(57)【要約】【課題】スプリッタが高温に晒された状態においても、スプリッタの損傷を防ぐことができる燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法を提供することを目的とする。【解決手段】燃料と酸化性ガスとを混合した燃料ガスを火炉内に吹き込む燃料ノズルと、燃料ノズル内に配置され、長手方向の軸線が燃料ノズルの対向する壁部間に延在して設けられ、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部１２と、拡幅部１２の燃料ガス流れ上流側に接続され、燃料ガス流れ上流側に向かって延在する板状部と、を有するスプリッタ板１０Ａとを備える燃焼バーナであって、スプリッタ板１０Ａは、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材３０，５０によって構成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と酸化性ガスとを混合した燃料ガスを火炉内に吹き込む燃料ノズルと、
該燃料ノズル内に配置され、長手方向の軸線が前記燃料ノズルの対向する壁部間に延在して設けられ、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部と、該拡幅部の燃料ガス流れ上流側に接続され、燃料ガス流れ上流側に向かって延在する板状部と、を有するスプリッタ板と、
を備える燃焼バーナであって、
前記スプリッタ板は、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材によって構成されていることを特徴とする燃焼バーナ。
【請求項２】
複数の前記分割部材は、燃料ガス流れの上流側に位置する保持部材と、前記保持部材に保持され燃料ガス流れの下流側に位置する高温部材とされ、前記保持部材および前記高温部材のうち、一方の部材には前記長手方向に延在するスライド部が設けられ、他方の部材には前記スライド部を案内するスライド溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼バーナ。
【請求項３】
前記スライド部は、前記保持部材の燃料ガス流れの下流側端に形成され、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する引っ掛かり部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の燃焼バーナ。
【請求項４】
前記高温部材は、前記長手方向及び燃料ガス流れ方向に直交する幅方向において分割可能とされた幅分割部を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃焼バーナ。
【請求項５】
前記幅分割部で分割された前記高温部材どうしを締結する複数の連結ピンを備え、
前記高温部材には、前記連結ピンが挿入され、前記幅方向に貫通し、前記長手方向を長手とする長孔形状の連結ピン孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃焼バーナ。
【請求項６】
前記スプリッタ板は、前記高温部材の燃料ガス流れの下流側に、断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の燃焼バーナ。
【請求項７】
前記スライド部と前記スライド溝との間には、断熱材が備えられていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の燃焼バーナ。
【請求項８】
前記高温部材は、前記長手方向において分割可能とされた長手分割部を有することを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の燃焼バーナ。
【請求項９】
前記拡幅部は、表面に耐摩耗材を有していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の燃焼バーナ。
【請求項１０】
火炉と、
該火炉に設けられた請求項１乃至９のいずれかに記載の燃焼バーナと、
前記火炉の下流に設けられた煙道と、
該煙道に設けられた熱交換器と、
を備えていることを特徴とするボイラ。
【請求項１１】
燃料と酸化性ガスとを混合した燃料ガスを火炉内に吹き込む燃料ノズルと、
該燃料ノズル内に配置され、長手方向の軸線が前記燃料ノズルの対向する壁部間に延在して設けられ、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部と、該拡幅部の燃料ガス流れ上流側に接続され、燃料ガス流れ上流側に向かって延在する板状部と、を有するスプリッタ板と、
を備え、
前記スプリッタ板は、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材によって構成されている燃焼バーナの組立方法であって、
燃料ガス流れの上流側と下流側の複数の前記分割部材を接続して前記スプリッタ板とする接続工程を含む燃焼バーナの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部保炎によって低ＮＯｘ燃焼を実現する燃焼バーナにおいては、複数のスプリッタを備える保炎器が燃料ノズルの先端部に設置される構造が採用されているものがある。保炎器が燃料ノズルの先端部に設置される場合は、保炎器の火炉内側へ向く端面が火炉内からの輻射熱を受けて保炎器の温度が上昇しやすくなってしまう。
【０００３】
燃焼バーナの燃焼時は、燃料内の粒子によって火炉から保炎器の端面への輻射を低減するが、燃焼バーナの消火時は、燃料が火炉側へと噴射されないため、保炎器の端面への火炉内からの輻射の影響が増大してしまい、保炎器の温度が上昇してスプリッタに悪影響を与えてしまう可能性がある。
