JP2008111639A - 燃焼装置、およびこれを用いたボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】 底面部の熱的影響および面負荷の偏りの少なくとも一方を低減させることによって耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明は、予混合気を噴出する保炎体を備え、保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部２３を有し、流体供給部２３から供給される流体Ｇが、保炎体の底面部２２に噴出されることを特徴としている。具体的には、保炎体が、円筒状の保炎本体部２１と保炎本体部２１の内側に設けられた円筒状の流体供給部２３とを有し、流体供給部２３から供給される流体が、保炎体の底面部２２に噴出されるべく構成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃焼装置、およびこの燃焼装置を用いて構成されたボイラに関するものである。

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（燃焼装置）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中央部が、燃焼装置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。

従来技術にかかる燃焼装置およびこの燃焼装置を用いたボイラとしては、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。この特許文献１に記載された燃焼装置は、複数の波板（波打たせたリング状部材）等を積層して構成されており、このように構成された燃焼装置を、水管群の中央部（燃焼室内）に配設して、ボイラが構成されている。

このように構成された燃焼装置においては、積層された板状部材間に噴出孔が形成され、この噴出孔から予混合気が噴出される。この噴出孔から噴出された予混合気に着火すると、燃焼装置の噴出孔近傍にて火炎が形成・保持され、この火炎によって水管群が加熱される。この特許文献１に記載されたボイラにおいては、この火炎によって水管群が加熱されることによって、温水あるいは蒸気が生成される。

特開平１１−１４１８１５号公報

環状に配列された水管群の中央部に燃焼装置を有するボイラ（例えば、特許文献１参照）においては、燃焼装置の底面部が、燃焼室に表出した状態にあるため、燃焼室および火炎の熱的影響（輻射等）を受け、高温となりやすい。また、従来技術等に示したボイラにおいては、構造上、燃焼装置の下流側（すなわち、燃焼装置の底面部）の面負荷が大きくなる傾向がある。したがって、従来技術等に示したボイラを構成する燃焼装置は、この熱的影響および面負荷に起因して、燃焼装置の耐久性に問題が生じる場合がある。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、底面部の熱的影響および面負荷の偏りの少なくとも一方を低減させることによって耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を提供することを課題とする。また、本発明は、この燃焼装置を用いて構成されたボイラを提供することを課題とする。

本発明にかかる燃焼装置は、上記課題を解決するためになされたもので、予混合気を噴出する保炎体を備え、前記保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部を有し、前記流体供給部から供給される流体が、前記保炎体の底面部に噴出されることを特徴としている。例えば、略水平方向に予混合気を噴出する保炎体を備え、前記保炎体内部に気体燃料供給経路と空気供給経路とを有し、前記気体燃料供給経路および前記空気供給経路の少なくとも一方から供給される流体が、前記保炎体の底面部に噴出されるべく構成されている。

このように構成された燃焼装置によれば、流体供給部から供給される流体（すなわち、気体燃料および空気の少なくとも一方）が、前記保炎体の底面部に噴出されるため、噴出された流体によって前記保炎体の底面部の熱伝達が促進され、前記保炎体底面部における熱的影響を抑えることができる。つまり、噴出される気体によって、前記保炎体底面部を冷却することができる。したがって、このような構成によれば、底面部の熱的影響を低減させることによって、耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を得ることができる。

また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記保炎体が、円筒状の保炎本体部と、前記保炎本体部の内側に設けられた円筒状の流体供給部とを有し、第一流体供給経路が、前記保炎本体部と前記流体供給部との間に形成され、第二流体供給経路が、前記流体供給部の内側に形成されており、前記第一流体供給経路および前記第二流体供給経路の一方から、前記気体燃料および前記空気の少なくとも一方が供給され、前記第一流体供給経路および前記第二流体供給経路の他方から、前記気体燃料および前記空気の少なくとも他方が供給されており、前記第二供給経路から供給される流体が、前記保炎体の底面部に噴出される構成であることが好ましい。

この好ましい構成によれば、前記保炎体が、前記保炎本体部の内部に前記流体供給部を有する、いわゆる「二重構造（二重円筒構造）」であるため、比較的簡単な構成に基づいて、気体燃料および空気の少なくとも一方を前記保炎体の底面部に噴出させることができる。したがって、この好ましい構成によれば、比較的容易に、底面部の熱的影響を低減させて、耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を得ることができる。

