(57)【要約】【課題】ジメチルエーテル（ＤＭＥ）等の含酸素燃料を使用して、輝度向上剤を添加することなしに輝炎燃焼を行うことができるため、環境適性も良好であり、コスト的にも問題がないバーナ及び当該バーナを備えた燃料燃焼装置を提供すること。【解決手段】燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂと空気流路３４６Ａ，３４６Ｂが形成され、前記両通路と連通した吐出孔３４９から噴霧媒体の圧力によってＤＭＥ等の燃料を噴霧するバーナチップ３４０を先端に備えたバーナ１０であって、前記バーナチップ３４０の吐出孔３４９側には、当該吐出孔３４９と空気的に連通され、前記燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部４１５を有する筒状部材４００が配設されているバーナ１０、及び当該バーナ１０を備えた燃料燃焼装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料流路と噴霧媒体流路が形成され、前記両通路と連通した吐出孔から噴霧媒体の圧力によって燃料を噴霧するバーナチップを先端に備えたバーナであって、
前記バーナチップの吐出孔側には、当該吐出孔と空気的に連通され、前記燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部が形成された筒状部材が配設されていることを特徴とするバーナ。
【請求項２】
請求項１に記載のバーナにおいて、
前記筒状部材に形成される前記略円錐台形状の前記空洞部の軸芯と、当該空洞部の傾斜部とのなす角が１５°〜３０°であり、
前記空洞部におけるバーナチップ先端側の開口部の径ｄ１と、当該先端側の開口部と反対側の開口部との距離Ｌとの比が、ｄ１／Ｌ＝１／２〜１／６であることを特徴とするバーナ。
【請求項３】
液体燃料が貯蔵される燃料貯蔵手段と、
噴霧媒体が貯蔵される噴霧媒体貯蔵手段と、
燃料流路と噴霧媒体流路が形成され、前記燃料貯蔵手段から供給された液体燃料と、前記噴霧媒体貯蔵手段から供給される噴霧媒体を、前記両通路と連通した吐出孔から噴霧媒体の圧力によって燃料を噴霧するバーナチップを先端に備えたバーナを有する燃料燃焼装置であって、
前記バーナが請求項１または請求項２に記載のバーナであることを特徴とする燃料燃焼装置。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料燃焼装置において、
前記液体燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）であることを特徴とする燃料燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナ及び当該バーナを備えた燃料燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ボイラや加熱炉の大半は重油を燃料として運転されているが、環境規制の強化等により、排ガスがクリーンとなり、環境への悪影響が少ないガス焚きボイラへの転換が進められている。加えて、燃料についても、天然ガスから合成されるＤＭＥ（Dimethyl Ether：ジメチルエーテル）燃料は、環境にも適したクリーン燃料であるため、近年、大量の市場供給が計画されており、今後ボイラや加熱炉燃料については、重油からＤＭＥへの転換が期待されている。
【０００３】
また、一般に、重油等の燃料を燃焼させるには、予混合型または拡散型の燃料噴射バーナを用いて、重油等の液体燃料と、蒸気、空気等の噴霧媒体とを混合させ、噴霧媒体の圧力によって液体燃料を霧状に噴射させ、それに着火して燃焼を行うようにしている。一方、通常の予混合型または拡散型の燃料噴射バーナでＤＭＥ等の含酸素燃料を燃焼させた場合にあっては、燃焼空気の量を極端に絞った運転を行っても重油のような橙色輝炎は発されず、青色の不輝炎を呈することになり、ボイラや加熱炉の火炉における輻射伝熱量が低下して、ボイラ等の能力が低下することになる。その結果、ボイラ・加熱炉によっては負荷を６０％程度まで低下させなければならず、能力的に余裕がない場合には、ＤＭＥへの転換は不可能となるといった問題が生じていた。
【０００４】
これに対し、ＤＭＥ等の含酸素燃料を輝炎燃焼させる手段として、石油系溶剤のベースに鉄系無機化合物や界面活性剤を添加した輝度向上剤を燃料に添加する技術が提供されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。このような添加剤を燃料に添加することにより、従来の予混合型または拡散型バーナを用いたボイラ等であっても橙色輝炎を発することができ、ボイラ等の能力をこれまでの重油並みの状態を維持することができた。
