特許 7613734 噴射ノズル

(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】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】噴射ノズル

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/48 20060101AFI20250107BHJP

   B05B 7/06 20060101ALI20250107BHJP

   F01K 21/00 20060101ALI20250107BHJP

   F01K 27/00 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

F23D14/48 B

B05B7/06

F01K21/00 Z

F01K27/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021070765

(22)【出願日】2021-04-20

(65)【公開番号】P2022165449

(43)【公開日】2022-11-01

【審査請求日】2024-03-11

(73)【特許権者】

【識別番号】501261115

【氏名又は名称】株式会社アトマックス

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(72)【発明者】

【氏名】池田 大祐

(72)【発明者】

【氏名】根本 貴宏

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２２－１３２９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１３２９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７０４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１６１８９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２４５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１０８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３０３７５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－４５７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－７８７７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ ７／０６

Ｆ０１Ｋ ２７／００

Ｆ０１Ｋ ２１／００

Ｆ２３Ｄ １４／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルであって、
前記木質ガスが流れる本体側第１流路が中心に形成される筒状のノズル本体と、前記ノズル本体の先端側に固定される筒状のキャップ部材とを備え、
前記ノズル本体は、前記ノズル本体の先端部を構成する円筒状の小径筒部と、前記小径筒部に繋がるとともに前記小径筒部よりも外径が大きい円筒状の大径筒部とを備え、
前記ノズル本体には、圧縮空気が流れる本体側第２流路と、補助燃料ガスが流れる本体側第３流路とが形成され、
前記本体側第２流路の一端および前記本体側第３流路の一端は、前記大径筒部の外周面で開口し、前記本体側第２流路の他端および前記本体側第３流路の他端は、前記ノズル本体の外周側で前記小径筒部と前記大径筒部との境界部分に形成される段差面で開口し、
前記キャップ部材は、前記小径筒部の外周側に配置される円筒状の第１筒部と、前記第１筒部に繋がるとともに前記大径筒部に固定される円筒状の第２筒部とを備え、
前記第１筒部の内径は、前記第２筒部の内径よりも小さくなっており、
前記キャップ部材には、前記本体側第２流路の他端の開口および前記本体側第３流路の他端の開口から流出した前記圧縮空気および前記補助燃料ガスが流入する環状のキャップ側第１流路と、前記キャップ側第１流路から前記第１筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第２流路とが形成され、
前記キャップ側第１流路は、前記キャップ部材の内周側で前記第１筒部と前記第２筒部との境界部分に形成される段差面から前記第１筒部側に向かって窪むように形成されるとともに、筒状に形成される前記キャップ部材の軸方向から見たときの前記キャップ側第１流路の形状は、円環状となっており、
前記キャップ側第２流路の一端は、前記キャップ側第１流路に繋がり、前記キャップ側第２流路の他端は、前記第１筒部の内周面で開口するとともに、前記キャップ側第２流路の一端と前記キャップ側第２流路の他端とは、前記第１筒部の周方向でずれており、
前記小径筒部の先端の開口から前記木質ガスが噴射され、
前記小径筒部および前記第１筒部の先端側における前記小径筒部の外周面と前記第１筒部の内周面との間から前記圧縮空気と前記補助燃料ガスとが混合された混合ガスが噴射されることを特徴とする噴射ノズル。

【請求項2】

前記本体側第２流路の他端および前記本体側第３流路の他端は、前記小径筒部の外周面と前記第１筒部の内周面との間にも直接、通じており、
前記本体側第２流路の他端の開口および前記本体側第３流路の他端の開口から流出する前記圧縮空気および前記補助燃料ガスは、前記小径筒部の外周面と前記第１筒部の内周面との間にも直接、流入することを特徴とする請求項１記載の噴射ノズル。

【請求項3】

前記ノズル本体には、２個の前記本体側第２流路と、２個の前記本体側第３流路とが形成され、
前記本体側第２流路と前記本体側第３流路とが、円筒状に形成される前記大径筒部の軸心に対して９０°ピッチで交互に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の噴射ノズル。

【請求項4】

２個の前記本体側第３流路のうちの一方の前記本体側第３流路を流れる前記補助燃料ガスは、水素ガスであり、他方の前記本体側第３流路を流れる前記補助燃料ガスは、プロパンガスであることを特徴とする請求項３記載の噴射ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の流体を混合して対象物に吹き付ける流体ノズルが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の流体ノズルは、第１流体が流れる流路が中心に形成されるとともに先端が開口するノズル部を有する本体部と、ノズル部を覆う筒状のキャップとを備えている。キャップの内周側には、第２流体を通過させる旋回溝が形成されている。また、キャップには、旋回溝を通過した第２流体を通過させる貫通穴が形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－７８７７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本願発明者は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズル（流体ノズル）の構造を検討している。この噴射ノズルは、木質ガスを噴射する。一般に、木質ガスに含まれる水分量は比較的多いため、木質ガスは燃えにくい。すなわち、ガス燃焼器において、木質ガスを燃焼させることは容易ではない。

