JP7344652B2 - ガスバーナ装置 - Google Patents

Description

本開示は、燃焼空間にガス燃料および燃焼用空気を供給するガスバーナ装置に関する。

ガス燃料に燃焼用空気を混合して燃焼させるガスバーナには、ガス燃料ノズルと、ガス燃料ノズルの周囲に配設された燃焼用空気ノズルと、を備えるものがある。ガス燃料ノズルの噴射口および燃焼用空気ノズルの流出口は、例えばボイラの燃焼室などの燃焼空間に面している。ガス燃料ノズルの噴射口から噴射されたガス燃料が、噴射口の近傍に形成した渦流により、燃焼用空気ノズルの流出口から流れ出た燃焼用空気を燃焼空間に巻き込みガス燃料と混合させることで、燃焼空間において着火したガス燃料の燃焼状態が継続するようになっている。

特許文献１には、低カロリーガスを自燃させるための低カロリーガスバーナ装置において、ガスバーナの先端部に燃料ガス流と直角に突起した保炎リングを形成し、保炎リングの下流に生じた渦流により保炎することで、低カロリーガスを自燃させることが開示されている。上記保炎リングは、燃焼の促進を阻害する目的で先端部の全周に一定間隔おきに取り付けられている。

実開昭６１－０６３５２１号公報

高負荷に対応するように設計されたガスバーナは、高負荷時や中負荷時においては、渦流が形成されるため、ガス燃料を安定燃焼させることができる。しかし、上記ガスバーナは、低負荷時には、ガス燃料ノズルの内部を流れてガス燃料ノズルの噴射口から噴射されるガス燃料の流速が低く、ガス燃料の流れが層流となるので、渦流の形成が困難であり、燃焼用空気とガス燃料との燃焼空間における混合が不十分になり、ガス燃料を安定燃焼させることができない虞がある。なお、特許文献１の低カロリーガスは、燃焼エネルギーが低いものであるが、流速が低いものではない。特許文献１は、上述したガスバーナの低負荷時における課題は言及されていない。

上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、低負荷時にもガス燃料を安定燃焼させることができるガスバーナ装置を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかるガスバーナ装置は、
燃焼空間にガス燃料を供給するためのガス燃料ノズルと、
上記燃焼空間に燃焼用空気を供給するための燃焼用空気ノズルであって、上記ガス燃料ノズルの周囲に配設された燃焼用空気ノズルと、
上記ガス燃料ノズルの先端部から外側に向かって突出する外側保炎部材であって、上記ガス燃料ノズルの噴射口の外周縁に沿って連続的に延在する外側保炎部材を含む保炎器と、を備える。

上記（１）の構成によれば、燃焼空間には、ガス燃料ノズルからガス燃料が供給される。また、上記燃焼空間には、ガス燃料ノズルの周囲に配設された燃焼用空気ノズルから燃焼用空気が、燃焼空間におけるガス燃料が供給された領域の径方向外側の領域に供給される。ガスバーナ装置は、ガス燃料ノズルの先端部から外側に向かって突出する外側保炎部材を含む保炎器を備えるので、外側保炎部材の周囲を流れる燃焼用空気は、外側保炎部材を内側に巻き込むように流れた後に、径方向内側に向かって流れる。上記径方向内側に向かって流れる燃焼用空気と、ガス燃料ノズルの噴射口から噴射されたガス燃料と、により、低負荷時であっても噴射口の下流に渦流が形成される。渦流により径方向内側に向かって引き込まれた燃焼用空気とガス燃料とが混合することで、ガス燃料を安定燃焼させることができる。また、上記の構成によれば、外側保炎部材は、ガス燃料ノズルの噴射口の外周縁に沿って連続的に延在しているので、渦流を広範囲に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料を安定燃焼させることができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスバーナ装置であって、上記保炎器は、上記ガス燃料ノズルの上記先端部から内側に向かって突出する内側保炎部材であって、上記ガス燃料ノズルの上記噴射口の内周縁に沿って連続的に延在する内側保炎部材、をさらに含む。

上記（２）の構成によれば、保炎器は、ガス燃料ノズルの先端部から内側に向かって突出する内側保炎部材を含むので、低負荷時であっても内側保炎部材の周囲を流れるガス燃料の流れが乱される。内側保炎部材の周囲を流れるガス燃料の流れが乱れると、ガス燃料ノズルの噴射口の近傍にガス燃料が滞留するので、着火域をガス燃料ノズルの噴射口に近づけることができ、ガス燃料を安定燃焼させることができる。仮に着火域がガス燃料ノズルの噴射口から下流側に離れていると、着火域にガス燃料を安定供給することができないので、燃焼火炎が吹き消える虞がある。また、上記の構成によれば、内側保炎部材は、ガス燃料ノズルの噴射口の内周縁に沿って連続的に延在しているので、ガス燃料ノズルの噴射口の近傍に多量のガス燃料を滞留させることができるので、着火域をより確実にガス燃料ノズルの噴射口に近づけることができ、ガス燃料をより安定的に燃焼させることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料を安定燃焼させることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載のガスバーナ装置であって、上記内側保炎部材は、横断面形状が円形状である。