【０００５】
【特許文献１】特公昭５８−２４４７８号公報
【特許文献２】特公昭６０−４５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記したような、輝炎燃焼させるためにＤＭＥに対して輝度向上剤を添加する場合にあっては、添加剤に含まれる鉄分などが燃料設備や排気ガスに与える影響が懸念され、好ましい手段とはいえなかった。また、輝度向上剤は一般に高価であることや、設備への影響も含めコスト的にも問題があった。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ＤＭＥ等の含酸素燃料を使用して、輝度向上剤を添加することなしに輝炎燃焼を行うことができるため、環境適性も良好であり、コスト的にも問題がないバーナ及び当該バーナを備えた燃料燃焼装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記した目的を達するために、本発明のバーナは、燃料流路と噴霧媒体流路が形成され、前記両通路と連通した吐出孔から噴霧媒体の圧力によって燃料を噴霧するバーナチップを先端に備えたバーナであって、前記バーナチップの吐出孔側には、当該吐出孔と空気的に連通され、前記燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部が形成された筒状部材が配設されていることを特徴とする。
【０００９】
この本発明のバーナは、バーナチップの吐出孔側に対して、当該吐出孔と空気的に連通され、前記燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部が形成された筒状部材が配設されている。このため、吐出孔から吐出された燃料は、略円錐台形状の空洞部を介して
拡散状態が調整され、擬似的な不完全燃焼状態を形成させて噴霧、燃焼されることとなるので、燃料としてＤＭＥ等の含酸素燃料を用いた場合であっても、輝炎燃焼を実施することができ、輻射伝熱量の向上を図ることができる。
【００１０】
また、本発明の構成によれば、バーナチップの先端に筒状部材を設置するという簡便な手段により、高価な輝度向上剤を使用することもなく、ＤＭＥ等の含酸素燃料による輝炎燃焼を低コストで実現することができることとなる。更には、燃焼設備や排気ガスに与える影響もない。
【００１１】
そして、本発明のバーナによれば、ＤＭＥ等のクリーンな含酸素燃料を用いた場合であっても輝炎燃焼を実施することができるので、既存のボイラや加熱炉を用いて、負荷を落とすことなく、重油燃焼により大量に発生していた窒素酸化物、硫黄酸化物、煤じんなどの大気汚染物質の発生が少ないボイラや加熱炉等の設備によるクリーン燃焼を達成することができる。
【００１２】
本発明のバーナは、前記筒状部材に形成される前記略円錐台形状の前記空洞部の軸芯と、当該空洞部の傾斜部とのなす角が１５°〜３０°であり、前記空洞部におけるバーナチップ先端側の開口部の径ｄ１と、当該先端側の開口部と反対側の開口部との距離Ｌとの比が、ｄ１／Ｌ＝１／２〜１／６であることが好ましい。
この本発明によれば、筒状部材に形成される空洞部の軸芯と傾斜部のなす角を１５°〜３０°と特定範囲としており、かつ、空洞部におけるバーナチップ先端側の開口部の径ｄ１と、当該先端側の開口部と反対側の開口部との距離Ｌとの比が、ｄ１／Ｌ＝１／２〜１／６と特定範囲としているので、前記した効果をより好適に発揮することができ、燃料としてＤＭＥ等の含酸素燃料を用いた場合であっても、輝炎燃焼を確実に実施することができ、輻射伝熱量の更なる向上を図ることができる。
【００１３】
本発明の燃料燃焼装置は、液体燃料が貯蔵される燃料貯蔵手段と、噴霧媒体が貯蔵される噴霧媒体貯蔵手段と、燃料流路と噴霧媒体流路が形成され、前記燃料貯蔵手段から供給された液体燃料と、前記噴霧媒体貯蔵手段から供給される噴霧媒体を、前記両通路と連通した吐出孔から噴霧媒体の圧力によって燃料を噴霧するバーナチップを先端に備えたバーナを有する燃料燃焼装置であって、前記バーナが前記した本発明のバーナであることを特徴とする。
【００１４】
この本発明の燃料燃焼装置は、前記した本発明のバーナを備えた燃料燃焼装置であるので、前記した効果を発揮することができる燃料燃焼装置となる。
