(57)【要約】【課題】    液体燃料および気体燃料のいずれの燃焼時にもＮＯxなどの有害物質の低減を実現可能なボイラを提供すること。【解決手段】  液体燃料ノズル部２２を中心に配置した断面略環状の流通路を有し、内周面および外周面にガス噴出口３５，３６を形成した気体燃料供給管３７と、気体燃料供給管３７の外側にこれと同軸状に配置される筒状のエアレジスタ２４と、液体燃料ノズル部２２と気体燃料供給管３７との間に形成され先端に第一バッフル板２８を設けた第一空気流路２５と、気体燃料供給管３７と前記エアレジスタ２４との間に形成され先端に第二バッフル板３３を設けた第二空気流路２６とを備えて構成され、第二バッフル板３３に形成した二次空気噴出部３４ａ，３４ｅに、噴出ガスの流れをガス排出口１７から遠ざかる方向に制御する流れ制御手段３８ａ，３８ｅを備える液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するバーナ２０を有するボイラ。【選択図】    図１
2008134037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の水管を用いて燃焼室を形成した缶体と、前記缶体の上部に配置されるバーナとを備え、前記燃焼室のガス排出口を燃焼室側面に設けたボイラにおいて、
前記バーナは、液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するバーナであって、液体燃料ノズル部を中心に配置した断面略環状の流通路を有し、内周面および外周面にガス噴出口を形成した気体燃料供給管と、この気体燃料供給管の外側にこれと同軸状に配置される筒状のエアレジスタと、前記液体燃料ノズル部と前記気体燃料供給管との間に形成され先端に第一バッフル板を設けた第一空気流路と、前記気体燃料供給管と前記エアレジスタとの間に形成され先端に第二バッフル板を設けた第二空気流路とを備えて構成され、
前記第二バッフル板に形成した二次空気噴出部に、噴出ガスの流れを前記ガス排出口から遠ざかる方向に制御する流れ制御手段を備えたことを特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記流れ制御手段が、噴出ガスを前記ガス排出口から遠ざかる方向に導く板状部材を含む角筒状に形成される二次空気ノズルであることを特徴とする請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記缶体から排出される排ガスを前記バーナへの供給と供給停止とを選択可能な外部排ガス再循環手段を備え、前記気体燃料の燃焼時に排ガスを前記バーナへ供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記バーナの火炎検出器を前記ガス排出口側に位置する二次空気噴出部の上方に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラ。
【請求項５】
前記流れ制御手段を筒状に形成するとともに、前記気体燃料供給管の内側に気体燃料燃焼時の着火用パイロットバーナを備え、
前記第一空気流路の入口側の前記整流板に形成した火炎検出孔と前記第一バッフル板に形成した火炎検出孔を通して、前記火炎検出器が前記パイロットバーナの火炎を検出するように構成したことを特徴とする請求項４に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに関するものである。詳しくは、灯油やＡ重油等の液体燃料とガス燃料とを切り替えて燃焼させる有害物質の低減を実現可能なボイラ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内側が、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】
この種の液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するボイラにおいても、有害物質（ＮＯｘ、ＣＯ、煤等）の低減化技術に関して提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、上述した環状に配列された水管群を有する缶体を用いて構成されたボイラにおいては、ωフローと称される缶体のように、燃焼室のガス排出口が燃焼室の側面において１箇所周方向に偏って設けられた缶体においては、バーナから噴出されるガスが特定の方向（主にガス排出口が設けられている方向）に引っ張られる，すなわち軸対称とならない傾向がある。このため、バーナからの燃焼反応中のガスが缶体の内面に接触するとともに、バーナからの噴出ガスがガス排出口のバーナ近傍部からショートパスして流出することにより、バーナの燃焼性能に悪影響を及ぼすとともに、排出ＮＯx量の低減が困難とな
っていた。
【０００５】
また、液体燃料と気体燃料を切り替えて燃焼させるボイラにおいては、いずれの燃焼時においてもＮＯxの排出基準を満たす必要がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０８３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、液体燃料および気体燃料のいずれの燃焼時にもＮＯxなどの有害物質の低減を実現可能なボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、請求項１に記載の発明は、複数の水管を用いて燃焼室を形成した缶体と、前記缶体の上部に配置されるバーナとを備え、前記燃焼室のガス排出口を燃焼室側面に設けたボイラにおいて、前記バーナは、液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するバーナであって、液体燃料ノズル部を中心に配置した断面略環状の流通路を有し、内周面および外周面にガス噴出口を形成した気体燃料供給管と、この気体燃料供給管の外側にこれと同軸状に配置される筒状のエアレジスタと、前記液体燃料ノズル部と前記気体燃料供給管との間に形成され先端に第一バッフル板を設けた第一空気流路と、前記気体燃料供給管と前記エアレジスタとの間に形成され先端に第二バッフル板を設けた第二空気流路とを備えて構成され、前記第二バッフル板に形成した二次空気噴出部に、噴出ガスの流れを前記ガス排出口から遠ざかる方向に制御する流れ制御手段を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、液体燃料燃焼時、気体燃料燃焼時のいずれにおいても
前記二次空気ノズルの機能により、前記バーナにて生成されるガスが前記ガス排出口から遠ざかる方向に制御されるので、前記ガス排出口からショートパスして流出することによる燃焼性の悪化を抑制でき、ＮＯxなどの有害物質の低減が可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記流れ制御手段が、噴出ガスを前記ガス排出口から遠ざかる方向に導く板状部材を含む角筒状に形成される二次空気ノズルであることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、前記バーナにて生成されるガスの流れを確実に制御できるという効果を奏する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記缶体から排出される排ガスを前記バーナへの供給と供給停止とを選択可能な外部排ガス再循環手段を備え、前記気体燃料の燃焼時に排ガスを前記バーナへ供給することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、排ガス規制の厳しい気体燃料の規制値を容易にクリアすることができるという効果を奏する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２において、前記バーナの火炎検出器を前記ガス排出口側に位置する二次空気噴出部の上方に配置したことを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明による効果に加えて、前記バーナの気体燃料燃焼時および液体燃料燃焼時の火炎検出をより確実に行うことができるという効果を奏する。