また、本発明にかかる燃焼装置においては、前記保炎体の底面部が、前記保炎体の内側に向けて凸状に形成されている構成が好ましい。

この好ましい構成によれば、前記保炎体の底面部が、前記保炎体の内側に向けて凸状に形成されているため、前記保炎体から噴出される前記予混合気が均一化する。つまり、このような構成であれば、前記保炎体の底面部が内側凸状に構成されているため、前記保炎体内部における動圧の影響による面負荷の偏りを低減することが可能となる。したがって、本発明によれば、底面部の熱的影響および面負荷の偏りを低減させることによって、耐久性の高い燃焼装置を得ることができる。

さらに、本発明にかかる燃焼装置は、上記課題を解決するためになされたものであり、気体燃料供給部および空気供給部を備えた燃焼装置であって、前記気体燃料供給部および前記空気供給部の少なくとも一方から供給される流体が、前記燃焼装置の底面部に噴出されることを特徴としている。

このように構成された燃焼装置によれば、前記気体燃料供給部および前記空気供給部の少なくとも一方から供給される流体が、前記燃焼装置の底面部に噴出されるため、噴出された流体によって前記燃焼装置の底面部の熱伝達が促進され、前記底面部における熱的影響を抑えることができる。つまり、噴出される気体によって、前記燃焼装置の底面部を冷却することができる。したがって、このような構成によれば、前記底面部の熱的影響を低減させることによって、耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を得ることができる。

また、本発明にかかる燃焼装置においては、円筒状の気体燃料供給部と、前記気体燃料供給部の外側に設けられた円筒状の空気供給部とを有し、前記気体燃料供給部の底面部および底面部近傍の少なくとも一方に、外周方向に対して気体燃料を噴出可能な燃料噴出孔が設けられ、前記燃料噴出孔近傍に前記空気供給部からの空気が供給されており、前記気体燃料供給部から供給される気体燃料が、前記気体燃料供給部の底面部に噴出される構成であることが好ましい。

この好ましい構成によれば、前記底面部に噴出された気体燃料が、前記燃料噴出孔を介して外周方向に噴出される。つまり、噴出される気体燃料によって燃焼装置の底面部の熱伝達が促進されるため、前記底面部における熱的影響を抑えることができる。したがって、上述したように、前記底面部の熱的影響を低減させて、耐久性の高い燃焼装置を得ることができる。

さらに、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された燃焼装置とを備えたボイラであって、前記燃焼装置が、上述したいずれかの構成を有する燃焼装置であることを特徴としている。

このような構成によれば、底面部の熱的影響および面負荷の偏りの少なくとも一方を低減させることによって耐久性の高い燃焼装置を備えたボイラを得ることができる。このようなボイラであれば、燃焼装置が比較的長い期間安定した燃焼状態を維持可能であるため、これに基づき、高効率で安定した温水や蒸気の供給を行うことができる。

本発明によれば、底面部の熱的影響および面負荷の偏りの少なくとも一方を低減させることによって耐久性を向上させることが可能な燃焼装置を得ることができる。また、本発明によれば、この燃焼装置を用いることによって、比較的長い期間安定した燃焼状態を維持して、高効率で安定した温水や蒸気の供給を行うことが可能なボイラを得ることができる。

本発明の実施形態を説明する前に、本明細書において使用する用語について説明する。

本明細書において、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。

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。

以下、本発明の実施形態について説明する。

まず、本実施形態の第一態様にかかる燃焼装置は、予混合気を噴出する保炎体（例えば、略水平方向に予混合気を噴出する保炎体）を備え、この保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部を有し、この流体供給部から供給される流体が、保炎体の底面部に噴出されることを特徴としている。

また、本実施形態の第二態様にかかる燃焼装置は、第一態様の構成において、保炎体が、円筒状の保炎本体部と、保炎本体部の内側に設けられた円筒状の流体供給部とを有し、第一流体供給経路が、保炎本体部と流体供給部との間に形成され、第二流体供給経路が、流体供給部の内側に形成されており、第一流体供給経路および第二流体供給経路の一方から、気体燃料および空気の少なくとも一方が供給され、第一流体供給経路および第二流体供給経路の他方から、気体燃料および空気の少なくとも他方が供給されており、第二供給経路から供給される流体が、保炎体の底面部に噴出されるべく構成されている。

