JP2021127870A - バーナ装置用のスロート部材および縮流スワラ - Google Patents

Abstract

【課題】バーナ装置の大型化を招くことなくＴＤＲを大きくできるようにすること。【解決手段】バーナ装置１１のフレーム１２に着脱可能に接続されるタイプ１スロート部材６１は、フランジ６４が前記フレーム１２に接続された状態において、前記バーナ装置１１の風箱１３の内部空間と連通され、バーナ装置１１の火炎保持領域に供給される一次空気のための一次スロート１８を形成する内筒６２を備える。さらに、タイプ１スロート部材６１は、前記内筒６２の周囲に位置するとともに、二次空気用の給気口７３を有し、その給気口７３から前記火炎保持領域に供給される二次空気のための二次スロート７２を形成する外筒６３を備える。【選択図】図１０

Description

本発明は、ボイラに用いられるバーナ装置に対して着脱可能に接続されるようにしたスロート部材および縮流スワラに関するものである。

特許文献１には、小容量の油・ガス混焼バーナが開示されている。この特許文献１には、当該バーナに付加部品を設けることによって、小容量の油バーナを、小容量の油・ガス混焼バーナに組み替えることを可能にした技術が開示されている。

特開２０１７−６２０６６号公報

特許文献１に開示された小容量の油・ガス混焼小型バーナを中〜大型化（油・ガスともに燃焼量を大きくすること）すると、各部品の寸法が燃焼量の増大に伴って略比例的に大きくなるために、バーナ装置全体が大型化するおそれがある。

本発明は、バーナ装置全体の大型化を招くことなく、油・ガスともに燃焼量を大きくするとともに、ＴＤＲ（Turn Down Ratio：燃焼制御比率）をも大きくすることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明のバーナ装置用のスロート部材においては、バーナ装置のフレームに着脱可能に接続される接続部と、その接続部が前記フレームに接続された状態において、前記バーナ装置の風箱の内部空間と連通され、前記バーナ装置の火炎保持領域に供給される一次空気のための一次スロートを形成する内側スロート管と、その内側スロート管の周囲に位置するとともに、二次空気用の開口を有し、その開口から前記火炎保持領域に供給される二次空気のための二次スロートを形成する外側スロート管とを備えたことを特徴とする。

以上の構成においては、基本タイプスロート部材を給気口を有するタイプ１スロート部材に容易に交換できる。従って、給気口から二次空気を導入することによって、バーナ装置の過熱を防止できるとともに、ガス燃焼に二次空気を利用して、多量の燃料ガスを燃焼させることが可能となり、従来よりも最大燃焼量を上げることができる。従って、前記スロート部材を交換するだけで、バーナ装置の大型化を回避できるとともに、ＴＤＲを大きくすることができる。また、二次空気を一次空気とは別の経路において別のファンによって供給することも可能になるため、燃焼制御を適切かつ容易に行うことができるとともに、一次空気の一部を二次空気側に供給するようにすれば、二次スロート内の温度を適切に維持できる。

また、本発明の縮流スワラにおいては、バーナ装置のレジスタの中心軸線上の燃料供給管の先端に設置された燃料噴射ノズルの外周に支持される旋回流生成部材の上流側に一体にして形成される縮流スワラであって、その旋回流生成部材の中心部において上流側から下流側に向かって燃焼用空気が縮流して供給されるテーパ管と、そのテーパ管の内部に設けられ、テーパ管に対して同心軸上に位置する複数のベーンとを備えたことを特徴とする。

以上の構成の縮流スワラにおいては、従来の旋回流生成部材としてのスワラなどから発生する旋回流に加えて、中心軸上により発生する強力な旋回流によって、再循環領域内の旋回成分速度が上昇し、この結果、再循環量が多くなることによって保炎力が強化される。よって、燃料を小流量側まで絞ることが可能となり、ＴＤＲを大きくすることができる。

本発明によれば、バーナ装置全体の大型化を招くことなくＴＤＲを大きくできるという効果を発揮する。より具体的には、従来のバーナに追加部品を付加したり交換したりすることで、上記効果を発揮できる。従って、新たなバーナを設計するために、すべての部品を新しく設計する必要はなく、追加・取り換え部品のコストのみ追加となり、総コストを抑えることができるとともに、大型化にはならない。また、ユーザにとっては、追加部品や取り換え部品のみのコストで経費節減が可能となる。

バーナ装置の基本構成の斜視図。 バーナ装置の基本構成の断面図。 バーナ装置の基本構成の一部切断部分斜視図。 基本構成における機能付加ユニットの斜視図。 基本構成におけるスワラの斜視図。 基本構成におけるスワラ，アトマイザおよびガスノズルの位置関係を示す正面図。 基本構成における燃焼動作部を示す断面図。 （ａ）は基本構成におけるガスノズルの斜視図、（ｂ）は同じく断面図。 ガスノズルにおける開口の配置関係を示す正面図。 第１実施形態を示す一部破断側面図。 第１実施形態を示す正面図。 第１実施形態を示す断面図。 第２実施形態を示す一部破断側面図。 第２実施形態を示す断面図。 第３実施形態を示す一部破断側面図。 第３実施形態を示す断面図。 第４実施形態を示す一部破断側面図。 第５実施形態を示す一部破断側面図。 第６実施形態を示す一部破断側面図。 第４実施形態における第１の変更例を示す一部破断側面図。 第４実施形態における第２の変更例を示す一部破断側面図。 第４実施形態における第３の変更例を示す一部破断側面図。 第４実施形態における第４の変更例を示す一部破断側面図。

