特開 2024-169002 バーナーおよび燃焼器

(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】P2024169002

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】バーナーおよび燃焼器

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/28 20060101AFI20241128BHJP

   F23D 14/58 20060101ALI20241128BHJP

   F23R 3/08 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

F23R3/28 B

F23D14/58 Z

F23R3/28 F

F23R3/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023086164

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】芦田 裕司

(72)【発明者】

【氏名】クロニガー ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】堀川 敦史

【テーマコード（参考）】

3K017

【Ｆターム（参考）】

3K017CA05

3K017CB01

3K017CD02

3K017CF02

3K017CF03

(57)【要約】

【課題】簡易な構成で逆火を抑制することができるバーナーを提供する。
【解決手段】バーナー３は、主燃焼用空気とガス燃料の混合気が流れる流路４０を形成する筒体４を含む。筒体４は、下流側に向かって縮径し、流路面積が最小となる縮小部４１を有する。バーナー３は、筒体４内に配置された、前記主燃焼用空気中に前記ガス燃料を噴射する燃料噴射器８をさらに含んでもよい。この場合、縮小部４１は燃料噴射器８よりも下流側に位置してもよい。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主燃焼用空気とガス燃料の混合気が流れる流路を形成する筒体を備え、
前記筒体は、下流側に向かって縮径し、流路面積が最小となる縮小部を有する、バーナー。

【請求項2】

前記筒体内に配置された、前記主燃焼用空気中に前記ガス燃料を噴射する燃料噴射器をさらに備え、
前記縮小部は前記燃料噴射器よりも下流側に位置する、請求項１に記載のバーナー。

【請求項3】

前記筒体よりも前方にある空間内で前記ガス燃料を噴射する燃料噴射器をさらに備える、請求項１に記載のバーナー。

【請求項4】

前記筒体の径方向において前記燃料噴射器と前記筒体との間に配置された、前記主燃焼用空気または前記混合気を前記筒体の軸方向の流れに整える整流板をさらに備える、請求項２に記載のバーナー。

【請求項5】

前記筒体内に配置された、前記混合気を前記筒体の軸方向の流れに整える整流板をさらに備える、請求項３に記載のバーナー。

【請求項6】

前記燃料噴射器は筒状であり、径方向内向きに開口する複数の内側噴射孔および径方向外向きに開口する複数の外側噴射孔を有し、
前記整流板は環状の外側整流板であり、前記主燃焼用空気が前記複数の外側噴射孔を横断するように前記燃料噴射器の外側面に沿って流れることを許容する複数の外側ガイド溝を有し、
前記筒体内の中心に配置されたランスと、
前記筒体の径方向において前記ランスと前記燃料噴射器との間に配置された、前記主燃焼用空気が前記複数の内側噴射孔を横断するように前記燃料噴射器の内側面に沿って流れることを許容する複数の内側ガイド溝を有する環状の内側整流板と、
をさらに備える、請求項４に記載のバーナー。

【請求項7】

前記筒体は第１筒体であり、
前記第１筒体の外側に配置された第２筒体であって、前記第１筒体よりも下流側に、パイロット燃料を噴射するパイロットバーナーを有する第２筒体と、
前記第２筒体の外側に配置された、下流側に向かって拡径し、前記第２筒体の下流側の燃焼ゾーンを囲繞する第３筒体と、をさらに備え、
前記第１筒体と前記第２筒体の間を通ってパイロット燃焼用空気が前記パイロットバーナーへ供給され、
前記第３筒体を保護する保護空気が前記第３筒体に沿って流れるように前記第２筒体と前記第３筒体の間を通って前記燃焼ゾーンへ供給される、請求項１乃至６の何れか一項に記載のバーナー。

【請求項8】

前記第３筒体は内壁および外壁を有し、前記保護空気の一部は前記内壁と前記外壁の間を流れた後に前記前記第２筒体と前記第３筒体の間を通って前記燃焼ゾーンへ供給される、請求項７に記載のバーナー。