さらに、本実施形態の第三態様にかかる燃焼装置は、第一態様または第二態様の構成において、保炎体の底面部が、保炎体の内側に向けて凸状に形成されている。

また、本実施形態の第四態様は、気体燃料供給部および空気供給部を備えた燃焼装置であって、気体燃料供給部および空気供給部の少なくとも一方から供給される流体が、燃焼装置の底面部に噴出されることを特徴としている。

さらに、本実施形態の第五態様にかかる燃焼装置は、第四態様の構成において、円筒状の気体燃料供給部と、気体燃料供給部の外側に設けられた円筒状の空気供給部とを有し、気体燃料供給部の底面部および底面部近傍の少なくとも一方に、外周方向に対して気体燃料を噴出可能な燃料噴出孔が設けられ、燃料噴出孔近傍に空気供給部からの空気が供給されており、気体燃料供給部から供給される気体燃料が、気体燃料供給部の底面部に噴出されるべく構成されている。

次に、本実施形態の第六態様にかかるボイラは、環状に配列された水管群を有する缶体と、水管群の中央部に配設された燃焼装置とを備えたボイラであって、燃焼装置が、上述した第一態様から第五態様にかかる燃焼装置のいずれかであるべく構成されている。

＜第一実施例＞
以下、図面に基づき、本発明の第一実施例にかかる燃焼装置（バーナ）およびボイラについて説明する。

図１は、本発明の第一実施例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、本実施例にかかるボイラに設けられたバーナ（本発明の「燃焼装置」に相当）の概略図を示したものである。ここで、図３は、本実施例にかかるバーナの縦断面の説明図を示し、図４は、図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図を示している。

図１および図２に示すように、本実施形態にかかるボイラ１は、環状に配列された水管群を有する缶体１０と、これらの水管群の中央部の燃焼室内に配設されたバーナ２０（本発明の「燃焼装置」に相当）とを用いて構成されており、バーナ２０上方位置には、燃焼用空気をバーナ２０に供給する、ウインドボックス８０が設けられている。

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、中間水管群１４、外側水管群１５）を立設して構成されている。それぞれの水管群１３，１４，１５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１５が設けられ、内側水管群１３と外側水管群１５との間に形成される環状ガス流路１９内に、中間水管群１４が設けられている。

また、本実施形態においては、内側水管群１３は、基本的に水管を密接させた状態で環状に構成されており、その一部に内側開口部１６が設けられている。この内側開口部１６は、内側水管群１３内部で生成されたガスを環状ガス流路１９に導くべく機能する。さらに、中間水管群１４は、水管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いる。また、外側水管群１５は、水管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、各水管間には、隣接する水管間の隙間をなくすべく連接されたフィン部１７が設けられている。この外側水管群１５の一部には、外側開口部１８が設けられており、この外側開口部１８は、燃焼反応のほぼ完了したガスを缶体外部に排出するための排出部として機能する。つまり、ガスは、外側開口部１８に集められた後、缶体の下方位置に設けられた排気筒９１を介して缶体１０の外部に排出される。

上述したように、図３および図４は、本実施例にかかるボイラに設けられたバーナ（燃焼装置）の概略図を示している。以下においては、図１および図２に加え、これらの図３および図４を用いて、本実施例にかかるバーナ（本発明の「燃焼装置」に相当）について、具体的に説明する。

本実施例にかかるバーナ２０は、ボイラ１に設けられた空気供給手段を構成するウインドボックス（風箱）８０の隔壁８１（図１参照）に設置されている。具体的には、バーナ２０を構成するバーナフランジ部４０（図１参照）を隔壁８１に上方から載置し、ボルト等の締結手段（図示省略）にてバーナフランジ部４０を隔壁８１に締結することによって、バーナ２０を缶体１０の燃焼室上方に設置している。なお、本実施形態においては、ウインドボックス８０内に空気を供給する送風機等の構成は、周知の技術であるため省略している。

また、本実施例にかかるバーナ２０を構成する保炎体は、図３および図４に示すように、円筒状に形成された保炎本体部２１、保炎本体部２１の下方位置に設けられた底面部２２、および保炎本体部２１の内側に設けられた流体供給部２３を用いて構成されている。