【０００４】
すなわち、火炉内から輻射熱を受けた場合、スプリッタの火炉に近い燃料ガス下流の箇所（保炎器部分）と、火炉から遠い燃料ガス上流の箇所（整流板部分）とで、温度差が大きく生じる可能性がある。温度差が生じた場合、それに伴って、スプリッタの構成部材内にて熱伸び差が発生して熱伸びが大きい部分と少ない部分との間で相互に拘束する応力が発生してしまう。
【０００５】
スプリッタの保炎器部分と整流板部分とは溶接または鋳物による一体構造である場合は、スプリッタにある内角部や切り欠き等を起点にして、スプリッタ内にて発生した熱伸び差による応力が集中してスプリッタが損傷する虞がある。
【０００６】
特許文献１（実開平２−１０９１１５号公報）では、微粉炭バーナノズルにおいて、整流板を上流部と下流部とに分離して、下流部（火炉側）整流板を耐熱合金とすることで、一体物の整流板で生じる虞のある、温度差による割れを抑制する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平２−１０９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のように、整流板を上流部と下流部とに分離して、それぞれ異なる材質を用いる場合、コストの増加が懸念される。また、上流部と下流部とで分離されている構造なので、上流部と下流部との隙間部にて燃料ガス流れが乱れて、燃焼に影響を与える虞がある。
【０００９】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであって、スプリッタの保炎器部分が高温に晒された状態においても、スプリッタの損傷を防ぐことができる燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示の燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る燃焼バーナは、燃料と酸化性ガスとを混合した燃料ガスを火炉内に吹き込む燃料ノズルと、該燃料ノズル内に配置され、長手方向の軸線が前記燃料ノズルの対向する壁部間に延在して設けられ、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部と、該拡幅部の燃料ガス流れ上流側に接続され、燃料ガス流れ上流側に向かって延在する板状部と、を有するスプリッタ板と、を備える燃焼バーナであって、前記スプリッタ板は、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材によって構成されている。
【００１１】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、スプリッタ板は、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材によって構成されていることとした。これによれば、分割された複数の分割部材どうしを比較した場合に、スプリッタ板は、燃料ガス流れ上流側に位置して火炉からの輻射熱の影響が小さく輻射熱による温度上昇が少ない分割部材と、燃料ガス流れ下流側に位置して火炉からの輻射熱の影響が大きく輻射熱による温度上昇が大きい分割部材との分割構造とされ、それらの分割部材が接続されることでスプリッタ板を形成する。このように輻射による影響に応じて分割部材を分けて用いることで、損傷の程度に応じて分割部材を別個に交換することができ、メンテンナンス性及び経済性に優れた燃焼バーナを提供することができる。
【００１２】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、複数の前記分割部材は、燃料ガス流れの上流側に位置する保持部材と、前記保持部材に保持され燃料ガス流れの下流側に位置する高温部材とされ、前記保持部材および前記高温部材のうち、一方の部材には前記長手方向に延在するスライド部が設けられ、他方の部材には前記スライド部を案内するスライド溝が設けられている。
【００１３】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、複数の分割部材は、燃料ガス流れの上流側に位置する保持部材と、保持部材に保持され燃料ガス流れの下流側に位置する高温部材とされ、保持部材および高温部材のうち、一方の部材には拡幅部の長手方向に延在するスライド部が設けられ、他方の部材にはスライド部を案内するスライド溝が設けられていることとした。これによれば、拡幅部の長手方向に延在するスライド部を、スライド部の形状に対応してスライド部を案内するスライド溝に嵌め込むことで、保持部材と高温部材とを長手方向にスライド可能に接続することができる。これによって、火炉内からの輻射熱によってスプリッタ板の高温部材が長手方向に熱伸びした場合でも、スライド溝とスライド部とがスライドするので、高温部材が長手方向に熱伸びしても保持部材を長手方向に引っ張るような応力を発生することがない。一方、高温部材と保持部材どうしを長手方向への熱伸びを比較した場合に、輻射熱の影響が大きく熱伸びしやすい下流側の高温部材と、輻射熱の影響が小さく熱伸びしにくい上流側の保持部材とが完全に一体となりスライド不可能な場合には、スプリッタ板内で熱伸び量の差異が生じて撓みと応力が発生する。この撓みと応力によって、特に、スプリッタ板に割れ基点となりやすい内角部等が存在すると、割れや亀裂が発生し進展してスプリッタ板の損傷に繋がる恐れがある。本態様においては、高温部材と保持部材とが長手方向に相互に拘束されていないので、スプリッタ板内に燃料ガス流れ方向に温度分布が生じた場合でもスプリッタ板に撓みと応力の発生が抑制されて、スプリッタ板の損傷を防ぐことができる。
