(57)【要約】  難燃焼成分を含む燃料を用いる場合であっても、スワラが溶損せずに長期間保炎機能を維持しうる燃焼バーナを提供することを目的とし、燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間１００に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナ１であって、燃料を供給する燃料供給路１０が内周側に形成された内筒２と、内筒２を囲むように配置され、該内筒２との間に空気供給路１２を形成する外筒４と、空気供給路４に設けられ、該空気供給路４を通る空気に旋回をかけるスワラ２０とを備える。スワラ２０は、空気供給路１２の空気供給側から燃焼空間側に向けて延在し、内筒と外筒との間に放射状に複数設けられた羽根２６を有し、羽根２６の少なくとも内筒側にて、バーナ軸方向において羽根２６の厚さが異なる部位が存在し、燃焼空間側の端部の羽根２６の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄くなっている。
2015136609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有し、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄いことを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項２】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項３】
前記羽根の両側面にそれぞれ前記傾斜部が設けられ、これら２つの前記傾斜部によって前記燃焼空間側の端部がテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項４】
前記バーナの軸方向に対して傾斜して前記羽根が取り付けられており、
前記羽根は、前記空気供給側に曲率中心を有するように該空気供給側が屈曲した屈曲領域と、前記燃焼空間側が直線状に形成された直線領域とを有し、
前記傾斜部は前記直線領域に形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記直線領域の羽根側面に対して５〜１０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項６】
前記羽根は、前記燃焼空間側の端部に機械的強度が確保される厚さの端面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項７】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間に面する部位が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項８】
複数の前記羽根が前記バーナの軸方向に対して同一方向に傾斜するとともに前記バーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う前記羽根の前記空気供給側の端部と前記燃焼空間側の端部とが前記バーナの軸方向に重なり合うように配置されており、
前記重なり合う領域が残存するように前記切欠部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料と燃焼用空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を生成し、燃料を燃焼させる燃焼バーナに係り、特に、燃焼用空気を旋回させるスワラを備えたボイラ用燃焼バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０及び図１１に示すように、ボイラ火炉に取り付けられる燃焼バーナ８０として、燃料を供給する燃料供給ノズル８２の外周に燃焼用空気を供給する空気供給ノズル８４，８６が設けられた構成が知られている。このような燃焼バーナ８０には、旋回保炎性を確保する目的で空気供給路にスワラ８８が設けられていることが多い。【０００３】
通常、スワラ８８は、燃焼用空気を旋回させてボイラ火炉の燃焼空間１００に供給し、燃焼空間１００に、燃料供給ノズル８２から噴射される燃料流れを中心とした空気の旋回流９２を形成する。空気の旋回流９２は燃焼バーナ８０から遠ざかるにつれて遠心力により急拡大する。そのため、旋回流９２には中心部に向けて圧力が低下する逆圧力勾配が生じる。この逆圧力勾配によって、旋回流９２が燃焼バーナ８０からある距離離れた時点で旋回流９２の中心部に向かう流れを形成する。これにより既燃ガスを循環させ、その高温により未燃の混合気（燃料＋空気）を着火し、火炎を保持する。【０００４】
例えば、特許文献１には、一次空気を供給する空気供給路が油噴霧ノズルの外周に設けられ、空気供給路の先端部に一次空気を旋回させるスワラが設けられた液体燃料バーナが開示されている。
また、スワラを備えた構成ではないが、特許文献２には、液体流を供給する液体供給ノズルの外周に空気供給路が設けられたノズルアセンブリが開示されている。このノズルアセンブリは、液体供給ノズルから供給される液体を空気で微粒化させて噴射する構成となっている。これに加えて、衝突ピンを設けてさらなる液体粒子破壊を促し、且つ衝突ピン底部周囲への液体の蓄積を防止する機能も有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６１６０９号公報