図３および図４等に示された保炎体を構成する保炎本体部２１は、予混合気（予混合ガス）を略水平方向に噴出すべく、多数の予混合気噴出孔２１ａ（図３参照）が穿孔されている。具体的には、例えば、多数の円形孔（予混合気噴出孔２１ａ）が穿孔されているパンチングメタルを円筒状に形成して、保炎本体部２１が構成されている。また、例えば、メタルニット（金属繊維）を円筒状に形成することによって、保炎本体部２１が構成されている。すなわち、この保炎本体部２１は、何等かの形態に限定されるわけではなく、略水平方向に予混合気を噴出可能な多数の予混合気噴出孔を有する構成であればよい。

本実施例にかかる保炎体を構成する底面部２２は、図３および図４に示すように、底面内側部２２Ａ、底面外側部２２Ｂ、および底面傾斜部２２Ｃを用いて一体的に形成されている。そして、この底面部２２は、底面外側部２２Ｂにて保炎本体部２１の下方端部に固着されている。底面内側部２２Ａ、底面外側部２２Ｂ、および底面傾斜部２２Ｃを有する本実施例にかかる底面部２２は、図３等に示すように、保炎体の内側に向けて凸状に形成されている。

また、本実施例にかかる保炎体を構成する流体供給部２３は、保炎本体部２１の内側に、円筒状部材を用いて構成されている。本実施例においては、この流体供給部２３から気体燃料（あるいは予混合気）（本発明の「気体燃料および空気の少なくとも一方」に相当）が底面部２２に噴出される。

以上のように、本実施例にかかるバーナ２０は、その断面形状が円形であり（図４等参照）、円筒形状に形成された保炎本体部２１の全体に多数の予混合気噴出孔２１ａが設けられている。このようなバーナ２０において、気体燃料（ガス燃料）と燃焼用空気とが予めミキシングされた予混合気（予混合ガス）Ｇ（本発明の「気体燃料および空気の少なくとも一方」に相当）は、図３および図４の矢印にて示すように、バーナ２０を構成する流体供給部２３から底面部２２に対して噴出され、底面部２２に噴出された予混合気Ｇは、多数の予混合気噴出孔２１ａから、放射状に噴出されることとなる。

なお、本実施例においては、流体供給部２３から予混合気が噴出さ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ず、例えば、流体供給部２３の内側（本発明の「第二流体供給経路」に相当）からは気体燃料（ガス燃料）が供給され、保炎本体部２１と流体供給部２３との間に形成される領域（本発明の「第一流体供給経路」に相当）からは空気（燃焼用空気）が供給され、これらの気体燃料と空気とが、保炎本体部２１内でミキシングされて、ここでミキシングされた予混合気が多数の予混合気噴出孔２１ａから、放射状に噴出されるべく構成されてもよい。

本実施例においては、以上のように、内側水管群１３に近接して設けられたバーナ２０から略水平に（内側水管群１３に対しては略垂直に）予混合気が噴出されるため、その予混合気にパイロットバーナ（図示省略）で着火することによって、バーナ２０を構成する保炎本体部２１の表面から、内側水管群１３に直接接触するような放射状の火炎Ｆ（後述する図５参照）が形成されることとなる。

そして、本実施例においては、缶体１０形状およびバーナ２０の構成に基づき、図５および図６に示すように、ボイラ１の缶体１０内をガスＦＧが流動する。ここで、図５は、本実施例にかかるボイラ１の燃焼状態の概略図であって、具体的には本実施例にかかるボイラ内におけるガスの流動状態の縦断面の説明図である。また、図６は、図５のVI−VI線に沿う横断面の説明図であって、具体的には本実施例にかかるボイラ内におけるガスの流動状態の横断面の説明図である。

まず、ボイラ１の縦断面方向におけるガスの流動状態に着目すれば、図５に示すように、バーナ２０から火炎Ｆを形成しながら、ガスＦＧ１が略水平に噴出され、その燃焼反応中のガスＦＧ１は、内側水管群１３の内周面に対して略垂直に衝突する。次いで、内側水管群１３の内周面に衝突したガスＦＧ１は、内側水管群１３の内周面に沿って軸方向下方側に流動するガスＦＧ２となる。ここで、ガスＦＧ１は、各水管の凹凸を含んだ領域に衝突して、その後、ガスＦＧ２は、この凹凸を含んだ領域に沿って接触しながら流動する。したがって、本実施例においては、各水管が密接して構成された凹凸を含んだ内側水管群１３の内周面が、ガスを冷却する冷却部となる。

