JPH0650165B2 - 旋回流発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は旋回流発生装置に係り、主に燃焼装置に用いら
れ、燃焼用空気等の流体に旋回力を付与するのに好適な
いわゆる半径流式の旋回流発生装置に関する。

〔従来の技術〕

油、ガス、微粉炭等の燃焼装置においては、燃焼空気を
旋回させて燃料との混合を制御することが行われてお
り、適性な旋回により、逆流域の形成による保炎機能の
強化、燃料と空気との混合状況制御による窒素酸化物及
び未燃分の低減化を図ることができる。

すなわち、窒素酸化物の低減と未燃分の抑制とは相反す
るものであり、通常、未燃分を抑制するために燃料と空
気との混合を良好ならしめると、局所的に温度が上昇し
て窒素酸化物が増加し、逆に燃料と空気との混合を遅ら
せると、窒素酸化物が増加し、逆に燃料と空気との混合
を遅らせると、窒素酸化物は減少するが、未燃分は増加
する。

しかるに、燃焼用空気に適正な旋回を与えると、バーナ
出口近傍では、逆流域の形成と相俟つて燃焼用空気の主
流が外側に向かい、燃料との混合が遅れるため、窒素酸
化物の発生が抑制される。一方、バーナから離れると、
逆流域が消滅しているため、燃焼用空気の主流が中心部
に向かい、先のバーナ近傍の燃焼域で生成した未燃分を
完全燃焼せしめることができる。すなわち、燃焼用空気
に対する適正な旋回力の付与は、環境保全及び高効率燃
焼の面から非常に重要であり、特に燃焼性の悪い微粉炭
等を燃料とする場合には、旋回力の微妙な調整を必要と
するものである。

従来、燃焼装置等に用いられている旋回流発生装置には
いわゆる軸流式と半径流式とがある。前者の軸流式は、
流体の入口流路と出口流路とが円柱状空間（すなわち、
円柱状或いは正多角形状空間）の同一直線軸上に存在
し、入口と出口の間に螺旋状の案内羽根を配して、通過
する流体に旋回力を与える方式である。一方、後者の半
径流式は、前記円柱状空間の側面相当部から流体が流入
し、その円柱状空間の少なくとも一方の底面から流出す
る方式で、通常、流体は流入部から半径方向に中心部へ
向かい、その後、円柱状空間の中心軸の方向に向きを転
じて底面部出口へ向かうものである。その際、前記注入
部に案内羽根を設けることにより、流入流体を円周方向
に向けて旋回力を付与するため、流体は一端渦巻状に中
心部へ向かい、次に方向を転じて螺旋状に出口へ向かう
ものである。

第６図及び第７図に従来の半径流式旋回流発生装置を付
設した燃焼装置の例を示す。同図において、旋回流発生
装置２４，２４′は火炉壁２に設けたバーナポート１１
の中心軸を中心として取り付けられている。本例は微粉
炭バーナの場合のもので、バーナポート１１には中心部
から外側に向かつて微粉炭ノズル８、二次空気ノズル
９、三次空気流路１０が各々設けてあり、旋回流発生装
置２４，２４′と共に風箱３内に納められている。この
微粉炭ノズル８にはインペラ７を備えた助燃バーナ６が
設置されており、また風箱３にはダンパ５を擁した空気
ダスト４が接続されている。

旋回流発生装置２４，２４′は、円柱状空間の底面をな
す旋回装置側壁１２ａ，１２ｂ、複数の可動羽根（案内
羽根）２５、回転軸２６、リンク２７，３０、操作軸２
８及び操作ハンドル２９により構成されている。

