(57)【要約】【課題】バーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラにおいて、複数の混合流体噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで流体燃料の噴霧粒径を小さくして燃焼性を向上させる。【解決手段】内部に設けられる混合室９２と、基端部が混合室９２に連通すると共に先端部が外方に開口して軸方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａと、流体燃料を混合室９２に供給する流体燃料供給通路９６と、蒸気を混合室９２に供給する蒸気供給通路９５と、混合室９２で混合流体を軸方向の中間位置に配置される第３混合流体噴出孔８６ａに案内するガイド部材１０１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ本体と、
前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、
基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の外方に開口して前記チップ本体の軸方向に所定間隔で配置される３個以上の噴出孔と、
流体燃料を前記混合室に供給する流体燃料供給通路と、
噴霧媒体を前記混合室に供給する噴霧媒体供給通路と、
前記混合室で流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を前記３個以上の噴出孔における軸方向の中間位置に配置される噴出孔に案内するガイド部材と、
を有することを特徴とするバーナチップ。
【請求項２】
前記３個以上の噴出孔は、周方向に所定間隔で配置され、前記チップ本体の軸心上にある１点を中心として放射状に形成され、前記３個以上の噴出孔のうちの少なくとも１個は、先端部が前記チップ本体の側方に開口することを特徴とする請求項１に記載のバーナチップ。
【請求項３】
前記チップ本体は、半球形状をなす先端部と、軸心方向に沿って円筒形状をなして前記先端部の半球端面部に連結される側壁部とを有し、前記３個以上の噴出孔は、前記側壁部と前記先端部の両方に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバーナチップ。
【請求項４】
前記ガイド部材は、前記チップ本体の軸線方向に沿うと共に前記噴出孔の入口部に向けて湾曲するガイド面を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のバーナチップ。
【請求項５】
前記ガイド部材は、円柱形状をなすガイド部材本体と、前記ガイド部材本体の先端部に連結される円錐部とを有し、前記ガイド面は、前記円錐部の外周面に周方向に連続して形成されることを特徴とする請求項４に記載のバーナチップ。
【請求項６】
前記チップ本体は、混合流体噴出孔が設けられるスプレイプレートと、前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路が設けられるバックプレートとが連結されて構成され、前記スプレイプレートと前記バックプレートにより前記混合室が区画され、前記ガイド部材は、前記バックプレートから前記スプレイプレート側に延設されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のバーナチップ。
【請求項７】
風箱と、
前記風箱における中央部に配置される燃料通路と、
前記風箱における前記燃料通路の外側に配置される空気通路と、
前記燃料通路の中央部に配置されるバーナガンと、
を有し、
前記バーナガンの先端部に請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のバーナチップが配置されることを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項８】
中空形状をなす火炉内で燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、
火炉壁に請求項７に記載の燃焼バーナが配置されることを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体燃料と噴霧媒体とを混合することで霧状にして噴出するバーナチップ、このバーナチップから噴出された流体燃料と噴霧媒体との混合体により火炎を形成する燃焼バーナ、この燃焼バーナを使用するボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な油焚きボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数の燃焼バーナが周方向に沿って配設されると共に、上下方向に複数段にわたって配置されている。この燃焼バーナは、流体燃料を噴霧媒体により霧化させた状態で火炉内に吹き込むことで火炎を形成し、この火炉内で燃焼可能となっている。そして、この火炉は、上部に煙道が連結され、この煙道に排ガスの熱を回収するための過熱器、再熱器、節炭器などが設けられており、火炉での燃焼により発生した排ガスと水との間で熱交換が行われ、蒸気を生成することができる。
【０００３】
この油焚きボイラで使用される燃焼バーナは、流体燃料と噴霧媒体の供給配管の先端部にバーナチップが設けられて構成されている。このバーナチップは、周方向に沿って複数の噴出孔が形成され、流体燃料と噴霧媒体を混合した後、各噴出孔から噴出可能としている。ところで、このバーナチップにて、重質燃料などのようなＮＯｘや煤塵を多く発生させる燃料を使用する場合、高い燃焼性を確保してＮＯｘや煤塵の低減を図る必要がある。そのため、バーナチップにおける噴出孔の数を増加させることで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることが考えられる。しかし、噴出孔の数を増加させると、隣接する噴出孔の距離が短くなり、噴流同士が干渉しあって薄膜状になり、周囲の空気が取り込みにくくなり、着火不良や燃焼不良を引き起こす可能性がある。