【００１４】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記スライド部は、前記保持部材の燃料ガス流れの下流側端に形成され、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する引っ掛かり部を備えている。
【００１５】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、スライド部は、保持部材の燃料ガス流れの下流側端に形成され、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する引っ掛かり部を備えていることとした。これによれば、高温部材と保持部材とを、燃料ガス流れ方向に拘束することができる。これにより、高温部材が火炉側に移動したり火炉内に脱落したりすることを防ぐことができる。
【００１６】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記高温部材は、前記長手方向及び燃料ガス流れ方向に直交する幅方向において分割可能とされた幅分割部を有する。
【００１７】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、高温部材は、拡幅部の長手方向及び燃料ガス流れ方向に直交する幅方向において分割可能とされた幅分割部を有することとする。これによれば、高温部材と保持部材とを接続する場合、容易に高温部材と保持部材とを接続することができる。
【００１８】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記幅分割部で分割された前記高温部材どうしを締結する複数の連結ピンを備え、前記高温部材には、前記連結ピンが挿入され、前記幅方向に貫通し、前記長手方向を長手とする長孔形状の連結ピン孔が形成されている。
【００１９】
本態様に係る燃焼バーナは、幅分割部で分割された高温部材どうしを締結する複数の連結ピンを備え、分割された高温部材には、連結ピンが挿入され、幅方向に貫通し、長手方向を長手とする長孔形状の連結ピン孔が形成されている。これによれば、高温部材が幅方向に分割されている場合でも、連結ピンによって容易に連結できる。更に、連結ピン孔は長孔形状とされているので、分割された高温部材どうしの長手方向の熱伸びを長孔形状にて吸収しつつ高温部材を連結することができる。
また、幅方向に分割された高温部材の間に、保持部材や耐熱部材等が介在している場合、高温部材に形成された連結ピン孔に対応する孔を保持部材や耐熱部材等に形成することで、連結ピンによって高温部材、保持部材、耐熱部材等を連結できる。この場合、保持部材に対して高温部材や耐熱部材等が燃料ガス流れ方向に拘束されるので、スライド部に引っ掛かり部を形成せずとも高温部材や耐熱部材等の火炉側への移動や、火炉内への脱落を防ぐことができる。なお、この構成においても長手方向における各部材の熱伸びを吸収できることは言うまでもない。
【００２０】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記スプリッタ板は、前記高温部材の燃料ガス流れの下流側に、断熱部材が設けられている。
【００２１】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、スプリッタ板は、高温部材の燃料ガス流れの下流側に、断熱部材が設けられていることとする。これによれば、高温部材の燃料ガス流れ下流側の端面が、火炉内の熱によって温度上昇することを抑制できる。これによって、高温部材の熱伸びを抑制することができる。
【００２２】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記スライド部と前記スライド溝との間には、断熱材が備えられている。
【００２３】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、スライド部とスライド溝との間には、断熱材が備えられていることとする。これによれば、輻射熱によって高温になる高温部材からの伝熱よる保持部材のスライド部に近い領域での温度上昇を抑制することができる。これによって、保持部材のスライド部に近い領域とスライド部から離れた領域での熱伸び差の発生を抑制することができ、保持部材の損傷を防ぐことができる。また、断熱材が保持部材や高温部材よりも柔らかい場合、スライド部とスライド溝との間でのガタつきを吸収できる。
【００２４】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記高温部材は、前記長手方向において分割可能とされた長手分割部を有する。
【００２５】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、高温部材は、拡幅部の長手方向において分割可能とされた長手分割部を有することとした。これによれば、高温部材が熱伸びしやすい長手方向に分割されるので、高温部材が長手方向に温度分布が発生しても隣接する高温部材との間で熱伸び差による撓みと応力発生を抑制することができる。これによって、高温部材そのものの損傷を防ぐことができる。
【００２６】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナにおいて、前記拡幅部は、表面に耐摩耗材を有している。
【００２７】
本態様に係る燃焼バーナにおいて、拡幅部は、表面に耐摩耗材を有していることとする。これによれば、燃料に含まれる粒子の衝突によって生じる拡幅部の摩耗を抑制することができる。拡幅部の全体が高温部材によって形成されている場合は、例えば、高温部材そのものを耐摩耗材としても良い。また、拡幅部が保持部材と高温部材とに亘って形成されてる場合は、拡幅部に相当する保持部材及び高温部材の表面に耐摩耗材を設ければ良い。
【００２８】