すなわち、燃料貯蔵手段から供給された液体燃料は、噴霧媒体貯蔵手段から供給される噴霧媒体とともに、バーナチップの吐出孔から、略円錐台形状の空洞部を介して拡散状態が調整され、擬似的な不完全燃焼状態を形成させて噴霧、燃焼されることとなるので、燃料としてＤＭＥ等の含酸素燃料を用いた場合であっても、輝炎燃焼を実施することができ、輻射伝熱量の向上を図ることができる燃料燃焼装置を好適に提供可能とする。
なお、このような構成の本発明の燃料燃焼装置は、ボイラや加熱炉に適用することができる。
【００１５】
そして、本発明の燃料燃焼装置は、前記液体燃料がジメチルエーテル（ＤＭＥ）とすることにより、その効果を最大限に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面を用いて説明する。
（Ｉ）燃料燃焼装置の構成：
図１は、本実施形態の燃料燃焼装置１を示した模式図である。
この燃料燃焼装置１は、液体燃料であるＤＭＥ（ジメチルエーテル）を加圧して液体状態で保存する燃料貯蔵手段であるＤＭＥ貯蔵タンク２と、このＤＭＥ貯蔵タンク２に連結され、液体状態のＤＭＥを通過させるＤＭＥ供給管３と、ＤＭＥ供給管３の他端に連結されて設けられ、ＤＭＥの加圧を行う加圧ポンプ４を備える。一方、噴霧媒体である空気は、噴霧媒体貯蔵手段としての空気貯槽７に貯蔵されている。そして、ＤＭＥ貯蔵タンク２と連接される加圧ポンプ４、及び空気貯槽７のそれぞれと連接されて、ＤＭＥを噴霧させて燃焼させるバーナ１０を基本構成として備える。
【００１７】
なお、加圧ポンプ４とバーナ１０は、第１連接管６１と第２連接管６２とからなる連接管６により連接され、第１連接管６１と第２連接管６２の間には、流量調節弁５を配設し、ＤＭＥの流量を簡便に調節可能としている。また、空気貯槽７とバーナは空気供給管８を介して連接されている。
そして、このバーナ１０に配設されているＤＭＥ導入部１０２からＤＭＥが、また、バーナ１０に配設される空気導入部１０３から噴霧媒体である空気が、それぞれ導入されることになる。
【００１８】
（II）バーナ１０の構成：
また、図２は、図１に示した燃料燃焼装置１に配設されるバーナ１０の概略図であり、図３はバーナ１０の内部構造を示した断面図である。なお、図３においては、噴霧燃焼部３００の内部構造の一部を省略して示している。
なお、図２及び図３、並びに図４〜図８に記載された矢印方向は、燃料の噴射される方向（及び図の上方向）を示す。
【００１９】
図２及び図３に示した本実施形態のバーナ１０は、バーナ本体１００と、バーナ本体１００の後端側（図２及び図３の矢印方向と反対方向）に取り付けられているハンドル部２００と、バーナ本体１００の先端側（図２及び図３の矢印方向）に取り付けられる噴霧燃焼部３００とを基本構成として備える。
【００２０】
バーナ本体１００は、ガンボディ１０１と、ガンボディ１０１の先端側の側面（図２及び図３では右側）に穿設されているＤＭＥ導入部１０２と、ガンボディ１０１の後端側の側面に穿接されている空気導入部１０３とを備えている。
そして、前記したように、ＤＭＥ導入部１０２にはＤＭＥ貯蔵タンク２からＤＭＥが、また、空気導入部１０３には空気貯槽７から噴霧媒体である空気が、それぞれ導入されることになる。
【００２１】
また、バーナ本体１００を構成するガンボディ１０１の内部には、ＤＭＥ導入部１０２と空気導入部１０３との間に位置するように、略円筒形状のスリーブ１０８が設けられている。このスリーブ１０８は、先端側の側面がガンボディ１０１の内壁と接するとともに、後端側に向かうにつれて略円筒形状の外径が縮径していくテーパ部１０８Ａを備える構成となっている。
なお、スリーブ１０８の内径は一定で、スリーブ１０８の中心軸に沿ってＤＭＥ通過孔１０８Ｂが形成されている。
【００２２】
テーパ部１０８Ａの外壁とガンボディ１０１の内壁との間には、パッキン１０９が配設されている。このパッキン１０９は、スリーブ１０８の外壁に螺合されるパッキン押さえ１１０を通じて前方に付勢されており、スリーブ１０８の外壁とガンボディ１０１の内壁との間の隙間を密封している。
【００２３】
一方、ハンドル部２００は、パッキン２０１を介してガンボディ１０１に螺合されるプラグ２０２と、プラグ２０２に嵌合される略円柱形状のハンドルピン２０３と、一端がハンドルピン２０３の後端部２０３Ａに、他端がプラグ２０２に取り付けられる線状の金属からなり、ハンドルピン２０３の周囲に螺旋状に形成されるハンドル２０４とを備えている。
本実施形態のバーナ１０は、このハンドル２０４を手により把持して操作することにより、バーナ１０の位置や方向を調整することができる。
【００２４】