【請求項9】

前記ガス燃料は水素である、請求項１乃至６の何れか一項に記載のバーナー。

【請求項10】

請求項１乃至６の何れか一項に記載のバーナーを複数備える燃焼器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、火炎を生成するためのバーナー、および前記バーナーを含む燃焼器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、火炎を生成するためにガス燃料と空気の混合気を噴射するバーナーが知られている。例えば、特許文献１には、ガスタービンに用いられる、複数のバーナーを含む燃焼器が開示されている。

【0003】

具体的に、特許文献１では、各バーナーが、１つの混合流路と、前記混合流路の周囲に配置された４つの燃料ノズルを含む。混合流路はストレートな穴で構成されており、燃料ノズルは混合流路の上流端近傍で、混合流路に流入した空気中にガス燃料を噴射する。ガス燃料と空気の混合気はバーナーの下流側で点火され、これにより火炎が生成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１７３１９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のバーナーは予混合燃焼であるため、ＮＯｘの排出量が少ない。また、特許文献１のバーナーでは、混合流路の出口からの逆火を防ぐための構成が採用されている。これに対し、さらに簡易な構成で逆火を抑制することが望まれる。

【0006】

そこで、本開示は、簡易な構成で逆火を抑制することができるバーナー、および前記バーナーを含む燃焼器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】

【0007】

本開示は、一つの側面から、主燃焼用空気とガス燃料の混合気が流れる流路を形成する筒体を備え、前記筒体は、下流側に向かって縮径し、流路面積が最小となる縮小部を有する、バーナーを提供する。

【0008】

本開示は、別の側面から、上記のバーナーを複数備える燃焼器を提供する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、簡易な構成で逆火を抑制することができるバーナー、および前記バーナーを含む燃焼器が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係るバーナーを含む燃焼器の断面図である。

【図2】前記バーナーを部分的に断面で示した斜視図である。

【図3】前記バーナーの中間部分の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図２に一実施形態に係るバーナー３を示し、図１に複数のバーナー３を含む燃焼器１を示す。例えば、燃焼器１は、ガスタービンやボイラなどに用いられる。

【0012】

燃焼器１は、外筒１１と、外筒１１内に収容された内筒１２と、外筒１１および内筒１２の一方の開口を閉塞するエンドプレート１３を含む。以下、説明の便宜上、外筒１１および内筒１２の軸方向のうちのエンドプレート１３側を前方、その反対側を後方という。

【0013】

内筒１２と外筒１１の間には、後方に向かって開口する筒状流路が形成されている。この筒状流路に、後方から空気が供給される。例えば、筒状流路に供給される空気は圧縮空気である。

【0014】

内筒１２内には、当該内筒１２内の空間を前方の空気室１５と後方の燃焼室１６とに仕切る隔壁１４が設けられている。さらに、空気室１５には、当該空気室１５をプレ整流空間１５ａとポスト整流空間１５ｂとに仕切る整流板１８が設けられている。内筒１２におけるプレ整流空間１５ａに面する部分には複数の開口が設けられており、これらの開口を通じて前記筒状流路からプレ整流空間１５ａへ空気が流入する。整流板１８には複数の貫通穴が設けられており、整流板１８は、プレ整流空間１５ａに流入した空気を内筒１２の軸方向に沿う均一な流れに整える。このため、ポスト整流空間１５ｂには、内筒１２の軸方向に沿う均一な流れの空気が流入する。

【0015】

ポスト整流空間１５ｂには、複数のバーナー３が配置されている。つまり、プレ整流空間１５ａはバーナー３の前方にある。バーナー３は燃焼室１６内で火炎を生成するためのものである。例えば、バーナー３は内筒１２の中心線を中心とする少なくとも１つの円周上に等角度間隔で配置される。各バーナー３は前後方向に延びており、各バーナー３の後端部が隔壁１４を貫通している。図例では各バーナー３の後端面が隔壁１４の後面よりも後方に位置しているが、各バーナー３の後端面は隔壁１４の後面と面一であってもよい。あるいは、各バーナー３は必ずしも隔壁１４を貫通する必要はなく、各バーナー３の後端面が隔壁１４の前面に接合されてもよい。

【0016】

各バーナー３は、内部で主燃焼用空気とガス燃料の混合気を形成し、前記混合気を燃焼室１６に噴射する。ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部が主燃焼用空気として各バーナー３内に流入する。ガス燃料は、例えば、天然ガスまたは水素である。

