特開 2024-158587 燃焼装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158587

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23Q 9/00 20060101AFI20241031BHJP

   F23D 17/00 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F23Q9/00 F

F23D17/00 101

F23Q9/00 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073905

(22)【出願日】2023-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000154668

【氏名又は名称】株式会社ヒラカワ

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】弁理士法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 光宏

(72)【発明者】

【氏名】野村 浩之

(72)【発明者】

【氏名】木下 正成

【テーマコード（参考）】

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K065QC04

3K065RB02

(57)【要約】

【課題】燃料噴出ノズルであるメインバーナから噴出される燃料をパイロットバーナのパイロット火炎によって確実に着火できるようにする。
【解決手段】ブラストチューブ１６の中心部に設けられる燃料噴出ノズル２５、３５とブラストチューブ１６との間に環状の空気供給路４５が形成される。空気供給路４５に向かい合うディフューザ４６設けられる。燃料噴出ノズル２５、３５から噴出される燃料６５、３７を着火するためのパイロットバーナ５５が空気供給路４５に設けられる。パイロットバーナ５５は、燃料供給路５６、５７が、ディユーザ４６を貫通して、ディフューザ４６における火炎拡散側に突出しているとともに、ディフューザ４６における火炎拡散側に突出している突出部に、燃料供給路５６、５７の燃料７２をディフューザ４６の火炎拡散側に噴出させるための噴出口６１が形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブラストチューブの中心部に燃料噴出ノズルが設けられ、
燃料噴出ノズルとブラストチューブとの間に環状の空気供給路が形成され、
空気供給路に向かい合う環状板状に形成されて、燃料噴出ノズルからの燃料と空気供給路からの燃焼用空気により形成される火炎をブラストチューブの軸心と交差する面方向に拡散させるディフューザが設けられ、
燃料噴出ノズルから噴出される燃料を着火するためのパイロットバーナが空気供給路に設けられ、
パイロットバーナは、燃料供給路が、ディフューザを貫通して、ディフューザの火炎拡散側に突出しているとともに、ディフューザの火炎拡散側に突出している突出部に、燃料供給路の燃料をディフューザの火炎拡散側に噴出させるための噴出口が形成されていることを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

パイロットバーナは、噴出口から噴出された燃料と、空気供給路からディフューザを通り抜けた燃焼用空気とが混合して燃焼に供される構成であることを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。

【請求項3】

燃料噴出ノズルは気体燃料を噴出するものであることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。

【請求項4】

燃料噴出ノズルは、液体燃料の噴出口と気体燃料の噴出口とを各別に有し、液体燃料と気体燃料とが選択的に噴出されることで、液体燃料と気体燃料とが切替専焼に供される構成であることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。

【請求項5】

燃料噴出ノズルは、液体燃料の噴出口と気体燃料の噴出口とを各別に有し、液体燃料と気体燃料とが同時に噴出されることで、液体燃料と気体燃料とが混焼に供される構成であることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は燃焼装置に関し、特に燃料噴出ノズルから噴出される燃料を着火するためのパイロットバーナを備えた燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の燃焼装置として、液体燃料の燃焼装置と、気体燃料の燃焼装置とが挙げられる。そのほかに、気体燃料と液体燃料とを切り替えて燃焼させる燃焼装置も、例えば特許文献１によって知られている。気体燃料と液体燃料とを切り替えて燃焼させる燃焼装置であると、たとえば災害時であっても、気体燃料と液体燃料とのいずれかが供給されている限り、所望の燃焼状態を確保することができる。