また、噴霧燃焼部３００は、ガンボディ１０１の内壁に対して、保持部３１１を介して接続固定されている長尺円筒形状のアウターノズル３１０と、その内部にＤＭＥ通過部３２０Ａを形成し、スリーブ１０８のＤＭＥ通過孔１０８Ｂと接続される、アウターノズル３１０と同軸の長尺円筒形状であるインナーノズル３２０と、その外面端部をアウターノズル３１０先端の内面に接続固定される略円筒形状のノズルボディ３３０と、カバー部３５０により当該ノズルボディ３３０と連接固定され、燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂ（図４参照）と噴霧媒体流路である空気媒体流路３４６Ａ，３４６Ｂ（図４参照）が形成される。また、これらと連通した吐出孔３４９（図４参照）から噴霧媒体である空気の圧力によってＤＭＥを噴霧するためのバーナチップ３４０と、このバーナチップ３４０の先端に配設され、バーナチップ３４０の吐出孔３４９と空気的に連通され、燃料であるＤＭＥの噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部４１５を有する筒状部材４００を基本構成として備えている。
【００２５】
なお、図３に示すように、インナーノズル３２０は、スリーブ１０８と連接される第１インナーノズル３２０１と、バーナチップと連接される第２インナーノズル３２０２とを接続してなるものであり、第１インナーノズル３２０１の内部に形成された第１円筒孔３２０１Ａと、第２インナーノズル３２０２の内部に形成された、第１円筒孔３２０１Ａより細孔の第２円筒孔３２０２Ａにより、ＤＭＥ通過部３２０Ａが形成されている。
【００２６】
このような構成により、ＤＭＥ導入部１０２から導入されたＤＭＥは、スリーブ１０８の内部に形成されたＤＭＥ通過孔１０８Ｂを介して、第１インナーノズル３２０１の内部の第１円筒孔３２０１Ａ、及び第２インナーノズル３２０２の内部の第２円筒孔３２０２ＡからなるＤＭＥ通過部３２０Ａを通過して、バーナチップ３４０に供給されていく。
【００２７】
また、アウターノズル３１０の内壁とインナーノズル３２０の外壁との間には、バーナ本体１１０の空気導入部１０３から導入された噴霧媒体である空気を通過させるための断面ドーナツ形状の空隙３６０Ａが形成され、この空隙３６０Ａと連続して、ノズルボディ３３０の内壁とインナーノズル３２０の外壁との間には、断面ドーナツ形状であり、空隙３６０Ａより小径の空隙３６０Ｂが形成されており、この２つの空隙３６０Ａ，３６０Ｂが、空気通過部３６０を構成する。
このような構成により、空気導入部１０３から導入された空気は、空隙３６０Ａ，３６０Ｂからなる空気通過部３６０を通過して、バーナチップ３４０に供給されていく。
【００２８】
（III）バーナチップ３４０の構成：
図４は、バーナ１０の先端に配設されるバーナチップ３４０の構成を示す断面図である。なお、図４にあっては、筒状部材４００は取り外した状態を示している。
バーナチップ３４０の内部には、バーナ１０の噴霧燃焼部３００の内部に形成されたＤＭＥ通過部３２０Ａとそれぞれ繋がる２つの燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂ（燃料流路３４１Ｂは破線で示している）が形成されている。バーナチップ３４０の内部に２つ形成された燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂは、噴霧燃焼部３００の燃料通過部３２０Ａから供給される燃料を、燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂより細径の燃料供給孔３４２，３４３を介して、混合室３４５にて、噴霧媒体である空気と合流するようにしている。
【００２９】
具体的には、燃料供給孔３４２，３４３は、第１燃料供給部３４２１，３４３１と、第１燃料供給部３４２１，３４３１より細孔の第２燃料供給部３４２２，３４３２からなり、燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂと第１燃料供給部３４２１，３４３１が連接部３４４Ａ，３４４Ｂを介して連接されている。燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂを通過したＤＭＥは、第１燃料供給部３４２１，３４３１、第２燃料供給部３４２２，３４３２というように段階的に細くなる燃料供給孔３４２，３４３を通過されることにより、混合室３４５に対して吐出される。
なお、燃料供給孔３４２，３４３は、混合室３４５に対して斜め方向に配設されて、混合室３４５に対して燃料であるＤＭＥを供給していく構成を採用している。
