特許 6809795 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6809795

(24)【登録日】2020年12月14日

(45)【発行日】2021年1月6日

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23G 7/06 20060101AFI20201221BHJP

   F23M 5/08 20060101ALI20201221BHJP

   F23L 7/00 20060101ALI20201221BHJP

   F23L 15/00 20060101ALI20201221BHJP

   F23C 9/08 20060101ALI20201221BHJP

【ＦＩ】

   F23G7/06 101B

   F23M5/08 B

   F23L7/00 Z

   F23L15/00 A

   F23C9/08 402

【請求項の数】10

【全頁数】34

(21)【出願番号】特願2016-31729(P2016-31729)

(22)【出願日】2016年2月23日

(65)【公開番号】特開2017-150699(P2017-150699A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2018年11月29日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】593196849

【氏名又は名称】ボルカノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147625

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 高志

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 賢治

(72)【発明者】

【氏名】安田 裕文

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 博一

(72)【発明者】

【氏名】石丸 久志

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１９８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９８１１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０２７５９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０８４４４４１１（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開２０００−２７４６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１６１８９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５１−１１４８８１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｇ ７／０６

Ｆ０１Ｎ ３／０２５

Ｆ２３Ｍ ５／０８

Ｆ２３Ｃ ９／０８

Ｆ２３Ｌ ７／００

Ｆ２３Ｌ １５／００

Ｂ６３Ｈ ２１／１４

Ｂ６３Ｂ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に燃焼空間を形成する内筒と、
前記内筒の周壁および前記内筒の一端側との間に外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を形成して前記内筒を覆う外筒と、
前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記外筒に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、
外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記内筒の筒軸中央よりも前記内筒の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、
前記内筒の一端側には、前記空間部を流通する空気を前記内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼装置。

【請求項3】

前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、
前記内筒は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。

【請求項4】

前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、
前記内筒は、
前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、
前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、
前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃焼装置。

【請求項5】

前記内筒の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記内筒の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【請求項6】

内部に燃焼空間を形成する筒体と、
前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記一端側に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、
外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記筒体の筒軸中央よりも前記筒体の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを特徴とする燃焼装置。

【請求項7】

前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、
前記筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を前記筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の燃焼装置。

【請求項8】

前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、
前記筒体は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃焼装置。

【請求項9】

前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、
前記筒体は、
前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、
前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、
前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃焼装置。

【請求項10】

前記筒体の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記筒体の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼空間を形成する内筒、この内筒を覆う外筒および燃焼空間内に燃料を供給するバーナを備えている燃焼装置に関するものである。また、燃焼空間を形成する筒体および燃焼空間内に燃料を供給するバーナを備えている燃焼装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

燃焼装置の一種に、例えば、下記特許文献１に開示されている「廃棄物焼却装置」がある。この装置では、焼却炉の内部（燃焼空間）を形成する内筒の周囲に外筒を配置するとともに内筒の内側を耐火材で覆う。これにより、１０００℃前後になる炉内の高温環境から、鋼板製等の内筒を保護している。耐火材は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートであり、耐火性に優れた骨材とアルミナセメント等を混合したものである。焼却炉以外でも、燃焼装置においては炉内の内張に耐火材を使用するものが少なくない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−７４２２１号公報

【特許文献2】特開２０１５−１５８２６３号公報

【特許文献3】特開２０１２−８２８０４号公報

【特許文献4】特開２００４−２５７３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、耐火材は、特許文献１の図１や図２に表されているように、高温を遮断して内筒を熱から保護する必要上、内筒の内側に厚肉に設けられることが多い。このような厚肉の耐火材は、燃焼装置の重量増加を招く。特に、上記特許文献１の焼却装置のように、船舶に使用される舶用の燃焼装置においては、軽量であることが望ましく、搭載される船舶によっては燃焼装置の重量が問題になる場合がある。

【0005】

舶用の燃焼装置には、このような焼却装置のほかに、例えば、ボイルオフガスを処理するガス処理装置もある。ボイルオフガスは、ＬＮＧ貯蔵槽において液化天然ガスが気化することにより発生するガスであり、以下「ＢＯＧ」という。例えば、上記特許文献２には、液化ガス運搬船のカーゴタンクで発生するＢＯＧのうち、燃料として処理することのできない余剰分を、再度液化してカーゴタンクに回収するか、ガス燃焼装置等で焼却処理する必要がある旨の記載があり（特許文献２；段落０００２）、後者の場合にガス処理装置が使用される。

【0006】

また、上記特許文献３に開示されているように、ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においてはＮＯｘの排出量を削減する必要から、脱硝装置を通した後に排気ガスを大気中に放出するものがあり、排ガス温度が３００℃以下の場合には、脱硝触媒が十分に活性する温度まで排気ガスを加熱してから脱硝装置を通すものもある（特許文献３；段落０００４〜０００７）。このような排気ガスの加熱に使用される排ガス加熱装置も、舶用の燃焼装置の一種である。

【0007】

なお、脱硝装置によってＮＯｘの浄化を実施するために、脱硝触媒の上流側の配管経路中で排気ガス還元剤（尿素水）を噴霧することで、排気ガス還元剤が排ガス経路中で加水分解されてアンモニアが生成され、脱硝触媒によりＮＯｘが浄化される。しかしながら、上記特許文献４に開示されているように、排ガス温度が低い場合においては、排気ガス還元剤の加水分解によるアンモニア生成が十分に進行しない場合があり、その対策として、予め排気ガス還元剤を加熱して還元剤ガスとして排ガス中に供給する方式が知られている（特許文献３；段落０００２〜０００８）。ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶においては、高温ガス（燃焼ガス）中に尿素水を噴射し加水分解させて還元剤ガス（アンモニア）を生成し、この還元剤ガスを含む高温ガスを、ディーゼルエンジンからの排ガス中に供給する方式がある。このような方式において高温ガス（燃焼ガス）を供給する燃焼ガス供給装置も、舶用の燃焼装置の一種である。

【0008】

このように舶用の燃焼装置には、焼却装置、ガス処理装置や排ガス加熱装置、燃焼ガス供給装置（高温ガス発生装置）等、様々なものが存在するが、いずれの場合も装置重量は軽量であることが望ましい。本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、装置重量を軽量にし得る燃焼装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、特許請求の範囲の請求項１に記載された燃焼装置は、内部に燃焼空間を形成する内筒と、前記内筒の周壁および前記内筒の一端側との間に外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部を形成して前記内筒を覆う外筒と、前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記外筒に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記内筒の筒軸中央よりも前記内筒の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを技術的特徴とする。
また、特許請求の範囲の請求項２に記載された燃焼装置は、請求項１に記載された燃焼装置においては、前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、前記内筒の一端側には、前記空間部を流通する空気を前記内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを技術的特徴とする。

【0010】

また、特許請求の範囲の請求項３に記載された燃焼装置は、請求項１または２に記載された燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、前記内筒は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。

【0011】

また、特許請求の範囲の請求項４に記載された燃焼装置は、請求項１または２に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、前記内筒は、前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。

【0013】

また、特許請求の範囲の請求項５に記載された燃焼装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載された燃焼装置において、前記内筒の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記内筒の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを技術的特徴とする。

【0014】

また、特許請求の範囲の請求項６に記載された燃焼装置は、内部に燃焼空間を形成する筒体と、前記一端側のバーナ貫通孔を貫通して前記燃焼空間内に燃料を供給可能に前記一端側に取り付けられるバーナと、を備える燃焼装置であって、外部機関の排気ガスが流通する既設の配管に対し前記配管の配置を変更することなく、配管途中において、前記配管の上流側および下流側が前記筒体の筒軸中央よりも前記筒体の他端側内にそれぞれ連通しており、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を経由して前記下流側に流入するとともに前記燃焼空間内で加熱されることを技術的特徴とする。
また、特許請求の範囲の請求項７に記載された燃焼装置は、請求項６に記載の燃焼装置においては、前記バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備え、前記筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を前記筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気として前記バーナ周囲空間部とは別に前記燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていることを技術的特徴とする。

【0015】

また、特許請求の範囲の請求項８に記載された燃焼装置は、請求項６または７に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、前記筒体は、前記配管の直交方向または略直交方向に前記筒軸を向けて配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。

【0016】

また、特許請求の範囲の請求項９に記載された燃焼装置は、請求項６または７に記載の燃焼装置においては、前記配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、前記筒体は、前記筒軸が前記配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ前記配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、または、前記筒軸が前記配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置されるとともに、前記上流側から排出された前記排気ガスが前記燃焼空間を貫通して前記下流側に流入可能に流入口および流出口が形成されていることを技術的特徴とする。

【0018】

また、特許請求の範囲の請求項１０に記載された燃焼装置は、請求項６〜９のいずれか一項に記載の燃焼装置において、前記筒体の一端側には、外部機関から送り込まれた排気ガスであって、燃焼中の前記燃焼空間内の温度よりも温度が低い排気ガスを前記筒体の内周面に沿って前記燃焼空間内に噴射可能な排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルを有する排気ガス噴射部を備えていることを技術的特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

請求項１〜１０の発明では、このような排気ガスが流通する既設の配管に対し配管の配置を変更することなく、配管途中において、当該燃焼装置の内筒が接続される。そのため、既存の設備に適用することが容易であり、旧型式のものを改造してその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに対応し易い。

【0020】

請求項２の発明では、バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備える。そして、内筒の一端側には、空間部を流通する空気を内筒の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気としてバーナ周囲空間部とは別に燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられる。これにより、空気噴射孔または空気噴射ノズルから噴射された空気は、内筒の内周面に沿った空気流となって燃焼空間内を流れることから、内筒の内周面がこの空気流によりさらに冷却される。そのため、このような空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていない場合に比べて、燃焼空間内における内筒の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、内筒の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くすることができるので、燃焼装置の装置重量を一層軽量にすることができる。
請求項３の発明では、既存の配管の上流側および下流側が直線状に配置されている場合において、流入口から流入した排気ガスは、バーナ燃焼時に燃焼空間内に発生した燃焼ガスと混合されて、最短距離で流出口に流出されるため、外部機関から送り込まれる排気ガスは少ない抵抗で燃焼空間を通過することが可能になる。また、内筒と外筒との間には外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部が形成されて内筒が空気冷却されていることから、排気ガスと燃焼ガスとの混合過程において、例えば、燃焼空間内で高温部や低温部が生じる温度ムラが発生したとしても、高温部を覆う耐火材を設ける必要がない。したがって、このような混合過程における温度ムラ対策用の耐火材を必要としない点からも、装置重量を軽量にすることができる。