本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
（基本構成）
はじめに、図１〜図９において各実施形態の共通のバーナ装置の基本構成を説明する。

図１〜図３に示すように、バーナ装置１１のフレーム１２は風箱１３を有しており、その風箱１３内にはファン１４が設けられている。そして、モータ１５の駆動により、ファン１４が回転されて、吸気ダクト１６を介して風箱１３内に外部の空気が導入される。吸気ダクト１６内には同吸気ダクト１６の開閉用のダンパ１７が設けられている。

風箱１３の前壁の上部にはフレーム１２の一部を構成するスロート部材としての円筒状のレジスタ２１が前方に向かって突出されており、このレジスタ２１の内側は風箱１３の内部空間と連通されている。レジスタ２１は第１部分２１１と第２部分２１２とにより構成されている。レジスタ２１の先端開口がボイラの燃焼室２８に臨んでおり、この先端開口の部分が火炎保持領域２９になっている。そして、風箱１３内に導入された空気が後述の各実施形態の二次空気に対する一次空気としてレジスタ２１の内部を通って前記燃焼室２８内に供給される。

前記風箱１３およびレジスタ２１の内部にはステー４０を介して供給管４３が支持されており、この供給管４３の先端にはレジスタ２１の中心軸線１００（図７において図示）上において前記火炎保持領域２９に望む燃料噴射ノズルとしてのアトマイザ４４が支持されている。そのアトマイザ４４には供給管４３を介して液体燃料と空気、蒸気等の圧力気体よりなる噴霧媒体が供給される。液体燃料としては、Ａ重油，Ｂ重油，Ｃ重油，灯油，軽油，アルコール，バイオ燃料等が用いられる。そして、アトマイザ４４の先端の後述する噴射開口から噴出された液体燃料が霧化されて前記火炎保持領域２９の中心部に噴出される。

図２〜図４に示すように、前記レジスタ２１の第１部分２１１および第２部分２１２の対向端部のフランジ２２間には、機能付加ユニット３０が内筒４５、外筒４６および中間筒４７に共通のフランジ２２においてボルトおよびナットよりなる緊結部材２５を用いて接続されている。前記第１部分２１１，機能付加ユニット３０の内筒４５および第２部分２１２の内部がスロート（後述の一次スロート）になっている。内筒４５および外筒４６の内部にはガス流路を構成する環状室４８が形成されている。環状室４８には供給管５１が接続されており、この供給管５１を介して環状室４８にガス燃料が供給される。

図２および図４に示すように、環状室４８には複数本の（実施形態では５本）のガス供給管５２が基端部において接続されている。このガス供給管５２の基端部は円弧状の折り曲げ部によりほぼ９０度に屈曲されていて、この屈曲により各ガス供給管５２の先端側はスロート１８内において前記供給管４３の周囲に等間隔をおいて配置されている。また、各ガス供給管５２の先端には、前記火炎保持領域２９に臨むガスノズル５３が固着されている。このガスノズル５３の先端部における後述する複数の開口から燃料ガスが火炎保持領域２９に向かって噴出される。

図２，図５および図６に示すように、前記アトマイザ４４の外周には保炎のための旋回流生成部材としてのスワラ４２が取り付けられている。このスワラ４２は、内環５５，外環５６およびそれらの間に位置する複数枚のベーン５７を有している。ベーン５７は傾斜形状に形成されていて、スロート１８内の空気を図６に示す一方向１０４に旋回させて、その一方向１０４の旋回流を火炎保持領域２９に対して供給する。外環５６にはガスノズル５３を収容するための複数の凹部５８が等間隔をおいて形成されている。この凹部５８に収容されたガスノズル５３の先端部の突出によって、一方向１０４の旋回流の外側部分が一部弱められる反面、この弱められた外側部分の旋回流ａによって、ガス燃料の混合が促進される効果を有する。一方、この凹部５８の内側部分（凹部５８より中心軸線１００側の領域）においては、従来の旋回流が維持されており、この旋回流は、ガスノズル５３からのガスとアトマイザ４４からの液体燃料との混合を促進させる効果を持つ。ここで、スワラ４２において凹部５８の頂点（凹部５８の最奥部）を結ぶスワラ４２の内側部分の径を「有効旋回成分発生径Ｄｅ」、スワラ４２の外側部分の径を「外径Ｄｏ」と定義する。

なお、前記アトマイザ４４には着火用バーナ（図示しない）が付設されており、その着火用バーナのノズル（図示しない）から放出された燃料がイグナイタ（図示しない）の火花により着火され、その火炎により火炎保持領域２９内の燃料が燃焼される。

