(57)【要約】【課題】回転カップ式油バーナの旋回用羽根部の油滴あるいは煤の堆積による汚れを減少させ、旋回用羽根の掃除に要する手間を最小限に抑えることのできる回転カップ式油バーナを提供すること。【解決手段】軸心に配置された油霧化用回転カップ１の周囲から１次空気Ｉを、その外周から２次空気ＩＩ、さらにその外周から旋回羽根６を通して３次空気ＩＩＩを、最も外周部に４次空気ＩＶが供給されるように構成した回転カップ式油バーナにおいて、２次空気ＩＩ及び３次空気ＩＩＩの噴出速度が、４次空気ＩＶの噴出速度よりも遅くなるように調整可能に構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心に配置された油霧化用回転カップの周囲から１次空気を、その外周から２次空気、さらにその外周から旋回用羽根を通して３次空気を、最も外周部に４次空気が供給されるように構成した回転カップ式油バーナにおいて、２次空気及び３次空気の噴出速度が、４次空気の噴出速度よりも遅くなるように調整可能に構成したことを特徴とする回転カップ式油バーナ。
【請求項２】
２次空気の噴出速度を、２次空気絞り板により３次空気の噴出速度より遅くなるよう調整できるように構成したことを特徴とする請求項１記載の回転カップ式油バーナ。
【請求項３】
１次空気と３次空気の旋回方向を、同一とするよう構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転カップ式油バーナ。
【請求項４】
４次空気を、軸心上で交差する方向に噴出するよう構成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転カップ式油バーナ。
【請求項５】
２次、３次空気の供給される内筒の内側に円周に直交する向きに旋回空気分布板を複数個取り付けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の回転カップ式油バーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転カップ式油バーナに関し、特に、回転式カップで油を霧化し、燃焼させるバーナにおいて、旋回用羽根部の油滴あるいは煤の堆積による汚れを減少させ、旋回用羽根の掃除に要する手間を最小限に抑えるようにした回転カップ式油バーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ボイラ用、焼却炉の助燃用等に採用されている回転カップ式油バーナは、図４に示すように、保炎のために１次空気の外周部に旋回用羽根を使用したものが多く使用されている。この旋回用羽根による保炎は、強い逆流域が発生するので、強力な保炎力を得ることができる利点はある。
この旋回用羽根を使用する保炎器にあっては、旋回力の強さによって、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図３（Ｄ）に示すような圧力分布が旋回用羽根の近傍に形成される。
なお、図４において、図１、２に示す本発明と同じ部品には同じ符号を付している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の回転カップ式油バーナにおいては、図３（Ａ）に示すように、旋回用羽根近傍の負圧部の負圧が大きくなれば保炎力が増大し、火炎は安定し燃焼継続はできるが、旋回用羽根近傍部に形成される強い負圧のため、すなわち逆流が強すぎる場合、その空気の逆流に霧化された油滴が乗って、主として旋回用羽根表面に、詳しくは旋回用羽根の炉内側表面に付着し、煤として炭化蓄積（堆積）する傾向があり、特に、重質油を主として燃焼させる回転カップ式油バーナではその傾向が顕著であり、このように旋回用羽根に煤が堆積すると旋回用羽根の開口面積が変化（減少）し、燃焼が不安定になり燃焼用空気の不足を招くことになる。
また、煤の堆積についても、煤の付着量がある程度以上の量になると級数的に堆積する傾向がある。
したがって、所定の性能を維持するためには、比較的短時間での定期的な旋回用羽根部（スタビライザ）の掃除が必要になるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の回転カップ式油バーナの有する問題点に鑑み、回転カップ式油バーナの旋回用羽根部の油滴あるいは煤の堆積による汚れを減少させ、旋回用羽根の掃除に要する手間を最小限に抑えることのできる回転カップ式油バーナを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の回転カップ式油バーナは、軸心に配置された油霧化用回転カップの周囲から１次空気を、その外周から２次空気、さらにその外周から旋回羽根を通して３次空気を、最も外周部に４次空気が供給されるように構成した回転カップ式油バーナにおいて、２次空気及び３次空気の噴出速度が、４次空気の噴出速度よりも遅くなるように調整可能に構成したことを特徴とする。