【００１６】
さらに、請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記流れ制御手段を筒状に形成するとともに、前記気体燃料供給管の内側に気体燃料燃焼時の着火用パイロットバーナを備え、前記第一空気流路の入口側の前記整流板に形成した火炎検出孔と前記第一バッフル板に形成した火炎検出孔を通して、前記火炎検出器が前記パイロットバーナの火炎を検出するように構成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明による効果に加えて、前記火炎検出器により前記パイロットバーナの火炎も検出することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、前記バーナにより生成されるガスが、前記ガス排出口からショートパスして流出することによる燃焼性の悪化を抑制でき、液体燃料燃焼時および気体燃料燃焼時のいずれにおいてもＮＯxなどの有害物質の低減可能なボイラを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態を説明する前に、本願において使用する用語について説明する。
【００２０】
本願において、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２４】
まず、本実施形態にかかるボイラは、複数の水管を用いて燃焼室を形成した缶体と、前記缶体の上部に配置されるバーナとを備え、前記燃焼室のガス排出口を燃焼室側面に設けたボイラにおいて、前記バーナは、液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するバーナであって、液体燃料ノズル部を中心に配置した断面略環状の流通路を有し、先端部の内周面および外周面にガス噴出口を形成した気体燃料供給管と、この気体燃料供給管の外側にこれと同軸状に配置される筒状のエアレジスタと、前記液体燃料ノズル部と前記気体燃料供給管との間に形成され先端に第一バッフル板を設けた第一空気流路と、前記気体燃料供給管と前記エアレジスタとの間に形成され先端に第二バッフル板を設けた第二空気流路とを備えて構成され、前記第二バッフル板に形成した二次空気噴出部に、噴出ガスの流れを前記ガス排出口から遠ざかる方向に制御する流れ制御手段を備えている。
【００２５】
このような構成によれば、液体燃料燃焼時および気体燃料燃焼時ともに、前記流れ制御手段の流れ制御作用により、前記バーナからの噴出ガスが、前記ガス排出口のバーナ近傍部からショートパスして流出するのが抑制される。その結果、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。すなわち、液体燃料の燃焼時、前記ショートパスの抑制によって前記バーナからのガスの偏流が抑制されることにより、前記バーナ近傍部の自己再循環流れが改善され、均一に自己再循環ガスが流れ込み、燃料液滴の予蒸発や予混合が均一に行われる。その結果、予蒸発や予混合によって局所的な低空気比・高温場の発生が抑えられることから低ＮＯx化につながる。また、ガス燃料の燃焼時においても均一に自己再循環ガスが流れ込むことによって、局所的な低空気比・高温場の発生が抑えられることから低ＮＯx化につながる。さらに、前記ガス排出口から流出するガスのショーパスが抑制されので、ＣＯ・煤塵（スモーク）といった未燃成分の排出を抑えることができる。また、前記バーナの構造を殆ど変更することなく、低ＮＯx化および未燃成分の流出抑制を実現できる。
【００２６】
つぎに、この実施の形態の各構成要素について説明する。この実施の形態は、ωフローと称される缶体に好適に実施される。その理由は、前記燃焼室のガス排出口が１箇所で前記バーナからのガスの偏流が比較的顕著であることから、前記流れ制御手段による効果が大きいことによる。前記ωフロー缶体は、多数の水管を環状に配置した内側水管群（内側水管壁）と、この内側水管群の外側に多数の水管を配置した外側水管群（外側水管壁）とを備え、内側水管壁の内側を燃焼室とし、この燃焼室の第一ガス排出口を内側水管壁の側面１箇所に設け、前記外側水管壁の燃焼室中心と点対称の位置に第二ガス排出口を設ける。この缶体においては、ガスは、前記第一ガス排出口から燃焼室外へ流出し、前記内側水管壁と前記外側水管壁との間の環状ガス通路において２方向に分岐して流れ、前記第二ガス排出口で合流して前記缶体外へ流出する。
【００２７】
しかしながら、前記缶体は、ωフロー缶体に限定されるものではなく、バーナからの噴出ガスが燃焼室側面に形成したガス排出口のバーナ近傍部からショートパスして流出し易い缶体，すなわち、前記燃焼室のガス排出口が、燃焼室の側面において複数箇所に偏って
形成されるωフロー缶体以外の缶体を含む。ここで、前記ガス排出口が偏って形成されるとは、前記燃焼室の側面全体からほぼ均等にガスが流出するのではなく、ガスが前記燃焼室側面の周方向の特定の位置からのみ流出するように特定の位置に前記ガス排出口が形成されることを意味する。
【００２８】
前記バーナは、液体燃料と気体燃料とを切り替えて使用するバーナ（切替専燃バーナと称することができる。）であって、液体燃料用の液体燃料ノズル部を中心とした断面略環状の流通路を有し、先端部の内周面および外周面にガス噴出口を形成した気体燃料供給管と、この気体燃料供給管の外側にこれと同軸状に配置される筒状のエアレジスタと、前記液体燃料ノズル部と前記気体燃料供給管との間に形成され先端に第一バッフル板を設けた第一空気流路と、前記気体燃料供給管と前記エアレジスタとの間に形成され先端に第二バッフル板を設けた第二空気流路とを備えた先混合型のバーナである。前記第二バッフル板に形成した二次空気噴出部に、噴出ガスの流れを前記ガス排出口から遠ざかる方向に制御する流れ制御手段を備えている。
【００２９】
このバーナは、自己再循環型バーナである。自己再循環型バーナとは、前記二次空気噴出部からの噴出ガス（空気だけも含む。）により、燃焼室内の酸素濃度の低いガスをバーナ基部に引き込み、燃焼用空気と混合することでＮＯx生成を抑制するタイプのバーナをいう。この自己再循環型のバーナの自己再循環機能と前記流れ制御手段による流れ制御機能とを組み合わせることにより、ＣＯや煤塵の低減効果だけでなく、前記の自己再循環流の改善効果による低ＮＯx化において顕著な効果を奏するものである。
【００３０】
前記二次空気噴出部は、周方向に互いに間隔を存して６〜８個形成される。前記二次空気噴出部（二次空気噴出口）からのガスの流速は、好ましくは、４５〜５５ｍ／ｓの範囲に設定する。その理由は、煤塵の低減と着火性を確保することである。
【００３１】
前記流れ制御手段の第一の態様は、この二次空気噴出部から噴出される空気を前記ガス排出口から遠ざかる方向に導く６〜８個の二次空気ノズルを備えた構成とされる。これら二次空気ノズルは、好ましくは、角筒状に形成し、この角筒の前記ガス排出口側の構成壁面を全ての空気ノズルを反ガス排出口側へ向けて傾斜させることにより、前記二次空気噴出部から噴出される空気を前記ガス排出口から遠ざかる方向に導くことができる。しかしながら、前記二次空気ノズルの前記ガス排出口側の構成壁面のみを反ガス排出口側へ向けて傾斜させても良い。前記空気ノズルは、ノズル自体を傾斜させることにより、前記空気噴出部から噴出される空気を前記ガス排出口から遠ざかる方向に導くように構成することができる。
