バーナ
【課題】燃焼量の増減に対して燃焼用空気の流速を略一定に保つことによって、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができるバーナを提供すること。
【解決手段】燃料を噴射するノズル５，６と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記ノズル５，６から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路３を備えるバーナ１において、外側記空気流路１３の開口部１６ａ近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記開口部１６ａの開口面積を自動調整する自動開閉弁（開閉手段）１９を設ける。例えば、前記自動開閉弁１９を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ（付勢手段）を含んで構成し、前記捩りコイルバネの付勢力（バネ定数）を、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定する。
【解決手段】燃料を噴射するノズル５，６と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記ノズル５，６から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路３を備えるバーナ１において、外側記空気流路１３の開口部１６ａ近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記開口部１６ａの開口面積を自動調整する自動開閉弁（開閉手段）１９を設ける。例えば、前記自動開閉弁１９を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ（付勢手段）を含んで構成し、前記捩りコイルバネの付勢力（バネ定数）を、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ等の燃焼機器に用いられるバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼機器を運転する場合、複数の燃焼位置において燃焼量を段階的に変化させたり、或いは燃料供給量を無段階に制御して燃焼量を連続的に変化させて発停回数を抑制し、燃焼の安定化と省エネルギを実現することが行われている。
【０００３】
ところで、燃焼量を変化させるためのバーナとしては、燃料を噴射するノズルの周囲に一次空気を供給する内側空気流路（一次空気流路）と、その外側に二次空気を供給するために一次空気流路の外側に形成された外側空気流路（二次空気流路）を備えたものが多く使用されている。斯かるバーナにおいては、一次空気流量と二次空気流量との比は固定されている。
【０００４】
上記構成のバーナを用いた燃焼機器においてターンダウン比（最小燃焼量：最大燃焼量）を大きくするために燃焼量を絞り、これに対応して空気流量も絞ると、ノズル周囲の空気流速（燃焼用空気量／流路面積）が低下し、燃料と空気との混合状態が悪化し、燃焼不良によって煤煙等が発生する可能性がある。又、バーナによっては空気流速の低下によって保炎が不安定となり、大きな燃焼音（振動音）が発生するという問題もある。このため、従来の燃焼機器においては、ターンダウン比は１：３〜１：４程度が限界となっていた。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、内側空気流路と外側空気流路のそれぞれにダンパ等の流量調整手段を設け、燃焼量を小さくする場合には外側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を絞り、ノズルの周囲に供給される燃焼用空気の流速の低下を抑制するようにしたバーナが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３４４９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において提案されたバーナにおいては、燃焼量を小さくする場合、外側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を絞ることによって内側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を増加させて間接的に燃焼用空気の流速を上げるようにしているために制御が複雑となり、ノズル周囲の燃焼用空気の流速を効果的に調整することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、燃焼量の増減に対して燃焼用空気の流速を略一定に保つことによって、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、燃料を噴射する燃料噴射口と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記燃料噴射口から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路を備えるバーナにおいて、前記空気供給路の開口部近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記空気供給路の開口面積を自動調整する開閉手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段を含んで構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記付勢手段の付勢力を、前記空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記空気供給路を、前記燃料噴射口の周囲に形成された内側空気流路とその外側に形成された外側空気流路とで構成し、前記開閉手段を前記外側空気流路の開口部近傍に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、空気供給路の開口部近傍に設けられた開閉手段は燃焼用空気の圧力を受けて開閉することによって空気供給路の開口面積が自動調整される。即ち、燃焼量が少なくなるに従って必要な燃焼用空気量の流量が減少し、開閉手段が燃焼用空気から受ける圧力が小さくなるために該開閉手段の開度が絞られ、空気供給路の開口面積も絞られるために空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が空気供給路の開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。従って、開閉手段によって空気供給路の開口面積が燃焼量の増減（必要な燃焼用空気の流量）に応じて自動制御され、空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が略一定に保たれるため、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。