JP2016197001A

JP2016197001A - 噴霧器の改良

Info

Publication number: JP2016197001A
Application number: JP2016073094A
Authority: JP
Inventors: キースベイリー; Bailey Keith; ポールニューマン; Newman Paul; ニックジェームス; James Nick
Original assignee: Hamworthy Combustion Engineering Ltd
Current assignee: Hamworthy Combustion Engineering Ltd
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2016-11-24
Also published as: WO2016156868A1; JP2018189362A; GB2536965B

Abstract

【課題】燃焼器の燃焼性能、およびターンダウンを改善する。【解決手段】燃焼器用の噴霧器１１０であって、霧化領域１０８、燃料及び／又は霧化媒体を霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの流入口を有する近端部１０２、霧化された燃料が霧化領域を飛び出すことを可能にするように構成される少なくとも１つの流出口１２６を有して、外側表面は、空気流が少なくとも１つの流出口の周りを流れることを可能にする形状をとる遠端部１０４、を有する、噴霧器。【選択図】図４

Description

本発明は、噴霧器−特に燃料燃焼器で用いられる噴霧器−に関する。

燃焼器−たとえばオイルのみ又は二元燃料（オイルとガス）燃焼器−は通常、霧化媒体−たとえば圧縮ガス（圧縮空気）又は蒸気−を用いる単一の噴霧器又は一連の噴霧器を用いて燃料を霧化する。（複数の）噴霧器は続いて、点火源が印加されることで炎が発生し得る燃焼器の燃焼領域へ霧化された燃料を噴出させる。

既存の噴霧器は典型的には、ドリル又はミルによって開けられた孔である流入口を用いて、燃料と霧化媒体を、噴霧器内部の霧化領域へ導入する。それにより霧化媒体は、燃料を小さな液滴に細分化する（つまり霧化媒体は燃料を「霧化」する。）。噴霧器は続いて、複数の流出口を介して霧化された燃料を燃焼器の燃焼領域へ供給する。

図１は、使用時の典型的な“Ｙ”型ジェット噴霧器１０を示している。供給システム１２は、燃料（たとえばオイル又はオイルとガスの混合物）と霧化媒体（たとえば蒸気又は圧縮ガス（たとえば圧縮空気））を噴霧器１０へ供給するのに用いられる。供給システム１２は、内側管１４、外側管１６、及び、内側管１４から外側管１６を離間する管スペーサ１８を有する。燃料は、複数の第１流入口２０を介して噴霧器１０へ供給される。霧化媒体は、複数の第２流入口２２を介して噴霧器１０へ供給される。典型的には、燃料は内側管１４と外側管１６との間に供給され、かつ、霧化媒体は内側管１４を介して供給される。換言すると、第１流入口２０は、第２流入口２２の外側で放射状に設けられる。従って燃料と霧化媒体は噴霧器１０内部で互いに接し、この結果、燃料は小さな液滴に細分化する。霧化された燃料の噴霧体２４は続いて、複数の流出口２６を介して噴霧器１０を飛び出し、かつ、噴霧体２４への点火源（図示されていない）の印加によって炎が生じ得る燃焼器の燃焼領域へ供給される。

典型的な噴霧器１０が図２に図示されている。霧化された燃料噴霧体２４が通り抜けることで噴霧器１０を飛び出すことを可能にする流出口２６が、噴霧器１０の外側表面を貫通するようにドリル又はミルによって開けられた孔の形態をとることがわかる。第１流入口２０と第２流入口２２（図２には図示されていない）は、流出口２６に対向する噴霧器１０の面上に設けられている。

図３は、従来の“Ｙ”型ジェット噴霧器１０の断面図を示している。上で図１と図２を参照して説明したとおり、噴霧器は、燃料が噴霧器１０へ供給される際に通り抜ける第１流入口２０、及び、霧化媒体が噴霧器１０へ供給される際に通り抜ける第２流入口２２を有する。燃料と霧化媒体は、噴霧器１０内部で互いに接する。この結果、燃料は小さな液滴に細分化する。噴霧器は、霧化された燃料が続いて噴霧器１０を飛び出す際に通り抜ける複数の流出口２６、及び、霧化された燃料へ点火源（図示されていない）を印加することで炎が生じ得る燃焼器の燃焼領域を有する。

発火による加熱用途の多くでは、オイル又は二元燃料燃焼器は、広範囲の熱入力比率にわたって動作することが求められる。従って、広範囲の燃料供給割合にわたって効率的に動作する噴霧器を供することは有利である。典型的には、噴霧器への燃料の流量が減少するとき、霧化品質（これは燃料オイルの液滴サイズによって決定される。液滴サイズが小さいほど霧化品質が高いことを意味する）は、噴霧器への霧化媒体の流量を増大させることによって維持される。しかし燃料の供給量が顕著に減少する場合、燃焼器の燃焼性能（炎の安定性、燃焼排気ガスの過剰な空気のレベル、及び炎の凝集によって評価される）は通常、炎が消滅する程度にまで低下する。これは、既存の噴霧器技術の限界である。