【特許文献２】特表２００８−５１０６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、化石燃料の枯渇化の観点から、石油残渣物であるＳＤＡピッチやＶＲ燃料（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒｅｓｉｄｕｅ）等の難燃焼成分を含む燃料を有効利用することが求められている。こういった燃料はコストが安価であるという利点もある。しかし、難燃焼成分を含む燃料を上記したような燃焼バーナで用いる場合、スワラに付着した燃料中の揮発分が火炎の輻射熱によって揮発し、高残留炭素分がスワラに固着して堆積することがある。スワラへの炭素分の堆積量が増加すると火炎がスワラ側に引き付けられ、炭素分が異常燃焼してスワラが溶損し、スワラの寿命を著しく低下させてしまうおそれがある。例えば１０年以上の耐用年数を有するスワラが１年で溶損することもあった。【０００７】
従来、燃焼バーナにおけるスワラへの要求機能は、旋回保炎性や燃焼性の向上に主眼が置かれていたので、スワラの溶損に対する対策は殆ど採られていなかった。特許文献２に記載のノズルアセンブリは、燃料の噴霧性能を向上させる目的で衝突ピン等を設けた構成が記載されているのみであり、スワラの寿命向上に関しては何ら開示されていない。そのため、スワラが溶損せずに長期間保炎機能を維持しうる燃焼バーナが要望されている。【０００８】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、上述の事情に鑑みて、難燃焼成分を含む燃料を用いる場合であっても、スワラが溶損せずに長期間保炎機能を維持しうる燃焼バーナ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】
【０００９】
本発明者らは、スワラが溶損するメカニズムを鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。一例として油燃料を用いた場合におけるスワラの溶損メカニズムについて、図１０〜図１２を参照して説明する。なお、図１０はスワラに燃料が付着した状態を示す燃焼バーナの正面図で、図１１は従来の燃焼バーナにおける空気流れを説明する断面図で、図１２は従来のスワラ近傍の空気流れを説明する斜視図である。【００１０】
スワラ８８は空気に旋回をかけて燃焼空間１００に旋回流９２を形成するが、旋回流９２から一部の空気流れが剥離し、この剥離した空気流れによってスワラ８８側へ向かう逆流９４が発生する。燃料供給ノズル８２から噴霧される噴霧油滴のうち微粒子がこの逆流９４に搬送されて巻き戻り、スワラ８８に衝突し付着する。付着した油は火炎の輻射熱で加熱されて、図１０に示すように残留炭素９０が主にスワラ８８の内周側に固着する。この残留炭素９０が堆積し、隣り合うスワラ８８の羽根８８ａの間を塞いで火炎を引き付け、付着油が加熱されてスワラ８８の溶損に至る。
さらに本発明者らは、旋回流９２からの空気流れの剥離が発生する原因を探求した結果、スワラ８８の各羽根８８ａの端面及び燃料供給ノズル（内管）８２の端面に負圧領域９５が形成されることが主な原因であることを見出した。すなわち、この負圧領域９５によって旋回流９２から空気流れが剥離し、スワラ８８の羽根８８ａの基部（内管側）へ強い逆流９４が発生することとなる。そしてこの逆流９４の存在によって、上記したメカニズムによりスワラ８８が溶損する。【００１１】
そこで、幾つかの実施形態に係る燃焼バーナは、燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有し、前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄いことを特徴とする。なお、羽根の最大肉厚部とは、羽根の空気供給側端部から燃焼空間側端部までの間で最も肉厚が厚い部位をいう。【００１２】
上記燃焼バーナでは、スワラの羽根の燃焼空間側端部の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄くなるように形成されているので、羽根の燃焼空間側端面に形成される負圧領域を小さくすることができる。そのため、負圧領域によって生じる旋回流の剥離を抑制でき、剥離した流れがスワラ側へ向かう逆流の発生を抑制できる。そして、スワラへの燃料の付着を低減できるので、スワラの溶損を防止でき、スワラの保炎機能を長期間維持することが可能となる。
また、上述したように旋回流の剥離に基づく空気流れの逆流は主に内筒側で発生するので、少なくとも内筒側における羽根の厚さを最大肉厚部より薄くすることによって、スワラへの燃料の付着を確実に防止できる。なお、内筒側のみでなく、内筒側から外筒側まで羽根の薄い部分を設けてもよいことは勿論である。
さらに、燃料が付着しやすい羽根の燃焼空間側端部の厚さを薄くして付着面積を小さくしているので、羽根端面での剥離を起点にした逆流で羽根へ巻き戻る燃料があっても、スワラへの燃料の付着量をより一層低減することが可能である。【００１３】
少なくとも一実施形態において、前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられていてもよい。なお、傾斜部は、羽根の側面のうち少なくとも一方の側面に設けられる。
このように、羽根の側面に傾斜部を設けて羽根の燃焼空間側端部を薄くするようにしたので、スワラの羽根と羽根の間の空気流れを妨げることなく円滑に旋回流を形成することが可能である。【００１４】
