特許 7295990 ガスバーナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-13

(45)【発行日】2023-06-21

(54)【発明の名称】ガスバーナ

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/58 20060101AFI20230614BHJP

   F23D 14/26 20060101ALI20230614BHJP

   F23D 14/48 20060101ALI20230614BHJP

   F23D 14/74 20060101ALI20230614BHJP

   F23D 14/22 20060101ALI20230614BHJP

   F23D 14/24 20060101ALI20230614BHJP

   F23D 14/02 20060101ALI20230614BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20230614BHJP

【ＦＩ】

F23D14/58 A

F23D14/26

F23D14/48 B

F23D14/74 D

F23D14/22 G

F23D14/24 A

F23D14/02 H

F23C99/00 323

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022074375

(22)【出願日】2022-04-28

【審査請求日】2022-04-28

(73)【特許権者】

【識別番号】516047175

【氏名又は名称】三菱重工パワーインダストリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】冠木 豊

(72)【発明者】

【氏名】津村 俊一

(72)【発明者】

【氏名】高嶋 洋平

(72)【発明者】

【氏名】上妻 富明

(72)【発明者】

【氏名】田口 雄三

(72)【発明者】

【氏名】田中 隆一郎

(72)【発明者】

【氏名】関口 慎一

【審査官】小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－２５１３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０３６９１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５０８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１２１７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０３５３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１３７２３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－２６９８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１０１８１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｄ １４／５８

Ｆ２３Ｄ １４／２６

Ｆ２３Ｄ １４／４８

Ｆ２３Ｄ １４／７４

Ｆ２３Ｄ １４／２２

Ｆ２３Ｄ １４／２４

Ｆ２３Ｄ １４／０２

Ｆ２３Ｃ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナであって、
所定の厚みを有して軸線が延びる軸線方向に沿って延在するとともに燃焼用空気が流通する筒状のスリーブであって、一端部に前記燃焼用空気が流出される流出口が形成されるスリーブと、
前記スリーブの内部において前記スリーブの前記軸線の周囲に互いに間隔をあけて配置された複数のノズルであって、先端面および前記先端面と連なる周壁面を含む先端部を含む複数のノズルと、を備え、
前記先端部は、前記先端面に形成された主孔と、前記周壁面のうちの前記スリーブの径方向の内側の内側周壁面に形成された副孔と、を含み、
前記副孔は、前記ガス燃料を前記径方向の内側に向かって噴出するように構成され、且つ前記副孔の副孔中心軸線と前記ノズルの中心軸とのなす角度のうちの前記流出口側の角度が４５度以上７５度以下となるように構成される、
ガスバーナ。

【請求項2】

前記主孔は、前記ガス燃料を前記径方向の外側に向かって噴出するように構成され、且つ前記主孔の主孔中心軸線と前記ノズルの中心軸とのなす角度が１０度以上３０度以下となるように構成される、
請求項１に記載のガスバーナ。

【請求項3】

前記スリーブの前記一端部は、前記スリーブの下流端に向かうにつれて前記径方向の外側に向かって拡がる拡径部を含む、
請求項１又は２に記載のガスバーナ。

【請求項4】

前記複数のノズルは、互いに隣接する第１ノズルと第２ノズルとを含み、
前記第１ノズルの前記副孔は、前記スリーブの周方向のうち前記ガス燃料を前記第２ノズル側に向かって噴出するように構成され、
前記第２ノズルの前記副孔は、前記周方向のうち前記ガス燃料を前記第１ノズル側とは反対側に向かって噴出するように構成され、
前記スリーブの前記軸線が延びる前記軸線方向に沿って視認した正面視において、前記第１ノズルの前記副孔中心軸線、及び前記第２ノズルの前記副孔中心軸線のそれぞれは前記軸線とずれている、
請求項１又は２に記載のガスバーナ。

【請求項5】

前記スリーブの内部に配置され、火炎を保持するための保炎器をさらに備え、
前記ノズルの前記先端部は、前記保炎器よりも前記径方向の外側に位置する、
請求項１又は２に記載のガスバーナ。