【０００６】
本発明の回転カップ式油バーナは、２次空気及び３次空気の噴出速度が、４次空気の噴出速度よりも遅くなるように調整可能に構成しているので、高負荷から低負荷まで高範囲で旋回用羽根による安定した保炎機能が確保され、しかも油滴や煤による旋回用羽根表面の汚れを防止することができる。
【０００７】
また、この場合、２次空気の噴出速度を、２次空気絞り板により３次空気の噴出速度より遅くなるよう調整できるように構成することができる。
【０００８】
これにより、２次空気の噴出速度を３次空気の噴出速度より遅くなるよう２次空気絞り板にて簡単に調整することができ、また、隙間部の汚れを防止できると同時に、中心部付近の負圧域をなくすことなく維持し保炎力も確保することができる。
【０００９】
また、この場合、１次空気と３次空気の旋回方向を同一となるよう構成することができる。
【００１０】
これにより、１次空気と３次空気の旋回方向を同一方向となるようにすることにより、保炎力を高め、微粒化された霧滴と燃焼用空気との良好な混合が得られ、火炎長も短く、低空気比運転を可能とすることができる。
【００１１】
また、この場合、４次空気を軸心上で交差する方向に噴出するよう構成することができる。
【００１２】
これにより、バーナ近傍軸心上で交差するように４次空気を噴出されることにより、バーナ先端で発生直後の油滴は、４次空気と比較的近傍で衝突して混合することができ、低空気比で完全燃焼を可能とすることができる。
【００１３】
また、この場合、２次、３次空気の供給される内筒の内側に円周に直交する向きに旋回空気分布板を複数個取り付けることができる。
【００１４】
これにより、旋回空気分布板各部からの空気噴出量を均一化及び最適化することができ、煤の堆積を完全に防止でき、かつ安定した保炎力を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転カップ式油バーナの実施の形態を図面に基づいて説明する。
一般に、油バーナにおいては、中心部から空気が流れ方向に供給され、旋回用羽根（スタビライザ）で旋回力が与えられることにより、バーナスタビライザ部の圧力分布が、図３（概念図）に示すようになる。
ところで、この旋回用羽根（スタビライザ）による旋回力が強い場合、図３（Ａ）に示すように、旋回用羽根中心部付近に強い負圧域ができる。このこの負圧域が強すぎると保炎力は強く炎は安定するが、一方では油滴が旋回羽根の裏側に戻る流れが生じることにより旋回用羽根が油での汚れや煤の付着を引き起こすものとなる。
また、反対に旋回力が弱い場合は、図３（Ｂ）に示すように、逆流域が小さく保炎力が弱いので火炎の安定性に欠け、失火現象を引き起こすものとなる。
また、中心部からの空気量が多い場合、図３（Ｄ）に示すように、中心部の空気により旋回用羽根中心部付近の負圧域がなくなり保炎力が減少して着火しないか着火してもすぐに失火するものとなる。
これに対し、本発明は、旋回用羽根にて適度の旋回力が形成されるようにして、図３（Ｃ）に示すように、保炎の確保と、旋回羽根の汚れの防止を図るようにしたものである。
【００１６】
図１、図２において、１は軸心に配置された油霧化用の回転カップ１で、この回転カップ１はバーナ筐体１２を嵌通し、かつ回転するようにして配設した中空状の取付軸１１の先端に取り付けられ、バーナ筐体１２の先端部分に取り付けられた中空円錐形の１次空気ノズル９の端部中央位置に配置され、回転カップ１の先端と、１次空気ノズル９の先端とがほぼ同じ位置（一致する位置）になるよう配設する。
なお、燃料は中空状の取付軸１１内に形成した燃料油通路８を経て先端の回転カップ１まで供給されるようにする。また、１次空気Ｉは、バーナ筐体１２の後端部に開口した１次空気取入口１９より導入され、１次空気ノズル９の内周面と回転カップ１の外周部との隙間より、回転カップ１の先端前方付近へ供給されるようにする。
【００１７】
バーナ筐体１２の前面端部には、１次空気ノズル９の外周部を取り囲むようにして内筒３を配設する。この内筒３の後端とバーナ筐体１２の前先端面との間には隙間を形成し、この隙間を２次、３次空気の入口１０とし、この２次、３次空気の入口１０には、空気量調整板４を移動可能に配設する。これは特に限定されるものではないが、例えば、スライドなどの操作によりこの空気量調整板４を移動させて、内筒３内へ導入する２次、３次空気の取り入れ量、すなわち２次、３次空気の総空気量を調整できるようにし、これにより内筒３内へ導入する２次、３次空気の総空気量を適正なものとなるようする。
【００１８】
また、内筒３の先端面は、少し先端側を絞るようにして開口されており、この内部に３次空気旋回用羽根６を配設し、これにより内筒３の先端面より内筒３の先端に取り付けられた筒状のバーナタイル１５内に吐出される３次空気ＩＩＩに所要の旋回流を与えるものである。
