JP6302886B2 - バーナ装置用の機能付加装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、既存のバーナ装置に対して、油とガスとを混合燃焼（以下、混焼という）させたり、燃焼能力を向上させたりする機能等の新たな機能を付加するために、そのバーナ装置に取り付けられる機能付加装置に関する。

特許文献１には、混焼機能を有するバーナ装置が開示されている。すなわち、この特許文献１のバーナ装置には、油燃焼バーナ（以下、油バーナという）と、ガス燃焼バーナ（以下、ガスバーナという）とが装備されている。

特開２００６−２９７６３号公報

特許文献１のバーナ装置は、前述のように、２種類の燃料を混焼させる機能を有する。このような、機能が不要な場合は、いずれか一方の燃料を燃焼させるためだけのシンプルな単機能の構成が採用される。しかしながら、バーナ装置としての能力の要求がアップした場合や、排気ガス規制が強化された場合等には、それらの要求を満たすための構成が必要になるが、単機能で、既存のシンプルなバーナ装置にこの構成を付加することはきわめて困難である。

本発明の目的は、上記技術の問題点を解消し、既存のバーナ装置であっても、そのバーナ装置に対して容易に機能アップを図ることができるように改造することを可能にしたバーナ装置用の機能付加装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明においては、バーナ装置の筒状のレジスタに着脱可能に接続される接続部と、その接続部に支持され、前記レジスタ内の燃焼領域に配置される燃料ノズルと、前記接続部の外周側に設けられ、前記燃料ノズルに連通する連通管とを備え、前記接続部を前記レジスタに接続した状態で、前記連通管から燃料ノズルを介して前記燃焼領域に燃料を供給できるようにしたことを特徴とする。

以上の構成においては、前記接続部をバーナ装置のレジスタに接続すれば、新規の燃料ノズルがレジスタ内に配置される。従って、バーナ装置の既設のノズルと併せて新規のノズルから燃料を供給することができ、混焼や燃焼能力向上が可能となる。

本発明によれば、既設のボイラに取り付けることにより混焼機能を付加できたり、燃焼能力を向上できたりするという効果がある。

バーナ装置の斜視図。 バーナ装置の一部切断斜視図。 燃焼部の断面図。 スワラの正面図。 第１実施形態の機能付加装置の斜視図。 第１実施形態の機能付加装置を取付けたバーナ装置の斜視図。 第１実施形態の機能付加装置を取付けたバーナ装置の一部切断斜視図。 スワラの斜視図。 ガスバーナの機能を示す正面図。 ガスバーナの斜視図。 ガスバーナの断面図。 ガスバーナの正面図。 第１実施形態の変更例を示す断面図。 図１とは異なる構成のバーナ装置の斜視図。 バーナ装置の一部切断斜視図。 スワラの斜視図。 バーナユニットの斜視図。 スワラ部分の正面図。 スワラ部分の断面図。 第２実施形態の機能付加装置の斜視図。 第２実施形態の機能付加装置を取り付けたバーナ装置の斜視図。 第２実施形態の機能付加装置を取り付けたバーナ装置の一部切断斜視図。

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。
（第１実施形態）
以下、図１〜図１２に基づいて第１実施形態について説明する。

はじめに、機能付加装置７１（図５参照）が取り付けられていないバーナ装置の構成を説明する。
図１〜図３に示すように、バーナ装置３０の下部には同装置３０を安定状態で設置するための底板３０１が設けられている。バーナ装置３０の風箱３１の下部には吸気ダクト３１１が設けられており、この吸気ダクト３１１の内部には、ファン（図示しない）が設けられている。このファンは風箱３１の外部のモータ３４によって回転されて、外部の空気を吸気ダクト３１１の下部開口から吸い込んで風箱３１内に送り込む。

風箱３１の前壁３１２の上部には円筒状のレジスタ３２が前方に向かって突出されており、このレジスタ３２の内側は風箱３１の内部空間と連通されている。レジスタ３２は、先端に拡径部４２を有し、風箱３１の内部と連通されている。拡径部４２の内部が火炎保持領域３３になっている。レジスタ３２の先端部には取り付けフランジ４３が溶着され、この取り付けフランジ４３においてレジスタ３２がボイラの燃焼室９０に連結される。そして、風箱３１内に導入された空気がレジスタ３２内を通って拡径部４２から前記燃焼室９０内に供給される。

レジスタ３２は、その長さ方向の中間部において基端部側の第１部分３２１と先端部側の第２部分３２２とに分離されており、それらの対向端には連結フランジ４４が溶着されている。両連結フランジ４４は、ボルト４５とナット（図示しない）とによって気密状に連結されている。

前記レジスタ３２と対向する位置において風箱３１の後壁３１３には装着孔３１４が透設されている。その装着孔３１４を塞ぐように、前記後壁３１３の外側面には支持板４６が固定されている。支持板４６の中心部の支持筒４７にはメインステー３５がその軸方向に位置調節可能に挿入支持されている。メインステー３５の先端部は、ブラケット４８を介して前記レジスタ３２の先端部内面に当接状態で支持されている。