この場合、前記羽根の両側面にそれぞれ前記傾斜部が設けられ、これら２つの前記傾斜部によって前記燃焼空間側の端部がテーパ形状に形成されていてもよい。
通常、スワラは、ボイラ火炉で適切な保炎を行うために、吹き出す空気を適切な角度で旋回するよう設計されている。羽根の燃焼空間側端部を薄くするために傾斜部を設けようとすると、吹き出す空気の角度が適切な角度範囲から外れてしまう可能性がある。そこで、羽根の両側面に傾斜部を設けることによって一つの傾斜部の角度を小さくすることができ、吹き出す空気の角度を適正な角度範囲内に設定し易くなる。すなわち、スワラから吹き出す空気の角度に対して傾斜部が与える影響を最小限とすることができる。また、一つの傾斜部の角度を小さくすることができることから、テーパ開始位置で空気流れが剥離してしまう可能性も回避できる。【００１５】
少なくとも一実施形態において上記燃焼バーナは、前記バーナの軸方向に対して傾斜して前記羽根が取り付けられており、前記羽根は、前記空気供給側に曲率中心を有するように該空気供給側が屈曲した屈曲領域と、前記燃焼空間側が直線状に形成された直線領域とを有し、前記傾斜部は前記直線領域に形成されていてもよい。
このように、羽根が、空気供給側である上流側（空気流れ方向）に屈曲領域を有し、燃焼空間側である下流側に直線領域を有することによって、羽根と羽根の間に導入された空気流れが屈曲領域で円滑に方向を変え、その後直線領域で整流化されるので、効果的に旋回流を形成することが可能となる。また、傾斜部が直線領域に形成されるようにしたので、屈曲領域に形成される場合に比べて傾斜部の加工精度（例えば角度等）を向上させることが可能である。【００１６】
この場合、前記傾斜部は、前記直線領域の羽根側面に対して５〜１０°の範囲で傾斜していてもよい。
これにより、旋回流の剥離を防ぐとともに、空気流れが傾斜部で剥離してしまうことを防止できる。すなわち、傾斜部の勾配値が５°未満である場合、羽根の燃焼空間側端部を十分に薄くすることが難しく、旋回流の剥離が発生してしまう。一方、傾斜部の勾配値が１０°を超える場合、空気流れが傾斜部で剥離してしまう可能性がある。【００１７】
少なくとも一実施形態において、前記羽根は、前記燃焼空間側の端部に機械的強度が確保される厚さの端面を有していてもよい。
なお、「機械的強度が確保される厚さ」とは、ボイラ火炉からの熱や空気流れに晒されても長期間破損せずに保持される厚さをいう。
このように、羽根の燃焼空間側端部が端面で形成されることによって、スワラの耐久性を向上させることができる。また、羽根の燃焼空間側端部が端面である方が加工上有利であり、且つ腐食に対する耐久性も向上する。【００１８】
少なくとも一実施形態において、前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間に面する部位が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含んでいてもよい。
このように、羽根の少なくとも内筒側に切欠部を設けることによって、羽根端面での剥離を起点にした逆流で羽根へ巻き戻る燃料があっても、切欠部によって羽根への燃料の付着を抑制することが可能である。【００１９】
この場合、複数の前記羽根が前記バーナの軸方向に対して同一方向に傾斜するとともに前記バーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う前記羽根の前記空気供給側の端部と前記燃焼空間側の端部とが前記バーナの軸方向に重なり合うように配置されており、前記重なり合う領域が残存するように前記切欠部が形成されていてもよい。
スワラの隣り合う羽根と羽根の間に、バーナの軸方向に貫通する空間が存在すると旋回流の形成に支障をきたす可能性がある。そこで、隣り合う羽根同士が重なり合う領域が残存するようにして切欠部を形成することで、旋回流の形成に影響を及ぼすことなくスワラへの燃料の付着を抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ＳＤＡピッチやＶＲ燃料（Vacuum Residue）等の難燃焼成分を含む燃料を用いる場合であっても、スワラへの燃料の付着を抑制でき、スワラの溶損を防止できる。これにより、スワラの保炎機能を長期間維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る燃焼バーナの全体構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態におけるスワラの斜視図である。
【図３】スワラの半径方向に見た羽根の拡大図である。
【図４】第１実施形態におけるスワラ近傍の空気流れを説明する斜視図である。
【図５】第２実施形態におけるスワラの断面図である。
【図６】図５のスワラをＡ方向から視た図である。
【図７】第２実施形態におけるスワラ近傍の空気流れを説明する断面図である。
【図８】第２実施形態の変形例におけるスワラの断面図である。
【図９】図８のスワラの羽根を円周方向に展開した図である。
【図１０】スワラに燃料が付着した状態を示す燃焼バーナの正面図である。
【図１１】従来の燃焼バーナにおける空気流れを説明する断面図である。
【図１２】従来のスワラ近傍の空気流れを説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る燃焼バーナの全体構成を示す断面図で、図２は第１実施形態におけるスワラの斜視図で、図３はスワラの半径方向に見た羽根の拡大図である。