また、本開示の一態様に係るボイラは、火炉と、該火炉に設けられた前述の燃焼バーナと、前記火炉の下流に設けられた煙道と、該煙道に設けられた熱交換器と、を備えている。
【００２９】
本態様に係るボイラによれば、スプリッタが高温に晒された状態においても、スプリッタの損傷を防ぐことができるボイラを提供することができる。
【００３０】
また、本開示の一態様に係る燃焼バーナの組立方法は、燃料と酸化性ガスとを混合した燃料ガスを火炉内に吹き込む燃料ノズルと、該燃料ノズル内に配置され、長手方向の軸線が前記燃料ノズルの対向する壁部間に延在して設けられ、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部と、該拡幅部の燃料ガス流れ上流側に接続され、燃料ガス流れ上流側に向かって延在する板状部と、を有するスプリッタ板と、を備え、前記スプリッタ板は、燃料ガス流れの上流側と下流側との間で２つ以上に分割された複数の分割部材によって構成されている燃焼バーナの組立方法であって、燃料ガス流れの上流側と下流側の複数の前記分割部材を接続して前記スプリッタ板とする接続工程を含む。
【発明の効果】
【００３１】
本開示に係る燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法によれば、スプリッタが高温に晒された状態においても、スプリッタの損傷を防ぐことができる燃焼バーナ、これを備えたボイラ及び燃焼バーナの組立方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本開示の第１乃至４実施形態に係る燃焼バーナの正面図である。
【図２】図１に示す燃焼バーナの横断面図である。
【図３】本開示の第１実施形態に係るスプリッタ板の斜視図である。
【図４】図３に示すスプリッタ板の各構成部材を示す斜視図である。
【図５】図３に示すスプリッタ板の接続工程を示す斜視図である。
【図６】本開示の第１実施形態に係るスプリッタ板の他の例を示す側面図である。
【図７】図３に示すスプリッタ板のスライド部周辺の主要寸法が記載された側面図である。
【図８】本開示の第１実施形態に係るスプリッタ板の他の例を示す側面図である。
【図９】本開示の第１実施形態に係るスプリッタ板の他の例を示す側面図である。
【図１０】本開示の第２実施形態に係るスプリッタ板の側面図である。
【図１１】本開示の第３実施形態に係るスプリッタ板の側面図である。
【図１２】図１１に示すスプリッタ板の平面図である。
【図１３】本開示の第４実施形態に係るスプリッタ板の平面図である。
【図１４】図１３に示すスプリッタ板の切断線Ｉ−Ｉにおける断面図の一の例である。
【図１５】図１３に示すスプリッタ板の切断線Ｉ−Ｉにおける断面図の他の例である。
【図１６】本開示の第５実施形態に係るスプリッタ板を示す側面図の一例である。
【図１７】本開示の第５実施形態に係るスプリッタ板を示す側面図の他の例である。
【図１８】本開示の第５実施形態に係るスプリッタ板を示す側面図の他の例である。
【図１９】本開示の第６実施形態に係るスプリッタ板を示す斜視図である。
【図２０】本開示の第７実施形態に係るスプリッタ板の一例を示す側面図である。
【図２１】直交するスプリッタ板を示す斜視図である。
【図２２】図２１に示すスプリッタ板が長手方向に分割された様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、本開示に係る燃焼バーナの一実施形態について図１乃至２２を参照して説明する。
【００３４】
〔第１実施形態〕
以下に、第１実施形態に係る燃焼バーナについて図１乃至９を用いて説明する。
本実施形態の燃焼バーナ１は、主として固体燃料をミルで粉砕した微粉燃料を燃焼するバーナであり、ボイラ（図示せず）に設けられる。燃焼バーナ１は、煙道に過熱器や蒸発器等の熱交換器を備えたボイラに対して複数設けられ、火炉内で火炎を形成する。
【００３５】
図１に示す燃焼バーナ１は、内側に位置する燃料ノズル２と、燃料ノズル２を取り囲む空気ノズル３とを備えている。
なお、本実施形態では紙面上側と紙面下側は便宜上に記載した図に対して説明したものであり、必ずしも鉛直上側と鉛直下側を示すものではなく、実際の燃焼バーナ１の使用形態では紙面上側が水平方向を向いてもよい。
【００３６】
燃料ノズル２は、正面視した場合、略矩形状の断面を有している。この燃料ノズル２内には、その内部に燃料と１次空気（酸化性ガス）とが混合された燃料ガスが流される。また燃料ノズル２の周囲にある空気ノズル３から２次空気（酸化性ガス）が供給され、燃料ノズル２から噴出した火炎と燃料ガスと混合して燃焼が促進される。酸化性ガスとして、本実施形態では空気を用いる。空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであっても、燃料流量との適正化をはかることで使用が可能である。
【００３７】
燃料ノズル２内には、スプリッタ板１０が設けられている。スプリッタ板１０は、長手方向の軸線が、図１で示す紙面上側の壁部側から対向する紙面下側の壁部側へ延在して設けられている。スプリッタ板１０の材質は、本実施形態では金属とされ、例えば、ＳＣＨ１３やＳＵＳ３１０とされる。なお、スプリッタ板１０の長手方向は、後述する拡幅部１２の長手方向に一致する。以下、各実施形態においてスプリッタ板１０（拡幅部１２）の長手方向を単に「長手方向」と言う。
【００３８】
スプリッタ板１０は、図１の正面図で示す紙面上下方向に支持板１１を備え、紙面上下の壁部に対して固定されることで、スプリッタ板１０が燃料ノズル２に対して支持されている。
【００３９】