なお、この３次空気ＩＩＩが内筒３の先端開口部より均一に吐出されるよう内筒３内に、かつその円周に直交する向きに複数個取り付けた旋回空気分布板１６と、内筒３の開口部に３次空気旋回用羽根６とを配設する。
このようにして内筒３内に導入された空気のうち、その一部は１次空気ノズル９の外周面と３次空気旋回用羽根６との間に形成した隙間の２次空気供給口から２次空気ＩＩを回転カップ１先端部を経てバーナタイル１５内に吐出されるようにする。この場合、２次空気ＩＩの吐出量の調整を１次空気ノズル９に配設した２次空気絞り板２０にて行うようにする。
【００１９】
また、バーナ筐体１２内において、回転する取付軸１１の外周部に１次空気ファン１４を取り付け、取付軸１１を回転させることにより１次空気Ｉを１次空気ノズル９内を経て回転カップ１の先端前方付近へ供給されるようにするが、この場合、１次空気Ｉが旋回して供給されるよう、１次空気ノズル９の先端内部に１次空気旋回用羽根２を配設する。
【００２０】
バーナ筐体１２の前方端部には、内筒３の外周部を取り囲むようにして風箱５を配設してバーナ筐体１２と一体とし、この風箱５に接線方向となるよう燃焼用空気導入管７を接続し、これにより風箱５内に導入する空気に旋回流を与えるようにし、かつこの風箱５内より２次、３次空気の入口１０と、４次空気ＩＶの入口１８とに分かれてそれぞれ導入されるようにする。
この４次空気ＩＶの入口１８は、内筒３の外周部にリング状に形成され、整流板１７が配設され、リング状の入口１８へ均一な流れとなるように空気を供給できるようにする。これにより、４次空気ＩＶは、バーナタイル１５内の軸心上で交差する方向に噴出するようにする。
また、内筒３の外周部位置において、かつバーナタイル１５内となるようにして、パイロットバーナ１３が配設される。
【００２１】
次に、本発明の回転カップ式油バーナの作用について説明する。
バーナの軸心に配置された油霧化用の回転カップ１に、燃料油導入管８から燃料が供給され、また燃焼用の１次空気Ｉが、回転カップ１と同軸に取り付けられ、共に回転される１次空気ファン１４によって回転カップ１の外周囲から供給される。この場合、１次空気Ｉは、１次空気ノズル先端内部に取り付けられた１次空気旋回用羽根２により僅かに旋回力が与えられる。
この１次空気の旋回方向は、３次空気及び回転カップ１と同一方向となるようにすることにより、保炎力を高め、微粒化された霧滴と燃焼用空気との良好な混合が得られ、火炎長も短く、低空気比運転が可能となる。
【００２２】
また、１次空気の旋回角度は、軸に対して１０度〜３０度の範囲と設定し、さらに１次空気Ｉの量を全体空気の約１０％〜２０％とし、これより少なすぎると霧化が充分に行われず、反対に多すぎると油滴と燃焼空気との混合が低下して炎長が伸びて良好な燃焼が得られない。
【００２３】
また、回転カップ１の先端より微粒化（霧化）されて吐出される燃料は、回転カップ１の内面に周方向に均一に供給されることが重要である。このため、回転カップ１に供給された燃料油は、回転カップ１の回転力（例えば、５，０００ｒｐｍ〜７，０００ｒｐｍ）により薄い膜状となるようにし、かつ供給される１次空気Ｉの風圧などによって吹きちぎられ微粒化が促進される。この場合、１次空気Ｉの噴出速度は、１次空気Ｉ〜４次空気ＩＶの中で油滴の微粒化を促進するために最も速くなるように設定されるが、量的には３次空気旋回用羽根６の中心部付近の負圧部を維持できる値に抑えられている。そのため、本発明では、燃焼用ファン（図示せず）とは、別にバーナ軸心部に１次空気ファン１４を備えている。
【００２４】
また、２次、３次、４次の燃焼用空気ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶは、別置きの燃焼用送風ファン（図示せず）から燃焼用空気導入管７を経由して風箱５内に接線方向に導かれることにより旋回するようにして導入される。
この風箱５内に導かれた空気はその中で旋回運動をしながら一部は４次空気ＩＶの入口１８よりバーナ近傍の軸心上で交差する方向に整流板１７により直進流に整流され噴出され、残りの空気は２次、３次空気入口１０を通して内筒３の内側に導入される。
この場合、２次３次空気は、空気量調節板４で絞られるので、２次、３次空気の噴出速度が４次空気の噴出速度よりも遅く設定される。次に内筒内に導入された空気は、３次空気ＩＩＩとして旋回用羽根を通して旋回しながら噴出され、残りの空気は２次空気絞り板２０によって通過量が制限され、２次空気ＩＩとして噴出される。
【００２５】
１次空気Ｉの外周部から供給される２次空気ＩＩも多すぎると、図３（Ｄ）に示すようように、センター部における負圧部の負圧が減少することにより保炎力が低下して不安定となり、炎がリフト飛び火して失火する。
したがって、この部分から噴出される２次空気ＩＩの空気速度は３次空気ＩＩＩの噴出速度より遅くなるよう設定し、量的にも１次空気Ｉと２次空気ＩＩの隙間に油滴が逆流しない程度の量を供給するようにする。このため、２次空気絞り板２０にて、全燃焼空気の５％〜１５％に設定する。これにより、隙間部の汚れを防止できると同時に、中心部付近の負圧域をなくすことなく維持し保炎力も確保できる。
