JP6347692B2 - 火葬炉又は焼却炉用バーナー装置 - Google Patents

Description

本発明は一般に、火葬炉又は焼却炉用バーナー装置に関する。より詳細には、本発明は、焼却時間の短縮化を可能にした火葬炉又は焼却炉用バーナー装置に関する。

火葬炉は一般的に、火葬炉内の燃焼室に取付けられたバーナー装置に燃料を供給して燃焼させ、これにより遺体を焼却するように構成されている。バーナー装置には、燃料を噴霧させるノズルが設置されており、２基のノズルを並置している場合が多い。

一方、液体を気体と混合させることによって微細な霧状にして噴射する２流体噴霧ノズルが知られており、２流体噴霧ノズルは、１流体ノズルと比較して、液体を微細な粒子径にして噴射できる等の種々の特徴を有している。本発明者は、未燃粒子が発生せずに完全燃焼させることができる２流体噴霧ノズルを提案している（特許文献１参照）。

特許第４７３０９２４号公報

しかしながら、従来の火葬炉のバーナー装置では、遺体に難燃焼部があるため、遺体を焼却するのに相当の時間を要していた。また、２流体噴霧ノズルを使用して微粒の霧が得られたとしても、燃焼に必要な酸素が依然として不足しているため、粒子全体に火炎を形成させることができず、酸素不足を改善すべく酸素の供給を増やしても、霧の温度が低下して燃焼が継続せず、多量の未燃粒子が発生して燃焼が継続しないという不都合がある。さらに、２基のノズルを並置して用いると、図６のＺ箇所で酸素が不足し、不完全燃焼が生じるという不都合もある。一方、焼却炉のバーナー装置についても、同様な不都合がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みて、上述の２流体噴霧ノズルを火葬炉用に改良発展させたものであり、焼却時間の短縮化を可能にした火葬炉又は焼却炉用バーナー装置を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載の火葬炉又は焼却炉用バーナー装置は、中心軸線上に配置された先端に噴射口が設けられた液体噴出部および液体噴出部の周囲に配置された気体噴出部を有し、並置された２基の２流体噴霧ノズルと、前記噴射口の側に、前記中心軸線上に配置され、周壁によって円筒形の形状に形成されたキャップと、前記キャップの前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、所定間隔へだてて中心軸線上に配置されたフレームホルダとを備え、前記キャップには、前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、中央に開口が設けられ、前記２流体噴霧ノズルから離れるに従って径が徐々に拡大する円錐形又は多角錐形状をなすように形成された隔壁が設けられており、前記キャップの周壁に１又は複数の空気流入口が設けられており、前記フレームホルダには、中央に設けられた開口と、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すような形状に形作られた複数の孔とが設けられ、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が前記孔から時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載の火葬炉又は焼却炉用バーナー装置は、中心軸線上に配置された先端に噴射口が設けられた液体噴出部および液体噴出部の周囲に配置された気体噴出部を有する２流体噴霧ノズルと、前記噴射口の側に、前記中心軸線上に配置され、周壁によって円筒形の形状に形成されたキャップと、前記キャップの前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、所定間隔へだてて中心軸線上に配置されたフレームホルダとを備え、前記キャップには、前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、中央に開口が設けられ、前記２流体噴霧ノズルから離れるに従って径が徐々に拡大する円錐形又は多角錐形状をなすように形成された隔壁が設けられており、前記キャップの周壁に１又は複数の空気流入口が設けられており、前記フレームホルダには、中央に設けられた開口と、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すような形状に形作られた複数の孔とが設けられ、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が前記孔から時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載の火葬炉又は焼却炉用バーナー装置は、前記請求項１又は２のバーナー装置において、前記フレームホルダの前記複数の孔の各々が、前記フレームホルダの中心から延びた各放射状線に対して鋭角度αをなす矩形又は弧状の正面形状を有し、かつ、前記フレームホルダの板厚方向に鋭角度βだけ傾斜した横断面形状を有することを特徴とするものである。

本発明の火葬炉又は焼却炉用バーナー装置により、未燃粒子の発生を防止し、火炎温度を上げて、焼却時間を短縮することができる。また、本発明の火葬炉用バーナー装置では、火炎長を長くして足元まで焼却できるので、未燃部分が生じにくくなり、作業性の向上を期待することができる。