【請求項6】

前記保炎器は、前記副孔よりも前記流出口側とは反対側に位置している
請求項５に記載のガスバーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスバーナは、一端に開口が形成されている筒状のスリーブと、スリーブの開口の中央部に設けられる保炎器と、該保炎器の周囲に配置される複数のガスノズルと、を含む場合がある。このようなガスバーナは、いわゆるマルチスパッド型のガスバーナとして知られている（特許文献１を参照）。ガスノズルの先端部には、主孔と、スリーブの開口の中央部に向かって開口している副孔と、が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－２６９８１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、代表的な温室効果ガスである二酸化炭素の排出量削減を目的として、化石燃料から脱却する取り組み（脱炭素）が進められている。この脱炭素のために、ガスバーナの燃料として水素を含むガス燃料が適用されることがある。水素は、メタンやプロパン等の他のガスに比べて燃焼速度は速い、火炎温度は高いなど、他のガスとは大きく異なる特性を有している。このため、マルチスパッド型のガスバーナに水素を含むガス燃料を適用した場合に、副孔から噴出される少量のガス燃料であっても火炎を発生させ、この火炎がスリーブに接触することでスリーブを損傷させてしまう虞がある。

【0005】

本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、水素を含むガス燃料を用いるマルチスパッド型のガスバーナであって、スリーブの損傷を抑制することができるガスバーナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示に係るガスバーナは、水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナであって、燃焼用空気が流通する筒状のスリーブであって、一端部に前記燃焼用空気が流出される流出口が形成されるスリーブと、前記スリーブの内部において前記スリーブの軸線の周囲に互いに間隔をあけて配置された複数のノズルであって、先端面および前記先端面と連なる周壁面を含む先端部を含む複数のノズルと、を備え、前記先端部は、前記先端面に形成された主孔と、前記周壁面のうちの前記スリーブの径方向の内側の内側周壁面に形成された副孔と、を含み、前記副孔は、前記ガス燃料を前記径方向の内側に向かって噴出するように構成され、且つ前記副孔の副孔中心軸線と前記ノズルの中心軸とのなす角度のうちの前記流出口側の角度が４５度以上７５度以下となるように構成される。

【発明の効果】

【0007】

本開示のガスバーナによれば、水素を含むガス燃料を用いるマルチスパッド型のガスバーナにおいて、スリーブの損傷を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態に係るガスバーナの構成を燃焼空間から視たときの概略図（正面図）である。

【図2】一実施形態に係るガスバーナの構成を概略的に示す図である。

【図3】一実施形態に係るノズルの先端部の構成を概略的に示す図である。

【図4】一実施形態に係る副孔について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施の形態によるガスバーナについて、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

【0010】

本開示に係るガスバーナ１は、水素を含むガス燃料Ｆを燃焼する。ガスバーナ１は、例えばボイラのような燃焼設備に設けられ、燃焼設備の火炉内（以下、燃焼空間１００と記載する）で火炎を形成してガス燃料Ｆを燃焼させる。

【0011】

本開示において、「水素を含むガス燃料Ｆ」には、水素と水素以外の燃料を含むもの（混焼）と、水素のみ（専焼）とがあり、さらに、水素と水素以外の燃料を含むものでも、水素が主たる燃料（水素の体積割合が５０％以上）、水素以外の燃料が主たる燃料（水素の体積割合が５０％未満）に区分できる。「水素を含むガス燃料Ｆ」とは、これらの場合をすべて含む。

【0012】

（構成）
一実施形態に係るガスバーナ１の構成について説明する。図１は、一実施形態に係るガスバーナ１の構成を燃焼空間１００から視たときの概略図（正面図）である。図２は、一実施形態に係るガスバーナ１の構成を概略的に示す図である。図２には、スリーブ２の軸線方向Ｄに沿って切断したときのガスバーナ１の構成が図示されている。一実施形態では、図１に例示するように、ガスバーナ１は、スリーブ２と、複数のノズル４と、保炎器６と、を含んでおり、いわゆるマルチスパッド型のガスバーナである。