【００３０】
一方、バーナチップ３４０の内部には、バーナ本体１１０の内部に形成される、断面が略ドーナツ状の空気通過部３６０とそれぞれ繋がる２つの空気流路３４６Ａ，３４６Ｂ（空気流路３４６Ａは破線で示している）が形成されている。空気通過部３６０から導入される空気は、この２つの空気流路３４６Ａ，３４６Ｂを通過して、空気合流部３４７にていったん合流された後、空気合流部３４７より細孔の空気供給孔３４８を介して、混合室３４５に向かって吐出されることになる。
そして、混合室３４５により混合された液体燃料であるＤＭＥと噴霧媒体である空気は、この混合室３４５と連通した吐出孔３４９から、噴霧媒体の圧力によって燃料を噴霧していくことになる。
【００３１】
なお、バーナチップ３４０と、バーナ本体１１０を構成するノズルボディ３３０とは、カバー部３５０により一体化されている。すなわち、本実施形態にあっては、カバー部３５０の先端側（図４の矢印方向）内部に前記した構成のバーナチップ３４０が接着固定されているともに、カバー部３５０の先端側と反対側の内面に形成されたネジ山３５０１と、バーナ本体１１０を構成するノズルボティ３３０の先端の外面に形成されたネジ山３３０１が噛合することにより、バーナチップ３４０とバーナ本体１１０（ノズルボディ３３０）とが一体化されることになる。
【００３２】
（IV）筒状部材４００の構成：
図２及び図３に示す先端にバーナチップ３４０を備えたバーナ１０には、筒状部材４００が配設されている。ここで、図５は、筒状部材４００の内部構成を示した断面図であり、図６は、筒状部材４００をバーナチップ３４０に配設した状態を示す断面図である。
バーナチップ３４０の先端側に配設されるこの筒状部材４００は、本実施形態にあっては、第１筒状部４１０と、この第１筒状部４１０の外側に位置する第２筒状部４２０から構成される態様を示している。
【００３３】
筒状部材４００を構成する第１筒状部４１０は、バーナチップの先端に向かって、当該バーナチップの先端を覆う凹部４１１と、当該凹部４１１と連接されて形成されており、燃料の噴霧する方向（図６の矢印方向）に広がる略円錐台形状の空洞部４１５を有している。本発明のバーナ１０は、バーナチップ３４０の先端に対してかかる略円錐台形状の空洞部４１５を有する筒状部材４００を配設しているので、バーナチップ３４０の吐出孔３４９から噴霧状態で吐出される燃料は、略円錐台形状の空洞部４１５を介して適度に拡散され、効率的に噴霧され、燃焼されることとなるので、燃料としてＤＭＥ等の含酸素燃料を用いても、輝炎燃焼を実施することができる。
【００３４】
図５に示すように、この略円錐台形状の空洞部４１５において、空洞部４１５の軸芯ｌ
（図５の一点波線）と、空洞部４１５の傾斜部４１５１とのなす角θ（円錐台形の頂角の
半分）は、１５°〜３０°とすることが好ましく、２０°〜２５°とすることが特に好ま
しい。
また、空洞部４１５において、バーナチップ３４０の先端側（図５の矢印方向）の第１開口部４１５２の径ｄ１と、当該先端側とは反対側の第２開口部４１５３の径ｄ２（ｄ１＜ｄ２）、及び、この第１開口部４１５２と第２開口部４１５３の距離Ｌについて、第１開口部４１５２の径ｄ１と距離Ｌの関係が、ｄ１／Ｌ＝１／２〜１／６であることが好ましく、１／３〜１／４とすることが特に好ましい。
このように、空洞部４１５の軸芯ｌと傾斜部４１５１のなす角θが１５°〜３０°の範囲内であり、第１開口部４１５２の径ｄ１と距離Ｌの関係が、ｄ１／Ｌ＝１／２〜１／６であれば、吐出孔３４９から吐出される燃料は、空洞部４１５を介してより効率よく拡散されることになる。
なお、第２開口部４１５３の径ｄ２と距離Ｌの関係は、特に制限はないが、ｄ２／Ｌ＝
０．６〜１．７程度であればよい。
【００３５】
一方、筒状部材４００を構成する第２筒状部４２０は、前記した第１筒状部４１０を外側から固定保持するものであり、第１筒状部４１０の外面と第２筒状部４２０の内面とが嵌合されて固定されている。
また、この第２筒状部４２０のバーナチップ３４０側の内面には、ネジ山４２０１が形成されており、図６に示すように、このネジ山４２０１と、前記したカバー部３５０の外周に形成されたネジ山３５０２と噛合することにより、筒状部材４００がバーナ１０の先端部に固定されることになる。
【００３６】
なお、この第１筒状部４１０や第２筒状部４２０は、例えば、ＳＵＳ３０４等のステンレス材料等を構成材料とすることができ、これらを公知の加工方法を用いることにより製造することができる。
【００３７】
（Ｖ）燃料燃焼装置１を用いたＤＭＥの燃焼方法：