上記（３）の構成によれば、内側保炎部材は、横断面形状が円形状であるので、内側保炎部材の周囲を流れるガス燃料の流れを乱すことができるとともに、内側保炎部材の周囲を流れるガスの圧損を抑制することができる。ガスの圧損を抑制することで、ガス燃料をより安定的に燃焼させることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）～（３）の何れかに記載のガスバーナ装置であって、上記外側保炎部材は、上記先端部の端面から上記燃焼空間側に向かって、上記噴射口の軸線との径方向距離が大きくなるように延在する。

上記（４）の構成によれば、外側保炎部材は、先端部の端面から上記燃焼空間側に向かって、上記噴射口の軸線との径方向距離が大きくなるように延在するので、外側保炎部材の周囲を流れる燃焼用空気の多くを、外側保炎部材の下流側にて径方向内側に向かって流すことができ、渦流をより効果的に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、ガス燃料をより安定的に燃焼させることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）～（４）の何れかに記載のガスバーナ装置であって、上記ガス燃料ノズルの上記噴射口は、互いに平行な方向に沿って延在する一対の長辺部と、上記一対の長辺部を連結するように設けられる一対の短辺部と、を含む矩形環状である。

上記（５）の構成によれば、ガス燃料ノズルの噴射口は、一対の長辺部と一対の短辺部とを含む矩形環状である。ここで、噴射口の隅角部の周囲を流れるガス燃料や燃焼用空気は、長辺部中央や短辺部中央の周囲を流れるガス燃料や燃焼用空気に比べて、流速が小さいので、渦流を生じさせ難い。上記の構成によれば、外側保炎部材は、ガス燃料ノズルの噴射口の外周縁に沿って連続的に延在しているので、渦流を広範囲に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、隅角部の下流でもガス燃料を安定燃焼させることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のガスバーナ装置であって、上記外側保炎部材は、上記一対の長辺部の少なくとも一方の外周縁の全長にわたり連続的に延在する。

上記（６）の構成によれば、外側保炎部材は、一対の長辺部の少なくとも一方の外周縁の全長にわたり連続的に延在するので、渦流を広範囲に生じさせることができ、且つ、隅角部の下流に渦流をより安定的に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、隅角部の下流でもガス燃料を安定燃焼させることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（５）又は（６）に記載のガスバーナ装置であって、上記保炎器は、上記ガス燃料ノズルの上記先端部から内側に向かって突出する内側保炎部材であって、上記ガス燃料ノズルの上記噴射口の内周縁に沿って連続的に延在する内側保炎部材、をさらに含み、上記内側保炎部材は、上記一対の長辺部の少なくとも一方の内周縁の全長にわたり連続的に延在する。

上記（７）の構成によれば、内側保炎部材は、一対の長辺部の少なくとも一方の内周縁の全長にわたり連続的に延在するので、ガス燃料ノズルの噴射口の近傍に多量のガス燃料を滞留させることができ、且つ、着火域をより確実にガス燃料ノズルの噴射口に近づけることができる。また、上記の構成によれば、隅角部の周囲を流れるガス燃料の流れを乱すことができるので、ガス燃料をより安定的に燃焼させることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料を安定燃焼させることができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）～（７）の何れかに記載のガスバーナ装置であって、上記ガス燃料ノズルは、上記燃焼用空気ノズルの内部に収容される第１ガス燃料ノズルと、上記第１ガス燃料ノズルが収納される上記燃焼用空気ノズルの内部に収容されるとともに、上記第１ガス燃料ノズルに並列に配置される第２ガス燃料ノズルと、を含み、上記第１ガス燃料ノズルは、第１長辺部と、上記第１長辺部に平行な方向に沿って延在する第２長辺部と、を含む矩形環状の第１噴射口を備え、上記第２ガス燃料ノズルは、上記第１長辺部に平行な方向に沿って延在する第３長辺部と、上記第３長辺部に平行な方向に沿って延在するとともに、上記第３長辺部に対して上記第２長辺部とは反対側に配置される第４長辺部と、を含む矩形環状の第２噴射口を備え、上記外側保炎部材は、上記第１長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第１外側保炎部材と、上記第２長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第２外側保炎部材と、を含み、上記第１外側保炎部材は、上記第１ガス燃料ノズルの上記第１噴射口の軸線が延在する方向から見たときに、上記第２外側保炎部材よりも幅が大きくなるように構成された。