【0003】

これらの公知の燃焼装置において、着火時の作動制御は、以下のようなほぼ同一の制御方法が採用されている。

【0004】

すなわち、燃焼装置を起動させると、それと同時に、燃焼用空気を供給するための送風機が起動される。次に、送風機よりも下流側の空気供給路に設置された風量調節用の空気ダンパを、最大燃焼時の開度まで開く。そして、設定された時間中、空気ダンパの最大開状態を維持して、燃焼装置のための燃焼室と、燃焼排ガスのための煙道との換気を行う。換気後、空気ダンパを最小燃焼時の開度まで閉じる。さらに、その状態でパイロットバーナを点火させる。詳細には、点火用の火花を放電により発生させるための電源をオンし、パイロットバーナの燃料用の弁を開く。第１の設定時間後に放電用電源をオフする。この状態でパイロット火炎の存在が適宜の検出器によって検出される。そこで、主となる燃焼装置すなわちメインバーナでの燃焼に移行する。メインバーナでの燃焼に移行したなら、第２の設定時間後にパイロットバーナの燃料用の弁を閉じて、パイロットバーナによる燃焼を終了する。その後は、メインバーナによる、負荷に応じた燃焼制御に移行する。

【0005】

このような燃焼装置として、ブラストチューブの中心部に燃料噴出ノズルが設けられ、燃料噴出ノズルとブラストチューブとの間に環状の空気供給路が形成され、空気供給路に向かい合う環状板状に形成されて燃料噴出ノズルからの燃料と空気供給路からの燃焼用空気により形成される火炎をブラストチューブの軸心と交差する面方向に拡散させるディフューザが設けられ、燃料噴出ノズルから噴出される燃料を着火するためのパイロットバーナが空気供給路に設けられた燃焼装置が知られている。

【0006】

上記のような燃焼装置の着火時においては、燃焼装置の最小燃焼量と、燃焼装置の最小燃焼時の排ガス酸素濃度とを、決められた狭い設定範囲内に設定することで、パイロットバーナは安定した燃焼となる。すると、パイロットバーナからの火炎は、ディフューザにおける燃焼室側の前面、すなわち空気供給路に面した側とは反対側の面に達する。これにより、燃料噴射ノズルすなわちメインバーナから噴出される燃料への火移りが、問題なく安定して行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平５－２８０７１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記のような燃焼装置において、最小燃焼量を若干多めに設定した場合や、特に排ガス酸素濃度を高めに設定した場合には、ブラストチューブ内の空気量、空気圧力、空気流の流速などの変化によって、パイロットバーナの火炎であるパイロット火炎が小さくなる。

【0009】

パイロット火炎が小さくなると、空気供給路に設けられたパイロットバーナからのパイロット火炎がディフューザを越えてディフューザの前面すなわち燃焼室側に出ることがなくなってしまう。

【0010】

燃焼装置にはパイロット火炎を検出するための火炎検出器が設けられていることが通例であるが、上記のようにパイロット火炎が小さくなっても、火炎検出器はパイロット火炎を検出する。すると、燃焼のシーケンスが進んで燃料噴射ノズルすなわちメインバーナから所定量の燃料が噴出されるが、上述のようにパロット火炎がディフューザを越えてディフューザの前面すなわち燃焼室側に出ることがなくなってしまうため、パイロット火炎が小さくなって燃料噴射ノズルすなわちメインバーナの燃料噴出位置に届きにくくなる。すると、パイロットバーナから燃料噴射ノズルすなわちメインバーナへの火移りが悪くなる。その結果、燃焼室内に未燃成分が溜まってしまい、それを原因とする不都合が生じる点も無視できなくなる。

【0011】

そこで本発明は、このような問題点を解決して、燃料噴出ノズルすなわちメインバーナから噴出される燃料をパイロットバーナのパイロット火炎によって確実に着火できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この目的を達成するため、本発明の燃焼装置は、
ブラストチューブの中心部に燃料噴出ノズルが設けられ、
燃料噴出ノズルとブラストチューブとの間に環状の空気供給路が形成され、
空気供給路に向かい合う環状板状に形成されて、燃料噴出ノズルからの燃料と空気供給路からの燃焼用空気により形成される火炎をブラストチューブの軸心と交差する面方向に拡散させるディフューザが設けられ、
燃料噴出ノズルから噴出される燃料を着火するためのパイロットバーナが空気供給路に設けられ、
パイロットバーナは、燃料供給路が、ディフューザを貫通して、ディフューザの火炎拡散側に突出しているとともに、ディフューザの火炎拡散側に突出している突出部に燃料供給路の燃料をディフューザにおける火炎拡散側に噴出させるための噴出口が形成されていることを特徴とする。