【0017】

本実施形態では、ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部がパイロット燃焼用空気および保護空気としても各バーナー３内に流入する。パイロット燃焼用空気および保護空気については後述にて説明する。

【0018】

全てのバーナー３には、ガス燃料供給路２１を通じてガス燃料が供給されるとともに、パイロット燃料供給路２２を通じてパイロット燃料が供給される。パイロット燃料はガス燃料と同じであってもよいし、異なってもよい。

【0019】

燃焼器１は、燃焼室１６内で各バーナー３から噴射される混合気に点火する点火装置１７を含む。点火装置１７は、内筒１２および外筒１１を貫通している。点火装置１７で混合気が点火されることにより燃焼室１６内で火炎が生成される。本実施形態では、各バーナー３内へ炎が伝わることによってバーナー３内でも火炎が生成される。なお、点火装置１７は周方向に点在するように複数設けられてもよい。

【0020】

次に、図２を参照して、各バーナー３の構造を詳細に説明する。バーナー３は、同軸上に配置された、第１筒体４、第２筒体５および第３筒体６を含む。第１筒体４、第２筒体５および第３筒体６の軸方向は前後方向である。第２筒体５は第１筒体４の外側に配置され、第３筒体６は第２筒体５の外側に配置されており、第１筒体４、第２筒体５および第３筒体６は部分的に重なり合っている。また、バーナー３は、第１筒体４内に配置された筒状の燃料噴射器８と、第１筒体４の中心に配置されたランス７を含む。

【0021】

燃料噴射器８は、第１筒体４の前端部内で主燃焼用空気中にガス燃料を噴射する。第１筒体４は、ランス７との間に主燃焼用空気とガス燃料の混合気が流れる混合気流路４０を形成する。

【0022】

より詳しくは、ランス７は、第１筒体４よりも前方の位置から第１筒体４の長さの略２／３の位置まで延びており、後方に向かって先細りとなっている。なお、ランス７の長さは上記に限定されず、適宜変更可能である。

【0023】

燃料噴射器８は、ランス７に貫通されている。本実施形態では、燃料噴射器８が第１筒体４から前方に張り出している。燃料噴射器８はランス７の前部と重なり合うように前後方向に延びており、第１筒体４の径方向から見たときに燃料噴射器８の後部が第１筒体４の前端部と重なり合っている。

【0024】

ランス７と燃料噴射器８との間には、ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部である主燃焼用空気が流れる内側空気流路が形成されており、燃料噴射器８と第１筒体４の前端部との間には、ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部である主燃焼用空気が流れる外側空気流路が形成されている。

【0025】

燃料噴射器８は、径方向内向きに開口する複数の内側噴射孔８１と、径方向外向きに開口する複数の外側噴射孔８２を有する。例えば、内側噴射孔８１は周方向に等角度間隔で並んでおり、外側噴射孔８２は周方向に等角度間隔で並んでいる。内側噴射孔８１からのガス燃料の噴射により内側空気流路を流れる主燃焼用空気とガス燃料の混合気が形成され、外側噴射孔８２からのガス燃料の噴射により外側空気流路を流れる主燃焼用空気とガス燃料の混合気が形成される。

【0026】

各内側噴射孔８１の開口方向は、燃料噴射器８の軸方向と直交する方向と平行であってもよいし、燃料噴射器８の軸方向と直交する方向に対して前方または後方に傾いてもよい。同様に、各外側噴射孔８２の開口方向は、燃料噴射器８の軸方向と直交する方向と平行であってもよいし、燃料噴射器８の軸方向と直交する方向に対して前方または後方に傾いてもよい。

【0027】

燃料噴射器８の内部には、内側噴射孔８１および外側噴射孔８２と連通する環状のバッファ室８３が形成されているとともに、ガス燃料供給路２１から供給されるガス燃料をバッファ室８３へ導入する複数の導入路８４が形成されている。なお、導入路８４が省略されて、ガス燃料供給路２１からバッファ室８３へガス燃料が直接供給されてもよい。