上記（８）の構成によれば、ガス燃料ノズルは、同一の燃焼用空気ノズルの内部に収納される第１ガス燃料ノズルおよび第２ガス燃料ノズルを含む。第１ガス燃料ノズルの第１噴射口の第２長辺部と、第２ガス燃料ノズルの第２噴射口の第３長辺部と、の間に形成された隙間空間から燃焼空間に供給される燃焼用空気は、第１ガス燃料ノズルから噴射されるガス燃料の燃焼、および第２ガス燃料ノズルから噴射されるガス燃料の燃焼、の両方の用途に使われるので、供給不足になる虞がある。上記の構成によれば、第１外側保炎部材の幅を第２外側保炎部材の幅よりも大きくして、第１外側保炎部材の周囲を流れる燃焼用空気の供給量を増やすことで、燃焼用空気の供給不足を防止することができるため、ガス燃料を安定燃焼させることができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載のガスバーナ装置であって、上記外側保炎部材は、上記第３長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第３外側保炎部材と、上記第４長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第４外側保炎部材と、を含み、上記第４外側保炎部材は、上記第１ガス燃料ノズルの上記第１噴射口の軸線が延在する方向から見たときに、上記第３外側保炎部材よりも幅が大きくなるように構成された。

上記（９）の構成によれば、第４外側保炎部材の幅を第３外側保炎部材の幅よりも大きくして、第４外側保炎部材の周囲を流れる燃焼用空気の供給量を増やすことで、燃焼用空気の供給不足を防止することができるため、ガス燃料を安定燃焼させることができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、低負荷時にもガス燃料を安定燃焼させることができるガスバーナ装置が提供される。

本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置を搭載したボイラの全体構成を概略的に示す概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置の軸線方向に沿った概略断面図である。 本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。 本発明の他の一実施形態にかかるガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。 本発明の一実施形態における保炎器を説明するための説明図である。 本発明の他の一実施形態にかかるガスバーナ装置の軸線方向に沿った概略断面図である。 図６に示すガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。

図１は、本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置を搭載したボイラの全体構成を概略的に示す概略断面図である。
本発明の幾つかの実施形態にかかるガスバーナ装置２は、図１に示されるように、燃焼空間１０にガス燃料Ｇおよび燃焼用空気Ａを供給し、燃焼空間１０においてガス燃料Ｇを燃焼させる装置である。

図示される実施形態では、図１に示されるように、ガスバーナ装置２は、ボイラ１に搭載される。ボイラ１は、鉛直方向に沿って延在する外周壁部を有する中空形状のボイラ火炉１１であって、内部に燃焼室１２が画定されるボイラ火炉１１を含む。上述した燃焼空間１０には、ボイラ１の燃焼室１２が含まれる。
ガスバーナ装置２は、先端が燃焼室１２に面しており、ボイラ１の外部から燃焼室１２にガス燃料Ｇおよび燃焼用空気Ａを供給して、燃焼室１２内でガス燃料Ｇを燃焼させる。

上述した燃焼空間１０は、ガス燃料Ｇを燃焼させるための空間であればよく、上述した燃焼室１２に限定されない。幾つかの実施形態では、ガスバーナ装置２は、上述した燃焼空間１０を備えるボイラ１以外の設備に搭載されてもよい。

図２は、本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置の軸線方向に沿った概略断面図である。図３は、本発明の一実施形態にかかるガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。図４は、本発明の他の一実施形態にかかるガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。図５は、本発明の一実施形態における保炎器を説明するための説明図である。

幾つかの実施形態にかかるガスバーナ装置２は、例えば図２に示されるように、燃焼空間１０にガス燃料Ｇを供給するためのガス燃料ノズル３と、燃焼空間１０に燃焼用空気Ａを供給するための燃焼用空気ノズル４であって、ガス燃料ノズル３の周囲に配設された燃焼用空気ノズル４と、ガス燃料ノズル３から燃焼空間１０に供給されたガス燃料Ｇを燃焼させることで生じた燃焼火炎を保炎するように構成された保炎器５と、を備える。

図示される実施形態では、図２に示されるように、ガス燃料ノズル３は、第１流路３０を内部に画定する筒状に形成されており、両端に開口端部が設けられている。ガス燃料ノズル３は、図２に示されるように、一方の開口端部である先端部３１に、第１流路３０を流れるガス燃料Ｇを燃焼空間１０に噴射するための噴射口３２を有する。また、ガス燃料ノズル３は、先端部３１とは異なる他方の開口端部に、第１流路３０にガス燃料Ｇを導入するための導入口３３を有する。
図３に示される実施形態では、ガス燃料ノズル３は、矩形筒状に形成され、噴射口３２は、矩形環状に形成されている。図４に示される実施形態では、ガス燃料ノズル３は、円筒状に形成され、噴射口３２は、円環状に形成されている。