【0005】

そこで、本発明の課題は、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルにおいて、木質ガスを容易に燃焼させることが可能となる噴射ノズルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するため、本発明の噴射ノズルは、木質チップから生成される木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器で使用される噴射ノズルであって、木質ガスが流れる本体側第１流路が中心に形成される筒状のノズル本体と、ノズル本体の先端側に固定される筒状のキャップ部材とを備え、ノズル本体は、ノズル本体の先端部を構成する円筒状の小径筒部と、小径筒部に繋がるとともに小径筒部よりも外径が大きい円筒状の大径筒部とを備え、ノズル本体には、圧縮空気が流れる本体側第２流路と、補助燃料ガスが流れる本体側第３流路とが形成され、本体側第２流路の一端および本体側第３流路の一端は、大径筒部の外周面で開口し、本体側第２流路の他端および本体側第３流路の他端は、ノズル本体の外周側で小径筒部と大径筒部との境界部分に形成される段差面で開口し、キャップ部材は、小径筒部の外周側に配置される円筒状の第１筒部と、第１筒部に繋がるとともに大径筒部に固定される円筒状の第２筒部とを備え、第１筒部の内径は、第２筒部の内径よりも小さくなっており、キャップ部材には、本体側第２流路の他端の開口および本体側第３流路の他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガスが流入する環状のキャップ側第１流路と、キャップ側第１流路から第１筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第２流路とが形成され、キャップ側第１流路は、キャップ部材の内周側で第１筒部と第２筒部との境界部分に形成される段差面から第１筒部側に向かって窪むように形成されるとともに、筒状に形成されるキャップ部材の軸方向から見たときのキャップ側第１流路の形状は、円環状となっており、キャップ側第２流路の一端は、キャップ側第１流路に繋がり、キャップ側第２流路の他端は、第１筒部の内周面で開口するとともに、キャップ側第２流路の一端とキャップ側第２流路の他端とは、第１筒部の周方向でずれており、小径筒部の先端の開口から木質ガスが噴射され、小径筒部および第１筒部の先端側における小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間から圧縮空気と補助燃料ガスとが混合された混合ガスが噴射されることを特徴とする。

【0007】

本発明の噴射ノズルでは、キャップ部材は、ノズル本体の小径筒部の外周側に配置される第１筒部を備えており、キャップ部材には、ノズル本体に形成される本体側第２流路の他端の開口および本体側第３流路の他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガスが流入する円環状のキャップ側第１流路と、キャップ側第１流路から第１筒部の内周面に通じる複数のキャップ側第２流路とが形成されている。また、本発明では、キャップ側第１流路は、キャップ部材の内周側で第１筒部と第２筒部との境界部分に形成される段差面から第１筒部側に向かって窪むように形成され、キャップ側第２流路の一端は、キャップ側第１流路に繋がり、キャップ側第２流路の他端は、第１筒部の内周面で開口している。

【0008】

そのため、本発明では、キャップ側第２流路を通過した圧縮空気および補助燃料ガスは、第１筒部の内周側に向かって流出する。したがって、本発明では、キャップ側第２流路を通過した圧縮空気および補助燃料ガスをノズル本体の小径筒部の外周面に衝突させて、小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間で乱流を効率的に発生させることが可能になる。その結果、本発明では、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第１筒部の先端側における小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとを効率的に混ぜ合わせることが可能になる。したがって、本願発明者の検討によると、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。

【0009】

本発明において、本体側第２流路の他端および本体側第３流路の他端は、小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間にも直接、通じており、本体側第２流路の他端の開口および本体側第３流路の他端の開口から流出する圧縮空気および補助燃料ガスは、小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間にも直接、流入することが好ましい。このように構成すると、第１筒部の内周側に向かって小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間に流入する圧縮空気および補助燃料ガスと、小径筒部および第１筒部の先端側に向かって小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間に直接流入する圧縮空気および補助燃料ガスとによって、小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間でより複雑な乱流を発生させることが可能になる。したがって、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第１筒部の先端側における小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。

【0010】

本発明において、ノズル本体には、２個の本体側第２流路と、２個の本体側第３流路とが形成され、本体側第２流路と本体側第３流路とが、円筒状に形成される大径筒部の軸心に対して９０°ピッチで交互に配置されていることが好ましい。このように構成すると、小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間で発生する乱流の、小径筒部の周方向における偏りを抑制することが可能になる。したがって、小径筒部の先端の開口から噴射される木質ガスと、小径筒部および第１筒部の先端側における小径筒部の外周面と第１筒部の内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。

【0011】

本発明において、２個の本体側第３流路のうちの一方の本体側第３流路を流れる補助燃料ガスは、水素ガスであり、他方の本体側第３流路を流れる補助燃料ガスは、プロパンガスであることが好ましい。本願発明者の検討によれば、このように構成すると、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように、本発明の噴射ノズルを使用したガス燃焼器では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態にかかる発電システムの構成を説明するための概略図である。

【図2】図１に示すガス燃焼器の構成を説明するための概略図である。

【図3】図２に示す噴射ノズルの断面図である。

【図4】（Ａ）は、図３に示すノズル本体の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＥ－Ｅ断面の断面図である。

【図5】（Ａ）は、図３に示すキャップ部材の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＦ－Ｆ断面の断面図である。