そして、開閉手段の開度は燃焼用空気の圧力（流量）に応じて自動制御されるため、複雑な制御機構と制御が不要となる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段によって簡易に構成することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、付勢手段の付勢力を、空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したため、燃焼用空気の流速を各燃焼量に対して最適に設定することができ、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、内側空気流路を流れる空気は一次空気として燃料噴射口から噴射される燃料と混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼して燃料噴射口の下流側に火炎を形成し、外側空気流路を流れる空気は二次空気として前記火炎に供給されるが、外側空気流路の開口面積が開閉手段によって自動制御されることによって空気供給路全体としての開口面積が燃焼量の増減に応じて自動調整されるため、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るバーナの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るバーナに設けられる自動開閉弁の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るバーナの低燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係るバーナの中燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係るバーナの高燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るバーナの構成を示す縦断面図、図２は同バーナに設けられる自動開閉弁の斜視図、図３は同バーナの低燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４は同バーナの中燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、図５は同バーナの高燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【００２０】
図１に示すように、バーナ１は、停止、低燃焼、中燃焼及び高燃焼の４つの段階で制御される４位置制御方式が採用されるボイラに使用されるものであって、燃料噴射部２と、不図示の送風手段と、空気供給路３及び制御部４を備えている。
【００２１】
上記燃料噴射部２は、燃料を噴射する２本のノズル５，６と、該ノズル５，６に燃料を供給する燃料ポンプ（Ｐ）７を備えており、該燃料ポンプ７から延びて各ノズル５，６にそれぞれ接続される燃料供給管８，９の途中には開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。尚、燃料ポンプ７は不図示の燃料タンクに接続されており、燃料ポンプ７からの燃料は燃料ポンプ７によって加圧され、電磁弁Ｖ１，Ｖ２が開くと燃料は燃料供給管８，９からノズル５，６へとそれぞれ供給され、各ノズル５，６の先端から所定量の燃料が噴射される。尚、本実施の形態では、燃料として液体の油燃料が使用されている。
【００２２】
前記送風手段は、燃焼用空気の供給量を燃焼量の増減に応じて増減させる機能を有するものであって、図示しないが、燃焼用空気を送り出す送風ファンと、該送風ファンを回転駆動する電動モータと、該電動モータの回転数を制御するためのインバータを含んで構成されている。
【００２３】
前記空気供給路３は、ノズル５，６の周囲を囲んでノズル５，６との間に内側空気流路（一次空気流路）１０を形成する上下方向に配された円筒状の内筒１１と、該内筒１１の外側に同心状に上下方向に配された外筒１２を備えており、内筒１１と外筒１２との間には円筒状の外側空気流路（二次空気流路）１３が形成されている。
【００２４】
上記内筒１１と外筒１２は、その外側を覆う垂直な第１ダクト１４内に収容されており、第１ダクト１４は水平な第２ダクト１５を介して送風手段に接続されている。そして、二重筒を構成する内筒１１と外筒１２は第１ダクト１４の底面に形成された円孔１４ａを貫通して第１ダクト１４の下方へと延在しており、これらの内筒１１と外筒１２の各上端は第１ダクト１４内にそれぞれ開口している。そして、内筒１１と外筒１２は、外筒１２の外周に結着されたフランジ１２ａが第１ダクト１４の底面に取り付けられることによって第１ダクト１４に垂直に支持されている。
【００２５】
又、内筒１１と外筒１２との間に形成された外側空気流路１３の下端には環状プレート１６が配置されており、この環状プレート１６には図３（ｃ）に示すように８つの矩形の開口部１６ａが同一円周上に等角度ピッチ（４５°ピッチ）で形成されている。そして、内筒１１と外筒１２の下方には円筒状のミキシングケース１７が配置されており、内側空気流路１０はミキシングケース１７内に連通しており、外側空気流路１３は、環状プレート１６に形成された８つの前記開口部１６ａ及び各開口部１６ａに接続された矩形筒状の連通管１８を介してミキシングケース１７内に連通している。
【００２６】
而して、本実施の形態では、外側空気流路１３内であって、各開口部１６ａの入口部分には開閉手段である自動開閉弁１９がそれぞれ設けられている。各自動開閉弁１９は、外側空気流路１３を流れる燃焼用空気の圧力を受けて開閉して各開口部１６ａの開口面積を自動調整するものであって、図２に示すように、矩形のベースプレート２０と、該ベースプレート２０にその基端部が軸２１によって回動可能に軸支された矩形プレート状の弁体２２と、軸２１に巻装されて弁体２２を常時閉じ方向に付勢する付勢手段としての捩りコイルバネ２３によって構成されており、ベースプレート２０の左右２箇所には円孔状の取付孔２０ａが形成されている。又、捩りコイルバネ２３の一端はベースプレート２０に係止され、他端は弁体２２に係止されている。
【００２７】
上記自動開閉弁１９は、図３（ｂ）に示すように、外筒１２の下部内周に各開口部１６ａ毎にそれぞれ水平に突設されたボス２４の端面にベースプレート２０を垂直に当て、該ベースプレート２０に形成された取付孔２０ａに挿通するビス２５を締め付けることによって各開口部１６ａの入口近傍に取り付けられ、弁体２２が外側空気流路１３を流れる燃焼用空気を受けることによって軸２１を中心として回動して各開口部１６ａの開口面積を燃焼量（燃焼用空気の流量）に応じて自動調整する。ここで、捩りコイルバネ２３の付勢力（バネ定数）は、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が燃焼量（燃焼用空気の流量）の増減に対して略一定となるよう設定されている。