メインステー３５の先端には、前記レジスタ３２の中心軸上において前記火炎保持領域３３内に位置する油燃料ノズルとしてのアトマイザ３６が支持されている。そのアトマイザ３６には給油管３８を介して液体燃料が供給されるとともに、給気管３７を介して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３６の先端の噴油開口から噴出された液体燃料が同じくアトマイザ３６の先端の噴気開口からの圧力気体によって霧化されて前記火炎保持領域３３の中心部に噴出される。

前記メインステー３５の外周側にはメインステー３５と平行をなす円筒状のサブステー３９が固定され、その先端内部には着火用バーナ（図示しない）が支持されている。その着火用バーナには給油管（図示しない）を介して液体燃料が供給される。そして、着火用バーナのノズルから放出された液体燃料がイグナイタ（図示しない）の火花により着火され、その火炎が火炎保持領域３３内の燃料に伝播される。この場合の液体燃料としては、Ａ重油、軽油、灯油等が用いられる。

図２〜図４に示すように、前記メインステー３５の前端には保炎のための単焼用スワラ５１がその中心の取り付け部５２においてボルト５７により着脱可能に支持されている。取り付け部５２の外周には複数枚の螺旋形状の羽根５３が固定されている。羽根５３の先端には前記取り付け部５２と同心円上に位置する案内環５４が固定されている。案内環５４には収容筒５５が設けられ、この収容筒５５には前記サブステー３９の先端部が収容されている。

前記バーナ装置３０は以下のように作用する。
吸気ダクト３１１からの空気が風箱３１内に導入される。そして、風箱３１からの空気はレジスタ３２を介して、スワラ５１内を通り、スワラ５１の前端開口面５１１から火炎保持領域３３内に軸線１００を中心にして、旋回流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となる。このとき、アトマイザ３６から中心軸線１００方向に沿って火炎保持領域３３内に液体燃料が噴霧される。これと同時に、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３６からの燃料に伝播される0。このため、前記旋回流及び再循環流をともなう火炎が形成されて、ボイラが加熱される。なお、火炎保持領域３３内において、火炎が安定化した状態で、着火用バーナが停止される。

次に、図５に示す機能付加装置７１及びその関連構成について説明する。この場合、機能付加装置７１がバーナ装置３０に組み込まれた状態において、これらの構成を説明する。本実施形態の機能付加装置７１は小形のバーナ装置３０において実施することに適する。

図７及び図８に示すように、前記メインステー３５には前記単焼用スワラ５１に代えて同様な機能を有する保炎用の混焼用スワラ８５がボルト４５により着脱可能に取り付けられる。この混焼用スワラ８５は単焼用スワラ５１と同様に、取り付け部５２と、複数枚の螺旋形状の羽根５３と、羽根５３の先端に位置する案内環５４と、収容筒５５とを備えている。ただし、単焼用スワラ５１と異なり、混焼用スワラ８５は、案内環５４の複数個所（実施形態では５箇所）に凹部５６が形成されている。

図５〜図７に示すように、機能付加装置７１は、レジスタ３２の第１部分３２１と第２部分３２２との間に介在されるものである。すなわち、機能付加装置７１は、接続部７２と、導入部７３と、供給部７４とによって構成されている。

前記機能付加装置７１の接続部７２は、レジスタ３２と同径の内筒７５と、その内筒７５の外周側に供給室としての環状室７６を隔てて位置する中間筒７７と、その中間筒７７の外周側に外側室７８の間隔を隔てて位置する外筒７９とを備え、それらの各筒７５，７７，７９は同心状に配置されている。また、接続部７２は、前記各筒７５，７７，７９の両側に溶着された連結フランジ８０を備えている。連結フランジ８０にはボルト４５を通すための孔８２が透設されている。そして、連結フランジ８０がレジスタ３２の連結フランジ４４に接合された状態において、ボルト４５により固定されている。

前記内筒７５には前記供給部７４を構成する複数本（実施形態では５本）のガス供給管６３が基端部６４において固定されており、このガス供給管６３は前記環状室７６に連通されている。基端部６４は円弧状の折り曲げ部により９０度に屈曲されていて、この屈曲により各ガス供給管６３の先端側は平行に配置されている。また、各ガス供給管６３の先端には、ガスノズル６５がネジを介して着脱可能に固着されている。

前記中間筒７７には前記導入部７３を構成する導入管８３が固定されており、この導入管８３は前記環状室７６に連通されている。外筒７９には吸引管８４が固定されており、この吸引管８４は外側室７８に連通されている。そして、導入管８３はガス供給源（図示しない）に接続され、このガス供給源からのガスが環状室７６及びガス供給管６３を介してガスノズル６５に供給される。なお、環状室７６等においてガスの漏洩が生じた場合は、その漏洩ガスが吸引管８４を介して吸引装置（図示しない）に吸引される。

本実施形態においては、図９に示すように、各ガスノズル６５は前記中心軸線１００を中心とした仮想配設円１０１上において相互間隔をおいた等ピッチで配置されている。ガスノズル６５の先端面６５２は円錐状に形成されている。前記仮想配設円１０１は前記ガスノズル６５の中心軸線１０２上を通る。