また、ボイラ１の横断面方向におけるガスの流動状態に着目すれば、図６に示すように、バーナ２０から略水平に噴出されたガスＦＧ１は、内側水管群１３の内周面に対して略垂直に衝突した後、内周面に沿って流動するガスＦＧ３となって、このガスＦＧ３は、内側水管群１３の開口部１６に流出する。開口部１６を経て環状ガス流路１９に流入したガスは、主に、ガスＦＧ４として内側水管群１３と中間水管群１４との間を流動し、ガスＦＧ５として中間水管群１４と外側水管群１５との間を流動した後、外側開口部１８および排気筒９１を経て缶体１０外部に排出される。

さて、本実施例にかかるバーナ２０およびボイラ１は、以上のように構成されており、その構成に基づき、次のような作用効果を有する。以下、図１乃至図６を参照しつつ、その作用効果を具体的に説明する。

本実施例にかかるバーナ２０は、上述したように、予混合気を噴出する保炎体を備え、この保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部２３を有し、この流体供給部２３から供給される流体が、保炎体の底面部２２に噴出されるべく構成されている。より具体的には、保炎体を構成する保炎本体部２１の内部に設けられた流体供給部２３から供給される予混合気が、底面部２２に噴出されるべく構成されている。

本実施例によれば、流体供給部２３から供給される予混合気Ｇが、底面部２２（より具体的には底面内側部２２Ａ）に噴出されるため、噴出された予混合気Ｇによって保炎体の底面部２２の熱伝達が促進され、保炎体底面部２２における熱的影響を抑えることができる。つまり、噴出される予混合気Ｇが底面内側部２２Ａに衝突した後拡散して、底面部２２が冷却されることとなる。このような構成によれば、底面部２２の熱的影響を低減させることによって、耐久性の高いバーナ２０を得ることができる。

上述したように、本実施例にかかるバーナ２０は、保炎体が、保炎本体部２１の内部に流体供給部２３を有する、いわゆる「二重構造（二重円筒構造）」であるため、比較的簡単な構成に基づいて、気体燃料および空気の少なくとも一方を保炎体の底面部２２に噴出させることができる。したがって、このような構成によれば、比較的容易に、底面部２２の熱的影響を低減させて、耐久性を向上させることが可能なバーナ２０を得ることができる。

また、本実施例にかかるバーナ２０においては、保炎体の底面部２２が、保炎体の内側に向けて凸状に形成されている。より具体的には、底面部２２が、底面内側部２２Ａ、底面外側部２２Ｂ、および底面内側部２２Ａと底面外側部２２Ｂとを連接する底面傾斜部２２Ｃを用いて構成されている。

このような構成によれば、保炎体の底面部２２が、保炎体の内側に向けて凸状に形成されているため、保炎本体部２１の予混合気噴出孔２１ａから噴出される予混合気圧力が均一化される。つまり、このような構成であれば、底面部２２の底面内側部２２Ａが内側凸状に構成されているため、保炎体内部における動圧の影響による面負荷の偏りを低減することが可能となる。したがって、本実施例によれば、底面部の熱的影響を低減すると共に、面負荷の偏りを低減させることも可能となるため、より耐久性の高い燃焼装置を得ることができる。

なお、上記第一実施例においては、流体供給部２３から予混合気Ｇが供給され、この予混合気Ｇが底面部２２に噴出されることによって、底面部が冷却さ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、保炎体が、円筒状の保炎本体部２１と、保炎本体部２１の内側に設けられた円筒状の流体供給部２３とを有し、第一流体供給経路が、保炎本体部２１と流体供給部２３との間に形成され、第二流体供給経路が、流体供給部２３の内側に形成されており、第一流体供給経路および第二流体供給経路の一方から、気体燃料および空気の少なくとも一方が供給され、第一流体供給経路および第二流体供給経路の他方から、気体燃料および空気の少なくとも他方が供給され、第二供給経路から供給される流体が、保炎体の底面部２２に噴出される構成であってもよい。つまり、第二流体供給経路として機能する流体供給部２３から気体燃料および空気の少なくとも一方（例えば、気体燃料、あるいは気体燃料および空気燃料）を供給し、第一流体供給経路から気体燃料および空気の少なくとも他方（例えば、空気燃料）を供給して、保炎体を構成する保炎本体部２１から予混合気を噴出させるべく構成してもよい。