【００２８】
前記制御部４は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムと、この制御プログラムを実行する演算部とを備えており、ボイラに設けられた不図示の制御装置から出力される燃焼制御（停止、低燃焼、中燃焼及び高燃焼）に関する制御信号を受けると、その制御信号に応じた送風量（燃焼空気の流量）に係る信号を送風手段に送信するとともに、駆動信号を燃料ポンプ７と電磁弁Ｖ１，Ｖ２にそれぞれ送信する。
【００２９】
次に、以上のように構成されたバーナ１の作用について説明する。
【００３０】
ボイラの運転を開始すると、ボイラは停止状態からプレパージ、プレイグニッション、着火トライ等の処理を経て低燃焼状態となる。この低燃焼状態において、制御部４は、送風手段に制御信号を送信して第２ダクト１５に低燃焼状態に対応する小流量の燃焼用空気を図１に矢印にて示すように送り出すとともに、燃料ポンプ７と電磁弁Ｖ１に駆動信号をそれぞれ送信して燃料ポンプ７を駆動すると同時に一方の電磁弁Ｖ１を開く。すると、燃焼用空気は、第２ダクト１５から第１ダクト１４へと流れ、その一部は図１に矢印にて示すように内側空気流路１０を下方へ向かって流れ、残りは図１に矢印にて示すように下方に向かって流れる。又、燃料は燃料ポンプ７によって加圧され、この加圧された燃料は電磁バルブＶ１と燃料供給管８を通ってノズル５へと供給され、該ノズル５の先端から所定量の燃料が下方に向けて噴射される。
【００３１】
上述のようにノズル５から燃料が噴射されると、内側空気流路１０を下方に向かって流れる空気は、一次空気としてノズル５から噴射される燃料とミキシングケース１７内において混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼してノズル５の下流側に火炎を形成する。又、外側空気流路１３を下方に向かって流れる空気は、各開口部１６ａとこれに接続された各連通管１８を通って二次空気としてミキシングケース１７内に形成された火炎に供給される、混合気の燃焼によって発生する熱がボイラでの蒸気の生成に供される。
【００３２】
ここで、低燃焼時には送風手段から送り出される燃焼用空気の流量が少なく、内側空気流路１０及び外側空気流路１３を流れる流量も少ないため、外側空気流路１３に設けられた各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する燃焼用空気の圧力は小さく、この圧力によって弁体２２を開こうとする力が該弁２２体を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力よりも小さいために各自動開閉弁１９は図３（ａ），（ｂ）に示すように全閉状態にあり、各開口部１６ａは弁体２２によって大きく絞られる。このため、各開口部１６ａの開口面積は図３（ｂ）に斜線にて示すようにＳ１と最小になり、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。この場合の燃焼用空気の流速ｕ１は各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ１とすると、次式で求められる。
【００３３】
ｕ１＝Ｑ１／Ｓ１ … （１）
上述のように燃焼用空気の流量が少ない低燃焼時においては、自動開閉弁１９が全閉となって外側空気流路１３の各開口部１６ａの開口面積が絞られて各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ１が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められるため、燃焼用空気の流速不足による燃料と空気との混合状態の悪化が防がれ、良好な安定した燃焼状態を維持することができ、燃焼不良による煤煙等の発生を防ぐことができる。
【００３４】
次に、ボイラへの要求負荷が増大して不図示のスチームヘッダの圧力が中燃焼状態に対応する圧力まで低下すると、ボイラの制御装置から制御部４に対してバーナ１を中燃焼状態に移行するための信号が送信され、制御部４は、送風手段及び電磁弁Ｖ１，Ｖ２に対してそれぞれ制御信号を出力する。すると、送風手段からは中燃焼状態に対応する中流量の燃焼用空気が送り出されるとともに、電磁弁Ｖ１が閉じられ、電磁弁Ｖ２が開かれる。すると、燃料ポンプ７によって加圧された燃料は、電磁弁Ｖ２と燃料供給感９を通ってノズル６へと供給され、ノズル６からは中燃焼に必要な量の燃料が噴射されて燃焼に供される。
【００３５】
上述のように中燃焼状態において送風手段から中流量の燃焼用空気が送り出されると、外側空気流路１３を下方へ向かって流れる燃焼用空気の流量は低燃焼時のそれよりも多く、それに応じて燃焼用空気の圧力も低燃焼時のそれよりも高くなる。従って、この燃焼用空気の圧力を受ける各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する開き方向の力は弁体２２を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力よりも大きくなり、図４（ａ），（ｂ）に示すように弁体２２は捩りコイルバネ２３の付勢力に抗して軸２１を中心として矢印方向（時計方向）に回動して所定開度まで開く。この結果、外側空気流路１３の各開口部１６ａは、図３に示す低燃焼時の状態から開き、図４（ｃ）に示すように各開口部の開口面積Ｓ２は図３（ｃ）に示す低燃焼時の開口面積Ｓ１よりも大きくなる（Ｓ２＞Ｓ１）。つまり、燃焼用空気の流量（圧力）によって自動開閉弁１９の開度が自動調整され、燃焼用空気の流量（圧力）の増加に伴って各開口部１６ａの開口面積も増大する。
【００３６】
従って、この中燃焼状態において外側空気流路１３の各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ２は、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ２とすると、次式で求められる。
【００３７】
ｕ２＝Ｑ２／Ｓ２ … （２）
上述のように燃焼用空気の流量が中程度である中燃焼時においては、自動開閉弁１９が燃焼用空気の流量（圧力）に応じて中程度開かれ、外側空気流路１３の各開口部１６ａの開口面積がＳ２に絞られて各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ２が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められるため、燃焼用空気の流速不足による燃料と空気との混合状態の悪化が防がれ、良好な安定した燃焼状態が維持される。
【００３８】