【0013】

スリーブ２は、筒形状を有しており、燃焼用空気が流通する。スリーブ２の燃焼空間１００側の一端部８には、燃焼用空気が流出される流出口１０が形成される。流出口１０は、燃焼空間１００に連通している。一実施形態では、図２に例示するように、スリーブ２は、スリーブ２の軸線Ｏ１に沿って延びる円筒形状を有しており、内部に一次空気Ａ１が燃焼用空気として流通する一次空気流路３が形成されている。一次空気Ａ１は、ガス燃料Ｆに対する空気比が１未満になるように設定されている。空気比とは、ガス燃料Ｆを完全燃焼させるのに必要な空気量を１としたときの空気量の比率をいう。以下、スリーブ２の軸線Ｏ１が延びる軸線方向Ｄのうち燃焼空間１００に向かう方向を軸線方向Ｄの一方とし、燃焼空間１００から離れる方向を軸線方向Ｄの他方とする。

【0014】

一実施形態では、図２に例示するように、ガスバーナ１は、軸線方向Ｄに沿って延びる円筒形状の外側スリーブ１２（２次スリーブ）をさらに含んでいる。外側スリーブ１２の軸線方向Ｄの一方側の一端は開口しており、燃焼空間１００に連通している。外側スリーブ１２の軸線方向Ｄの一方側の一端面１４は、軸線方向Ｄの一方側に向かうにつれて軸線Ｏ１から離間している。外側スリーブ１２は、スリーブ２より大径であり、スリーブ２を囲っている。言い換えると、スリーブ２は、外側スリーブ１２の内部に配置されている。スリーブ２と外側スリーブ１２との間には、二次空気Ａ２が燃焼用空気として流通する二次空気流路１３が形成されている。一次空気Ａ１の空気比は、二次空気Ａ２の空気比より小さい。一次空気Ａ１の空気比と二次空気Ａ２の空気比との合計値は１以上であり、ガスバーナ１は、ガス燃料Ｆを完全燃焼させるように構成されている。

【0015】

図２に例示するように、ノズル４は、筒形状を有しており、スリーブ２の内部において軸線方向Ｄに沿って延びている。ノズル４の中心軸Ｏ２とスリーブ２の軸線Ｏ１とは、互いに平行となっている。ノズル４は、ガス燃料Ｆが燃焼空間１００に向かって流通するように構成されており、ノズル４の軸線方向Ｄの一方側（燃焼空間１００側）に位置する先端部１６はガス燃料Ｆを噴出するように構成されている。ノズル４の先端部１６の具体的な構成については後述する。

【0016】

図１に例示するように、複数のノズル４は、軸線方向Ｄに沿って視認した正面視（以下、正面視と記載する）において、スリーブ２の軸線Ｏ１の周囲に互いに間隔をあけて配置されている。一実施形態では、図１に例示するように、複数のノズル４は、第１ノズル４Ａ（４）、第２ノズル４Ｂ（４）、第３ノズル４Ｃ（４）、第４ノズル４Ｄ（４）、第５ノズル４Ｅ（４）、及び、第６ノズル４Ｆ（４）を含む。第１ノズル４Ａと第２ノズル４Ｂとは互いに隣接している。

【0017】

保炎器６は、一次空気流路３を流れる一次空気Ａ１のうちの一部又は全部に旋回力を付与することで、ガス燃料Ｆの燃焼によって発生する火炎を保持する。このような保炎器６は、スリーブ２の内部に配置されている。つまりは、保炎器６は、一次空気流路３に配置されている。尚、ガスバーナ１が保炎器６を備えることで保炎性を向上させることができるが、本開示に係るガスバーナ１は、保炎器６を必ずしも備える必要はない。

