(57)【要約】【課題】  本発明は、耐久性を向上させた寿命の長いディフューザを提供することを目的とする。【解決手段】  略中央に配置された燃料噴射ノズル３０を燃料流れの下流側から囲むように配置され、燃料噴射ノズル３０から噴射された燃料によって形成される火炎を保炎するディフューザ１において、燃料噴射ノズル３０に対向する対向壁部９を冷却する冷却経路（間隙１０）が設けられていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略中央に配置された燃料噴射ノズルを燃料流れの下流側から囲むように配置され、前記燃料噴射ノズルから噴射された燃料によって形成される火炎を保炎するディフューザにおいて、
前記燃料噴射ノズルに対向する対向壁部を冷却する冷却経路が設けられていることを特徴とするディフューザ。
【請求項２】
前記燃料噴射ノズルに対して前記対向壁部の反対側に裏面壁部を設け、これら対向壁部および裏面壁部の間に前記冷却通路が設けられていることを特徴とする請求項１記載のディフューザ。
【請求項３】
前記対向壁部は、前記裏面壁部よりも大きな厚さを有していることを特徴とする請求項２記載のディフューザ。
【請求項４】
前記裏面壁部の外縁部には、中央側から取り込んだ燃焼用空気を外部に放出する複数の開口部が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のディフューザ。
【請求項５】
前記対向壁部および裏面壁部は、ステンレス製とされていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のディフューザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料バーナにおいて、燃料噴射ノズルから噴射された燃料によって形成された火炎を保炎するディフューザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディフューザは、燃料噴射ノズルから噴出した燃料と空気を混合させ安定した火炎を形成させるものであり、火炎による輻射熱を受けて高温になる。また、燃料中に含まれる硫黄（Ｓ）やヴァナジウム（Ｖ）によって高温腐食も発生し、使用条件は非常に厳しい。また、使用条件によっては、形状が複雑になることもあった。そのため、ディフューザは、４５Ｃｒ−３０Ｎｉ鋳鋼などの耐熱高合金鋳鋼を使用した鋳物で作られていた。
さらに、耐久性を求めたものとして、例えば特許文献１に記載されているように、鋳鋼製の本体のノズルに対向する面に、熱応力や熱変形に耐えうる材料で溶射皮膜を形成するもの、前記面にセラミックスをコーティングするもの、前記本体をセラミックスで構成するもの等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６６３０５号公報（段落［００１３］〜［００１９］，及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のディフューザでは、これらの耐熱性の高い材料を使ったものでも、使用される環境の厳しさから耐久性が十分とは言えないという問題があった。
また、鋳物で製造するのは、コストが高価となり、さらに、例えば特許文献１に記載されるように、溶射皮膜を形成する場合には、コストがより高価となるという問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑み、耐久性を向上させた寿命の長いディフューザ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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のディフューザは以下の手段を採用する。
本発明のディフューザでは、略中央に配置された燃料噴射ノズルを燃料流れの下流側から囲むように配置され、前記燃料噴射ノズルから噴射された燃料によって形成される火炎を保炎するディフューザにおいて、前記燃料噴射ノズルに対向する対向壁部を冷却する冷却経路が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
このように、対向壁部は冷却経路により冷却されているので、燃料噴射ノズルから噴射された燃料によって形成される火炎からの輻射熱を受けても高温になることがない。そのため、高温環境に起因する高温酸化、高温腐食等の発生が抑えられるので、損傷が低減される。したがって、耐久性が向上し、寿命が長くなる。
【０００８】
また、本発明のディフューザでは、前記燃料噴射ノズルに対して前記対向壁部の反対側に裏面壁部を設け、これら対向壁部および裏面壁部の間に前記冷却通路が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
