特許 7269089 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】

(24)【登録日】2023-04-25

(45)【発行日】2023-05-08

(54)【発明の名称】燃焼装置

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/84 20060101AFI20230426BHJP

   F23D 17/00 20060101ALI20230426BHJP

【ＦＩ】

F23D14/84 B

F23D17/00 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019090767

(22)【出願日】2019-05-13

(65)【公開番号】P2020186843

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2022-04-26

(73)【特許権者】

【識別番号】519048584

【氏名又は名称】株式会社セイブ・ザ・プラネット

(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】泉 光宏

(72)【発明者】

【氏名】楠原 功

【審査官】河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０７５５９８８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６６１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－１０８１４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５９－０４９４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０１４７２７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｄ １４／８４

Ｆ２３Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相互に異なる方向へ貫通し、第１のガスが噴出する複数の貫通口が形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートに対して相対移動可能に設けられ、複数の前記貫通口のうちのいずれかに一致する開口部を有するセレクタと、
を備え、
前記セレクタの前記開口部の貫通方向と、前記開口部の内壁面の角度は、前記開口部の貫通方向と、前記ノズルプレートの前記貫通口の貫通方向の角度よりも大きい燃焼装置。

【請求項2】

第１方向へ貫通し、第１のガスが噴出する複数の第１貫通口と、前記第１貫通口とは異なる第２方向へ貫通し、前記第１のガスが噴出する複数の第２貫通口と、が形成されたノズルプレートと、
前記ノズルプレートに対して相対回転可能に設けられ、前記第１貫通口及び前記第２貫通口のいずれかに一致する複数の開口部を有するセレクタと、
を備え、
前記セレクタの前記開口部の貫通方向と、前記開口部の内壁面の角度は、前記開口部の貫通方向と、前記ノズルプレートの前記貫通口の貫通方向の角度よりも大きい燃焼装置。

【請求項3】

前記ノズルプレートの前記第１貫通口及び前記第２貫通口は、前記セレクタの回転軸を中心とする円周上に配置される請求項２に記載の燃焼装置。

【請求項4】

前記第１貫通口、前記第２貫通口、及び前記開口部は、前記円周上に等間隔に配置される請求項３に記載の燃焼装置。

【請求項5】

前記ノズルプレートと前記セレクタの中央部には、前記第１のガスとは異なる第２のガスが噴出する開口部が形成される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【請求項6】

前記第１のガスが燃焼する燃焼室を形成するケーシングを備える請求項１乃至５のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【請求項7】

前記ノズルプレートの前記貫通口は、前記ケーシングの内壁面に沿って形成される請求項６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、燃焼装置に関する。

【背景技術】

【0002】

二酸化炭素の排出量を削減する観点から、燃焼しても二酸化炭素が発生しないアンモニアが、次世代の燃料として注目されている。しかしながら、アンモニアは、炭素系の燃料と比較して、難燃性が高く着火させるのが困難である。また、層流燃焼速度が低く完全燃焼させるのが困難である。そのため、アンモニアを燃料とする燃焼装置では、燃料の不完全燃焼により、未燃のアンモニアや窒素酸化物が生成されることがある。そこで、アンモニアを効率よく燃焼させるための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に開示される燃焼装置では、アンモニアなどの燃料と空気などの酸化剤の混合ガスが燃焼する燃焼室に、混合ガスとは別に酸化剤を供給する。これにより、未燃のアンモニアと酸化剤との間で二次燃焼が生じ、アンモニアが効率よく燃焼する。しかしながら、上述の燃焼装置では、燃焼ガスの温度が低下することにより、燃料ガスの燃焼効率が低下したり、燃料ガスへ着火するための装置が別途必要になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１５５４１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は上記の問題点を解決し、燃焼ガスを着火させて効率よく燃焼させる燃焼装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る第１の燃焼装置は、相互に異なる方向へ貫通し、第１のガスが噴出する複数の貫通口が形成されたノズルプレートと、ノズルプレートに対して相対移動可能に設けられ、複数の貫通口のうちのいずれかに一致する開口部を有するセレクタと、を備える。