次に、ボイラへの要求負荷が更に増大して不図示のスチームヘッダの圧力が高燃焼状態に対応する圧力まで低下すると、ボイラの制御装置から制御部４に対してバーナ１を高燃焼状態に移行するための信号が送信され、制御部４は、送風手段と電磁弁Ｖ１，Ｖ２に対してそれぞれ制御信号を出力する。すると、送風手段からは高燃焼状態に対応する大流量の燃焼用空気が送り出されるとともに、両電磁弁Ｖ１，Ｖ２が共に開かれ、燃料ポンプ７によって加圧された燃料は電磁弁Ｖ１，Ｖ２と燃料供給管８，９を通ってノズル５，６へと供給され、両ノズル５，６から高燃焼に必要な量の燃料が噴射されて燃焼に供される。
【００３９】
上述のように高燃焼状態において送風手段から大流量の燃焼用空気が送り出されると、外側空気流路１３を下方へ向かって流れる燃焼用空気の流量は中燃焼時のそれよりも更に多く、それに応じて燃焼用空気の圧力も中燃焼時のそれよりも高くなる。従って、この燃焼用空気の圧力を受ける各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する開き方向の力によって弁体２２は図５（ａ），（ｂ）に示すように捩りコイルバネ２３の付勢力に抗して軸２１を中心として矢印方向（時計方向）に回動して全開状態となる。この結果、外側空気流路１３の各開口部１６ａは、全開状態となり、その開口面積Ｓ３は図５（ｃ）に示すように最大となる。つまり、燃焼用空気の流量（圧力）によって自動開閉弁１９の開度が自動調整され、燃焼用空気の流量（圧力）が最大となる高燃焼時には各開口部１６ａの開口面積もＳ３と最大となる（Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１）。
【００４０】
従って、この高燃焼状態において外側空気流路１３の各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｖ３は、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ３とすると、次式で求められる。
【００４１】
ｕ３＝Ｑ３／Ｓ３ … （３）
上述のように燃焼用空気の流量が最大である高燃焼時においては、自動開閉弁１９が全開状態となって各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ３が燃料と空気の混合が良好になされる程度に保たれ、良好で安定した高燃焼状態が維持される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、空気供給路３の一部を構成する外側空気供給路１３の各開口部１６ａ近傍に設けられた自動開閉弁１９は、燃焼用空気の圧力を受けて開閉することによって各開口部１６ａの開口面積を燃焼量（燃焼用空気の流量（圧力））に応じて自動調整する。即ち、燃焼量が小さくなるに従って必要な燃焼用空気量の流量が減少し、自動開閉弁１９が燃焼用空気から受ける圧力が小さくなるに従って該自動開閉弁１９の開度が絞られ、外側空気供給路１３の開口部１６ａの開口面積も絞られるため、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が各開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、前述のように自動開閉弁１９の弁体２２を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力（バネ定数）を外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が燃焼量（燃焼用空気の流量）の増減に対して略一定となるよう設定したため、自動開閉弁１９によって外側空気供給路１３の開口部１６ａの開口面積が燃焼量の増減（必要な燃焼用空気の流量）に応じて自動制御され、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が流量に関わらず略一定に保たれる。この結果、特に低燃焼時の燃焼用空気の流速不足に伴う燃焼不良を招くことなく、簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。そして、この場合、自動開閉弁１９の開度は燃焼用空気の圧力（流量）に応じて自動制御されるため、専用の制御機構が不要となり、自動開閉弁１９の複雑な制御も不要となる。
【００４４】
又、本実施の形態では、開閉手段である自動開閉弁１９を、燃焼用空気を受ける弁体２２と、該弁体２２を閉じ方向に付勢する付勢手段である捩りコイルバネ２３によって簡易に構成することができる。
【００４５】
更に、本実施の形態では、内側空気流路１０を流れる空気は一次空気としてノズル５，６から噴射される燃料と混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼してノズル５，６の下流側に火炎を形成し、外側空気流路１３を流れる空気は二次空気として前記火炎に供給されるが、外側空気流路１３の開口部１６ａの開口面積が自動開閉弁１９によって自動制御されることによって空気供給路３全体としての開口面積が燃焼量の増減に応じて自動調整され、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができるという効果が得られる。
【００４６】
尚、以上は本発明を４位置制御方式を採用するボイラに設けられるバーナに対して適用した形態について説明したが、本発明は、停止、低燃焼及び高燃焼の３位置制御方式を採用するボイラのバーナや燃焼量を無段階で連続的に変更する制御方式を採用するボイラのバーナに対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、ボイラの他、吸収式冷凍機等のバーナに対して適用可能であって、特に油燃料を燃焼させるバーナに好適であるが、ガス燃料を燃料とするバーナに対しても適用可能である。ガスを燃料とするバーナにあっては、油を燃料とする前記実施の形態に係るバーナにおけるノズルに代わるものとして燃料噴射口が存在する。このため、本発明に係るバーナにおいては、燃料噴射口はノズルを含む概念である。
【符号の説明】
【００４７】
１ バーナ
２ 燃料噴射部
３ 空気供給路
４ 制御部
５，６ ノズル（燃料噴射口）
７ 燃料ポンプ
８，９ 燃料供給管
１０ 内側空気流路
１１ 内筒
１２ 外筒
１２ａ 外筒のフランジ
１３ 外側空気流路
１４ 第１ダクト
１４ａ 第１ダクトの円孔
１５ 第２ダクト
１６ 環状プレート
１６ａ 環状プレートの開口部
１７ ミキシングケース
１８ 連通管
１９ 自動開閉弁（開閉手段）
２０ 自動開閉弁のベースプレート
２０ａ ベースプレートの取付孔
２１ 自動開閉弁の軸
２２ 自動開閉弁の弁体
２３ 捩りコイルバネ（付勢手段）
２４ ボス
２５ ビス
Ｖ１，Ｖ２ 電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ等の燃焼機器に用いられるバーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボイラ等の燃焼機器を運転する場合、複数の燃焼位置において燃焼量を段階的に変化させたり、或いは燃料供給量を無段階に制御して燃焼量を連続的に変化させて発停回数を抑制し、燃焼の安定化と省エネルギを実現することが行われている。