次に、本実施形態の燃料燃焼装置１を用いて、液体燃料であるＤＭＥを燃焼するＤＭＥの燃焼方法の一例を、図１〜図６を用いて説明する。
【００３８】
まず、図１に示すように、燃料燃焼装置１にあっては、ＤＭＥ貯蔵タンク２から液体燃料であるＤＭＥが、ＤＭＥ供給管３を介して、加圧ポンプ４に送り出され、加圧ポンプ４より加圧されたＤＭＥは、第１連接管６１を通過し、必要流量を流量調節弁５で調節した状態で第２連接管６２を介して、バーナ１０に配設されたＤＭＥ導入部１０２に導入される。
一方、噴霧媒体である空気は、空気を貯蔵した空気貯槽７から空気供給管８を介して、バーナ１０に配設された空気導入部１０３に導入されることになる。
【００３９】
図２及び図３に示すように、バーナ１０において、ＤＭＥ導入部１０２から導入されたＤＭＥは、ガンボディ１０１の内部に流入される。その後、ＤＭＥは、スリーブ１０８の通過孔１０８Ｂ、インナーノズル３２０の燃料通過部３２０Ａを順次通過して、バーナチップ３４０に形成された燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂに流入される。
【００４０】
一方、噴霧媒体である空気は、空気導入部１０３を通じてからガンボディ１０１内に流入され、その後、空隙３６０Ａ及び空隙３６０Ｂによりなる空気通過部３６０を通過して、バーナチップ３４０に形成された空気流路３４６Ａ，３４６Ｂに流入される。
【００４１】
図４〜図６に示すように、バーナチップ３４０においては、燃料通過部３２０Ａより流入されるＤＭＥは、２つの燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂを通過した後、第１燃料供給部３４２１、３４３１と、第１燃料供給部３４２１、３４３１より細孔の第２燃料供給部３４２２，３４３２からなる燃料供給孔３４２，３４３を通過して、混合室３４５に吐出される。  また、空気通過部３６０より流入される空気は、２つの空気流路３４６Ａ，３４６Ｂを通過して、空気合流部３４７にていったん合流された後、空気合流部３４７より細孔の空気供給孔３４８を介して、ＤＭＥと同様に混合室３４５に向かって吐出される。
【００４２】
この混合室３４５により混合されたＤＭＥと空気は、この混合室３４５と連通した吐出孔３４９から噴霧媒体の圧力によって、ＤＭＥを噴霧した状態で吐出するが、バーナチップ３４０の吐出孔３４９側には、この吐出孔３４９と空気的に連通され、燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部４１５を有する筒状部材４００が配設されているので、バーナチップ３４０の吐出孔３４９から噴霧状態で吐出されるＤＭＥは、この略円錐台形状の空洞部４１５を介して拡散状態が調整され、擬似的な不完全燃焼状態を形成させて噴霧、燃焼されることとなるので、着火においても、橙色の輝炎燃焼が好適になされることになり、輻射伝熱量も向上することとなる。
【００４３】
前記した実施形態によれば、下記の作用効果を奏することができる。
（１）本発明のバーナ１０は、バーナチップ３４０の吐出孔３４９側に対して、吐出孔３４９と空気的に連通され、燃料であるＤＭＥの噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部４１５を有する筒状部材４００が配設されているため、吐出孔３４９から吐出されたＤＭＥは、この空洞部４１５を介して拡散状態が調整され、擬似的な不完全燃焼状態を形成させて噴霧、燃焼されることとなる。よって、ＤＭＥ等の含酸素燃料を用いた場合であっても、輝炎燃焼を好適に実施することができ、輻射伝熱量の向上を図ることができる。
【００４４】
また、本発明の構成によれば、バーナチップ３４０の先端に筒状部材４００を設置するという簡便な手段により輝炎燃焼を実施することができるので、高価な輝度向上剤を使用することもなく、ＤＭＥ等の含酸素燃料による輝炎燃焼を低コストで実現することができ、また、燃焼設備や排気ガスに与える影響もないといった利点もある。
【００４５】
更には、本発明のバーナ１０は、ＤＭＥ等のクリーンな含酸素燃料を用いた場合であっても輝炎燃焼を実施することができるので、既存のボイラや加熱炉を用いて、負荷を落とすことなく、重油燃焼により大量に発生していた窒素酸化物、硫黄酸化物、煤じんなどの大気汚染物質の発生が少ないボイラ・加熱炉のクリーン燃焼を達成できる。
【００４６】
そして、本発明の燃料燃焼装置１は、本発明のバーナ１０を備えた燃料燃焼装置１であるので、前記した効果を好適に発揮することができ、ボイラや加熱炉に適用することができる。