本発明の好ましい実施の形態に係る火葬炉用バーナー装置の一部を示した断面図である。 図１の火葬炉用バーナー装置に設置される２流体噴霧ノズルの分解断面図である。 図３（ａ）は図１の線３ａ‐３ａに沿って見た正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の部分３ｂの拡大図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の線３ｃ‐３ａに沿って見た断面図である。 種々の形態のフレームホルダの孔を示した図である。 本発明の火葬炉用バーナー装置が設置された火葬炉の図である。 並置された２基の２流体噴霧ノズルの燃焼状態を示した図である。

次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る火葬炉用バーナー装置について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る火葬炉用バーナー装置の一部を示した断面図である。図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る火葬炉用バーナー装置は、並置された２基の２流体噴霧ノズル１２を備えている。２基の２流体噴霧ノズル１２は、同じものでもよく、異なるものでもよい。ここで、「並置」とは、互いの中心軸線をほぼ平行にした状態で近接して配置することを意味している。図２は、図１に示される２流体噴霧ノズル１２のうち１基の分解断面図である。

以下、図２を参照して一方の２流体噴霧ノズル１２について説明するが、他方の２流体噴霧ノズル１２についても同様である。２流体噴霧ノズル１２は、中心軸線Ｘ‐Ｘ上に配置された液体噴射部１４と、液体噴射部１４の周囲に配置された気体噴射部１６とを有している。

液体噴射部１４は、全体として中空のダクト状に形成されており、一方の端部に液体噴射口１４ａが設けられ、他方の端部に液体供給口１４ｂが設けられている。気体噴射部１６は、液体噴射部１４の周囲を被覆するように中空のダクト状に形成されており、液体噴射口１４ａが設けられている側の端部に気体噴射口１６ａが設けられ、所望の箇所に気体供給口１６ｂが設けられている。

液体噴射部１４の液体供給口１４ｂは、導管(図示せず)を介して液体供給源(図示せず)に連結されている。また、気体噴射部１６の気体供給口１６ｂは、導管(図示せず)を介して気体供給源(図示せず)に連結されている。なお、図２では、１個の気体供給口１６ｂが図示されているが、複数個の気体供給口１６ｂを設けてもよい。

火葬炉用バーナー装置１０はまた、２流体噴霧ノズル１２の液体噴射口１４ａおよび気体噴射口１６ａの側に、中心軸線Ｘ‐Ｘ上に配置されたキャップ１８を備えている。

キャップ１８は、周壁１８ａによって全体として円筒形の形状に形成されている。キャップ１８には、周壁１８ａに１個又は複数個（図２では１個のみ図示）の二次空気流入口１８ｂが設けられており、二次空気流入口１８ｂは、導管(図示せず)を介して二次空気供給源(図示せず)に連結されている。また、キャップ１８には、２流体噴霧ノズル１２の位置する側と反対側に、中央に開口１８ｃ１をもつ隔壁１８ｃが設けられている。隔壁１８ｃは、２流体噴霧ノズル１２の側が中心軸線Ｘ‐Ｘに対してほぼ直交するように形成され、２流体噴霧ノズル１２と反対の側が開口１８ｃ１から離れるに従って徐々に径が拡大する円錐形状又は多角角錐形状をなすように形成されている。なお、２流体噴霧ノズル１２の先端と隔壁１８ｃの開口１８ｃ１との距離Ｄ１（図１参照）は、約２ｍｍ〜約１５ｍｍとすることが好ましい。

火葬炉用バーナー装置１０はさらに、キャップ１８の先端の側に、キャップ１８から所定間隔Ｄ２（図１参照）へだてた箇所に配置されたフレームホルダ２０を備えている。フレームホルダ２０は、２流体噴霧ノズル１２の各々の中心軸線Ｘ‐Ｘの中間線Ｙ‐Ｙ（図１参照）が中心Ｃに位置するように配置されるのが好ましい。また、間隔Ｄ２は、約０ｍｍ〜約１０ｍｍとするのが好ましい。

フレームホルダ２０は、中央の開口２０ａが設けられ、キャップ１８の開口１８ｃ１から噴射される油霧と空気が時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すような形状に形作られた複数の孔２０ｂが設けられた板によって形成されている。