【００３２】
前記流れ制御手段の第二の態様は、この二次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ガス排出口から遠ざかる方向に導くガイドと、ガイドを備えず前記空気噴出部から噴出される空気の拡散を促す拡散部とを備えた構成とする。前記ガイドは、好ましくは、横断面コ字状に形成する。
【００３３】
このような構成によれば、前記ガイドだけではなく前記拡散部を有するため、前記バーナの直近においては、前記液体燃料ノズル部から噴射される燃料と空気とのミキシング状態を一部分不均一にすることができる。つまり、このような構成のバーナによれば、単にミキシング状態を良好にするわけではなく、拡散部によって一部意図的に不均一なミキシング状態を形成することによって、ガス温度の低下を図り、ＮＯｘ値を低減させることができる。
【００３４】
前記第一バッフル板には、中央部に前記液体燃料ノズル部が臨む第一開口とこの第一開口の周囲に同心円状に配置される複数の第二開口と、ガス燃料燃焼時の点火に使用される
パイロットバーナが臨む点火用の第三開口とを形成している。前記第二開口は、好ましくは、前記二次空気噴出部と同じ数として前記二次空気噴出部に対応する位置に形成される。
【００３５】
筒状の前記気体燃料供給管の先端部の内周面の前記第一バッフル板の上流側近傍には、ガス噴出口としての内側噴出口が形成され、外周面の前記第二バッフル板の上流側近傍に、ガス噴出口としての外側噴出口が形成される。前記内側噴出口は、隣接する前記第二開口と前記第二開口との間に位置するように形成し、前記外側噴出口は前記二次空気噴出部に対応して形成することができる。
【００３６】
前記液体燃料ノズル部は、好ましくは、低燃焼時に低燃焼に必要な燃料を噴霧する第一ノズルと、高燃焼時に高燃焼に必要な燃料を噴霧する第二ノズルとから構成する。この場合、前記液体燃料ノズル部の中心軸は、好ましくは、筒状の前記気体燃料供給管の中心軸に一致させ、前記第二ノズルを前記ガス排出口に近い側とし、前記第一ノズルを反ガス排出側とすることができる。
【００３７】
また、前記液体燃料ノズル部は、低燃焼および高燃焼時に燃料を噴霧する第一ノズルと高燃焼時のみ燃料を噴霧する第二ノズルとから構成したり、一つのノズルにより噴霧量を調整するように構成することができる。前記液体燃料ノズル部の中心軸は、前記第一筒部材の中心軸，すなわち前記燃焼室の中心軸に対して反ガス排出口側へ（ガス排出口から遠ざかる方向へ）偏らせることができる。これにより、前記バーナからのガスを全体的に反ガス排出口側へずらせることができ、前記ガス排出口が偏って設けられることによる燃焼性の悪化を抑制することができる。前記液体燃料ノズル部は、ノズルパイプと称することができる。
【００３８】
この実施の形態においては、好ましくは、前記缶体から排出される排ガスを前記バーナへ供給と供給停止とを選択可能な外部排ガス再循環手段を備え、前記気体燃料の燃焼時に排ガスを前記バーナへ供給するように構成する。
【００３９】
この外部排ガス再循環手段は、前記缶体の排気筒と前記バーナとを連通する排ガス再循環路と、この排ガス再循環路中に設けられ、排ガス再循環をする（排ガスの供給する）かどうかの制御をなす制御手段としてのダンパとを含んで構成される。前記排ガス再循環路の一端を前記バーナへ燃焼用空気を送るための送風機の吸い込み側に接続するが、必要に応じて前記排ガス再循環路に別の送風機を設けて前記バーナまたは前記燃焼室内へ排ガスを供給するように構成することができる。
【００４０】
こうした構成を採用することにより、気体燃料燃焼時に前記バーナの性能による低ＮＯx作用に加えて、排ガス再循環による低ＮＯx作用を加えることができ、ＮＯx排出基準値の高い（基準ＮＯx値が低い）ガス焚きボイラの基準値を容易にクリアすることができる。この排ガス再循環を気体燃料燃焼時のみとしているのは、液体燃料燃焼時に排ガス再循環を行うと排ガス中に含まれる硫酸成分による排ガス再循環路などの腐食を避けるためと、液体燃料燃焼時のＮＯx排出基準値が比較的低いことによる。しかしながら、液体燃料燃焼時においても必要に応じて排ガス再循環を行うように構成することができる。また、この実施の形態においては、前記排ガス再循環に代えて排ガス再循環以外の水噴霧などのＮＯx低減手段を組み合わせることができる。
【００４１】
以上説明した実施形態において、好ましくは、前記バーナの気体燃料燃焼時の火炎と液体燃料燃焼時の火炎は共通の火炎検出器にて検出される。そして、前記バーナの火炎検出器は、好ましくは、前記ガス排出口側に位置する二次空気噴出口の上方に配置される。前記ガス排出側に位置する二次空気噴出口とは、所定の間隔で形成された複数の二次空気噴
出口を前記ガス排出口に近い側とそうでない側（反ガス排出口側）とに分けた場合、前記ガス排出口に近い側に位置する二次空気噴出口をいう。
【００４２】
こうした構成を採用することにより、つぎの効果を奏する。すなわち、前記流れ制御手段により前記バーナの火炎が前記ガス排出口側に偏るのを改善できるが、完全に軸対称の火炎とすることはできない。そこで、前記火炎検出器を前記ガス排出側に位置する二次空気噴出口の上方に設けることで、反ガス排出側の二次空気噴出口の上方に設ける場合と比較して火炎検出信号の量が多くなり、より確実に前記バーナの気体燃料燃焼時および液体燃料燃焼時の火炎検出を行うことができる。
【００４３】
また、前記気体燃料供給管の内側に設けたパイロットバーナの火炎を同じ前記火炎検出器で検出する場合は、前記第一空気流路の入口側の前記整流板に形成した火炎検出孔と前記第一バッフル板に形成した火炎検出孔を通して、前記火炎検出器が前記パイロットバーナの火炎を検出するように構成する。より具体的には、前記各火炎検出孔の位置や大きさを調整する。この大きさは、前記整流板および前記第一バッフル板が一次空気の流量を制御する機能を有しているので、流量制御により制約を受ける。
【００４４】
前記火炎検出器が前記パイロットバーナの火炎をするためには、前記火炎検出器の検出ライン（前記パイロットバーナの火炎と前記火炎検出器のセンサ部とを結ぶ火炎信号の通る道）上に二つの前記火炎検出孔が存在することを要する。また、前記気体燃料供給管が前記検出ラインを遮らないように（邪魔にならないように）その長さを短くするなどの調整を要する。また、前記検出ラインは、前記液体燃料ノズル部および前記パイロットバーナによって遮られないように設定される。
【００４５】
この発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、前記ガス排出口が前記バーナの下端部、または火炎形成開始位置近くまで形成されている場合は、前記ショートパスを防止すべく前記ガス排出口の上部を閉塞する遮蔽手段（閉塞手段）を設けることができる。この遮蔽手段の具体的形態としては、前記ガス排出口が水管と水管との間の隙間として形成された場合、この隙間の上端部を遮蔽する遮蔽板とする。この遮蔽板の上下方向の長さは、約２５０mm〜４００mm程度とする。この態様においては、水管の上部を扁平状に形成することで前記水管により前記遮蔽板と同様な機能を有する遮蔽部を構成することができる。前記遮蔽板は、ショートパスの抑制効果を損なわない程度にその一部に開口を形成することができる。また、複数枚の遮蔽板で構成することもできる。
【００４６】