他の重要な燃焼器の有効性の指標は、燃焼器の「ターンダウン」である。ターンダウンとは、燃焼器の最大発火燃料流と最少発火燃料流との比である。換言すると、高ターンダウン動作は、大きな霧化媒体流及びそれに比例して小さくなる燃料流を利用する。対照的に、低ターンダウン動作は、大きな燃料流及びそれに比例して小さくなる霧化媒体流を利用する。既存の燃焼器−たとえばジョン・ジンク・ハムワーシィ・コンバスチョン（ＪｏｈｎＺｉｎｋＨａｍｗｏｒｔｈｙＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）によって販売されているようなもの−は、１５：１の最大ターンダウンを与える（つまりターンダウンでは、最大発火率よりも１５倍少ない燃料が用いられる）。ある用途では、ターンダウンが改善された燃焼器を供することが有利である。その理由は、燃焼器のターンダウンが改善される結果、燃焼システムがより効率的となり、ひいては燃料と動作コストが顕著に減少するからである。

たとえば貨物として液体天然ガスを運ぶ多くの船は、燃料オイルと共に貨物からのボイルオフガスを利用することで、燃焼器中でこれらの燃料を燃やすことで推進用の蒸気を生成することによって船を推進させる。２種類の燃料を混合して燃やすこれらの状況では、燃料オイルの使用を抑制することは有利である。それはつまり、燃料オイルについての燃焼器のターンダウンを改善することが望ましい理由である。

従って噴霧器と燃焼器を改善する必要がある。

本発明の第１態様では、燃焼器用の噴霧器が供される。当該噴霧器は：
霧化領域；
燃料及び／又は霧化媒体を前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの流入口を有する近端部；
霧化された燃料が前記霧化領域を飛び出すことを可能にするように構成される少なくとも１つの流出口を有して、外側表面は、空気流が前記少なくとも１つの流出口の周りを流れることを可能にする形状をとる遠端部、を有する。

制御された状態（たとえば「渦巻き」パターン）で前記流出口間での均一な空気流を助長及び促進する噴霧器を供することは有利である。なぜならこれにより、たとえ高ターンダウン動作であっても、より安定な炎が可能となるからである。前記円端部の外側表面は、前記少なくとも１つの流出口の周辺及び／又は流出口間での空気流を（たとえば均一となるように）制御するような形状にされてよい。換言すると、前記円端部の外側表面は、前記少なくとも１つの流出口の周辺及び／又は流出口間での空気流を（たとえば均一となるように）案内するような形状にされてよい。具体的には、前記円端部の外側表面は、空気流を渦巻きパターンとなるように案内するような形状にされてよい。

前記噴霧器の遠端部は、燃料が前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの第１流入口、及び、霧化媒体が前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの第２流入口を有してよい。

前記噴霧器の近端部は複数（たとえば７）の第１流入口を有してよい。前記噴霧器の近端部は複数（たとえば７）の第２流入口を有してよい。前記噴霧器の遠端部は複数（たとえば７）の流出口を有してよい。

前記遠端部の外側表面は、前記流出口間で空気が流れることを可能にするような形状をとってよい。たとえば前記少なくとも１つの流出口は、前記噴霧器の遠端部の外側表面から突出してよい。前記流出口は、様々な方位で前記噴霧器の遠端部の外側表面から突出してよい。それに加えて又はその代わりに、前記噴霧器は、少なくとも１つの流出口と少なくとも１つの他の流出口との間で空気が流れることを可能にするように、前記少なくとも１つの流出口と前記少なくとも１つの他の流出口との間にチャネル、溝、切込み、凹部、又はくぼみ部を有してよい。空気が流れることを可能にする前記遠端部の外側表面の形状は、燃焼排気ガス又は空気と燃焼排気ガスとの混合体が流れることをも可能にする。前記少なくとも１つの流出口は、内側断面を画定する孔、及び、外側断面を画定する管を有してよい。前記内側断面及び／又は前記外側断面は非円形であってよい。前記内側断面及び前記外側断面は非円形であってよい。たとえば前記内側断面は正方形、長方形、又は曲率を有する形状であってもよい。前記外側断面は滴形状であってよい。

非円形の第１流入口及び／又は第２流入口は有利である。なぜなら前記非円形の第１流入口及び／又は第２流入口によって、前記霧化媒体と前記燃料は、従来のドリル又はミルによって開けられた円形の孔を用いるよりも大きな接触表面積にわたって互いに接することが可能となるからである。この結果、典型的には前記噴霧器の流出口と流体をやりとりする燃焼器内での良好な霧化が実現され、かつ、前記の霧化された燃料と前記燃焼空気との間での接触表面積が大きくなる。従って非円形の第１流入口及び／又は第２流入口を用いることで、前記燃焼器は、許容可能な燃焼器の性能を維持しながら、従来の噴霧器を用いるのに可能な負荷の範囲よりも、はるかに広い負荷の範囲にわたって動作することが可能となる。それに加えて、前記霧化媒体と前記燃料との間での接触表面積が増大することで、前記流出口（以降を参照のこと）は、液滴のサイズに有害な影響を有することなく、任意の所望のパターンで前記の霧化された燃料の液滴をより十分に供給するような形状をとることが可能となる。その結果前記噴霧器と該噴霧器に係る燃焼器の適応性及び耐久性が改善される。