【0018】

一実施形態では、図１に例示するように、保炎器６は、複数の翼２２を含む羽根式の保炎器（いわゆる、スワラ－と呼ばれる）である。複数の翼２２は、スリーブ２の軸線Ｏ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」と記載する）に沿って並んで配置されるとともに、スリーブ２の軸線Ｏ１を中心とする径方向（以下、単に「径方向」と記載する）の外側に向かって延びている。一実施形態では、図２に例示するように、ガスバーナ１は、スリーブ２の内部に配置され、軸線方向Ｄに沿って延びる延在部２３をさらにいる。そして、保炎器６は、一次空気流路３の出口付近に位置するように、延在部２３によって支持されている。ノズル４の噴出口（先端部１６）は、保炎器６よりも径方向の外側に位置する。尚、本開示は、保炎器６をスワラーに限定するものではない。保炎器６は、延在部２３の軸線方向Ｄの一方側の一端部を囲うプレート部を含むお皿式の保炎器（いわゆるディフューザと呼ばれる）であってもよい。

【0019】

ノズル４の先端部１６の構成について説明する。図３は、一実施形態に係るノズル４の先端部１６の構成を概略的に示す図である。一実施形態では、ノズル４の先端部１６は、ノズル４のうち保炎器６よりも軸線方向Ｄの一方側（燃焼空間１００側）に位置する部分である。軸線方向Ｄにおいて、ノズル４の先端部１６とスリーブ２の一端部８は少なくとも一部が互いに重複している。スリーブ２の内径の大きさをｄ１とし、ノズル４の先端部１６の軸線方向Ｄの長さをｄ２とする。一実施形態では、図３に例示するように、ｄ２＜０．１５ｄ１を満たす。径方向において、スリーブ２の軸線Ｏ１から副孔２８までの距離をｄ３とすると、ｄ３＞０．２５ｄ１を満たす。

【0020】

図３に例示するように、ノズル４の先端部１６は、先端面１８及び先端面１８と連なる周壁面２０を含む。そして、ノズル４の先端部１６は、先端面１８に形成された主孔２４と、周壁面２０のうちの径方向の内側の内側周壁面２６に形成された副孔２８と、を含む。

【0021】

ノズル４の先端面１８は、軸線方向Ｄの一方側に向かうにつれてスリーブ２の軸線Ｏ１に近づいている。言い換えると、ノズル４の先端面１８は、径方向の外側に向いている。ノズル４の周壁面２０は、ノズル４の中心軸Ｏ２に沿って延びている。内側周壁面２６は、スリーブ２の軸線Ｏ１を挟んで反対側に位置するスリーブ２の内壁面３０と対向している。内側周壁面２６は、正面視において、周壁面２０のうちスリーブ２の軸線Ｏ１を通過する２つの接線Ｂ１、Ｂ２によって画定される２つの接点Ｐ１、Ｐ２の間に位置する径方向の内側の部分である（図１を参照）。

【0022】

主孔２４は、ガス燃料Ｆを径方向の外側に向かって噴出するように構成されている。具体的には、主孔２４は、直線状に延びており、主孔２４の中心を通過する主孔中心軸線Ｏ３はノズル４の先端面１８に対して直交している。このような主孔２４は、主孔中心軸線Ｏ３がノズル４の先端面１８に対して非直交である場合と比較して、長さが短くなる。上述したように、ノズル４の先端面１８は径方向の外側に向いているので、ガス燃料Ｆは主孔２４から径方向の外側に向かって噴出される。主孔２４から噴出されたガス燃料Ｆは、一次空気Ａ１や二次空気Ａ２と混合されて、火炎（以下、主火炎Ｘ１と記載する。図２を参照）を形成して燃焼される。

【0023】

主孔２４は、主孔中心軸線Ｏ３とノズル４の中心軸Ｏ２とのなす角度（以下、第１傾斜角θ１と記載する）が１０度以上３０度以下となるように構成される。一実施形態では、先端面１８がノズル４の中心軸Ｏ２と直交する方向（径方向）に対して１０度以上３０度以下で傾斜することで、第１傾斜角θ１は１０度以上３０度以下を満たしている。