そして、図６および図７に示すように、吸気ダクト１６からの空気が風箱１３内に導入される。次いで、風箱１３からの空気はスロート１８を介して、スワラ４２内を通り、スワラ４２の前端面から火炎保持領域２９内に前記中心軸線１００を中心にして、図６に示す旋回流１４０として流れるとともに、外側から中心軸線１００側に流れ込む再循環流１０５となる。このとき、アトマイザ４４から中心軸線１００方向に沿って火炎保持領域２９内に燃料が噴霧される。これと同時に、前記のように、着火用バーナのノズルにおいてイグナイタにより液体燃料に着火される。そして、その火炎がアトマイザ４４からの燃料に伝播される。このため、前記旋回流１４０および再循環流１０５をともなう火炎が形成されて、ボイラが加熱される。このため、火炎保持領域２９内において、火炎が安定化した状態で、着火用バーナの作動が停止される。

図６に示すように、前記ガスノズル５３は、凹部５８内にその内周面との間にわずかの間隙を設けて収容されている。また、図７に示すように、ガスノズル５３は、その先端部が前記スワラ４２の前端開口面４２１から火炎保持領域２９側に突出している。

図８（ａ），（ｂ）および図９に示すように、ガスノズル５３の先端部には、その外周面に開口するひとつのパイロット火炎用の燃料ガスの開口（以下、パイロット開口という）６６が貫設されている。このパイロット開口６６は、前記中心軸線１００と平行な方向から見て（以下、正面視という）、ガスノズル５３の配設円１０１の半径方向の中心向きを指向している。従って、パイロット開口６６から中心軸線１００の方向に向けて燃料ガスが噴出される。このパイロット開口６６のガスノズル５３の中心軸線１０２に対する中心角θ１は、前記配設円１０１の半径線１０３に対してマイナス４５度〜プラス４５度の範囲内に設定され、この基本構成では０度に設定されている。

ガスノズル５３の先端部には、その外周面に開口するメイン火炎用の燃料ガスの第１開口６７と、メイン火炎用の燃料ガスの第２開口６８とが形成されている。第１開口６７は、前記中心軸線１０２を中心とした中心角θ２が前記半径線１０３に対して旋回流１４０へ１５度〜９０度の範囲内に位置している。基本構成では中心角θ２は３６度である。図６に示すように、第１開口６７は正面視において前記仮想配設円１０１の半径方向の中心向きで、前記のように旋回流１４０の前方方向を指向していて、その指向方向に燃料ガスが噴出される。従って、第１開口６７により、前記配設円１０１の半径方向内向きに形成される仮想半径線１０３と、配設円１０１の接線方向であって、スワラ４２による燃焼用空気，すなわち旋回流１４０の前方方向と同じ向きに形成される仮想接線との間の角度範囲内に第１開口６７によるガス燃料の噴出方向が設定されている。

第２開口６８は前記半径線１０３に対してガスノズル５３の中心軸線１０２を中心とした中心角θ３が９０度〜１８０度の範囲内に位置している。本実施形態では中心角θ３は１０８度である。第２開口６８は、正面視において前記配設円１０１の半径方向の反対向きにおいて、旋回流１４０の前方方向を指向していて、その指向方向にガスが噴出される。第２開口６８により、配設円１０１の半径方向外向きに形成される半径線１０３と、配設円１０１の接線方向であってスワラ４２による燃焼用空気，すなわち、旋回流１４０の前方方向と同じ向きに形成される仮想接線との間の角度範囲内に第２開口６８による燃料ガスの噴出方向が設定されている。

図６および図８（ｂ）に示すように、前記パイロット開口６６，第１開口６７および第２開口６８は、ガスノズル５３の軸方向において同位置に形成されるとともに、ガスノズル５３の中心軸線１０２を中心とした放射方向を指向しており、それら６６，６７，６８は同径である。また、前記パイロット開口６６，第１開口６７，第２開口６８および第３開口６９は、スワラ４２の前端開口面の前方に位置している。

図６，図８および図９に示すように、ガスノズル５３の先端部には、その先端に開口するメイン火炎用の燃料ガスの第３開口６９が貫設されている。第３開口６９は中心軸線１０２を中心とした半径線１０３の外向き側において中心角θ４がプラス４５度〜マイナス４５度の範囲内に位置している。この実施形態においては、θ４は０度である。従って、第３開口６９は、正面視において前記配設円１０１の半径方向の外向きを指向していて、第３開口６９により、前記ガスノズル５３の先端部からガスノズル５３の仮想配設円１０１の半径方向の外向き方向にガスが噴出される。

そして、ガスノズル５３から噴出される燃料ガスの全量のうちの略４０パーセントが第３開口６９から、それぞれ略２０パーセントがパイロット開口６６，第１，第２開口６７，６８から噴出されるように、各開口６６〜６９の内径が設定されている。

図９に示すように、パイロット開口６６，第１開口６７および第２開口６８は、火炎保持領域２９の前方方向を向いて、内方を指向し、それぞれ中心軸線１００と平行な軸線に対して傾斜している。これらの開口６６，６７，６８の軸線に対する傾斜角度はパイロット開口６６が最も大きく、第１開口６７，第２開口６８の順に小さくなっている。第３開口６９は、火炎保持領域２９の前方方向を向いて、外方を指向し、中心軸線１００と平行な軸線に対して傾斜している。