図２は、図１に示す燃焼バーナ１の横断面図である。スプリッタ板１０は、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する拡幅部１２を備えている。拡幅部１２は、図２のように断面視した場合、下流側を底辺とする略三角形状となっている。拡幅部１２の燃料ガス流れの上流側には、拡幅部１２から燃料ガス流れの上流に向かって延在する板状部１４が接続されている。このとき、拡幅部１２の燃料ガス流れの下流側の端面（拡幅部端面１２ａ）が火炉側となっている。なお、燃料ガス流れの方向と長手方向に直交する方向が拡幅部１２の幅方向に相当し、以下、各実施形態において単に「幅方向」と言う。
【００４０】
図３に示すように、本実施形態におけるスプリッタ板１０Ａは、燃料ガス流れの上流側と下流側とで２つの分割部材に分割された構造となっている。具体的には、スプリッタ板１０Ａは、保持部材３０と高温部材５０とに分割された構造となっている。このとき、保持部材３０は燃料ガス流れの上流側に位置して、高温部材５０は燃料ガス流れの下流側に位置する。
【００４１】
図４に示すように、スプリッタ板１０Ａを構成する保持部材３０の燃料ガス流れの下流側端部には、スライド部３２が長手方向に延在して連続して形成されている。スライド部３２には、幅方向（図４で示す紙面上下方向）に突出する引っ掛かり部３４が設けられている。スライド部３２は、引っ掛かり部３４によってＴ字状の断面を有する。
【００４２】
スプリッタ板１０Ａを構成する高温部材５０には、保持部材３０に設けられているスライド部３２の形状に対応してスライド部３２を案内するスライド溝５２が長手方向に延在して連続して形成されている。
【００４３】
スライド部３２とスライド溝５２とは、図５に示すように、長手方向にスライド可能に嵌め込むことができる。スライド部３２とスライド溝５２とを嵌め込んで、保持部材３０と高温部材５０とを接続することによって、図３に示すように、一体となったスプリッタ板１０Ａを構成する。
【００４４】
なお、前述の説明においては、保持部材３０にスライド部３２が形成され、高温部材５０にスライド溝５２が形成されているが、例えば、保持部材３０にスライド溝５２を形成して、高温部材５０にスライド部３２を形成しても良い。また、本実施形態に係るスプリッタ板１０Ａは、図６に示すように、拡幅部１２が保持部材３０と高温部材５０とに亘って形成されている形態でも良い。
【００４５】
図７には、本実施形態でのスライド部３２周辺の主要寸法について示されている。拡幅部１２の拡幅角度θは、例えば、１０°以上４５°以下とされる。拡幅部１２の幅ｗは、例えば、３０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下とされる。引っ掛かり部３４の燃料ガス流れ下流側の端面（引っ掛かり端面３４ａ）から拡幅部端面１２ａまでの距離を引っ掛かり部距離ｄとする。引っ掛かり部距離ｄが過小な場合（即ち、スライド部３２が燃料ガス流れの下流側である紙面左側に寄っている場合）、拡幅部端面１２ａとスライド溝５２の奥部との間の板厚が薄くなった分の強度が弱くなるため、高温部材５０に生じる熱応力によって、拡幅部端面１２ａに亀裂が生じやすくなる。また、保持部材３０に熱が伝わりやすくなるため、燃料ガス流れの下流側での保持部材３０内においても温度分布が大きくなることで熱応力が発生しやくなってしまう。一方、引っ掛かり部距離ｄが過大な場合（即ち、スライド部３２が燃料ガス流れの上流側である紙面右側に寄っている場合）、拡幅部１２の傾斜面（表面）と引っ掛かり部３４の角部との厚み（高温部材厚みｔ）が小さくなり、板厚が薄くなった分の強度が弱くなるため、高温部材５０に生じる熱応力によって、拡幅部１２の傾斜面に亀裂が生じやすくなる。また、高温部材厚みｔを厚く確保するために、引っ掛かり長さｌを小さくし過ぎた場合には、保持部材３０と高温部材５０とのガス流れ方向における拘束が不十分となり、高温部材５０が保持部材３０から脱落してしまう虞がある。スプリッタ板１０Ａの設計においては、これらの主要寸法を適切に設定することが望まれる。
【００４６】
上述の燃焼バーナ１は、以下のように用いられる。
燃焼バーナ１が備える燃料ノズル２内には、内部に燃料と１次空気とが混合された燃料ガスが流される。燃料ノズル２から噴射された燃料ガスは、拡幅部端面１２ａで燃料ガス流れが上流側へ向かう渦が発生して、拡幅部端面１２ａで燃料ノズル２出口側で着火して保炎されるとともに火炉の内側に火炎が形成される。このとき、燃料ガスが流れる燃料ノズル２内の流路面積は、スプリッタ板１０に設けられた拡幅部１２によって、下流に向かうにつれて縮小される。燃料ノズル２の流路面積の縮小によって燃料ガス内の燃料の濃度が高められ、燃料の着火を促進される。また、空気ノズル３からは下流側に向かって直進するように噴射された２次空気は、拡幅部端面１２ａで保炎された燃料ガスによる火炎領域より逸脱した燃料の未燃分と混合されつつ、燃料ガスによる火炎領域の下流側に火炎を形成する。なお、空気ノズル３の周囲に３次空気、４次空気を供給する空気ノズルを設けても良い。
【００４７】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
スプリッタ板１０Ａは、分割された複数の分割部材３０，５０どうしを比較した場合に、燃料ガス流れ上流側に位置して火炉からの輻射熱の影響が小さく輻射熱による温度上昇が少ない分割部材（保持部材）３０と、燃料ガス流れ下流側に位置して火炉からの輻射熱の影響が大きく輻射熱による温度上昇が大きい分割部材（高温部材）５０との分割構造とされ、それらの分割部材が接続されることでスプリッタ板１０Ａを形成する。このように輻射による影響に応じて分割部材を分けて用いることで、燃焼バーナ１の使用経過とともに、損傷の程度に応じて分割部材を別個に交換することができ、メンテンナンス性及び経済性に優れた燃焼バーナを提供することができる。例えば、高温部材５０が損傷した場合、高温部材５０のみを取り換えることが出来るので、スプリッタ板１０Ａを一体で交換しなくてもよい。