このショートパス防止の構成において、前記ガス排出口が水管１本分の外径よりも広い場合、前記ガス排出口に１または複数の水管を配置して、隣接する水管間の隙間を前記ガス排出口とし、この隙間の上部を前記遮蔽板で閉塞するように構成することができる。この遮蔽板は、好ましくは、金属とするが、キャスタブルなどの耐火材で構成することができる。キャスタブルを用いる場合、前記ガス排出口の上部を埋めるように構成することができる。
【００４７】
また、こうした前記ガス排出口に水管を配置した構成において、この水管を下部の外径を絞ったものとして、この水管と隣接水管とを上部において接触させることで前記ガス排出口の上部を閉塞することにより、前記バーナと前記ガス排出口とを離間させるように構成することができる。この場合、この水管と隣接水管との間の下部に形成される隙間からガスが流出することになり、ガス排出口として機能する。こうした構成によれば、前記遮蔽板の幅を狭くできるので、前記遮蔽板の熱応力による変形を少なくでき、前記遮蔽板の耐久性を向上することができる。
【実施例１】
【００４８】
以下、図面に基づき、本発明の実施例１にかかるボイラについて説明する。
【００４９】
図１は、本発明の実施例１にかかる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１にかかるボイラの縦断面の説明図を示している。また、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１にかかるボイラに設けられた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１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１におけるガス噴出位置を説明する図であり、図６は、本実施例１にかかるボイラの燃焼状態（ガスの流れ）の概略図を示す図である。
【００５０】
図１および図２に示すように、本実施例１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、この缶体１０の上部であって前記水管群の中央部に配設された自己再循環型であって、気体燃料の燃焼と液体燃料の燃焼とを切り替えて行うバーナ２０とを用いて構成されている。前記バーナ２０上方位置には、燃焼用空気を前記バーナ２０に供給する、ウインドボックス５０が設けられている。
【００５１】
前記缶体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１５が形成される。また、本実施例１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、前記バーナ２０が設けられている。
【００５２】
また、前記内側水管群１３は、各内側水管１３ａ同士を密接させた状態、あるいは隣接する前記内側水管１３ａ間を内側フィン部１３ｂで連接した状態で環状の水管壁として構成されており、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、前記内側水管群１３内部の前記燃焼室１６で生成されたガスを前記環状ガス流路１５に導くべく機能する。
【００５３】
また、前記外側水管群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、前記各外側水管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（第二のガス排出口）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前記缶体１０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、前記外側開口部１９に集められた後、前記缶体１０の下方位置に設けられた排気筒１８を介して缶体１０外部に排出される。
【００５４】
図３および図４に示すように、前記バーナ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としてのウインドボックス壁５１に設置されている。具体的には、前記バーナ２０を構成する載置板２１を前記壁５１に上方から載置して、ボルト等の締結手段（図示省略）にて前記載置板２１を前記壁５１に締結することによって、前記バーナ２０を前記ウインドボックス５０内に設置している。
【００５５】
本実施例１にかかるバーナ２０は、図３および図４に示すように、その中央に液体燃料ノズル部２２を備え、このノズル部２２を中心に断面略環状の流通路を有する気体燃料供給管２３および円筒状のエアレジスタ２４を同軸状に配置している。前記ノズル部２２と前記気体燃料供給管２３との間に一次空気が流通する第一空気流路２５を形成し、前記気体燃料供給管２３と前記エアレジスタ２４との間に二次空気が流通する第二空気流路２６を形成している。これらの燃焼用空気は、前記ウインドボックス５０内へ空気を供給する
送風機２７により供給する。一次空気と二次空気の割合は、一次空気を５〜１５％に、二次空気を８５〜９５％に設定している。液体燃料と気体燃料とは択一的に切り替えて供給するように構成している。
【００５６】
前記液体燃料ノズル部２２は、低燃焼用の第一液体燃料ノズル２２ａと高燃焼用の第二液体燃料ノズル２２ｂとからなる。すなわち、高燃焼のときは前記第二液体燃料ノズルから液体燃料を噴霧し、低燃焼のときは前記第一燃料ノズル２２ａから液体燃料を噴霧する。前記第一空気流路２５の先端、すなわち前記液体燃料ノズル部２２の下流位置に、第一バッフル板２８を設けている。この第一バッフル板２８は、中央に第一開口２９を備え、その周囲に８個の第二開口３０，３０，…を備えるとともに、パイロットバーナ３１の先端が挿入される第三開口３２を備えている。前記第一空気流路２５の入口側、上端は整流板２５Ａにて閉じられ、前記液体燃料ノズル部２２が貫通する開口および後記パイロットバーナ３１が貫通する開口（いずれも符号省略）と一次空気の量を調整するための開口（図示省略）を形成している。
【００５７】
また、前記第二空気流路２６の先端には、環状の第二バッフル板３３を設けている。この第二バッフル板３３には、図４に示すように、周方向にほぼ均等に８つの二次空気噴出部３４（３４ａ〜３４ｈ）を設け、前記ウインドボックス５０から供給された空気は、前記第一開口２９および前記第二開口３０のみならず、これら二次空気噴出部３４を介しても前記燃焼室１６側に噴出されるように構成されている。そして、この各二次空気噴出部３４に二次空気を流通させ（流速は４５〜５５ｍ／ｓ）、二次空気をこの各二次空気噴出部３４により分割して燃料に供給することにより、分割火炎が形成され、低ＮＯx 化を実現することができるように構成している。
【００５８】
前記気体燃料供給管２３の先端部においては、外方に気体燃料を噴出する複数の外側噴出口３５，３５，…と、内方に気体燃料を噴出する複数の内側噴出口３６，３６，…を設けている。これらの各外側噴出口３５および各内側噴出口３６は、周方向に互いに間隔を存して複数個設けてあり、外側噴出口３５の総開口面積を内側噴出口３６の総開口面積より大きくしている。符号３７は、前記気体燃料供給管２３へ気体燃料を供給するための気体燃料導入管である。前記各内側噴出口３６は、図３では１個だけ図示しているが、複数の小孔群から形成している。また、前記各外側噴出口３５も、複数（本実施例１では２個）形成している。
【００５９】
前記各外側噴出口３５は、図５の実線矢視にて示すように、前記各二次空気噴出部３４に対応する位置にてガスが噴出するように形成されている。また、前記各内側噴出口３６は、図５の二重線矢視にて示すように、隣接する前記第二開口３０と前記第二開口３０間にガスが噴出するように形成されている。