図示される実施形態では、上述したガス燃料Ｇは、気体燃料Ｇ１と一次空気Ａ１とを含む余混合気である。
図２に示されるように、筒状に形成されて内部に気体燃料Ｇ１が流れる気体燃料供給管８の一端が導入口３３の中央から第１流路３０内に挿入されている。気体燃料供給管８の他端は、気体燃料供給管８に気体燃料を供給可能に構成された配管やタンクなどの気体燃料供給装置９に接続されている。気体燃料Ｇ１は、気体燃料供給管８を介して、気体燃料供給装置９から第１流路３０に送られる。導入口３３における気体燃料供給管８の径方向外側から第１流路３０に一次空気Ａ１が導入される。ここで、「径方向」とは、上述した噴射口３２の軸線ＬＡを基準とするものである。以下における「径方向」は、特に言及しないときは、軸線ＬＡを基準としている。

他の幾つかの実施形態では、上述したガス燃料Ｇは、気体燃料Ｇ１のみを含む。つまり、ガス燃料ノズル３の導入口３３からは、気体燃料Ｇ１のみが第１流路３０に導入されるようになっている。

図示される実施形態では、図２に示されるように、燃焼用空気ノズル４は、ガス燃料ノズル３の径方向外側に第２流路４０を画定する筒状に形成されており、両端に開口端部が設けられている。燃焼用空気ノズル４は、図２に示されるように、一方の開口端部である先端部４１に、第２流路を流れる燃焼用空気Ａ（二次空気）を燃焼空間１０に供給するための供給口４２を有する。また、燃焼用空気ノズル４は、先端部４１とは異なる他方の開口端部に、第２流路４０に燃焼用空気Ａを導入するための導入口４３を有する。

図示される実施形態では、図３、４に示されるように、燃焼用空気ノズル４は、角筒状に形成されている。燃焼用空気ノズル４は、ガス燃料ノズル３の上方において水平方向に沿って延在する上辺部材４４と、ガス燃料ノズル３の下方において上辺部材４４の延在方向である水平方向に沿って延在する下辺部材４５と、ガス燃料ノズル３の側方において上辺部材４４の延在方向に直交する鉛直方向に沿って延在する一対の側辺部材４６、４７と、を含む。燃焼用空気ノズル４は、上辺部材４４、下辺部材４５および一対の側辺部材４６、４７の夫々が端部同士を溶接することで角筒状に形成されている。
他の幾つかの実施形態では、燃焼用空気ノズル４は、角筒状以外の形状、例えば丸筒状に形成されていてもよい。また、燃焼用空気ノズル４は、複数の部材を組み合わせるのではなく、例えば鋳物などの一体成型品であってもよい。

幾つかの実施形態では、ガスバーナ装置２は、図２～４に示されるように、上述したガス燃料ノズル３と、上述した燃焼用空気ノズル４と、上述した保炎器５と、を備える。保炎器５は、例えば図３、４に示されるように、ガス燃料ノズル３の先端部３１から外側に向かって突出する外側保炎部材６であって、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の外周縁３４に沿って連続的に延在する外側保炎部材６を含む。

「噴射口３２の外周縁３４に沿って連続的に延在する」とは、図３、４に示されるように、噴射口３２の外周縁３４の全長をＰ１としたときに、一つの外側保炎部材６が、全長Ｐ１に対して所定割合の全長を有することを意味する。或る実施形態では、外側保炎部材６は、０．３Ｐ１以上Ｐ１以下の全長を有する。好ましくは、外側保炎部材６は、０．４Ｐ１以上Ｐ１以下の全長を有する。さらに好ましくは、外側保炎部材６は、０．５Ｐ１以上Ｐ１以下の全長を有する。

上記の構成によれば、図５に示されるように、燃焼空間１０には、ガス燃料ノズル３（第１流路３０）からガス燃料Ｇが供給される。また、燃焼空間１０には、ガス燃料ノズル３の周囲に配設された燃焼用空気ノズル４（第２流路４０）から燃焼用空気Ａが、燃焼空間１０におけるガス燃料Ｇが供給された領域の径方向外側の領域に供給される。ガスバーナ装置２は、ガス燃料ノズル３の先端部３１から外側に向かって突出する外側保炎部材６を含む保炎器５を備えるので、外側保炎部材６の周囲を流れる燃焼用空気Ａは、外側保炎部材６を内側に巻き込むように流れた後に、径方向内側に向かって流れる。上記径方向内側に向かって流れる燃焼用空気Ａと、ガス燃料ノズル３の噴射口３２から噴射されたガス燃料Ｇと、により、低負荷時であっても噴射口３２の下流に渦流Ｖが形成される。渦流Ｖにより径方向内側に向かって引き込まれた燃焼用空気Ａとガス燃料Ｇとが混合することで、ガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。また、上記の構成によれば、外側保炎部材６は、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の外周縁３４に沿って連続的に延在しているので、渦流Ｖを広範囲に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、上述した保炎器５は、図２～４に示されるように、ガス燃料ノズル３の先端部３１から内側に向かって突出する内側保炎部材７であって、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の内周縁３５に沿って連続的に延在する内側保炎部材７、をさらに含む。