【０００３】
ところで、燃焼量を変化させるためのバーナとしては、燃料を噴射するノズルの周囲に一次空気を供給する内側空気流路（一次空気流路）と、その外側に二次空気を供給するために一次空気流路の外側に形成された外側空気流路（二次空気流路）を備えたものが多く使用されている。斯かるバーナにおいては、一次空気流量と二次空気流量との比は固定されている。
【０００４】
上記構成のバーナを用いた燃焼機器においてターンダウン比（最小燃焼量：最大燃焼量）を大きくするために燃焼量を絞り、これに対応して空気流量も絞ると、ノズル周囲の空気流速（燃焼用空気量／流路面積）が低下し、燃料と空気との混合状態が悪化し、燃焼不良によって煤煙等が発生する可能性がある。又、バーナによっては空気流速の低下によって保炎が不安定となり、大きな燃焼音（振動音）が発生するという問題もある。このため、従来の燃焼機器においては、ターンダウン比は１：３〜１：４程度が限界となっていた。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１には、内側空気流路と外側空気流路のそれぞれにダンパ等の流量調整手段を設け、燃焼量を小さくする場合には外側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を絞り、ノズルの周囲に供給される燃焼用空気の流速の低下を抑制するようにしたバーナが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３４４９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１において提案されたバーナにおいては、燃焼量を小さくする場合、外側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を絞ることによって内側空気流路を通過する燃焼用空気の流量を増加させて間接的に燃焼用空気の流速を上げるようにしているために制御が複雑となり、ノズル周囲の燃焼用空気の流速を効果的に調整することが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、燃焼量の増減に対して燃焼用空気の流速を略一定に保つことによって、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、燃料を噴射する燃料噴射口と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記燃料噴射口から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路を備えるバーナにおいて、前記空気供給路の開口部近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記空気供給路の開口面積を自動調整する開閉手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段を含んで構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記付勢手段の付勢力を、前記空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記空気供給路を、前記燃料噴射口の周囲に形成された内側空気流路とその外側に形成された外側空気流路とで構成し、前記開閉手段を前記外側空気流路の開口部近傍に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、空気供給路の開口部近傍に設けられた開閉手段は燃焼用空気の圧力を受けて開閉することによって空気供給路の開口面積が自動調整される。即ち、燃焼量が少なくなるに従って必要な燃焼用空気量の流量が減少し、開閉手段が燃焼用空気から受ける圧力が小さくなるために該開閉手段の開度が絞られ、空気供給路の開口面積も絞られるために空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が空気供給路の開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。従って、開閉手段によって空気供給路の開口面積が燃焼量の増減（必要な燃焼用空気の流量）に応じて自動制御され、空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が略一定に保たれるため、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。そして、開閉手段の開度は燃焼用空気の圧力（流量）に応じて自動制御されるため、複雑な制御機構と制御が不要となる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段によって簡易に構成することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、付勢手段の付勢力を、空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したため、燃焼用空気の流速を各燃焼量に対して最適に設定することができ、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、内側空気流路を流れる空気は一次空気として燃料噴射口から噴射される燃料と混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼して燃料噴射口の下流側に火炎を形成し、外側空気流路を流れる空気は二次空気として前記火炎に供給されるが、外側空気流路の開口面積が開閉手段によって自動制御されることによって空気供給路全体としての開口面積が燃焼量の増減に応じて自動調整されるため、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るバーナの構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るバーナに設けられる自動開閉弁の斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るバーナの低燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明に係るバーナの中燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係るバーナの高燃焼時の状態を示す部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係るバーナの構成を示す縦断面図、図２は同バーナに設けられる自動開閉弁の斜視図、図３は同バーナの低燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図４は同バーナの中燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図、図５は同バーナの高燃焼時の状態を示す図であって、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＥ部拡大詳細図、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【００２０】