【0028】

第１筒体４の径方向においてランス７と燃料噴射器８との間には環状の内側整流板９Ａが配置されており、第１筒体４の径方向において燃料噴射器８と第１筒体４の前端部との間には環状の外側整流板９Ｂが配置されている。

【0029】

内側整流板９Ａは、径方向外向きに開口するとともに前記開口が燃料噴射器８の内周面で閉塞された複数の内側ガイド溝９１を有する。内側ガイド溝９１の数は燃料噴射器８の内側噴射孔８１の数と同じであり、前後方向から見たときに、各内側噴射孔８１は対応する内側ガイド溝９１の中央に位置する。

【0030】

本実施形態では、内側整流板９Ａが内側噴射孔８１よりも前方に位置する。このため、内側ガイド溝９１は、内側空気流路を流れる主燃焼用空気が内側噴射孔８１を横断するように燃料噴射器８の内側面に沿って流れることを許容する役割を果たす。つまり、内側整流板９Ａは、主燃焼用空気を第１筒体４の軸方向の流れに整える。ただし、内側整流板９Ａは、内側噴射孔８１よりも後方に位置し、内側噴射孔８１からのガス燃料の噴射により形成された混合気を第１筒体４の軸方向の流れに整えてもよい。

【0031】

同様に、外側整流板９Ｂは、径方向内向きに開口するとともに前記開口が燃料噴射器８の外周面で閉塞された複数の外側ガイド溝９２を有する。外側ガイド溝９２の数は燃料噴射器８の外側噴射孔８２の数と同じであり、前後方向から見たときに、各外側噴射孔８２は対応する外側ガイド溝９２の中央に位置する。

【0032】

本実施形態では、外側整流板９Ｂが外側噴射孔８２よりも前方に位置する。このため、外側ガイド溝９２は、外側空気流路を流れる主燃焼用空気が外側噴射孔８２を横断するように燃料噴射器８の外側面に沿って流れることを許容する役割を果たす。つまり、外側整流板９Ｂは、主燃焼用空気を第１筒体４の軸方向の流れに整える。ただし、外側整流板９Ｂは、外側噴射孔８２よりも後方に位置し、外側噴射孔８２からのガス燃料の噴射により形成された混合気を第１筒体４の軸方向の流れに整えてもよい。

【0033】

第１筒体４は、下流側に向かって、換言すれば後方に向かって縮径し、ランス７よりも下流側に混合気流路４０の流路面積が最小となる縮小部４１を有する。つまり、縮小部４１は、燃料噴射器８よりも下流側に位置する。縮小部４１は、第１筒体４の直径が最小となる部分でもある。

【0034】

例えば、燃料噴射器８に隣接する位置での混合気流路４０の流路面積をＤ１、縮小部４１での混合気流路４０の流路面積をＤ２としたとき、Ｄ２はＤ１の０．２倍以上０．８倍以下である。なお、燃料噴射器８に隣接する位置でのランス７の直径をＤｉ、第１筒体４の内径をＤｏとしたとき、Ｄ１＝π×（Ｄｏ／２－Ｄｉ／２）^２である。また、縮小部４１での混合気の流速は、例えば、２０ｍ／ｓ以上、６０ｍ／ｓ以下である。

【0035】

第２筒体５は、第１筒体４の略中央から第１筒体４よりも少し後方の位置まで延びており、後方に向かって縮径している。第２筒体５は、第１筒体４よりも下流側に、パイロット燃料を噴射するパイロットバーナー５１を有する。パイロットバーナー５１は、周方向に等角度間隔で並ぶ複数の噴射孔で構成される。本実施形態では、パイロットバーナー５１が径方向内向きにパイロット燃料を噴射する。ただし、パイロットバーナー５１は第１筒体４の軸方向にパイロット燃料を噴射してもよい。

【0036】

第２筒体５には、パイロットバーナー５１を構成する複数の噴射孔と連通する筒状の内部流路５２が形成されている。この内部流路５２へ、パイロット燃料供給路２２から供給されるパイロット燃料が後述する導入路３３を通じて導入される。