さらに、本実施例にかかるボイラ１は、上述した種々の効果を有するバーナ２０を用いて構成されているため、底面部２２の熱的影響および面負荷の偏りを低減させることによって耐久性の高いバーナ２０を備えたボイラを得ることができる。このようなボイラ１であれば、バーナ２０が比較的長い期間安定した燃焼状態を維持可能であるため、これに基づき、高効率で安定した温水や蒸気の供給を行うことができる。

＜第二実施例＞
次に、図面に基づき、本発明の第二実施例にかかる燃焼装置（バーナ）について説明する。なお、本実施例にかかるバーナが搭載される缶体等の構成は、上述した第一実施例と同様であるため、ここでは、その説明を省略し、第一実施例と異なる構成要素（すなわち、バーナ自身の構成要素）について具体的に説明する。

図７および図８は、本実施例にかかるバーナ（燃焼装置）の概略図を示している。ここで、図７および図８は、第一実施例における図３および図４に相当し、図７は、本実施例にかかるバーナの縦断面の説明図を示し、図８は、図７のVIII−VIII線に沿う横断面の説明図を示している。

図７および図８に示すように、本実施例にかかるバーナ１２０を構成する保炎体は、円筒状に形成された保炎本体部１２１、保炎本体部１２１の内側に設けられた流体供給部１２３、この流体供給部１２３の下方に連接された流体拡散部１２４、および保炎本体部１２１の下方位置に設けられた底面噴出部１２５（本発明の「底面部」に相当）を用いて構成されている。

保炎本体部１２１は、予混合気（予混合ガス）を略水平方向に噴出すべく、多数の予混合気噴出孔１２１ａ（図７参照）が穿孔されている。具体的には、例えば、多数の円形孔（予混合気噴出孔１２１ａ）が穿孔されているパンチングメタルを円筒状に形成して、保炎本体部１２１が構成されている。また、例えば、第一実施例にて説明したように、メタルニット（金属繊維）を円筒状に形成することによって、保炎本体部１２１を構成してもよい。すなわち、この保炎本体部１２１は、何等かの形態に限定されるわけではなく、略水平方向に予混合気を噴出可能な多数の予混合気噴出孔を有する構成であればよい。

また、本実施例にかかる保炎体を構成する流体供給部１２３は、保炎本体部１２１の内側に、円筒状部材を用いて構成されている。本実施例においては、この流体供給部１２３から空気Ａ（本発明の「気体燃料および空気の少なくとも一方」に相当）が、底面噴出部１２５に向かって噴出される。

保炎体を構成する流体拡散部１２４は、流体供給部１２３の下方位置に設けられており、流体拡散部１２４の内側領域１２７は、流体供給部１２３から噴出された空気を底面噴出部１２５に向けて拡散させるべく機能する。また、この流体拡散部１２４は、図７に示すように、保炎本体部１２１と流体供給部１２３との間に形成された領域（第一流体供給経路１２６）に対して、突出した形状となっている。したがって、結果的に、この流体拡散部１２４は、保炎体の内側に向けて凸状となる。

また、本実施例にかかる保炎体を構成する底面噴出部１２５は、その外周面に、流体拡散部１２４の内側領域１２７に連通した空気噴出孔１２５ａを多数有している。本実施例においては、流体供給部１２３から供給された空気Ａは、流体拡散部１２４および空気噴出孔１２５ａを介して、缶体内に噴出される。

以上のように、本実施例にかかるバーナ１２０は、その断面形状が円形であり（図８等参照）、円筒形状に形成された保炎本体部１２１の全体に多数の予混合気噴出孔１２１ａが設けられている。このようなバーナ１２０において、気体燃料（ガス燃料）と燃焼用空気とが予めミキシングされた予混合気（予混合ガス）Ｇ（本発明の「気体燃料および空気の少なくとも一方」に相当）は、図７および図８の矢印（黒矢印）にて示すように、バーナ１２０を構成する第一流体供給経路１２６から流体拡散部１２４の外周面に対して噴出され、この予混合気Ｇは、多数の予混合気噴出孔１２１ａから、放射状に噴出されることとなる。