一実施形態では、図１に示すように、燃焼バーナ１は、内筒２と、内筒２の一部を囲むように配置される外筒４と、内筒２と外筒４の間に設けられるスワラ２０とを備えている。
【００２４】
内筒２の内周側には燃料供給路１０が形成されている。燃料供給路１０に供給される燃料は、例えば液体燃料であり、ＳＤＡピッチやＶＲ燃料（Ｖａｃｕｕｍ  Ｒｅｓｉｄｕｅ）等の難燃焼成分を含む燃料を用いることもできる。内筒２の一方の端部はボイラ火炉の燃焼空間１００に面している。
外筒４の外周側には一次空気ノズル６が設けられ、一次空気ノズル６のさらに外周側には二次空気ノズル８が設けられている。一次空気ノズル６の内周面と内筒２の外周面との間には、燃焼用の一次空気が供給される一次空気供給路１４が設けられ、二次空気ノズル８の内周面と一次空気ノズル６の外周面との間には、燃焼用の二次空気が供給される二次空気供給路１６が設けられる。一次空気供給路１４、二次空気供給路１６の空気供給側には、それぞれ、一次ベーン１７、二次ベーン１８が設けられている。そして各空気供給路への空気供給量はこれらのベーン１７，１８によって調整される。
【００２５】
外筒４は、一次空気供給路１４の燃焼空間１００側に配置され、一次空気供給路１４を内周側流路１２と外周側流路１３とに仕切っている。一次空気供給路１４を通る一次空気のうち外周側流路１３に流入した一次空気はそのまま燃焼空間１００に吹き出す。一方、内周側流路１２に流入した一次空気は、後述するスワラ２０を通って旋回がかけられて燃焼空間１００に吹き出す。
【００２６】
スワラ２０は、一次空気供給路１４の内周側流路１２に設けられ、主に保炎を目的として一次空気を旋回させる。スワラ２０は、一次空気供給路１４（内周側流路１２）の空気供給側から燃焼空間１００側に向けて延在している。スワラ２０は一次空気供給路１４の燃焼空間側１００の端部近傍に設けられてもよい。図２に示すように、スワラ２０は、内筒２と外筒４との間に放射状に複数設けられた羽根２６を有している。なお、図２には羽根２６が７枚設けられている場合を例示している。ここで、スワラ２０は、内筒２に対応したスワラ内筒２２と、外筒４に対応したスワラ外筒２４との間に羽根２６が取り付けられて一体化されていてもよい。その場合、スワラ２０は、内筒２と外筒４との間に嵌め込み固定される。
【００２７】
一実施形態では、複数の羽根２６は、バーナ軸方向Ｏに対して同一方向に傾斜するとともに、バーナ１の周方向に互いに離間して配置されている。図３に示すように、各羽根２６は、空気流れ方向の上流側（空気供給側）が屈曲した屈曲領域４２と、下流側（燃焼空間１００側）が直線状に形成された直線領域４４とを有する。そして、スワラ２０の一方の側面３２が燃焼空間１００に角度を有して面するようになっている（図２及び図４参照）。これにより、スワラ２０の羽根２６と羽根２６との間に流入した空気は羽根２６の傾斜によって旋回し、燃焼空間１００に空気の旋回流を形成する。また、屈曲領域４２は、羽根２６より空気供給側に曲率中心を有するように屈曲している。隣り合う羽根２６の間に流入した空気は、屈曲領域４２で方向を変えられた後、直線領域４４で整流化されて燃焼空間１００に噴射されるので、燃焼空間１００に効果的に旋回流を形成することが可能となる。
【００２８】
さらに本実施形態は、空気の旋回流が剥離してスワラ２０側へ逆流することを抑制するために、以下の構成を備えている。
図３に示すように、スワラ２０の羽根２６は、少なくとも内筒２（スワラ内筒２２）側にて、バーナ軸方向Ｏにおいて羽根２６の厚さが異なる部位が存在する。さらに、少なくとも内筒２（スワラ内筒２２）側にて、燃焼空間側端部３０の厚さｄ１が羽根２６の最大肉厚部の厚さｄ２より薄くなるように形成されている。このとき、内筒２側のみでなく、内筒２から外筒４までの間の羽根２６の厚さを上記構成としてもよいことは勿論である。なお、羽根２６の最大肉厚部とは、羽根２６の空気供給側端部４０から燃焼空間側端部３０までの間で最も肉厚が厚い部位をいう。図３では最大肉厚部として空気供給側端部４０の厚さを示しているが、最大肉厚部の部位はここに限定されるものではなく、例えばバーナ軸方向Ｏの中央部位等のように最大肉厚部が他の部位である場合もあり得る。
【００２９】
一実施形態では、少なくとも内筒２（スワラ内筒２２）側の側面３２，３４の少なくとも一方の側面３２（又は３４）に、燃焼空間側端部３０に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部３６（又は３８）が設けられていてもよい。
この場合、羽根２６の両側面３２，３４にそれぞれ傾斜部３６，３８が設けられ、これら２つの傾斜部３６，３８によって燃焼空間側端部３０がテーパ形状に形成されてもよい。
【００３０】
上述したように本実施形態によれば、スワラ２０の羽根２６の燃焼空間側端部３０の厚さｄ１が最大肉厚部の厚さｄ２より薄くなるように形成されているので、図４に示すように羽根２６の燃焼空間側端面に形成される負圧領域５４を小さくすることができる。そのため、負圧領域５４によって生じる旋回流５０の剥離を抑制でき、剥離した流れがスワラ２０側へ向かう逆流５２の発生を抑制できる。これによりスワラ２０への燃料の付着を低減できるので、スワラ２０の溶損を防止でき、スワラ２０の保炎機能を長期間維持することが可能となる。なお、図４は第１実施形態におけるスワラ近傍の空気流れを説明する斜視図である。
また、旋回流５０の剥離に基づく空気流れの逆流５２は主に内筒２（スワラ内筒２２）側で発生するので、少なくとも内筒２側における羽根２６の厚さを薄くすることによって、スワラ２０への燃料の付着を確実に防止できる。