【0007】

本発明に係る第２の燃焼装置は、第１方向へ貫通し、第１のガスが噴出する複数の第１貫通口と、第１貫通口とは異なる第２方向へ貫通し、第１のガスが噴出する複数の第２貫通口と、が形成されたノズルプレートと、ノズルプレートに対して相対回転可能に設けられ、第１貫通口及び第２貫通口のいずれかに一致する複数の開口部を有するセレクタと、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る燃焼装置では、ノズルプレートに設けられ、ガスの噴出方向が異なる貫通口を、セレクタを用いて選択することで、ガスの噴出方向を変えることができる。したがって、当該ガスを用いた燃焼を効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る燃焼装置の斜視図である。

【図2】燃焼装置のＡＡ断面を示す図である。

【図3】バーナの展開斜視図である。

【図4】ノズルプレートの平面図である。

【図5】セレクタの平面図である。

【図6】セレクタの開口部と、ノズルプレートの貫通口の位置関係を模式的に示す図である。

【図7】バーナの動作を説明するための図である。

【図8】ノズルプレートの右端に位置する貫通口とセレクタの開口部の位置関係を模式的に示す図である。

【図9】燃焼ガスの噴出方向を説明するための図である。

【図10】ノズルプレートの右端に位置する貫通口とセレクタの開口部の位置関係を模式的に示す図である。

【図11】燃焼ガスの噴出方向を説明するための図である。

【図12】ノズルプレートの右端に位置する貫通口とセレクタの開口部の位置関係を模式的に示す図である。

【図13】燃焼ガスの噴出方向を説明するための図である。

【図14】開口部の内壁面の角度と、貫通口の貫通方向との関係を説明するための図である。

【図15】ノズルプレートとセレクタの位置関係を説明するための図である。

【図16】開口部と貫通口の位置関係を模式的に示す図である。

【図17】ノズルプレートの変形例を示す図である。

【図18】ノズルプレートのＢ１断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【図19】ノズルプレートのＢ２断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【図20】ノズルプレートのＢ３断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【図21】ノズルプレートのＢ１断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【図22】ノズルプレートのＢ２断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【図23】ノズルプレートのＢ３断面を、セレクタの断面とともに示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。説明にあたっては、相互に直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を適宜用いる。

【0011】

図１は、本実施形態に係る燃焼装置１０の斜視図である。燃焼装置１０は、例えばアンモニアを主成分とする燃焼ガスを主たる燃料とする燃焼装置である。図１に示されるように、燃焼装置１０は、フレーム２０と、フレーム２０に支持されるケーシング３０及びバーナ４０を備えている。

【0012】

フレーム２０は、ベース２１と、ベース２１の上方に４本の支柱２２によって支持される支持板２３と、支持板２３の上方に４本の支柱２４によって支持される支持部材２５を備えている。

【0013】

ベース２１は、例えば鉄やステンレス鋼などの金属からなる環状の部材である。ベース２１は、燃焼装置１０が設置される床などの設置面に載置される。

【0014】

支柱２２は、長手方向をＺ軸方向とする円柱状の部材である。支柱２２は、例えば鉄やステンレスなどの金属からなり、ボルトやネジなどによって、ベース２１の上面（＋Ｚ側の面）に固定されている。

【0015】

支持板２３は、正方形板状の部材である。支持板２３は、ベース２１の上方に、支柱２２によって水平に支持されている。支持板２３は、下面の４つの角に支柱２２の上端が例えばボルト等によって固定されることで、ベース２１と一体化されている。図２は、図１における燃焼装置１０のＡＡ断面を示す図である。図２に示されるように、支持板２３の中央部には、鉛直方向（Ｚ軸方向）に貫通する円形の開口２３ａが形成されている。支持板２３は、例えば、鉄やステンレス鋼などからなる。

【0016】

図１に示されるように、支柱２４は、長手方向をＺ軸方向とする円柱状の部材である。支柱２４は、例えば鉄やステンレスなどの金属からなり、ボルトやネジなどによって、支持板２３の上面の４つの角に固定されている。