【図6】図５（Ｂ）のＧ－Ｇ断面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

【0020】

（発電システム、ガス化炉およびガス燃焼器の構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかる発電システム１の構成を説明するための概略図である。図２は、図１に示すガス燃焼器５の構成を説明するための概略図である。

【0021】

本形態の発電システム１は、ガス化炉２とボイラー３と発電機４とを備えている。ガス化炉２は、木質チップを乾留して木質チップから木質ガスを生成する。本形態の木質チップは、チップ状に粉砕された木材からなる木材チップである。木材チップの大きさは、数ｍｍ程度となっている。ボイラー３には、ガス化炉２で生成された木質ガスが供給される。具体的には、ガス化炉２で生成された木質ガスがそのまま、ボイラー３に供給される。ボイラー３は、木質ガスを燃焼させて水蒸気を生成する。ボイラー３は、木質ガスを燃焼させるためのガス燃焼器５等を備えている。発電機４には、ボイラー３で生成された水蒸気が供給される。発電機４は、ボイラー３で生成された水蒸気によって回転する蒸気タービン６等を備えている。

【0022】

ガス化炉２は、内部に１次燃焼室１０および２次燃焼室１１が形成されるガス化炉本体１２と、ガス化炉本体１２の内部に配置される仕切り部材１３とを備えている。仕切り部材１３は、上下方向でガス化炉本体１２の内部を仕切っている。ガス化炉本体１２では、ガス化炉本体１２の内部の、仕切り部材１３の上側が１次燃焼室１０となっており、ガス化炉本体１２の内部の、仕切り部材１３の下側が２次燃焼室１１となっている。１次燃焼室１０には、上側から木質チップが供給される。１次燃焼室１０では、たとえば、３００～６００℃程度で木質チップが加熱されて、炭化した木質チップからなる炭化物と１次生成ガスとが生成される。

【0023】

仕切り部材１３は、たとえば、パンチングメタルであり、仕切り部材１３には、１次燃焼室１０で生成された炭化物が２次燃焼室１１に向かって通過する複数の通過穴が形成されている。１次燃焼室１０で生成された炭化物は、自重によって仕切り部材１３の通過穴を通過して２次燃焼室１１に落下する。２次燃焼室１１では、１次燃焼室１０で生成された炭化物が、たとえば、１０００～１２００℃程度で加熱される。２次燃焼室１１には、１次燃焼室１０で生成された１次生成ガスが供給される。２次燃焼室１１では、炭化物と１次生成ガスとを用いて木質ガスが生成される。なお、２次燃焼室１１には、圧縮空気が供給されても良い。

【0024】

また、ガス化炉２は、ガス化炉本体１２に供給される木質チップが収容されるチップ収容部１４と、２次燃焼室１１で生成された木質ガスを取り出すための取出用配管１５と、１次燃焼室１０で生成された１次生成ガスを２次燃焼室１１に供給するための供給用配管１６とを備えている。チップ収容部１４は、ガス化炉本体１２の上側に配置されている。チップ収容部１４には、上側から木質チップが供給される。具体的には、粉砕機で粉砕された木材チップがコンベヤ等によって上側からチップ収容部１４に供給される。ガス化炉本体１２には、チップ収容部１４に収容される木質チップが自重で順次供給される。

【0025】

取出用配管１５は、２次燃焼室１１とガス燃焼器５との間に配置されている。取出用配管１５の一端は、２次燃焼室１１の上面側に繋がっている。取出用配管１５は、２次燃焼室１１から上側に向かって引き回されており、取出用配管１５の一部は、１次燃焼室１０の内部およびチップ収容部１４の内部に配置されている。２次燃焼室１１から取り出される木質ガスは、１次燃焼室１０の内部およびチップ収容部１４の内部に配置される取出用配管１５の一部を通過する。取出用配管１５の途中には、２次燃焼室１１で生成された木質ガスをガス燃焼器５に送る送風機が配置されている。

【0026】

供給用配管１６は、１次燃焼室１０と２次燃焼室１１との間に配置されている。供給用配管１６の途中には、１次燃焼室１０で生成された１次生成ガスを２次燃焼室１１に送る送風機１７が配置されている。供給用配管１６の一端は、２次燃焼室１１の内壁の接線方向に１次生成ガスが供給されるように２次燃焼室１１の外周側から２次燃焼室１１に繋がっている。そのため、２次燃焼室１１では、炭化物と１次生成ガスとが旋回する。すなわち、２次燃焼室１１では、炭化物と１次生成ガスとが旋回しながら燃焼する。

【0027】

上述のように、ボイラー３は、ガス燃焼器５を備えている。ガス燃焼器５は、ボイラー３の燃焼室の中に設置されており、ボイラー３は、ガス燃焼器５で発生する熱によって水蒸気を生成する。ガス燃焼器５は、有底の筒状に形成される金属製の外筒２０と、有底の筒状に形成され外筒２０の内側に配置される金属製の内筒２１と、内筒２１の内側に配置されるセラミック製のセラミック部材２２と、ガス化炉２から供給される木質ガス（すなわち、木質チップから生成される木質ガス）を内筒２１の内側に向かって噴射する噴射ノズル２３とを備えている。外筒２０および噴射ノズル２３は、ガス燃焼器５のフレーム（図示省略）に固定されている。また、ガス燃焼器５は、木質ガスに火をつけるための着火機構（図示省略）を備えている。