本実施例においては、以上のように、内側水管群（前述した図１等参照）に近接して設けられたバーナ１２０から略水平に（内側水管群に対しては略垂直に）予混合気が噴出されるため、その予混合気にパイロットバーナ（図示省略）で着火することによって、バーナ１２０を構成する保炎本体部１２１の表面から、内側水管群に直接接触するような放射状の火炎が形成されることとなる（前述した図５等参照）。

なお、缶体内におけるガスＦＧの流動状態等については、先に説明した第一実施例と略同様であるため、このではその記載を省略し、以下においては、主に図７および図８を参照しつつ、本実施例にかかるバーナ１２０の作用効果を具体的に説明する。

本実施例にかかるバーナ１２０は、上述したように、予混合気を噴出する保炎体を備え、この保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部１２３を有し、この流体供給部１２３から供給される流体が、保炎体の底面噴出部１２５（本発明の「底面部」に相当）に噴出されるべく構成されている。より具体的には、保炎体を構成する保炎本体部１２１の内部に設けられた流体供給部１２３から供給される空気が、流体拡散部１２４を介して底面噴出部１２５に噴出されるべく構成されている。

本実施例によれば、流体供給部１２３から供給される空気Ａが、流体拡散部１２４を介して底面噴出部１２５に噴出されるため、噴出された空気Ａによって保炎体の底面およびその近傍領域の熱伝達が促進され、保炎体底面部における熱的影響を抑えることができる。つまり、流体供給部１２３から噴出された空気Ａが、流体拡散部１２４にて拡散された後、底面噴出部１２５の空気噴出孔１２５ａから缶体内に噴出されることによって、底面噴出部１２５を含む底面近傍が冷却されることとなる。このような構成によれば、底面噴出部１２５およびその近傍領域の熱的影響を低減させることが可能となるため、耐久性の高いバーナ２０を得ることができる。

また、本実施例にかかるバーナ１２０は、第一実施例と同様に、保炎体が、保炎本体部１２１の内部に流体供給部１２３を有する、いわゆる「二重構造（二重円筒構造）」であるため、比較的簡単な構成に基づいて、気体燃料および空気の少なくとも一方（本実施例においては「空気」）を保炎体の底面部に噴出させることができる。したがって、このような構成によれば、比較的容易に、底面部およびその近傍領域の熱的影響を低減させて、耐久性を向上させることが可能なバーナ１２０を得ることができる。

また、本実施例にかかるバーナ１２０においては、流体拡散部１２４が、保炎体の内側に向けて凸状に形成されている。
このような構成によれば、流体拡散部１２４が、保炎体の内側に凸状に形成されているため、保炎本体部１２１の予混合気噴出孔１２１ａから噴出される予混合気圧力が均一化される。つまり、このような構成であれば、保炎体内部における動圧の影響による面負荷の偏りを低減することが可能となる。したがって、本実施例によれば、底面部の熱的影響を低減すると共に、面負荷の偏りを低減させることも可能となるため、より耐久性の高い燃焼装置を得ることができる。

さらに、本実施例にかかるボイラは、上述した種々の効果を有するバーナ１２０を用いて構成されているため、底面部の熱的影響および面負荷の偏りを低減させることによって耐久性の高いバーナ１２０を備えたボイラを得ることができる。このようなボイラであれば、バーナ１２０が比較的長い期間安定した燃焼状態を維持可能であるため、これに基づき、高効率で安定した温水や蒸気の供給を行うことができる。

＜その他の実施例＞
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。

上記各実施例においては、保炎本体部２１，１２１が円筒形状（断面円形）であ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、保炎本体部は、複数の予混合気噴出面を有する形状であってもよい。すなわち、本発明は、四角柱形状（断面矩形）等の多角柱形状の保炎本体部を有するバーナ（燃焼装置）としてもよい。

また、上記実施例においては、略同心円状に三列の水管群を配設した缶体を用いてボイラ１を構成す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ず、必要に応じて、二列あるいは四列以上の水管群を配設して缶体を構成してもよい。