【０００４】
そのため、複数の噴出孔をバーナチップの周方向に沿って設けるだけでなく、軸方向に沿っても設けることで、隣接する噴出孔の距離を十分に長くすることが考えられる。例えば、下記特許文献１に記載されたバーナチップでは、基端部が混合室に連通すると共に先端部が開口する複数の混合流体噴出孔を周方向に所定間隔で配置すると共に軸方向に所定間隔で配置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０３５１２６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１２０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のバーナチップでは、複数の混合流体噴出孔を周方向に所定間隔で配置すると共に軸方向に所定間隔で配置しており、隣接する噴出孔の距離を長くして噴流同士の干渉を抑制することができる。ところが、複数の混合体噴出孔を軸方向に沿って設けると、混合室から軸方向に異なる位置に配置された複数の混合流体噴出孔に対する混合流体の流路が異なり、各混合流体噴出孔での流量比にアンバランスが生じてしまう。すると、混合流体が多く導かれる混合流体噴出孔では、流体燃料の噴霧粒径が大きくなり、ＮＯｘや煤塵の低減を図ることが困難となる。なお、特許文献１に記載されたバーナチップでは、混合室にガイド部材を設け、混合室に供給された噴霧媒体をガイド部材に衝突させて効率良く混合させている。しかし、軸方向に異なる位置に配置された複数の混合流体噴出孔における流量比のアンバランスを解消することはできない。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、複数の混合流体噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで流体燃料の噴霧粒径を小さくして燃焼性を向上させることが可能なバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラ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】
上記の目的を達成するための本発明のバーナチップは、チップ本体と、前記チップ本体の内部に設けられる混合室と、基端部が前記混合室に連通すると共に先端部が前記チップ本体の外方に開口して前記チップ本体の軸方向に所定間隔で配置される３個以上の噴出孔と、流体燃料を前記混合室に供給する流体燃料供給通路と、噴霧媒体を前記混合室に供給する噴霧媒体供給通路と、前記混合室で流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を前記３個以上の噴出孔における軸方向の中間位置に配置される噴出孔に案内するガイド部材と、を有することを特徴とするものである。
【０００９】
従って、流体燃料供給通路から供給される流体燃料と噴霧媒体供給通路から供給される噴霧媒体が混合室で混合され、混合流体が軸方向に所定間隔で配置される３個以上の噴出孔を通って外部に噴出される。このとき、混合室で混合された混合流体は、軸方向における一方側と他方側に設けられた噴出孔に対して入りやすく、その中間位置に設けられた噴出孔には入りにくい。ところが、混合室で混合された混合流体の一部は、ガイド部材によりこの中間位置に配置される噴出孔に案内されることとなり、各噴出孔に導入される混合流体量が均一化される。そのため、複数の噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００１０】
本発明のバーナチップでは、前記３個以上の噴出孔は、周方向に所定間隔で配置され、前記チップ本体の軸心上にある１点を中心として放射状に形成され、前記３個以上の噴出孔のうちの少なくとも１個は、先端部が前記チップ本体の側方に開口することを特徴としている。
【００１１】
従って、複数の噴出孔を放射状に形成することで、各噴出孔の加工性を向上して製造コストを低減することができ、また、噴出孔を側方に開口することで、混合流体を広範囲にわたって噴出することができる。
【００１２】
本発明のバーナチップでは、前記チップ本体は、半球形状をなす先端部と、軸心方向に沿って円筒形状をなして前記先端部の半球端面部に連結される側壁部とを有し、前記３個以上の噴出孔は、前記側壁部と前記先端部の両方に設けられることを特徴としている。
【００１３】
従って、先端部と側壁部の両方に噴出孔を設けることで、混合流体を広範囲にわたって噴出することができ、流体燃料と周囲の空気と混合を促進することができる。
【００１４】
本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材は、前記チップ本体の軸線方向に沿うと共に前記噴出孔の入口部に向けて湾曲するガイド面を有することを特徴としている。
【００１５】
従って、チップ本体の中心部に入口部に向けて湾曲するガイド面を設けることで、混合流体をガイド部材により軸方向の中間位置に配置される噴出孔に適正に案内することができる。
【００１６】
本発明のバーナチップでは、前記ガイド部材は、円柱形状をなすガイド部材本体と、前記ガイド部材本体の先端部に連結される円錐部とを有し、前記ガイド面は、前記円錐部の外周面に周方向に連続して形成されることを特徴としている。
【００１７】