【0037】

第１筒体４と第２筒体５の間には、筒状流路５０が形成されている。第２筒体５の前端部は、図３に示すように、第１筒体４の外周面に取り付けられた複数のサポート３１によって支持されている。サポート３１は周方向に点在しており、サポート３１同士の間を通じて筒状流路５０がポスト整流空間１５ｂに開口している。このため、ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部がパイロット燃焼用空気として筒状流路５０に流入する。

【0038】

パイロット燃焼用空気は筒状流路５０を通ってパイロットバーナー５１へ供給される。パイロットバーナー５１からのパイロット燃料の噴射により、パイロット燃料とパイロット燃焼用空気の混合気が形成される。この混合気の燃焼により生成される火炎は、主燃焼用空気とガス燃料の混合気の燃焼により生成される火炎を安定させる役割を果たす。

【0039】

第３筒体６は、第２筒体５の前端よりも少し後方の位置から、第２筒体５から離れた位置まで延びている。第３筒体６は、第２筒体５と重なり合う領域では下流側に向かって縮径するが、それよりも後方の領域では下流側に向かって拡径している。第３筒体６は、第２筒体５の下流側の燃焼ゾーン３０を囲繞する。

【0040】

第３筒体６と第２筒体５の間には、筒状流路６０が形成されている。ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部が第３筒体６を保護する保護空気として第３筒体６を通過して筒状流路６０に流入する。保護空気は、第３筒体６の内周面に沿って流れるように筒状流路６０を通って燃焼ゾーン３０へ供給される。

【0041】

第３筒体６の前端部は、リング３２を介して第２筒体５に取り付けられている。リング３２は、上述した筒状流路６０を前方から閉塞する。本実施形態では、リング３２が第３筒体６に一体的に設けられている。ただし、リング３２は第３筒体６と別体であってもよい。

【0042】

本実施形態では、リング３２および第２筒体５における内部流路５２の外側に位置する部分に、これらを貫通するように複数の導入路３３が形成されている。上述したように導入路３３を通じてパイロット燃料供給路２２から内部流路５２へパイロット燃料が供給される。例えば、導入路３３は周方向に等角度間隔で並んでいる。

【0043】

第３筒体６は、上述した筒状流路６０および燃焼ゾーン３０に面する内壁６１と、内壁６１との間に内部流路６４を形成する外壁６２と、内部流路６４を後方から閉塞する後端部６３を含む。内壁６１と外壁６２の前端はリング３２に接合されている。

【0044】

外壁６２における燃焼ゾーン３０の外側に位置する部分には、複数の貫通孔６５が設けられている。例えば、貫通孔６５は、前後方向に並ぶ複数の列のそれぞれで、周方向に等角度間隔で並んでいる。一方、内壁６１の前端部には、複数の貫通孔６６が設けられている。例えば、貫通孔６６は、周方向に等角度間隔で並んでいる。このため、ポスト整流空間１５ｂに流入した空気の一部は保護空気として貫通孔６５を通じて内部流路６４に流入し、内部流路６４を後方から前方に向かって流れた後に、貫通孔６６を通じて筒状流路６０に流入する。その後、保護空気は上述したように筒状流路６０を通って燃焼ゾーン３０へ供給される。

【0045】

以上説明したように、本実施形態のバーナー３では、予混合燃焼であるので、ＮＯｘの排出量が少ない。また、第１筒体４の縮小部４１で混合気の流速が最大となるので、第１筒体４が縮小部４１を有するという簡易な構成で縮小部４１よりも上流側への逆火を抑制することができる。

【0046】

しかも、本実施形態では、縮小部４１が燃料噴射器８よりも下流側に位置するので、燃料噴射器８までの逆火が抑制される。このため、燃料噴射器８の焼損を抑制することができる。

【0047】

また、本実施形態では内側整流板９Ａおよび外側整流板９Ｂによって主燃焼用空気が第１筒体４の軸方向の流れに整えられるので、縮小部４１での混合気の流れが一様になる。さらには、内側整流板９Ａが内側ガイド溝９１を有し、外側整流板９Ｂが外側ガイド溝９２を有するので、縮小部４１よりも上流側への逆火が生じたときには、内側噴射孔８１および外側噴射孔８２付近でＭＭＸ（Micro-mix）燃焼となる。ＭＭＸ燃焼は、微小な火炎を形成してガス燃料を噴射後すぐ燃焼させるという燃焼方式の、予混合が殆どない拡散燃焼である。このため、内側整流板９Ａ、燃料噴射器８、外側整流板９Ｂおよび第１筒体４の焼損を回避することができる。