（複数の）前記第１流入口は、（複数の）前記第２流入口の外側で放射状に設けられてよい。（複数の）前記第１流入口及び（複数の）前記第２流入口は、前記第１流入口を介して前記霧化領域へ入り込む燃料、及び、前記第２流入口を介して前記霧化領域へ入り込む霧化媒体を、互いへ向かうように案内することで、前記燃料を霧化するように構成されてよい。

前記噴霧器の近端部は、内部に凹部が設けられた周辺スカート部を有してよい。前記スカートの内側表面は、接続手段−たとえば内部ねじ山−を有してよい。これにより、燃焼器の他の素子−たとえば燃料及び／又は霧化媒体入力手段−への前記噴霧器の接続が容易になる。

本発明の他の態様によると、燃焼器用の噴霧器が供される。当該噴霧器は：
霧化領域；
前記霧化領域へ燃料が入り込むことを可能にするように構成される第１流入口；
前記霧化領域へ霧化媒体が入り込むことを可能にするように構成される第２流入口；及び、
霧化された燃料が前記霧化領域を飛び出すことを可能にするように構成される流出口、を有する。
当該噴霧器では、前記第１流入口、前記第２流入口、及び／又は前記流出口は、非円形断面を有する孔を備える。

非円形の第１流出口及び／又は第２流出口は有利である。なぜなら前記非円形の第１流出口及び／又は第２流出口によって、前記霧化媒体と前記燃料は、従来のドリル又はミルによって開けられた円形の孔を用いるよりも大きな接触表面積にわたって互いに接することが可能となるからである。この結果、典型的には前記噴霧器の流出口と流体をやりとりする燃焼器内での良好な霧化が実現され、かつ、前記の霧化された燃料と前記燃焼空気との間での接触表面積が大きくなる。従って非円形の第１流入口及び／又は第２流入口を用いることで、前記燃焼器は、許容可能な燃焼器の性能を維持しながら、従来の噴霧器を用いて可能な負荷の範囲よりも、はるかに広い負荷の範囲にわたって動作することが可能となる。それに加えて、前記霧化媒体と前記燃料との間での接触表面積が増大することで、前記流出口（以降を参照のこと）は、液滴のサイズに有害な影響を有することなく、任意の所望のパターンで前記の霧化された燃料の液滴をより十分に供給するような形状をとることが可能となる。その結果前記噴霧器と該噴霧器に係る燃焼器の適応性及び耐久性が改善される。

前記第１流入口、前記第２流入口、及び、前記流出口の少なくとも２つは、非円形断面を有する孔を備えてよい。前記第１流入口、前記第２流入口、及び、前記流出口の全ては、非円形断面を有する孔を備えてよい。前記第１流入口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有してよい。前記第２流入口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有してよい。前記流出口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有してよい。

前記噴霧器は、複数（たとえば７）の第１流入口をさらに有してよい。前記噴霧器は、複数（たとえば７）の第２流入口をさらに有してよい。前記噴霧器は、複数（たとえば７）の流出口をさらに有してよい。

前記噴霧器は、付加製造技術（ＡＬＭ）を用いて作成されてよい。前記噴霧器は金属又は金属合金を含んでよい。前記噴霧器は、インコネル７１８、コバルト・クロム、又は他の利用可能な合金を含んでよい。従来の方法と比較して、３Ｄプリント法−たとえばＡＬＭ−は、前記噴霧器の特徴部−たとえば前記流出口間での削除部、前記の突出する流出口、並びに、前記流入口及び／又は前記流出口の非円形形状−の形状及び寸法を非常に厳密に制御することを可能にする。これらの特徴部によってこそ、本発明の噴霧器は、従来の噴霧器と比較して顕著に改善された性能を有することを可能にする。

前記燃料はオイル又はオイルとガスの混合体を含んでよい。たとえば前記燃料は、ディーゼルオイル、マリンガスオイル、低硫黄マリンガスオイル（ＬＳＭＧＯ）、重燃料オイル（ＨＦＯ）、超低硫黄重燃料オイル（ＵＬＳＨＦＯ）、又は任意の他の液体燃料を含んでよい。前記霧化媒体は圧縮ガス（たとえば圧縮空気）又は蒸気を含んでよい。

前記噴霧器の近端部は、内部に凹部が設けられた周辺スカート部を有してよい。前記スカートの内側表面は、接続手段−たとえば内部ねじ山−を有してよい。これにより、前記噴霧器への燃焼器の他の素子−たとえば燃料及び／又は霧化媒体入力手段−の接続が容易になる。

燃焼器も供される。当該燃焼器は：
燃焼領域；及び、
本発明の任意の態様による噴霧器、を有する。
当該噴霧器では、前記噴霧器の流出口は、前記燃焼領域と流体をやりとりし、かつ、霧化された燃料を前記燃焼領域へ導入するように構成される。