従って、ガイド部材を、円柱形状をなすガイド部材本体とガイド面を有する円錐部から構成することで、構造を簡素化することができる。
【００１８】
本発明のバーナチップでは、前記チップ本体は、混合流体噴出孔が設けられるスプレイプレートと、前記流体燃料供給通路及び前記噴霧媒体供給通路が設けられるバックプレートとが連結されて構成され、前記スプレイプレートと前記バックプレートにより前記混合室が区画され、前記ガイド部材は、前記バックプレートから前記スプレイプレート側に延設されることを特徴としている。
【００１９】
従って、チップ本体をスプレイプレートとバックプレートとに分割し、バックプレート側にガイド部材を設けることで、スプレイプレートとバックプレートの構造を簡素化し、低コスト化を可能とすることができる。
【００２０】
また、本発明の燃焼バーナは、風箱と、前記風箱における中央部に配置される燃料通路と、前記風箱における前記燃料通路の外側に配置される空気通路と、前記燃料通路の中央部に配置されるバーナガンと、を有し、前記バーナガンの先端部に前記バーナチップが配置されることを特徴とするものである。
【００２１】
従って、バーナガンの先端部にバーナチップを配置することで、複数の噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００２２】
また、本発明のボイラは、中空形状をなす火炉内で燃料と空気を燃焼させると共に、前記火炉内で熱交換を行って熱を回収するボイラにおいて、火炉壁に前記燃焼バーナが配置されることを特徴とするものである。
【００２３】
従って、火炉壁に燃焼バーナが配置されていることから、複数の噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラによれば、混合室で流体燃料と噴霧媒体とが混合された混合流体を軸方向に所定間隔で配置された３個以上の噴出孔における中間位置の噴出孔に案内するガイド部材を設けるので、複数の噴出孔における流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、第１実施形態のバーナチップの断面図である。
【図２】図２は、バーナチップの正面図である。
【図３】図３は、バーナチップにおける図１のIII−IIIの断面図である。
【図４】図４は、バーナチップにおける図１のIV−IVの断面図である。
【図５】図５は、バーナチップにおける図１のＶ−Ｖの断面図である。
【図６】図６は、バーナチップにおける混合流体の流れを説明するための概略図である。
【図７】図７は、第１実施形態の油焚きボイラを表す概略構成図である。
【図８】図８は、燃焼バーナの全体構成を表す正面図である。
【図９】図９は、燃焼バーナの断面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態のバーナチップの断面図である。
【図１１】図１１は、第３実施形態のバーナチップの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照して、本発明のバーナチップ及び燃焼バーナ並びにボイラの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【００２７】
［実施形態１］
図７は、第１実施形態の油焚きボイラを表す概略構成図である。
【００２８】
本実施形態の油焚きボイラは、流体燃料としての重油（または、軽油、石炭のスラリーなど）を燃料として用い、この重油を燃焼バーナ（バーナチップ）により噴霧媒体としての蒸気（または、高圧空気、高圧ガス、可燃性ガスなど）により微粒化させて噴霧し、火炉内で燃焼させ、この燃焼により発生した熱を回収することが可能なボイラである。
【００２９】
本実施形態において、図７に示すように、油焚きボイラ１０は、コンベンショナルボイラであって、火炉１１と燃焼装置１２とを有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置され、この火炉１１を構成する火炉壁の下部に燃焼装置１２が設けられている。
【００３０】
燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数の燃焼バーナ２１を有している。本実施形態にて、この燃焼バーナ２１は、周方向に沿って、例えば、４個均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って、例えば、３セット、つまり、３段配置されている。なお、燃焼バーナ２１の配置場所や個数はこれに限定されるものではない。
【００３１】
各燃焼バーナ２１は、燃料供給配管２２を介して燃料供給源２３に連結されており、燃料供給配管２２に燃料供給量を調整可能な流量調整弁２４が設けられている。また、各燃焼バーナ２１は、蒸気供給配管２５を介して蒸気供給源２６に連結されており、蒸気供給配管２５に蒸気供給量を調整可能な流量調整弁２７が設けられている。また、火炉１１は、各燃焼バーナ２１の装着位置に風箱２８が設けられており、この風箱２８に空気ダクト２９の一端部が連結されており、この空気ダクト２９は、他端部に送風機３０が装着されている。
【００３２】
従って、各燃焼バーナ２１は、燃料供給源２３から燃料供給配管２２を通して燃料が供給されると共に、蒸気供給源２６から蒸気供給配管２５を通して蒸気が供給される。また、各燃焼バーナ２１は、空気ダクト２９から排ガスと熱交換して加熱された燃焼用空気が風箱２８に供給される。そのため、燃焼バーナ２１は燃料と蒸気を混合して微粒化した後、混合流体として火炉１１内に噴射すると共に、燃焼用空気を火炉１１内に噴射し、火炉１１内で火炎を形成することができる。
【００３３】