【0024】

副孔２８は、ガス燃料Ｆを径方向の内側に向かって噴出するように構成されている。具体的には、副孔２８は、直線状に延びており、副孔２８の中心を通過する副孔中心軸線Ｏ４はノズル４の内側周壁面２６に対して傾斜している。このような副孔２８は、副孔中心軸線Ｏ４がノズル４の内側周壁面２６に対して直交である場合と比較して、長さが長くなる。尚、副孔２８は、主孔２４より少量のガス燃料Ｆを噴出するように構成されており、例えば、主孔２４より小径である。

【0025】

副孔２８は、副孔中心軸線Ｏ４とノズル４の中心軸Ｏ２とのなす角度のうちの流出口１０側の角度（以下、第２傾斜角θ２と記載する）が４５度以上７５度以下となるように構成される。一実施形態では、副孔２８の出口を副孔２８の入口よりも軸線方向Ｄの一方側に位置させて、副孔２８そのものを傾斜させることで、第２傾斜角θ２は４５度以上７５度以下を満たしている。尚、副孔２８の入口は、ノズル４の内部に形成されガス燃料Ｆが流通するガス流路２９に連通している。副孔２８の出口は、一次空気流路３に連通している。

【0026】

一実施形態では、図３に例示するように、保炎器６は、副孔２８よりも流出口１０側とは反対側に位置している。言い換えると、保炎器６は、副孔２８よりも軸線方向Ｄの他方側に位置している。

【0027】

一実施形態では、図３に例示するように、スリーブ２の一端部８は、スリーブ２の下流端３２に向かうにつれて径方向の外側に向かって拡がる拡径部３４を含む。拡径部３４は流出口１０が形成されるリング形状を有しており、軸線方向Ｄの一方側に向かうにつれてスリーブ２の軸線Ｏ１から離間する。拡径部３４は、軸線方向Ｄにおいて、少なくとも一部が主孔２４と重複している。幾つかの実施形態では、拡径部３４は、第１傾斜角θ１より小さくなるように、スリーブ２の下流端３２に向かうにつれて径方向の外側に向かって拡がっている。このような構成によれば、ガス燃料Ｆを径方向の外側に拡散させつつ、ガス燃料Ｆと一次空気Ａ１との混合を促進させることができる。

【0028】

図４は、一実施形態に係る副孔２８について説明するための図であって、複数のノズル４を軸線方向Ｄに沿って視認している。一実施形態では、図４に例示するように、第１ノズル４Ａの副孔２８Ａ（２８）は、周方向のうちガス燃料Ｆを第２ノズル４Ｂ側に向かって噴出するように構成されている。第２ノズル４Ｂの副孔２８Ｂ（２８）は、周方向のうちガス燃料Ｆを第１ノズル４Ａ側とは反対側に向かって噴出するように構成されている。以下、図４の紙面において、半時計回りに回転する方向を周方向Ｄ２の一方と記載する。図４に例示する形態では、第１ノズル４Ａの副孔２８Ａ及び第２ノズル４Ｂの副孔２８Ｂの両方が周方向Ｄ２の一方側に向かってガス燃料Ｆを噴出するように構成されている。

【0029】

一実施形態では、図４に例示するように、正面視において、第１ノズル４Ａの副孔中心軸線Ｏ４Ａ、及び第２ノズル４Ｂの副孔中心軸線Ｏ４Ｂのそれぞれは軸線Ｏ１とずれている。軸線Ｏ１と第１ノズル４Ａの中心軸Ｏ２Ａとを接続する仮想の直線をＬ１、軸線Ｏ１と第２ノズル４Ｂの中心軸Ｏ２Ｂとを接続する仮想の直線をＬ２とする。第１ノズル４Ａの副孔２８Ａは、直線Ｌ１よりも周方向Ｄ２の一方側に位置している。第２ノズル４Ｂの副孔２８Ｂは、直線Ｌ２よりも周方向Ｄ２の一方側に位置している。一実施形態では、直線Ｌ１と第１ノズル４Ａの副孔中心軸線Ｏ４Ａとによって形成される角度をθ３とすると、３０度≦θ３≦５０度を満たす。同様に、直線Ｌ２と第２ノズル４Ｂの副孔中心軸線Ｏ４Ｂとによって形成される角度をθ４とすると、３０度≦θ４≦５０度を満たす。

