ〜３１ｃのエッジ部分）にて部分的に急拡大することになる。そうすると、バーナ２０直近においては、空気に小さな乱れが生じ、ノズル部２２から噴霧される液体燃料と空気とのミキシング状態を一部不均一にすることができる。本実施例にかかるバーナ２０は、このような拡散部３９ａ〜３９ｃを有するため、単にミキシング状態を良好にするわけではなく、一部意図的に不均一なミキシング状態を形成することができる。すなわち、本実施例においては、拡散部３９ａ〜３９ｃを設けることによって、バーナ２０近傍において濃淡燃焼的な燃焼状態を形成可能となるため、ガス温度の低下を図り、ＮＯｘ値を低減させることができる。
【００７０】
さらに、本実施例にかかるバーナ２０は、空洞部５０および旋回抑止板４１を有するため、次のような効果を得ることができる。
【００７１】
本実施形態にかかるバーナ２０は、図３および図４に示すように、ノズル部２２から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる周囲空気供給経路２５（空気供給部）が設けられ、この周囲空気供給経路２５の先端部には、ノズル部２２の周囲に複数の周囲空気噴出部２７（空気噴出部）を有しており、周囲空気供給経路２５の内部には、周囲空気噴出部２７から噴出される空気を整流すべく、旋回抑止板４１が設けられている。より具体的には、周囲空気噴出部２７の数に対応すべく、旋回抑止板４１（第一旋回抑止板４１ａ〜第六旋回抑止板４１ｆ）が、周囲空気噴出部２７のそれぞれを区画すべく設けられている。つまり、本実施形態においては、この旋回抑止板４１ａ〜４１ｆによって、周囲空気供給経路２５が六つに分割されている（第一周囲空気供給経路２５ａ〜第六周囲空気供給経路２５ｆ）。加えて、本実施形態においては、空洞部５０に対しても、旋回抑止板４１ａ〜４１ｆが設けられている。
【００７２】
このような構成によれば、ノズル部２２から噴霧される液体燃料に対して空気を噴出させる周囲空気供給経路２５の内部に、旋回抑止板４１が設けられているため、周囲空気供給経路２５内で空気が適切に整流される。つまり、本実施形態によれば、旋回抑止板４１が設けられることにより、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の偏流が抑制され、バーナ２０にて形成される火炎が均一に構成される。したがって、本実施形態によれば、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ等）の低減化を実現可能なバーナ２０を得ることができる。
【００７３】
本実施形態にかかるバーナ２０は、第一筒部材３４の上端部（第一筒部材上端部３４Ａ）と第二筒部材３５の上端部（第二筒部材上端部３５Ａ）との間、すなわち周囲空気供給経路２５（空気供給部）の上流側に、空洞部５０が設けられている。この空洞部５０は、図１に示すように、送風機（図示省略）に接続されたウインドボックス６０のダクト部６２から供給される空気Ｑが、バーナ２０に直接的に導入されることなく、ダクト部６２から供給される空気Ｑの少なくとも一部が第二筒部材３５の側面に衝突するように、第二筒部材上端部３５Ａの位置（寸法）が定められている。
【００７４】
このような構成によれば、送風機（図示省略）から供給される空気がバーナ２０を構成する空気供給経路２４，２５に対して間接的に導入可能となるため、空気の偏流が抑制される。したがって、このような構成によれば、空気が整流されてバーナ２０にて火炎が均一に構成されることとなるため、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ等）の低減化を実現可能なバーナ２０を得ることができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施例にかかるバーナ２０によれば、空洞部５０および旋回抑止板４１を設けたことによって、バーナ２０に導入される空気および導入された後の空気の偏流を抑制し、整流した状態で空気を周囲空気噴出部２７に供給することが可能となる。したがって、本実施例にかかるバーナ２０によれば、均一な火炎を構成可能となるため、灯油やＡ重油等の液体燃料を用いた場合であっても燃焼状態が安定し、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ等）の低減化を実現可能なバーナ２０を得ることができる。
【００７６】
また、本実施例にかかるバーナ２０によれば、缶体１０の燃焼室１６内でガスＦ１を十分に拡大させることによるガス温度の低下、缶体１０内で形成される適切な排ガス循環流によるガス温度の低下、適切な分割火炎が形成されることによるガス温度の低下、および拡散部３９によって形成される濃淡燃焼によるガス温度の低下の相乗効果によって、ＮＯｘの低減を図ることができる。
【００７７】
なお、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で必要に応じて種々の変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７８】
例えば、本実施例においては、空洞部５０と旋回抑止板４１の両方を設けたバーナ２０について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、空洞部５０および旋回抑止板４１のいずれか一方を設ける構成としてもよい。