また、保持部材３０および高温部材５０のうち、一方の部材には長手方向に延在するスライド部３２が設けられ、他方の部材にはスライド部３２を案内するスライド溝５２が設けられていることとした。これによれば、長手方向に延在するスライド部３２を、スライド部３２の形状に対応してスライド部を案内するスライド溝５２に嵌め込むことで、保持部材３０と高温部材５０とを長手方向にスライド可能に接続することができる。これによって、火炉内からの輻射熱によってスプリッタ板１０Ａの高温部材５０が長手方向に熱伸びした場合でも、スライド溝５２がスライド部３２に対してスライドするので、高温部材５０が長手方向に熱伸びしても保持部材３０を長手方向に引っ張るような応力を発生することがない。一方、高温部材５０と保持部材３０どうしの長手方向への熱伸びを比較した場合に、輻射熱の影響が大きく熱伸びしやすい下流側の高温部材５０と、輻射熱の影響が小さく熱伸びしにくい上流側の保持部材３０とが完全に一体となりスライド不可能な場合には、スプリッタ板１０Ａ内で熱伸び量の差異が生じて撓みと応力が発生する。この撓みと応力によって、特に、スプリッタ板１０Ａに割れ基点となりやすい内角部等が存在すると、割れや亀裂が発生し進展して、スプリッタ板１０Ａの損傷に繋がる虞がある。本実施形態においては、高温部材５０と保持部材３０とが長手方向に相互に拘束されていないので、スプリッタ板１０Ａ内に燃料ガス流れ方向に温度分布が生じた場合でもスプリッタ板１０Ａに撓みと応力の発生が抑制されて、スプリッタ板１０Ａの損傷を防ぐことができる。
更に、スライド部３２は、保持部材３０の燃料ガス流れの下流側端に形成され、燃料ガス流れ方向に幅が拡大する引っ掛かり部３４を備えているので、高温部材５０と保持部材３０とを、燃料ガス流れ方向に拘束することができる。これにより、高温部材５０が火炉側に移動したり、火炉内に脱落したりすることを防ぐことができる。
【００４８】
なお、本実施形態に係るスプリッタ板１０Ａの引っ掛かり部３４は、図８及び９に示すような、円形状や末広がり形状であっても良い。これらの形状の場合、図４に示すようなＴ字状の引っ掛かり部３４に比べて、エッジ部分が少ないので、スプリッタ板１０Ａに割れ基点となりやすい内角部等を設けないようにして、破損基点を減少させることができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図１０を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１実施形態に対して、高温部材５０の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５０】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｂは、図１０に示すように、高温部材５０が幅分割部５８によって幅方向において分割可能な構造とされ、紙面上側を上高温部材５０Ａ、紙面下側を下高温部材５０Ｂとする２つの部材に分割されている。
【００５１】
上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂには、位置決め部５９が凹凸形状をして嵌め込むよう形成されており、両部材の位置決めを容易に行うことができるように構成されている。なお、位置決め部５９は長手方向に連続して設けてもよく、また長手方向に間欠的に設けてもよい。
【００５２】
位置決めされ、幅分割部５８において面接触して一体となった上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとには、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとに亘って長手方向に連続して延在する、スライド溝５２及び連結部材溝５３が滑らかに形成される。
【００５３】
連結部材溝５３は、断面視した場合に両端に設けられた円形部とこれら円形部を接続する矩形部とを有するひょうたん形状とされ、長手方向に亘って高温部材５０を貫通するように形成される。この連結部材溝５３に、連結部材溝５３の形状に対応して長手方向に延在する連結部材７２を挿入することで、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとが幅方向に拘束される。連結部材７２は必ずしも、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂの長手方向長さを保有する必要なく、例えば長手方向長さの１／２から１／４程度の長さのものを長手方向の両端部分から各々挿入してもよい。なお、各部材は長手方向においては拘束されていなく、相互に長手方向に滑って移動が可能である。
なお、連結部材溝５３は、断面がひょうたん形状に限るものではなく、断面視した場合に両端に設けられた矩形部や三角部とこれら矩形部や三角部を接続する矩形部とを有する形状などでもよい。
【００５４】
本実施形態によれば以下の効果を奏する。
高温部材５０と保持部材３０とを接続する場合、長尺となるスライド部３２とスライド溝５２を長手方向に亘ってスライドして挿入する必要がなく、紙面上側と紙面下側から上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂを嵌め込めばよいので、容易に高温部材５０と保持部材３０とを接続することができる。
【００５５】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図１１及び１２を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１及び２実施形態に対して、高温部材５０の形態が異なり、その他の点については同様である。したがって、第１及び第２実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５６】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｃは、図１１に示すように、分割された高温部材５０（上高温部材５０Ａ及び下高温部材５０Ｂ）が、例えばボルトナット等の複数の連結ピン７４によって連結される。