火炉１１は、上部に煙道３１が連結されており、この煙道３１に、対流伝熱部（熱回収部）として排ガスの熱を回収するための過熱器（スーパーヒータ）３２，３３、再熱器３４，３５、節炭器（エコノマイザ）３６，３７，３８が設けられており、火炉１１での燃焼で発生した排ガスと水との間で熱交換が行われる。
【００３４】
煙道３１は、その下流側に熱交換を行った排ガスが排出される排ガス管３９が連結されている。この排ガス管３９は、図示しないが、脱硝装置、電気集塵機、誘引送風機、脱硫装置が設けられ、下流端部に煙突が設けられている。
【００３５】
従って、燃焼装置１２に各燃焼バーナ２１が燃料と蒸気との混合流体を火炉１１内に噴射すると、火炉１１では、混合流体と空気とが燃焼して火炎が生じ、この火炉１１内の下部で火炎が生じると、燃焼ガス（排ガス）がこの火炉１１内を上昇し、煙道３１に排出される。
【００３６】
このとき、図示しない給水ポンプから供給された水は、節炭器３６，３７，３８によって予熱された後、図示しない蒸気ドラムに供給され火炉壁の各水管（図示せず）に供給される間に加熱されて飽和蒸気となり、図示しない蒸気ドラムに送り込まれる。更に、図示しない蒸気ドラムの飽和蒸気は過熱器３２，３３に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器３２，３３で生成された過熱蒸気は、図示しない発電プラント（例えば、タービン等）に供給される。また、タービンでの膨張過程の途中で取り出した蒸気は、再熱器３４，３５に導入され、再度過熱されてタービンに戻される。なお、火炉１１をドラム型（蒸気ドラム）として説明したが、この構造に限定されるものではない。
【００３７】
その後、煙道３１の節炭器３６，３７，３８を通過した排ガスは、排ガス管３９にて、図示しない脱硝装置にて、触媒によりＮＯｘなどの有害物質が除去され、電気集塵機で粒子状物質が除去され、脱硫装置により硫黄分が除去された後、煙突から大気中に排出される。
【００３８】
まず、燃焼装置１２について詳細に説明するが、この燃焼装置１２を構成する各燃焼バーナ２１は、ほぼ同様の構成をなしている。図８は、燃焼バーナの全体構成を表す正面図、図９は、燃焼バーナの断面図である。
【００３９】
燃焼バーナ２１において、図８及び図９に示すように、風箱２８は、箱形形状をなし、仕切板５１，５２により燃料コンパートメント（燃料通路）５３と上部補助空気コンパートメント（空気通路）５４と下部補助空気コンパートメント（空気通路）５５に区画されている。燃料コンパートメント５３は、風箱２８における鉛直方向の中央部に配置され、風箱２８における鉛直方向の上部に上部補助空気コンパートメント５４が配置され、下部に下部補助空気コンパートメント５５が配置されている。
【００４０】
燃料コンパートメント５３は、燃料用空気ノズル５６と上下の燃料用補助空気ノズル５７，５８を有しており、燃料用空気ノズル５６は、中心部にバーナガン５９が配置され、その周囲に保炎器６０が配置されている。一方、上部補助空気コンパートメント５４は、補助空気ノズル６１を有し、下部補助空気コンパートメント５５は、補助空気ノズル６２を有している。なお、燃料用空気ノズル５６、上下の燃料用補助空気ノズル５７，５８及び補助空気ノズル６１，６２は、上下にチルト可能となっている。
【００４１】
従って、燃焼用空気は、風箱２８内で燃料コンパートメント５３及び各補助空気コンパートメント５４，５５に所定の流量割合で供給され、燃料コンパートメント５３に１次空気が送り込まれ、各補助空気コンパートメント５３，５４に２次空気が送り込まれる。燃料コンパートメント５３に送り込まれた１次空気は、大部分が燃料用空気ノズル５６と燃料用補助空気ノズル５７，５８から有効１次空気として火炉１１内へ高速度で噴出される。補助空気コンパートメント５４，５５に送り込まれた２次空気は、大部分が補助空気ノズル６１，６２から火炉１１内へ高速度で噴出される。
【００４２】
燃料及び蒸気は、バーナガン５９に圧送され、バーナガン５９の先端部に装着された後述するバーナチップ７１により火炉１１に噴霧され、図示されてない着火源によって着火されて火炎を形成する。火炎は、保炎器６０を有効１次空気が通過するときに旋回流により保炎され、燃焼が継続される。火炎は、燃焼継続が着火点近傍から火炎前半部にかけての燃焼が１次空気で、後半部から燃焼完結までが有効２次空気でそれぞれなされる。
【００４３】
次に、バーナチップ７１について説明する。図１は、第１実施形態のバーナチップの断面図、図２は、バーナチップの正面図、図３は、バーナチップにおける図１のIII−IIIの断面図、図４は、バーナチップにおける図１のIV−IVの断面図、図５は、バーナチップにおける図１のＶ−Ｖの断面図、図６は、バーナチップにおける混合流体の流れを説明するための概略図である。
【００４４】
バーナチップ７１は、図１から図５に示すように、チップ本体としてのスプレイプレート７２とバックプレート７３と連結プレート７４から構成され、締付リング７５により一体に連結されている。
【００４５】
スプレイプレート７２は、基端（図１にて、右方）が開口して先端（図１にて、左方）が閉塞した形状をなしている。即ち、このスプレイプレート７２は、半球形状をなす先端部８１と、先端部８１の半球面に一体に連結されて軸心Ｏ１方向に沿って円筒形状をなす側壁部８２とから構成されている。先端部８１は、軸心Ｏ１方向に直交する先端面部８１ａと、軸心Ｏ１方向に対して傾斜する傾斜面部８１ｂとから構成されている。また、スプレイプレート７２は、基端部に開口するように円柱形状をなす第１凹部８３が形成されている。そして、スプレイプレート７２は、先端部８１に複数の混合流体噴出孔（噴出孔）８４ａからなる第１混合流体噴出部８４が設けられ、側壁部８２に複数の混合流体噴出孔（噴出孔）８５ａ，８６ａ，８７ａからなる第２、第３、第４混合流体噴出部８５，８６，８７が設けられている。
【００４６】