さらに、上記実施例においては、予混合気を噴出する保炎体を備えたバーナ（燃焼装置）について説明したが、本発明は、この構成に限定されない。つまり、本発明は、燃焼装置の先端部に気体燃料供給部と空気供給部とを備えたバーナ（燃焼装置）（以下、「先混合式バーナ」という。）を除外するものではない。このような先混合式バーナであっても、気体燃料供給部および空気供給部の少なくとも一方から供給される流体が燃焼装置の底面部に噴出される構成であれば、上述した実施例等と同様の効果（底面部の熱的影響の低減等）を得ることができる。具体的には、例えば、円筒状の気体燃料供給部と、気体燃料供給部の外側に設けられた円筒状の空気供給部とを有し、気体燃料供給部の底面部および底面部近傍の少なくとも一方に、外周方向に対して気体燃料を噴出可能な燃料噴出孔が設けられ、燃料噴出孔近傍に空気供給部からの空気が供給されており、気体燃料供給部から供給される気体燃料が、気体燃料供給部の底面部に噴出される構成があげられる。

本発明の第一実施例にかかるボイラの縦断面の説明図である。 図１のII−II線に沿う横断面の説明図である。 本発明の第一実施例にかかるバーナの縦断面の説明図である。 図３のIV−IV線に沿う横断面の説明図である。 本発明の第一実施例にかかるボイラの燃焼状態の概略図であって、具体的には本実施例にかかるボイラ内におけるガスの流動状態の縦断面の説明図である。 図５のVI−VI線に沿う横断面の説明図であって、具体的には本実施例にかかるボイラ内におけるガスの流動状態の横断面の説明図である。 本発明の第二実施例にバーナの縦断面の説明図である。 図７のVIII−VIII線に沿う横断面の説明図である。

符号の説明

１…ボイラ
１０…缶体
１１…上部ヘッダ
１２…下部ヘッダ
１３…内側水管群
１４…中間水管群
１５…外側水管群
１６…内側開口部
１７…フィン部
１８…外側開口部
１９…環状ガス流路
２０…バーナ
２１…保炎本体部
２１ａ…予混合気噴出孔
２２…底面部
２２Ａ…底面内側部
２２Ｂ…底面外側部
２２Ｃ…底面傾斜部
２３…流体供給部（第二流体供給経路）
４０…バーナフランジ部
８０…ウインドボックス
８１…隔壁
９１…排気筒
１２０…バーナ
１２１…保炎本体部
１２１ａ…予混合気噴出孔
１２３…流体供給部（第二流体供給経路）
１２４…流体拡散部
１２５…底面噴出部
１２５ａ…空気噴出孔
１２６…第一流体供給経路
１２７…流体拡散部内側領域

Claims (6)

1. 予混合気を噴出する保炎体を備え、
   前記保炎体内部に気体燃料および空気の少なくとも一方を供給する流体供給部を有し、
   前記流体供給部から供給される流体が、前記保炎体の底面部に噴出される
   ことを特徴とする燃焼装置。
2. 前記保炎体が、円筒状の保炎本体部と、前記保炎本体部の内側に設けられた円筒状の流体供給部とを有し、
   第一流体供給経路が、前記保炎本体部と前記流体供給部との間に形成され、第二流体供給経路が、前記流体供給部の内側に形成されており、
   前記第一流体供給経路および前記第二流体供給経路の一方から、前記気体燃料および前記空気の少なくとも一方が供給され、前記第一流体供給経路および前記第二流体供給経路の他方から、前記気体燃料および前記空気の少なくとも他方が供給されており、
   前記第二供給経路から供給される流体が、前記保炎体の底面部に噴出される
   請求項１に記載の燃焼装置。
3. 前記保炎体の底面部が、前記保炎体の内側に向けて凸状に形成されている
   請求項１または２に記載の燃焼装置。
4. 気体燃料供給部および空気供給部を備えた燃焼装置であって、
   前記気体燃料供給部および前記空気供給部の少なくとも一方から供給される流体が、前記燃焼装置の底面部に噴出される
   ことを特徴とする燃焼装置。
5. 円筒状の気体燃料供給部と、前記気体燃料供給部の外側に設けられた円筒状の空気供給部とを有し、
   前記気体燃料供給部の底面部および底面部近傍の少なくとも一方に、外周方向に対して気体燃料を噴出可能な燃料噴出孔が設けられ、前記燃料噴出孔近傍に前記空気供給部からの空気が供給されており、
   前記気体燃料供給部から供給される気体燃料が、前記気体燃料供給部の底面部に噴出される
   請求項４に記載の燃焼装置。
6. 環状に配列された水管群を有する缶体と、前記水管群の中央部に配設された燃焼装置とを備えたボイラであって、
   前記燃焼装置が、請求項１から５のいずれか１項に記載の燃焼装置である
   ことを特徴とするボイラ。

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