【００５７】
上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとには、複数の連結ピン７４を各々挿入する連結ピン孔５４が幅方向に貫通するように形成されている。連結ピン７４を挿入する連結ピン孔５４は長手方向に複数箇所設けてあり、少なくとも長手方向の両端側に各１つずつ設けることが好ましい。
【００５８】
連結ピン孔５４は、図１２に示すように平面視した場合、拡幅部１２の長手方向を長手とする長孔形状が好ましい。
【００５９】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
高温部材５０が幅方向に分割されて上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂで構成されている場合でも、連結ピン７４によって容易に連結できる。更に、連結ピン孔５４は長孔形状とされているので、高温部材５０が長手方向に熱伸びをした際に、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂの間に温度差による熱伸び差が発生した場合でも、長孔形状にて吸収しつつ高温部材５０を連結することができる。なお、高温部材５０の連結後、連結ピン孔５４に連結ピン７４の連結ピン孔５４内での熱伸び差による移動を阻害しない状態でセラミック等によって蓋をしても良く、この場合、燃料ガスの拡幅部１２に沿う流れが連結ピン孔５４によって乱れることを防止できる。また、長孔の連結ピン孔５４を上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂの両部材に形成する必要は無く、一方の部材にのみ形成されていても良い。
【００６０】
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図１３乃至１５を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１乃至第３実施形態に対して、高温部材５０の燃料ガス流れの下流側に断熱部材７６が設けられている点で異なり、その他の点については同様である。したがって、第１乃至３実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００６１】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｄは、図１３に示すように、高温部材５０の燃料ガス流れ下流側（図１３で示す紙面左側）に、断熱部材７６が設けられている。断熱部材７６は、例えば、耐熱鋼（高Ｃｒ材）やセラミックス材（Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２など）とされる。
【００６２】
断熱部材７６は、図１４及び１５に示すように、拡幅部端面１２ａを覆うような形態で設けられている。
【００６３】
図１４における断熱部材７６は、本実施形態では上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとの間に、断熱部材７６の一部が介在するように配置されている。連結ピン７４は、紙面上方向から、上高温部材５０Ａ、断熱部材７６、下高温部材５０Ｂの順に貫通する形態で各部材を締結している。このとき、上高温部材５０Ａ、断熱部材７６、下高温部材５０Ｂは連結ピン７４によって燃料ガス流れ方向に拘束される。
【００６４】
図１５における断熱部材７６は、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとの間に、断熱部材７６の一部が介在するように配置されている。更に、上高温部材５０Ａと下高温部材５０Ｂとの間に介在している断熱部材７６の一部の間に、保持部材３０が介在するように配置されている。連結ピン７４は、紙面上方向から、上高温部材５０Ａ、断熱部材７６、保持部材３０、断熱部材７６、下高温部材５０Ｂの順に貫通する形態で各部材を締結している。このとき、上高温部材５０Ａ、断熱部材７６、保持部材３０、下高温部材５０Ｂは連結ピン７４によって燃料ガス流れ方向に拘束されるので、引っ掛かり部３４を保持部材３０に設ける必要がない。
【００６５】
なお、本実施形態において、複数の連結ピン７４が挿入される断熱部材７６や保持部材３０などの各部材にも、第３実施形態と同様に長孔の連結ピン孔５４が適宜形成され、各部材が長手方向に拘束されないように構成されていることは言うまでもない。
【００６６】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
高温部材５０の燃料ガス流れ下流側の拡幅部端面１２ａが、火炉内の輻射を含めた伝熱によって温度上昇することを抑制できる。これによって、高温部材５０の熱伸びを抑制することができ、保持部材３０との温度差に伴う熱膨張差による撓みと応力発生を抑制することができる。
【００６７】
〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図１６乃至１８を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１乃至４実施形態に対して、スライド部３２とスライド溝５２との間に断熱材７０を設けている点で異なり、その他の点については同様である。したがって、第１乃至４実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００６８】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｅは、図１６乃至１８に示すように、スライド部３２とスライド溝５２との間に断熱材７０を設けている。断熱材７０は、図１６及び１７に示すように、スライド部３２の一部の面に接触する形態であっても良いし、図１８に示すように、スライド部３２を包囲する形態であっても良い。断熱材７０は、例えば、弾力性があるシート状の繊維系断熱材が望ましいが、流し込みタイプの断熱材であっても良い。