【００４７】
なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。
例えば、前記した実施形態では、液体燃料としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）燃料を用いていたが、これには限定されず、メタノール等を液体燃料として用いても問題はない。
【００４８】
また、前記した実施形態では、筒状部材４００は第１筒状部４１０と第２筒状部４２０から形成される態様を示したが、これには限定されず、これらを一つの構成材料から一体的に形成するようにしても問題はない。
【００４９】
更には、前記実施形態ではバーナ１０を構成するバーナチップ３４０として、燃料流路が２つのもの（燃料流路３４１Ａ，３４１Ｂなど）を例にして説明したが、これには限定されず、バーナチップ１０の燃料流路は１つとしてもいいし、３つ以上の複数としてもよい。同様に、バーナチップに形成される空気流路についても、前記した実施形態では、空気流路が２つのもの（空気流路３４６Ａ，３４６Ｂ）を例にして説明したが、これには限定されず、バーナチップ１０の空気流路は１つとしてもいいし、３つ以上の複数としてもよい。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び参考例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。
【００５１】
［実施例１：ＤＭＥの燃焼試験］
実施例１として、図５に示す構成の筒状部材４００を吐出孔３４９側に配設したバーナチップ３４０を先端に備えたガスバーナ１０を用いた図１に示す構成の燃料燃焼装置１に対して、バーナチップ３４０に配設される筒状部材４００に形成される略円錐台形状の空洞部４１５について、バーナチップ３４０先端側の開口部（第１開口部４１５２）の径ｄ１を５ｍｍとして、空洞部４１５の軸芯ｌと傾斜部４１５１とのなす角θ、及び第１開口部４１５２と第１開口部４１５２と反対側の開口部（第２開口部４１５３）との距離Ｌを下記表１に示すようにした場合におけるＤＭＥの燃焼状態を評価した。結果も含めて表１に示す（なお、表１中、空欄部については評価を行っていない）。
【００５２】
（燃焼条件）
燃料の種類：    ジメチルエーテル（ＤＭＥ）  
燃料供給温度：  １５℃
燃料供給圧力：  ３．０ＭＰａＧ
排ガス中の酸素濃度：  ６容量％
燃料の燃焼量：  ５０リットル／時間
【００５３】
一方、参考例１として、筒状部材に形成される空洞部４１５の形状を、燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状とせず、図８に示すような略円筒形状とした筒状部材４００Ｘを参考例として、空洞部の内径をｄ’、バーナチップ３４０Ｘ先端側の開口部（第１開口部４１５２）と第１開口部４１５２と反対側の開口部（第２開口部４１５３）との距離Ｌ’を下記表２に示すようにした場合におけるＤＭＥの燃焼状態を比較・評価した。結果も含めて表２に示す（表１と同様、表２中、空欄部については評価を行っていない）。
【００５４】
ここで、図７は、参考例１で使用したバーナチップ３４０Ｘ（バーナ１０Ｘに適用される）の内部構成を示した断面図であり、図８は、この図７において、筒状部材４００Ｘを示した断面図である。なお、これらの図７及び図８に示される参考例１の筒状部材４００Ｘ及び当該筒状部材を備えたバーナチップ３４０Ｘについては、前記実施例１と同様の構造および同一部材には同一符号を付してあり、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
なお、判定は、燃焼状態を評価して、輝炎燃焼に優れ、橙色の輝炎が安定して得られた場合を◎、良好な輝炎燃焼が行われた場合を○、輝炎燃焼が行われなかった場合を×として行った。
【００５６】
（結果：実施例１）
【表１】
2006162095.tif 000003
【００５７】
（結果：参考例１）
【表２】
2006162095.tif 000004
【００５８】
表１の結果からわかるように、実施例１の如くバーナチップ先端に配設される筒状部材に対して、ＤＭＥの噴霧する方向に広がる略円錐台形状の空洞部を形成した場合にあっては、良好な輝炎燃焼が行われ、特に、角θを１５°〜３０°とした場合にあっては、輝炎燃焼に優れ、橙色の輝炎を安定して得ることができた。
【００５９】