【0017】

支持部材２５は、環状部２５ａと、環状部２５ａから放射状に、ＸＹ面に平行に伸びる４本のアーム２５ｂからなる部材である。支持部材２５は、各アーム２５ｂの一端が支柱２４によって支持されることで、支持板２３の上方に水平になった状態で支持されている。支持部材２５は、例えば鉄やステンレス鋼などに代表される耐熱性のある金属からなる。

【0018】

バーナ４０は、支持板２３の下面に固定されている。図３は、バーナ４０の展開斜視図である。図３に示されるように、バーナ４０は、ノズル部材４１，底板４２，環状部材４３，ノズルプレート４４，セレクタ４５、及びスワラー４６を備えている。

【0019】

ノズル部材４１は、内部が中空で上端部と下端部が開放された部材である。ノズル部材４１は、フランジ部４１１，大径部４１２，及び突出部４１３の３部分を有する部材である。フランジ部４１１は、環状に整形され、上面（＋Ｚ側の面）及び下面（－Ｚ側の面）が平坦になっている。大径部４１２は、フランジ部４１１の下面側に設けられ円筒状に整形されている。また、突出部４１３は、フランジ部４１１の上面側に設けられ下端部の外径が大きく上端部の外径が小さくなるように整形されている。突出部４１３の上端には、小径部４１３ａが形成されている。小径部４１３ａの外径は、突出部４１３の外径よりも小さい。図２に示されるように、ノズル部材４１の内部空間は、下端部の内径が大きく上端部の内径が小さくなった空間になっている。ノズル部材４１は、腐食や熱に対する耐性を有するステンレス鋼などの金属からなる。

【0020】

図３に示されるように、底板４２は円形板状の部材である。底板４２の外径は、ノズル部材４１に設けられる大径部４１２の外径とほぼ等しい。

【0021】

環状部材４３は、フランジ部４３１，大径部４３２，及び小径部４３３の３部分からなる環状の部材である。フランジ部４３１は、環状に整形され、上面及び下面が平坦になっている。大径部４３２は、フランジ部４３１の下面側に設けられ、円筒状に整形されている。大径部４３２の外径は、ノズル部材４１に設けられるフランジ部４１１の外径と等しい。また、小径部４３３は、フランジ部４３１の上面側に設けられ、円筒状に整形されている。環状部材４３は、ノズル部材４１と同様に、ステンレス鋼などの金属からなる。

【0022】

ノズルプレート４４は、中央に円形の開口４４ａが形成された円形板状の部材である。ノズルプレート４４の外径は、環状部材４３の小径部４３３の外径と等しく、開口４４ａの内径は、ノズル部材４１の小径部４１３ａの外径とほぼ等しい。

【0023】

図４は、ノズルプレート４４の平面図である。図４に示されるように、ノズルプレート４４には、仮想線で示される円Ｃ１上に形成された３つの貫通口５１，５２，５３からなる８つの貫通口群４４１が形成されている。なお、円Ｃ１は、中心がノズルプレート４４の上面（＋Ｚ側の面）の中心と一致する円である。

【0024】

各貫通口群４４１を構成する８つの貫通口５１は、円Ｃ１上に等間隔に形成されている。そして、各貫通口５１を中心に貫通口５２，５３がそれぞれ配置されている。貫通口５１，５２も、円Ｃ１上に等間隔に形成されており、貫通口５１から貫通口５２までの距離と、貫通口５１から貫通口５３までの距離は等しい。

【0025】

貫通口５１～５３は、それぞれノズルプレート４４を貫通する方向が異なっている。例えば貫通口５１は、ノズルプレート４４の上面に垂直な方向にノズルプレート４４を貫通している。また、貫通口５２は、ノズルプレート４４の上面から下面に向かうに連れてノズルプレート４４の中心に近づく方向に貫通し、貫通口５３は、ノズルプレート４４の上面から下面に向かうに連れてノズルプレート４４の中心から遠ざかる方向に貫通している。このため、ノズルプレート４４の上面では、貫通口５１～５３が円Ｃ１上に位置するが、ノズルプレート４４の下面側では、貫通口５２，５３が円Ｃ１上に位置しない。上述のように構成されるノズルプレート４４は、ノズル部材４１等と同様に、ステンレス鋼などの金属からなる。