【0021】

請求項４の発明では、既存の配管の上流側および下流側が直交状に配置されている場合において、内筒は、筒軸が配管の上流側または下流側のいずれか一方に同軸若しくはほぼ同軸に配置され、かつ配管の上流側または下流側の残りの他方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置される。または、内筒は、筒軸が配管の上流側および下流側の両方に直交若しくはほぼ直交する方向に配置される。これにより、流入口から流入した排気ガスは、バーナ燃焼時に燃焼空間内に発生した燃焼ガスと混合されて、最短距離で流出口に流出されるため、外部機関から送り込まれる排気ガスは少ない抵抗で燃焼空間を通過することが可能になる。また、内筒と外筒との間には外部から送り込まれた空気が流通可能な空間部が形成されて内筒が空気冷却されていることから、排気ガスと燃焼ガスとの混合過程において、例えば、燃焼空間内で高温部や低温部が生じる温度ムラが発生したとしても、高温部を覆う耐火材を設ける必要がない。したがって、このような混合過程における温度ムラ対策用の耐火材を必要としない点からも、装置重量を軽量にすることができる。

【0023】

請求項５の発明では、排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルから噴射された排気ガスは、内筒の内周面に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れることから、内筒の内周面がこの排ガス流によりさらに冷却される。そのため、このような排気ガス噴射部を備えていない場合に比べて、燃焼空間内における内筒の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、内筒の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くしたり、耐火材を廃止したりすることが可能になるので、燃焼装置の装置重量をより一層軽量にすることができる。

【0024】

請求項７の発明では、バーナの周囲に燃焼用の空気を供給するバーナ周囲空間部を備える。そして、筒体の一端側には、外部から送り込まれた空気を筒体の内周面に沿って当該内周面を冷却する空気としてバーナ周囲空間部とは別に燃焼空間内に噴射可能な空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられる。これにより、空気噴射孔または空気噴射ノズルから噴射された空気は、筒体の内周面に沿った空気流となって燃焼空間内を流れることから、筒体の内周面がこの空気流によりさらに冷却される。そのため、このような空気噴射孔または空気噴射ノズルが設けられていない場合に比べて、燃焼空間内における筒体の温度を低下させることが可能になる。したがって、筒体の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くすることができるので、燃焼装置の装置重量を軽量にすることができる。

【0025】

請求項１０の発明では、排ガス噴射孔または排ガス噴射ノズルから噴射された排気ガスは、筒体の内周面に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れることから、筒体の内周面がこの排ガス流によりさらに冷却される。そのため、このような排気ガス噴射部を備えていない場合に比べて、燃焼空間内における筒体の温度をさらに低下させることが可能になる。したがって、筒体の内周面に耐火材を設ける場合にはその厚さをさらに薄くしたり、耐火材を廃止したりすることが可能になるので、燃焼装置の装置重量をより一層軽量にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明に関連する参考形態に係るガス処理装置の全体構成の一例を示す正面図である。

【図2】本参考形態のガス処理装置の全体構成の一例を示す平面図である。

【図3】図２に示すIII−III線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図4】図３に示すIV−IV線断面を同矢視方向から見た模式的な断面図である。

【図5】図４に示す一点鎖線Ｖ内の模式的な拡大断面図である。

【図6】図５に示す矢印VIの方向から見た模式的な断面図である。

【図7】本参考形態のガス処理装置の他の使用例を示す説明図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。

【図9】本第１実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。

【図10】図９に示すＸ−Ｘ線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図11】図１０に示すXI−XI線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図12】図１１に示す一点鎖線XII内相当の拡大断面図であり、図１３に示すXII−XII線断面を同矢印方向から見た模式的な拡大断面図である。

【図13】図１２に示す矢印XIIIの方向から見た模式的な断面図である。

【図14】本第１実施形態の排ガス加熱装置の他の構成例を示す図１２相当の断面図であり、図１５に示すXIV−XIV線断面を同矢印方向から見た模式的な拡大断面図である。

【図15】図１４に示す矢印XVの方向から見た模式的な断面図である。

【図16】本第１実施形態の排ガス加熱装置の改変例１を示す説明図である。

【図17】本第１実施形態の排ガス加熱装置の改変例２を示す説明図である。

【図18】本発明の第２実施形態に係る排ガス加熱装置の炉体の構成例を示す断面図である。

【図19】図１８に示すXIX−XIX線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図20】図１９に示すXX−XX線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図21】本発明の第３実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。

【図22】本第３実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。

【図23】図２２に示すXXIII−XXIII線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図24】図２３に示すXXIV−XXIV線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図25】図２４に示すXXV−XXV線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図26】本発明の第４実施形態に係る排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す正面図である。

【図27】本第４実施形態の排ガス加熱装置の全体構成の一例を示す平面図である。

【図28】図２７に示すXXVIII−XXVIII線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図29】図２８に示すXXIX−XXIX線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【図30】図２９に示すXXX−XXX線断面を同矢印方向から見た模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の燃焼装置の実施形態について図を参照して説明する。まず、各実施形態の説明の前に、本発明に関連する技術をガス処理装置に適用した参考形態を図１〜図７に基づいて説明する。

【0028】

［参考形態］
参考形態のガス処理装置１０は、例えば、ＢＯＧ（ボイルオフガス）等を燃焼して処理する焼却装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。図１〜図４に示すように、ガス処理装置１０は、主に、外筒１１、内筒１２、バーナユニット１３、バーナホルダ１７、排気筒１９、第１ファン２、第２ファン３等により構成されている。

【0029】

外筒１１は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部１１ａに対して、外筒１１の一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部１１ｂにより囲まれるように開口しており、また外筒１１の他端側が円形平板状の先端部１１ｃにより閉塞されている。周壁部１１ａには、外筒１１の径方向に円筒状に延びる接続部１１ｄが形成されており、先端に設けられるフランジ部１１ｅを介して排気筒１９を連結可能にしている。また周壁部１１ａには、吸気口１１ｆ，１１ｇも開口しており、これらには、後述の第１吸気ダクト６や第２吸気ダクト７が接続される。基端部１１ｂの開口は、後述するように、円形平板状の外筒基端プレート１５により覆われて閉塞される。

【0030】

内筒１２は、外筒１１の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒１１と同様に、有底の円筒形状に形成されている。内筒１２は、円筒状の周壁部１２ａの一端側が基端部１２ｂとしての内筒基端プレート１６により閉塞されており、また他端側も円形平板状の先端部１２ｃにより閉塞されている。周壁部１２ａの他端側付近には、排煙等を外部に放出する排気部１２ｄが形成されている。即ち、周壁部１２ａには、外筒１１の接続部１１ｄの内側に向けて円筒形状に延びる排気部１２ｄが形成されており、内筒１２の燃焼空間と排気筒１９の内側空間とを連通可能にしている。なお、内筒１２の他端側は、先端部１２ｃ等により閉塞することなく、開口可能に構成しても良い。

【0031】

このような内筒１２の内周面には、耐火材１４が設けられている。内筒１２は、後述するように一端側の基端部１２ｂ（内筒基端プレート１６）にバーナユニット１３が設けられて、そのバーナ部１３ａから内筒１２内、つまり燃焼空間に火炎が形成される。そのため、内筒１２の内周面に耐火材１４を配置して、周壁部１２ａ、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材１４は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートと耐火骨材を混合したものである。本参考形態では、例えば、Ｖ字形状のフック（またはアンカー）を内筒１２の内周面の複数箇所に取り付けるとともに、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布することで、耐火材１４を形成している。なお、本参考形態を含めて以下に説明する各実施形態においては、図面表現上の便宜から、耐火材１４の断面部分には網かけ状のハッチングを施しており、また耐火材１４の表面部分には薄墨色の塗りつぶしを施していることに注意されたい。

【0032】

排気筒１９は、その本体が外筒１１と同様に円筒形状に形成されている。排気筒１９の基端側は、外筒１１の接続部１１ｄに接続可能に開口するとともに外曲げされたフランジ部１９ａを備えており、外筒１１の接続部１１ｄのフランジ部１１ｅに連結可能に構成されている。これらの連結は、例えば、両フランジ部１１ｅ，１９ａを貫通する複数のボルトにナットがねじ締結することにより行われる。一方、排気筒１９の先端側は、円形平板状に閉塞されているとともに本体の径方向に延出する接続部１９ｂが形成されている。この接続部１９ｂが船舶内の排気ダクト等に連結される。

【0033】

バーナユニット１３は、内筒１２の基端部１２ｂ、つまり内筒基端プレート１６の中心を貫通するように設けられている。即ち、内筒基端プレート１６は、耐火材１４が塗布された厚肉状の円盤形状に形成されており、その中心部分をバーナユニット１３が貫通するとともに、その周囲を取り囲むように複数の貫通孔１４ａが形成されている。バーナユニット１３は、外筒１１の一端側を閉塞する外筒基端プレート１５に取り付けられている。本参考形態では、バーナユニット１３はバーナホルダ１７を介して外筒基端プレート１５に固定されている。バーナユニット１３には、ＢＯＧ等の燃料が供給される燃料パイプ９０が接続されている。バーナユニット１３、内筒基端プレート１６およびバーナホルダ１７の構成については、後で図５および図６を参照しながら詳述する。

【0034】

このように構成される炉体においては、外筒１１と内筒１２との間に隙間が形成されている。即ち、内筒１２（周壁部１２ａ、基端部１２ｂおよび先端部１２ｃ）の外側面と外筒基端プレート１５を含む外筒１１の内側面との間には空気流通路Ｒａ，Ｒｂが形成されている。空気流通路Ｒａは、外筒１１の周壁部１１ａに形成されている吸気口１１ｆに連通しており、また空気流通路Ｒｂは、周壁部１１ａに形成されている吸気口１１ｇに連通している。本参考形態では、外筒１１の周壁部１１ａと内筒１２の周壁部１２ａとを接続して、これらの空気流通路Ｒａ，Ｒｂを区画する分割プレート１８が設けられている。また、吸気口１１ｆには、第１ファン２の送風口にフランジ部６ａを介して連結された第１吸気ダクト６が接続されており、吸気口１１ｇには、第２ファン３の送風口にフランジ部７ａを介して連結された第２吸気ダクト７が接続されている。