【００２６】
また、２次空気ＩＩの外周部からは３次空気旋回用羽根６を通して３次空気ＩＩＩが供給されるが、この噴出速度は空気量調整板４により調整される。
このように、３次空気ＩＩＩの噴出速度を、２次空気ＩＩの噴出速度と比較して速くなるよう設定する。この場合、最も噴出速度の遅い２次空気ＩＩの噴出量は、１次空気ノズル９の外表面に油滴が逆流をするのを防止できる最小量の空気を供給するようにする。この空気が多すぎると負圧部の負圧が減少して保炎力が低下して不安定になる。
このように各部の空気噴出速度を各々効果的に設定することにより保炎力の確保と煤による旋回用羽根と１次空気ノズル９の表面の汚れの防止を図ることができる。
【００２７】
また、最も外周部に設置された４次空気ＩＶは、バーナ近傍軸心上で交差するように噴出されることにより、バーナ先端で発生直後の油滴は、４次空気ＩＶと比較的近傍で衝突して混合することができ、低空気比で完全燃焼が可能となる。
【００２８】
この場合、内筒３内にはパイロットバーナ１３が挿入されているため、円周方向に空気の速度分布が形成、すなわち、均一な速度分布が確保されていない。
このように、速度分布が形成されると、空気噴出速度の速い部分（旋回力の強い部分）には、大きな負圧が発生し、旋回用羽根の炉内側（バーナの後流部）表面に汚れが発生する。
このため、内筒３の内側に、旋回方向に直交する方向、すなわち、軸心方向（放射方向）の旋回空気分布板１６を１〜３枚程度取り付けることによって、旋回用羽根各部からの空気噴出量を均一化及び最適化して内筒３の円周部の速度分布をなくし、適切な均一な負圧域が形成して、旋回用羽根や１次空気ノズル１８の表面に煤が堆積して汚れることを防止し、かつ安定した保炎力を確保できるようにしている。
【００２９】
以上、本発明の回転カップ式油バーナについて、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の回転カップ式油バーナによれば、２次空気及び３次空気の噴出速度が、４次空気の噴出速度よりも遅くなるように調整可能に構成しているので、高負荷から低負荷まで高範囲で旋回用羽根による安定した保炎機能が確保され、しかも油滴や煤による旋回用羽根表面の汚れを防止することができる。
【００３１】
また、２次空気の噴出速度を３次空気の噴出速度より遅くなるよう２次空気絞り板にて簡単に調整することができ、また隙間部の汚れを防止できると同時に、中心部付近の負圧域をなくすことなく維持し保炎力も確保することができる。
【００３２】
また、１次空気と３次空気の旋回方向を同一方向となるようにすることにより、保炎力を高め、微粒化された霧滴と燃焼用空気との良好な混合が得られ、火炎長も短く、低空気比運転を可能とすることができる。
【００３３】
また、バーナ近傍軸心上で交差するように４次空気を噴出することにより、バーナ先端で発生直後の油滴は、４次空気と比較的近傍で衝突して混合することができ、低空気比で完全燃焼を可能とすることができる。
【００３４】
また、２次、３次空気の供給される内筒の内側に円周に直交する向きに旋回空気分布板を複数個取り付けているため、旋回空気分布板各部からの空気噴出量を均一化及び最適化することができ、煤の堆積を完全に防止でき、かつ安定した保炎力を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転カップ式油バーナの一実施例を示す縦断側面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線による縦断正面図である。
【図３】バーナスタビライザ部の圧力分布図を示し、（Ａ）は旋回力が強い場合の、（Ｂ）は旋回力が弱い場合の、（Ｃ）は適度の旋回力場合の、（Ｄ）は中心部からの空気量が多い場合の、それぞれの圧力分布を示している。
【図４】従来のバーナを示す断面図である。
【符号の説明】
１    回転カップ
２    １次空気旋回用羽根
３    内筒
４    空気量調整板
５    風箱
６    ３次空気旋回用羽根
７    燃焼用空気導入管
８    燃料油通路
９    １次空気ノズル
１０  ２次、３次空気入口
１１  取付軸
１２  バーナ筐体
１３  パイロットバーナ
１４  １次空気ファン
１５  バーナタイル
１６  旋回空気分布板
１７  整流板
１８  ４次空気入口
１９  １次空気取入口
２０  ２次空気絞り板
Ｉ    １次空気
ＩＩ    ２次空気
ＩＩＩ    ３次空気
ＩＶ    ４次空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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