【0028】

外筒２０は、たとえば、ステンレス鋼で形成されている。外筒２０は、筒状の外側筒部２０ａと、外側筒部２０ａの一端を塞ぐ外側底部２０ｂとを備えている。本形態の外筒２０は、有底の円筒状に形成されている。すなわち、外側筒部２０ａは、円筒状に形成され、外側底部２０ｂは、円板状に形成されている。外側筒部２０ａおよび外側底部２０ｂには、多数の貫通穴２０ｃが形成されている。すなわち、外筒２０には、多数の貫通穴２０ｃが形成されている。貫通穴２０ｃは、たとえば、丸穴である。

【0029】

内筒２１は、たとえば、ステンレス鋼で形成されている。内筒２１は、筒状の内側筒部２１ａと、内側筒部２１ａの一端を塞ぐ内側底部２１ｂとを備えている。本形態の内筒２１は、有底の円筒状に形成されており、内側筒部２１ａは、円筒状に形成され、内側底部２１ｂは、円板状に形成されている。内側筒部２１ａの外径は、外側筒部２０ａの内径よりも小さくなっている。内側筒部２１ａおよび内側底部２１ｂには、多数の貫通穴２１ｃが形成されている。すなわち、内筒２１には、多数の貫通穴２１ｃが形成されている。貫通穴２１ｃは、たとえば、丸穴である。内筒２１は、外筒２０を介してガス燃焼器５のフレーム（図示省略）に固定されている。

【0030】

内筒２１は、内側底部２１ｂが外側底部２０ｂ側に配置されるように外筒２０の内側に挿入されている。すなわち、内筒２１の開口は、外筒２０の開口側に配置されている。本形態では、内筒２１の全体が外筒２０の内側に配置されている。外側筒部２０ａと内側筒部２１ａとの間には隙間が形成されている。すなわち、外側筒部２０ａの内周面と内側筒部２１ａの外周面との間には隙間が形成されている。また、外側底部２０ｂと内側底部２１ｂとの間にも隙間が形成されている。セラミック部材２２は、円板状に形成されている。セラミック部材２２には、所定の大きさの空隙が形成されている。セラミック部材２２は、内側底部２１ｂに固定されている。セラミック部材２２は、噴射ノズル２３から噴射された木質ガスが衝突する位置に配置されている。

【0031】

噴射ノズル２３は、外筒２０および内筒２１の開口側に配置されている。また、噴射ノズル２３は、外筒２０および内筒２１の外側に配置されている。噴射ノズル２３には、取出用配管１５が繋がっており、ガス化炉２で生成された木質ガスが供給される。噴射ノズル２３は、上述のように、内筒２１の内側に向かって木質ガスを噴射する。噴射ノズル２３の具体的な構成については後述する。

【0032】

噴射ノズル２３から噴射された木質ガスは、内筒２１の内側に配置されるセラミック部材２２に衝突した後、内筒２１の貫通穴２１ｃから内筒２１と外筒２０との間の隙間に噴き出す。内筒２１と外筒２０との間の隙間に噴き出した木質ガスは、その後、外筒２０の貫通穴２０ｃから外筒２０の外側に噴き出す。木質ガスは、少なくとも外側筒部２０ａの外側および外側底部２０ｂの外側で燃える。すなわち、ガス燃焼器５では、少なくとも外側筒部２０ａの外側および外側底部２０ｂの外側で炎Ｂが発生する。なお、炎Ｂは、外筒２０の内側で発生することもある。

【0033】

（噴射ノズルの構成）
図３は、図２に示す噴射ノズル２３の断面図である。図４（Ａ）は、図３に示すノズル本体２７の側面図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＥ－Ｅ断面の断面図である。図５（Ａ）は、図３に示すキャップ部材２８の側面図であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＦ－Ｆ断面の断面図である。図６は、図５（Ｂ）のＧ－Ｇ断面の断面図である。

【0034】

上述のように、ガス燃焼器５は、噴射ノズル２３を備えている。すなわち、噴射ノズル２３は、ガス燃焼器５で使用される。噴射ノズル２３は、多流体ノズルである。噴射ノズル２３には、木質ガスに加えて、圧縮空気と補助燃料ガスとが供給される。本形態では、補助燃料ガスとして、水素ガスおよびプロパンガスが噴射ノズル２３に供給される。噴射ノズル２３は、補助燃料ガスと圧縮空気とが混合された混合ガスが混ざった木質ガスを内筒２１の内側に向かって噴射する。すなわち、噴射ノズル２３は、主成分となる木質ガスに、水素ガスとプロパンガスと圧縮空気とが混合された混合ガスが混ざっているガスを内筒２１の内側に向かって噴射する。

【0035】

噴射ノズル２３は、木質ガスが流れる流路２７ａが中心に形成される筒状のノズル本体２７と、ノズル本体２７の先端側に固定される筒状のキャップ部材２８と、ノズル本体２７に固定される円環状の固定部材２９とを備えている。筒状に形成されるノズル本体２７の軸心と、筒状に形成されるキャップ部材２８の軸心と、円環状に形成される固定部材２９の軸心とは一致している。