【0035】

第１ファン２および第２ファン３は、いずれも電動モータを駆動源としてインペラが回転する送風ファンである。第１ファン２は第１吸気ポート４に接続されており、また第２ファン３は第２吸気ポート５に接続されて、それぞれの吸気口４ａ，５ａから吸入した空気を送風口から吐出（圧送）する。本参考形態では、第１ファン２から圧送された空気は、第１吸気ダクト６を経由して外筒１１の吸気口１１ｆに送り込まれる。また、第２ファン３から圧送された空気は、第２吸気ダクト７を経由して外筒１１の吸気口１１ｇに送り込まれる。これにより、吸気口１１ｆ，１１ｇからそれぞれ空気流通路Ｒａ，Ｒｂに流入した空気は、例えば、図３や図４に表されている点線矢印の方向に流れる。したがって、外部から送り込まれた空気が内筒１２の外側面に接触することで、内筒１２を空気冷却することが可能になる。

【0036】

なお、空気流通路Ｒａと空気流通路Ｒｂは、分割プレート１８により分離されている。本参考形態では、第１送風ファン２は、主に、バーナユニット１３から離れた炉体の中間部と先端部を冷却する空気を送り、第２送風ファン３は、バーナユニット１３に近い炉体の基端部や燃焼空間内に噴射させる空気を送る。つまり、空気流通路Ｒｂを流れる空気は、後述するように、内筒１２の基端部１２ｂ（内筒基端プレート１６）の貫通孔１４ａを経由して内筒１２の燃焼空間にも流入する。炉体内に空気を送り込む送風ファンを、第１送風ファン２と第２送風ファン３に分けることにより、必要に応じて送風量（空気の圧送量）を個別に制御することが可能になる。そのため、例えば、内筒１２の温度データに基づいて空気流通路Ｒｂを流れる空気の送風量を制御することができる。

【0037】

このように構成されるガス処理装置１０は、ベースフレーム１上に設けられている。本参考形態では、例えば、外筒１１や内筒１２等からなる炉体は、ベースフレーム１の長手方向に複数箇所に立設されるレグ８ａと、ベースフレーム１の長手方向に沿ってこれらのレグ８ａに固定される２本のサイドメンバ８ｂとからなるレグフレーム８によって、ベースフレーム１上で支えられている。また、２機の送風ファン２，３や吸気ポート４，５は、固定金具やステー等によってベースフレーム１に固定されている。

【0038】

次に図５および図６を参照して、バーナユニット１３、内筒基端プレート１６、バーナホルダ１７等の構成について説明する。外筒１１の基端部１１ｂには、中心部に円形状のバーナ取付口１５ａが開口する円形平板状の外筒基端プレート１５がボルトおよびナットにより固定されている。バーナ取付口１５ａは、バーナユニット１３を保持するバーナホルダ１７を挿通した状態で外筒基端プレート１５に固定可能にする円形穴であり、本参考形態では、バーナ取付口１５ａの機械的強度を高めるため、その内周に沿って内曲げのフランジ部が環状に形成されている。

【0039】

バーナユニット１３は、主に、バーナ部１３ａとスカート部１３ｂにより構成されている。バーナ部１３ａは、例えば、先端に円錐台形状のノズル部を備えているとともに、燃料を供給する燃料パイプ９０が接続されている。バーナ部１３ａの径方向周囲は、筒状のスカート部１３ｂに覆われている。スカート部１３ｂは、バーナ部１３ａのノズル部方向に向く先端側が拡径しているのに対して、後端側は同径の円筒形状をなしている。バーナユニット１３は、バーナホルダ１７に保持され外筒基端プレート１５に固定された状態においては、バーナ部１３ａが内筒１２の内部空間、つまり燃焼空間内に露出して燃料パイプ９０から供給される燃料をノズル部から噴射する。スカート部１３ｂの後端側の周囲には、バーナホルダ１７内において空間部（バーナ周囲空間部）が形成されており、空気流通路Ｒｂを流れる空気流の一部がこの空間部を介して図５に示す実線矢印の経路でスカート部１３ｂ内に流入する。この空気は、バーナ部１３ａのノズル部から噴射された燃料の燃焼に寄与する。

【0040】

バーナホルダ１７は、円筒部１７ａ、保持体１７ｂ、外側プレート１７ｃ等により構成されている。円筒部１７ａは、外曲げのフランジ部が両端に形成されており、先端部は、外筒基端プレート１５のバーナ取付口１５ａの内径よりも僅かに小さい外径寸法に設定されている。この先端部がバーナ取付口１５ａに挿入された状態で、バーナ取付口１５ａの環状フランジ部の高さ分だけ先端部よりも後端側に設けられるフランジ部（両端のフランジ部の一方）がボルトおよびナットにより外筒基端プレート１５に固定されることで、バーナホルダ１７が外筒基端プレート１５に取り付けられる。円筒部１７ａに収容される保持体１７ｂは、図略の固定構造によりバーナユニット１３を円筒部１７ａの軸中心に保持する構造体である。外側プレート１７ｃは、円筒部１７ａの後端側開口を閉塞する円形平板であり、円筒部１７ａの他方のフランジ部にボルトおよびナットにより固定される。

【0041】

内筒基端プレート１６は、内筒１２の基端部１２ｂに相当する円盤形状の部材であり、内筒１２の周壁部１２ａおよび先端部１２ｃとともに燃焼空間を形成している。本参考形態では、周壁部１２ａの内径よりも周壁部１２ａの内周面に塗布された耐火材１４の肉厚寸法だけ小径になるように内筒基端プレート１６の外径寸法が設定されている。内筒基端プレート１６の中心部には、バーナユニット１３のスカート部１３ｂの後端側同径部の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されたバーナ貫通口１６ａが形成されている。また、内筒基端プレート１６の外周縁には、周壁部１２ａに組み付けられた状態で、燃焼空間側に向けて立ち上がるフランジ部１６ｃが環状に形成されている。さらに、バーナ貫通口１６ａとフランジ部１６ｃとの間には、燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル１６ｂが内筒基端プレート１６と同心円の周上に形成されている。

【0042】

即ち、図６に示すように、複数の空気噴射ノズル１６ｂは、内筒基端プレート１６の中心部に配置されるバーナユニット１３の周囲を取り囲むようにフランジ部１６ｃの近傍に配置されている。本参考形態では、例えば、内筒基端プレート１６の中心角２２．５度間隔で１６本の空気噴射ノズル１６ｂを設けている。この数量は一例であり、後述する空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル１６ｂは等間隔に設ける必要はない。内筒基端プレート１６が周壁部１２ａに組み付けられた状態においては、このような空気噴射ノズル１６ｂは、その内側空間が空気流通路Ｒｂに連通する。そのため、第２送風ファン３から圧送されて吸気口１１ｇから空気流通路Ｒｂに流入した空気は、例えば、図５に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル１６ｂを経由して周壁部１２ａの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気噴射ノズル１６ｂから空気が噴射される様子が図示されているが、すべての空気噴射ノズル１６ｂから空気が噴射される。

【0043】

周壁部１２ａに組み付けられた状態で燃焼空間側に向く内筒基端プレート１６の内側面には、内筒１２と同様に、例えば、Ｖ字形状のフック（またはアンカー）が取り付けられている。また、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布した耐火材１４がこのような内側面に形成されている。なお、参考形態では、空気噴射ノズル１６ｂを火炎の輻射熱等から保護する必要上、耐火材１４の厚さが空気噴射ノズル１６ｂの軸長を超えるように耐火材１４が形成されている。そのため、空気噴射ノズル１６ｂの噴射孔に連通する貫通孔１４ａが耐火材１４に形成されている。

【0044】

このように本参考形態のガス処理装置１０では、内筒基端プレート１６においてフランジ部１６ｃの近傍に複数の空気噴射ノズル１６ｂを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート１６が周壁部１２ａに組み付けられた状態では、周壁部１２ａに塗布された耐火材１４の表面近傍かつ耐火材１４の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル１６ｂが配置される。これにより、第２送風ファン３から圧送された空気流通路Ｒｂ内の空気は、空気噴射ノズル１６ｂから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材１４の表面を沿うように流れる。

【0045】

つまり、空気噴射ノズル１６ｂから噴射された空気は、内筒１２の内周面（耐火材１４の表面）に沿った空気流になって燃焼空間内を流れることから、内筒１２の内周面（耐火材１４の表面）がこの空気流により冷却される。そのため、このような複数の空気噴射ノズル１６ｂが設けられていない場合に比べて、耐火材１４の厚さを薄くすることが可能になるので、ガス処理装置１０の装置重量を軽量化することができる。

【0046】

特に、燃料パイプ９０から供給される燃料がＢＯＧ等の気体燃料である場合には、軽油、Ａ重油や廃油等の石油系燃料に比べて炭素含有量が少ないため、バーナ部１３ａによって形成される火炎からの輻射伝熱量よりも、対流伝熱量分が相対的に大きくなる。そのため、ガス処理装置１０がＢＯＧ等の揮発性液体燃料から発生した不要なガスを焼却処理する場合には、内筒１２の内周面は、バーナ部１３ａの火炎による輻射熱量よりも対流伝熱量の方が影響を受け易い。したがって、内筒１２の内周面（耐火材１４の表面）に沿って空気噴射ノズル１６ｂから空気流を噴射することにより、その空気流に当該内周面が覆われる。これにより、輻射伝熱量が相対的に少なくなったことに加えて、内筒１２の内周面（耐火材１４の表面）に到達する対流伝熱量も減少させることが可能になるため、内筒１２の内周面の温度を下げることができる。よって、耐火材１４の厚さを薄くすることが可能になり、ガス処理装置１０の装置重量を減少させることができる。また、空気流量の最適化によって耐火材１４を不要とすることもできる場合があり、ひいてはその分小型化が可能になる。

【0047】

また、第２送風ファン３による送風能力を高めて空気噴射ノズル１６ｂから噴射される空気の流量を増加させる構成を採ることによって、内筒１２の内周面の温度を一層低下させることも可能になる。これにより、例えば、耐火材１４自体を廃止した構成（いわゆるメタルスロート）にすることも可能になるので、ガス処理装置１０の装置重量をさらに軽量化することができる。なお、このような第２送風ファン３による送風能力や、空気噴射ノズル１６ｂの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。

【0048】

なお、上述した参考形態では、ガス処理装置１０により焼却処理される対象（燃料パイプ９０から供給される燃料）として、ＢＯＧの場合を例示して説明したが、焼却処理の対象は、例えば、廃油等の石油系燃料であっても良い。また、外筒１１および内筒１２に、廃棄物投入口とこの投入口を開閉自在に覆う蓋部とを設けることにより、ガス処理装置１０を固形廃棄物を燃焼する廃棄物焼却装置として使用することも可能である。この場合には、燃料パイプ９０から供給される燃料は、例えば、ＢＯＧ、軽油やＡ重油等が想定される。