さらに、燃料が付着しやすい羽根２６の燃焼空間側端部３０の厚さを薄くして付着面積を小さくしているので、羽根端面での剥離を起点にした逆流５２で羽根２６へ巻き戻る燃料があっても、スワラ２０への燃料の付着量をより一層低減することが可能である。
【００３１】
また、上述の実施形態において、図３に示すように、傾斜部３６，３８は羽根２６の直線領域４４に形成されていてもよい。このように、傾斜部３６，３８が直線領域４４に形成されるようにすることで、屈曲領域４２に形成される場合に比べて傾斜部３６，３８の加工精度（例えば角度等）を向上させることが可能である。
この場合、傾斜部３６，３８の傾斜角度θは、直線領域４４の側面３２，３４に対して５〜１０°の範囲であってもよい。これにより、旋回流の剥離を防ぐとともに、空気流れが傾斜部３６，３８で剥離してしまうことを防止できる。
さらに、羽根２６は、燃焼空間側端部３０に機械的強度が確保される厚さｄ１の端面を有していてもよい。このように、羽根２６の燃焼空間側端部３０が端面で形成されることによって、スワラ２０の耐久性を向上させることができる。また、羽根２６の燃焼空間側端部３０が端面である方が加工上有利であり、且つ腐食に対する耐久性も向上する。
【００３２】
［第２実施形態］
図５及び図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る燃焼バーナについて説明する。本実施形態は、第１実施形態と組み合わせて用いることにより、スワラのより一層の長寿命化を図ることができる。なお、図５は第２実施形態におけるスワラの断面図で、図６は図５のスワラをＡ方向から視た図である。
【００３３】
本実施形態は、スワラ２０の羽根端面での剥離を起点にした逆流で羽根へ巻き戻る燃料があっても、燃料が付着することを抑制することを目的として、以下の構成を備えている。
図５及び図６に示すように、羽根２６は、少なくとも内筒２（スワラ内筒２２）側にて、燃焼空間１００に面する部位が、バーナ軸方向Ｏに切り欠かれた切欠部４６を有している。例えば切欠部４６は、羽根２６の側面から視て、半径方向中央部が最も切欠幅が大きく、両端に向かう程切欠幅が小さくなるような形状となっている。なお、切欠部４６の形状はこれに限定されるものではない。
【００３４】
図７は第２実施形態におけるスワラ近傍の空気流れを説明する断面図である。
上述したように本実施形態によれば、羽根２６の少なくとも内筒２（スワラ内筒２２）側に切欠部４６を設けることによって、羽根端面での剥離を起点にした逆流５２で羽根へ巻き戻る燃料があっても、切欠部４６によって羽根２６への燃料の付着を抑制することが可能である。
【００３５】
さらに、図５及び図６に示すように上記したように複数の羽根２６が、バーナ軸方向Ｏに対して同一方向に傾斜するとともにバーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う羽根の空気供給側端部４０と燃焼空間側端部３０とがバーナ軸方向Ｏに重なり合うように配置されている場合、切欠部４６は、この重なり合う領域６０が残存するように形成されていてもよい。
スワラ２０の隣り合う羽根２６と羽根２６の間に、バーナ１の軸方向Ｏに貫通する空間が存在すると旋回流の形成に支障をきたす可能性がある。そこで、隣り合う羽根２６同士が重なり合う領域６０が残存するようにして切欠部４６を形成することで、旋回流の形成に影響を及ぼすことなくスワラ２０への燃料の付着を抑制できる。
【００３６】
図８及び図９を参照して、第２実施形態の変形例について説明する。なお、図８は第２実施形態の変形例におけるスワラの断面図で、図９は図８のスワラの羽根を円周方向に展開した図である。これらの図において、点線で示す部位は従来の羽根２６’の外殻形状である。
図８及び図９に示すように、羽根２６のピッチは従来の羽根２６’と同一に維持したまま、羽根２６のバーナ軸方向Ｏの長さを従来の羽根２６’より短くし、且つ、羽根２６の半径方向の長さを長くする。これにより、隣り合う羽根２６同士が重なり合う領域６０が広がり、切欠部４８を形成可能な領域を増大させることができる。ここでは一例として、切欠部４８は、羽根２６の側面から視て、半径方向中央部からスワラ内筒２２側まで同一の切欠幅を有し、且つ、中央部からスワラ外筒２４側まで切欠幅が小さくなるような形状となっている。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３８】
１        燃焼バーナ
２        内筒
４        外筒
６        一次空気ノズル
８        二次空気ノズル
１０      燃料供給路
１２      内周側流路
１３      外周側流路
１４      一次空気供給路
１６      二次空気供給路
１７      一次ベーン
１８      二次ベーン
２０      スワラ
２２      スワラ内筒
２４      スワラ外筒
２６      羽根
３０      燃焼空間側端部
３２，３４  側面
３６，３８  傾斜部
４０      空気供給側端部
４２      屈曲領域
４４      直線領域
４６，４８  切欠部
５０      旋回流
５２      逆流
５４      負圧領域
１００    燃焼空間
【図１】
2015136609.tif 000003
【図２】
2015136609.tif 000004
【図３】
2015136609.tif 000005
【図４】
2015136609.tif 000006
【図５】