このバーナ装置１１は以下のように作用する。
バーナ装置１１の稼働時には、吸気ダクト１６からの空気が風箱１３内に導入されて、風箱１３からの空気はスロート１８を介して燃焼室２８内に流れる。そして、その空気には、スワラ４２内を通ることにより図６および図７に示す一方向への旋回力が付与されて、火炎保持領域２９内にスロート１８の図７に示す中心軸線１００を中心にして、燃焼室２８内において図６および図７に示す旋回流１４０として流れるとともに、その燃焼室２８の外側から中心軸線１００側に流れ込む再循環流１０５となる。このとき、アトマイザ４４から中心軸線１００方向に沿って火炎保持領域２９内に液体燃料が噴出される。あるいは、ガスノズル５３のパイロット開口６６より火炎保持領域２９内にガス燃料のみが噴出されてもよいし、前記液体燃料とガス燃料が同時に噴出されてもよい（同時混焼）。これと同時に、イグナイタにより液体燃料に着火される。そして、その火炎がアトマイザ４４やガスノズル５３からの燃料に伝播される。このため、前記旋回流１４０および再循環流１０５をともなう火炎が形成されて、ボイラが加熱される。

以上のように構成されたバーナ装置１１において、以下に述べる第１〜第３実施形態のようにタイプ１〜タイプ３のスロート部材６１，７１，７６を装着することができる。また、第４〜第６実施形態のように、タイプ１スロート部材６１を用いるとともに、前述した基本構成に変更を加えることができる。さらに、第５実施形態や第６実施形態のように、基本構成の旋回力生成部材に替えて、縮流スワラを用いることができる。これらの構成を採用することにより、バーナ装置１１全体の大型化を招くことなく、油・ガスともに燃焼量を大きくするとともに、ＴＤＲ（Turn Down Ratio：燃焼制御比率）をも大きくすることを可能にする。そこで、前記レジスタ２１と交換可能にした各種のスロート部材６１，７１，７６およびその関連構成について説明する。

（第１実施形態）
次に、図１０〜図１２に基づいて第１実施形態について説明する。
図１０〜図１２に示す第１実施形態の構成は、前述した基本構成のレジスタ２１の第２部分２１２がタイプ１スロート部材６１に交換された状態のバーナ装置１１を示すものである。このタイプ１スロート部材６１は、内側スロート管としての内筒６２および外側スロート管としての外筒６３と、その内筒６２および外筒６３の基端に固着されたフランジ６４とを備えている。内筒６２と外筒６３との間には二次スロート（以下、二次スロートという）７２が形成されている。なお、以後、基本構成の中心軸線１００側のスロート１８を一次スロート１８とし、この一次スロート１８内に供給される空気を一次空気という。

外筒６３には開口としての給気口７３が開口されており、この給気口７３には給気ダクト７４が二次スロート７２の接線方向において接続されている。給気ダクト７４には図示しないサブファンが接続されていて、このサブファンから給気口７３を介して二次スロート７２内に空気（以下、この空気を二次空気という）が供給される。そして、二次スロート７２内において前記旋回流１４０と同方向の旋回流が生じるように、前記給気口７３の位置が設定されている。

二次スロート７２の先端開口には旋回流生成部材としての二次スワラ７５が設けられている。この二次スワラ７５には、一次スワラ４２のベーン５７と同じ旋回方向を指向する複数枚の傾斜したベーン７５１が設けられている。そして、前記のように、二次スワラ７５を通る二次空気には前記旋回流１４０と同方向の旋回流１４０が形成される。

このため、第１実施形態においては、以下のように作用する。
すなわち、緊結部材２５の着脱により、基本構成のレジスタ２１の第２部分２１２に代えて、タイプ１スロート部材６１を接続部としてのフランジ６４において取り付けるとともに、緊結部材２５で固定すれば、二次空気が二次スロート７２内にその接線方向から導入される。そして、接線方向から導入された二次空気は、旋回流１４０と同方向への旋回をともないながら、二次スロート７２内を円周方向に流れる。さらに、二次空気は、二次スワラ７５によって旋回力が調整される。そして、二次空気は、一次スワラ４２による旋回流１４０と同方向に旋回しながら燃焼室２８側に移動され、燃焼室２８に供給される。

すなわち、第１実施形態においても、基本構成と対応する部分の構成の作用は前述のとおりと同じである。これに加えて、二次空気が二次スロート７２内に導入されることによって、燃焼用の総空気量が増えるため、一次空気で燃焼しきれなかった燃料分を燃焼させることで、燃焼量を増加させることが可能となる。また、二次スワラ７５による二次空気の旋回方向が、一次スワラ４２による一次空気の旋回方向と同方向であるため、燃料と空気との混合が促進され、燃焼量が多くなっても火炎長さは、燃焼量に比例して大きくなることを回避できる。