【0049】

また、本参考形態のガス処理装置１０を、燃焼ガス供給装置（高温ガス発生装置）として機能させることができる。例えば、ディーゼルエンジンを推進機関とする船舶において、この燃焼ガス供給装置を用いて供給される高温ガス（燃焼ガス）中に尿素水を噴射し加水分解させて還元剤ガス（アンモニア）を生成し、この還元剤ガスを含む高温ガスを、ディーゼルエンジンからの排ガス中に供給することによって、ＮＯｘを脱硝装置により浄化することも可能である。この場合には、図７(A)に示すように、本参考形態の接続部１１ｄまたは排気筒１９の出口に、尿素水加水分解ユニット１０４を配置し、その下流側にディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流れる配管１００を接続する。なお、この場合には、燃料パイプ９０から供給される燃料は、例えば、液化天然ガス、軽油やＡ重油等が想定される。また、尿素水加水分解ユニット１０４と燃焼ガス供給装置とを一体化させて尿素水加水分解装置とすることも可能である。

【0050】

また、図７(B)に示すように、参考形態のガス処理装置１０の接続部１１ｄまたは排気筒１９をディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流れる配管１００の途中に接続して使用しても良い。この場合には、既設の配管１００に接続部１０１を形成しそれに対してガス処理装置１０の接続部１１ｄまたは排気筒１９を連結して、配管１００の内側空間（排ガス流通路）と内筒１２の内側空間（燃焼空間）とが連通するように構成する。配管１００や接続部１０１の周囲には、耐火材１０３を配置して高温状態の配管１００等が外部に露出することを防止する。

【0051】

これにより、接続部１１ｄまたは排気筒１９から排出される高温排気が排ガス流通路に流れ込んでディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスと混ざる。そのため、脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させた状態で下流側の脱硝装置に送り込むことが可能になる。つまり、図７(B)に示す使用例においては、ガス処理装置１０を排ガス加熱装置として機能させることができる。なお、図７(B)において、紙面右側を配管１００の上流側（下流側）にしても良いし、また紙面左側を配管１００の上流側（下流側）にしても良い。

【0052】

既設の配管１００に対する接続態様は、例えば、図７(C)に示すように構成しても良い。即ち、外筒１１の筒軸Ｊに沿って突出するように先端部１１ｃに接続部１１ｄまたは排気筒１９を接続したガス処理装置１０Ａにおいても、当該ガス処理装置１０Ａを配管１００の接続部１０１に接続することにより、図７(B)の場合と同様に、当該ガス処理装置１０Ａを排ガス加熱装置として機能させることができる。なお、図７(C)において、紙面上側を配管１００の上流側（下流側）にしても良いし、また紙面下側を配管１００の上流側（下流側）にしても良い。

【0053】

［第１実施形態］
次に、本発明の燃焼装置を排ガス加熱装置に適用した第１実施形態を図８〜図１７に基づいて説明する。第１実施形態の排ガス加熱装置２０は、例えば、ディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流れる配管１００の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。なお、参考形態のガス処理装置１０と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を簡略にする。

【0054】

図８〜図１１に示すように、排ガス加熱装置２０は、主に、外筒２１、内筒２２、排ガス噴射部２６、バーナユニット１３、バーナホルダ１７、第１ファン２、第２ファン３等により構成されている。

【0055】

外筒２１は、例えば、有底の円筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、円筒状に形成されている周壁部２１ａに対し、その一端側が内曲げのフランジ形状をなす円環状の基端部２１ｂにより囲まれるように開口しており、また他端側が円形平板状の先端部２１ｃにより閉塞されている。周壁部２１ａには、外筒２１の径方向に円筒状に延びる接続部２１ｄ，２１ｇが形成されており、先端にはフランジ部２１ｈ，２１ｅがそれぞれ設けられている。即ち、外筒２１（または内筒２２）の筒軸Ｊに対して直交する方向（軸Ｋに沿う方向）またはほぼ直交する方向に接続部２１ｄ，２１ｇが延出するように形成されている（既設の配管１００に対して直交方向またはほぼ直交方向に筒軸Ｊを向けて外筒２１または内筒２２を配置する）。

【0056】

接続部２１ｄ、２１ｇは、それぞれの筒軸が同じ軸Ｋになるように配置されており、また接続部２１ｄ、２１ｇやそれぞれのフランジ部２１ｅ，２１ｈは、船舶内に既に設けられている配管１００に接続可能な形状仕様に設定されている。これにより、例えば、既設の配管１００の位置を変更することなく、当該配管１００の途中に排ガス加熱装置２０の接続部２１ｄ、２１ｇを連結可能にしている。本第１実施形態では、配管１００のうち、ディーゼルエンジン（外部機関）が接続されている排ガス上流側の上流管１００ａには、フランジ部２１ｅを介して接続部２１ｄが連結され、また排ガス下流側の下流管１００ｂには、フランジ部２１ｈを介して接続部２１ｇが連結される。排ガス上流側の接続部２１ｄには、排気ガスを取り込むための取入口２１ｆが形成されている。

【0057】

この取入口２１ｆは、その上方（各図に示す座標系のＺ軸の矢印先端方向）が、上流管１００ａ方向に開口しかつ燃焼空間方向を閉塞するカバー２７により覆われている。これにより、上流管１００ａから流れ込む排気ガスの一部が取入口２１ｆに流れ込み易くなるようにカバー２７により排気ガスの流れを制御している。また取入口２１ｆには、排ガスダクト２８が接続されている。この排ガスダクト２８は、後述の排ガス噴射部２６に接続されている。これにより、取入口２１ｆから流れ込んだ排気ガスを当該排ガス噴射部２６に導入可能にしている。周壁部２１ａには、このほかに吸気口２１ｉ，２１ｊも開口しており、これらには後述の第１吸気ダクト６や第２吸気ダクト７が接続される。基端部２１ｂの開口は、後述するように、円形平板状の外筒基端プレート２３により覆われて閉塞される。

【0058】

内筒２２は、外筒２１の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒２１と同様に、有底の円筒形状に形成されている。内筒２２は、円筒状の周壁部２２ａの一端側が基端部２２ｂとしての内筒基端プレート２４により閉塞されており、また他端側も円形平板状の先端部２２ｃにより閉塞されている。周壁部２２ａの他端側付近には、上流管１００ａから排気ガスを内筒２２内、つまり燃焼空間に流入させるための流入部２２ｄと、燃焼空間から下流管１００ｂに排気ガスを流出させるための流出部２２ｅとがそれぞれ形成されている。即ち、周壁部２２ａには、外筒２１の接続部２１ｄに接続される流入部２２ｄが形成されており、内筒２２の燃焼空間と上流管１００ａの内側空間とを連通可能にしている。また、接続部２１ｇの内側に向けて円筒形状に延びる流出部２２ｅが形成されており、内筒２２の燃焼空間と下流管１００ｂの内側空間とを連通可能にしている。なお、内筒２２の他端側は、先端部２２ｃ等により閉塞することなく、開口可能に構成しても良い。

【0059】

このような内筒２２の内周面には、耐火材１４が設けられている。即ち、内筒２２は、一端側の基端部２２ｂ（内筒基端プレート２４）にバーナユニット１３が設けられ、そのバーナ部１３ａから内筒２２の燃焼空間に火炎が形成される。本第１実施形態では、バーナユニット１３に対して燃料パイプ９０から石油系燃料（例えば、軽油、Ａ重油等）が供給される。そのため、内筒２２の内周面に耐火材１４を配置して、周壁部２２ａ、基端部２２ｂおよび先端部２２ｃを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材１４は、前述の参考形態の場合と同様に、例えばキャスタブルである。なお、耐火材１４、バーナユニット１３、バーナホルダ１７は、前述の参考形態の場合と同様に構成されており、参考形態においてそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。この場合、参考形態の外筒基端プレート１５に関する記載は、外筒基端プレート２３に置き換える必要があることに注意されたい。即ち、外筒基端プレート１５は外筒基端プレート２３に、またバーナ取付口１５ａはバーナ取付口２３ａに、それぞれ置き換える必要がある。

【0060】

このように構成される炉体においては、外筒２１と内筒２２との間に隙間が形成されている。即ち、内筒２２（周壁部２２ａ、基端部２２ｂおよび先端部２２ｃ）の外側面と外筒基端プレート２３を含む外筒２１の内側面との間には空気流通路Ｒａ，Ｒｂが形成されている。空気流通路Ｒａは、外筒２１の周壁部２１ａに形成されている吸気口２１ｉに連通しており、また空気流通路Ｒｂは、周壁部２１ａに形成されている吸気口２１ｊに連通している。本第１実施形態の場合にも、空気流通路Ｒａ，Ｒｂを区画する分割プレート１８が設けられている。

【0061】

本第１実施形態では、内筒２２の基端部２２ｂと外筒２１の外筒基端プレート２３との間に排ガス噴射部２６を設けている。この排ガス噴射部２６は、排ガスダクト２８に接続されており、排ガスダクト２８から導入される排気ガスを排ガスギャラリー２６ａや排ガス噴射ノズル２６ｄを介して内筒２２の燃焼空間内に噴射可能にしている。排ガス噴射部２６の構成については、後で図１２および図１３を参照しながら詳述する。

【0062】

また、吸気口２１ｉには、第１ファン２の送風口にフランジ部６ａを介して連結された第１吸気ダクト６が接続されており、吸気口２１ｊには、第２ファン３の送風口にフランジ部７ａを介して連結された第２吸気ダクト７が接続されている。第１送風ファン２、第２送風ファン３、第１吸気ポート４、第２吸気ポート５、第１吸気ダクト６、第２吸気ダクト７も、前述の参考形態の場合と同様にそれぞれ構成されている。そのため、これらの構成に関しても、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。

【0063】

第１ファン２から圧送された空気は、第１吸気ダクト６を経由して外筒２１の吸気口２１ｉに送り込まれ、第２ファン３から圧送された空気は、第２吸気ダクト７を経由して外筒２１の吸気口２１ｊに送り込まれる。これにより、吸気口２１ｉ，２１ｊからそれぞれ空気流通路Ｒａ，Ｒｂに流入した空気は、例えば、図１０や図１１に表されている点線矢印の方向に流れて内筒２２の外側面に接触することにより、内筒２２を空気冷却することを可能にしている。