2015136609.tif 000007
【図６】
2015136609.tif 000008
【図７】
2015136609.tif 000009
【図８】
2015136609.tif 000010
【図９】
2015136609.tif 000011
【図１０】
2015136609.tif 000012
【図１１】
2015136609.tif 000013
【図１２】
2015136609.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成27年2月18日(2015.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有しており、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間側の端部が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含み、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記切欠部を含む前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄いことを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項２】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項３】
前記羽根の両側面にそれぞれ前記傾斜部が設けられ、これら２つの前記傾斜部によって前記燃焼空間側の端部がテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項４】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有し、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄く、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられ、
前記バーナの軸方向に対して傾斜して前記羽根が取り付けられており、
前記羽根は、前記空気供給側に曲率中心を有するように該空気供給側が屈曲した屈曲領域と、前記燃焼空間側が直線状に形成された直線領域とを有し、
前記傾斜部は前記直線領域に形成されていることを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記直線領域の羽根側面に対して５〜１０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項６】
前記羽根は、前記燃焼空間側の端部に機械的強度が確保される厚さの端面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項７】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間に面する部位が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項８】
複数の前記羽根が前記バーナの軸方向に対して同一方向に傾斜するとともに前記バーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う前記羽根の前記空気供給側の端部と前記燃焼空間側の端部とが前記バーナの軸方向に重なり合うように配置されており、
前記重なり合う領域が残存するように前記切欠部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月20日(2016.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有しており、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間側の端部が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含み、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記切欠部を含む前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄いことを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項２】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項３】
前記羽根の両側面にそれぞれ前記傾斜部が設けられ、これら２つの前記傾斜部によって前記燃焼空間側の端部がテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項４】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有し、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄く、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられ、
前記バーナの軸方向に対して傾斜して前記羽根が取り付けられており、
前記羽根は、前記空気供給側に曲率中心を有するように該空気供給側が屈曲した厚さがｄ２で一定の屈曲領域と、前記燃焼空間側が直線状に形成された直線領域とを有し、