以上のように、前記各実施形態においては、以下の効果がある。
（１）基本タイプレジスタ２１を緊結部材２５の脱着によって給気口７３を有するタイプ１スロート部材６１に容易に交換できる。従って、二次空気を燃焼室２８内に導入できて、バーナ装置１１の過熱を防止できるとともに、ガス燃焼に二次空気を利用して、多量の燃料ガスを燃焼させることができて、最大燃焼量を上げることができる。このため、バーナ装置１１の大型化を回避できるとともに、ＴＤＲを大きくすることができる。よって、ボイルオフガスや低カロリーガスの燃焼処理が容易になるとともに、不活性ガスが混合されるバンカリングの際などにおいても混焼を適切に実行できる。

（２）二次空気を一次空気とは別の経路において別のファンによって供給できるため、燃焼制御を適切かつ容易に行うことができる。
（３）一次空気の一部を二次空気側に供給することによって二次スロート内の温度を適切に維持できて、過熱を防止できるとともに、適切な燃焼制御を実行できる。

（４）二次スロート７２の先端に、傾斜するベーン７５１よりなる二次スワラ７５が設けられているため、二次スロート７２内において旋回された二次空気の旋回速度を適切な速度に整流できる。従って、効率的な燃焼を可能にできて、短炎化を達成できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。
図１３および図１４に示すタイプ２スロート部材７１は、図１０〜図１２に示す前記タイプ１スロート部材６１の構成に近似しており、タイプ１スロート部材６１と同様に、内筒６２および外筒６３と、その内筒６２および外筒６３の基端に固着されたフランジ６４と、二次スワラ７５とを備えている。そして、このタイプ２スロート部材７１においては、内筒６２に複数の連通部６２１が設けられるとともに、二次スロート７２内に円筒状の隔壁７９が設けられている。このため、二次スロート７２内が外側室８０と内側室８１とに区画されており、それらの室８０，８１は二次スロート７２の先端側でつながっている。

第２実施形態のバーナ装置１１は以下のように作用する。第２実施形態においても、基本構成は第１実施形態と同じである。
このタイプ２スロート部材７１において、二次スロート７２の内側室８１の内圧が、一次スロート１８内の内圧よりも低い場合には、一次スロート１８内の一次空気の一部が連通部６２１を介して二次空気の一部として、二次スロート７２の内側室８１に導入される。そして、外側室８０および内側室８１の二次空気が二次スロート７２の先端部において合流して、二次スワラ７５を介して旋回および整流されながら燃焼室２８に供給される。

また、二次スロート７２の内側室８１の内圧が、一次スロート１８内の内圧と同等の場合には、一次空気の一部が二次空気として供給されることはほとんどない。
さらに、二次スロート７２の内側室８１の内圧が一次スロート１８内の内圧を上回った場合には、二次スロート７２内の円筒状の隔壁７９によって、二次空気が二次スロート７２の先端側へ案内されるために、空気が内筒６２の複数の連通部６２１から一次空気側へ流入することはほとんどなく、二次空気として燃焼室２８に供給される。

従って、小〜中負荷（従来の低〜最大負荷に相当）の燃焼を実施する場合には、サブファンからの二次空気の供給量を最低とするものの、サブファン側へ燃料ガスが逆流しない程度の内圧を保つようにする。そして、一次空気の内圧が二次空気の内圧を上回るように制御することで、燃焼量を従来と同等に調節できる。

また、中〜最大負荷（第２実施形態の燃焼量の増大分）の燃焼を実施する場合には、二次空気側の内圧を高くして、供給量を増すことによって、増加した燃料分の燃焼に必要な空気を二次空気として賄うことが可能となる。

また、前記第１実施形態において、給気ダクト７４を介して二次空気を供給するサブファンに何らかの異常が生じた場合や故障に至った場合には、同サブファンを停止し、給気ダクト７４を閉塞する。このような場合、二次空気の供給が停止するため、スロート１８内に供給された一次空気の一部が二次空気として内筒６２に複数の連通部６２１を介して供給される。この場合には、燃焼量（負荷）の制御を小〜中負荷にとどめるとともに、一次空気の供給量を上昇させて、空気過剰にして燃焼させることで、不完全燃焼を防止するとともに、二次空気側への排ガスの逆流を防止し、二次スロート７２の過熱を防止することができる。

従って、第２実施形態においては、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果がある。
（５）二次空気を接線方向に導入して旋回させることにより、二次スロートの長さを短くできて、小形化に寄与できるとともに、空気供給アンバランスを是正できる。また、連通部６２１が形成されていても、二次空気が接線方向に旋回されるため、二次空気が一次空気側に移動することを抑制できる。従って、効率的な燃焼を行うことができる。

（６）二次スロート７２内に隔壁７９が設けられているため、二次空気の一次側への移動をさらに抑制できる。
（７）二次空気を接線方向から導入することにより、二次スロート７２にも十分な量の空気を供給できて、一次スロート１８および二次スロート７２間における空気の偏在を回避することが可能になる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。
図１５および図１６に示す第３実施形態において、タイプ３スロート部材７６は、タイプ１スロート部材６１とほぼ同様な構成であるが、このタイプ３スロート部材７６は、開口７７を有し、この開口７７には二次ダクト７８の出口が接続されている。二次ダクト７８の入口７８１には図示しないファンが接続されている。二次ダクト７８には吸気ダクト（一次ダクト）１６に接続された分岐路８５が設けられており、この分岐路８５にはダンパ８６が設けられている。バーナ装置１１のその他の構成は、前記第１および第２実施形態と同様である。