図７及び図９に示すように、前記ガスノズル６５は、混焼用スワラ８５の凹部５６内に凹部５６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。そして、ガスノズル６５のスワラ８５の内径側部分は、スワラ８５の外径面よりスワラ８５の径方向の内方に位置している。着火用バーナのノズルの先端は、収容筒５５内においてスワラ８５の前端の開口面８１１より後方に位置している。ガスノズル６５は、その先端部が前記開口面８１１から火炎保持領域３３側に突出している。

図１０〜図１２に示すように、ガスノズル６５の先端部には、その外周面６５１に開口するひとつのパイロット火炎用ガス開口（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）、図１２に示すように、前記仮想配設円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の方向に向けてガスが噴出される。このパイロット開口６６のガスノズル６５の中心軸線１０２に対する中心角θ１は、前記仮想配設円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、この実施形態では０度に設定されている。

図９〜図１２に示すように、ガスノズル６５の先端部には、その外周面６５１に開口するメイン火炎用ガス第１開口（以下、第１開口という）６７と、メイン火炎用ガス第２開口（以下、第２開口という）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に対してスワル流の前方方向１０４へ１５度〜９０度の範囲内に位置している。本実施形態では中心角θ２は３６度である。このため、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、かつスワル流の前方方向１０４を指向していて、その指向方向にガスが噴出される。従って、第１開口６７により、仮想配設円１０１の半径方向内向きに形成される仮想半径線１０３と、仮想配設円１０１の接線方向であって、スワラ８５による燃焼用空気，すなわちスワル流の前方方向１０４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６５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。従って、第２開口６８は、正面視において前記仮想配設円１０１の半径方向の反対向きにおいて、スワル流の前方方向１０４を指向していて、その指向方向にガスが噴出される。すなわち、第２開口６８により、仮想配設円１０１の半径方向外向きに形成される仮想半径線１０３と、該仮想配設円１０１の接線方向であってスワラ８５による燃焼用空気，すなわちスワル流の前方方向１０４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によるガス燃料の噴出方向が設定されている。

図９及び図１０に示すように、前記パイロット開口６６，第１開口６７及び第２開口６８は、ガスノズル６５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６５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、図３に示すように、前記パイロット開口６６，第１開口６７，第２開口６８及び第３開口６９は、スワラ８５の前端開口面８１１の前方に位置している。

図１０及び図１１に示すように、ガスノズル６５の先端部には、その先端面６５２に開口するメイン火炎用ガス第３開口（以下、第３開口という）６９が貫設されている。第３開口６９は中心軸線１０２を中心とした外向き半径線側において中心角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仮想配設円１０１の半径方向の外向きを指向していて、すなわち、第３開口６９により、前記ガスノズル６５の先端部からガスノズル６５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６５から噴出される全ガス燃料の全量のうちの略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３に示すように、側面視において、パイロット開口６６，第１開口６７及び第２開口６８は、再循環領域の下流の方向を向いて、内方を指向し、それぞれ中心軸線１００と平行な軸線１０５に対して傾斜している。これらの開口６６，６７，６８の軸線１０５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、再循環領域の下流の方向を向いて、外方を指向し、中心軸線１００と平行な軸線１０５に対して傾斜している。

機能付加装置７１を有しないバーナ装置３０において、油とガスの混焼が必要な場合は、機能付加装置７１が以下のようにして組み込まれる。
まず、レジスタ３２の先端の取り付けフランジ４３がボイラの燃焼室９０から外され、バーナ装置３０が所定の設置位置から作業位置に移動される。そして、レジスタ３２の連結フランジ８０のボルト４５及びナットが取り外されて、レジスタ３２の第２部分３２２が第１部分３２１から分離される。

この状態で、単焼用スワラ５１が混焼用スワラ８５と交換される。
次いで、機能付加装置７１の一方の連結フランジ８０をレジスタ３２の第１部分３２１の連結フランジ４４に接合させるとともに、ガス供給管６３を前方に向かって突出させて、その先端のガスノズル６５を混焼用スワラ８５の凹部５６内に位置させる。このようにすれば、ガス供給管６３のガスノズル６５がアトマイザ３６の周囲に位置する。そして、ガス供給管６３がレジスタ３２の第１部分３２１の内部に挿入されるように、第１部分３２１を機能付加装置７１の側部に位置させる。この状態で、レジスタ３２の連結フランジ４４と機能付加装置７１の連結フランジ８０とをボルト４５及びナットによって固定する。

そして、バーナ装置３０を燃焼室９０側の位置に移動させて、取り付けフランジ４３をボイラに連結する。この場合、バーナ装置３０は、レジスタ３２に機能付加装置７１が介在されて、レジスタ３２の長さが延長された分だけ機能付加装置７１の介在前より後退されたところに設置される。また、機能付加装置７１によってレジスタ３２が長くなった分だけ、アトマイザ３６を有するメインステー３５が前進移動される。

機能付加装置７１が組み込まれたバーナ装置３０の作用を説明する。
前述のように、レジスタ３２からスワラ５１内を通って火炎保持領域３３内にアトマイザ３６の中心軸線１００を中心にした旋回流が流れて、外側から中心軸線１００側に流れ込む再循環流が形成される。このとき、アトマイザ３６から中心軸線１００方向に沿って火炎保持領域３３内に液体燃料が噴霧されるとともに、着火用バーナのノズルと、ガスノズル６５のパイロット開口６６及び第１〜第３開口６７〜６９とからガス燃料が噴出される。そして、着火用バーナのノズルからの火炎がアトマイザ３６及びガスノズル６５からの燃料に伝播される。