この種の半径流式旋回流発生装置では、燃焼用空気は可
動羽根２５を通つて流入するが、操作ハンドル２９を操
作して操作軸２８を回転させると、リンク２７，３０を
介して回転軸２６を回転させることができる。そして、
回転軸２６が回転すれば、回転軸２６に取り付けられて
いる可動羽根２５も回転し、第８図に示す如く、回転軸
中心円３１の接線３２と可動羽根２５とのなす角θが変
化し、旋回流発生装置に流入する燃焼用空気の流入方向
を変えることができる。また、可動羽根２５の角度θの
変化は、同時に可動羽根間の最小流路幅をも変化させ
る。したがつて、可動羽根角度θが小さくなれば、流入
方向が接線方向に近づき、流入速度の円周方向成分が増
加すると共に流入速度そのものも大幅に増加し、旋回力
は飛躍的に増加するはずのものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、第９図に示す如く、可動羽根２５と旋回流発
生装置側壁１２ａ，１２ｂとの間には隙間３３が存在す
るので、流体の一部がリークする。この隙間３３は、可
動羽根２５をなるべく小さな動力で可動させる必要があ
ること、火炉壁２からの輻射熱によつて装置が熱歪を受
けても可動できるようにしておく必要があること、更に
はいたずらに工作精度を上げると製作費がかさむこと等
の理由により、可動羽根構造である限り、必ず存在する
隙間である。

前述した如く、旋回力を増すために可動羽根角度θを小
さくして最小流路幅を小さくすれば、旋回流発生装置
における羽根部分の断面積は減少し、隙間部分の面積は
変化しないから、結果的には、全流路面積に占める隙間
部分の面積割合が増加する。そのため、周方向成分を含
まないリーク流体の割合が増加し、可動羽根角度θを小
さくしても、期待される程の旋回力の増加は得られな
い。しかも、圧力損失だけは確実に増加するという望ま
しくない結果をもたらすことになる。

また、複数の可動羽根をリンクによつて結合して可動さ
せるため、個々の可動羽根における羽根角度θがそれぞ
れ異なり、偏流の原因となつたり、またリンク部に遊び
があるため、操作ハンドル２９を動かしても可動羽根２
５が追従しない等、旋回力を適正に制御する際に不都合
な事態を招くことになる。

本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を解消し、流体
のリーク量を減じ、効率良く旋回流を発生させることが
できる半径流式の旋回流発生装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記半径流式旋回流発生装置において、前記
可動式の案内羽根を固定式とし、かつ、円柱状空間の底
面に相当する壁のうち、少なくとも一方の壁を円柱状空
間の中心軸方向に移動可能な摺動壁にて構成するもので
ある。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明す
る。

〔実施例〕

第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係る半径流式旋
回流発生装置１，１′を微粉炭バーナに適用した例を示
している。

同図において、火炉壁２にバーナポート１１が設けられ
ており、バーナポート１１にはその中心部から外側に向
かつて微粉炭ノズル８、二次空気ノズル９及び三次空気
流路１０が設けられている。二次空気ノズル９及び三次
空気流路１０にはそれぞれ半径流式旋回発生装置１，
１′が取り付けられ、それらは風箱３内に納められてい
る。風箱３にはダンパ５を擁した空気ダクトが接続さ
れ、また微粉炭ノズル８内にはインペラ７が取り付けた
助燃バーナ６が設けられている。

半径流式旋回発生装置１，１′は、旋回装置側壁１２
ａ，１２ｂと、複数の固定案内羽根１３と、この固定案
内羽根１３が貫通可能な切り欠き部を有する可動側壁
（摺動側壁）１４と、この可動側壁１４と接続されてい
る円筒１５と、この円筒１５の内側に設けたパッキン１
６と、一端が円筒１５に取り付けられ、他端が風箱３の
外壁を貫通している操作ロッド１７とを備えている。

旋回装置側壁１２ａと可動側壁１４との間は円柱状空間
を形成し、操作ロット１７により可動側壁１４は旋回装
置側壁１２ａと可動側壁１４との間の円柱状空間の中心
軸方向に移動可能である。

なお、複数の固定案内羽根１３は、この羽根先端の内接
円に接するように取り付けるのが普通であるが、場合に
よつては前記内接円の接線と任意の角度をもたせてもよ
い。

次に、上記構成の半径流式旋回流発生装置１，１′の作
用を示す。

まず、空気ダクト４から風箱３内に供給された燃焼用空
気等の流体は、旋回流発生装置１，１′に供給される。
次いでその流路１８を通つて三次空気流路１０及び二次
空気ノズル９に達し、更にバーナポート１１を通つて火
炉内に噴出する。