前記燃焼領域は一次燃焼領域であってよい。前記燃焼器は、前記燃焼領域を生成する燃焼安定化装置（たとえば、旋回装置、渦発生体、又は流体再循環領域）をさらに有してよい。

前記燃焼器はディーゼル燃焼器又はＨＦＯ燃焼器であってよい。

使用中の既知の噴霧器を示している。既知の噴霧器の斜視図を示している。既知の噴霧器の断面図を示している。本発明の実施形態による第１噴霧器の斜視図を示している。本発明の実施形態による第２噴霧器の斜視図を示している。図５に図示された噴霧器の流入口側の図を示している。図５に図示された噴霧器の流出口側の図を示している。本発明の実施形態による第３噴霧器の斜視図を示している。図２に示された既知の噴霧器の燃焼空気流パターンを示している。図２に示された既知の噴霧器の燃焼空気流パターンを示している。図８に示された噴霧器の燃焼空気流パターンを示している。図８に示された噴霧器の燃焼空気流パターンを示している。本発明の実施形態による第４噴霧器を示している。

ここで添付図面を参照しながら本発明について説明する。

図４は、本発明の第１実施形態による噴霧器１１０を図示している。噴霧器１１０は、近端部１０２、遠端部１０４、及び本体１０６を有する。本体１０６は、噴霧器１１０内で、内部で燃料が霧化される霧化領域１０８を画定する。

噴霧器１１０の近端部１０２は、図１乃至図３を参照しながら説明したように、少なくとも１つの第１流入口すなわち典型的には複数の第１流入口（図示されていない）を有する。少なくとも１つの第１流入口は、燃料が噴霧器１１０内部の霧化領域１０８へ入り込むことを可能にするように構成される。噴霧器１１０の近端部１０２は、図１乃至図３を参照しながら説明したように、少なくとも１つの第２流入口すなわち典型的には複数の第２流入口（図示されていない）を有する。少なくとも１つの第２流入口は、霧化媒体-たとえば蒸気又は圧縮ガス（たとえば圧縮空気）-が噴霧器１１０内部の霧化領域１０８へ入り込むことを可能にするように構成される。霧化媒体の目的は、燃料と霧化媒体が霧化領域１０８の内部で互いに接しているときに、燃料を細分化することである。換言すると、霧化媒体は、燃料を「霧化」する。第１流入口と第２流入口は、第１流入口を介して霧化領域１０８へ入り込む燃料、及び、第２流入口を介して霧化領域１０８へ入り込む霧化媒体を、互いに向かうように案内することで、燃料を霧化するように構成される。

噴霧器１１０の遠端部１０４は、霧化された燃料の噴霧体が噴霧器１１０を飛び出す際に通り抜ける少なくとも１つの流出口１２６すなわち典型的には複数の流出口１２６を有する。図４に図示された噴霧器１１０は７の流出口１２６を有する。流出口１２６は、燃焼器（図示されていない）の１次燃焼領域と流体をやり取りする。霧化された燃料の噴霧体は典型的には、一旦流出口１２６を介して噴霧器１１０を飛び出すと、１次燃焼領域へ入り込む。

図４に図示されているように、流出口１２６は、噴霧器の遠端部１０４の外側表面から、典型的には様々な方位で突出する。換言すると、噴霧器１１０は、図４に図示されているように、外側表面１２８内で少なくとも１つの流出口と少なくとも１つの他の流出口との間に、すなわち、流出部１２６を実質的に取り囲む表面削除部１３０を有する。表面削除部１３０は、チャネル、溝、切込み、凹部、又はくぼみ部の形態をとる。図４に図示された実施形態では、流出口１２６は、遠端部１０４の外側表面１２８から突出する。これにより、ドリル又はミルによって開けられた単純な「孔」の構成−たとえば図１乃至図３に図示されているような構成−と比較して、流出口１２６間での燃焼空気流を良好にすることが可能となる。図４に図示された実施形態では、流出口は、内側断面を画定する孔又は口径１３２及び外側断面を画定する管１３４（つまり流出口の「本体」）を有する。

図５乃至図７は、本発明の実施形態による他の噴霧器２１０を示している。噴霧器２１０は、近端部２０２、遠端部２０４、及び本体２０６を有する。本体２０６は、噴霧器２１０内部で、内部で燃料が霧化される霧化領域２０８を画定する。