図１に示すように、バーナ１は、停止、低燃焼、中燃焼及び高燃焼の４つの段階で制御される４位置制御方式が採用されるボイラに使用されるものであって、燃料噴射部２と、不図示の送風手段と、空気供給路３及び制御部４を備えている。
【００２１】
上記燃料噴射部２は、燃料を噴射する２本のノズル５，６と、該ノズル５，６に燃料を供給する燃料ポンプ（Ｐ）７を備えており、該燃料ポンプ７から延びて各ノズル５，６にそれぞれ接続される燃料供給管８，９の途中には開閉弁である電磁弁Ｖ１，Ｖ２が設けられている。尚、燃料ポンプ７は不図示の燃料タンクに接続されており、燃料ポンプ７からの燃料は燃料ポンプ７によって加圧され、電磁弁Ｖ１，Ｖ２が開くと燃料は燃料供給管８，９からノズル５，６へとそれぞれ供給され、各ノズル５，６の先端から所定量の燃料が噴射される。尚、本実施の形態では、燃料として液体の油燃料が使用されている。
【００２２】
前記送風手段は、燃焼用空気の供給量を燃焼量の増減に応じて増減させる機能を有するものであって、図示しないが、燃焼用空気を送り出す送風ファンと、該送風ファンを回転駆動する電動モータと、該電動モータの回転数を制御するためのインバータを含んで構成されている。
【００２３】
前記空気供給路３は、ノズル５，６の周囲を囲んでノズル５，６との間に内側空気流路（一次空気流路）１０を形成する上下方向に配された円筒状の内筒１１と、該内筒１１の外側に同心状に上下方向に配された外筒１２を備えており、内筒１１と外筒１２との間には円筒状の外側空気流路（二次空気流路）１３が形成されている。
【００２４】
上記内筒１１と外筒１２は、その外側を覆う垂直な第１ダクト１４内に収容されており、第１ダクト１４は水平な第２ダクト１５を介して送風手段に接続されている。そして、二重筒を構成する内筒１１と外筒１２は第１ダクト１４の底面に形成された円孔１４ａを貫通して第１ダクト１４の下方へと延在しており、これらの内筒１１と外筒１２の各上端は第１ダクト１４内にそれぞれ開口している。そして、内筒１１と外筒１２は、外筒１２の外周に結着されたフランジ１２ａが第１ダクト１４の底面に取り付けられることによって第１ダクト１４に垂直に支持されている。
【００２５】
又、内筒１１と外筒１２との間に形成された外側空気流路１３の下端には環状プレート１６が配置されており、この環状プレート１６には図３（ｃ）に示すように８つの矩形の開口部１６ａが同一円周上に等角度ピッチ（４５°ピッチ）で形成されている。そして、内筒１１と外筒１２の下方には円筒状のミキシングケース１７が配置されており、内側空気流路１０はミキシングケース１７内に連通しており、外側空気流路１３は、環状プレート１６に形成された８つの前記開口部１６ａ及び各開口部１６ａに接続された矩形筒状の連通管１８を介してミキシングケース１７内に連通している。
【００２６】
而して、本実施の形態では、外側空気流路１３内であって、各開口部１６ａの入口部分には開閉手段である自動開閉弁１９がそれぞれ設けられている。各自動開閉弁１９は、外側空気流路１３を流れる燃焼用空気の圧力を受けて開閉して各開口部１６ａの開口面積を自動調整するものであって、図２に示すように、矩形のベースプレート２０と、該ベースプレート２０にその基端部が軸２１によって回動可能に軸支された矩形プレート状の弁体２２と、軸２１に巻装されて弁体２２を常時閉じ方向に付勢する付勢手段としての捩りコイルバネ２３によって構成されており、ベースプレート２０の左右２箇所には円孔状の取付孔２０ａが形成されている。又、捩りコイルバネ２３の一端はベースプレート２０に係止され、他端は弁体２２に係止されている。
【００２７】
上記自動開閉弁１９は、図３（ｂ）に示すように、外筒１２の下部内周に各開口部１６ａ毎にそれぞれ水平に突設されたボス２４の端面にベースプレート２０を垂直に当て、該ベースプレート２０に形成された取付孔２０ａに挿通するビス２５を締め付けることによって各開口部１６ａの入口近傍に取り付けられ、弁体２２が外側空気流路１３を流れる燃焼用空気を受けることによって軸２１を中心として回動して各開口部１６ａの開口面積を燃焼量（燃焼用空気の流量）に応じて自動調整する。ここで、捩りコイルバネ２３の付勢力（バネ定数）は、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が燃焼量（燃焼用空気の流量）の増減に対して略一定となるよう設定されている。
【００２８】
前記制御部４は、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムと、この制御プログラムを実行する演算部とを備えており、ボイラに設けられた不図示の制御装置から出力される燃焼制御（停止、低燃焼、中燃焼及び高燃焼）に関する制御信号を受けると、その制御信号に応じた送風量（燃焼空気の流量）に係る信号を送風手段に送信するとともに、駆動信号を燃料ポンプ７と電磁弁Ｖ１，Ｖ２にそれぞれ送信する。
【００２９】
次に、以上のように構成されたバーナ１の作用について説明する。
【００３０】
ボイラの運転を開始すると、ボイラは停止状態からプレパージ、プレイグニッション、着火トライ等の処理を経て低燃焼状態となる。この低燃焼状態において、制御部４は、送風手段に制御信号を送信して第２ダクト１５に低燃焼状態に対応する小流量の燃焼用空気を図１に矢印にて示すように送り出すとともに、燃料ポンプ７と電磁弁Ｖ１に駆動信号をそれぞれ送信して燃料ポンプ７を駆動すると同時に一方の電磁弁Ｖ１を開く。すると、燃焼用空気は、第２ダクト１５から第１ダクト１４へと流れ、その一部は図１に矢印にて示すように内側空気流路１０を下方へ向かって流れ、残りは図１に矢印にて示すように下方に向かって流れる。又、燃料は燃料ポンプ７によって加圧され、この加圧された燃料は電磁バルブＶ１と燃料供給管８を通ってノズル５へと供給され、該ノズル５の先端から所定量の燃料が下方に向けて噴射される。
【００３１】
上述のようにノズル５から燃料が噴射されると、内側空気流路１０を下方に向かって流れる空気は、一次空気としてノズル５から噴射される燃料とミキシングケース１７内において混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼してノズル５の下流側に火炎を形成する。又、外側空気流路１３を下方に向かって流れる空気は、各開口部１６ａとこれに接続された各連通管１８を通って二次空気としてミキシングケース１７内に形成された火炎に供給される、混合気の燃焼によって発生する熱がボイラでの蒸気の生成に供される。
【００３２】