「噴射口３２の内周縁３５に沿って連続的に延在する」とは、図３、４に示されるように、噴射口３２の内周縁３５の全長をＰ２としたときに、内側保炎部材７が全長Ｐ２に対して所定割合の全長を有することを意味する。或る実施形態では、内側保炎部材７は、０．３Ｐ２以上Ｐ２以下の全長を有する。好ましくは、内側保炎部材７は、０．４Ｐ２以上Ｐ２以下の全長を有する。さらに好ましくは、内側保炎部材７は、０．５Ｐ２以上Ｐ２以下の全長を有する。

上記の構成によれば、図５に示されるように、保炎器５は、ガス燃料ノズル３の先端部３１から内側に向かって突出する内側保炎部材７を含むので、低負荷時であっても内側保炎部材７の周囲を流れるガス燃料Ｇの流れが乱される。内側保炎部材７の周囲を流れるガス燃料Ｇの流れが乱れると、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の近傍にガス燃料Ｇが滞留するので、着火域Ｅをガス燃料ノズル３の噴射口３２に近づけることができ、ガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。仮に着火域Ｅがガス燃料ノズル３の噴射口３２から下流側（軸線ＬＡが延在する方向における燃焼空間１０側）に離れていると、着火域Ｅにガス燃料Ｇを安定供給することができないので、燃焼火炎が吹き消える虞がある。また、上記の構成によれば、内側保炎部材７は、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の内周縁３５に沿って連続的に延在しているので、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の近傍に多量のガス燃料Ｇを滞留させることができるので、着火域Ｅをより確実にガス燃料ノズル３の噴射口３２に近づけることができ、ガス燃料Ｇをより安定的に燃焼させることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、上述した内側保炎部材７は、図５に示されるように、横断面形状が円形状である。この場合には、内側保炎部材７は、横断面形状が円形状であるので、内側保炎部材７の周囲を流れるガス燃料Ｇの流れを乱すことができるとともに、内側保炎部材７の周囲を流れるガスの圧損を抑制することができる。ガスの圧損を抑制することで、ガス燃料Ｇをより安定的に燃焼させることができる。
また、内側保炎部材７がガス燃料ノズル３と別体である場合には、横断面形状が円形状の内側保炎部材７は、入手が容易であり、且つ、ガス燃料ノズル３に溶接などにより取り付ける作業を容易に行うことができる。

他の幾つかの実施形態では、上述した内側保炎部材７は、横断面形状が矩形状である。この場合には、内側保炎部材７の周囲を流れるガス燃料Ｇの流れを乱すことができる。また、内側保炎部材７がガス燃料ノズル３と別体である場合には、横断面形状が矩形状の内側保炎部材７は、入手が容易であり、且つ、ガス燃料ノズル３に溶接などにより取り付ける作業を容易に行うことができる。

幾つかの実施形態では、上述した外側保炎部材６は、図２、５に示されるように、先端部３１の端面３６から燃焼空間１０側に向かって、噴射口３２の軸線ＬＡとの径方向距離が大きくなるように延在する。

図示される実施形態では、図２に示されるように、ガスバーナ装置２は、外側保炎部材６の外面とガス燃料ノズル３の外周縁部に固定されるリブ５１をさらに備える。
また、図示される実施形態では、図５に示されるように、外側保炎部材６は、横断面形状が矩形状に形成され、ガス燃料ノズル３の先端部３１の端面３６に溶接Ｗにより固定されている。

上記の構成によれば、外側保炎部材６は、先端部３１の端面３６から燃焼空間１０側に向かって、噴射口３２の軸線ＬＡとの径方向距離が大きくなるように延在するするので、外側保炎部材６の周囲を流れる燃焼用空気Ａの多くを、外側保炎部材６の下流側にて径方向内側に向かって流すことができ、渦流Ｖをより効果的に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、ガス燃料Ｇをより安定的に燃焼させることができる。

他の幾つかの実施形態では、外側保炎部材６は、先端部３１の外周縁３４から燃焼空間１０側に向かって、噴射口３２の軸線ＬＡとの径方向距離が大きくなるように延在していてもよい。また、他の幾つかの実施形態では、外側保炎部材６は、先端部３１の端面３６又は外周縁３４から径方向外側に向かって延在していてもよい。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述したガス燃料ノズル３の噴射口３２は、互いに平行な方向に沿って延在する一対の長辺部３７１、３７２と、一対の長辺部３７１，３７２を連結するように設けられる一対の短辺部３８１，３８２と、を含む矩形環状である。

図３に示される実施形態では、噴射口３２は、水平方向に沿って長手方向を有している。長辺部３７１は、水平方向に沿って延在し、噴射口３２の上辺を画定している。長辺部３７２は、長辺部３７１よりも下方に位置するとともに、長辺部３７１の延在方向である水平方向に沿って延在し、噴射口３２の下辺を画定している。一対の短辺部３８１，３８２の夫々は、長辺部３７１と長辺部３７２の端部同士を繋ぐように、長辺部３７１の延在方向に直交する方向である鉛直方向に沿って延在し、噴射口３２の側辺を画定している。