【0030】

尚、一実施形態では、図４に例示するように、全てのノズル４が、周方向Ｄ２の一方側に向かってガス燃料Ｆを噴出するように構成されている。また、全てのノズル４の副孔中心軸線Ｏ４のそれぞれが、正面視において、軸線Ｏ１とずれている。

【0031】

（作用・効果）
一実施形態に係るガスバーナ１の作用・効果について説明する。水素は、メタンやプロパン等の他のガスに比べて燃焼速度は速い、火炎温度は高いなど、他のガスとは大きく異なる特性を有している。このため、副孔２８から噴出されるガス燃料Ｆは少量であるにも関わらず、火炎（以下、副孔火炎Ｘ２と記載する。図２を参照）を発生させる場合がある。従来からのマルチスパッド型のガスバーナは、第２傾斜角θ２が９０度となるように設計されている。このため、従来からのガスバーナにガス燃料Ｆを適用した場合、副孔火炎Ｘ２がスリーブ２の内壁面３０に接触し、スリーブ２を損傷させてしまう虞がある。

【0032】

一実施形態に係るガスバーナ１によれば、副孔２８は、第２傾斜角θ２が４５度以上７５度以下となるように構成されるので、従来からのガスバーナと比較してスリーブ２の内壁面３０への副孔火炎Ｘ２の接触を抑制し、スリーブ２の損傷を抑制することができる。また、副孔２８から噴出されるガス燃料Ｆは、燃焼空間１００に向かって流れるので、一次空気Ａ１に対して主孔２４から噴出されるガス燃料Ｆが過剰である強還元域に流入する。このため、強還元域におけるガス燃料Ｆの燃焼が促進され、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制することができる。

【0033】

第２傾斜角θ２が７５度を超えると、スリーブ２の内壁面３０への副孔火炎Ｘ２の接触が発生する虞がある。一方で、第２傾斜角θ２を４５度より小さくすると、主火炎Ｘ１が保持されなくなる（主火炎Ｘ１の保炎性が悪化する）虞がある。一実施形態に係るガスバーナ１によれば、第２傾斜角θ２を４５度以上７５度以下とすることで、スリーブ２の内壁面３０への副孔火炎Ｘ２の接触を抑制しつつ、主火炎Ｘ１の保炎性を確保することができる。

【0034】

第１傾斜角θ１が３０度を超えると、主火炎Ｘ１の長炎化による緩慢燃焼を促進できず、火炎温度が高くなり、ＮＯｘの量が増える虞がある。一方で、第１傾斜角θ１が１０度未満であると主火炎Ｘ１の保炎性が悪化する虞がある。一実施形態に係るガスバーナ１によれば、第１傾斜角θ１を１０度以上３０度以下とすることで、ＮＯｘの発生を抑制しつつ、主火炎Ｘ１の保炎性を確保することができる。

【0035】

一実施形態に係るガスバーナ１によれば、スリーブ２の一端部８は、軸線方向Ｄの一方側（燃焼空間１００側）に向かうにつれて副孔２８から離れる拡径部３４を含んでいるので、副孔火炎Ｘ２がスリーブ２の内壁面３０に接触することをさらに抑制することができる。

【0036】

一実施形態に係るガスバーナ１によれば、保炎器６は、副孔２８よりも軸線方向Ｄの他方側に位置しているので、副孔火炎Ｘ２が保炎器６に接触することによる保炎器６の損傷を抑制することができる。