【0064】

なお、空気流通路Ｒａと空気流通路Ｒｂは、分割プレート１８により分離されている。本第１実施形態においても、第１送風ファン２は、主に、バーナユニット１３から離れた炉体の中間部と先端部を冷却する空気を送り、第２送風ファン３は、バーナユニット１３に近い炉体の基端部や燃焼空間内に噴射させる空気を送る。つまり、空気流通路Ｒｂを流れる空気は、後述するように、内筒２２の基端部２２ｂ（内筒基端プレート２４）の貫通孔１４ａを経由して内筒２２の燃焼空間にも流入する。炉体内に空気を送り込む送風ファンを、第１送風ファン２と第２送風ファン３に分けることにより、必要に応じて送風量（空気の圧送量）を個別に制御することが可能になる。そのため、例えば、内筒２２の温度データに基づいて空気流通路Ｒｂを流れる空気の送風量を制御することができる。

【0065】

このように構成される排ガス加熱装置２０も、参考形態のガス処理装置１０と同様に、ベースフレーム１上に設けられている。ベースフレーム１およびレグフレーム８も、参考形態の場合と同様に構成されており、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。

【0066】

次に図１２および図１３を参照して、バーナユニット１３、バーナホルダ１７、内筒基端プレート２４、排ガス噴射部２６等の構成について説明する。外筒２１の基端部２１ｂには、中心部に円形状のバーナ取付口２３ａが開口するとともに、接続部２１ｄ側寄り（図１２に表されている座標系のＹ軸の矢印根元方向側寄り）に排ガス入力管取付口２３ｂが開口する円形平板状の外筒基端プレート２３がボルトおよびナットにより固定されている。バーナ取付口２３ａは、バーナユニット１３を保持するバーナホルダ１７を挿通した状態で外筒基端プレート２３に固定可能にする円形穴であり、参考形態の外筒基端プレート１５のバーナ取付口１５ａと同様に構成されている。また、排ガス入力管取付口２３ｂは、排ガス噴射部２６の排ガス入力管２６ｃの外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されており、排ガス入力管２６ｃの貫通を可能にしている。

【0067】

内筒基端プレート２４は、内筒２２の基端部２２ｂに相当する円盤形状の部材であり、内筒２２の周壁部２２ａおよび先端部２２ｃとともに燃焼空間を形成している。本第１実施形態では、周壁部２２ａの内径よりも周壁部２２ａの内周面に塗布された耐火材１４の肉厚寸法だけ小径になるように内筒基端プレート２４の外径寸法が設定されている。内筒基端プレート２４の中心部には、バーナユニット１３のスカート部１３ｂの後端側同径部の外径よりも僅かに大きい内径寸法に設定されたバーナ貫通口２４ａが形成されている。また、内筒基端プレート２４の外周縁には、周壁部２２ａに組み付けられた状態で、燃焼空間側に向けて立ち上がるフランジ部２４ｃが環状に形成されている。さらに、バーナ貫通口２４ａとフランジ部２４ｃとの間には、燃焼空間側に向けて突出する複数の空気噴射ノズル２４ｂが内筒基端プレート２４と同心円の周上に形成されている。

【0068】

本第１実施形態では、内筒基端プレート２４は、このように内筒基端プレート２４と同心円の周上に形成される空気噴射ノズル２４ｂのほかに、同じ円周上に貫通孔２４ｄを形成している。例えば、空気噴射ノズル２４ｂと貫通孔２４ｄとが同じ円周上で等間隔で交互に位置するように配置されている。この貫通孔２４ｄには、排ガス噴射部２６の排ガス噴射ノズル２６ｄが挿通される。

【0069】

排ガス噴射部２６は、内筒２２の外径とほぼ同じ外径寸法に設定された中空の円盤形状に形成されており、内部に円環状の排ガスギャラリー２６ａを備えている。また排ガスギャラリー２６ａは、中央部にバーナホルダ１７の円筒部１７ａが貫通可能な貫通口２６ｂを形成している。排ガス噴射部２６は、例えば、図略の取付構造を介してバーナホルダ１７に組み付けられる。バーナホルダ１７に組み付けられた排ガス噴射部２６は、バーナホルダ１７の円筒部１７ａを取り囲むように内筒基端プレート２４と外筒基端プレート２３との間に配置される。

【0070】

また、排ガス噴射部２６は、外筒基端プレート２３側に突出する排ガス入力管２６ｃと、内筒基端プレート２４側に突出する複数の噴射ノズル２６ｄとを備えている。これらはいずれも排ガスギャラリー２６ａに連通している。排ガス入力管２６ｃは、排ガスダクト２８に連結されており、排ガスダクト２８から導入された排気ガスが排ガス入力管２６ｃを経由して排ガスギャラリー２６ａに流入する。また、排ガス入力管２６ｃから排ガスギャラリー２６ａに流入した排気ガスは、複数の排ガス噴射ノズル２６ｄから噴射される。このような排ガス噴射ノズル２６ｄは、前述の内筒基端プレート２４の貫通孔２４ｄに挿通されることにより、内筒２２の燃焼空間内に排気ガスを噴射することが可能になる。

【0071】

なお、空気噴射ノズル２４ｂおよび排ガス噴射ノズル２６ｄを火炎の輻射熱等から保護する必要上、耐火材１４の厚さが空気噴射ノズル２４ｂの軸長や排ガス噴射ノズル２６ｄの挿通部分の軸長を超えるように耐火材１４が形成されている。そのため、空気噴射ノズル２４ｂの噴射孔に連通する貫通孔１４ａが耐火材１４に形成されている。また、排ガス噴射ノズル２６ｄの噴射孔に連通する貫通孔１４ｂが耐火材１４に形成されている。周壁部２２ａに組み付けられた状態で燃焼空間側に向く内筒基端プレート２４の内側面には、内筒２２と同様に、例えば、Ｖ字形状のフック（またはアンカー）が取り付けられている。また、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布した耐火材１４がこのような内側面に形成されている。

【0072】

即ち、図１３に示すように、複数の空気噴射ノズル２４ｂと複数の排ガス噴射ノズル２６ｄは、内筒基端プレート２４の中心部に配置されるバーナユニット１３の周囲を取り囲むようにフランジ部２４ｃの近傍に配置されている。本第１実施形態では、例えば、内筒基端プレート２４の中心角４５度間隔で円周上に８本の空気噴射ノズル２４ｂを設けるとともに、同じ円周上において同中心角２２．５度だけずらした位置に同中心角４５度間隔で８本の排ガス噴射ノズル２６ｄを設ける。これにより、空気噴射ノズル２４ｂ（貫通孔１４ａ）と排ガス噴射ノズル２６ｄ（貫通孔１４ｂ）とが、同中心角２２．５度間隔で交互に配置される。

【0073】

なお、空気噴射ノズル２４ｂや排ガス噴射ノズル２６ｄの数量は一例であり、後述する空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気噴射ノズル２４ｂや排ガス噴射ノズル２６ｄは、それぞれ等間隔に設ける必要はない。内筒基端プレート２４が周壁部２２ａに組み付けられた状態においては、これらの空気噴射ノズル２４ｂは、その内側空間が空気流通路Ｒｂに連通する。そのため、第２送風ファン３から圧送されて吸気口２１ｊから空気流通路Ｒｂに流入した空気は、例えば、図１２に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル２４ｂを経由して周壁部２２ａの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。

【0074】

また、排ガス噴射部２６がバーナホルダ１７に組み付けて排ガス噴射ノズル２６ｄが内筒基端プレート２４の貫通孔２４ｄに挿通された状態においては、排ガス噴射部２６の排ガスギャラリー２６ａが排ガスダクト２８に連通する。そのため、上流管１００ａに連結された接続部２１ｄの取入口２１ｆから取り込まれて、排ガスダクト２８に流入した排気ガスは、例えば、図１２に示す一点鎖線矢印のように、排ガスギャラリー２６ａおよび排ガス噴射ノズル２６ｄを経由して周壁部２２ａの燃焼空間内に噴射される。なお、排ガス温度は、３００℃以下であるのに対して、バーナ部１３ａによって燃焼されたＢＯＧ等（燃焼ガス）の温度は１０００℃を超える。つまり、排気ガスの温度は、バーナ部１３ａからの燃焼ガスの温度よりも低い。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気噴射ノズル２４ｂや排ガス噴射ノズル２６ｄから、空気や排ガスが噴射される様子が図示されているが、内筒基端プレート２４に設けられるすべての空気噴射ノズル２４ｂから空気が噴射され、また排気ガス噴射部２６に設けられるすべての排ガス噴射ノズル２６ｄから排ガスが噴射される。

【0075】

このように本第１実施形態の排ガス加熱装置２０では、内筒基端プレート２４においてフランジ部２４ｃの近傍に複数の空気噴射ノズル２４ｂを環状に設けるとともに、排気ガス噴射部２６においてもフランジ部２４ｃの近傍に複数の排ガス噴射ノズル２６ｄを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート２４および排気ガス噴射部２６が周壁部２２ａ等に組み付けられた状態では、周壁部２２ａに塗布された耐火材１４の表面近傍かつ耐火材１４の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル２４ｂおよび排ガス噴射ノズル２６ｄが配置される。これにより、第２送風ファン３から圧送された空気流通路Ｒｂ内の空気は、空気噴射ノズル２４ｂから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材１４の表面を沿うように流れる。また、上流管１００ａに接続される接続部２１ｄから排ガスダクト２８を経由して排気ガス噴射部２６に導入された排気ガスも、排ガス噴射ノズル２６ｄから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材１４の表面を沿うように流れる。

【0076】

これにより、空気噴射ノズル２４ｂから噴射された空気は、内筒２２の内周面（耐火材１４の表面）に沿った空気流となって燃焼空間内を流れ、また排ガス噴射ノズル２６ｄから噴射された排気ガスも、内筒２２の内周面（耐火材１４の表面）に沿った排ガス流となって燃焼空間内を流れる。排ガス温度は３００℃以下である。そのため、内筒２２の内周面（耐火材１４の表面）は、このような空気流と排ガス流の両方により冷却されることから、このような複数の空気噴射ノズル２４ｂや排ガス噴射ノズル２６ｄが設けられていない場合に比べて、耐火材１４の厚さをさらに薄くすることが可能になる。したがって、ガス処理装置１０の装置重量を一層軽量化することができる。即ち、本第１実施形態の排ガス加熱装置２０は、参考形態のガス処理装置１０に比べてさらに装置重量を削減することができる。