噴霧器２１０の近端部２０２は、（図６に図示されているような）少なくとも１つの第１流入口２２０すなわち典型的には複数の第１流入口２２０を有する。少なくとも１つの第１流入口２２０は、燃料が噴霧器２１０内部の霧化領域２０８へ入り込むことを可能にするように構成される。噴霧器２１０の近端部２０２は、（図６に図示されているような）少なくとも１つの第２流入口２２２すなわち典型的には複数の第２流入口２２２を有する。少なくとも１つの第２流入口２２２は、霧化媒体−たとえば蒸気又は圧縮空気（たとえば圧縮空気）−が噴霧器２１０内部の霧化領域２０８へ入り込むことを可能にするように構成される。図６に図示された噴霧器２１０は７の第１流入口２２０と７の第２流入口２２２を有する。霧化媒体の目的は、燃料と霧化媒体が霧化領域２０８の内部で互いに接しているときに、燃料を細分化することである。換言すると、霧化媒体は、燃料を「霧化」する。第１流入口２２０と第２流入口２２２は、第１流入口２２０を介して霧化領域２０８へ入り込む燃料、及び、第２流入口２２２を介して霧化領域２０８へ入り込む霧化媒体を互いに向かうように案内することで、燃料を霧化するように構成される。

図６に図示されているように、第１流入口２２０は、第２流入口２２０の外側で放射状に設けられる。それに加えて、図６に図示された典型的実施形態では、前記第１流入口２２０及び前記第２流入口２２２は、非円形断面−たとえば正方形、長方形、又は曲率を有する断面−を有する孔を備えてよい。任意の他の適切な断面形状が用いられてもよい。非円形の第１流出口及び／又は第２流出口は有利である。なぜなら前記非円形の第１流出口及び／又は第２流出口によって、霧化媒体と燃料は、従来のドリル又はミルによって開けられた円形の孔を用いるよりも大きな接触表面積にわたって互いに接することが可能となるからである。この結果、典型的には噴霧器の流出口と流体をやりとりする燃焼器内での良好な霧化が実現され、かつ、霧化された燃料と燃焼空気との間での接触表面積が大きくなる。従って非円形の第１流入口及び／又は第２流入口を用いることで、燃焼器は、許容可能な燃焼器の性能を維持しながら、従来の噴霧器を用いて可能な負荷の範囲よりも、はるかに広い負荷の範囲にわたって動作することが可能となる。それに加えて、霧化媒体と燃料との間での接触表面積が増大することで、流出口（以降を参照のこと）は、液滴のサイズに有害な影響を有することなく、任意の所望のパターンで霧化された燃料の液滴をより十分に供給するような形状をとることが可能となる。その結果噴霧器と該噴霧器に係る燃焼器の適応性及び耐久性が改善される。

図５と図７に図示されているように、噴霧器２１０の遠端部２０４は、霧化された燃料の噴霧体が噴霧器２１０を飛び出す際に通り抜ける少なくとも１つの流出口２２６すなわち典型的には複数の流出口２２６を有する。図５と図７に図示された噴霧器は７の流出口を有する。流出口２２６は、燃焼器（図示されていない）の１次燃焼領域と流体をやり取りする。霧化された燃料の噴霧体は典型的には、一旦流出口２２６を介して噴霧器２１０を飛び出すと、１次燃焼領域へ入り込む。

図５と図７に図示されているように、流出口２２６は、噴霧器の遠端部２０４の外側表面２２８から、典型的には様々な方位で突出する。換言すると、噴霧器２１０は、図５と図７に図示されているように、外側表面２２８内で少なくとも１つの流出口２２６と少なくとも１つの他の流出口２２６との間に、すなわち、流出部２２６を取り囲む表面削除部２３０を有する。表面削除部２３０は、チャネル、溝、切込み、凹部、又はくぼみ部の形態をとる。図５と図７に図示された実施形態では、流出口２２６は、遠端部２０４の外側表面２２８から突出する。これにより、ドリル又はミルによって開けられた単純な「孔」の構成−たとえば図１乃至図３に図示されているような構成−と比較して、流出口２２６間での燃焼空気流を良好にすることが可能となる。

図５と図７に図示された実施形態では、流出口は、内側断面を画定する孔又は口径２３２及び外側断面を画定する管２３４（つまり流出口の「本体」）を有する。内側断面と外側断面は、非円形（たとえば正方形、長方形、曲率を有する形状、又は任意の他の適切な形状）で、かつ、流出口２２６間での燃焼空気流を改善する形状をとる。

図８は、本発明の実施形態による他の噴霧器３１０を示している。噴霧器３１０は、近端部３０２、遠端部３０４、及び本体３０６を有する。本体３０６は、噴霧器３１０内部で、内部で燃料が霧化される霧化領域３０８を画定する。

噴霧器３１０の近端部３０２は、少なくとも１つの第１流入口すなわち典型的には複数の第１流入口を有する（図示されていない）。少なくとも１つの第１流入口２２０は、燃料が噴霧器３１０内部の霧化領域３０８へ入り込むことを可能にするように構成される。噴霧器３１０の近端部３０２は、少なくとも１つの第２流入口すなわち典型的には複数の第２流入口を有する（図示されていない）。少なくとも１つの第２流入口は、霧化媒体−たとえば蒸気又は圧縮空気（たとえば圧縮空気）−が噴霧器３１０内部の霧化領域３０８へ入り込むことを可能にするように構成される。第１流入口及び第２流入口は、図１乃至図３に図示されているように円形であってよいし、又は、図６に図示されているように非円形であってもよい。霧化媒体の目的は、燃料と霧化媒体が霧化領域３０８の内部で互いに接しているときに、燃料を細分化することである。換言すると、霧化媒体は、燃料を「霧化」する。第１流入口と第２流入口は、第１流入口を介して霧化領域３０８へ入り込む燃料、及び、第２流入口を介して霧化領域３０８へ入り込む霧化媒体を互いに向かうように案内することで、燃料を霧化するように構成される。上述したように、第１流入口は、第２流入口の外側で放射状に設けられる。