図３に示される実施形態では、外側保炎部材６は、矩形状の外周縁３４の全長にわたり連続的に延在している。図３に示されるように、外側保炎部材６は、長辺部３７１の外周縁３４１の全長にわたり水平方向に沿って直線状に延在する外側保炎部材６Ａと、長辺部３７２の外周縁３４２の全長にわたり水平方向に沿って直線状に延在する外側保炎部材６Ｂと、短辺部３８１の外周縁３４３の全長にわたり鉛直方向に沿って直線状に延在する外側保炎部材６Ｃと、短辺部３８２の外周縁３４４の全長にわたり鉛直方向に沿って直線状に延在する外側保炎部材６Ｄと、を含む。

図３に示される実施形態では、内側保炎部材７は、長辺部３７１の内周縁３５１の全長にわたり水平方向に沿って直線状に延在する内側保炎部材７Ａと、長辺部３７２の内周縁３５２の全長にわたり水平方向に沿って直線状に延在する内側保炎部材７Ｂと、を含む。
他の幾つかの実施形態では、内側保炎部材７は、矩形状の内周縁３５の全長にわたり連続的に延在していてもよい。つまり、内側保炎部材７は、短辺部３８１の内周縁３５３の全長にわたり鉛直方向に沿って直線状に延在する内側保炎部材７や、短辺部３８２の内周縁３５４の全長にわたり鉛直方向に沿って直線状に延在する内側保炎部材７を含んでいてもよい。

上記の構成によれば、ガス燃料ノズル３の噴射口３２は、一対の長辺部３７１、３７２と一対の短辺部３８１，３８２とを含む矩形環状である。ここで、噴射口３２の隅角部３９（図３参照）の周囲を流れるガス燃料Ｇや燃焼用空気Ａは、長辺部中央や短辺部中央の周囲を流れるガス燃料Ｇや燃焼用空気Ａに比べて、流速が小さいので、渦流Ｖを生じさせ難い。上記の構成によれば、外側保炎部材６は、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の外周縁３４に沿って連続的に延在しているので、渦流Ｖを広範囲に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、隅角部３９の下流でもガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した外側保炎部材６（６Ａ、６Ｂ）は、一対の長辺部３７１，３７２の少なくとも一方の外周縁３４の全長にわたり連続的に延在する。この場合には、外側保炎部材６（６Ａ、６Ｂ）は、一対の長辺部３７１，３７２の少なくとも一方の外周縁３４の全長にわたり連続的に延在するので、渦流Ｖを広範囲に生じさせることができ、且つ、隅角部３９の下流に渦流Ｖをより安定的に生じさせることができる。よって、上記の構成によれば、隅角部３９の下流でもガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、図３に示されるように、上述した内側保炎部材７（７Ａ、７Ｂ）は、一対の長辺部３７１，３７２の少なくとも一方の内周縁３５の全長にわたり連続的に延在する。この場合には、内側保炎部材７（７Ａ、７Ｂ）は、一対の長辺部３７１，３７２の少なくとも一方の内周縁３５の全長にわたり連続的に延在するので、ガス燃料ノズル３の噴射口３２の近傍に多量のガス燃料Ｇを滞留させることができ、且つ、着火域Ｅをより確実にガス燃料ノズル３の噴射口３２に近づけることができる。また、上記の構成によれば、隅角部３９の周囲を流れるガス燃料Ｇの流れを乱すことができるので、ガス燃料Ｇをより安定的に燃焼させることができる。よって、上記の構成によれば、低負荷時にもガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、図４に示されるように、上述したガス燃料ノズル３の噴射口３２は、円環状である。
図４に示される実施形態では、保炎器５は、噴射口３２の円形状の外周縁３４の全長にわたり連続的に延在する円環状の外側保炎部材６Ｅ（外側保炎部材６）と、噴射口３２の円形状の内周縁３５に沿って連続的に延在する円弧状の内側保炎部材７Ｃ、７Ｄ（内側保炎部材７）と、を含む。
なお、他の幾つかの実施形態では、保炎器５は、噴射口３２の円形状の外周縁３４に沿って連続的に延在する円弧状の外側保炎部材６や、噴射口３２の円形状の内周縁３５の全長にわたり連続的に延在する円環状の内側保炎部材７を含んでいてもよい。

図６は、本発明の他の一実施形態にかかるガスバーナ装置の軸線方向に沿った概略断面図である。図７は、図６に示すガスバーナ装置を燃焼空間側から見た概略図である。

幾つかの実施形態では、図６、７に示されるように、上述したガス燃料ノズル３は、燃焼用空気ノズル４の内部に収容される第１ガス燃料ノズル３Ａと、第１ガス燃料ノズル３Ａが収納される燃焼用空気ノズル４の内部に収容されるとともに、第１ガス燃料ノズル３Ａに並列に配置される第２ガス燃料ノズル３Ｂと、を含む。
図示される実施形態では、第２ガス燃料ノズル３Ｂは、第１ガス燃料ノズル３Ａの下方に配置される。