【0077】

なお、上述の排ガス加熱装置２０では、燃料パイプ９０から供給される燃料として軽油やＡ重油等の石油系燃料を例示して説明したが、例えば、液化天然ガス等の気体燃料を燃料パイプ９０から排ガス加熱装置２０に供給しても良い。液化天然ガス等の気体燃料は、石油系燃料に比べて炭素含有量が少ない。そのため、気体燃料による火炎からの輻射伝熱量よりも、対流伝熱量分が相対的に大きくなる。したがって、内筒２２の内周面（耐火材１４の表面）に沿って空気噴射ノズル２４ｂから空気流を噴射したり、排ガス噴射ノズル２６ｄから排ガス流を噴射したりすることにより当該内周面が覆われる。これにより、輻射伝熱量が相対的に少なくなったことに加えて、内筒１２の内周面（耐火材１４の表面）に到達する対流伝熱量も減少させることが可能になるため、内筒２２の内周面の温度を下げることができる。よって、耐火材１４の厚さを薄くすることが可能になり、排ガス加熱装置２０の装置重量を減少させることができる。

【0078】

また、ディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流通する既設の配管１００に対し配管の配置を変更することなく、配管１００の途中において排ガス加熱装置２０の接続部２１ｄ，２１ｇを接続するため、既存の設備に容易に適用することが可能になる。これにより、旧型式のものを改造してその後も使用可能な新型式のものに変更する、いわゆるレトロフィットに容易に対応することができる。これに対して、例えば、［背景技術］の欄において挙げた特許文献３（特開２０１２−８２８０４号公報）の技術では、同文献の図２および図３に開示されているように、当該装置（同文献；バーナー部１５）の形状に合わせて既設の配管（同文献；煙道２４）の配置を変更する必要があり、その周囲空間に配置された機器装置や他の配管等のレイアウト変更も余儀なくされ得る。これに伴いメンテナンス作業も困難になり得る。つまり、特許文献３の技術は、レトロフィットに馴染み難いという問題がある。

【0079】

なお、第２送風ファン３による送風能力を高めて空気噴射ノズル２４ｂから噴射される空気の流量を増加させる構成を採ることによって、内筒２２の内周面の温度を一層低下させることも可能になる。これにより、例えば、耐火材１４自体を廃止した構成（いわゆるメタルスロート）にすることも可能になるので、排ガス加熱装置２０の装置重量をさらに軽量化することができる。なお、このような第２送風ファン３による送風能力や、空気噴射ノズル２４ｂの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような空気流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。

【0080】

なお、上述した構成例では、円盤形状に形成される排気ガス噴射部２６に対して、その軸方向から排ガス入力管２６ｃを接続したが、例えば、円盤形状の排気ガス噴射部２６に対して接線方向または径方向から排ガス入力管２６ｃを接続する構成を採っても良い。排ガスギャラリー２６ａはその空間が円環状であることから、排ガス入力管２６ｃを軸方向に接続する場合に比べて排気ガスの流入抵抗を減少させることが可能になる。そのため、排ガスギャラリー２６ａに流入する排気ガスの流入量が増加するので、排気ガス噴射部２６から噴射される排気ガスの噴射量を増加させることができる。

【0081】

＜第１実施形態の改変例１＞
排ガス加熱装置２０の改変例１として、例えば、空気流通路Ｒｂ内に設けていた排気ガス噴射部２６を、内筒２２内に設ける構成を採っても良い。これにより、例えば、参考形態のガス処理装置１０の構成をベースにして、本第１実施形態の排ガス加熱装置２０相当のものを容易に構成することが可能になる。

【0082】

図１４および図１５に示すように、排ガス加熱装置２０の改変例１では、内筒２２の内側空間、つまり燃焼空間に排気ガス噴射部２９を設ける。排気ガス噴射部２９は、前述の排気ガス噴射部２６に対して、排ガス噴射ノズル２９ｄの本数が半減する代わりに、排ガス噴射ノズルの減少分だけその該当箇所に空気流通路２９ｃを有する点が、前述の排気ガス噴射部２６と異なる。

【0083】

内筒基端プレート２５は、参考形態の内筒基端プレート１６に近い構成を採る。即ち、内筒基端プレート２５は、前述の内筒基端プレート１６が備える複数の空気噴射ノズル１６ｂを１本飛びごとに削除した構成を採ること以外は、内筒基端プレート１６と同様に構成される。そのため、バーナ貫通口１６ａはバーナ貫通口２５ａに、空気噴射ノズル１６ｂは空気噴射ノズル２５ｂに、フランジ部１６ｃはフランジ部２５ｃに、それぞれ相当するため、各構成の説明は省略する。内筒基端プレート２５では、例えば、内筒基端プレート２５の中心角４５度間隔で８本の空気噴射ノズル２５ｂが設けられている。

【0084】

排気ガス噴射部２９は、内筒基端プレート２５の外径とほぼ同じ外径寸法に設定されるとともにバーナユニット１３のスカート部１３ｂの開口径よりも大きい内径寸法に設定された中空の円環形状に形成されている。排気ガス噴射部２９は、その内部に排ガスギャラリー２９ａを備えており、排ガスダクト２８に接続された図略の排ガス入力管が連通している。排気ガス噴射部２９は、図略の固定構造により内筒基端プレート２５に組み付けられる。また、排ガス噴射部２９は、内筒基端プレート２５側と燃焼空間側とを連通する複数の空気流通路２９ｃと、燃焼空間側に突出する複数の噴射ノズル２９ｄとを備えている。排ガス噴射ノズル２９ｄは排ガスギャラリー２９ａに連通し、内筒基端プレート２５に組み付けた状態において内筒基端プレート２５の空気噴射ノズル２５ｂと連通する。

【0085】

これにより、図１５に示すように、複数の空気流通路２９ｃと複数の排ガス噴射ノズル２９ｄとが、内筒基端プレート２５の中心部に配置されるバーナユニット１３の周囲を取り囲むようにフランジ部２５ｃの近傍に配置される。この改変例１では、例えば、内筒基端プレート２５の中心角４５度間隔で円周上に８本の空気流通路２９ｃを設けるとともに、同じ円周上において同中心角２２．５度だけずらした位置に同中心角４５度間隔で８本の排ガス噴射ノズル２９ｄを設ける。これにより、空気流通路２９ｃと排ガス噴射ノズル２９ｄとが、同中心角２２．５度間隔で交互に配置される。なお、空気流通路２９ｃや排ガス噴射ノズル２９ｄの数量は一例であり、空気流や排ガス流の効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。また、空気流通路２９ｃや排ガス噴射ノズル２９ｄは、それぞれ等間隔に設ける必要はない。

【0086】

排ガス加熱装置２０の改変例１では、内筒基端プレート２５および排気ガス噴射部２９をこのように構成することにより、これらが周壁部２２ａに組み付けられた状態においては、空気流通路２９ｃはその内側空間が空気流通路Ｒｂに連通する。そのため、第２送風ファン３から圧送されて吸気口２１ｊから空気流通路Ｒｂに流入した空気は、例えば、図１４に示す破線矢印のように、空気噴射ノズル２４ｂを経由して周壁部２２ａの内部空間、つまり燃焼空間内に噴射される。また、排ガス噴射ノズル２９ｄからは、上流管１００ａに連結された接続部２１ｄの取入口２１ｆから取り込まれて排ガスダクト２８に流入した排気ガスが、例えば、図１４に示す一点鎖線矢印のように、周壁部２２ａの燃焼空間内に噴射される。なお、同図においては、図面表現上の便宜から、特定の空気流通路２９ｃや排ガス噴射ノズル２９ｄから、空気や排ガスが噴射される様子が図示されているが、排気ガス噴射部２９に設けられるすべての空気流通路２９ｃから空気が噴射され、またすべての排ガス噴射ノズル２９ｄから排ガスが噴射される。

【0087】

なお、上述の排ガス加熱装置２０では、既設の配管１００に対して直交方向またはほぼ直交方向に筒軸Ｊを向けて外筒２１または内筒２２が配置されるように構成したが、これに限られることなく、配管１００（上流管１００ａおよび下流管１００ｂ）の既設レイアウト（既存配置）に合わせて様々な構成が可能である。

【0088】

例えば、図１６(A)に示すように、前述した排ガス加熱装置２０の構成に対して、外筒２１（または内筒２２）の筒軸Ｊに沿って先端部２１ｃから接続部２１ｄが突出するように排ガス加熱装置２０Ａを構成しても良い。また、これとは逆に、接続部２１ｇが外筒２１の筒軸Ｊに沿って先端部２１ｃから突出するように構成しても良い。これにより、例えば、当該筒軸Ｊに対して、上流管１００ａまたは下流管１００ｂのいずれか一方が同軸若しくはほぼ同軸に配置され、残りの他方がそれに直交若しくはほぼ直交する方向に配置されている場合において、このようなＬ字形状の屈曲箇所で上流管１００ａを接続部２１ｄに接続し、また下流管１００ｂを接続部２１ｇに接続することが可能になる。

【0089】

また、例えば、図１６(B)に示すように、前述した排ガス加熱装置２０の構成に対して、接続部２１ｄまたは接続部２１ｇのいずれか一方が外筒２１（または内筒２２）の筒軸Ｊを中心に９０度回転した方向に突出するように排ガス加熱装置２０Ｂを構成しても良い。これにより、例えば、上流管１００ａおよび下流管１００ｂが当該筒軸Ｊに直交する方向にＬ字形状に配置されている場合において、このようなＬ字形状の屈曲箇所で上流管１００ａを接続部２１ｄに接続し、また下流管１００ｂを接続部２１ｇに接続することが可能になる。

【0090】

さらに、例えば、図１６(C)に示すように、接続部２１ｄおよび接続部２１ｇが同一平面上において直交またはほぼ直交するように配置するとともにその平面が外筒２１（または内筒２２）の筒軸Ｊを含むように、周壁部２１ａおよび先端部２１ｃから両方の接続部２１ｄ，２１ｇがＶ字形状に突出するように排ガス加熱装置２０Ｃを構成しても良い。これにより、例えば、直交する上流管１００ａおよび下流管１００ｂが当該筒軸Ｊに沿うようにしてＶ字形状に配置されている場合において、このようなＶ字形状の屈曲箇所で上流管１００ａを接続部２１ｄに接続し、また下流管１００ｂを接続部２１ｇに接続することが可能になる。

【0091】

このように排ガス加熱装置２０Ａ〜２０Ｃを構成することによって、既設の配管１００が直交する箇所において、配管１００の既設レイアウトを変更することなく、排ガス加熱装置２０Ａ〜２０Ｃをレトロフィットさせることができる。なお、図１６に例示した配管１００は、いずれも上流管１００ａと下流管１００ｂが直交する場合を前提にしたものであるが、これらの配管が屈曲する角度は、９０度に限られることはなく、例えば、４５度、６０度や１２０度等であっても良い。