一方、表２に結果を示すように、筒状部材に形成される空洞部の形状を、燃料の噴霧する方向に広がる略円錐台形状とせず、図８に示すような略円筒形状とした筒状部材を用いた参考例１のバーナ及び燃焼装置については、良好な輝炎燃焼を実施することはできなかった。
【００６０】
［試験例：輻射伝熱量の効果確認］
前記した実施例１で使用した、図５に示す構成の筒状部材４００について、略円錐台形状の空洞部４１５における第１開口部４１５２の径ｄ１を５ｍｍ、空洞部４１５の軸芯ｌと傾斜部４１５１とのなす角θを３０°、第１開口部４１５２と第１開口部４１５２と反対側の開口部（第２開口部４１５３）との距離Ｌを２０ｍｍとした筒状部材４００を用いて、下記の燃焼条件によりＤＭＥを燃焼させた場合における、バーナ１０の先端（筒状部材４００の先端）からの距離（ｍｍ）が３００ｍｍの位置、及び７００ｍｍの位置における火炎熱流束（Ｗ／ｃｍ２）を測定した。結果を表３に示す。
【００６１】
なお、参考例２として、筒状部材を配設しない以外は前記した構成と同様のバーナを用いて得られた結果も併せて表３に示す。また、火炎熱流束の測定は、市販の熱流束計を用いて行った。
【００６２】
（燃焼条件）
燃料の種類：    ジメチルエーテル（ＤＭＥ）  
燃料供給温度：  １５℃
燃料供給圧力：  ３．０ＭＰａＧ
排ガス中の酸素濃度：  ６容量％
燃焼量：  ８４０ＭＪ／時間
【００６３】
（結果）
【表３】
2006162095.tif 000005
【００６４】
表３の結果より、通常は参考例２のように、バーナ先端から離れるにつれて熱流束は低下していくものであるが、図５に示す構成の筒状部材を配設した本発明のバーナを使用した場合にあっては、バーナから離れるに従い熱流束が大きく増加し、輻射伝熱量の向上効果が確認できた（燃焼状態を観察すると、バーナ先端からの距離が約４００ｍｍを超えた辺りから、輝炎燃焼が始まり、輻射伝熱量の大幅な向上が確認できる）。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明のバーナ及び当該バーナを備えた燃料燃焼装置は、液体燃料としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）の含酸素燃料を用いるバーナ及び当該バーナを備えた燃料燃焼装置において有利に使用でき、良好な輝炎燃焼が実施される。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃料燃焼装置を示した模式図である。
【図２】前記実施形態におけるバーナを示した平面図である。
【図３】前記実施形態におけるバーナの内部構造を示した断面図である。
【図４】前記実施形態におけるバーナチップの内部構造を示した断面図である。
【図５】前記実施形態における筒状部材の内部構造を示した断面図である。
【図６】バーナチップに筒状部材を取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】参考例１で使用したバーナを構成するバーナチップの内部構造を示した断面図である。
【図８】図７のバーナチップに配設される筒状部材を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１      燃料燃焼装置
２      貯蔵タンク
３      ＤＭＥ供給管
４      加圧ポンプ
５      流量調節弁
６      連接管
７      空気貯槽
８      空気供給管
１０    バーナ
６１    第１連接管
６２    第２連接管
１００  バーナ本体
２００  ハンドル部
３００  噴霧燃焼部
３２０Ａ  燃料通過部
３４０  バーナチップ
３４１Ａ，３４１Ｂ  燃料流路
３４２，３４３  燃料供給孔
３４５  混合室
３４６Ａ，３４６Ｂ  空気流路
３４７  空気合流部
３４８  空気供給孔
３４９  吐出孔
３６０  空気通過部
４００  筒状部材
４１０  第１筒状部
４１５  空洞部
４２０  第２筒状部
４１５１  傾斜部
４１５２  第１開口部
４１５３  第２開口部
ｄ１      径
ｄ２      径
Ｌ      距離
ｌ      軸芯
θ      角
【図１】
2006162095.tif 000006
【図２】
2006162095.tif 000007
【図３】
2006162095.tif 000008
【図４】
2006162095.tif 000009
【図５】
2006162095.tif 000010
【図６】
2006162095.tif 000011
【図７】
2006162095.tif 000012
【図８】
2006162095.tif 000013