【００７９】
また、本実施例においては、旋回抑止板４１を空洞部５０まで設ける場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、その高さ方向寸法は、適宜変更することが可能である。
【００８０】
さらに、本実施例においては、旋回抑止板４１を周囲空気噴出部２７の数に対応して設けた場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、空気の偏流を抑制可能であれば、旋回抑止板の数は必要に応じて変更可能である。
【００８１】
また、本実施例においては、ガイド部３８を三つの周囲空気噴出部２７に設ける場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、必要に応じて、二つ以下あるいは四つ以上の周囲空気噴出部２７にガイド部３８を設けてもよい。
【００８２】
さらに、上述した実施例においては、周囲空気噴出部２７に設けられたガイド部３８が同様の方向に同様の角度で傾斜して設けられる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、それぞれのガイド部３８の設置傾斜角度を適宜異なるように構成してもよい。
【００８３】
また、上述した実施例においては、ガイド部３８が、断面コ字形状の板状部材（スコップ型）を用いて構成された場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の少なくとも一部をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くことが可能であれば、どのような構成であってもよい。したがって、例えば、一枚の平板状の板状部材を用いてガイド部を構成してもよい。具体的には、それぞれの周囲空気噴出部２７を成す貫通孔部３１のガス排出口１７に最も近接する「一辺」に、平板状の板状部材を傾斜させて設けてもよい。このような構成であっても、周囲空気噴出部２７から噴出される空気の少なくとも一部をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くことが可能であるから、上述した種々の効果を得ることができる。
【００８４】
さらに、上述した実施例においては、高燃用の第二ノズル２２ｂを第一筒部材３４の中心軸上に配置し、低燃（および高燃）用の第一ノズル２２ａを前記中心軸に対してガス排出口１７から遠ざかる側に離間して配置しているが、本発明は、この配置に限定されるものではない。例えば、第二ノズル２２ｂおよび第一ノズル２２ａ間の中心が前記第一筒部材３４の中心軸に重なるように配置することができる。また、単一のノズル（図示省略）により低燃焼量と高燃焼量とを切り換えて供給するバーナにも本発明は適用可能である。
【００８５】
また、上記実施例においては、液体燃料の種類については特に説明しなかったが、本発明は何等かの液体燃料に限定されず、灯油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油等の液体燃料について適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例にかかるバーナを搭載したボイラの縦断面の説明図を示したものである。
【図２】図１のII−II線に沿う横断面の説明図を示したものである。
【図３】本実施例にかかるバーナの縦断面の説明図を示したものである。
【図４】図３に示したバーナの下面図を示したものである。
【図５】本実施例にかかるボイラの燃焼状態（ガスの流れ）の概略図を示したものである。（低燃焼時におけるガスの流れを示す概略図である。）
【符号の説明】
【００８７】
１…ボイラ
１０…缶体
１１…上部ヘッダ
１２…下部ヘッダ
１３…内側水管群
１３ａ…内側水管
１３ｂ…内側フィン部
１４…外側水管群
１４ａ…外側水管
１４ｂ…外側フィン部
１６…燃焼室
１７…ガス排出口
１８…環状ガス流路
１９…外側開口部
２０…バーナ
２１…載置板
２２…ノズル部
２２ａ…第一ノズル部
２２ｂ…第二ノズル部
２３…着火器
２４…中央空気供給経路
２５…周囲空気供給経路（本発明の「空気供給部」に相当）
２５ａ〜２５ｆ…第一周囲空気供給経路〜第六周囲空気供給経路
２６…中央空気噴出部
２７…周囲空気噴出部（本発明の「空気噴出部」に相当）
２７ａ〜２７ｆ…第一周囲空気噴出部〜第六周囲空気噴出部
３１…貫通孔部
３１ａ〜３１ｆ…第一貫通孔部〜第六貫通孔部
３４…第一筒部材
３４Ａ…第一筒部材上端部
３５…第二筒部材
３５Ａ…第二筒部材上端部
３６…第一空気供給板
３７…第二空気供給板
３８…ガイド部
３８ａ〜３８ｃ…第一ガイド部〜第三ガイド部
３９…拡散部
３９ａ〜３９ｃ…第一拡散部〜第三拡散部
４１…旋回抑止板
４１ａ〜４１ｆ…第一旋回抑止板〜第六旋回抑止板
５０…空洞部
６０…ウインドボックス
６１…隔壁
６２…ダクト部
【図１】
2010133652.tif 000003
【図２】
2010133652.tif 000004
【図３】
2010133652.tif 000005
【図４】
2010133652.tif 000006
【図５】
2010133652.tif 000007