図８に図示されているように、噴霧器３１０の遠端部３０４は、霧化された燃料の噴霧体が噴霧器３１０を飛び出す際に通り抜ける少なくとも１つの流出口３２６すなわち典型的には複数の流出口３２６を有する。図８に図示された噴霧器は７の流出口を有する。流出口３２６は、燃焼器（図示されていない）の１次燃焼領域と流体をやり取りする。霧化された燃料の噴霧体は典型的には、一旦流出口３２６を介して噴霧器３１０を飛び出すと、１次燃焼領域へ入り込む。

図８に図示されているように、図８に図示されているように、流出口３２６は、噴霧器の遠端部３０４の外側表面３２８から、典型的には様々な方位で突出する。換言すると、噴霧器３１０は、図８に図示されているように、外側表面３２８内で少なくとも１つの流出口３２６と少なくとも１つの他の流出口３２６との間に、すなわち、流出部３２６を取り囲む表面削除部３３０を有する。表面削除部３３０は、チャネル、溝、切込み、凹部、又はくぼみ部の形態をとる。図８に図示された実施形態では、流出口３２６は、遠端部３０４の外側表面３２８から突出する。これにより、ドリル又はミルによって開けられた単純な「孔」の構成−たとえば図１乃至図３に図示されているような構成−と比較して、流出口３２６間での燃焼空気流を良好にすることが可能となる。

図８に図示された実施形態では、流出口は、内側断面を画定する孔又は口径３３２及び外側断面を画定する管３３４（つまり流出口の「本体」）を有する。内側断面と外側断面は、非円形（たとえば正方形、長方形、曲率を有する形状、又は任意の他の適切な形状）で、かつ、流出口３２６間での燃焼空気流を改善する形状をとる。図８に図示された実施形態では、内側断面は、霧化された燃料の噴霧パターンを改善する曲率を有するスロット形状である。それに加えて、外側断面は、流出口３２６間での燃料空気の流れを顕著に改善する「滴形状」又は「翼形状」である。遠端部の外側表面は、流出口の周辺及び／又は流出口間での空気流を（たとえば均一となるように）制御するような形状にされる。換言すると、遠端部の外側表面は、流出口の周辺及び／又は流出口間での空気流を（たとえば均一となるように）案内するような形状にされる。具体的には、遠端部の外側表面は、空気流を渦巻きパターンとなるように案内するような形状にされる。

図９乃至図１２は、ｉ）噴霧器の遠端部から突出する流出口を供し、かつ／あるいは、ｉｉ）非円形断面を有する流出口を供することによって実現される流出口付近での改善された空気流を示す空気流の図を示している。図９及び図１０は、図１乃至図３に示された従来の噴霧器１０の空気流の図を示している。図１乃至図３に示された従来の噴霧器１０では、流出口２６が単純にドリル又はミルによって開けられた孔である。図１０は図９の中心の拡大図である。図１１と図１２は、図８に図示された噴霧器３１０の空気流の図を示している。図１２は図１１の中心の拡大図である。図９及び図１０からわかるように、従来の噴霧器１０にわたる空気流は概して、噴霧器１０の面にわたって単一の方向で、かつ、外側へ放射する。燃焼器と併用されるとき、これにより炎の前面が偏ってしまう。炎の前面が偏ることで、高ターンダウン動作（つまり霧化媒体に対する燃料の比が低い）下で不安定な状態が生じる。対照的に、図１１と図１２は、図８に図示された噴霧器３１０にわたる空気流が、噴霧器３１０の中心へ流入する強い速度プロファイルを有することを示している。噴霧器３１０の面にわたって中心へ向かう均等な渦が存在する。これにより、燃焼器内での炎の底部で均等な燃焼空気流が供され、その結果、高ターンダウン動作下でさえも安定した状態が供される。

図１３は、本発明の実施形態によるさらなる噴霧器４１０を示している。噴霧器４１０は図８に図示された噴霧器３１０と同一である。ただし噴霧器４１０の近端部３０２が、内部に設けられた凹部４５２を備える周辺スカート部４５０を有することは除く。スカート部４５０の内側表面は、接続手段４５４−たとえば内部ねじ山−を有する。これにより、燃焼器の他の素子−たとえば燃料及び／又は霧化媒体入力手段−への噴霧器４１０の接続が容易になる。１つ以上のワッシャ（図示されていない）−銅製ワッシャ−が、確実な接続を保証するために凹部内に供されてよい。