【００６９】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
輻射熱によって高温になる高温部材５０からの伝熱よる保持部材３０のスライド部３２に近い領域での温度上昇を抑制することができる。これによって、保持部材３０のスライド部３２に近い領域とスライド部３２から離れた領域での熱伸び差の発生を抑制することができ、保持部材３０の損傷を防ぐことができる。また、断熱材７０が保持部材３０や高温部材５０よりも柔らかい場合、スライド部３２とスライド溝５２との間で組立や少しの撓み変形を吸収のための隙間を設けることで、この隙間でのガタつきを吸収できる。
【００７０】
〔第６実施形態〕
次に、第６実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図１９を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１乃至５実施形態に対して、高温部材５０に長手分割部５６を有する点で異なり、その他の点については同様である。したがって、第１乃至５実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００７１】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｆは、図１９に示すように、高温部材５０を長手分割部５６によって長手方向に複数に分割可能な構造としても良い。
【００７２】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
高温部材５０が熱伸びしやすい長手方向に分割されるので、分割された高温部材５０の各々の熱伸びによる撓みを抑制することができる。また、高温部材５０の長手方向に温度分布が発生しても、隣接する高温部材５０との間で熱伸び差による撓みと応力発生を抑制することができる。これによって、高温部材５０そのものの損傷を防ぐことができる。
【００７３】
〔第７実施形態〕
次に、第７実施形態に係る燃焼バーナが備えるスプリッタ板について図３，８，２０を用いて説明する。
本実施形態は、上述した第１乃至６実施形態に対して、拡幅部１２の傾斜面に耐摩耗材７８を設けている点で異なり、その他の点については同様である。したがって、第１乃至６実施形態と異なる点についてのみ説明し、その他は同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００７４】
本実施形態のスプリッタ板１０Ｇは、拡幅部１２の傾斜面に耐摩耗材７８を設けている。耐摩耗材７８としては、高クロム系耐熱合金鋼（高Ｃｒ材など）やセラミックス材（Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２など）であり、小面積のタイル状に形成した耐摩耗材７８をピンなどでスダッド溶接接合して係止させてもよい。
図３のように、拡幅部１２の傾斜面の全体が高温部材５０によって形成されている場合は、例えば、高温部材５０そのものを耐摩耗性の材質としても良い。また、図８に示すように、拡幅部１２の傾斜面が保持部材３０と高温部材５０とに亘って形成されている場合は、図２０に示すように、拡幅部１２の傾斜面に相当する保持部材３０の表面及び高温部材５０の表面に耐摩耗材７８を設けても良い。
【００７５】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
燃料ガス中に含まれる粒子の衝突によって生じる拡幅部１２の傾斜面（表面）の摩耗を抑制することができる。
【００７６】
なお、前述の第１乃至７実施形態において、スプリッタ板１０を、図２１に示すように、水平方向と鉛直方向とで交差する形態としても良い。この場合、各スプリッタ板１０の高温部材５０は、図２２に示すように分割可能であってもよい。
【００７７】
また、前述の第１乃至７実施形態の各構成は、可能な範囲で組み合わせることができ、例えば、図１１に示すＴ字形状の引っ掛かり部３４を、図９に示す末広がり形状の引っ掛かり部３４としても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１  燃焼バーナ
２  燃料ノズル
３  空気ノズル
１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ）  スプリッタ板
１１  支持板
１２  拡幅部
１４  板状部
３０  保持部材（分割部材）
３２  スライド部
３４  引っ掛かり部
５０  高温部材（分割部材）
５０Ａ  上高温部材
５０Ｂ  下高温部材
５２  スライド溝
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2019113221.tif 000017
【図１６】
2019113221.tif 000018
【図１７】
2019113221.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2019113221.tif 000021
【図２０】
2019113221.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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