【0036】

以下の説明では、噴射ノズル２３の軸方向を左右方向とする。また、左右方向の一方側である図３等のＸ１方向側を「左」側とし、その反対側である図３等のＸ２方向側を「右」側とする。左右方向は、筒状に形成されるノズル本体２７の軸方向であるとともに、筒状に形成されるキャップ部材２８の軸方向である。本形態では、噴射ノズル２３の左端が噴射ノズル２３の先端となっている。また、ノズル本体２７の左端がノズル本体２７の先端となっており、キャップ部材２８の左端がキャップ部材２８の先端となっている。

【0037】

また、以下の説明では、噴射ノズル２３の径方向を「径方向」とし、噴射ノズル２３の周方向を「周方向」とする。噴射ノズル２３の径方向は、ノズル本体２７およびキャップ部材２８の径方向でもある。また、噴射ノズル２３の径方向は、ノズル本体２７の一部を構成する後述の小径筒部２７ｂ、大径筒部２７ｃ、および、キャップ部材２８の一部を構成する後述の第１筒部２８ａ、第２筒部２８ｂの径方向でもある。また、噴射ノズル２３の周方向は、ノズル本体２７およびキャップ部材２８の周方向でもあるとともに、小径筒部２７ｂ、大径筒部２７ｃ、第１筒部２８ａおよび第２筒部２８ｂの周方向でもある。

【0038】

ノズル本体２７は、ノズル本体２７の先端部（左端部）を構成する円筒状の小径筒部２７ｂと、小径筒部２７ｂよりも外径が大きい円筒状の大径筒部２７ｃと、ガス燃焼器５のフレーム（図示省略）に固定される四角筒状の被固定部２７ｄとを備えている。大径筒部２７ｃは、小径筒部２７ｂの右端に繋がっている。被固定部２７ｄは、大径筒部２７ｃの右端に繋がっている。本形態のノズル本体２７は、小径筒部２７ｂと大径筒部２７ｃと被固定部２７ｄとによって構成されている。小径筒部２７ｂの軸心と大径筒部２７ｃの軸心と被固定部２７ｄの軸心とは一致している。

【0039】

小径筒部２７ｂ、大径筒部２７ｃおよび被固定部２７ｄの内周側が流路２７ａとなっている。流路２７ａは、左右方向でノズル本体２７を貫通している。流路２７ａの一端は、小径筒部２７ｂの左端（先端）で開口し、流路２７ａの他端は、被固定部２７ｄの右端で開口している。流路２７ａには、ガス化炉２で生成された木質ガスが右側から流れ込む。すなわち、噴射ノズル２３には、被固定部２７ｄの右端の開口から木質ガスが流れ込む。小径筒部２７ｂの左端の開口は、木質ガスを噴射する噴射口となっている。すなわち、噴射ノズル２３では、小径筒部２７ｂの先端の開口から木質ガスが噴射される。本形態の流路２７ａは、本体側第１流路である。

【0040】

小径筒部２７ｂの外径は一定になっている。一方、大径筒部２７ｃは段付きの円筒状に形成されており、大径筒部２７ｃの外径は一定にはなっていない。大径筒部２７ｃは、大径筒部２７ｃの左端部を構成する円筒状の第１大径筒部２７ｅと、第１大径筒部２７ｅよりも外径が大きい円筒状の第２大径筒部２７ｆと、第２大径筒部２７ｆより外径が大きい円筒状の第３大径筒部２７ｇとによって構成されている。第１大径筒部２７ｅは、小径筒部２７ｂの右端に繋がっている。また、第２大径筒部２７ｆは、第１大径筒部２７ｅの右端に繋がり、第３大径筒部２７ｇは、第２大径筒部２７ｆの右端に繋がっている。

【0041】

第１大径筒部２７ｅの外周面には、キャップ部材２８の内周面に形成されるメネジが係合するオネジが形成されている。第２大径筒部２７ｆの外周面には、固定部材２９の内周面に形成されるメネジが係合するオネジが形成されている。大径筒部２７ｃの内径は一定になっている。また、小径筒部２７ｂの内径は一定になっている。大径筒部２７ｃの内径は、小径筒部２７ｂの内径と等しくなっている。

【0042】

ノズル本体２７には、圧縮空気が流れる２個の流路２７ｈと、水素ガスが流れる１個の流路２７ｊと、プロパンガスが流れる１個の流路２７ｊとが形成されている。すなわち、ノズル本体２７には、圧縮空気が流れる２個の流路２７ｈと、補助燃料ガスが流れる２個の流路２７ｊとが形成されている。本形態の流路２７ｈは、本体側第２流路である。また、本形態の流路２７ｊは、本体側第３流路であり、２個の本体側第３流路のうちの一方の本体側第３流路を流れる補助燃料ガスが水素ガスとなっており、他方の本体側第３流路を流れる補助燃料ガスがプロパンガスとなっている。