第１混合流体噴出部８４は、スプレイプレート７２の先端部８１に周方向に均等間隔で形成された複数（本実施形態では、８個）の混合流体噴出孔８４ａから構成されている。混合流体噴出孔８４ａは、この先端部８１の傾斜面部８１ｂを貫通するように形成され、基端部が第１凹部８３に連通すると共に先端部が前方（外方）に開口しており、バーナチップ７１の軸心Ｏ１を中心として周方向に均等間隔で設けられている。
【００４７】
第２混合流体噴出部８５は、スプレイプレート７２の側壁部８２に周方向に均等間隔で形成された複数（本実施形態では、８個）の混合流体噴出孔８５ａから構成されている。混合流体噴出孔８５ａは、この側壁部８２を貫通するように形成され、基端部が第１凹部８３に連通すると共に先端部が側方（外方）に開口しており、バーナチップ７１の軸心Ｏ１を中心として周方向に均等間隔で設けられている。第３混合流体噴出部８６は、スプレイプレート７２の側壁部８２に周方向に均等間隔で形成された複数（本実施形態では、８個）の混合流体噴出孔８６ａから構成されている。混合流体噴出孔８６ａは、この側壁部８２を貫通するように形成され、基端部が第１凹部８３に連通すると共に先端部が側方（外方）に開口しており、バーナチップ７１の軸心Ｏ１を中心として周方向に均等間隔で設けられている。第４混合流体噴出部８７は、スプレイプレート７２の側壁部８２に周方向に均等間隔で形成された複数（本実施形態では、８個）の混合流体噴出孔８７ａから構成されている。混合流体噴出孔８７ａは、この側壁部８２を貫通するように形成され、基端部が第１凹部８３に連通すると共に先端部が側方（外方）に開口しており、バーナチップ７１の軸心Ｏ１を中心として周方向に均等間隔で設けられている。
【００４８】
そして、複数の第１混合流体噴出孔８４ａは、軸心Ｏ１上にある１点Ｏ２を中心として放射状に形成され、複数の第２混合流体噴出孔８５ａは、軸心Ｏ１上にある１点Ｏ３を中心として放射状に形成され、複数の第３混合流体噴出孔８６ａは、軸心Ｏ１上にある１点Ｏ４を中心として放射状に形成され、複数の第４混合流体噴出孔８７ａは、軸心Ｏ１上にある１点Ｏ５を中心として放射状に形成されている。この場合、各点Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，Ｏ５は、軸心Ｏ１方向に沿って所定間隔を空けて配置されることで、第１混合流体噴出孔８４ａと第２混合流体噴出孔８５ａと第３混合流体噴出孔８６ａと第４混合流体噴出孔８７ａとは、軸心Ｏ１方向に所定間隔をあけて形成されている。また、第１、第２、第３、第４混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａは、軸心Ｏ１に対して所定の噴出角度θ１，θ２，θ３，θ４が設定されており、各噴出角度θ１，θ２，θ３，θ４の関係は、θ１＜θ２＜θ３＜θ４となっている。即ち、第１混合流体噴出孔８４ａの噴出方向に対して第４混合流体噴出孔８７ａの噴出方向が側方になるように設定されている。
【００４９】
また、第１、第３混合流体噴出孔８４ａ，８６ａは、周方向で同位置に配置され、第２、第４混合流体噴出孔８５ａ，８７ａは、周方向で同位置に配置され、第１、第３混合流体噴出孔８４ａ，８６ａと第２、第４混合流体噴出孔８５ａ，８７ａは、周方向で所定角度だけずれて配置されている。
【００５０】
バックプレート７３は、円盤形状をなし、先端部に円柱形状をなす第２凹部９１が形成されている。このバックプレート７３に形成された第２凹部９１は、スプレイプレート７２に形成された第１凹部８３と対向し、且つ、各凹部８３，９１は、ほぼ同径に設定されている。本実施形態では、この第１凹部８３と第２凹部９１により混合室９２が構成されており、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａは、基端部がこの混合室９２に連通することとなる。
【００５１】
バックプレート７３は、第２凹部９１（混合室９２）の外周側に噴出チャンバ９３が周方向に沿ってリング形状をなして形成されている。この噴出チャンバ９３は、複数（本実施形態では、８個）の連通路９４を介して第２凹部９１（混合室９２）と連通している。即ち、各連通路９４は、バックプレート７３の径方向（放射方向）に沿って形成され、一端部が噴出チャンバ９３の内周面に連通し、他端部が第２凹部９１の外周面に連通している。
【００５２】
また、バックプレート７３は、中心部側に複数の蒸気供給通路（噴霧媒体供給通路）９５が設けられると共に、複数の蒸気供給通路９５の外側に複数の燃料供給通路（流体燃料供給通路）９６が設けられている。この各蒸気供給通路９５は、バックプレート７３にその長手方向に沿って設けられており、先端部が第２凹部９１に連通している。また、各燃料供給通路９６は、バックプレート７３にその長手方向に沿って設けられており、先端部が噴出チャンバ９３に連通している。
【００５３】
連結プレート７４は、連結チャンバ９７が形成されると共に、この連結チャンバ９７の周囲に複数（本実施形態では、８個）の連結路９８が形成されている。この連結チャンバ９７は、各蒸気供給通路９５に連通し、各連結路９８は、各燃料供給通路９６にそれぞれ連通している。
【００５４】
連結プレート７４は、基端部に燃料供給配管２２と蒸気供給配管２５が連結されている。燃料供給配管２２は、内部に燃料供給経路２２ａが設けられ、連結プレート７４に形成された燃料通路９９により各連結路９８に連結されている。一方、蒸気供給配管２５は、内部に蒸気供給経路２５ａが設けられ、連結プレート７４に形成された蒸気通路１００により連結チャンバ９７に連結されている。
【００５５】