以下の説明では、上述したガス燃料ノズル３が備える構成が、第１ガス燃料ノズル３Ａのものである場合、冒頭に「第１」を、符号にＡを付けることがあり、第２ガス燃料ノズル３Ｂのものである場合、冒頭に「第２」を、符号にＢを付けることがある。例えば、第１ガス燃料ノズル３Ａの噴射口３２を、第１噴射口３２Ａという。

図示される実施形態では、図７に示されるように、第１ガス燃料ノズル３Ａは、長辺部３７１Ａ（第１長辺部）と、長辺部３７１Ａに平行な方向に沿って延在する長辺部３７２Ａ（第２長辺部）と、を備える。
また、図示される実施形態では、図７に示されるように、第２ガス燃料ノズル３Ｂは、長辺部３７１Ａに平行な方向に沿って延在する長辺部３７１Ｂ（第３長辺部）と、長辺部３７１Ｂに平行な方向に沿って延在するとともに、長辺部３７１Ｂに対して長辺部３７２Ａとは反対側に配置される長辺部３７２Ｂ（第４長辺部）と、を含む矩形環状の第２噴射口３２Ｂを備える。

幾つかの実施形態では、図７に示されるように、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６は、長辺部３７１Ａ（第１長辺部）の外周縁３４１Ａの全長にわたり設けられる上述した外側保炎部材６Ａ（第１外側保炎部材）と、長辺部３７２Ａ（第２長辺部）の外周縁３４２Ａの全長にわたり設けられる外側保炎部材６Ｂ（第２外側保炎部材）と、を含む。図７に示されるように、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ａは、第１ガス燃料ノズル３Ａの第１噴射口３２Ａの軸線ＬＡが延在する方向（燃焼空間１０側）から見たときに、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ｂよりも幅が大きくなるように構成された。つまり、図７に示されるように、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ａの幅Ｄ１は、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ｂの幅Ｄ２よりも大きくなっている。

上記の構成によれば、ガス燃料ノズル３は、同一の燃焼用空気ノズル４の内部に収納される第１ガス燃料ノズル３Ａおよび第２ガス燃料ノズル３Ｂを含む。第１ガス燃料ノズル３Ａの第１噴射口３２Ａの長辺部３７２Ａ（第２長辺部）と、第２ガス燃料ノズル３Ｂの第２噴射口３２Ｂの長辺部３７１Ｂ（第３長辺部）と、の間に形成された隙間空間４０Ａから燃焼空間１０に供給される燃焼用空気Ａは、第１ガス燃料ノズル３Ａから噴射されるガス燃料Ｇの燃焼、および第２ガス燃料ノズル３Ｂから噴射されるガス燃料Ｇの燃焼、の両方の用途に使われるので、供給不足になる虞がある。上記の構成によれば、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ａ（第１外側保炎部材）の幅Ｄ１を、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ｂ（第２外側保炎部材）の幅Ｄ２よりも大きくして、第１ガス燃料ノズル３Ａの外側保炎部材６Ａの周囲を流れる燃焼用空気Ａの供給量を増やすことで、燃焼用空気Ａの供給不足を防止することができるため、ガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

幾つかの実施形態では、図７に示されるように、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６は、長辺部３７１Ｂ（第３長辺部）の外周縁３４１Ｂの全長にわたり設けられる上述した外側保炎部材６Ａ（第３外側保炎部材）と、長辺部３７２Ｂ（第４長辺部）の外周縁３４２Ｂの全長にわたり設けられる外側保炎部材６Ｂ（第４外側保炎部材）と、を含む。図７に示されるように、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ｂ（第４外側保炎部材）は、第１ガス燃料ノズル３Ａの第１噴射口３２Ａの軸線ＬＡが延在する方向（燃焼空間１０側）から見たときに、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ａ（第３外側保炎部材）よりも幅が大きくなるように構成された。つまり、図７に示されるように、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ｂの幅Ｄ４は、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ａの幅Ｄ３よりも大きくなっている。