【0043】

流路２７ｈ、２７ｊは、径方向において、流路２７ａよりも外側に形成されている。流路２７ｈ、２７ｊの一端は、大径筒部２７ｃの外周面で開口している。具体的には、流路２７ｈ、２７ｊの一端は、第３大径筒部２７ｇの外周面で開口している。流路２７ｈ、２７ｊの他端は、ノズル本体２７の外周側で小径筒部２７ｂと大径筒部２７ｃとの境界部分（より具体的には、小径筒部２７ｂと第１大径筒部２７ｅとの境界部分）に形成される段差面２７ｋで開口している。流路２７ｈと流路２７ｊとは、円筒状に形成される大径筒部２７ｃの軸心に対して９０°ピッチで交互に配置されている。

【0044】

流路２７ｈ、２７ｊは、第３大径筒部２７ｇの外周面から径方向の内側に向かって伸びる直線状の径方向流路２７ｐと、径方向流路２７ｐの径方向の内側端から左側に向かって伸びる直線状の軸方向流路２７ｒとから構成されている。すなわち、流路２７ｈ、２７ｊの一端と流路２７ｈ、２７ｊの他端とは、周方向において同じ位置に配置されており、流路２７ｈ、２７ｊの断面形状は、図４（Ｂ）等に示すように、Ｌ形状となっている。径方向流路２７ｐおよび軸方向流路２７ｒは丸穴である。本形態では、径方向流路２７ｐの内径が軸方向流路２７ｒの内径よりも大きくなっている。

【0045】

第３大径筒部２７ｇの外周面に形成される流路２７ｈの一端の開口には、配管を介して圧縮空気の供給装置（図示省略）が接続されている。流路２７ｈに供給された圧縮空気は、段差面２７ｋに形成される流路２７ｈの他端の開口から流出する。第３大径筒部２７ｇの外周面に形成される一方の流路２７ｊの一端の開口には、配管を介して水素ガスの供給装置（図示省略）が接続され、第３大径筒部２７ｇの外周面に形成される他方の流路２７ｊの一端の開口には、配管を介してプロパンガスの供給装置（図示省略）が接続されている。流路２７ｊに供給された水素ガスやプロパンガスは、段差面２７ｋに形成される流路２７ｊの他端の開口から流出する。

【0046】

キャップ部材２８は、ノズル本体２７の小径筒部２７ｂの外周側に配置される円筒状の第１筒部２８ａと、大径筒部２７ｃに固定される円筒状の第２筒部２８ｂとを備えている。第１筒部２８ａは、キャップ部材２８の左端部（先端部）を構成している。第２筒部２８ｂは、第１筒部２８ａの右端に繋がっている。本形態のキャップ部材２８は、第１筒部２８ａと第２筒部２８ｂとによって構成されている。第１筒部２８ａの軸心と第２筒部２８ｂの軸心とは一致している。第１筒部２８ａの内径は、第２筒部２８ｂの内径よりも小さくなっている。

【0047】

第２筒部２８ｂの外径および内径は一定となっている。第２筒部２８ｂの内周面には、第１大径筒部２７ｅの外周面に形成されるオネジに係合するメネジが形成されている。第２筒部２８ｂの内周面のメネジと第１大径筒部２７ｅの外周面のオネジとが係合することで、キャップ部材２８は、ノズル本体２７に固定されている。キャップ部材２８の内周側で第１筒部２８ａと第２筒部２８ｂとの境界部分に形成される段差面２８ｃは、ノズル本体２７の段差面２７ｋと所定の接触圧で接触している。

【0048】

キャップ部材２８には、ノズル本体２７の流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出した圧縮空気および補助燃料ガス（すなわち、圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガス）が流入する環状の流路２８ｄと、流路２８ｄから第１筒部２８ａの内周面に通じる複数の流路２８ｅが形成されている。本形態では、８個の流路２８ｅがキャップ部材２８に形成されている。本形態の流路２８ｄは、キャップ側第１流路であり、流路２８ｅは、キャップ側第２流路である。

【0049】

流路２８ｄは、段差面２８ｃから左側に向かって窪むように形成されている。すなわち、流路２８ｄは、段差面２８ｃから第１筒部２８ａ側に向かって窪むように形成されている。流路２８ｄは、第１筒部２８ａの右端から、第１筒部２８ａの左右方向の中間位置まで形成されている。左右方向から見たときの流路２８ｄの形状（すなわち、筒状に形成されるキャップ部材２８の軸方向から見たときの流路２８ｄの形状）は、円環状になっている。左右方向から見たときの流路２８ｄの曲率中心は、キャップ部材２８の軸心と一致している。

【0050】

径方向における流路２８ｄの外側面は、径方向における軸方向流路２７ｒの外側端よりも径方向において内側に配置され、径方向における流路２８ｄの内側面は、径方向における軸方向流路２７ｒの内側端よりも径方向において外側に配置されている。第１筒部２８ａの、径方向において流路２８ｄの内側に配置される部分は、円筒状の内側第１筒部２８ｆとなっている。内側第１筒部２８ｆの右端面は、段差面２８ｃよりも左側に配置されている。