そのため、蒸気供給経路２５ａの蒸気は、蒸気通路１００、連結チャンバ９７、複数の蒸気供給通路９５を通り、混合室９２に対してバーナチップ７１の軸心Ｏ１方向に沿って供給可能となっている。一方、燃料供給経路２２ａの燃料は、燃料通路９９、各連結路９８、複数の燃料供給通路９６を通って噴出チャンバ９３に供給され、この噴出チャンバ９３から、複数の連通路９４を通り、混合室９２に対してバーナチップ７１の径方向に沿って供給可能となっている。
【００５６】
また、バーナチップ７１は、混合室９２で燃料と蒸気が混合した混合流体を第３混合流体噴出部８６、つまり、複数の第３混合流体噴出孔８６ａに案内するガイド部材１０１が設けられている。ガイド部材１０１は、バーナチップ７１の軸心Ｏ１方向に沿うと共に第３混合流体噴出孔８６ａの入口部に向けて湾曲するガイド面１０２を有している。
【００５７】
即ち、ガイド部材１０１は、円柱形状をなしてバーナチップ７１の軸心Ｏ１方向に沿うガイド部材本体１０３と、ガイド部材本体１０２の先端部に連結される円錐部１０４とを有し、ガイド面１０２は、円錐部１０４の外周面に周方向に連続して形成されている。なお、円錐部１０４の先端部には円錐台部１０５が設けられている。
【００５８】
即ち、ガイド部材本体１０２は、円柱形状をなし、外周面が円錐部１０４の外周面に連続している。ガイド面１０２は、円錐部１０４の外周面に設けられ、混合流体における軸方向の流れを複数の第３混合流体噴出孔８６ａに向けて案内する。
【００５９】
ここで、上述した本実施形態のバーナチップ７１（バーナガン５９）の作用について詳細に説明する。なお、図１にて、燃料の流れを黒塗りの矢印で表し、蒸気の流れを白抜きの矢印で表し、燃料と蒸気が混合した混合流体を斜線の矢印で表している。
【００６０】
バーナチップ７１にて、図１に示すように、蒸気が蒸気供給配管２５を通して供給されると、この蒸気は、蒸気通路１００、連結チャンバ９７、複数の蒸気供給通路９５を通して混合室９２に軸心Ｏ１方向に沿って供給される。また、燃料が燃料供給配管２２を通して供給されると、この燃料は、燃料通路９９、各連結路９８、複数の燃料供給通路９６、噴出チャンバ９３、連通路９４を通って混合室９２に径方向に沿って外側から供給される。
【００６１】
すると、軸心Ｏ１方向に沿って供給された蒸気に対して、径方向に沿って外側から供給された燃料が衝突し、互いにぶつかり合って混合される。即ち、混合室９２に軸心Ｏ１方向に沿って先端側へ流れる蒸気に対して、その外側からほぼ直交するように供給された燃料が衝突することで、燃料が蒸気により拡散されて混合することとなる。また、燃料が混合室９２に対して径方向に供給されることで、燃料が第２混合流体噴出孔８５ａ側へ直線的に流れず、混合室９２での燃料の滞留時間が長くなり、蒸気により拡散されやすくなる。
【００６２】
そして、混合室９２で効率良く混合された混合流体は、この混合室９２を前方側に流れ、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａを通して外部に噴出（噴霧）される。このとき、図６に示すように、混合室９２で混合された混合流体は、前方側に流れるが、軸方向における一方側と他方側に設けられた各混合流体噴出孔８４ａ，８７ａに対して入りやすく、その中間位置に設けられた混合流体噴出孔８５ａ，８６ａには入りにくい。特に、第１混合流体噴出孔８４ａに導入されやすく、第２混合流体噴出孔８５ａに導入されにくい。
【００６３】
ところが、混合室９２に混合流体を第３混合流体噴出孔８６ａに案内するガイド面１０２を有するガイド部材１０１が設けられている。そのため、混合流体は、その一部がガイド面１０２により第３混合流体噴出孔８６ａに案内されることとなり、第３混合流体噴出孔８６ａに導入される混合流体の流量が増加する。即ち、混合流体の流れＦ１は、混合室９２を前進して第１凹部８３に衝突した後、反転して第１混合流体噴出孔８４ａに導入される。また、第１混合流体噴出孔８４ａに導入されなかった混合流体の流れＦ２は、反転して第２混合流体噴出孔８５ａに導入される。混合流体の流れＦ４は、混合室９２を前進して最も近い第４混合流体噴出孔８７ａに導入される。そして、混合流体の流れＦ３は、ガイド面１０２に案内されて第３混合流体噴出孔８６ａに導入される。そのため、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスが抑制され、流体燃料の噴霧粒径が小さくなる。
【００６４】
このように第１実施形態のバーナチップにあっては、内部に設けられる混合室９２と、基端部が混合室９２に連通すると共に先端部８１が外方に開口して軸方向に所定間隔で配置される複数の混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａと、流体燃料を混合室９２に供給する流体燃料供給通路９６と、蒸気を混合室９２に供給する蒸気供給通路９５と、混合室９２で混合流体を軸方向の中間位置に配置される第３混合流体噴出孔８６ａに案内するガイド部材１０１を設けている。
【００６５】
従って、燃料供給通路９６から供給される液体燃料と蒸気供給通路９５から供給される蒸気とが混合室９２で混合され、混合流体が複数の混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａを通って外部に噴出される。このとき、混合室９２で混合された混合流体の一部は、ガイド部材１０１により軸方向の中間位置にある第３混合流体噴出孔８６ａに案内されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化される。そのため、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００６６】