前記第３実施形態のバーナ装置１１は以下のように作用する。
すなわち、通常の場合、燃焼用一次空気は、風箱１３内に設置された一次空気ファン１４によって一次スロート１８内に供給される。このとき、分岐路８５に設けられたダンパ８６は閉とされる。また、このとき、開口７７より燃焼用の二次空気が二次スロート７２に供給される。この状態において、バーナ装置１１が作動する。

ところが、風箱１３内の一次空気ファン１４の動作系が故障した場合には、風箱１３の一次空気ダンパ１７を閉とし、分岐路８５のダンパ８６を開とすることによって、二次空気として供給されていた空気の一部を一次空気として供給し、バーナ装置１１を作動させることが可能となる。

第３実施形態においては、以下の効果がある。
（８）ダンパ１７の開状態において、一次空気ファン１４が故障し、一次空気が供給できなくなった場合には、図示しない二次ファンによって一次空気を一次スロート１８に導入することができる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。
図１７に示すように、この第４実施形態は、タイプ１スロート部材６１を用いるとともに、バーナ装置１１の基本構成に変更を加えるものである。この第４実施形態以降の各実施形態においては、給気口７３を有するタイプ１スロート部材６１が設けられるが、図示されたタイプ１スロート部材６１においては、給気口７３を省略して図示する。

なお、この第４実施形態においては、基本構成のレジスタ２１の第２部分２１２の構成を適用することも可能である。
図１７に示すように、基本構成のバーナ装置１１においては、風箱１３内にステー８７を介して流量制御板８８ａが支持されている。流量制御板８８ａの中心軸の周りに絞り孔８８ｂが開口され、この絞り孔８８ｂを含む領域から軸方向に延設するように、絞り孔８８ｂの内径より大きいか、あるいは等しい内径Ｄｓの絞りスロート管８８が形成されている。この絞りスロート管８８はスワラ４２の直近まで延長することも可能であり、適宜、試験によって長さが決定される。絞りスロート管８８の長さ方向の中間部には、通気孔８９が透設されている。この通気孔８９から一次空気が絞りスロート管８８の外周側に漏れることによって、絞りスロート管８８の外周側に負圧領域を形成させないようにするとともに、ガスノズル５３が配置されているベーン領域への空気流速を小さくすることができる。この領域を通過する空気流速は、ガスノズル５３およびスワラ４２が燃焼熱で焼損しないように冷却が可能な速度および流量に保つように、適宜設計される。

そして、流量制御板８８ａの絞り孔８８ｂによって一次空気の流速が上昇し、同じく絞りスロート管８８の延びる長さにより、管内の一次空気の偏りが是正される。つまり、絞りスロート管８８の長さを適宜設定することによってガスノズル５３が配置されていないベーン領域である有効旋回成分発生径Ｄｅ内の領域に流速が大きく流量の多い空気を流入させることで、火炎基部の局所的な旋回力を向上させて、保炎力を向上させる。ひいては、小流量側への安定範囲が広がり、ＴＤＲが大きくなる。この場合、絞りスロート管８８の内径Ｄｓは、有効旋回成分発生径Ｄｅと同等もしくは小さな径（Ｄｅ≧Ｄｓ）とし、この内径Ｄｓが小さくなるほど中心軸近傍の旋回力が向上する。なお、ガスノズル５３を設置しない油専焼バーナなど、中心軸上に配置された燃料供給管から単一燃料を噴射する専焼バーナにおいては、少なくともスワラ４２の外径Ｄｏよりもこの内径Ｄｓを小さくすればよい（Ｄｏ≧Ｄｓ）。

第４実施形態においては、以下の効果がある。
（９）一次スロート１８内の流量制御板８８ａの絞り孔８８ｂと絞りスロート管８８により、一次スロート１８内の中心部近傍の流速を上げることができる。このため、火炎基部の局所的な旋回能力を向上して再循環領域の保炎力を向上できる。従って、ガス・油燃焼専焼およびガス・油混焼において燃焼量を絞ることが可能となり、その結果、ＴＤＲを大きくすることができる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。
図１８に示すように、この第６実施形態はタイプ１スロート部材６１を用いるとともに、基本構成に対して変更を加えるものである。

なお、この第５実施形態においては、基本構成のレジスタ２１の第２部分２１２の構成を適用することも可能である。
図１８に示す基本構成においては、一次スワラ４２の中心部、すなわちレジスタ２１の中心軸上に縮流スワラ９０が設けられている。この縮流スワラ９０は、一次スワラ４２の内環５５を先細りのテーパ状（テーパ管）にして、その内部に同テーパ管と同心軸上にベーン９０１を設けたことにより、燃焼用空気としての一次空気がこのテーパ管を上流側から下流側に向かって縮流しながら旋回流を発生させる。テーパ管は内環５５と一体であり、ベーン９０１は、一次スワラ４２の上流側に位置している。この縮流スワラ９０による旋回流１４０は、前記各実施形態の旋回流１４０と同方向である。