このように、対向壁部と裏面壁部との間に冷却通路を設けているので、所定形状の対向壁部および裏面壁部を形成し、両者を接合することによりディフューザを製造することができる。そのため、冷却通路を含めて容易に製造することができる。
【００１０】
さらに、本発明のディフューザでは、前記対向壁部は、前記裏面壁部よりも大きな厚さを有していることを特徴とする。
【００１１】
このように、対向壁部の厚さを裏面壁部の厚さより大きくしているので、火炎からの輻射熱を受ける対向壁部の耐久性は、裏面壁部より高くなる。これにより、全体として寿命は長くなることになる。
一方、裏面壁部は、対向壁部に比べて高温になることが無いため、肉厚を薄くすることができる。これにより、全体の重量を軽くすることができ、ひいては安価なディフューザを提供することができる。
【００１２】
また、本発明のディフューザでは、前記裏面壁部の外縁部には、中央側から取り込んだ燃焼用空気を外部に放出する複数の開口部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
このように、燃焼用空気を中央側から取り込み、外縁部から放出することで、燃焼用空気が対向壁部から熱を吸収するので、特別な冷却源を有することなく冷却できる。したがって、構造が簡単でかつ安価に冷却が行えることになる。
【００１４】
さらに、また、本発明のディフューザでは、前記対向壁部および裏面壁部は、ステンレス製とされていることを特徴とする。
【００１５】
このように、対向壁部および裏面壁部は、ステンレス製とされているので、材料が耐熱性に優れ、安価で、加工性も良好である。そのため、製造が容易で、かつ安価に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、対向壁部は冷却経路により冷却されているので、高温環境に起因する損傷が低減される。したがって、耐久性が向上し、寿命が長くなる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、対向壁部と裏面壁部との間に冷却通路を設けているので、冷却通路を含めて容易に製造することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、対向壁部の厚さを裏面壁部の厚さより大きくしているので、全体として寿命は長くなるとともに重量も軽く、安価になる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、燃焼用空気を利用して対向壁部を冷却するので、構造が簡単でかつ安価に冷却が行えることになる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、対向壁部および裏面壁部は、ステンレス製とされているので、製造が容易で、かつ安価に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は、ディフューザの全体を示す縦断面図である。ディフューザ１は、バーナの燃料噴射ノズル３０を囲むように配置された本体３と、図示しないバーナへの取付け部５とを主たる構成としている。
【００２２】
本体３は、リング形状の支持部材７と、燃料噴射ノズル３０に対向する面を形成する対向壁部９と、対向壁部９の燃料噴射ノズル３０と反対側に間隔を隔てて設けられた裏面壁部１１と、対向壁部９と裏面壁部１１とを接合する接合部材１３とで構成されている。
対向壁部９は、裁頭円錐と円筒を組み合わせた形状である。対向壁部９は、円筒部側の端部が支持部材７に溶接により固定され、裁頭円錐部は先に行くにしたがい（図１において左方）径が大きくなっている。対向壁部９は、厚さ５ｍｍのＳＵＳ３１０Ｓ板で構成されている。ＳＵＳ３１０Ｓは、ステンレスの中でも一般的な材料で、使用実績が多く、耐熱性、耐食性、耐酸化性に優れているものである。
【００２３】
裏面壁部１１は、対向壁部９と同様な形状をしており、対向壁部９との間に３ｍｍの間隔を設けて、支持部材７に溶接にて固定されている。この間隔で形成される間隙１０が冷却経路を構成する。裏面壁部１１は、厚さ３ｍｍのＳＵＳ３０４板で構成されている。裏面壁部１１をＳＵＳ３０４で構成したのは、厳しい高温環境にさらされることがないので、経済性を考慮したものである。
裏面壁部１１の先端部分（外縁部）には、円周方向に２４個の孔１２が設けられている。
【００２４】
接合部材１３は、対向壁部９と裏面壁部１１の開放端部に、直径１０ｍｍの線材を巻きつけて、対向壁部９との間および裏面壁部１１との間を溶接したものである。接合部材１３の線材は、厳しい高温環境にさらされることを考慮してＳＵＳ３１０Ｓを採用している。
【００２５】
支持部材７には、半径方向で、対向壁部９と裏面壁部１１との間の間隔が存在する位置（図１参照）に、円周方向に沿った細長い形状の孔１５が、等間隔に４個（図３参照）設けられている。孔１５は燃焼用空気の通路に面している。
【００２６】