【0013】

本発明によれば、パイロットバーナは、噴出口から噴出された燃料と、空気供給路からディフューザを通り抜けた燃焼用空気とが混合して燃焼に供される構成であることが好適である。

【0014】

また本発明によれば、燃料噴出ノズルは気体燃料を噴出するものであることが好適である。

【0015】

あるいは本発明によれば、燃料噴出ノズルは、液体燃料の噴出口と気体燃料の噴出口とを各別に有し、液体燃料と気体燃料とが選択的に噴出されることで、液体燃料と気体燃料とが切替専焼に供される構成であることが好適である。

【0016】

あるいは本発明によれば、料噴出ノズルは、液体燃料の噴出口と気体燃料の噴出口とを各別に有し、液体燃料と気体燃料とが同時に噴出されることで、液体燃料と気体燃料とが混焼に供される構成であることが好適である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、パイロットバーナは、燃料供給路が、ディユーザを貫通して、ディフューザの火炎拡散側に突出しているとともに、ディフューザの火炎拡散側に突出している突出部に、燃料供給路の燃料をディフューザの火炎拡散側に噴出させるための噴出口が形成されているため、ディフューザにおける燃料噴出ノズルからの燃料が到達して燃焼用空気と混合される部分の近傍においてパイロットバーナの燃料を燃焼させることができる。したがって本発明によれば、燃料噴出ノズルすなわちメインバーナから噴出される燃料をパイロットバーナのパイロット火炎によって確実に着火させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態の燃焼装置の断面図である。

【図2】図１における要部を拡大して示す図である。

【図3】図２に示される部分の要部の右側面図である。

【図4】図１に示される燃焼商装置のパイロットバーナの燃焼状態を示す図である。

【図5】公知のパイロットバーナの良好燃焼時の燃焼状態を示す図である。

【図6】公知のパイロットバーナの燃焼不良時の燃焼状態を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態の燃焼装置の燃焼特性を、公知のパイロットバーナを備えた燃焼装置の燃焼特性と対比して示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１に示される本発明の実施の形態の燃焼装置１０は、ボイラ１において使用される。燃焼装置１０は、炉壁２を有したボイラ１に取り付けられることで、ボイラ１の燃焼室３において必要な燃焼を行う。

【0020】

ボイラ１の炉壁２には風箱１１が取り付けられている。燃料と燃焼用空気との供給装置１２が、ボイラ１の外部から、風箱１１と炉壁２とを経由して、燃焼室３へ導かれている。

【0021】

燃料と燃焼用空気との供給装置１２は、同心状の三重管の構成とされ、径方向に沿った最も内側のインナーチューブ１４と、インナーチューブ１４よりも径方向に沿った外側に配置されたアウターチューブ１５と、アウターチューブ１５よりもさらに径方向に沿った外側に配置されたブラストチューブ１６とを備える。

【0022】

風箱１１には、この風箱１１に燃焼用空気１７を供給するためのダクト１８が接続されている。ダクト１８には、風箱１１へ供給する燃焼用空気１７の量を調節するためのダンパ１９が設けられている。ダンパ１９は、図外のモータなどのアクチュエータによって、その開度が調節される。

【0023】

インナーチューブ１４の一端２０は風箱１１の内部で開口しており、この開口によって空気取入口２１が形成されている。図１～図３に示すようにインナーチューブ１４の他端２２はブラストチューブ１６の内部で開口しており、この開口によって、燃焼装置１０の中央の一次空気噴出口２３が形成されている。

【0024】

一次空気噴出口２３の中央には、液体燃料の噴出口を構成する液体燃料噴出ノズル２５が設けられている。液体燃料噴出ノズル２５には、液体燃料供給管２６が接続されている。液体燃料供給管２６は、風箱１１の外部から風箱１１の内部に入り込み、さらにインナーチューブ１４の空気取入口２１からインナーチューブ１４に入り込み、インナーチューブ１４の内部を経て液体燃料噴出ノズル２５に達している。