上記の構成によれば、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ｂ（第４外側保炎部材）の幅Ｄ４を第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ａ（第３外側保炎部材）の幅Ｄ３よりも大きくして、第２ガス燃料ノズル３Ｂの外側保炎部材６Ｂの周囲を流れる燃焼用空気Ａの供給量を増やすことで、燃焼用空気Ａの供給不足を防止することができるため、ガス燃料Ｇを安定燃焼させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１ ボイラ
１０ 燃焼空間
１１ ボイラ火炉
１２ 燃焼室
２ ガスバーナ装置
３ ガス燃料ノズル
３０ 第１流路
３１ 先端部
３２ 噴射口
３３ 導入口
３４，３４１～３４４ 外周縁
３５，３５１～３５４ 内周縁
３６ 端面
３７１，３７２ 長辺部
３８１，３８２ 短辺部
３９ 隅角部
４ 燃焼用空気ノズル
４０ 第２流路
４１ 先端部
４２ 供給口
４３ 導入口
４４ 上辺部材
４５ 下辺部材
４６，４７ 側辺部材
５ 保炎器
５１ リブ
６，６Ａ～６Ｅ 外側保炎部材
７，７Ａ～７Ｄ 内側保炎部材
８ 気体燃料供給管
９ 気体燃料供給装置
Ａ 燃焼用空気
Ａ１ 一次空気
Ｄ１～Ｄ４ 幅
Ｅ 着火域
Ｇ ガス燃料
Ｇ１ 気体燃料
ＬＡ 噴射口の軸線
Ｐ１ 噴射口の外周縁の全長
Ｐ２ 噴射口の内周縁の全長
Ｖ 渦流
Ｗ 溶接

Claims (7)

1. 燃焼空間にガス燃料を供給するためのガス燃料ノズルと、
   前記燃焼空間に燃焼用空気を供給するための燃焼用空気ノズルであって、前記ガス燃料ノズルの周囲に配設された燃焼用空気ノズルと、
   前記ガス燃料ノズルの先端部から外側に向かって突出する外側保炎部材であって、前記ガス燃料ノズルの噴射口の外周縁に沿って連続的に延在する外側保炎部材を含む保炎器と、を備え、
   前記保炎器は、前記ガス燃料ノズルの前記先端部から内側に向かって突出する内側保炎部材であって、前記ガス燃料ノズルの前記噴射口の内周縁に沿って連続的に延在する内側保炎部材、をさらに含み、
   前記内側保炎部材は、横断面形状が円形状である
   ガスバーナ装置。
2. 前記外側保炎部材は、前記先端部の端面から前記燃焼空間側に向かって、前記噴射口の軸線との径方向距離が大きくなるように延在する
   請求項１に記載のガスバーナ装置。
3. 前記ガス燃料ノズルの前記噴射口は、互いに平行な方向に沿って延在する一対の長辺部と、前記一対の長辺部を連結するように設けられる一対の短辺部と、を含む矩形環状である
   請求項１又は２に記載のガスバーナ装置。
4. 前記外側保炎部材は、前記一対の長辺部の少なくとも一方の外周縁の全長にわたり連続的に延在する
   請求項３に記載のガスバーナ装置。
5. 前記保炎器は、前記ガス燃料ノズルの前記先端部から内側に向かって突出する内側保炎部材であって、前記ガス燃料ノズルの前記噴射口の内周縁に沿って連続的に延在する内側保炎部材、をさらに含み、
   前記内側保炎部材は、前記一対の長辺部の少なくとも一方の内周縁の全長にわたり連続的に延在する
   請求項３又は４に記載のガスバーナ装置。
6. 燃焼空間にガス燃料を供給するためのガス燃料ノズルと、
   前記燃焼空間に燃焼用空気を供給するための燃焼用空気ノズルであって、前記ガス燃料ノズルの周囲に配設された燃焼用空気ノズルと、
   前記ガス燃料ノズルの先端部から外側に向かって突出する外側保炎部材であって、前記ガス燃料ノズルの噴射口の外周縁に沿って連続的に延在する外側保炎部材を含む保炎器と、を備え、
   前記ガス燃料ノズルは、
   前記燃焼用空気ノズルの内部に収容される第１ガス燃料ノズルと、
   前記第１ガス燃料ノズルが収容される前記燃焼用空気ノズルの内部に収容されるとともに、前記第１ガス燃料ノズルに並列に配置される第２ガス燃料ノズルと、を含み、
   前記第１ガス燃料ノズルは、第１長辺部と、前記第１長辺部に平行な方向に沿って延在する第２長辺部と、を含む矩形環状の第１噴射口を備え、
   前記第２ガス燃料ノズルは、前記第１長辺部に平行な方向に沿って延在する第３長辺部と、前記第３長辺部に平行な方向に沿って延在するとともに、前記第３長辺部に対して前記第２長辺部とは反対側に配置される第４長辺部と、を含む矩形環状の第２噴射口を備え、
   前記外側保炎部材は、前記第１長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第１外側保炎部材と、前記第２長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第２外側保炎部材と、を含み、
   前記第１外側保炎部材は、前記第１ガス燃料ノズルの前記第１噴射口の軸線が延在する方向から見たときに、前記第２外側保炎部材よりも幅が大きくなるように構成された
   ガスバーナ装置。
7. 前記外側保炎部材は、前記第３長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第３外側保炎部材と、前記第４長辺部の外周縁の全長にわたり設けられる第４外側保炎部材と、を含み、
   前記第４外側保炎部材は、前記第１ガス燃料ノズルの前記第１噴射口の軸線が延在する方向から見たときに、前記第３外側保炎部材よりも幅が大きくなるように構成された
   請求項６に記載のガスバーナ装置。

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