取付け部５は、支持部材７の対向壁部９と反対側面で、その外周端部に取り付けられた円筒形状の内側取付け板１７と、内側取付け板１７と同心で、大径の円筒形状をした外側取付け板１９と、内側取付け板１７と外側取付け板１９を連結する補強板２１と、内側取付け板１７を補強する補強板２３とを備えている。取付け部５の材料は、ＳＵＳ３０４を使用している。
外側取付け板１９は、その外径が本体３の最大外径より若干大きくしている。外側取付け板１９は、図示しないバーナ本体に取り付けられる。
【００２７】
補強板２１は、図３に示すように、半径方向に延在しており、９０°間隔で配置されて４枚設けられている。補強板２１は、各端部がそれぞれ内側取付け板１７と外側取付け板１９とに結合されており、取付け部５の形状を保つとともに強度面での補強の役割を持っている。
補強板２３は、半径方向に延在しており、補強板２１に対する同じ角度位置で、内側取付け板１７の内側と支持部材７とに結合されている。補強板２３は、取付け部５と本体３との位置関係を保つとともに全体の強度を補強する役割を持っている。
【００２８】
以上説明した本実施形態にかかるディフューザ１は、次のように動作する。
外側取付け板１９によりバーナ本体に取り付けた状態で、燃料噴射ノズル３０は図１に示すように、ディフューザ１の中央に配置される。燃料噴射ノズル３０から燃料を噴射するとともに、燃料噴射ノズル３０の周縁から燃焼用空気を供給して、火炎を形成する。火炎はディフューザ１の対向壁部９との間に形成される循環流によって保炎される。
それと同時に、燃焼用空気の通路に面した孔１５から燃焼用空気が、対向壁部９と裏面壁部１１との間に設けられた間隙１０に導入される。導入された燃焼用空気は、対向壁部９と裏面壁部１１との間に設けられた間隙１０を通って裏面壁部１１の先端部に設けられた孔１２から炉内に放出される。燃焼用空気は、対向壁部９と裏面壁部１１との間に設けられた間隙１０を通過する間に対向壁部９と裏面壁部１１から熱を吸収してこれらを冷却する。
この冷却により火炎の輻射にさらされる対向壁部９の温度を低下させる。
【００２９】
以下、本実施形態の作用・効果について説明する。
対向壁部９は間隙１０を通る燃焼用空気により冷却されているので、燃料噴射ノズル３０から噴射された燃料によって形成される火炎からの輻射熱を受けても高温になることがない。そのため、高温環境に起因する高温酸化、高温腐食等の発生が抑えられるので、損傷が低減される。したがって、耐久性が向上し、寿命が長くなる。
【００３０】
対向壁部９と裏面壁部１１との間に冷却通路としての間隙１０を設けているので、所定形状の対向壁部９および裏面壁部１１を形成し、両者を接合することによりディフューザ１を製造することができる。そのため、冷却通路を含めて容易に製造することができる。
【００３１】
対向壁部９の厚さを裏面壁部１１の厚さより大きくしているので、火炎からの輻射熱を受ける対向壁部９の耐久性は、裏面壁部１１より高くなる。これにより、全体として寿命は長くなるとともに重量も軽く、安価になる。
【００３２】
燃焼用空気を中央側の孔１５から取り込み、外縁部の孔１２から放出することで、燃焼空気が対向壁部９から熱を吸収するので、特別な冷却源を有することなく冷却できる。したがって、構造が簡単でかつ安価に冷却が行えることになる。
【００３３】
対向壁部９および裏面壁部１１は、ステンレス板で形成されているので、材料が耐熱性に優れ、安価で、加工性も良好である。そのため、製造が容易で、かつ安価に行うことができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、構成材料としてステンレスを使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、耐熱性、耐食性、耐酸化性において同等の材料であればよい。
【００３５】
また、なお、本実施形態では、接合部材１３として線材を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、間隙１０を閉鎖するものであればよい。さらに、例えば、対向壁部９の先端部を裏面壁部１１側に折り曲げて、裏面壁部１１と溶接するようにして、接合部材１３を使用しないようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態のディフューザを示した縦断面図である。
【図２】図１の左側から見た正面図である。
【図３】図１の右側から見た背面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ディフューザ
９  対向壁部
１０  間隙（冷却通路）
１１  裏面壁部
１２  孔
１５  孔
３０  燃料噴射ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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