【0048】

ところで、第３筒体６内の燃焼ゾーン３０では、混合気が燃焼されて火炎が生成されるが、第３筒体６が無い場合には、第２筒体５の下流側で火炎の周囲に循環渦が形成されるために第２筒体５内への逆火が生じ易い。これに対し、本実施形態のように第３筒体６によって第２筒体５の下流側の燃焼ゾーン３０が囲繞されていれば、第３筒体６内ではそのような循環渦が形成され難いため、第２筒体５内への逆火を抑制することができる。しかも、火炎を覆うように第２筒体５と第３筒体６の間の筒状流路６０を通って保護空気が供給されるため、逆火の抑制効果を高めることができる。さらに、保護空気は第３筒体６の内周面に沿って流れるため、火炎が第３筒体６に接することも抑制される。

【0049】

また、保護空気は第３筒体６の内壁６１と外壁６２の間の内部流路６４を流れた後に筒状流路６０に流入するため、保護空気によって第３筒体６を冷却することができる。

【0050】

なお、燃焼速度の速い水素では逆火が生じ易いため、本開示はガス燃料が水素である場合に特に有用である。

【0051】

＜変形例＞
本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0052】

例えば、第１筒体４の前端部内でガス燃料を噴射する燃料噴射器８の代わりに、プレ整流空間１５ａ内でガス燃料を噴射する燃料噴射器が採用されてもよい。この場合、プレ整流空間１５ａ内で形成された混合気が第１筒体４内に流入する。また、プレ整流空間１５ａ内でガス燃料を噴射する燃料噴射器が採用される場合、第１筒体４内には何も配置されなくてもよい。ただし、第１筒体４内に、混合気を第１筒体４の軸方向の流れに整える整流板が配置されていれば、縮小部４１での混合気の流れが一様になる。

【0053】

また、第１筒体４の前端部内でガス燃料を噴射する燃料噴射器８が採用されるか、プレ整流空間１５ａ内でガス燃料を噴射する燃料噴射器が採用されるかに拘わらず、第２筒体５および第３筒体６が省略されてもよい。

【0054】

また、燃焼器１では、第１筒体４の中心に、バーナー３で取り囲まれるようにパイロットバーナーを配置し、前記パイロットバーナーから燃焼室１６に、パイロット燃料とパイロット燃焼用空気の混合気を噴射してもよい。

【0055】

＜まとめ＞
第１の態様として、本開示は、一つの側面から、主燃焼用空気とガス燃料の混合気が流れる流路を形成する筒体を備え、前記筒体は、下流側に向かって縮径し、流路面積が最小となる縮小部を有する、バーナーを提供する。

【0056】

上記の構成によれば、予混合燃焼であるので、ＮＯｘの排出量が少ない。また、縮小部で混合気の流速が最大となるので、筒体が縮小部を有するという簡易な構成で縮小部よりも上流側への逆火を抑制することができる。

【0057】

第２の態様として、第１の態様において、上記のバーナーは、前記筒体内に配置された、前記主燃焼用空気中に前記ガス燃料を噴射する燃料噴射器をさらに備え、前記縮小部は前記燃料噴射器よりも下流側に位置してもよい。この構成によれば、燃料噴射器までの逆火が抑制されるため、燃料噴射器の焼損を抑制することができる。

【0058】

第３の態様として、第１の態様において、例えば、上記のバーナーは、前記筒体よりも前方にある空間内で前記ガス燃料を噴射する燃料噴射器をさらに備えてもよい。

【0059】

第４の態様として、第２の態様において、上記のバーナーは、前記筒体の径方向において前記燃料噴射器と前記筒体との間に配置された、前記主燃焼用空気または前記混合気を前記筒体の軸方向の流れに整える整流板をさらに備えてもよい。この構成によれば、縮小部での混合気の流れが一様になる。