【0051】

第１筒部２８ａの外周面は、左側に向かうにしたがって（すなわち、キャップ部材２８の先端側に向かうにしたがって）径方向の内側に向かって傾斜する傾斜面となっている。第１筒部２８ａの内周面の左端部は、左側に向かうにしたがって径方向の外側に向かって傾斜する傾斜面２８ｇとなっている。第１筒部２８ａの、傾斜面２８ｇを除いた部分の内径は一定になっている。第１筒部２８ａの内径は、小径筒部２７ｂの外径よりも大きくなっている。小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間には、周方向の全域に亘って隙間が形成されている。第１筒部２８ａの内周面は、径方向における軸方向流路２７ｒの内側端よりも径方向においてわずかに外側に配置されている。第１筒部２８ａの左端面は、小径筒部２７ｂの左端面と左右方向において同じ位置に配置されているか、小径筒部２７ｂの左端面よりもわずかに左側に配置されている。

【0052】

流路２８ｅは丸穴である。流路２８ｅの一端は、流路２８ｄに繋がっている。流路２８ｅの他端は、第１筒部２８ａの内周面で開口している。具体的には、流路２８ｅの他端は、内側第１筒部２８ｆの内周面で開口している。流路２８ｅの一端と流路２８ｅの他端とは、左右方向において同じ位置に配置されている。また、流路２８ｅの一端と流路２８ｅの他端とは、周方向でずれている。本形態の流路２８ｅは、渦巻き状に形成されており、左右方向から見たときの流路２８ｅの形状は、曲線状となっている。８個の流路２８ｅは、周方向において一定のピッチで配置されている。すなわち、８個の流路２８ｅは、第１筒部２８ａの軸心に対して４５°ピッチで配置されている。

【0053】

噴射ノズル２３では、ノズル本体２７の流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、流路２８ｄを通過した後、流路２８ｅを通過して、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間に流入する。本形態では、流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスが円環状の流路２８ｄに流入するため、流路２８ｄにおいて圧縮空気と水素ガスとプロパンガスとを混合させることが可能になっている。

【0054】

また、上述のように、内側第１筒部２８ｆの右端面は、段差面２８ｃよりも左側に配置されており、内側第１筒部２８ｆの右端面と段差面２７ｋとの間には隙間が形成されているため、流路２７ｈ、２７ｊの他端は、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間にも直接、通じている。したがって、流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間にも直接、流入する。

【0055】

小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間に流入した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間で混合されて、小径筒部２７ｂおよび第１筒部２８ａの左端側における小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される。すなわち、噴射ノズル２３では、小径筒部２７ｂおよび第１筒部２８ａの先端側における小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスとが混合された混合ガスが噴射されており、噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間には、混合ガスを噴射する噴射口が形成されている。

【0056】

上述のように、流路２８ｅの一端と流路２８ｅの他端とが周方向でずれているため、噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される混合ガスは、概ね渦巻き状に旋回している。噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される混合ガスは、噴射ノズル２３の先端において、小径筒部２７ｂの先端の開口から噴射される木質ガスと混合される。噴射ノズル２３から噴射されるガス（すなわち、混合ガスが混ざっている木質ガス）は、圧縮空気の作用によって細かな霧状になっている。また、噴射ノズル２３から噴射されるガスは、概ね渦巻き状に旋回している。すなわち、噴射ノズル２３から噴射されるガスの流れは渦流となっている。

【0057】

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の噴射ノズル２３では、キャップ部材２８は、ノズル本体２７の小径筒部２７ｂの外周側に配置される第１筒部２８ａを備えており、キャップ部材２８には、ノズル本体２７に形成される流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスが流入する円環状の流路２８ｄと、流路２８ｄから第１筒部２８ａの内周面に通じる８個の流路２８ｅとが形成されている。また、本形態では、流路２８ｅの一端は、流路２８ｄに繋がり、流路２８ｅの他端は、第１筒部２８ａの内周面で開口している。

【0058】

そのため、本形態では、流路２８ｅを通過した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、第１筒部２８ａの内周側に向かって流出する。したがって、本形態では、流路２８ｅを通過した圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスを小径筒部２７ｂの外周面に衝突させて、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間で乱流を効率的に発生させることが可能になる。その結果、本形態では、小径筒部２７ｂの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される混合ガスとを効率的に混ぜ合わせることが可能になる。したがって、本願発明者の検討によると、本形態の噴射ノズル２３を使用したガス燃焼器５では、木質ガスを容易に燃焼させることが可能になる。

【0059】

本形態では、流路２７ｈ、２７ｊの他端は、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間にも直接、通じており、流路２７ｈ、２７ｊの他端の開口から流出する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスは、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間にも直接、流入する。そのため、本形態では、第１筒部２８ａの内周側に向かって小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間に流入する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスと、噴射ノズル２３の先端側に向かって小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間に直接流入する圧縮空気、水素ガスおよびプロパンガスとによって、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間でより複雑な乱流を発生させることが可能になる。したがって、本形態では、小径筒部２７ｂの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。

【0060】

本形態では、ノズル本体２７において、圧縮空気が流れる流路２７ｈと、水素ガスまたはプロパンガスが流れる流路２７ｊとが大径筒部２７ｃの軸心に対して９０°ピッチで交互に配置されている。そのため、本形態では、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間で発生する乱流の周方向における偏りを抑制することが可能になる。したがって、本形態では、小径筒部２７ｂの先端の開口から噴射される木質ガスと、噴射ノズル２３の先端の、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間から噴射される混合ガスとをより効率的に混ぜ合わせることが可能になる。