このとき、火炎保持領域３３の中心部で、スワラ５１による旋回をともなう再循環流にのった火炎が形成され、このため、空気とアトマイザ３６及びガスノズル６５から噴出される燃料との混合が促進されて、この火炎によりアトマイザ３６及びガスノズル６５から噴出する燃料を安定して継続的に燃焼させることができる。

そして、本実施形態においては、以下の効果がある。
（１）機能付加装置７１がバーナ装置３０の円筒状のレジスタ３２に着脱可能に接続される接続部７２を備えている。接続部７２にはレジスタ３２内の燃焼領域に配置されるガスノズル６５が設けられ、外周側にはガスノズル６５にガスを供給する導入管８３が設けられている。そして、接続部７２をレジスタ３２に接続した状態で、導入管８３からガスノズル６５を介して燃焼領域にガス燃料が供給される。このため、機能付加装置７１をレジスタ３２に組み込むことにより、アトマイザ３６による燃焼機能に加えて、ガスノズル６５による燃焼機能を加えることができて、バーナ装置３０に混焼機能を付加できる。

すなわち、機能付加装置７１の組み込み状態においては、火炎保持領域３３の中心軸線１００上にアトマイザ３６が、その周囲にガスノズル６５が設けられるため、本実施形態の混焼用のバーナ装置３０を油とガスとを同時に燃焼できる油・ガス混焼用として使用できる。この場合、スワラ５１により形成された負圧域である再循環領域に、油火炎及びガス火炎が十分に保炎されて、安定した火炎が形成される。従って、油とガス燃料とにより、混焼運転において高ターンダウン比運転が可能で、しかも、コンパクトで安定した火炎を形成することができる。もちろん、アトマイザ３６及びガスノズル６５の双方からガスを供給しても同様な作用を得ることができる。

（２）接続部７２には、レジスタ３２の第１部分３２１と第２部分３２２との間に接続されてレジスタ３２の一部を構成するとともに、先端に前記ガスノズル６５を有するガス供給管６３を支持する内筒７５と、環状室７６を隔てて内筒７５の外周側に位置するとともに、導入管８３を支持する中間筒７７とが設けられている。そして、導入管８３からのガスが環状室７６を隔ててガス供給管６３に供給される。このため、コンパクトな構造の機能付加装置７１により、ガスが燃焼部に無理なく供給される。

（３）接続部７２の両側に、レジスタ３２の連結フランジ４４に連結される連結フランジ８０が設けられているため、機能付加装置７１をレジスタ３２に対してボルト４５により容易に連結できる。

（４）前記ガスノズル６５には、スワラ８５によって形成された再循環領域に向けてガス燃料が噴射されるパイロット開口６６が設けられ、このパイロット開口６６から噴射されるガス燃料によりパイロット火炎が形成される。また、ガスノズル６５には、前記パイロット火炎をもとにメイン火炎を形成するためのガス燃料が噴射される第１〜第３開口６７〜６９が設けられている。従って、従来構成とは異なり、パイロット火炎のためのガス燃料を供給するパイロットガスノズルとメインガスノズルとを別に設けることが不要となり、部品点数の削減による構成の簡素化と、スワラ５１の小径化による装置の小型化が可能となる。

（５）前記パイロット開口６６からのガス燃料の噴出方向を、前記ガスノズル６５の仮想配設円１０１の半径方向の中心向きにマイナス４５度〜プラス４５度の範囲内に位置するように設定した。この構成によれば、スワラ５１で形成される再循環領域に、パイロット開口６６から適量のガスを供給することにより、コンパクトで安定したパイロット用ガス火炎を形成することができる。従って、前述のように混焼用のバーナ装置全体の小型化に寄与できるとともに、低振動の混焼用のバーナ装置を得ることができる。

（３）特に、前記パイロット開口６６からのガス燃料の噴出方向を、前記仮想配設円１０１の半径方向の中心向きになるように設定した。この構成によれば、スワラ５１で形成される再循環領域に、前記パイロット開口６６からさらに適量のガスを供給することができて、安定したパイロット用ガス火炎を形成することができる。特に、ガス専焼運転においては、この効果は大きい。

（４）図３に示す側面視において、前記パイロット開口６６を前方に、かつ内方に傾斜した方向に指向させて、前記スワラ５１の燃焼用空気出口の開口面５１１の前方の位置から再循環流の下流の位置に向けてガスが噴出されるようにした。このため、スワラ５１の下流部に形成される再循環領域あるいはその付近に対し、パイロット開口６６から噴出したガス燃料が適度に供給されて、安定したガス火炎が形成される。