【0026】

図３に示されるように、セレクタ４５は、中央に円形の開口４５ａが形成された円形板状の部材である。セレクタ４５の外径は、ノズルプレート４４の外径と等しい。また、開口４５ａの内径は、ノズルプレート４４の開口４４ａの内径と等しい。

【0027】

図５は、セレクタ４５の平面図である。図５に示されるように、セレクタ４５には、仮想線で示される円Ｃ１上に８つの開口部４５１が形成されている。なお、円Ｃ１は、中心がセレクタ４５の上面（＋Ｚ側の面）の中心と一致する円である。８つの開口部４５１は、円Ｃ１上に等間隔に形成されている。開口部４５１は、セレクタ４５をＺ軸方向に貫通する円形の貫通口である。開口部４５１の内壁面は、セレクタ４５の上面から下面に向かって内径が小さくなるテーパー形状に整形されている。セレクタ４５の下面での開口部４５１の内径は、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３の内径とほぼ等しい。上述のように構成されるセレクタ４５は、ノズル部材４１等と同様に、ステンレス鋼などの金属からなる。

【0028】

図３に示されるように、スワラー４６は、ハブとハブを中心に放射状に延びる複数の羽からなる部材である。スワラー４６は、ノズル部材４１等と同様に、ステンレス鋼などの金属からなる。

【0029】

上述したノズル部材４１，底板４２，環状部材４３，ノズルプレート４４，セレクタ４５、及びスワラー４６からなるバーナ４０を組み立てる際には、図３を参照するとわかるように、ノズル部材４１の下面に、底板４２を取り付ける。底板４２は、例えばネジなどによって取り付けることができる。次に、環状部材４３の下方からノズル部材４１の上端部を挿入する。これにより、図２に示されるように、環状部材４３の大径部４３２の下面が、ノズル部材４１のフランジ部４１１の上面に当接し、環状部材４３の大径部４３２にノズル部材４１の突出部４１３が挿入され、ノズル部材４１と環状部材４３が隙間なく嵌合する。ノズル部材４１のフランジ部４１１に環状部材４３の大径部４３２を、ネジなどを用いて固定することで、ノズル部材４１と環状部材４３が一体化する。

【0030】

次に、ノズルプレート４４の開口４４ａに、環状部材４３から突出するノズル部材４１の小径部４１３ａを挿入することで、ノズルプレート４４をノズル部材４１に嵌合する。これにより、ノズルプレート４４は、中央部がノズル部材４１によって支持され、外縁部が環状部材４３によって支持された状態になる。ノズルプレート４４は、ネジなどによって環状部材４３に固定される。

【0031】

ノズルプレート４４を固定したら、次に、セレクタ４５の開口４５ａに、ノズル部材４１の小径部４１３ａを挿入することで、セレクタ４５をノズル部材４１に嵌合する。この状態のときに、例えば小径部４１３ａの上端部にストッパ等を取り付けることで、ノズルプレート４４が小径部４１３ａを中心に回動可能に取り付けられる。

【0032】

例えば、図６は、セレクタ４５の開口部４５１と、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３の位置関係を模式的に示す図である。図６を参照するとわかるように、セレクタ４５の開口部４５１と、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３は、円Ｃ１上に形成されている。そのため、ノズル部材４１にノズルプレート４４とセレクタ４５が取り付けられたときには、セレクタ４５を回転させることで、セレクタ４５の開口部４５１と、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３のいずれかを一致させることができる。

【0033】

次に、スワラー４６をノズル部材４１の小径部４１３ａの内部に配置する。スワラー４６は、例えば、ノズル部材４１に設けられる不図示の支持部材によって支持される。

【0034】

以上の手順で、ノズル部材４１，底板４２，環状部材４３，ノズルプレート４４，セレクタ４５、及びスワラー４６を組み合わせることで、バーナ４０が完成する。バーナ４０では、図２に示されるように、ノズル部材４１と底板４２によって、混合部Ａ２が形成され、ノズル部材４１と環状部材４３によって、混合部Ａ３が形成される。

【0035】

ノズル部材４１には、外部空間と混合部Ａ２とを連絡する開口４１ａ，４１ｂが形成され、環状部材４３には、外部空間と混合部Ａ３とを連絡する開口４３ａ，４３ｂが形成されている。