【0061】

本形態では、ガス燃焼器５は、外筒２０と、外筒２０の内側に配置される内筒２１と、内筒２１の内側に配置されるセラミック部材２２とを備えている。また、本形態では、外側筒部２０ａと内側筒部２１ａとの間、および、外側底部２０ｂと内側底部２１ｂとの間に、隙間が形成されている。さらに、本形態では、外側筒部２０ａおよび外側底部２０ｂに多数の貫通穴２０ｃが形成されるとともに、内側筒部２１ａおよび内側底部２１ｂに多数の貫通穴２１ｃが形成されており、少なくとも外側筒部２０ａの外側および外側底部２０ｂの外側で炎Ｂが発生する。そのため、本願発明者の検討によれば、本形態のガス燃焼器５では、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。

【0062】

なお、本形態では、内筒２１の内側に配置されるセラミック部材２２の作用によって、内筒２１の内側で木質ガスの水分量を低減することが可能になる。また、本形態では、熱せられたセラミック部材２２の作用によって、内筒２１の内側の温度低下を抑制することが可能になる。さらに、本形態では、内筒２１の貫通穴２１ｃから噴き出した木質ガスを内筒２１と外筒２０との間の隙間に滞留させることで、内筒２１と外筒２０との間の隙間の温度低下を抑制することが可能になる。

【0063】

また、本形態では、内筒２１の貫通穴２１ｃから噴き出す木質ガスの作用によって、内筒２１と外筒２０との間の隙間で滞留する木質ガスに乱流を生じさせて、内筒２１と外筒２０との間の隙間で滞留する木質ガスを攪拌させるとともに、攪拌されて均質化された木質ガスを外筒２０の貫通穴２０ｃから噴き出させて外側筒部２０ａの外側および外側底部２０ｂの外側で燃やすことが可能になる。本形態では、これらが相まって、ガス燃焼器５において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になると推定される。

【0064】

本形態では、補助燃料ガスとして水素ガスおよびプロパンガスが噴射ノズル２３に供給されている。そのため、本願発明者の検討によれば、本形態では、噴射ノズル２３を使用したガス燃焼器５において、木質ガスをより容易に燃焼させることが可能になる。また、本形態では、セラミック部材２２が内側底部２１ｂに固定されているため、内筒２１の内側に配置されるセラミック部材２２を容易に位置決めすることが可能になるとともに容易に固定することが可能になる。

【0065】

（他の実施の形態）
上述した形態において、ノズル本体２７の大径筒部２７ｃの外径は一定であっても良い。また、上述した形態において、キャップ部材２８の流路２８ｅの一端と流路２８ｅの他端とが左右方向においてずれていても良い。また、上述した形態において、流路２８ｅは、直線状に形成されていても良い。さらに、上述した形態において、キャップ部材２８に形成される流路２８ｅの数は、７個以下の複数個であっても良いし、９個以上であっても良い。また、上述した形態において、流路２７ｈ、２７ｊの他端は、小径筒部２７ｂの外周面と第１筒部２８ａの内周面との間に直接、通じていなくても良い。

【0066】

上述した形態において、流路２７ｈ、２７ｊの一端と流路２７ｈ、２７ｊの他端とが周方向においてずれていても良い。また、上述した形態において、圧縮空気が流れる３個以上の流路２７ｈがノズル本体２７に形成されていても良い。また、上述した形態において、水素ガスが流れる２個以上の流路２７ｊがノズル本体２７に形成されていても良いし、プロパンガスが流れる２個以上の流路２７ｊがノズル本体２７に形成されていても良い。さらに、上述した形態において、噴射ノズル２３に、水素ガスおよびプロパンガスのいずれか一方が供給されなくても良い。

【0067】

上述した形態において、セラミック部材２２は、内側筒部２１ａに、直接または所定の部材を介して固定されていても良い。この場合には、セラミック部材２２と内側底部２１ｂとの間に隙間が形成されていても良い。また、上述した形態において、内筒２１の一部分が外筒２０の外側に配置されていても良い。さらに、上述した形態において、取出用配管１５の一端は２次燃焼室１１の側面に繋がっていても良いし、ガス化炉本体１２の内部に１個のみの燃焼室が形成されていても良い。

【符号の説明】

【0068】

１ 発電システム
２ ガス化炉
３ ボイラー
４ 発電機
５ ガス燃焼器
６ 蒸気タービン
２０ 外筒
２０ａ 外側筒部
２０ｂ 外側底部
２０ｃ 貫通穴
２１ 内筒
２１ａ 内側筒部
２１ｂ 内側底部
２１ｃ 貫通穴
２２ セラミック部材
２３ 噴射ノズル
２７ ノズル本体
２７ａ 流路（本体側第１流路）
２７ｂ 小径筒部
２７ｃ 大径筒部
２７ｈ 流路（本体側第２流路）
２７ｊ 流路（本体側第３流路）
２７ｋ 段差面
２８ キャップ部材
２８ａ 第１筒部
２８ｂ 第２筒部
２８ｃ 段差面
２８ｄ 流路（キャップ側第１流路）
２８ｅ 流路（キャップ側第２流路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】