第１実施形態のバーナチップでは、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａは、周方向に所定間隔で配置され、軸心Ｏ１上にある１点を中心として放射状に形成され、第２混合流体噴出孔８６ａの先端部が側壁部８２に開口している。従って、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａの加工性を向上して製造コストを低減することができ、また、混合流体噴出孔８５ａ，８６ａ，８７ａを側方に開口することで、混合流体を広範囲にわたって噴出することができる。
【００６７】
第１実施形態のバーナチップでは、スプレイプレート７２を、半球形状をなす先端部８１と、軸心Ｏ１方向に沿って円筒形状をなして先端部８１の半球端面部に連結される側壁部８２とにより構成し、混合流体噴出孔８４ａを先端部８１に設け、混合流体噴出孔８５ａ，８６ａ，８７ａを側壁部８２に設けている。混合流体を広範囲にわたって噴出することができ、流体燃料と周囲の空気と混合を促進することができる。
【００６８】
第１実施形態のバーナチップでは、ガイド部材１０１に軸線Ｏ１方向に沿うと共に第３混合流体噴出孔８６ａの入口部に向けて湾曲するガイド面１０２を設けている。従って、混合流体をガイド部材１０１により第３混合流体噴出孔８６ａに適正に案内することができる。
【００６９】
第１実施形態のバーナチップでは、ガイド部材１０１として、円柱形状をなすガイド部材本体１０３と、ガイド部材本体１０３の先端部に連結される円錐部１０４を設け、ガイド面１０２を円錐部１０４の外周面に周方向に連続して形成している。従って、構造を簡素化することができる。
【００７０】
第１実施形態のバーナチップでは、ガイド部材１０１をバックプレート７３からスプレイプレート７２側に延設している。従って、スプレイプレート７２とバックプレート７３の構造を簡素化し、ガイド部材１０１を容易にバックプレート７３に設けることができ、低コスト化を可能とすることができる。
【００７１】
また、第１実施形態の燃焼バーナにあっては、風箱２８と燃料コンパートメント５３とバーナガン５９と上下一対の補助空気コンパートメント５４，５５とを有し、バーナガン５９の先端部にバーナチップ７１を配置している。また、第１実施形態のボイラは、中空形状をなす火炉１１内で燃料と空気を燃焼させると共に、火炉１１内で熱交換を行って熱を回収するボイラであって、火炉壁に燃焼バーナ２１を配置している。
【００７２】
従って、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００７３】
［第２実施形態］
図１０は、第２実施形態のバーナチップの断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７４】
第２実施形態において、図１０に示すように、バーナチップは、混合室９２で燃料と蒸気が混合した混合流体を第２、第３混合流体噴出部８５，８６、つまり、複数の第２、第３混合流体噴出孔８５ａ，８６ａに案内するガイド部材１０１が設けられている。ガイド部材１０１は、バーナチップ７１の軸心Ｏ１方向に沿うと共に第２混合流体噴出孔８５ａ及び第３混合流体噴出孔８６ａの入口部に向けて湾曲するガイド面１０２，１０６を有している。
【００７５】
そのため、混合室９２で効率良く混合された混合流体は、この混合室９２を前方側に流れ、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａを通して外部に噴出（噴霧）される。このとき、混合流体の流れＦ１は、混合室９２を前進して第１凹部８３に衝突した後、反転して第１混合流体噴出孔８４ａに導入される。また、混合流体の流れＦ４は、混合室９２を前進して最も近い第４混合流体噴出孔８７ａに導入される。そして、混合流体の流れＦ３は、ガイド面１０２に案内されて第３混合流体噴出孔８６ａに導入され、混合流体の流れＦ２は、ガイド面１０６に案内されて第２混合流体噴出孔８５ａに導入される。そのため、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスが抑制され、流体燃料の噴霧粒径が小さくなる。
【００７６】
このように第２実施形態のバーナチップにあっては、混合室９２で混合流体を軸方向の中間位置に配置される第２、第３混合流体噴出孔８５ａ，８６ａに案内するガイド面１０２，１０６を有するガイド部材１０１を設けている。
【００７７】
従って、混合室９２で混合された混合流体の一部は、ガイド面１０２，１０６により軸方向の中間位置にある第２、第３混合流体噴出孔８５ａ，８６ａに案内されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化される。そのため、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００７８】
［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態のバーナチップの断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７９】
第３実施形態において、図１１に示すように、バーナチップは、混合室９２で燃料と蒸気が混合した混合流体を全ての混合流体噴出部８４，８５，８６，８７、つまり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに案内するガイド部材１０１が設けられている。ガイド部材１０１は、バーナチップ７１の軸心Ｏ１方向に沿うと共に混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａの入口部に向けて湾曲するガイド面１０２，１０６，１０７，１０８を有している。
【００８０】