【0025】

図２に詳しく示すように、液体燃料噴出ノズル２５の近傍には、噴出ノズル２５から噴出されたうえで、インナーチューブ１４の一次空気噴出口２３から噴出された燃焼用空気と混合した液体燃料を点火させるための、点火用電極２７が設けられている。点火用電極２７は、放電スパークを発生させることで、燃焼用空気と混合した液体燃料を点火させる。点火用電極２７には、放電のための高圧電気を点火用電極２７に供給するための導線２８が接続されている。導線２８は、液体燃料供給管２６と同様に、風箱１１の外部から風箱１１の内部に挿入され、インナーチューブ１４の内部において液体燃料供給管２６に沿って配置されたうえで、点火用電極２７に電気的に接続されている。導線２８は、導体が絶縁体でカバーされた構成である。導線２８は、この導線２８の途中からの放電を防止するために、絶縁用の円筒状の碍子２９を介して各部に支持されている。

【0026】

アウターチューブ１５は、インナーチューブ１４と同等の長さで形成されている。アウターチューブ１５の一端３１は、開口は有さず、アウターチューブ１５とインナーチューブ１４との間の環状空間３３が閉じられた構成とされている。

【0027】

アウターチューブ１５の他端３２では、アウターチューブ１５とインナーチューブ１４との間の円筒状の環状空間３３が環状プレート３４によって閉じられている。図２および図３に詳しく示すように、環状プレート３４における周方向に沿った複数の位置には、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５がそれぞれ貫通状態で形成されている。図１に示すように、環状空間３３には、アウターチューブ１５の一端３１において接続ポート３６が連通されている。接続ポート３６は、風箱１１の外部から風箱１１の内部に入り込んで、アウターチューブ１５の一端３１に接続されている。接続ポート３６は、気体燃料３７を環状空間３３へ供給することができる。環状空間３３は、接続ポート３６からの気体燃料３７を噴出口３５へ供給するための供給路として機能する。

【0028】

ブラストチューブ１６は、その一端３８が、風箱１１の内部において、接続ポート３６よりもボイラ１の炉壁２に近い位置で開口している。この開口によって、ブラストチューブ１６の一端３８には、ブラストチューブ１６とアウターチューブ１５との間において、燃焼用二次空気のための環状の空気取入口３９が形成されている。

【0029】

ブラストチューブ１６は、アウターチューブ１５よりも径方向の外側に配置された小径部４０と、小径部４０の端部に連続しボイラ１の燃焼室３へ向かうにつれて次第に拡径する拡径部４１と、燃焼室３の内部において拡径部４１に連続する大径部４２とを有する。ブラストチューブ１６の他端４３には、燃焼装置１０にて発生した火炎すなわち燃焼ガスを燃焼室３へ案出させるための開口４４が形成されている。アウターチューブ１５は、その内側に液体燃料噴出ノズル２５が設けられるとともに、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５を他端３２に備えた構成である。この燃料噴出ノズル２５、３５を含んだアウターチューブ１５とブラストチューブ１６の小径部４０との間には、環状の空気供給路４５が形成されている。

【0030】

図１～図３に示すように、インナーチューブ１４の他端２２およびアウターチューブ１５の他端３２よりもブラストチューブ１６の開口４４に近い側におけるこれら他端２２、３２の近傍には、板状の環状のディフューザ４６が設けられている。ディフューザ４６は、空気供給路４５に向かい合った構成である。

【0031】

ディフューザ４６の中央には、円形の開口４７が貫通状態で形成されている。開口４７は、アウターチューブ１５に対応した大きさで形成されている。ディフューザ４６の開口縁４８と、インナーチューブ１４の他端２２、環状プレート３４、アウターチューブ１５の他端３２との間には、隙間４９が形成されている。

【0032】

ディフューザ４６の外周縁５０は円形に形成されている。この外周縁５０とブラストチューブ１６の拡径部４１との間には、燃焼用二次空気のための環状の二次空気噴出口５１が形成されている。