【0092】

＜第１実施形態の改変例２＞
また、排ガス加熱装置２０の改変例２として、例えば、上流管１００ａに接続される接続部２１ｄ内に縮径形状を有する内管２１ｘを設けても良い。これにより、上流管１００ａから流入する排気ガスを内筒２２の燃焼空間内に引き込み易くすることが可能になる。

【0093】

図１７(A)に示すように、改変例２の排ガス加熱装置２０Ｄでは、既設の配管１００から排気ガスを流入させる接続部２１ｄの内部空間内に内管２１ｘを設ける。内管２１ｘは、接続部２１ｄ内に設けられた状態において、その排気ガスの上流側にあたる先端部２１ｘ-1がその先端方向（排気ガスの上流方向）に向けて拡径する中空の円錐台形状（逆テーパ形状）に形成されている。換言すると、先端部２１ｘ-1がその先端側から基端方向（排気ガスの下流方向）に向けて縮径する中空の円錐台形状（テーパ形状）に形成されている。また、内管２１ｘの排気ガスの下流側にあたる基端部２１ｘ-2が先端部２１ｘ-1の最小径部分に接続されてそれと同径の円筒形状に形成されている。基端部２１ｘ-2の下流側端は、内筒２２の筒軸Ｊよりも接続部２１ｇ側（排気ガス下流側）にまで延びている。

【0094】

これにより、上流管１００ａから接続部２１ｄ内に流れ込む排気ガスがこの内管２１ｘに流入すると、先端部２１ｘ-1よりも内径が小さい基端部２１ｘ-2において排気ガスの流速が増加することによって、基端部２１ｘ-2の出口部の圧力が下がるため、バーナ部１３ａによって発生した内筒２２内の燃焼ガスを、基端部２１ｘ-2の出口部に向かって引き込み易くすることができる。

【0095】

このような内管２１ｘに代えて、接続部２１ｄの形状を排気ガス下流側に向けて縮径するテーパ形状に構成しても良い。即ち、図１７(B)に示すように、接続部２１ｄ’は、配管１００の上流管１００ａとほぼ同径に形成される先端部２１ｄ’-1と、内筒２２の内部空間（燃焼空間）、つまり排気ガス下流側に向かって縮径するテーパ形状に形成される基端部２１ｄ’-2とを備えている。基端部２１ｄ’-2の周囲表面には、複数のＶ字形状のフック（またはアンカー）が取り付けられており、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等が厚肉に塗布されて耐火材１４が形成されている。なお、基端部２１ｄ’-2の先端には、排気ガスの流れを安定させたり、耐火材１４の形成を容易にしたりするため、円筒部分が形成されている。

【0096】

これにより、上流管１００ａから接続部２１ｄ’内に流れ込む排気ガスがこのテーパ形状の基端部２１ｄ’-2に流入すると、先端部２１ｄ’-1よりも排気ガスの流速が増加することによって、基端部２１ｄ’-2の出口部の圧力が下がるため、バーナ部１３ａによって発生した内筒２２内の燃焼ガスを、基端部２１ｄ’-2の出口部に向かって引き込み易くすることができる。

【0097】

［第２実施形態］
続いて、本発明の燃焼装置を複数バーナタイプの排ガス加熱装置に適用した第２実施形態を図１８〜図２０に基づいて説明する。第２実施形態の排ガス加熱装置３０も、第１実施形態の排ガス加熱装置２０と同様に、例えば、ディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流れる配管１００の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。

【0098】

排ガス加熱装置３０は、複数のバーナユニット３３を備えており、これらのバーナユニット３３が内筒３２の周壁部２２ａに設けられている点が、第１実施形態の排ガス加熱装置２０と異なる。なお、参考形態のガス処理装置１０や第１実施形態の排ガス加熱装置２０と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

【0099】

図１８〜図２０に示すように、排ガス加熱装置３０は、主に、外筒３１、内筒３２、バーナユニット３３、排ガス噴射管３８、第１ファン２、第２ファン３等により構成されている。

【0100】

外筒３１は、第１実施形態の外筒２１とほぼ同様に構成されているが、外筒３１の基端部２１ｂの開口を閉塞する円形平板状の外筒基端プレート２３の構成が若干異なる。即ち、外筒基端プレート２３は、その中心部に排ガス入力管取付口２３ｂが形成されており、この排ガス入力管取付口２３ｂに排ガス噴射管３８が挿通されて外筒基端プレート２３に取り付けられる。排ガス噴射管３８は、排ガスダクト２８に連結されており、接続部２１ｄの取入口２１ｆから取り込まれた排気ガスが、排ガスダクト２８を介して排ガス噴射管３８に導入される。これにより、排ガス噴射管３８は、内筒３２の内部空間、つまり燃焼空間内に排気ガスを噴射することが可能になる。

【0101】

内筒３２も、第１実施形態の内筒２２とほぼ同様に構成されているが、周壁部２２ａに複数のバーナユニット３３を取り付け可能に構成されている点が異なる。即ち、内筒３２は、径方向外側に突出するバーナホルダ３２ａを備えており、このバーナホルダ３２ａに複数のバーナホール３２ｂを形成している。バーナホール３２ｂは、バーナユニット３３を取り付けるための取付孔である。本第２実施形態では、内筒３２には、段違いに対向する３つのバーナホルダ３２ａのそれぞれにバーナホール３２ｂが形成されている。即ち、本第２実施形態の排ガス加熱装置３０の内筒３２は、６つのバーナユニット３３を備えている。

【0102】

バーナユニット３３は、主に、バーナ部３３ａとケース３３ｂにより構成されている。バーナ部３３ａは、例えば、先端に円錐台形状のノズル部を備えているとともに、燃料を供給する燃料パイプ９０が接続されている。バーナ部３３ａの径方向周囲は、筒状のケース部３３ｂに覆われている。ケース部３３ｂは、内筒３２のバーナホルダ３２ａに形成されるバーナホール３２ｂに取り付けられてバーナユニット３３を内筒３２に固定可能に構成されている。バーナホルダ３２ａはカバー部３５に覆われている。本第２実施形態では、図２０に示すように、段違いに対向するとともに周壁部２２ａを接線方向に沿って火炎が放射されるようにバーナユニット３３が配置されており、それぞれ３つのバーナユニット３３が筒軸Ｊ方向に並ぶように位置している。これにより、バーナ部３３ａの火炎により燃焼されたガスを周壁部２２ａに沿って周方向に旋回させることが可能になる。

【0103】

このように本第２実施形態の排ガス加熱装置３０では、内筒３２の周壁部２２ａに複数のバーナユニット３３を接線方向に沿って火炎が放射されるように設けるとともに、内筒３２の基端部２２ｂの中心部に排ガス噴射管３８を設け、かつ、フランジ部２４ｃの近傍に複数の空気噴射ノズル２４ｂを環状に設ける構成を採る。そのため、内筒基端プレート２４が周壁部２２ａに組み付けられた状態では、周壁部２２ａに塗布された耐火材１４の表面近傍かつ耐火材１４の内周のほぼ全周に亘って複数の空気噴射ノズル２４ｂが配置される。また、内筒３２の中心軸Ｊに排ガス噴射管３８が配置される。

【0104】

これにより、第２送風ファン３から圧送された空気流通路Ｒｂ内の空気は、空気噴射ノズル２４ｂから燃焼空間内に噴射されると、燃焼空間を形成する耐火材１４の表面を沿うように流れる。また上流管１００ａに接続される接続部２１ｄから排ガスダクト２８を経由して排ガス噴射管３８に導入された排気ガスは、排ガス噴射管３８から噴射されると、筒軸Ｊに沿って燃焼空間の中心軸を流れて先端部２２ｃの方向（燃焼空間の先端方向）に向かう気流の発生を誘発する。一方、バーナユニット３３のバーナ部３３ａからは、周壁部２２ａを周方向に沿うように火炎が放射される。

【0105】

このため、内筒３２の内周面（耐火材１４の表面）は、空気噴射ノズル２４ｂからの空気流により冷却されることから、このような複数の空気噴射ノズル２４ｂが設けられていない場合に比べて、耐火材１４の厚さをさらに薄くすることが可能になる。また、バーナ部３３ａの火炎により燃焼されたガスは、周壁部２２ａを周方向に旋回しながら、排ガス噴射管３８からの燃焼空間の中心軸を流れる排ガス流によって燃焼空間の先端方向に送り出される。そのため、燃焼空間内のほぼ全体に亘って排気ガスを加熱することが可能になる。したがって、燃焼効率を高めることができるとともに、排ガス加熱装置３０の装置重量を軽量化することができる。

【0106】

なお、このようなバーナユニット３３や空気噴射ノズル２４ｂの数量、配置やその間隔等は、実験や計算機シミュレーションの結果に基づいて上述したような燃焼効率に対する効果が発揮され得る範囲内で適宜設定される。

【0107】

［第３実施形態］
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第３実施形態を図２１〜図２５に基づいて説明する。第３実施形態の排ガス加熱装置４０も、第１実施形態の排ガス加熱装置２０や第２実施形態の排ガス加熱装置３０と同様に、例えば、ディーゼルエンジン（外部機関）の排気ガスが流れる配管１００の途中に接続することにより脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させる加熱装置であり、船舶に搭載される舶用の燃焼装置である。

【0108】

排ガス加熱装置４０は、複数のバーナユニット３３を備えておりこれらのバーナユニット３３が内筒４２の基端部４２ｂに設けられている点と、炉体が縦型である点とが、第１実施形態の排ガス加熱装置２０と異なる。なお、参考形態のガス処理装置１０、第１実施形態の排ガス加熱装置２０や第２実施形態の排ガス加熱装置３０と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を簡略にする。

【0109】

図２１〜図２５に示すように、排ガス加熱装置４０は、主に、外筒４１、内筒４２、外管４３、内管４４、バーナユニット３３、第１ファン２、第２ファン３等により構成されている。

【0110】

外筒４１は、例えば、有底の角筒形状をなす筒体であり、鋼板により構成されている。即ち、角筒状に形成されている周壁部４１ａに対して、外筒４１の一端側が内曲げのフランジ形状をなす角環状の基端部４１ｂにより囲まれるように開口しており、また外筒４１の他端側が矩形平板状の先端部４１ｃにより閉塞されている。本第３実施形態では、外筒４１は、後述する外管４３と筒軸が並列に並んだ状態で周壁部同士を接続する。そのため、周壁部４１ａを形成する４面の壁体のうち、外管４３側に位置する壁体が省略されている。つまり、外筒４１の周壁部４１ａは、３面の壁体で構成されている。