【００６０】
前記二次空気噴出部３４は、図３および図４に示すように、前記液体燃料ノズル部２２の周囲に設けられている。そして、この二次空気噴出部３４は、前記バーナ２０にて生成されたガスが、前記缶体１０内に設けられた前記ガス排出口１７からショートパスしないように、前記二次空気噴出部３４から噴出される空気の流れを制御するように構成されている。
【００６１】
すなわち、前記二次空気噴出部３４には、それぞれの二次空気噴出部３４（第一二次空気噴出部３４ａ〜第八二次空気噴出部３４ｈ）から噴出される空気を前記ガス排出口１７から遠ざかる方向に導く角筒状の二次空気ノズル３８（第一二次空気ノズル部３８ａ〜第八二次空気ノズル部３８ｈ）を備えている。
【００６２】
より具体的には、本実施例１においては、前記第二バッフル板（二次空気供給板）３３
に八つの略台形状の貫通孔３９（第一貫通孔３９ａ〜第八貫通孔３９ｈ）が穿孔されており、それぞれの貫通孔３９に前記二次空気ノズル３８（第一空気ノズル３８ａ〜第八空気ノズル３８ｈ）を接続している。
【００６３】
それぞれの二次空気ノズル３８は、各二次空気噴出部３４から噴出される空気をガス排出口１７から遠ざかる方向に導くべく、前記第一二次空気ノズル３８ａ〜第八二次空気ノズル３８ｈのガス排出口１７に近い側の第一筒構成壁４０ａ〜第八筒構成壁４０ｈ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。より、具体的には、図４の二点鎖線の左側の前記第一二次空気ノズル３８ａ，前記第二二次空気ノズル３８ｂ，前記第七二次空気ノズル３８ｇおよび第八二次空気ノズル３８ｈは、前記液体燃料ノズル部２２から遠い側の第一筒構成壁４０ａ，第二筒構成壁４０ｂ，第七筒構成壁４０ｇおよび第八筒構成壁４０ｈを傾斜させている。また、図４の二点鎖線の右側の前記第三二次空気ノズル３８ｃ，前記第四二次空気ノズル３８ｄ，前記第五二次空気ノズル３８ｅおよび前記第六二次空気ノズル３８ｆは、前記液体燃料ノズル部２２に近い側の前記第三筒構成壁４０ｃ，前記第四筒構成壁４０ｄ，前記第五筒構成壁４０ｅおよび前記第六筒構成壁４０ｆを傾斜させている。前記第一〜第八筒構成壁の傾斜角度θ（取り付け角度）は、５°〜３０°程度であることが好ましい。勿論、この傾斜角度θは、前記内側水管１３ａに火炎状態のガスが接触しないように設定される。
【００６４】
さらに、図１を参照して、本実施例１に係るボイラ１は、前記排気筒１８を流通する排ガスの一部を前記バーナ２０へ供給する外部排ガス再循環手段４１を備えている。
【００６５】
この外部排ガス再循環手段４１は、前記缶体１０の排気筒１８と前記送風機２７の吸気口（符号省略）とを連通する排ガス再循環路４２と、この排ガス再循環路４２中に設けられ、排ガス再循環をする（排ガスの供給する）かどうかの制御を制御手段としての第一ダンパ４３とを含んで構成される。この第一ダンパ４３は、本実施例１においては、気体燃料燃焼時に開いて排ガスの供給を行い、液体燃料燃焼時に閉じて排ガスの供給を停止するように構成される。前記送風機２７と前記ウインドボックス５０とを連通する燃焼空気流路４４に設けた第二ダンパ４５は、低燃焼風量と高燃焼風量とを切り換える機能を有する。この低燃焼と高燃焼との風量切換は、前記送風機２７の回転数制御装置としてのインバータを用いて行うことができる。
【００６６】
以上のように構成され本実施例１にかかるボイラ１の動作を図面に基づき説明する。
【００６７】
（液体燃料燃焼時）
先ず、液体燃料燃焼時について、以下、図１〜図５に加え、図６を用いて、その動作を具体的に説明する。なお、図６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６において、破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１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１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。
【００６８】
本実施例１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、前記液体燃料ノズル部２２への液体燃料の供給、停止を制御する液体燃料弁（図示省略）を開き、前記気体燃料導入管３７への気体燃料の供給、停止を制御する気体燃料弁（図示省略）を閉じる。そして、前記第一ダンパ４３を閉じた状態で、前記送風機２７を駆動させ、前記ウインドボックス５０を介して前記第一空気流路２５および前記第二空気流路２６に空気を供給する。次いで、点火器としてのスパークロッド（図示省略）に通電して、前記パイロットバーナ３１へ気体燃料を供給して燃焼させておき、前記第一液体燃料ノズル２２ａから液体燃料が噴霧させることで燃焼を開始する。
【００６９】
つまり、本実施例１においては、前記第一空気流路２５および前記第二空気流路２６を介して、前記第一開口２９，前記第二開口３０および前記二次空気噴出部３４，すなわち前記二次空気ノズル３８から空気が噴出され、この空気と前記第一液体燃料ノズル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、前記パイロットバーナ３１により形成される火炎によって、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、前記第一液体燃料ノズル２２ａから噴霧された液体燃料が燃焼し、前記第一液体燃料ノズル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、前記第二液体燃料ノズル２２ｂから液体燃料が供給されれば、前記バーナ２０は高燃焼状態となる。
【００７０】
本実施例１にかかるバーナ２０においては、前記液体燃料ノズル部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。
【００７１】
前記バーナ２０に対する燃焼空気の供給量は、前記第二ダンパ４５を用いて調整される。そして、この燃焼空気は、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、前記第一液体燃料ノズル２２ａ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、前記第二液体燃料ノズル２２ｂ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、本実施例１では、前記第二ダンパ４５を用いて行っている。
【００７２】
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６に示すように、前記バーナ２０の低燃焼時、前記缶体１０内にて前記燃焼室１６の中央部を略中心としてほぼ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、前記液体燃料ノズル部２２の周囲に設けられた前記二次空気噴出部３４が、前記二次空気ノズル３８に工夫を施すことにより、前記缶体１０内に設けられたガス排出口１７から前記バーナ２０にて生成されたガスがショートパスしないように、前記二次空気噴出部３４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。
【００７３】