【0037】

流出口１０から流出される燃焼用空気は、旋回している場合がある。一実施形態では、一次空気Ａ１は、保炎器６によって旋回力が付与されている。一実施形態に係るガスバーナ１によれば、正面視において、第１ノズル４Ａの副孔中心軸線Ｏ４Ａ、及び第２ノズル４Ｂの副孔中心軸線Ｏ４Ｂのそれぞれが軸線Ｏ１とずれていることで、第１ノズル４Ａの副孔２８Ａ及び第２ノズル４Ｂの副孔２８Ｂのそれぞれは一次空気Ａ１が旋回する方向に沿ってガス燃料Ｆを噴出するので、効率的に一次空気Ａ１と副孔２８から噴出されるガス燃料Ｆとが混合され、保炎性を向上させることができる。

【0038】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0039】

［１］本開示に係るガスバーナ（１）は、
水素を含むガス燃料（Ｆ）を燃焼するためのガスバーナであって、
燃焼用空気（Ａ１、Ａ２）が流通する筒状のスリーブであって、一端部（８）に前記燃焼用空気が流出される流出口（１０）が形成されるスリーブ（２）と、
前記スリーブの内部において前記スリーブの軸線（Ｏ１）の周囲に互いに間隔をあけて配置された複数のノズルであって、先端面（１８）および前記先端面と連なる周壁面（２０）を含む先端部（１６）を含む複数のノズル（４）と、を備え、
前記先端部は、前記先端面に形成された主孔（２４）と、前記周壁面のうちの前記スリーブの径方向の内側の内側周壁面（２６）に形成された副孔（２８）と、を含み、
前記副孔は、前記ガス燃料を前記径方向の内側に向かって噴出するように構成され、且つ前記副孔の副孔中心軸線（Ｏ４）と前記ノズルの中心軸（Ｏ２）とのなす角度のうちの前記流出口側の角度（θ２）が４５度以上７５度以下となるように構成される。

【0040】

従来からのマルチスパッド型のガスバーナは、副孔中心軸線とノズルの中心軸とのなす角度のうちの流出口側の角度が９０度となるように設計されている。このような従来からのガスバーナに水素を含むガス燃料を適用した場合、副孔から噴出されたガス燃料の燃焼によって発生した火炎がスリーブに接触し、スリーブを損傷させてしまう虞がある。これに対して、上記［１］に記載の構成によれば、副孔は、副孔中心軸線とノズルの中心軸とのなす角度のうちの流出口側の角度（以下、副孔の傾斜角と記載する）が４５度以上７５度以下となるように構成されるので、スリーブへの火炎の接触を抑制し、スリーブの損傷を抑制することができる。

【0041】

副孔の傾斜角が７５度を超えると、スリーブへの火炎の接触が発生する虞がある。一方で、副孔の傾斜角を４５度より小さくすると、火炎が保持されなくなる（保炎性が悪化する）虞がある。上記［１］に記載の構成によれば、副孔の傾斜角を４５度以上７５度以下とすることで、スリーブへの火炎の接触を抑制しつつ、保炎性を確保することができる。

【0042】

［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の構成において、
前記主孔は、前記ガス燃料を前記径方向の外側に向かって噴出するように構成され、且つ前記主孔の主孔中心軸線（Ｏ３）と前記ノズルの中心軸とのなす角度（θ１）が１０度以上３０度以下となるように構成される。

【0043】

主孔中心軸線とノズルの中心軸とのなす角度（以下、主孔の傾斜角と記載する）が、３０度を超えると火炎の長炎化による緩慢燃焼を促進できず、火炎温度が高くなり、ＮＯｘの量が増える虞がある。一方で、主孔の傾斜角が１０度未満であると保炎性が悪化する虞がある。上記［２］に記載の構成によれば、主孔の傾斜角を１０度以上３０度以下とすることで、ＮＯｘの発生を抑制しつつ、保炎性を確保することができる。

【0044】

［３］幾つかの実施形態では、上記［１］又は［２］に記載の構成において、
前記スリーブの前記一端部は、前記スリーブの下流端（３２）に向かうにつれて前記径方向の外側に向かって拡がる拡径部（３４）を含む。