【0033】

ブラストチューブ１６の小径部４０と拡径部４１との接続部分の内部には、すなわち空気供給路４５には、パイロットバーナ５５が設置されている。パイロットバーナ５５は、板状のディフューザ４６を厚み方向に貫通して配置されるとともにディフューザ４６に固定された円筒体５６を有する。

【0034】

図１に示すように、パイロットバーナ５５のための燃料供給路としての燃料供給管５７が、風箱１１の外部から風箱１１に入り込むとともに、ブラストチューブ１６の一端３８の空気取入口３９から空気供給路４５の内部に入り込んでいる。燃料供給管５７の先端は、ディフューザ４６よりも空気供給路４５に近い位置で、燃料供給路としての円筒体５６の内部に連通している。

【0035】

円筒体５６は、ディフューザ４６よりも空気供給路４５に近い方の一端５８で燃料供給管５７に連通するとともに、ディフューザ４６よりもブラストチューブ１６の大径部４２側すなわちディフューザ４６の火炎拡散側に突出した他端５９でプレート６０によって塞がれている。円筒体５６には、ディフューザ４６よりもブラストチューブ１６の大径部４２側に突出した突出部において、円筒体５６を径方向に貫通する燃料噴出口６１が、円筒体５６の周方向に沿って複数形成されている。

【0036】

板状のディフューザ４６におけるパイロットバーナ５５の円筒体５６の周囲には、多数の空気噴出口６２が貫通状体で形成されている。図示の例では、空気噴出口６２は、燃料噴出口６１からの後述する燃料７２の噴出方向に沿って、それぞれ複数ずつが放射状に形成されている。

【0037】

空気供給路４５における円筒体５６の近傍には、パイロットバーナ５５を点火させるための点火用電極６３が設けられている。点火用電極６３は、点火用電極２７と同様の構成であるが、円筒体５６と同様にディフューザザ４６を厚み方向に貫通して配置され、パイロットバーナ５５を点火させるために必要な放電を行うことができるように構成されている。点火用電極６３には、高圧電気用の導線２８が接続されている。導線２８は、パイロットバーナ５５への燃料供給管５７と同様に、風箱１１の外部から風箱１１の内部に挿入され、燃料供給管５７に沿って配置されたうえで、点火用電極６３に電気的に接続されている。導線２８は、絶縁用の碍子２９を介して各部に支持されている。

【0038】

このような構成の燃焼装置１０において、液体燃料６５が装置外部から供給管２６を通って噴出ノズル２５に供給される。液体燃料６５は、噴出口ノズル２５から噴出される。一方、気体燃料３７が、装置外部から接続ポート３６を通って環状空間３３に供給される。気体燃料３７は、噴出口３５から噴出される。燃焼装置１０は切替専焼であり、液体燃料６５と気体燃料３７とのいずれか一方がディフューザ４６の開口に向けて噴出される。

【0039】

一方、燃焼用空気１７が、ダクト１８を通って風箱１１へ供給される。その供給量は、ダンパ１９の開度を変更することによって調節できる。風箱１１に供給された燃焼用空気１７は、その一部が、空気取入口２１からインナーチューブ１４の内部に入り込んだうえで、一次空気６８として噴出口２３から噴出される。風箱１１に供給された燃焼用空気１７の残部は、空気取入口３９から空気供給路４５の内部に入り込んだうえで、二次空気６９として噴出口５１から噴出される。

【0040】

液体燃料６５が噴出ノズル２５から噴出されるか、あるいは気体燃料３７が噴出口３５から噴出されることで、噴出された燃料は噴出口２３からの一次空気６８および隙間４９からの一部の二次空気６９と混合したうえで燃焼に供される。燃料６５または燃料３７の燃焼により生成された火炎７０は、ディフューザ４６の開口４７を通ったうえで、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿って二次元的に拡散されることにより、良好な燃焼状態となる。燃料６５または燃料３７の燃焼により生成された燃焼ガス７１は、ブラストチューブ１６の大径部４２を経てボイラ１の燃焼室３に送られることで、ボイラ１の缶水を加熱する。