【0036】

バーナ４０は、上端部がフレーム２０を構成する支持板２３の開口２３ａに挿入された状態で、環状部材４３のフランジ部４３１が、支持板２３の下面にボルトやネジによって固定されることで、フレーム２０に取り付けられる。

【0037】

図１に戻り、ケーシング３０は、長手方向をＺ軸方向とする円筒状の部材である。ケーシング３０は、例えば耐熱性を有する石英ガラスなどから構成される。図２に示されるように、ケーシング３０は、バーナ４０を構成する環状部材４３の小径部４３３が下方から挿入された状態で、環状部材４３のフランジ部４３１に載置される。また、ケーシング３０の上端部は、フレーム２０を構成する支持部材２５に支持される。ケーシング３０と支持部材２５によって、バーナ４０から供給される燃料が燃焼する燃焼室Ａ１が形成される。

【0038】

次に、上述のように構成される燃焼装置１０の動作について説明する。図７は、バーナ４０の動作を説明するための図である。燃焼装置１０を稼働するときには、図７に示されるように、バーナ４０の混合部Ａ２に、開口４１ａを介してアンモニアを供給し、開口４１ｂを介して酸化剤としての空気を供給する。また、混合部Ａ３に、開口４３ａを介してメタンガスを供給し、開口４３ｂを介して酸化剤としての空気を供給する。

【0039】

混合部Ａ２では、供給されたアンモニアと酸素が混合し燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼装置１０の主たる燃焼ガスとなる。以下、この燃焼ガスを第１燃焼ガスと表す。第１の燃焼ガスは、スワラー４６を介して、渦を巻きながら燃焼室Ａ１へ噴出される。

【0040】

また、混合部Ａ３では、供給されたメタンガスと酸素が混合し燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、第１燃焼ガスに比較して着火性能や燃焼性能が高く、第１燃焼ガスの着火や二次燃焼になどに用いられる。以下、この燃焼ガスを第２燃焼ガスと表す。第２燃焼ガスは、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３のいずれかと、セレクタ４５の開口部４５１を介して、燃焼室Ａ１へ供給される。燃焼室Ａ１へ供給される第２燃焼ガスは、不図示の着火装置によって着火される。これにより、燃焼室Ａ１では、第２燃焼ガスによる燃焼が継続的に維持される。着火装置としては、例えばアーク放電を発生させる圧電点火装置を用いることができる。

【0041】

燃焼室Ａ１に供給される第１燃焼ガスは、第２燃焼ガスの燃焼により着火する。これにより、燃焼室Ａ１では、第１燃焼ガスが継続的に燃焼する。主燃料としての第１燃焼ガスによる燃焼が開始された後は、混合部Ａ３へのメタンガスや酸素の供給を停止してもよい。

【0042】

本実施形態に係る燃焼装置１０では、セレクタ４５によって、第２燃焼ガスが噴出するノズルプレート４４の貫通口５１～５３を選択することで、第２燃焼ガスの噴出方向を変更することができる。

【0043】

図８は、図６に示されるノズルプレート４４の右端に位置する貫通口５１とセレクタ４５の開口部４５１の位置関係を模式的に示す図である。図８に示されるように、セレクタ４５をノズルプレート４４に対して相対回転させて、ノズルプレート４４の貫通口５１とセレクタ４５の開口部４５１を重ねることで、図９の白抜き矢印に示されるように、第２燃焼ガスを、上方に噴出させることができる。

【0044】

図１０は、図６に示されるノズルプレート４４の右端に位置する貫通口５２とセレクタ４５の開口部４５１の位置関係を模式的に示す図である。図１０に示されるように、セレクタ４５をノズルプレート４４に対して相対回転させて、ノズルプレート４４の貫通口５２とセレクタ４５の開口部４５１を重ねることで、図１１の白抜き矢印に示されるように、第２燃焼ガスを、燃焼室Ａ１を規定するケーシング３０に向けて噴出させることができる。