このため、本実施形態においては、縮流スワラ９０によって、中心軸近傍の旋回流をいったん縮流し、続いて火炎保持領域内で縮流された流れを放射状に開放することで中心部に強力な負圧領域を発生させることができる。従って、火炎基部の局所的な旋回力を向上させて、保炎力を向上させることができる。ひいては、小流量側への安定範囲が広がり、ＴＤＲが大きくなることを可能にする。

なお、この縮流スワラ９０の上流側の内径Ｄｃは、有効旋回成分発生径Ｄｅとよりも小さな径（Ｄｅ＞Ｄｃ）である。また、なお、ガスノズル５３を設置しない油専焼バーナなど、中心軸上に配置された燃料供給管から単一燃料を噴射する専焼バーナにおいては、縮流スワラ９０の内径Ｄｃはスワラ４２の外径Ｄｏよりも小さな径である（Ｄｏ＞Ｄｃ）。

第５実施形態では、以下の効果がある。
（１０）縮流スワラ９０により、一次空気をいったん絞って開放させるため、一次空気流の中心部に強力な負圧領域を形成することが可能となる。このため、火炎基部の局所的な旋回能力を向上して再循環領域の保炎力を向上できて、燃料を絞ることが可能となり、その結果、ＴＤＲを大きくすることができる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。
図１９に示すように、第６実施形態はタイプ１スロート部材６１を用いるとともに、バーナ装置１１の基本構成に変更を加えたものである。

なお、この第６実施形態においては、基本構成のレジスタ２１の第２部分２１２の構成を適用することも可能である。
図１９に示すように、本実施形態においても、第５実施形態と同様に縮流スワラを設けているが、一次スワラ４２のガスノズル５３が配置されていないベーン領域である有効旋回成分発生径Ｄｅ内において、縮流スワラ９０が設けられている。つまり、本実施形態の縮流スワラ９０においては、一次スワラ４２の中心部（レジスタ２１の中心軸上）の前面において、ベーン５７の配置領域をカバーするように、テーパ状の案内筒９１（テーパ管）がその基端において一体的に設けられることで、有効旋回成分発生径Ｄｅを基端として案内筒９１が一体に形成される。案内筒９１の基端は、一次スワラ４２の凹部５８の奥部（有効旋回成分発生径Ｄｅの円に最も接近する部分）に位置する。従って、有効旋回成分発生径Ｄｅ内において一次スワラ４２の前面から下流に向かって発生した旋回流をいったん絞り、次いで放射状に開放することで、強力な旋回流を発生させ、中心軸上に強力な負圧領域が形成される。したがって、火炎安定性が向上し、燃料を絞ることができるため、その結果、ＴＤＲを大きくすることができる。

なお、ガスノズル５３を設置しない油専焼バーナなど、中心軸上に配置された燃料供給管から単一燃料を噴射する専焼バーナにおいては、スワラ４２の外径を基端としてテーパの案内筒９１（テーパ管）を設けるようにしてもよい。

従って、第６実施形態においては、以下の効果がある。
（１１）一次スロート１８の中心部の旋回流速を有効に上げて、火炎基部の局所的な旋回力を向上させて保炎力を向上させたことで、小流量側への安定範囲が広がり、ＴＤＲを大きくすることができる。

（変更例）
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変更態様で具体化してもよい。そして、前記各実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・第４実施形態において、絞りスロート管８８の長さ方向の中間部に透設された通気孔８９を塞ぎ、これに替えて、第１の変更例である図２０に示すように、流量制御板８８ａの絞り孔８８ｂの周辺に通気孔８９を透設するようにしてもよい。このようにすれば、第４実施形態と同等な効果を奏する。

・第４実施形態において、流量制御板８８ａを絞りスロート管８８の入口部に設けているが、これに限定することなく、第２の変更例である図２１および第３の変更例である図２２に示すように、絞りスロート管８８の出口部に設けてもよいし、中間部に設けてもよい。このようにすれば、第４実施形態と同等な効果を奏する。

・第４実施形態において、絞りスロート管８８を通過する一次空気（燃焼用空気）の流速分布の偏りを是正するために、絞りスロート管８８を延設しているが、必要に応じて短くすることも可能である。

・第４実施形態において、一次空気（燃焼用空気）の流速分布の偏りがない場合には、第４の変更例である図２３に示すように、絞りスロート管８８を用いず、絞り孔８８ｂおよび絞り孔８８ｂの周辺に開口した通気孔８９を有する流量制御板８８ａを、スワラ４２の上流側に支持するようにしてもよい。このようにすれば、第４実施形態と同等な効果を奏する。

（他の技術的思想）
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
（Ａ）前記内側スロート管には一次スロートと二次スロートとを連通させるための連通部を形成し、前記二次スロートには、一次空気の流路と二次空気の流路とを区画する隔壁を設けた請求項１に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｂ）バーナ装置のフレームに着脱可能に接続される接続部と、
その接続部が前記フレームに接続された状態において、前記バーナ装置の風箱の内部空間と連通され、前記バーナ装置の火炎保持領域に供給される一次空気のための一次スロートを形成する内側スロート管と、
その内側スロート管の周囲に位置するとともに、前記火炎保持領域に供給される二次空気のための二次スロートを形成する外側スロート管と、
前記内側スロート管に設けられ、前記一次スロートと前記二次スロートとを連通させるための連通部と
を備えたバーナ装置用のスロート部材。