【0041】

パイロットバーナ５５による燃焼装置１０の点火について説明する。燃焼装置１０が未着火の状態において、ダクト１８の内部のダンパ１９を最小開度として風箱に燃焼用空気１７を供給する。すると、燃焼用空気１７が二次空気６９として空気供給路４５を通ったうえで、噴出口５１からディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に向けて噴出される。一方、供給管５７から円筒体５６にパイロットバーナ５５用の燃料７２を供給する。この燃料７２は、円筒体５６の燃料噴出口６１から、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿った方向に放射状に噴出される。これにより、燃料噴出口６１の近傍では、燃料噴出口６１からの燃料７２と空気噴出口６２からの二次空気６９とが混合した状態になる。燃料７２は、インナーチューブ１４の他端２２に形成された噴出口２３から噴出されたうえでディフューザ４６の開口４７を通過した一次空気６８とも混合した状態になる。この状態での添加用電極６３の放電によって、パイロットバーナ５５を点火することで、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿った円筒体５６の近傍の領域において、燃料７２が燃焼する。

【0042】

図４に示すように、この燃焼により発生した燃焼ガスすなわち火炎７３は、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿って拡散する。このように拡散した火炎７３は、安定状態でディフューザ４６の開口４７の近傍に存在する。

【0043】

このため、燃焼装置１０の噴出ノズル２５から噴出される液体燃料６５または噴出口３５から噴出される気体燃料３７を、確実に着火させることができる。

【0044】

上記のように、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿ってパイロット火炎７３を形成することができる。すると、ブラストチューブ１６の内部の風圧すなわちパイロットバーナ５５への燃焼用空気の風圧が変わってパイロットバーナ５５における空気圧力損失が変わっても、パイロット火炎７３はその変化の影響を受けないという利点がある。このため、パイロットバーナ５５の火炎７３を安定させることができるとともに、液体燃料噴出ノズル２５からの液体燃料６５や、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５からの気体燃料３７への火移り、すなわちメインバーナへの火移りも、安定させることができる。このような利点は、たとえ何らかの事情によってパイロット火炎７３が小さくなった場合であっても、何ら支障なく確実に発揮することができる。

【0045】

また、ディフューザ４６における火炎拡散側の面５２に沿ってパイロット火炎７３を形成することができることから、パイロット火炎７３をディフューザ４６に保炎させて安定した火炎を形成することができる。このため、燃焼装置１０の最小燃焼量や排ガス酸素量を増量して、ブラストチューブ１６の内部の空気量、空気圧力、流速に変化が起こっても、また空気側のバーナ損失が高くなっても、ディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿ったパイロット火炎７３に及ぼす影響を小さくすることができる。このため、液体燃料噴出ノズル２５からの液体燃料６５や、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５からの気体燃料３７への火移りの安定性を大幅に向上させることができる。しかも、ディフューザ４６を貫通する状態で設置した円筒体５６が燃料噴出口６１を有する構成とするだけで良いため、構造が簡単であり、したがって製造コストを低く抑えることができる。

【0046】

このため、上述の構成のパイロットバーナ５５は、燃焼装置１０が気体燃料３７を燃焼させるものである場合に特に好適に用いることができる。

【0047】

この点に関し、上記においては、液体燃料噴出ノズル２５と気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５との両方を備えて、液体燃料６５と気体燃料３７とを切替専焼させることができる燃焼装置１０に上述した特有の構成のパイロットバーナ５５を設けた実施の態様について説明した。しかし、本発明は、このような実施の形態に限られるものではなく、たとえば液体燃料噴出ノズルだけを備えた燃焼装置や、気体燃料噴出ノズルだけを備えた燃焼装置や、液体燃料６５と気体燃料３７とを同時に混焼される燃焼装置の実施の形態をも含むものである。

【0048】

上述のとおり、本発明の燃焼装置では図４に示すようにパイロットバーナ５５の火炎７３はディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に沿って形成され、安定状態でディフューザ４６の開口４７の近傍に存在する。これによって、液体燃料噴出ノズル２５と、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５とからの燃料を確実に安定して着火させることができる。