【0045】

図１２は、図６に示されるノズルプレート４４の右端に位置する貫通口５３とセレクタ４５の開口部４５１の位置関係を模式的に示す図である。図１２に示されるように、セレクタ４５をノズルプレート４４に対して相対回転させて、ノズルプレート４４の貫通口５３とセレクタ４５の開口部４５１を重ねることで、図１３の白抜き矢印に示されるように、第２燃焼ガスを、燃焼室Ａ１の中央に向けて噴出させることができる。

【0046】

以上説明したように、本実施形態に係る燃焼装置１０では、主燃料となる第１燃焼ガスに比較して燃焼性能の高い燃焼ガスの噴出方向を変えることができる。したがって、例えば、燃焼装置１０のウォーミングアップを行う場合や、燃焼室Ａ１の外部の温度が低いような場合には、図１１に示されるように、第２燃焼ガスをケーシング３０に向けて噴出させることによりケーシング３０の予熱を行ったり、燃焼室Ａ１の内部と外気との温度差による燃焼効率の低下を抑制することができる。

【0047】

また、例えば、主燃料を着火させる際などには、図１３に示されるように、燃焼室Ａ１の中央に第２燃焼ガスを噴出させて、主燃料の燃焼を効率よく促進させることができる。

【0048】

また、例えば、未燃となる主燃料の発生を抑制するためには、図９に示されるように、燃焼室Ａ１の上方に第２燃焼ガスを噴出させることで、未燃の主燃料の二次燃焼を効率的に促進させることができる。

【0049】

以上のように、本実施形態に係る燃焼装置１０では、主燃料を着火させて効率よく燃焼させることができる。

【0050】

上記実施形態では、第２燃焼ガスが噴出する貫通口５１～５３及び開口部４５１が、ケーシング３０の内壁面に沿って形成されている。これにより、効率よくケーシング３０を予熱することができる。また、ケーシング３０の外部の温度が低い場合にも、効率よく第１燃焼ガスを燃焼させることが可能となる。

【0051】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ノズルプレート４４に２４個の貫通口が形成されている場合について説明した。ノズルプレート４４の貫通口の数はこれに限定されるものではなく、ノズルプレート４４には、相互に異なる向きの貫通口が形成され、セレクタ４５によりいずれかの貫通口を選択することができればよい。この場合には、貫通口は円Ｃ１に沿って形成される必要はない。

【0052】

上記実施形態では、ノズルプレート４４に貫通方向が異なる３種類の貫通口５１～５３が形成されていることとした。これに限らず、ノズルプレート４４には、貫通方向が異なる２種類の貫通口や、貫通方向が異なる４種類以上の貫通口が形成されていてもよい。４種類以上の貫通口を設けることで、燃焼ガスの噴出方向を細かく調整することが可能となる。

【0053】

上記実施形態では、ノズルプレート４４に対してセレクタ４５を相対回転することにより、貫通口５１～５３からいずれかの貫通口を選択することとした。これに限らず、ノズルプレート４４に対して、例えばスライド可能にセレクタ４５を設け、ノズルプレート４４に対してセレクタ４５を相対移動して、貫通口を選択することとしてもよい。

【0054】

上記実施形態では、ノズルプレート４４に貫通口５１～５３それぞれが、円Ｃ１に沿って等間隔に配置されている場合について説明した。これに限らず、貫通口５１～５３それぞれは、円Ｃ１に沿って等間隔に形成されていなくてもよい。

【0055】

上記実施形態では、セレクタ４５の開口部が円形であることとした。セレクタ４５の開口部４５１の形状はこれに限定されるものではなく、開口部４５１の形状は、例えば、四角形や多角形などであってもよい。

【0056】

また、本実施形態の燃焼装置１０では、一例として図１０に示されるように、開口部４５１の内壁面がテーパー形状に整形されている。図１４に示されるように、開口部４５１の貫通方向（Ｚ軸方向）に対する内壁面の角度θ２は、開口部４５１の貫通方向（Ｚ軸方向）に対する貫通口５２の貫通方向の角度θ１よりも大きいことが好ましい。この条件を満たすことで、貫通口５２から噴出する燃焼ガスの方向が、開口部４５１の形状の影響により変化することがない。開口部４５１と貫通口５３との関係においても同様である。