旋回流発生装置流路１８の入口部分には固定案内羽根１
３があり、ここに流入してきた流体は、固定案内羽根１
３の角度の方向（通常は円周方向）へ流れの向きを変え
られ、旋回力を与えられる。そのため、渦巻状の流れと
なつて旋回流発生装置１，１′の中心部へ向かう。とこ
ろで、旋回装置側壁はａの中心部は旋回流発生装置１，
１′の出口である三次空気流路１０又は二次空気ノズル
９に連つているため、再び方向を変えられ、螺旋状の流
れとなつてバーナポート１１へ向かうことになる。

ここで、旋回流発生装置流路１８の幅は、操作ロツド１
７の操作により、可動側壁１４を軸方向に摺動させると
任意に設定できるので、流体の流入速度は任意に変化さ
せることができ、旋回力を変えることができる。また、
固定案内羽根１３と側壁１２ａ，１２ｂとの間には隙間
がないので、リークする流体がない。更に、固定案内羽
根１３は、通常、流体の流入方向がその羽根先端の内接
円の接線方向とできるだけ一致するように配されている
ため、流体のもつ速度ベリトルの殆どが旋回力に変える
ことができ、旋回流発生の効率が良い。

次に、第４図に本発明の第２の実施例を示す。本実施例
は、可動側壁１４に設けた切り欠き部１９にパツキン２
０を設けたものである。これにより、切り欠き部１９の
シールを行うことができるため、切り欠き部１９の工作
精度が多く悪くても摺動部の気密性を保つことができ
る。

第５図は本発明の第３の実施例を示したもので、固定案
内羽根１３が挿入できる溝２３を環状ブロツク２２を操
作ロツド１７により摺動させて、旋回流発生装置の流路
１８の幅を変化させるようにしたもので、その効果は第
１の実施例と同等である。

なお、前述の各実施例は微粉炭バーナに適用した例であ
るが、他の燃料を用いるバーナ、或いはアフタエアポー
ト等、旋回流を必要とする全ての場合に適用できること
は云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、半径流式旋回流
発生装置において、案内羽根を最も効率の良い接続方向
に固定し、可動側壁を摺動させて旋回流発生装置の流路
幅を変化させることによつて旋回力を調整できるので、
従来の可動案内羽根の使用にみられるような旋回力に寄
与しないリーク流体をなくことができ、更に案内羽根の
角度が一定であるため、大きな旋回力を得たい場合に
も、従来のように可動案内羽根の羽根角度を減じること
による有効羽根長の減少のためにシヨートパス量が増加
し、所定の旋回力が得られなくなるというようなことが
なく、旋回力の変化幅を非常に大きくとることができ
る。また、可動案内羽根の羽根角度のバラツキに基づく
流動状態の偏りをも少なくすることができる。したがつ
て、旋回流を発生させるに際して無駄が少なく、きめ細
かい旋回力の制御が可能となる等々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１の実施例に係る半径流
式旋回流発生装置を付設した微粉炭バーナの例を示す図
で、第１図は断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ′断面
図、第３図は第２図のＢ部の部分拡大図、 第４図及び第５図は各々本発明の第２，第３の実施例の
一部分を示す図、 第６図乃至第９図は従来の半径流式旋回流発生装置を付
設した微粉炭バーナの例を示す図で、第６図は断面図、
第７図は第６図のＣ−Ｃ′断面図、第８図及び第９図は
部分図である。 １，１′……半径流式旋回流発生装置、３……風箱、４
……空気ダクト、５……ダンパ、６……助燃バーナ、８
……微粉炭ノズル、９……二次空気ノズル、１０……三
次空気流路、１１……バーナポート、１２ａ，１２ｂ…
…旋回装置側壁、１３……固定案内羽根、１４……可動
側壁（摺動側壁）、１５……円筒、１６，２０……パツ
キン、１７……操作ロツド、１８……旋回流発生装置流
路、１９……切り欠き部、２１……空気流、２２……環
状ブロツク、２３……溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱状空間の一方の底面を壁となし、他の
   底面はその中心部に流体の出口流路を配すると共にその
   外側の環状部を壁となし、側面相当部には流体の入口流
   路を配し、かつ、前記入口流路に案内羽根を設けた所謂
   半径流式旋回流発生装置において、前記案内羽根を固定
   すると共に、該円柱状空間の両底面をなす前記壁のう
   ち、少なくとも一方の壁を該円柱状空間の中心軸方向に
   移動可能な摺動壁にて構成したことを特徴とする旋回流
   発生装置。