【0049】

以下、この点を、公知のパイロットバーナの燃焼特性と対比して説明する。図５および図６は、公知のパイロットバーナ７５を用いたときの火炎７６の例を示す。公知のパイロットバーナ７５では、その燃料噴出口が、ディフューザ４６からブラストチューブ１６の小径部４０側に離れて位置する。このため、図示のように、パイロットバーナ７５とディフューザ４６との間にパイロット火炎７６が存在する。

【0050】

図５に示すように、パイロット火炎７６が、ディフューザ４６を越えて火炎拡散側の面５２の位置まで到達することで、液体燃料噴出ノズル２５からの液体燃料や、気体燃料噴出ノズルとしての気体燃料噴出口３５からの気体燃料への火移りが問題なく行われて、これらの燃料を確実に安定して着火させることができる。

【0051】

しかしながら、燃焼装置においては、最小燃焼量を若干多めに設定した場合や、また特に排ガス酸素濃度を高めに設定した場合には、ブラストチューブ１６の内部の空気量、空気圧、空気流速が変化する。その場合に、公知のパイロットバーナ７５では、図６に示すように、パイロット火炎７６が小さくなってしまうことがある。すると、図示のように火炎７６はディフューザ４６の火炎拡散側の面５２に出なくなる。

【0052】

ところが、このような場合であっても、図外の火炎検出器が火炎７６を検出するため、シーケンスが進んで、液体燃料噴出ノズル２５や気体燃料噴出口３５から燃料が噴出される。すると、パイロット火炎７６は、小さいことから、燃料の噴出位置に届きにくい。このため、火移りが悪く、着火遅れや不着火などの不具合が発生しやすい。

【0053】

このように公知のパイロットバーナ７５を備えた燃焼装置では不都合が発生する可能性があるが、上述した本発明の燃焼装置１０であると、パイロットバーナ５５を特異な構成としたことで、上記したような不都合の発生を防止することができる。

【0054】

図７は、パイロットバーナ５５を備えた本発明の燃焼装置１０と、公知のパイロットバーナ７５を備えた燃焼装置との燃焼特性とを対比して示すグラフである。図７において、横軸はバーナ空気圧力損失（ｋＰａ）すなわち風箱１１における空気圧と燃焼室３における空気圧との差を示し、縦軸は燃焼率（％）すなわちパイロットバーナにおける燃焼量を示す。ここでは、パイロットバーナの燃料として気体燃料を使用しており、したがってパイロットバーナにおける燃焼量は気体燃料の流量（ｍ^３Ｎ/ｈ）で表している。対応する燃焼率については、０～４５％の低燃焼率の範囲が目盛られている。

【0055】

図７では、燃焼率が２０％、２５％、３０％、３５％、４０％であるときの、バーナ空気圧力損失の範囲がそれぞれ破線で示されている。一転鎖線は、図５および図６に示される公知のパイロットバーナ７５を備えた燃焼装置の燃焼特性を示す。実線は、パイロットバーナ５５を備えた本発明の燃焼装置１０の燃焼特性を示す。

【0056】

図７から、図５および図６に示される公知のパイロットバーナ７５を備えた燃焼装置の場合は、特定の燃焼率すなわちパイロット燃焼量の場合において、パイロットバーナが安定に燃焼できるバーナ空気圧力損失の範囲が狭いことがわかる。これに対しパイロットバーナ５５を備えた本発明の燃焼装置１０では、特定の燃焼率すなわちパイロット燃焼量の場合において、パイロットバーナが安定に燃焼できるバーナ空気圧力損失の範囲が格段に広くなっていることを理解できる。

【符号の説明】

【0057】

１６ ブラストチューブ
２５ 液体燃料噴出ノズル
３５ 気体燃料噴出口
３７ 気体燃料
４５ 空気供給路
４６ ディフューザ
５２ 火炎拡散側の面
５５ パイロットバーナ
５６ 円筒体
５７ 燃料供給路
６１ 燃料噴出口
６５ 液体燃料
６８ 一次空気
６９ 二次空気
７０ 火炎
７２ 燃料
７３ パイロットバーナの火炎

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】