そのため、混合室９２で効率良く混合された混合流体は、この混合室９２を前方側に流れ、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａを通して外部に噴出（噴霧）される。このとき、混合流体の流れＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４は、ガイド面１０２，１０６，１０７，１０８に案内されて各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される。そのため、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスが抑制され、流体燃料の噴霧粒径が小さくなる。
【００８１】
このように第３実施形態のバーナチップにあっては、混合室９２で混合流体を軸方向に所定間隔で配置される各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに案内するガイド面１０２，１０６，１０７，１０８を有するガイド部材１０１を設けている。
【００８２】
従って、混合室９２で混合された混合流体は、ガイド面１０２，１０６，１０７，１０８により軸方向に所定間隔で配置される各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに案内されることとなり、各混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに導入される混合流体量が均一化される。そのため、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａにおける流量比のアンバランスを抑制することで、流体燃料の噴霧粒径を小さくすることができる。その結果、流体燃料と周囲の空気とが良好に混合することで燃焼性を向上することができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態では、ガイド面１０２，１０６，１０７，１０８を湾曲面としたが、直線形状をなす傾斜面であってもよい。また、ガイド面１０２，１０６，１０７，１０８を全周に設けたが、混合流体噴出孔８４ａ，８５ａ，８６ａ，８７ａに対応する位置だけに設けてもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態では、ガイド部材１０１をバックプレート７３からスプレイプレート７２側に延出して設けたが、スプレイプレート７２からバックプレート７３側に延出して設けてもよく、また、側壁部８２に支持するようにしてもよい。
【００８５】
また、上述した実施形態では、スプレイプレート７２の先端部８１に第１混合流体噴出孔８４ａを設け、側壁部８２に複数の混合流体噴出孔８５ａ，８６ａ，８７ａを設けたが、この構成に限定されるものではない。例えば、全ての混合流体噴出孔をスプレイプレート７２の側壁部８２だけに設けてもよく、この混合流体噴出孔の数は、４個に限らず、３個または５個以上であってもよい。
【００８６】
また、上述した実施形態では、スプレイプレート７２を先端部８１と側壁部８２とから構成し、側壁部８２が長手方向に沿って外径が同じ円筒形状としたが、先端部が細くなるような円錐（円錐台）形状としてもよい。また、先端部８１に先端面部８１ａと傾斜面部８１ｂを設けたが、球面としてもよい。
【００８７】
また、上述した実施形態では、中心部に蒸気供給通路９５を設け、その外側に燃料供給通路９６を設け、混合室９２に供給された蒸気に対して燃料を外側から供給するように構成したが、燃料と蒸気を逆にしてもよい。即ち、中心部に燃料供給通路９６を設け、その外側に蒸気供給通路９５を設け、混合室９２に供給された燃料に対して蒸気を外側から供給するように構成してもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態では、風箱２８と燃料コンパートメント５３とバーナガン５９と上下一対の補助空気コンパートメント５４，５５とにより燃焼バーナ２１を構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、風箱の中央部に配置される燃料通路と、風箱における燃料通路の外側に配置される空気通路と、燃料通路の中央部に配置されるバーナガンとから構成される燃焼バーナであってもよい。この場合、燃焼バーナは、丸型であっても、角型であってもよいものである。
【符号の説明】
【００８９】
１０  油焚きボイラ
１１  火炉
１２  燃焼装置
２１  燃焼バーナ
２２  燃料供給配管
２５  蒸気供給配管
２８  風箱
５３  燃料コンパートメント（燃料通路）
５４  上部補助空気コンパートメント（空気通路）
５５  下部補助空気コンパートメント（空気通路）
５９  バーナガン
７１  バーナチップ
７２  スプレイプレート（チップ本体）
７３  バックプレート（チップ本体）
７４  連結プレート（チップ本体）
７５  締付リング
８１  先端部
８２  側壁部
８４  第１混合流体噴出部
８４ａ  第１混合流体噴出孔
８５  第２混合流体噴出孔
８５ａ  第２混合流体噴出部
８６  第３混合流体噴出部
８６ａ  第３混合流体噴出孔
８７  第４混合流体噴出部
８７ａ  第４混合流体噴出孔
９２  混合室
９５  蒸気供給通路（噴霧媒体供給通路）
９６  燃料供給通路（流体燃料供給通路）
１０１  ガイド部材
１０２，１０６，１０７，１０８  ガイド面
１０３  ガイド部材本体
１０４  円錐部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018028391.tif 000009
【図８】
2018028391.tif 000010
【図９】
2018028391.tif 000011
【図１０】
2018028391.tif 000012
【図１１】
2018028391.tif 000013