(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎の燃焼を行うバーナ、バーナへ供給する燃焼用空気を加圧する送風機、送風機とバーナの間をつなぐ送風路を持った燃焼装置であって、送風路内に回転軸と回転羽根からなるダンパを設けておき、回転羽根の角度を変更することで回転羽根先端と送風路壁面の間にできるダンパ開口部の面積を変更し、バーナへ送る燃焼用空気供給量を調節している燃焼装置において、ダンパよりも下流側の送風路内に、送風路の流路断面積をダンパ回転軸の長さ方向で縮小する流路制限部材を設け、流路制限部材は送風路内の流路断面積を送風路の下流側へ向かって先細りにする傾斜面を有する略三角柱形状であって、流路制限部材の送風路下流側傾斜面の傾斜角よりも送風路上流側傾斜面の傾斜角を小さくしていることを特徴とする燃焼装置用送風路の整流構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は燃焼装置用送風路の整流構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼量が大きいボイラの燃焼装置等では、燃焼用空気を供給する送風機を設けておき、燃焼用空気をバーナへ押し込みながら燃焼を行う。バーナと送風機の間は送風路で接続しておき、送風機からの燃焼用空気は送風路を通してバーナへ送る。燃焼量を増減する燃焼装置の場合、燃料供給量を調節するとともに燃焼用空気の供給量も調節する必要があり、送風路の途中に回転ダンパを設けておき、ダンパの開度を変更することで燃焼用空気供給量の調節を行っている。
【０００３】
送風路内のダンパは、燃焼用空気流に対して斜めに配置している回転羽根と回転羽根を回転させる回転軸からなる。回転軸の回転によって回転羽根の角度を変更することで、回転羽根先端と送風路壁面の間にできる開口部の面積を変化させて、開口部を通過する燃焼用空気量を調節する。ダンパは、回転羽根の中心に回転軸を設け、回転軸は送風路の中心に設けることで送風路の中心に設けておき、回転羽根先端と送風路壁面の間にできるダンパ開口部の面積を左右で等しくしている。しかし、燃焼用空気流は回転羽根の表面に沿って流れるため、先端が下流側となる回転羽根の開口部に多くの燃焼用空気が流れ、先端が上流側となる回転羽根の開口部を通る燃焼用空気量は少なくなり、ダンパの下流側では偏流が発生する。
【０００４】
図４は送風路１を通して燃焼用空気の供給を行い、送風路１内のダンパ２で燃焼用空気供給量の調節を行っているボイラであり、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。図５に記載しているように、ダンパ２部分を通過する燃焼用空気は、回転羽根３の表面に沿って流れるため、燃焼用空気の多くが流れ方向に対して右側の開口部を通過し、送風路１内のダンパ２の下流で燃焼用空気流に偏流が発生する。送風路１の先端は、下向きに延びる円筒形の燃焼筒７と直角に接続しているため、燃焼用空気は燃焼筒７内に入って下向きの流れとなる。この時、図５に記載のように、燃焼筒７内へ入る燃焼用空気流に偏流が発生していると、流れ方向に対して右側の流速が速い燃焼用空気流は燃焼筒７の内周に沿って回転するため、燃焼筒７内で燃焼用空気流は左旋回することになる。送風路１から燃焼筒７内に入る燃焼用空気流の上下で偏流が発生していても、燃焼用空気流が直角に折れ曲がることで燃焼用空気流の上下における偏流は小さくなるが、燃焼用空気流の左右で偏流が発生していた場合には、燃焼筒７内で旋回流となり、旋回流は燃焼筒７の先端まで達するため、偏流が残っている燃焼用空気で燃焼を行うことになる。
【０００５】