前記傾斜部は前記直線領域に形成され、前記燃焼空間側の前記端部の厚さがｄ１（＜ｄ２）となるように傾斜していることを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記直線領域の羽根側面に対して５〜１０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項６】
前記羽根は、前記燃焼空間側の端部に機械的強度が確保される厚さの端面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項７】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間に面する部位が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項８】
複数の前記羽根が前記バーナの軸方向に対して同一方向に傾斜するとともに前記バーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う前記羽根の前記空気供給側の端部と前記燃焼空間側の端部とが前記バーナの軸方向に重なり合うように配置されており、
前記重なり合う領域が残存するように前記切欠部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月24日(2016.11.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有しており、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間側の端部が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含み、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記切欠部を含む前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄く、
前記切欠部は、前記羽根の側面から視て、少なくとも、前記外筒側から半径方向中央部に向かって切欠き幅が大きくなるように形成されている
ことを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項２】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項３】
前記羽根の両側面にそれぞれ前記傾斜部が設けられ、これら２つの前記傾斜部によって前記燃焼空間側の端部がテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項４】
燃料と空気とを噴射してボイラ火炉の燃焼空間に火炎を形成するボイラ用燃焼バーナであって、
前記燃料を供給する燃料供給路が内周側に形成された内筒と、
前記内筒を囲むように配置され、該内筒との間に空気供給路を形成する外筒と、
前記空気供給路に設けられ、該空気供給路を通る前記空気に旋回をかけるスワラとを備え、
前記スワラは、前記空気供給路の空気供給側から前記燃焼空間側に向けて延在し、前記内筒と前記外筒との間に放射状に複数設けられた羽根を有し、
前記羽根の少なくとも前記内筒側にて、バーナ軸方向において前記羽根の厚さが異なる部位が存在し、前記燃焼空間側の端部の前記羽根の厚さが該羽根の最大肉厚部の厚さより薄く、
前記羽根は、少なくとも前記内筒側において、少なくとも一方の側面に、前記燃焼空間側の端部に向けて厚さが薄くなるように傾斜した傾斜部が設けられ、
前記バーナの軸方向に対して傾斜して前記羽根が取り付けられており、
前記羽根は、前記空気供給側に曲率中心を有するように該空気供給側が屈曲した厚さがｄ２で一定の屈曲領域と、前記燃焼空間側が直線状に形成された直線領域とを有し、
前記傾斜部は前記直線領域に形成され、前記燃焼空間側の前記端部の厚さがｄ１（＜ｄ２）となるように傾斜しており、
前記傾斜部は、前記羽根の両側面のうち少なくとも前記曲率中心側の側面に設けられた
ことを特徴とするボイラ用燃焼バーナ。
【請求項５】
前記傾斜部は、前記直線領域の羽根側面に対して５〜１０°の範囲で傾斜していることを特徴とする請求項４に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項６】
前記羽根は、前記燃焼空間側の端部に機械的強度が確保される厚さの端面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項７】
前記羽根は、少なくとも前記内筒側にて前記燃焼空間に面する部位が、前記バーナの軸方向に切り欠かれた切欠部を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【請求項８】
複数の前記羽根が前記バーナの軸方向に対して同一方向に傾斜するとともに前記バーナの周方向に互いに離間して配置され、且つ、隣り合う前記羽根の前記空気供給側の端部と前記燃焼空間側の端部とが前記バーナの軸方向に重なり合うように配置されており、
前記重なり合う領域が残存するように前記切欠部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載のボイラ用燃焼バーナ。
【国際調査報告】
2015136609.tif 000015
2015136609.tif 000016
2015136609.tif 000017
2015136609.tif 000018