ここで、低燃焼時には送風手段から送り出される燃焼用空気の流量が少なく、内側空気流路１０及び外側空気流路１３を流れる流量も少ないため、外側空気流路１３に設けられた各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する燃焼用空気の圧力は小さく、この圧力によって弁体２２を開こうとする力が該弁２２体を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力よりも小さいために各自動開閉弁１９は図３（ａ），（ｂ）に示すように全閉状態にあり、各開口部１６ａは弁体２２によって大きく絞られる。このため、各開口部１６ａの開口面積は図３（ｂ）に斜線にて示すようにＳ１と最小になり、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。この場合の燃焼用空気の流速ｕ１は各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ１とすると、次式で求められる。
【００３３】
ｕ１＝Ｑ１／Ｓ１ … （１）
上述のように燃焼用空気の流量が少ない低燃焼時においては、自動開閉弁１９が全閉となって外側空気流路１３の各開口部１６ａの開口面積が絞られて各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ１が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められるため、燃焼用空気の流速不足による燃料と空気との混合状態の悪化が防がれ、良好な安定した燃焼状態を維持することができ、燃焼不良による煤煙等の発生を防ぐことができる。
【００３４】
次に、ボイラへの要求負荷が増大して不図示のスチームヘッダの圧力が中燃焼状態に対応する圧力まで低下すると、ボイラの制御装置から制御部４に対してバーナ１を中燃焼状態に移行するための信号が送信され、制御部４は、送風手段及び電磁弁Ｖ１，Ｖ２に対してそれぞれ制御信号を出力する。すると、送風手段からは中燃焼状態に対応する中流量の燃焼用空気が送り出されるとともに、電磁弁Ｖ１が閉じられ、電磁弁Ｖ２が開かれる。すると、燃料ポンプ７によって加圧された燃料は、電磁弁Ｖ２と燃料供給感９を通ってノズル６へと供給され、ノズル６からは中燃焼に必要な量の燃料が噴射されて燃焼に供される。
【００３５】
上述のように中燃焼状態において送風手段から中流量の燃焼用空気が送り出されると、外側空気流路１３を下方へ向かって流れる燃焼用空気の流量は低燃焼時のそれよりも多く、それに応じて燃焼用空気の圧力も低燃焼時のそれよりも高くなる。従って、この燃焼用空気の圧力を受ける各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する開き方向の力は弁体２２を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力よりも大きくなり、図４（ａ），（ｂ）に示すように弁体２２は捩りコイルバネ２３の付勢力に抗して軸２１を中心として矢印方向（時計方向）に回動して所定開度まで開く。この結果、外側空気流路１３の各開口部１６ａは、図３に示す低燃焼時の状態から開き、図４（ｃ）に示すように各開口部の開口面積Ｓ２は図３（ｃ）に示す低燃焼時の開口面積Ｓ１よりも大きくなる（Ｓ２＞Ｓ１）。つまり、燃焼用空気の流量（圧力）によって自動開閉弁１９の開度が自動調整され、燃焼用空気の流量（圧力）の増加に伴って各開口部１６ａの開口面積も増大する。
【００３６】
従って、この中燃焼状態において外側空気流路１３の各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ２は、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ２とすると、次式で求められる。
【００３７】
ｕ２＝Ｑ２／Ｓ２ … （２）
上述のように燃焼用空気の流量が中程度である中燃焼時においては、自動開閉弁１９が燃焼用空気の流量（圧力）に応じて中程度開かれ、外側空気流路１３の各開口部１６ａの開口面積がＳ２に絞られて各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ２が開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められるため、燃焼用空気の流速不足による燃料と空気との混合状態の悪化が防がれ、良好な安定した燃焼状態が維持される。
【００３８】
次に、ボイラへの要求負荷が更に増大して不図示のスチームヘッダの圧力が高燃焼状態に対応する圧力まで低下すると、ボイラの制御装置から制御部４に対してバーナ１を高燃焼状態に移行するための信号が送信され、制御部４は、送風手段と電磁弁Ｖ１，Ｖ２に対してそれぞれ制御信号を出力する。すると、送風手段からは高燃焼状態に対応する大流量の燃焼用空気が送り出されるとともに、両電磁弁Ｖ１，Ｖ２が共に開かれ、燃料ポンプ７によって加圧された燃料は電磁弁Ｖ１，Ｖ２と燃料供給管８，９を通ってノズル５，６へと供給され、両ノズル５，６から高燃焼に必要な量の燃料が噴射されて燃焼に供される。
【００３９】
上述のように高燃焼状態において送風手段から大流量の燃焼用空気が送り出されると、外側空気流路１３を下方へ向かって流れる燃焼用空気の流量は中燃焼時のそれよりも更に多く、それに応じて燃焼用空気の圧力も中燃焼時のそれよりも高くなる。従って、この燃焼用空気の圧力を受ける各自動開閉弁１９の弁体２２に作用する開き方向の力によって弁体２２は図５（ａ），（ｂ）に示すように捩りコイルバネ２３の付勢力に抗して軸２１を中心として矢印方向（時計方向）に回動して全開状態となる。この結果、外側空気流路１３の各開口部１６ａは、全開状態となり、その開口面積Ｓ３は図５（ｃ）に示すように最大となる。つまり、燃焼用空気の流量（圧力）によって自動開閉弁１９の開度が自動調整され、燃焼用空気の流量（圧力）が最大となる高燃焼時には各開口部１６ａの開口面積もＳ３と最大となる（Ｓ３＞Ｓ２＞Ｓ１）。
【００４０】
従って、この高燃焼状態において外側空気流路１３の各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｖ３は、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流量をＱ３とすると、次式で求められる。
【００４１】
ｕ３＝Ｑ３／Ｓ３ … （３）