（５）前記のように、側面視において、スワラ５１の開口面５１１の前方の位置において前記パイロット開口６６の指向角度を前方に、かつ内方に傾斜させて、再循環領域の下流の位置に向けてガスが噴出するように開口した。このため、パイロット開口６６からのガス噴流が再循環領域の外周部から内側へ巻き込んで、好適にガス燃料が再循環領域に混入する。このため、再循環流が破壊されることはなく、コンパクトで安定した火炎が形成される。これに対し、側面視において、パイロット開口からのガス噴出方向を中心軸線１００に対し略垂直内向きにした場合には、再循環領域をガス噴流が貫通して、この循環流の一部が分断破壊される。このような場合には、火炎安定が阻害され、火炎の不安定化を招きやすくなる。本実施形態では、このような問題の発生を抑止できる。

（６）ガスノズル６５の先端部が前記開口面５１１から火炎保持領域３３側に突出している。このため、図３から明らかなように、ガス燃料を再循環領域にその外周側から内部に巻き込みやすくするための有効な位置にパイロット開口６６及び第１〜第３開口６７，６８，６９を容易に配置することができる。従って、コンパクトで安定した火炎の形成に寄与できる。

（７）パイロット開口６６がガスノズル６５の外周面６５１に開口されているため、火炎安定化のために、パイロット開口６６を中心軸線１００方向の下流向きに傾斜状態で指向させることが容易であって、コンパクトで安定した火炎の形成に有効かつ簡単に寄与できるようになる。

（８）前記第１開口６７により、ガスノズル６５の仮想配設円１０１の半径方向内向きに形成される半径線と、仮想配設円１０１の接線方向であって、スワラ５１による燃焼用空気の旋回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ガス燃料の噴出方向が設定されている。この構成によれば、スワラ５１で形成される再循環領域に、前記第１開口６７から適量のガスを供給することができるとともに、パイロット用ガス火炎の周囲に適量のガスを供給できて、長く延びたりすることなく、コンパクトにまとまった安定したパイロット用ガス火炎を形成することができる。

（９）第２開口６８が、仮想配設円１０１の半径方向外向きに形成される仮想半径線と、仮想配設円１０１の接線方向であってスワラ５１による燃焼用空気の旋回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を指向している。従って、第１開口６７からのガス噴出域を包囲するように第２開口６８からガスが再循環領域に向けて供給される。このため、前記と同様に、コンパクトに安定してまとまったメイン火炎を形成することができる。

（１０）第３開口６９が、前記ガスノズル６５の先端部において、ガスノズル６５の仮想配設円１０１の半径方向外向きで、かつ側面視において再循環領域の方向に開口されている。従って、スワラ５１の外側の空気の流れにガスが供給され、再循環領域の外側を包囲する火炎が形成される。このため、火炎保持領域３３の全体を有効に利用してまとまった火炎を形成できる。従って、コンパクトな火炎を高い効率のもとで形成できて、高効率運転可能なバーナ装置を大型化を招くことなく実現できる。

（１１）ガスノズル６５は、スワラ５１の外形よりも中心側に食い込んで位置する。従って、パイロット用ガスワラ前面に形成される再循環領域内へ混合しやすくなる。また、混焼用のバーナ装置の外形が小さくなり、小型化が可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１４〜図２２に基づいて第１実施形態と相違する部分を中心に説明する。

はじめに、バーナ装置３０の構成について説明する。このバーナ装置３０は、前記第１実施形態におけるバーナ装置３０とは構成が異なる。
すなわち、図１４及び図１５に示すように、風箱（図示しない）の内部にはバッファ室３１５が設けられており、その後壁にはガス供給源（図示しない）に連結された導入管８３が接続されている。この導入管８３を介してバッファ室３１５にガスが供給される。バッファ室３１５の後部には外側室３１６が隣接され、その外側室３１６には吸引装置（図示しない）に連結された吸引管８４が接続されている。そして、外側室３１６に漏洩されたガスが吸引管８４を介して吸引される。なお、前記風箱は、後部のフランジ３１８と前部の連結フランジ４４との間に設けられる。

バッファ室３１５の外周側の支持部３１７の前壁には複数本のステー５０を介してレジスタ３２が基端のフランジとしての支持環３２３において支持されている。レジスタ３２は前記第１実施形態と同様に第１部分３２４と第２部分３２５とを備え、両部分３２４，３２５は連結フランジ４４においてボルト４５及びナット（図示しない）によって連結されている。前記支持環３２３は第１部分３２４に取り付けられている。図１５及び図１６に示すように、第２部分３２５の前端には環状のスワラ（以下、外側スワラという）９１が設けられている。この外側スワラ９１には、第２部分３２５の前端を構成する外周リング９２と、内周リング９３と、この内周リング９３と外周リング９２との間に位置する複数枚の螺旋状をなす羽根９４とが設けられている。

図１５に示すように、先端においてアトマイザ３６を支持するメインステー３５はバッファ室３１５を貫通した状態で支持されている。アトマイザ３６からは、前記第１実施形態が実施されるバーナ装置３０と同様に、給油管３８を介して液体燃料が供給されるとともに、給気管３７を介して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、第１実施形態が実施されるバーナ装置３０と同様に、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３６の先端の噴油開口から噴出された液体燃料が同じくアトマイザ３６の先端の噴気開口からの圧力気体によって霧化されて前記火炎保持領域３３（図１９参照）の中心部に噴出される。