偏流が発生している燃焼用空気で燃焼を行うと、火炎内に空気の過不足が生じ、火炎のはくり、振動燃焼の発生、ＣＯ発生量の増大、ススの発生などの不具合が発生することがある。そのため、バーナの手前にウインドボックスを設けておき、ウインドボックスで燃焼用空気を整流することで燃焼用空気の偏流による不具合を防止している。しかし大容量のウインドボックスがあると、燃焼装置を小型化することができないため、ウインドボックスを使用せずに燃焼用空気流の偏流を防止することが望まれていった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ダンパ下流側に発生する燃焼用空気流の偏流を小さなスペースで整流することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、火炎の燃焼を行うバーナ、バーナへ供給する燃焼用空気を加圧する送風機、送風機とバーナの間をつなぐ送風路を持った燃焼装置であって、送風路内に回転軸と回転羽根からなるダンパを設けておき、回転羽根の角度を変更することで回転羽根先端と送風路壁面の間にできるダンパ開口部の面積を変更し、バーナへ送る燃焼用空気供給量を調節している燃焼装置において、ダンパよりも下流側の送風路内に、送風路の流路断面積をダンパ回転軸の長さ方向で縮小する流路制限部材を設け、流路制限部材は送風路内の流路断面積を送風路の下流側へ向かって先細りにする傾斜面を有する略三角柱形状であって、流路制限部材の送風路下流側傾斜面の傾斜角よりも送風路上流側傾斜面の傾斜角を小さくしていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施しているボイラの概要図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は流路制限部材部分における燃焼用空気流の説明図である。ボイラは中央に燃焼室を設けており、燃焼室上部に下向きの火炎を発生するバーナ６を設ける。バーナ６へ燃焼用空気を送る送風機（図示せず）を設け、送風機とバーナ６の間を送風路１と燃焼筒７でつなぐ。送風路１は上下左右の４壁面からなる流路断面が四角形の通路であり、垂直に設置している円筒形の燃焼筒７と直角に接続している。
【００１２】
送風路１内には、回転羽根３と回転軸４を持つダンパ２を設ける。回転軸４は回転羽根３の中心に設け、回転軸４は送風路１の中心に設けることで、回転羽根３の中心が送風路１の中心になるように配置する。送風路１の上側壁面外側にダンパモータ９を設置し、回転軸４は送風路１の上側壁面を貫通させてダンパモータ９と接続する。送風路１内であって、ダンパ２の下流側に、三角柱形状の流路制限部材５を設ける。流路制限部材５は、峰の部分が送風路１の下側壁面と平行になるように、送風路下側壁面上に配置しており、流路制限部材５の長さは送風路左右壁面間の距離とほぼ同じ長さであって、送風路１の流路下方をふさぐものである。送風路１内の流路を流路制限部材５によってふさぐことで、横長な長方形の流路縮小開口部１０ができ、燃焼用空気は流路縮小開口部１０に集合して通過するようになる。流路制限部材５の峰部分から送風路下側壁面に向けて延びる２枚の傾斜面は、送風路下流側面の面よりも送風路上流側面の傾斜面の方が傾斜角が小さくなるようにしておく。
【００１３】
バーナ６には燃焼筒７と燃焼筒７の中心に配置したガス配管８を設けており、バーナ６は、ガス配管８を通して供給した燃料ガスと燃焼筒７を通して供給した燃焼用空気を混合して燃焼を行う。バーナ６の燃焼量は、バーナ６へ供給する燃料ガス量と燃焼用空気量を変更することで調節する。ダンパ２は燃焼用空気供給量を調節するためのものであり、バーナ６の燃焼量に合わせてダンパーモータ９の作動を行い、ダンパーモータ９が回転軸４を回転させることで回転羽根３の開度を変更する。燃焼量が大きな場合には、回転羽根３の先端と送風路左右壁面との間にできる縦長のダンパ開口部が大きくなるように回転羽根３を動かし、燃焼量が小さな場合には、ダンパ開口部が小さくなるように回転羽根３を動かす。ダンパ開口部を大きくすると、ダンパ２部分を通過する燃焼用空気量が多くなり、ダンパ開度部を小さくすると、ダンパ２部分を通過する燃焼用空気量が少なくなる。
【００１４】
回転羽根３を燃焼用空気に対して斜めにしている状態で、送風路１内に燃焼用空気を送ると、燃焼用空気は回転羽根３に沿って流れるため、送風路１の上流側に位置している回転羽根３先端と送風路左側壁面の間にできる開口部を通過する空気量よりも、送風路１の下流側に位置している回転羽根３先端と送風路右側壁面の間にできる開口部を通過する空気量の方が多くなる。この場合、ダンパ左右の開口部面積は同じであって、燃焼用空気の通過量は流れ方向に対して右側の開口部の方が多いため、燃焼用空気の流速は右側の方が速くなる。
【００１５】