仮に、本実施例１のような前記二次空気ノズル３８を有しないとすれば、前記バーナ２０にて生成されるガスは、前記ガス排出口１７側に引っ張られることによって、前記燃焼室１６内に形成されるガスは、図６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ボイラには、本実施例１に示すようなガスの流れを前記ガス排出口１７から遠ざかるように制御する前記二次空気ノズル３８は設けられていないため、前記燃焼室１６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、前記燃焼室１６内において、ガスが前記ガス排出口１７側へ引っ張られるため、前記燃焼室１６内での排ガス循環流が阻害される等の問題が生ずる。
【００７４】
しかしながら、本実施例１においては、上述した通り、前記二次空気ノズル３８を設けることによって、前記燃焼室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１によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００７５】
すなわち、前記バーナ２０にて生成されたガスが、前記二次空気ノズル３８により、前記燃焼室１６に設けられたガス排出口１７からショートパスすることが抑制されるので、前記バーナ２０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。すなわち、前記バーナ２０からのガスの偏流が抑制され（ガスが前記ガス排出口１７側へ引っ張られることが抑制され）、前記バーナ２０近傍部の自己再循環流れが改善され、均一に
自己再循環ガスが流れ込み、予蒸発や予混合が均一に行われるとともに、適切な分割火炎が形成される。その結果、燃料液滴の予蒸発や予混合によって局所的な低空気比・高温場の発生が抑えられるとともに、適切な分割火炎が形成されることによりガスＦ１の表面積が大きくなってガス温度が低下する。これにより低ＮＯx化を実現することができる。また、前記ガス排出口１７から流出するガスのショーパスが抑制されので、ＣＯや煤塵といった未燃成分の排出を抑えることができる。
【００７６】
（気体燃料燃焼時）
つぎに、気体燃料燃焼時の動作を説明する。図１を参照して、本実施例１にかかるバーナ２０を低燃焼状態で作動させる場合には、前記液体燃料弁を閉じ、前記第一ダンパ４３を開いた状態で、送風機２７を駆動させ、前記ウインドボックス５０を介して前記第一空気流路２５および前記第二空気流路２６に空気を供給する。そして、前記スパークロッドを用いて、前記パイロットバーナ３１を点火した後、前記気体燃料弁を低燃焼状態に開く。
【００７７】
本実施例１にかかるバーナ２０においては、前記気体燃料導入管３７への気体燃料供給量を調整することによって、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。
【００７８】
この気体燃料燃焼時の低燃焼時の動作を説明する。高燃焼時の動作は、基本的には、低燃焼時と同様であるので、その説明を省略する。図３を参照して、前記外側噴出口３５および前記内側噴出口３６より気体燃料が噴出し、前記内側噴出口３６から噴出した気体燃料は、前記第一空気流路２５からの一次空気と混合し、前記第一バッフル板２８の下流位置に小火炎が形成される。この小火炎は、種火として作用し、保炎性が向上する。前記外側噴出口３５から噴出した気体燃料は、前記第二空気流路２６からの二次空気と混合して、前記各二次空気ノズル３８ａ〜３８ｈから噴出され、前記第二バッフル板２９の下流位置に大火炎が形成される。二次空気は、前記各二次空気ノズル３８ａ〜３８ｈにより分割して供給され、分割火炎が形成されると共に、自己再循環により、低ＮＯx 化を達成することができた。
【００７９】
この気体燃料燃焼時においても、前述した液体燃料燃焼時と同様に、前記バーナ２０にて生成されたガスが、前記二次空気ノズル３８により、前記燃焼室１６に設けられたガス排出口１７からショートパスすることが抑制されるので、前記バーナ２０の燃焼性能を向上させ、ＮＯxの低減化を実現することができる。
【００８０】
以上説明した本実施例１では、前記各二次空気ノズル３８ａ〜３８ｈからの二次空気の流速を４５〜５５ｍ／ｓと比較的高めに設定していることにより、油燃焼時の煤塵を低減することができる。
【００８１】
さらに、前記排ガス再循環手段４１による排ガス再循環により、前記排気筒１８から排出される排ガスの一部は、前記排ガス再循環路４２を経て、前記送風機２７にて吸い込まれて、前記ウインドボックス５０へ供給される。その結果、酸素濃度の低下により、燃焼が緩慢となり、前記バーナ２０により形成される火炎温度が抑制されて、ＮＯxが低減されることにより、更に低ＮＯx化を達成することができた。
【実施例２】
【００８２】
この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、前記二次空気噴出部３４を図７のように構成することができる。
【００８３】
本実施例２の二次空気噴出部３４は、それぞれの二次空気噴出部３４（第一二次空気噴出部３４ａ〜第八二次空気噴出部３４ｈ）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４６（第一ガイド４６ａ〜第八ガイド４６ｈ）と、それぞれの二次空気噴出部３４（第一二次空気噴出部３４ａ〜第八二次空気噴出部３４ｈ）から噴出される空気の拡散を促す拡散部４７（第一拡散部４７ａ〜第八拡散部４７ｈ）とを有している。
【００８４】
そして、本実施例２においては、前記実施例１と同様に八つの略台形状の貫通孔３９（第一貫通孔３９ａ〜第六貫通孔３９ｈ）が穿孔されている。前記実施例１と異なるのは、それぞれの貫通孔３９におけるガス排出口１７側（本実施例の図７においては「左側」）に板状部材を用いてガイド４６（第一ガイド４６ａ〜第六ガイド４６ｈ）が構成されている。このガイド４６は、それぞれの前記貫通孔３９の一部を覆うべく構成されており、本実施例２においては、このガイド４６にて覆われていない部分が、前記二次空気噴出部３４から噴出される空気の拡散を促す拡散部４７（第一拡散部４７ａ〜第八拡散部４７ｈ）として機能する。
【００８５】
それぞれのガイド４６は、前記各二次空気噴出部３４から噴出される空気の少なくとも一部（主に前記貫通孔３９のガイド４６によって覆われている領域の空気）を前記ガス排出口１７から遠ざかる方向に導くべく、板状部材を傾斜させて（前記ガス排出口１７の反対方向（図７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、５°〜３０°程度であることが好ましい。
【００８６】
また、それぞれのガイド４６は、前記液体燃料ノズル部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、前記各ガイド４６の高さが設定されている。本実施例２においては、図７の右側に図示された第五ガイド４６ｅが、左側に図示された第一ガイド４６ａよりも液体燃料に接触しやすい位置に設けられているため、第五ガイド４６ｅの方が第一ガイド４６ａよりも低く設けられている。こうした理由は、前記実施例１と比較して前記バーナ２２による燃料噴射角が広いことによる。
【００８７】
前記拡散部４７（第一拡散部４７ａ〜第八拡散部４７ｈ）は、上述したように、前記貫通孔３９のうち前記ガイド４６にて覆われていない部分（図７において破線で囲った領域）である。この部分（拡散部４７）には、前記ガイド４６等のような第二空気流路２６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、前記拡散部４７から噴出された空気は急拡大することになる。
【００８８】