図１５及び図１６に示すように、メインステー３５に支持された混焼用スワラ（以下、本実施形態においては、内側スワラという）８５と前記外側スワラ９１との間には、環状の間隙９５が形成されている。この内側スワラ８５は第１実施形態の混焼用スワラ８５と同様に、取り付け部５２と、複数枚の螺旋形状の羽根５３と、羽根５３の先端に位置する案内環５４とを備えている。内側スワラ８５及び外側スワラ９１の羽根５３，９４は同方向を指向し、両者は協働して同方向に向かう旋回流を生じさせる。

前記着火用バーナ９６は、内側スワラ８５の切り欠き８５１を介して前方に突出されている。
図１５，図１７及び図１８に示すように、前記バッファ室３１５の前壁の内周側及び外周側には、それぞれ５本のガス供給管９７，９８が等間隔をおいて支持され、それらの先端にはそれぞれガスノズル（以下、それぞれ外周側ノズル及び内周側ノズルという）８８，９９が取り付けられている。外周側ノズル９９は内周側ノズル８８より太く、前記第１実施形態のガスノズル６５と同じ構成であり、同外周側ノズル９９のパイロット開口６６等の各開口の配置も第１実施形態のガスノズル６５と同様である。図１７及び図１９に示すように、内周側ノズル８８には、その先端部の周面にひとつの開口８８１が形成されている。この開口８８１はアトマイザ３６を中心とした半径線１０３上において中心方向を指向するとともに、前方に向かって中心軸線１００に対して３０〜６０度の角度の範囲内の方向を指向している。

外周側ノズル９９が前記間隙９５内に配置されるとともに、内周側ノズル８８は、内側スワラ８５の羽根５３の切り欠き８５１を介して前方に突出している。そして、バッファ室３１５からのガスがガス供給管９７，９８を介してノズル８８，９９に供給され、それらのノズル８８，９９の各開口６６等から燃焼室９０に向けて噴出される。

この実施形態のバーナ装置３０は以下のように作用する。
図１９から明らかなように、風箱３１内からの空気はレジスタ３２を介して、間隙９５及び内外のスワラ８５，９１内を通り、スワラ８５，９１の前端開口面から火炎保持領域３３を含む燃焼室９０内に軸線１００を中心にして、旋回流として流れるとともに、燃焼室９０内において外側から中心軸線１００側に流れ込む再循環流となる。そして、アトマイザ３６から中心軸線１００方向に沿って火炎保持領域３３内に液体燃料が噴霧されるとともに、着火用バーナにおいてイグナイタにより燃料に対する着火が行なわれる。そして、その火炎がアトマイザ３６からの燃料に伝播される。このため、前記旋回流及び再循環流をともなう火炎が形成される。この状態で、内外のノズル８８，９９からガスが噴出されて、燃焼室９０内において再循環流とともに火炎が形成され、ボイラが加熱される。

このバーナ装置３０においては、外周側ノズル９９に加えて、内周側のガスノズル８８が設けられているため、燃焼室９０へのガス供給量が多くなり、従って、第１実施形態が実施されるバーナ装置３０より大容量のボイラのためのバーナ装置３０として適している。

次に、図２０〜図２２に示す機能付加装置７１及びその関連構成について説明する。この場合、機能付加装置７１がバーナ装置３０に組み込まれた状態において、これらの構成を説明する。本実施形態の機能付加装置７１は、中型及び大型のバーナ装置３０において具体化することに適する。

図１６及び図１８に示すように、前記メインステー３５には前記内側スワラ８５に代えて同様な機能を有する別の形状の内側スワラ８５がボルト４５により着脱可能に取り付けられる。ただし、この内側スワラ８５は、内周側ノズル８８のための切り欠き８５１の数が増えている。

図５〜図７に示すように、機能付加装置７１は、レジスタ３２の第１部分３２４が取り外されて、その部分に取り付けられたものである。すなわち、機能付加装置７１は、接続部７２と、導入部７３と、供給部７４とによって構成されている。

前記機能付加装置７１の接続部７２は、レジスタ３２と同径の接続筒としての内筒７５と、その内筒７５の外周側に位置する外筒７９とを備え、それらの両筒７５，７９の間には供給室としての環状の環状室７６が形成されている。また、接続部７２は、前記各筒７５，７９の側端に溶着された連結フランジ８０及び支持環３２３を備えている。連結フランジ８０及び支持環３２３にはボルト４５を通すための孔（図示しない）が透設されている。そして、連結フランジ８０がレジスタ３２の連結フランジ４４に接合されるとともに、支持環３２３が風箱３１に接合された状態において、ボルト４５により固定されている。

前記内筒７５には前記供給部７４を構成する内外複数本（実施形態では外側及び内側に５本ずつ）のガス供給管９７１，９８１が基端部において固定されて、前記環状室７６に接続されている。この基端部６４は円弧状の折り曲げ部により９０度に屈曲されていて、この屈曲により各ガス供給管９７１，９８１の先端側は平行に配置されている。また、各ガス供給管９７１，９８１の先端には、燃料ノズルとしてのノズル８８，９９がネジを介して着脱可能に固着されている。