（Ｃ）前記二次スロートの先端開口には二次空気を旋回させるための二次空気用スワラを設けた請求項１，前記技術的思想（Ａ）項および（Ｂ）項のうちのいずれか一項に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｄ）バーナ装置の火炎保持領域に供給される燃焼用空気のためのスロートを形成するスロート管の内部に同心軸上に間隙をおいて支持されるとともに、当該燃焼用空気の流量を制御する流量制御板と、
その流量制御板の中心を貫通して開口される絞り孔と、
を備えたバーナ装置用のスロート部材。

（Ｅ）前記流量制御板の前記絞り孔の周辺には、通気孔が透設される、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｄ）項に記載のバーナ装置用のスロート部材。
（Ｆ）前記絞り孔の内径は、前記スロート管と同軸上に支持され、前記火炎保持領域に火炎を保持するための旋回力生成部材の外径よりも小径である、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｄ）項または（Ｅ）項に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｇ）前記絞り孔の内径は、前記スロート管と同軸上に支持され、前記火炎保持領域に火炎を保持するための旋回力生成部材において、有効旋回成分発生径と同径もしくは小径である、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｄ）項または（Ｅ）項に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｈ）記絞り孔を通して軸方向に延設する絞りスロート管を備えたことを特徴とする前記技術的思想（Ｄ）項または（Ｅ）項に記載のバーナ装置用のスロート部材。
（Ｉ）前記絞りスロート管の長さ方向の中間部側壁には、通気口が透設される、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｈ）請求項９に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｊ）前記絞りスロート管の内径は、前記スロート管と同軸上に支持され、前記火炎保持領域に火炎を保持するための旋回力生成部材の外径よりも小径である、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｈ）項または（Ｉ）項請求項９または請求項１０に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｋ）前記絞りスロート管の内径は、前記スロート管と同軸上に支持され、前記火炎保持領域に火炎を保持するための旋回力生成部材において、有効旋回成分発生径と同径もしくは小径である、ことを特徴とする前記技術的思想（Ｈ）項または（Ｉ）項請求項９または請求項１０に記載のバーナ装置用のスロート部材。

（Ｌ）前記縮流スワラの内径は、前記旋回力生成部材の外径よりも小径である、ことを特徴とする請求項２に記載の縮流スワラ。
（Ｍ）前記縮流スワラの内径は、前記旋回力生成部材の有効旋回成分発生径と同径もしくは小径である、ことを特徴とする請求項２に記載の縮流スワラ。

（Ｎ）バーナ装置のレジスタの中心軸線上の燃料供給管の先端に設置された燃料噴射ノズルの外周に支持される旋回流生成部材としてのスワラであって、
そのスワラの前面から下流に向かって供給される燃焼用空気が縮流するテーパ管が、そのスワラの外径位置を基端としてスワラと一体的に形成される、ことを特徴とする縮流スワラ。

（Ｏ）バーナ装置のレジスタの中心軸線上の燃料供給管の先端に設置された燃料噴射ノズルの外周に支持される旋回流生成部材としてのスワラであって、
そのスワラの前面から下流に向かって供給される燃焼用空気が縮流するテーパ管が、その有効旋回成分発生径を基端として前記スワラと一体に形成される、ことを特徴とする縮流スワラ。

１１…バーナ装置
１２…フレーム
１３…風箱
１８…一次スロート
２１…レジスタ
２９…火炎保持領域
４２…一次スワラ
４４…アトマイザ
５３…ガスノズル
５７…ベーン
６１…タイプ１スロート部材
６２…内筒
６３…外筒
６４…フランジ
７１…タイプ２スロート部材
７２…二次スロート
７３…給気口
７５…二次スワラ
７６…タイプ３スロート部材
７９…隔壁
９０…縮流スワラ
６２１…連通部
７５１…ベーン

Claims (2)

1. バーナ装置のフレームに着脱可能に接続される接続部と、
   その接続部が前記フレームに接続された状態において、前記バーナ装置の風箱の内部空間と連通され、前記バーナ装置の火炎保持領域に供給される一次空気のための一次スロートを形成する内側スロート管と、
   その内側スロート管の周囲に位置するとともに、二次空気用の開口を有し、その開口から前記火炎保持領域に供給される二次空気のための二次スロートを形成する外側スロート管と
   を備えたバーナ装置用のスロート部材。
2. バーナ装置のレジスタの中心軸線上における燃料供給管の先端に設置された燃料噴射ノズルの外周に支持される旋回流生成部材の上流側に一体にして形成される縮流スワラであって、
   その旋回流生成部材の中心部において上流側から下流側に向かって燃焼用空気が縮流して供給されるテーパ管と、
   そのテーパ管の内部に設けられ、テーパ管に対して同心軸上に位置する複数のベーンと、
   からなる縮流スワラ。

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