【0057】

上記実施形態では、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３から燃焼ガスを噴出させる場合について説明した。これに限らず、貫通口５１～５３から酸化剤としての空気や酸素を噴出させることとしてもよい。

【0058】

上記実施形態では、ノズルプレート４４の貫通口５１～５３から、メタンガスを含む燃焼ガスを噴出させる場合について説明した。これに限らず、貫通口５１～５３から、メタンガス以外のガスを主成分とする燃焼ガスを噴出させることとしてもよい。

【0059】

上記実施形態では、燃焼装置１０がケーシング３０によって規定される燃焼室Ａ１を備える場合について説明した。これに限らず、燃焼装置１０は、必ずしも燃焼室Ａ１を備えていなくてもよい。

【0060】

上記実施形態では、例えば図１３に示されるように、ノズルプレート４４の上面（＋Ｚ側の面）にセレクタ４５が配置されていることとした。これに限らず、一例として図１５に示されるように、ノズルプレート４４とセレクタ４５の位置を入れ替えて、セレクタ４５の上面にノズルプレート４４を配置することとしてもよい。この場合にも、ノズルプレート４４を、セレクタ４５に対して相対回転させることで、燃焼ガスの吹き出し方向を変えることができる。具体的には、図１６を参照するとわかるよう、ノズルプレート４４を、セレクタ４５に対して相対回転させて、開口部４５１に貫通口５２等を位置決めすることで、燃焼ガスの吹き出し方向を変えることができる。

【0061】

上記実施形態では、燃焼ガスの吹き出し方向（吐出方向）を変えるには、ノズルプレート４４に形成された相互に貫通方向が異なる貫通口５１～５３のいずれかを、セレクタ４５の開口部４５１に位置決めしていた。この構成によれば、セレクタ４５の開口部４５１が貫通口５１と貫通口５２との間に位置するとき、及びセレクタ４５の開口部４５１が貫通口５２と貫通口５３との間に位置するときには燃焼ガスの吐出は妨げられるので燃焼ガスの吐出方向を徐々に連続的に変えることができない。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

【0062】

例えば、燃焼装置１０は、上記実施形態における貫通口５１と貫通口５２との間および貫通口５２と貫通口５３との間が繋げられた構成であってもよい。すなわち、貫通口５１～５２が、円Ｃ１に沿った位置に応じて貫通方向が異なるように断面形状が徐々に連続的に変化する貫通口５４として構成されてもよい。この構成によれば、ノズルプレート４４の貫通口５４と、セレクタ４５の開口部４５１との位置を時計回り方向に徐々に連続的に回転させることにより、燃焼ガスの吹き出し方向（吐出方向）を徐々に連続的に変えることが可能となる。以下詳細に説明する。

【0063】

図１７はノズルプレート４４の変形例を示す図である。図１７に示されるように、ノズルプレート４４には、円Ｃ１に沿った位置に応じて貫通方向が異なるように断面形状が徐々に連続的に変化するように構成された貫通口５４が形成されている。ここで、貫通口５４は、円Ｃ１の周方向の位置に応じてノズルプレート４４の板厚方向（Ｚ軸方向）の穿孔方向が徐々に変化するように構成されている。従って、かかる長穴である貫通口５４に燃焼ガスを流すと、貫通口５４の断面形状に応じて（貫通口５４と重なるセレクタ４５の開口部４５１の位置に応じて）、燃焼ガスの吹き出し方向を徐々に連続的に変えることが可能となる。

【0064】

図１８，図１９及び図２０には、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させたときの断面形状がそれぞれ示されている。図１８には、ノズルプレート４４のＢ１断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている。図１９には、ノズルプレート４４のＢ２断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている。図２０には、ノズルプレート４４のＢ３断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている。

【0065】

ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、開口部４５１が貫通口５４に重なり、図１９に示すように、まず、下面から上面に向かうにつれてノズルプレート４４の中心から離れる方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図１１の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、燃焼室Ａ１を規定するケーシング３０に向けて噴出させることができる。

【0066】

さらに、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、図１８に示すように、ノズルプレート４４の上面に垂直な方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図９の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、上方に噴出させることができる