機能付加装置７１のこれらのノズル８８，９９は、バーナ装置３０の既設のノズル８８，９９と交互に配置される。外周側ノズル９９は、前記間隙９５内において、前記既設のノズル９９の間に配置され、図９に示すように、バーナ装置３０及び機能付加装置７１の各外周側ノズル９９は前記中心軸線１００を中心とした仮想配設円１０１上において相互間隔をおいたほぼ等ピッチで配置されている。内側のガスノズル８８は、前記既設のガスノズル８８と隣接するように内側スワラ８５内の切り欠き８５１内に配置され、各ガスノズル８８は前記中心軸線１００を中心とした仮想配設円１０６上に配置されている。機能付加装置７１の内周側ノズル８８及び外周側ノズル９９は既設のノズル８８，９９と同じ構成であって、各開口も同じ向きに配置される。

各ノズル８８，９９は、その先端部がスワラ８５，９１の開口面５１１から燃焼室９０側に突出している。
前記環状室７６には前記導入部７３を構成する導入管１８３が固定されており、この導入管１８３はガスの供給源（図示しない）と連通されている。そして、導入管８３からのガスが環状室７６及びガス供給管９７１，９８１を経て、各ノズル８８，９９の各開口から燃焼室９０に向かって噴出される。

機能付加装置７１が組み込まれたバーナ装置３０の作用は、外周側及び内周側ノズル８８，９９の数が増えた分だけ、燃焼室９０に対するガスの供給量が多量になり、バーナ装置３０として能力向上を果たすことができる。

本実施形態では、前記第１実施形態の効果に加えて以下の効果がある。
（１２）機能付加装置７１に外周側ノズル９９と内周側ノズル８８とを設けたことにより、燃焼室９０内に大量の燃料ガスを供給できて、中型及び大型のバーナ装置３０における実施に好適である。

（１３）バーナ装置３０に機能付加装置７１を取り付ければ、既設のノズル８８，９９に加えて内外１０基のノズル８８，９９が装備される。従って、異なる種類の燃料を燃焼させる混焼用のバーナ装置として機能させることができる。

（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。

・第１，第２実施形態において、２分割されていない一体構成のレジスタ３２を２分割されるように切断して、その切断された分割片間に機能付加装置７１を介在させてもよい。

・第１実施形態においては、機能付加装置７１を連結フランジ４４とフランジ８０との連結によってレジスタ３２に接続するようにしたが、他の連結構造を採用してもよい。例えば、図１３に示すように、連結フランジ８０に代えて同位置に側板８６を設け、その側板８６を溶接８７等によってレジスタ３２の第１部分３２１及び第２部分３２２に固定してもよい。

・第１，第２実施形態では、アトマイザ３６から油燃料、ガスノズル６５からガス燃料を放出して火炎を形成するようにしたが、アトマイザ３６やガスノズル６５の構成を適宜に変更して、燃焼される燃料を変更してもよい。つまり、燃焼領域に対する中心部及びその周囲からの油燃料とガス燃料との供給位置を入れ換えたり、中心部及びその周囲から供給される燃料を油燃料のみにしたり、逆にガス燃料のみにしたりすること。このようにすれば、バーナ装置３０に対して異なる燃焼態様や燃焼量等の新たな燃焼機能を付加することができる。

・第１，第２実施形態において、ガスノズル６５は円筒形に形成されてその断面形状が、円形に形成されている。これに限らず、ガスノズル６５が断面五角形，六角形，八角形等の多角形に形成されるように、角筒型にしてもよい。

・第１実施形態では、スワラ５１の外周に凹部５６が形成されて、ガスノズル６５がスワラ５１の外径位置より径方向の中心側に配置されている。ガスノズル６５のスワラ５１の径方向の位置は、前記第１実施形態よりさらに中心に近づくように変位されてもよく、前記外径位置から中心側に近づいた位置でスワラ５１の羽根５３を貫通してもよい。あるいは、凹部５６の円弧を浅くして、前記実施形態よりスワラ５１の外径側に変位したり、スワラ５１の外径位置から外側に配置したりしてもよい。また、第２実施形態において、内側スワラ８５の外周に凹部を形成してその内部にノズルを配置したり、外側スワラ９１の内周に凹部を形成してその内部にノズルを配置したりすること。

・前記第１，第２実施形態において、アトマイザ３６は、蒸気噴霧タイプのものが使用されているが、圧力空気噴霧型アトマイザ等の二流体噴射アトマイザでもよい。また、霧化媒体を使用しないガス噴出型のアトマイザが用いられてもよい。

・機能付加装置７１のノズル８８，９９の本数は５本単位に限らない。２〜４本，６本以上のいずれかの本数も可能である。
・パイロット火炎用ガス開口を前記中心角θ１内に位置するように複数設けてもよい。

第１，第２実施形態では、ノズル６５の先端部をスワラ５１の開口面５１１から火炎保持領域３３側に突出させたが、突出させなくてもよい。このように構成しても、ノズル６５がスワラ５１の外周に位置しているため、ガス燃料を再循環領域の外周部から内部に巻き込みやすい位置にパイロット開口６６及び第１〜第３開口６７，６８，６９を配置できる。