従来の噴霧器とは異なり、上で説明した本発明の実施形態による噴霧器は、３Ｄプリント法−たとえば付加製造技術（ＡＬＭ）−を用いて製造される必要があると考えられる。従来の方法と比較して、ＡＬＭは、噴霧器の特徴部−たとえば流出口間での削除部、突出する流出口、並びに、流入口及び／又は流出口の非円形形状−の形状及び寸法を非常に厳密に制御することを可能にする。これらの特徴部によってこそ、本発明の噴霧器は、従来の噴霧器と比較して顕著に改善された性能を有することを可能にする。任意の適切な材料が、噴霧器を構成するのに用いられてよい。典型的には金属又は金属合金−たとえばインコネル７１８又はコバルト・クロム−が用いられる。当業者は、任意の適切な材料も同様に用いられ得ることを理解する。

上述したように、既存の噴霧器は、最大で１５：１のターンダウンを供する。本発明による噴霧器は、ディーゼルオイルが燃料として用いられるときには４２：１のターンダウンを供し、かつ、ＨＦＯが燃料として用いられるときには２３：１のターンダウンを供することが示された。従って本発明は、既存の噴霧器よりも顕著にターンダウンを改善させ、その結果燃料及び動作コストを顕著に減少させる。

上述の実施形態では、燃料は典型的にはオイル又はオイルとガスの混合体である。たとえばオイルは、ディーゼルオイル、マリンガスオイル、低硫黄マリンガスオイル（ＬＳＭＧＯ）、重燃料オイル（ＨＦＯ）、超低硫黄重燃料オイル（ＵＬＳＨＦＯ）、又は任意の他の液体燃料であってよい。霧化媒体は典型的には、蒸気又は圧縮ガス（たとえば圧縮空気）である。しかし当業者は、任意の適切な燃料及び／又は霧化媒体も同様に用いられ得ることを理解する。燃料は典型的には、１．０Ｂａｒ・ｇ〜４０．０Ｂａｒ・ｇの範囲の圧力で噴霧器へ供給される。このとき霧化媒体は、燃料オイルの圧力に相関して供給される。

“Ｙ”型噴流噴霧器が上で具体的に説明されたが、説明した本発明の原理は、任意の他の適切な噴霧器の構成−たとえば“Ｆ”型噴流噴霧器−にも同様に適用され得る。これは当業者によって理解される。噴霧器１１０、２１０、及び３１０の任意の特徴は、上述の任意の他の噴霧器の任意の特徴と組み合わせられてよいことに留意して欲しい。本発明は、本発明の具体的実施形態を表す添付図面を参照しながら典型的な実施形態について説明されてきた。本発明の多くの異なる実施形態が存在し、かつ、これらの実施形態はすべて、「特許請求の範囲」の請求項で規定された本発明の技術的範囲に属することに留意して欲しい。

１０従来の噴霧器、１２供給システム、１４内側管、１６外側管、１８管スペーサ、２０第１流入口、２２第２流入口、２４噴霧体、２６流出口、１０２，２０２，３０２近端部、１０４，２０４，３０４遠端部、１０６，２０６，３０６本体、１０８，２０８，３０８霧化領域、１１０，２１０，３１０，４１０噴霧器、１２６，２２６，３２６流出口、１２８，２２８，３２８外側表面、１３０，２３０，３３０表面削除部、１３２孔、１３４管、２２０第１流入口、２２２第２流入口、３３２孔、３３４管、４５０スカート部、４５２凹部、４５４接続手段。