上述のように燃焼用空気の流量が最大である高燃焼時においては、自動開閉弁１９が全開状態となって各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速ｕ３が燃料と空気の混合が良好になされる程度に保たれ、良好で安定した高燃焼状態が維持される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、空気供給路３の一部を構成する外側空気供給路１３の各開口部１６ａ近傍に設けられた自動開閉弁１９は、燃焼用空気の圧力を受けて開閉することによって各開口部１６ａの開口面積を燃焼量（燃焼用空気の流量（圧力））に応じて自動調整する。即ち、燃焼量が小さくなるに従って必要な燃焼用空気量の流量が減少し、自動開閉弁１９が燃焼用空気から受ける圧力が小さくなるに従って該自動開閉弁１９の開度が絞られ、外側空気供給路１３の開口部１６ａの開口面積も絞られるため、各開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が各開口部１６ａの開口面積が一定である場合のそれよりも高められる。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、前述のように自動開閉弁１９の弁体２２を閉じ方向に付勢する捩りコイルバネ２３の付勢力（バネ定数）を外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が燃焼量（燃焼用空気の流量）の増減に対して略一定となるよう設定したため、自動開閉弁１９によって外側空気供給路１３の開口部１６ａの開口面積が燃焼量の増減（必要な燃焼用空気の流量）に応じて自動制御され、外側空気流路１３の開口部１６ａを通過する燃焼用空気の流速が流量に関わらず略一定に保たれる。この結果、特に低燃焼時の燃焼用空気の流速不足に伴う燃焼不良を招くことなく、簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができる。そして、この場合、自動開閉弁１９の開度は燃焼用空気の圧力（流量）に応じて自動制御されるため、専用の制御機構が不要となり、自動開閉弁１９の複雑な制御も不要となる。
【００４４】
又、本実施の形態では、開閉手段である自動開閉弁１９を、燃焼用空気を受ける弁体２２と、該弁体２２を閉じ方向に付勢する付勢手段である捩りコイルバネ２３によって簡易に構成することができる。
【００４５】
更に、本実施の形態では、内側空気流路１０を流れる空気は一次空気としてノズル５，６から噴射される燃料と混合して混合気を形成し、この混合気は着火燃焼してノズル５，６の下流側に火炎を形成し、外側空気流路１３を流れる空気は二次空気として前記火炎に供給されるが、外側空気流路１３の開口部１６ａの開口面積が自動開閉弁１９によって自動制御されることによって空気供給路３全体としての開口面積が燃焼量の増減に応じて自動調整され、燃焼不良を招くことなく簡単な構成で大きなターンダウン比を得ることができるという効果が得られる。
【００４６】
尚、以上は本発明を４位置制御方式を採用するボイラに設けられるバーナに対して適用した形態について説明したが、本発明は、停止、低燃焼及び高燃焼の３位置制御方式を採用するボイラのバーナや燃焼量を無段階で連続的に変更する制御方式を採用するボイラのバーナに対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、ボイラの他、吸収式冷凍機等のバーナに対して適用可能であって、特に油燃料を燃焼させるバーナに好適であるが、ガス燃料を燃料とするバーナに対しても適用可能である。ガスを燃料とするバーナにあっては、油を燃料とする前記実施の形態に係るバーナにおけるノズルに代わるものとして燃料噴射口が存在する。このため、本発明に係るバーナにおいては、燃料噴射口はノズルを含む概念である。
【符号の説明】
【００４７】
１ バーナ
２ 燃料噴射部
３ 空気供給路
４ 制御部
５，６ ノズル（燃料噴射口）
７ 燃料ポンプ
８，９ 燃料供給管
１０ 内側空気流路
１１ 内筒
１２ 外筒
１２ａ 外筒のフランジ
１３ 外側空気流路
１４ 第１ダクト
１４ａ 第１ダクトの円孔
１５ 第２ダクト
１６ 環状プレート
１６ａ 環状プレートの開口部
１７ ミキシングケース
１８ 連通管
１９ 自動開閉弁（開閉手段）
２０ 自動開閉弁のベースプレート
２０ａ ベースプレートの取付孔
２１ 自動開閉弁の軸
２２ 自動開閉弁の弁体
２３ 捩りコイルバネ（付勢手段）
２４ ボス
２５ ビス
Ｖ１，Ｖ２ 電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射口と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記燃料噴射口から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路を備えるバーナにおいて、
前記空気供給路の開口部近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記空気供給路の開口面積を自動調整する開閉手段を設けたことを特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段を含んで構成したことを特徴とする請求項１記載のバーナ。
【請求項３】
前記付勢手段の付勢力を、前記空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したことを特徴とする請求項２記載のバーナ。
【請求項４】
前記空気供給路を、前記燃料噴射口の周囲に形成された内側空気流路とその外側に形成された外側空気流路とで構成し、前記開閉手段を前記外側空気流路の開口部近傍に設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバーナ。
【請求項１】
燃料を噴射する燃料噴射口と、送風手段から送られる燃焼用空気を前記燃料噴射口から噴射される燃料の周囲に供給する空気供給路を備えるバーナにおいて、
前記空気供給路の開口部近傍に、燃焼用空気の圧力を受けて開閉して前記空気供給路の開口面積を自動調整する開閉手段を設けたことを特徴とするバーナ。
【請求項２】
前記開閉手段を、燃焼用空気を受ける弁体と、該弁体を閉じ方向に付勢する付勢手段を含んで構成したことを特徴とする請求項１記載のバーナ。
【請求項３】
前記付勢手段の付勢力を、前記空気供給路の開口部を通過する燃焼用空気の流速が該燃焼用空気の流量の増減に対して略一定となるよう設定したことを特徴とする請求項２記載のバーナ。
【請求項４】
前記空気供給路を、前記燃料噴射口の周囲に形成された内側空気流路とその外側に形成された外側空気流路とで構成し、前記開閉手段を前記外側空気流路の開口部近傍に設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のバーナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−４７４０４（Ｐ２０１２−４７４０４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０２３２（Ｐ２０１０−１９０２３２）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００１７５２７２）三浦工業株式会社 (1,055)
【Ｆターム（参考）】
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