・第１，第２実施形態においては、前記パイロット開口６６，第１及び第２開口６７，６８を同径にしたが、これらの開口６６，６７，６８及び第３開口６９の径は、各種の条件，例えばスワラ５１の内部を通る空気量とスワラ５１の外部を通る空気量との比率，スワル流の旋回強さ等の条件に応じて適宜に設定される。従って、各開口６６，６７，６８，６９から噴出されるガス燃料の量の比率も各種条件に応じて適宜に設定される。

・第２実施形態において、レジスタ３２の前部側である第２部分３２２を外して、そこに機能付加装置７１を設けること。
・機能付加装置７１を既存のバーナ装置ではなく、新規のバーナ装置にその製造工程において組み込んでもよい。

（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）円筒状をなし、先端位置に火炎保持領域が形成されるレジスタに請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置において、
前記燃料ノズルの先端に形成されたパイロット火炎用ガス開口が、スワラの火炎保持領域側の開口面より下流の位置に向けてガスを噴出するようにした機能付加装置を設けたバーナ装置。

このようにすれば、スワラの下流部に形成される負圧領域に対し、ガス噴出開口部から噴出したガス燃料が適度に混合して、安定したガス火炎が形成される。
（Ｂ）パイロット火炎用ガス開口は、そのガス噴出方向が軸方向下流向きに対し、中心軸側へ傾斜している前記（Ａ）項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

このようにすれば、ガス噴流が循環領域の外周部から内側へ巻き込まれるために、循環流を破壊することなく好適にガス燃料が循環領域に混入し、安定した火炎が形成される。
（Ｃ）パイロット火炎用ガス開口がガスノズルの外周面に位置している請求項１〜３，前記（Ａ）項，（Ｂ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｄ）メイン火炎用ガス開口は、ガスノズルの仮想配設円の内向き半径線と、同仮想配設円の接線であって、スワラによる燃焼用空気の旋回方向と同じ向きの仮想接線との間の角度範囲内にガス燃料の噴出方向を設定している請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｃ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｅ）メイン火炎用ガス開口は、ガスノズル仮想配設円の半径方向外向きに形成される仮想半径線と、前記仮想配設円の接線方向であってスワラによる燃焼用空気の旋回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ガス燃料の噴出方向を設定した請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｄ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｆ）メイン火炎用ガス開口は、ガスノズルの先端部に、ガスノズルの仮想配設円の半径方向外向きに開口された請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｅ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｇ）前記スワラにはその外径よりもスワラ中心側に位置する凹部を形成し、その凹部内にガスノズルを配置した請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｆ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｈ）ガスノズルの先端を円錐状に形成した請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｇ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。
（Ｉ）ガスノズルの先端を球面状にした請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｇ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｊ）パイロット火炎用孔及びメイン火炎用孔をガスノズルの外周面に開口させるとともに、それらの開口をガスノズルの中心軸線からの放射方向に開口するようにした請求項１〜３，前記（Ａ）〜（Ｉ）項のうちのいずれか一項に記載の機能付加装置を設けたバーナ装置。

（Ｈ）円筒状をなし、先端位置に火炎保持領域が形成されるレジスタを有するバーナ装置において、前記レジスタをその長さ方向において第１部分と第２部分とに分割して構成するとともに、第１部分と第２部分との対接部に相互に連結するための連結部を設けたバーナ装置。

このように構成すれば、前記連結部を利用して第１部分と第２部分との間に機能付加装置を簡単に介在させることができる。
（Ｉ）円筒状をなし、先端位置に火炎保持領域が形成されるレジスタを有するバーナ装置において、前記レジスタをその長さ方向において第１部分と第２部分とに分割して構成するとともに、第１部分または第２部分と交換して機能付加装置を設けたバーナ装置。

このように構成すれば、機能付加装置を簡単かつ納まりよく取り付けることができる。

３０…バーナ装置、３１…燃焼装置、３２…レジスタ、３３…スロート、３７…一次燃料ノズル、５２…二次燃料ノズル、６２…二次空気ノズル、７１…機能付加装置、７２…接続部、８０…フランジ、８３…導入管、１００…軸線、１８３…導入管、３１８…フランジ。

Claims (3)

1. バーナ装置の筒状のレジスタの部分に着脱可能に設けられる接続部と、
   その接続部に支持され、前記レジスタ内の燃焼領域に配置される燃料ノズルと、
   前記接続部の外周側に設けられ、前記燃料ノズルに連通する導入管と
   を備え、
   前記接続部を前記レジスタに接続した状態で、前記導入管から燃料ノズルを介して前記燃焼領域に燃料を供給できるようにした
   バーナ装置用の機能付加装置。
2. 前記接続部は、
   前記レジスタに接続されてレジスタの一部を構成するとともに、先端に前記燃料ノズルを有する燃料管を支持する接続筒と、供給室を隔てて前記接続筒の外周側に位置するとともに、前記導入管を連結した外側筒とを備え、
   前記導入管からの燃料が前記供給室を介して前記燃料管に供給されるようにした請求項１に記載のバーナ装置用の機能付加装置。
3. 前記接続部の両側に、前記レジスタのフランジに連結されるフランジを設けた請求項１または２に記載のバーナ装置用の機能付加装置。

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