したがって、本実施例２のバーナ２０においては、前記二次空気噴出部３４から噴出される空気は、前記ガイド４６によって前記ガス排出口１７から遠ざかる方向に導かれると共に、その一部が前記拡散部４７によって拡散が促進されることとなる。
【００８９】
本実施例２にかかるボイラ１においても、図示しないが基本的には図６と同様に、バーナ２０の低燃焼時および高燃焼時、前記缶体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、前記液体燃料ノズル部２２の周囲に設けられた前記二次空気噴出部３４が、前記燃焼室１６内に設けられたガス排出口１７から前記バーナ２０にて生成されたガスがショートパスしないように、前記二次空気噴出部３４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。
【００９０】
また、本実施例２にかかる前記バーナ２０を構成する前記二次空気噴出部３４は、上述した種々の効果を発揮する前記ガイド４６と共に、前記拡散部４７をも有している。この
拡散部４７は、先にも説明したとおり、前記貫通孔３９のうち前記ガイド４６にて覆われていない部分である（図７参照）。つまり、この拡散部４７には、前記ガイド４６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、前記拡散部４７から噴出された空気は、前記拡散部４６のエッジ部分（前記貫通孔３９のエッジ部分）にて急拡大することになる。そうすると、前記バーナ２０直近においては、空気に小さな乱れが生じ、前記液体燃料ノズル部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２にかかるバーナ２０は、このような拡散部４７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２においては、前記拡散部４７を設けることによって、前記バーナ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。
【００９１】
以上説明したように、本実施例２にかかるボイラ１は、前記缶体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、前記缶体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、および前記拡散部４７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。
【実施例３】
【００９２】
つぎに、この発明の実施例３を図８に基づき説明する。本実施例３は、基本的には前記実施例１と同様であり、異なるのは、図８に示すように、前記実施例１の前記各外側噴出口３５に噴出管４８を設けた点である。こうした構成を採用することにより、前記実施例１と比較して排出ＮＯx値を低減できた。その理由は、前記噴出管４８を設けることにより、火炎を半径方向に拡大させることができ、火炎表面積が増大して、火炎温度が低下し、ＮＯxが低減されると考えられる。この実施例３の噴出管４８は、前記実施例２においても適用できる。
【００９３】
前記噴出管４８は、前記各前記第一二次空気ノズル３８ａ〜第八二次空気ノズル３８ｈ毎に１乃至複数本設けることができる。また、前記噴出管４８を設ける前記外側噴出口３５と、前記噴出管４８を設けない前記外側噴出口３５とを設けることができる。さらに、前記噴出管４８は、好ましくは、図９に示すように、前記ガス排出口１７に近い側の前記第一二次空気ノズル３８ａ，前記第二二次空気ノズル３８ｂ，前記第七二次空気ノズル３８ｇおよび第八二次空気ノズル３８ｈにおける本数を、前記ガス排出口１７に遠い側の前記第三二次空気ノズル３８ｃ，前記第四二次空気ノズル３８ｄ，前記第五二次空気ノズル３８ｅおよび前記第六二次空気ノズル３８ｆよりも多くする（この図９では、近い側の前記噴出管４８の本数を２本とし、遠い側の本数を零としている）。さらに、必要に応じて、複数本の前記噴出管４８，４８，…の突出長さや管径を異ならせることができる。
【実施例４】
【００９４】
つぎに、この発明の実施例４を図１０〜図１４に基づき説明する。本実施例４は、前記実施例１において、前記バーナ２０による気体燃料燃焼時の火炎と液体燃料燃焼時の火炎と前記パイロットバーナ３１による火炎を一つの共通の火炎検出器５２にて検出するように構成されている。図１０は、前記液体燃料ノズル部２２および前記パイロットバーナ３１を図示省略した状態の本実施例４の要部縦断面の説明図であり、図１１は、図１０において、ウインドボックス５０をその上方からみた平面の説明図であり、図１２は、図１０におけるXII−XII線断面図であり、図１３は、図１０におけるXIII−XIII線拡大断面図であり、図１４は、前記バーナ２０を下方からみた底面の拡大説明図である。
【００９５】
この実施例４は、前記実施例１と比較して全体としてボイラを小型化しているが、基本的には、前記実施例１と同様の構成を有し、前記気体燃料供給管２３の長さや単一の前記
火炎検出器５２にて３つの火炎を検出するための構成において前記実施例１と異なっている。以下、異なる部分を中心に説明し、共通部分は同じ符号を付してその説明を省略する。また、説明していない前記実施例１の構成要素も備えている。
【００９６】
前記火炎検出器５２は、ＣｄＳセルからなるセンサ部５３を内蔵した周知の構造のものが用いられ、前記ウインドボックス５０の上壁５４に固定されている。その取付位置は、前記ガス排出口１７側に位置する前記二次空気噴出部３４ｂの上方としている。ここで、前記ガス排出１７側に位置する二次空気噴出部とは、前記第一二次空気噴出部３４ａ〜第八二次空気噴出部３４ｈを図１２および図１４に示すように前記ガス排出口１７に近い側（図１２および図１４の二点鎖線の左側）と、そうでない側（反ガス排出口１７）（図１２および図１４の二点鎖線の右側）とに分けた場合、左側に位置する二次空気噴出部をいい、この実施例４では、前記第二二次空気噴出部３４ｂとしている。前記ガス排出口１７は、図１２〜１４において矢視Ｘ方向の先に形成されている。
【００９７】
また、図１３および図１４に示す前記パイロットバーナ３１は、この実施例４では、図３において前記液体燃料ノズル部２２の後方に位置するように配置される。そして、このパイロットバーナ３１の火炎を同じ前記火炎検出器５２で検出するように構成されている。すなわち、前記上壁５４に形成した第一火炎検出孔５５と、前記整流板２５Ａに形成した第二火炎検出孔５６と、前記第一バッフル板２８に形成した第三火炎検出孔５７を通して、前記火炎検出器５２が前記パイロットバーナ３１により形成される火炎を検出するように構成されている。
【００９８】
これを実現するために、この実施例４では、前記各火炎検出孔の位置や大きさを調整する。これらの大きさは、前記整流板２５Ａおよび前記第一バッフル板２８が一次空気の流量を制御する機能を有しているので、流量制御の制約の範囲で、調整される。
【００９９】
前記火炎検出器５２が前記パイロットバーナ３１の火炎をするためには、図１０に示すように、前記ウインドボックス５０に形成した前記第一火炎検出孔５５，前記整流板２５Ａに形成した前記第二火炎検出孔５６および前記第一バッフル板２８に形成した前記第三火炎検出孔５７が前記パイロットバーナ３１の火炎部と前記火炎検出器５２のセンサ部５３とを結ぶ火炎の光が通る道である第一検出ライン５８Ａ上に位置するように構成される。また、前記気体燃料供給管２３は、前記第一検出ライン５８Ａを遮らないように図１の実施例と比較してその長さを短く形成されている。さらに、前記第一検出ライン（光路）５８Ａは、前記液体燃料ノズル部２２および前記パイロットバーナ３１によって遮られないように形成されている。