【0045】

上記［３］に記載の構成によれば、拡径部は下流端に向かうにつれて副孔から離れることになるので、副孔から噴出されたガス燃料の燃焼によって発生した火炎がスリーブに接触することをさらに抑制することができる。

【0046】

［４］幾つかの実施形態では、上記［１］から［３］の何れか１つに記載の構成において、
前記複数のノズルは、互いに隣接する第１ノズル（４Ａ）と第２ノズル（４Ｂ）とを含み、
前記第１ノズルの前記副孔（２８Ａ）は、前記スリーブの周方向のうち前記ガス燃料を前記第２ノズル側に向かって噴出するように構成され、
前記第２ノズルの前記副孔（２８Ｂ）は、前記周方向のうち前記ガス燃料を前記第１ノズル側とは反対側に向かって噴出するように構成され、
前記スリーブの前記軸線が延びる軸線方向（Ｄ）に沿って視認した正面視において、前記第１ノズルの前記副孔中心軸線、及び前記第２ノズルの前記副孔中心軸線のそれぞれは前記軸線とずれている。

【0047】

流出口から流出される燃焼用空気は、旋回している場合がある。上記［４］に記載の構成によれば、第１ノズルの副孔中心軸線、及び第２ノズルの副孔中心軸線のそれぞれが軸線とずれていることで、第１ノズルの副孔及び第２ノズルの副孔のそれぞれは燃焼用空気が旋回する方向に沿ってガス燃料を噴出するので、保炎性を向上させることができる。

【0048】

［５］幾つかの実施形態では、上記［１］から［４］の何れか１つに記載の構成において、
前記スリーブの内部に配置され、火炎を保持するための保炎器（６）をさらに備え、
前記ノズルの前記先端部は、前記保炎器よりも前記径方向の外側に位置する。

【0049】

上記［５］に記載の構成によれば、保炎性を向上させることができる。

【0050】

［６］幾つかの実施形態では、上記［１］から［５］の何れか１つに記載の構成において、
前記保炎器は、前記副孔よりも前記流出口側とは反対側に位置している。

【0051】

上記［６］に記載の構成によれば、副孔から噴出されたガス燃料の燃焼によって発生した火炎が保炎器に接触することを抑制し、保炎器の損傷を抑制することができる。

【符号の説明】

【0052】

１ ガスバーナ
２ スリーブ
４ ノズル
４Ａ 第１ノズル
４Ｂ 第２ノズル
６ 保炎器
８ スリーブの一端部
１０ 流出口
１６ ノズルの先端部
１８ 先端面
２０ 周壁面
２４ 主孔
２６ 内側周壁面
２８ 副孔
２８Ａ 第１ノズルの副孔
２８Ｂ 第２ノズルの副孔
３２ スリーブの下流端
３４ 拡径部

Ａ１ 一次空気（燃焼用空気）
Ａ２ 二次空気（燃焼用空気）
Ｄ 軸線方向
Ｆ ガス燃料
Ｏ１ スリーブの軸線
Ｏ２ ノズルの中心軸
Ｏ３ 主孔中心軸線
Ｏ４ 副孔中心軸線

【要約】

【課題】水素を含むガス燃料を用いるマルチスパッド型のガスバーナであって、スリーブの損傷を抑制することができるガスバーナを提供する。
【解決手段】水素を含むガス燃料を燃焼するためのガスバーナは、燃焼用空気が流通する筒状のスリーブであって、一端部に燃焼用空気が流出される流出口が形成されるスリーブと、スリーブの内部においてスリーブの軸線の周囲に互いに間隔をあけて配置された複数のノズルであって、先端面および先端面と連なる周壁面を含む先端部を含む複数のノズルと、を備え、先端部は、先端面に形成された主孔と、周壁面のうちのスリーブの径方向の内側の内側周壁面に形成された副孔と、を含み、副孔は、ガス燃料を径方向の内側に向かって噴出するように構成され、且つ副孔の副孔中心軸線とノズルの中心軸とのなす角度のうちの流出口側の角度が４５度以上７５度以下となるように構成される。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】