送風路１内に流路制限部材５を設けておくと、流路制限部材５部分に達した燃焼用空気は、流路制限部材５に沿って流れて流路縮小開口部１０へ向かう。ダンパ２から流路制限部材５までの間は、流れ方向に対して右側部分に燃焼用空気が多く流れていたが、縦長のダンパ開口部を通過した縦長の燃焼用空気流を、横長の流路縮小開口部１０を通過させることで横長の燃焼用空気流に再構成することにより、流れ方向の左右で発生していた燃焼用空気流の偏流はなくなる。
【００１６】
流路制限部材５は、送風路上流側の下側壁面から流路縮小開口部１０部分へ向けて緩やかな傾斜を設けているため、流路縮小開口部１０における圧力損失は低く抑えることができる。流路縮小開口部１０を通過した燃焼用空気流は、送風路１の先に接続している燃焼筒７内へ入り、燃焼筒７内で下向きの流れとなる。燃焼用空気流が燃焼筒７内に入る際、送風路１内の左右で流速が大きく異なっていると、燃焼用空気流は燃焼筒７内で旋回することになっていたが、左右の流速差を小さくしておくと、燃焼筒７内では左右両側の燃焼用空気流で旋回する力を互いに打ち消し合うため、旋回せずに下向きの流れとなる。燃焼筒７での燃焼用空気の旋回がなくなると、燃焼筒７の先端から吹き出す燃焼用空気流の偏流がなくなるため、燃焼用空気流の偏流によって発生していた燃焼の不具合はなくなる。
【００１７】
この時、送風路１から燃焼筒７に入る燃焼用空気流の内周側となる送風路壁面に流路制限部材５を設けておくと、燃焼用空気流は大回りしながら燃焼筒７内に入るため、燃焼筒７内の偏流をより少なくすることができる。本実施例の場合、燃焼用空気は燃焼筒７内を下向きに流れるため、送風路１の下側壁面が燃焼用空気流の内周側となる。本実施例では、流路制限部材５は送風路下側壁面に設けているが、燃焼用空気流内周側に流路制限部材５を設けなくても燃焼筒７内に偏流が発生しない場合には、流路制限部材５の設置位置を送風路下側壁面に定める理由がなくなる。流路制限部材５は、送風路１内において、ダンパ２の回転軸４の長さ方向で縮小した流路縮小開口部１０を設けることが目的であるため、流路制限部材５の位置は自由に決めることができ、送風路上側壁面のみに流路制限部材５を設けたり、送風路上下の２壁面に流路制限部材５を設けるようにしてもよい。
【００１８】
流路縮小開口部１０の面積が同じであれば、流路制限部材５を上側壁面または下側壁面の一方に設ける場合より、上下の２壁面に流路制限部材５を設けて流路縮小開口部１０を送風路１の中央部に設けた方が、各流路制限部材５の高さを短くすることができる。流路制限部材５を分散して各流路制限部材５の高さを低くすれば、流路縮小開口部１０における圧力損失を少なくすることができる。なお、流路制限部材５の分散によって、圧力損失が十分に低くすることができているのであれば、流路制限部材５の傾斜は不要となる。
【００１９】
また、流路制限部材５はバーナ６に発生した燃焼振動等の圧力変動が拡大することを防止する効果を得ることもできる。バーナ６で圧力変動が発生した場合、圧力変動は燃焼用空気流と逆方向に波及していくが、送風路１に流路制限部材５を設けておくと、流路制限部材５によって圧力の波及をとめることができる。なお、流路制限部材５の下流側壁面は、垂直または大きな傾斜角にしておく方が圧力の波及をくい止める効果が大きくなるため、流路制限部材５は下流側壁面は上流側壁面より傾斜角を大きくしておく方がよい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明を実施することで、ダンパ下流に発生する燃焼用空気流の偏流による燃焼の不具合をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施しているボイラの概要図
【図２】  図１のＡ−Ａ断面図
【図３】  流路制限部材部分における燃焼用空気流の説明図
【図４】  従来のボイラの概要図
【図５】  図４のＢ−Ｂ断面図
【符号の説明】
１  送風路
２  ダンパ
３  回転羽根
４  回転軸
５  流路制限部材
６  バーナ
７  燃焼筒
８  ガス配管
９  ダンパーモータ
１０  流路縮小開口部
【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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