【０１００】
また、前記バーナ２０による気体燃料燃焼時の火炎と液体燃料燃焼時の火炎は、前記第一火炎検出孔５５および前記第二貫通孔３９ｂを貫通する第二検出ライン５８Ｂの光路で、前記火炎検出器５２にて検出されるように構成されている。
【０１０１】
図１１を参照して、前記上壁５４には、前記第一火炎検出孔５５以外に、前記パイロットバーナ３１が貫通する第四開口５９と前記液体燃料ノズル部２２が貫通する第五開口６０，６０を形成している。
【０１０２】
また、図１２を参照して、前記整流板２５Ａには、前記第二火炎検出孔５６の他に前記パイロットバーナ３１が貫通する第六開口６１と前記液体燃料ノズル部２２が貫通する第七開口６２，６２を形成するとともに、一次空気が流入する第八開口６３を形成している。
【０１０３】
さらに、図１３および図１４を参照して、前記第一バッフル板２８には、前記第三火炎
検出孔５７の他に、前記液体燃料ノズル部２２および前記パーロットバーナ３１が貫通する大きめの第九開口６４と空気孔としての第十開口６５を形成している。符号６６は、着火碍子である。前記第九開口６４，前記第十開口６５は、前記第一検出ライン５８Ａの設定範囲を拡げることを意図して形成している。
【０１０４】
以上の構成を有する実施例４の動作を説明する。前記バーナ２０の液体燃料燃焼時の火炎は、図６のＦ１のように形成される。そして、その火炎は、図１０に示す前記第二検出ライン５８Ｂを通して、前記火炎検出器５２により検出される。
【０１０５】
また、気体燃料燃焼時の火炎も液体燃料燃焼時とほぼ同様に前記火炎検出器５２により検出される。この気体燃料燃焼時には、前記パイロットバーナ３１に着火して、メインの火炎の制御が行われる。このパイロットバーナ３１の火炎は、図１０に示す前記第一検出ライン５８Ａを通して検出される。
【０１０６】
この実施例４によれば、前記二次空気噴出部３４の流れ制御作用により、前記ガス排出口１７側に偏るのが改善されて形成されるが、完全に軸対称の火炎とすることはできない。しかしながら、前記火炎検出器５２を前記ガス排出１７側に位置する前記二次空気噴出部３４ｂの上方に設けているので、反ガス排出１７側の二次空気噴出部の上方に設ける場合と比較して火炎検出信号の量が多くなり、より確実に前記バーナ２０の気体燃料燃焼時および液体燃料燃焼時の火炎検出を行うことができる。
【０１０７】
また、前記二次空気噴出部３４を筒状に形成していることにより、前記第二貫通孔３９ｂを通しての前記パイロットバーナ３１の火炎検出は不可能である。しかしながら、この実施例４によれば、前記パイロットバーナ３１の設置位置が、反ガス排出口１７側に配置されたとしても、前記第一検出ライン５８Ａを通して前記パイロットバーナ３１の火炎を確実に検出することができ、着火性を向上させることができる。
【０１０８】
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。たとえば、上述した実施例１および実施例２においては、それぞれの二次空気噴出部３４に設けられた前記二次空気ノズル３８の各構成壁４０ａ〜４０ｈおよび前記ガイド４６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、それぞれの各構成壁４０ａ〜４０ｈおよびガイド４６ａ〜４６ｈの設置傾斜角度を適宜異なるように構成してもよい。
【０１０９】
また、上述した実施例２においては、前記ガイド４６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、前記二次空気噴出部３４から噴出される空気の少なくとも一部を前記ガス排出口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４６を構成してもよい。具体的には、それぞれの二次空気噴出部３４を成す前記貫通孔３９の前記ガス排出口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、前記二次空気噴出部３４から噴出される空気の少なくとも一部を前記ガス排出口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。
【０１１０】
また、上述した実施例１，２においては、高燃焼用の前記第二液体燃料ノズル２２ｂおよび低燃焼用の第一液体燃料ノズル２２ａ間の中心が前記気体燃料供給管２３の中心軸に重なるように配置しているが、前記第二液体燃料ノズル２２ｂを前記気体燃料供給管２３の中心軸上に配置し、前記第一液体燃料ノズル２２ａを前記中心軸に対して前記ガス排出
口１７から遠ざかる側に離間して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。
【０１１１】
さらに、上記各実施例においては、液体燃料の種類については特に説明しなかったが、本発明は特定の液体燃料や気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、１３Ａ，ＬＰＧ，１２Ａ等の気体燃料について適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の実施例１にかかるボイラの縦断面の説明図である。
【図２】図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。
【図３】本実施例１にかかるバーナの縦断面の説明図である。
【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１のガス噴出位置を説明する図である・
【図６】低燃焼時におけるガスの流れを示す概略図である。
【図７】本発明の他の実施例２にかかるボイラの図３に対応する縦断面の説明図ある。
【図８】本発明の他の実施例３にかかるボイラの図３に対応する縦断面の説明図ある。
【図９】実施例３の変形例におけるバーナの下面からみた概略図である。
【図１０】本実施例４の要部縦断面の説明図である。
【図１１】図１０において、ウインドボックス５０をその上方からみた平面の説明図である。
【図１２】図１０におけるXII−XII線断面図である。
【図１３】図１０におけるXIII−XIII線拡大断面図である。
【図１４】本実施例４のバーナ２０を下方からみた底面の拡大説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１…ボイラ
１０…缶体
１６…燃焼室
１７…ガス排出口
１８…排気筒
２０…バーナ
２２…液体燃料ノズル部
２２ａ…第一液体燃料ノズル部
２２ｂ…第二液体燃料ノズル部
２３…気体燃料供給管
２４…エアレジスタ
２５…第一空気流路
２５Ａ…整流板
２６…第二空気流路
２８…第一バッフル板
３３…第二バッフル板
３４…二次空気噴出部
３４ａ〜３４ｈ…第一二次空気噴出部〜第八二次空気噴出部
３８…二次空気ノズル
３８ａ〜３８ｆ…第一二次空気ノズル〜第八二次空気ノズル
４０ａ〜４０ｈ…第一筒構成壁〜第八筒構成壁
４６…ガイド
４６ａ〜４６ｈ…第一ガイド〜第八ガイド
４７…拡散部
４７ａ〜４７ｈ…第一拡散部〜第八拡散部
５０…ウインドボックス
５２…火炎検出器
５５，５６，５７…火炎検出孔
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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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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