【0060】

第５の態様として、第３の態様において、上記のバーナーは、前記筒体内に配置された、前記混合気を前記筒体の軸方向の流れに整える整流板をさらに備えてもよい。この構成によれば、縮小部での混合気の流れが一様になる。

【0061】

第６の態様として、第４の態様において、前記燃料噴射器は筒状であり、径方向内向きに開口する複数の内側噴射孔および径方向外向きに開口する複数の外側噴射孔を有し、前記整流板は環状の外側整流板であり、前記主燃焼用空気が前記複数の外側噴射孔を横断するように前記燃料噴射器の外側面に沿って流れることを許容する複数の外側ガイド溝を有し、上記のバーナーは、前記筒体内の中心に配置されたランスと、前記筒体の径方向において前記ランスと前記燃料噴射器との間に配置された、前記主燃焼用空気が前記複数の内側噴射孔を横断するように前記燃料噴射器の内側面に沿って流れることを許容する複数の内側ガイド溝を有する環状の内側整流板と、をさらに備えてもよい。この構成によれば、縮小部よりも上流側への逆火が生じたときには、内側噴射孔および外側噴射孔付近でＭＭＸ（Micro-mix）燃焼となるため、内側整流板、燃料噴射器、外側整流板および筒体の焼損を回避することができる。

【0062】

第７の態様として、第１乃至第５の態様の何れかにおいて、前記筒体は第１筒体であり、上記のバーナーは、前記第１筒体の外側に配置された第２筒体であって、前記第１筒体よりも下流側に、パイロット燃料を噴射するパイロットバーナーを有する第２筒体と、前記第２筒体の外側に配置された、下流側に向かって拡径し、前記第２筒体の下流側の燃焼ゾーンを囲繞する第３筒体と、をさらに備え、前記第１筒体と前記第２筒体の間を通ってパイロット燃焼用空気が前記パイロットバーナーへ供給され、前記第３筒体を保護する保護空気が前記第３筒体に沿って流れるように前記第２筒体と前記第３筒体の間を通って前記燃焼ゾーンへ供給されてもよい。第３筒体内の燃焼ゾーンでは、混合気が燃焼されて火炎が生成される。第３筒体が無い場合には、第２筒体の下流側で火炎の周囲に循環渦が形成されるために第２筒体内への逆火が生じ易い。これに対し、前記構成のように第３筒体によって第２筒体の下流側の燃焼ゾーンが囲繞されていれば、第３筒体内ではそのような循環渦が形成され難いため、第２筒体内への逆火を抑制することができる。しかも、火炎を覆うように第２筒体と第３筒体の間を通って保護空気が供給されるため、逆火の抑制効果を高めることができる。さらに、保護空気は第３筒体に沿って流れるため、火炎が第３筒体に接することも抑制される。

【0063】

第８の態様として、第７の態様において、前記第３筒体は内壁および外壁を有し、前記保護空気の一部は前記内壁と前記外壁の間を流れた後に前記前記第２筒体と前記第３筒体の間を通って前記燃焼ゾーンへ供給されてもよい。この構成によれば、内壁と外壁の間を流れる保護空気によって第３筒体を冷却することができる。

【0064】

第９の態様として、第１乃至第８の態様の何れかにおいて、前記ガス燃料は水素であってもよい。この構成によれば、燃焼速度の速い水素では逆火が生じ易いため、ガス燃料が水素である場合に特に有用である。

【0065】

第１０の態様として、本開示は、別の側面から、第１乃至９の態様の何れかのバーナーを複数備える燃焼器を提供する。

【符号の説明】

【0066】

１ 燃焼器
３ バーナー
３０ 燃焼ゾーン
４ 第１筒体
４０ 混合気流路
４１ 縮小部
５ 第２筒体
５０ 筒状流路
５１ パイロットバーナー
６ 第３筒体
６０ 筒状流路
６１ 内壁
６２ 外壁
７ ランス
８ 燃料噴射器
８１ 内側噴射孔
８２ 外側噴射孔
９Ａ 内側整流板
９Ｂ 外側整流板
９１ 内側ガイド溝
９２ 外側ガイド溝

【図1】

【図2】

【図3】