【0111】

内筒４２は、外筒４１の内部に収容されるとともに、内部に燃焼空間を形成する筒体であり、外筒４１と同様に、有底の角筒形状に形成されている。内筒４２は、角筒状の周壁部４２ａの一端側が基端部４２ｂにより閉塞されており、また他端側も矩形平板状の先端部４２ｃにより閉塞されている。周壁部４２ａの他端側付近には、排気ガスが流通するとともに外管４３に周囲を覆われる内管４４に連通する接続部４２ｄが形成されている。即ち、周壁部４２ａには、内管４４の周壁部４４ａに向けて角筒形状に延びる接続部４２ｄが形成されており、内筒４２の燃焼空間と内管４４の内側空間とを連通可能にしている。

【0112】

このような内筒４２の内周面には、耐火材１４が設けられている。内筒４２は、後述するように一端側の基端部４２ｂにバーナユニット３３が設けられて、そのバーナ部３３ａから内筒４２内、つまり燃焼空間に火炎が形成される。そのため、内筒４２の内周面に耐火材１４を配置して、周壁部４１ａ、基端部４１ｂおよび先端部４１ｃを火炎の輻射熱等から保護する。耐火材１４は、例えば、キャスタブルと呼ばれる耐火コンクリートと耐火骨材を混合したものである。本第３実施形態では、例えば、図略のＶ字形状のフック（またはアンカー）を内筒１２の内周面の複数箇所に取り付けるとともに、これらのフックを骨材としてアルミナセメント等を厚肉に塗布することで、耐火材１４を形成している。

【0113】

外管４３は、内管４４の周壁部４４ａを覆う円筒形状をなす筒体であり、その軸方向長さが外筒４１の軸方向長さと同じになるように設定されている。外管４３は、内管４４の周壁部４４ａのほかに、内筒４２との間に形成される空気流通路Ｒｂの両端部も覆う。そのため、外管４３は、両端部が内曲げのフランジ形状をなすように基端部４３ｂおよび先端部４３ｃが形成されている。基端部４３ｂおよび先端部４３ｃには、排気ガスが流通する配管と連結可能なフランジ部４５，４６がそれぞれ接続される。フランジ部４５，４６は、本第３実施形態では、外周形状が円形状をなしているため、排気ガスが流れる配管として、例えば、前述の第１実施形態や第２実施形態で説明したような円筒形状の配管１００を接続することができる。

【0114】

内管４４は、両端が開口する角筒形状をなす筒体であり、既設の配管等から流入した排気ガスが流れるものである。前述したように内筒４２が角筒形状の筒体であるため、その内筒４２との接合の容易さや圧力損失の面等から当該内管４４の形状も角筒形状に設定している。なお、排気ガスが流れる配管に円筒形状のものが多用されること等を考慮して、当該内管４４の周囲に設ける筒体を前述したような円筒形状の外管４３に設定している。

【0115】

バーナユニット３３は、前述の第２実施形態の場合と同様に構成されており、第２実施形態においてそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。なお、バーナユニット３３のケース部３３ｂは、内筒４２の基端部４２ｂに形成されるバーナホール４２ｆに取り付け可能に構成されているため、これによりバーナユニット３３は内筒４２の基端部４２ｂに固定される。本第３実施形態では、バーナユニット３３は、例えば、３行２列（または２行３列）に配置されており、合計６つのバーナユニット３３が内筒４２に取り付けられている。

【0116】

第１送風ファン２、第２送風ファン３、第１吸気ポート４、第２吸気ポート５は、前述の参考形態の場合とほぼ同様にそれぞれ構成されている。そのため、これらの構成に関しては、参考形態のところでそれぞれについて記載した内容をほぼ引用することができる。なお、第１ファン２から圧送された空気は、第１吸気ダクト６を経由して外筒４１の吸気口４１ｉに送り込まれる。また、第２ファン３から圧送された空気は、第２吸気ダクト７を経由して外管４３の吸気口４３ｊに送り込まれる。これにより、吸気口４１ｉから空気流通路Ｒａに流入した空気は、内筒４２の外側面に接触することにより、内筒４２を空気冷却することを可能にしている。また、吸気口４３ｊから空気流通路Ｒｂに流入した空気は、内管４４の外側面に接触することにより、内管４４を空気冷却することを可能にしている。

【0117】

なお、空気流通路Ｒａと空気流通路Ｒｂは、分割プレート４８により分離されている。本第３実施形態では、分割プレート４８は、外管４３の周壁部４３ａがその機能を果たしている。そのため、第１〜第３実施形態で説明したように、分割プレートとしての専用部材（分割プレート１８）を別に設ける必要がない。また、排ガス加熱装置４０も、図示していないが、ベースフレーム上に設けられている。

【0118】

このように本第３実施形態の排ガス加熱装置４０では、内筒４２の筒軸Ｊが上下方向（各図に示す座標系のＺ軸方向）に立ち上がるように炉体（外筒４１および内筒４２）を構成している。また、バーナユニット３３を炉体の上端に設けることによりバーナ部３３ａから下方（重力方向）に向かって火炎が形成されるように構成している。これにより、炉体が横向き（各図に示す座標系においてＸＹ平面の拡がり方向）に配置される場合に比べて排ガス加熱装置４０の横幅を狭くすることが可能になる。

【0119】

このため、例えば、船舶内の機関室やボイラー室のように、比較的床面積が狭い場所であっても高さ方向に余裕がある場合には、当該排ガス加熱装置４０を設置することが可能になる。また、ディーゼルエンジン（外部機関）から排出される排気ガスが流れる配管が、上下方向にレイアウト（配置）されている場合には、そのような既設の配管途中に当該排ガス加熱装置４０を介在させて脱硝触媒が十分に活性する温度まで排ガス温度を上昇させることが可能になる。つまり、レトロフィットに容易に対応することができる。

【0120】

［第４実施形態］
続いて、本発明の燃焼装置を縦型タイプの排ガス加熱装置に適用した第４実施形態を図２６〜図３０に基づいて説明する。第４実施形態の排ガス加熱装置５０は、第３実施形態の排ガス加熱装置４０の構成を改変して炉体を２機にしたものである。そのため、第３実施形態の排ガス加熱装置４０と実質的に同一の構成部分には同一符号を付して説明を省略する。

【0121】

図２６〜図３０に示すように、排ガス加熱装置５０は、主に、外筒４１，５１、内筒４２，５２、外管４３、内管４４、バーナユニット３３、第１ファン２、第２ファン３等により構成されている。

【0122】

外筒４１、内筒４２、耐火材１４、バーナユニット３３等により構成される一方の炉体と、外筒５１、内筒５２、耐火材１４、バーナユニット３３等により構成される他方の炉体とは、排気ガスが流れる内管４４とその周壁部４４ａを囲む外管４３を挟んで、左右対称に構成されている。そのため、符号４１や符号４１ｘ（ｘは、ａ，ｂ，ｃ等）を、符号５１や符号５１ｘ（ｘは、ａ，ｂ，ｃ等）に置き換えることによって、第３実施形態で説明した内容を当該他方の炉体にも適用することができる。なお、筒軸Ｊは筒軸Ｌに置き換える。また、第１ファン２に接続されている第１吸気ダクト６は、その途中で２経路に分配されて一方が外筒４１の吸気口４１ｉに接続され、他方が外筒５１の吸気口５１ｉに接続される。

【0123】

このように本第４実施形態の排ガス加熱装置５０では、外筒４１、内筒４２、耐火材１４、バーナユニット３３等により構成される一方の炉体の対称位置に、外筒５１、内筒５２、耐火材１４、バーナユニット３３等を配置し、排気ガスが流れる内管４４とその周壁部４４ａを囲む外管４３を挟んで、左右対称に構成されている。また、第３実施形態と比較して、本第４実施形態では、複数のバーナユニット３３を左右対称に振り分けている。これにより、内管４４を流れる排気ガスに対し、左右均等に燃焼ガスが供給されるため、温度ムラが減少することで、排ガス温度を脱硝触媒が十分に活性する温度まで短時間に上昇させることができる。第３実施形態の排ガス加熱装置４０に比べて炉体が倍増している（排ガス加熱装置４０は炉体が１機であるのに対して、排ガス加熱装置５０は炉体が２機である）。これにより、内管４４を流れる排気ガスに対する加熱能力が２倍程度に高まるため、排ガス温度を脱硝触媒が十分に活性する温度まで短時間に上昇させることができる。また、炉体が２機に増えても、いずれの炉体も、内筒４２の筒軸Ｊや内筒５２の筒軸Ｌが上下方向（各図に示す座標系のＺ軸方向）に立ち上がるように炉体を構成しているため、いずれかまたは両方の炉体が横向き（各図に示す座標系においてＸＹ平面の拡がり方向）に配置される場合に比べて排ガス加熱装置５０の横幅を狭くすることが可能になる。

【0124】

なお、上述した各実施形態では、舶用の燃焼装置を例示して説明したが、本発明の燃焼装置は、船舶に使用される燃焼装置に限られることはなく、例えば、建物内に設備される燃焼装置にも適用することができる。

【0125】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述した具体例を様々に変形または変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。さらに、本明細書または図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つ。なお、[符号の説明]の欄における括弧内の記載は、上述した各実施形態で用いた用語と、特許請求の範囲に記載の用語との対応関係を明示するものである。

【符号の説明】

【0126】

１０，１０Ａ，２０Ａ〜２０Ｅ，３０，４０，５０…ガス処理装置（燃焼装置）
１１，２１，３１，４１，５１…外筒
１２，２２，３２，４２，５２…内筒
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ…周壁部（内筒の周壁）
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ…基端部（内筒の一端側）
１３，３３…バーナユニット
１３ａ，３３ａ…バーナ部（バーナ）
１４…耐火材
１５，２３…外筒基端プレート
１６，２４，２５，３４…内筒基端プレート
１６ｂ，２４ｂ…空気噴射ノズル
１７…バーナホルダ
１８，４８…分割プレート
１９…排気筒
２２ｄ…流入部（流入口）
２２ｅ…流出部（流出口）
２６，２９…排ガス噴射部
２６ｄ，２９ｄ…排ガス噴射ノズル
３８…排ガス噴射管
９０…燃料パイプ
１００…配管（既設の配管）
Ｊ，Ｋ，Ｌ…筒軸
Ｒａ，Ｒｂ…空気流通路（空間部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】