【0067】

さらに、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、図２０に示すように、下面から上面に向かうにつれてノズルプレート４４の中心へ近づく方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図１３の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、燃焼室Ａ１の中央に向けて噴出させることができる。

【0068】

以上説明したように、本実施例に係る燃焼装置では、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本実施例に係る燃焼装置は、上述した実施形態に係る燃焼装置と比較すると、円Ｃ１に沿った位置に応じて貫通方向が異なるように断面形状が連続的に変化する貫通口５４が設けられているので、セレクタの開口部の位置を、例えば時計回り方向に徐々に連続的に回動させることにより、燃焼ガスの吐出方向を徐々に連続的に変えることが可能となる。

【0069】

さらに、本実施例に係る燃焼装置では、上述した実施形態に係る燃焼装置１０と比較すると、燃焼ガスの吐出方向を変えるためのセレクタの開口部の位置の回動距離を短縮できるので、該燃焼ガスの吐出方向を例えば燃焼室の中央側から燃焼室を規定するケーシング側へと急峻に変え易くなる。従って、本実施例に係る燃焼装置は、上述した実施形態に係る燃焼装置１０と比較すると、燃焼室の外部の温度が低いような場合には、燃焼ガスの噴出方向を、より急峻にケーシング３０に向けることが可能となるので、ケーシング３０をより短時間に加熱することができ、燃焼室の内部と外気との温度差による燃焼効率の低下をさらに抑制することが可能となる。

【0070】

なお、かかる動作は、燃焼室内のどの位置に火炎を集中させたいか、といった燃焼制御上の要求事項を精緻に反映させる効果を与え、これにより、好ましい燃焼状態を維持させたり、燃焼開始時にあっては、火炎核の形成場所を適宜調整することが容易となる。

【0071】

上述した変形例では、セレクタ４５の下面側に、貫通口５４が形成されたノズルプレート４４を配置するように構成されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、セレクタ４５の上面側に、貫通口５４が形成されたノズルプレート４４を配置するように構成されてもよい。この場合においても、上述した変形例と同様の作用効果を得ることができる。以下に図２１～図２３を用いて動作を説明する。

【0072】

図２１，図２２及び図２３には、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させたときの断面形状がそれぞれ示されている。図２１には、ノズルプレート４４のＢ１断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている。図２２には、ノズルプレート４４のＢ３断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている。図２３には、ノズルプレート４４のＢ２断面が、セレクタ４５の断面とともに示されている

【0073】

ここで、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、開口部４５１が貫通口５４に重なり、図２３に示すように、まず、下面から上面に向かうにつれてノズルプレート４４の中心から離れる方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図１１の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、燃焼室Ａ１を規定するケーシング３０に向けて噴出させることができる。

【0074】

さらに、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、図２１に示すように、ノズルプレート４４の上面に垂直な方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図９の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、上方に噴出させることができる

【0075】

さらに、ノズルプレート４４に対して相対回転可能に設けられたセレクタ４５を時計回り方向に徐々に連続的に回転させると、図２２に示すように、下面から上面に向かうにつれてノズルプレート４４の中心へ近づく方向に貫通した貫通口５４の部分が、開口部４５１に重なる。従って、図１３の白抜き矢印に示されるように、燃焼ガスを、燃焼室Ａ１の中央に向けて噴出させることができる。

【0076】

本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0077】

１０ 燃焼装置
２０ フレーム
２１ ベース
２２，２４ 支柱
２３ 支持板
２３ａ 開口
２５ 支持部材
２５ａ 環状部
２５ｂ アーム
３０ ケーシング
４０ バーナ
４１ ノズル部材
４１１ フランジ部
４１２ 大径部
４１３ 突出部
４１３ａ 小径部
４１ａ，４１ｂ 開口
４２ 底板
４３ 環状部材
４３１ フランジ部
４３２ 大径部
４３３ 小径部
４３ａ，４３ｂ 開口
４４ ノズルプレート
４４１ 貫通口群
４４ａ 開口
４５ セレクタ
４５１ 開口部
４５ａ 開口
４６ スワラー
５１～５３ 貫通口
Ａ１ 燃焼室
Ａ２ 混合部
Ａ３ 混合部
Ｃ１ 円

【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】