Claims

燃焼器用の噴霧器であって：
霧化領域；
燃料及び／又は霧化媒体を前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの流入口を有する近端部；
霧化された燃料が前記霧化領域を飛び出すことを可能にするように構成される少なくとも１つの流出口を有して、外側表面は、空気流が前記少なくとも１つの流出口の周りを流れることを可能にする形状をとる遠端部、
を有する噴霧器。
請求項１に記載の噴霧器であって、
前記噴霧器の遠端部は、燃料が前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの第１流入口、及び、霧化媒体が前記霧化領域へ入り込むことを可能にするように構成される少なくとも１つの第２流入口を有する、
噴霧器。
請求項１又は２に記載の噴霧器であって、
前記噴霧器の近端部は複数の第１流入口を有する、
噴霧器。
請求項２又は３に記載の噴霧器であって、
前記噴霧器の近端部は複数の第２流入口を有する、
噴霧器。
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記噴霧器の遠端部は複数の流出口を有する、
噴霧器。
請求項５に記載の噴霧器であって、
前記遠端部の外側表面は、前記流出口間で空気が流れることを可能にするような形状をとる、
噴霧器。
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記少なくとも１つの流出口は、前記噴霧器の遠端部の外側表面から突出する、
噴霧器。
請求項７に記載の噴霧器であって、
前記流出口は、様々な方位で前記噴霧器の遠端部の外側表面から突出する、
噴霧器。
請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
少なくとも１つの流出口と少なくとも１つの他の流出口との間で空気が流れることを可能にするように、前記少なくとも１つの流出口と前記少なくとも１つの他の流出口との間にチャネル、溝、切込み、凹部、又はくぼみ部を有する、
噴霧器。
請求項１乃至９のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記少なくとも１つの流出口は、内側断面を画定する孔又は口径及び外側断面を画定する管を有する、
噴霧器。
請求項１０に記載の噴霧器であって、
前記内側断面及び／又は前記外側断面は非円形である、
噴霧器。
請求項１０又は１１に記載の噴霧器であって、
前記内側断面及び前記外側断面は非円形である、
噴霧器。
請求項１０乃至１２のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記内側断面は正方形、長方形、又は曲率を有する形状である、
噴霧器。
請求項１０乃至１３のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記外側断面は滴形状である、
噴霧器。
請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
（複数の）前記第１流入口は、（複数の）前記第２流入口の外側で放射状に設けられる、
噴霧器。
請求項１乃至１５のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
（複数の）前記第１流入口及び（複数の）前記第２流入口は、前記第１流入口を介して前記霧化領域へ入り込む燃料、及び、前記第２流入口を介して前記霧化領域へ入り込む霧化媒体を、互いへ向かうように案内することで、前記燃料を霧化するように構成される、
噴霧器。
請求項１乃至１６のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
内部に設けられた凹部を備える周辺スカート部を有する、噴霧器。
請求項１７に記載の噴霧器であって、
前記スカート部の内側表面が、たとえば内側ねじ山のような接続手段を有する、噴霧器。
燃焼器用の噴霧器であって：
霧化領域；
前記霧化領域へ燃料が入り込むことを可能にするように構成される第１流入口；
前記霧化領域へ霧化媒体が入り込むことを可能にするように構成される第２流入口；及び、
霧化された燃料が前記霧化領域を飛び出すことを可能にするように構成される流出口、を有し、
前記第１流入口、前記第２流入口、及び／又は前記流出口は、非円形断面を有する孔を備える、
噴霧器。
請求項１９に記載の噴霧器であって、
前記第１流入口、前記第２流入口、及び、前記流出口の少なくとも２つは、非円形断面を有する孔を備える、
噴霧器。
請求項１９又は２０に記載の噴霧器であって、
前記第１流入口、前記第２流入口、及び、前記流出口のすべては、非円形断面を有する孔を備える、
噴霧器。
請求項１９乃至２１のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記第１流入口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２２のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記第２流入口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２３のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記流出口は、正方形、長方形、又は曲率を有する断面を有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２４のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
複数の第１流入口をさらに有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２５のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
複数の第２流入口をさらに有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２６のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
複数の流出口をさらに有する、
噴霧器。
請求項１９乃至２７のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
（複数の）前記第１流入口は、（複数の）前記第２流入口の外側で放射状に設けられる、
噴霧器。
請求項１９乃至２８のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
（複数の）前記第１流入口及び（複数の）前記第２流入口は、前記第１流入口を介して前記霧化領域へ入り込む燃料、及び、前記第２流入口を介して前記霧化領域へ入り込む霧化媒体を、互いへ向かうように案内することで、前記燃料を霧化するように構成される、
噴霧器。
請求項１９乃至２９のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
内部に設けられた凹部を備える周辺スカート部を有する、噴霧器。
請求項３０に記載の噴霧器であって、
前記スカート部の内側表面が、たとえば内側ねじ山のような接続手段を有する、噴霧器。
請求項１乃至３１のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
付加製造技術（ＡＬＭ）を用いて作成される、
噴霧器。
請求項１乃至３２のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
金属又は金属合金を含む、
噴霧器。
請求項１乃至３３のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
インコネル７１８又はコバルト・クロムを含む、
噴霧器。
請求項１乃至３４のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記燃料はオイル又はオイルとガスの混合体を含む、
噴霧器。
請求項１乃至３５のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記燃料は、ディーゼルオイル、マリンガスオイル、低硫黄マリンガスオイル（ＬＳＭＧＯ）、重燃料オイル（ＨＦＯ）、超低硫黄重燃料オイル（ＵＬＳＨＦＯ）、又は任意の他の液体燃料を含む、
噴霧器。
請求項１乃至３６のうちいずれか一項に記載の噴霧器であって、
前記霧化媒体は、圧縮ガス（たとえば圧縮空気）又は蒸気を含む、
噴霧器。
燃焼領域；及び、
請求項１乃至３７のうちいずれか一項に記載の噴霧器、
を有する燃焼器であって、
前記噴霧器の流出口は、前記燃焼領域と流体をやりとりし、かつ、霧化された燃料を前記燃焼領域へ導入するように構成される、
燃焼器。
請求項３８に記載の噴霧器であって、
前記燃焼領域が一次燃焼領域である、
噴霧器。
請求項３８又は３９に記載の噴霧器であって、
前記燃焼領域を生成する燃焼安定化装置をさらに有する、
噴霧器。
請求項３８乃至４０のうちいずれか一項に記載の燃焼器であって、
ディーゼル燃焼器又はＨＦＯ燃焼器である、燃焼器。
実質的に発明の詳細な説明で説明され、かつ、添付図面に示された噴霧器。
実質的に発明の詳細な説明で説明され、かつ、添付図面に示された燃焼器。