図３および図４を参照して、フレームホルダ２０の孔２０ｂの形状について説明する。孔２０ｂは、図３（ａ）に示されるように（図３（ａ）では、孔２０ｂを明瞭に示すため、フレームホルダ２０の外形線は省略されている）、フレームホルダ２０の中心Ｃから延びた放射状線Ｌ１〜Ｌ１６に対して鋭角度αをなす矩形の正面形状を有している。孔２０ｂはまた、図３（ｃ）に示されるように、フレームホルダ２０の板厚方向に鋭角度βだけ傾斜した横断面形状を有している。このような孔２０ｂの形状により、キャップ１８の開口１８ｃ１から噴射される油霧と空気が孔２０ｂから一方向に旋回して吹き出すこととなる。

図３（ａ）に示される孔２０ｂの数は１６個であるが、１５個以下にしてもよいし、１７個以上にしてもよい。また、孔２０ｂは、矩形形状ではなく、弧状形状にしてもよい（図４（ａ）参照）。また、孔２０ｂの横断面形状を板厚方向に鋭角度βだけ傾斜させる代わりに、フレームホルダ２０を形成する板の一方の面又は両方の面に、鋭角度βだけ傾斜させた、そらせ板２０ｂ１を設けてもよい（図４（ｂ）〜図４（ｄ）参照）。さらに、孔２０ｂの傾斜角度を−αにしてもよい（図４（ｅ）参照）。この場合には、油霧と空気は他方向に旋回して吹き出す。なお、図３および図４に示される孔２０ｂの形状は、単なる例示にすぎず、油霧と空気を時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出させることができるものであれば、他の形状を採用してもよい。

図５は、本発明の火葬炉用バーナー装置１０が設置された火葬炉を模式的に示した図である。図５に示されるように、火葬炉に向かって開放した空気ガイドチューブの先端部分に並置された２基の２流体噴霧ノズル１２が設置されている。そして、２流体噴霧ノズル１２の液体噴射部１４に燃料油又は燃料ガスが供給され、２流体噴霧ノズル１２の気体噴射部１６に噴霧用空気又は酸水素ガスが供給され、キャップ１８に二次空気又は酸水素ガスが供給されるようになっている。なお、図６において、参照符号２２、２４は、ガスバーナー、燃焼空気送風機をそれぞれ示している。

次に、以上のように構成された火葬炉用バーナー装置１０の作動について説明する。まず２流体噴霧ノズル１２の液体噴射部１４の液体噴射口１４ａから燃料油を供給するとともに、２流体噴霧ノズル１２の気体噴射部１６の気体噴射口１６ａから噴霧用空気を高速で噴射する。すると、燃料油が微細な霧状になって噴射される。このようにして噴射された霧（以下「油霧」という）に含まれる空気は、霧を完全に燃焼させるのに必要な量の５〜１０％程度である。

２流体噴霧ノズル１２の先端には、キャップ１８が配置されているため、油霧が噴射されると、エゼクタ効果により、二次空気流入口１８ｂを介してキャップ１８内に二次空気が吸引される。これにより、吸引された二次空気が油霧と混合されるため、油霧の不完全燃焼が防止される。なお、キャップ１８の開口１８ｃ１は、２流体噴霧ノズル１２から噴射される油霧が支障なく通過することができるような寸法を有している。

キャップ１８の開口１８ｃ１から噴射された油霧／二次空気が、フレームホルダ２０の開口２０ａおよび孔２０ｂを通過して、時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出されると、図６のＺ箇所で示されるような酸素不足領域がなくなり、油粒子全体に火炎を形成させることができる。これにより、未燃粒子の発生を防止し、火炎温度を上げて、焼却時間を短縮することができる。また、火炎長を長くして足元まで焼却できるので、未燃部分が生じにくくなり、作業性の向上を期待することができる。火葬炉用バーナー装置１０では、２基の２流体噴霧ノズル１２の吐出量を適当に調節することにより、１４００度の火炎温度を得ることができる。

本発明者の行った実験によれば、従来のバーナー装置での焼却時間が７０分〜８０分であったものが、上記の２基の２流体噴霧ノズル１２を備えた火葬炉用バーナー装置１０での焼却時間は５０分であった。これにより、火葬炉用バーナー装置１０に使用により、焼却時間が従来の６割〜７割程度に短縮されることが分かった。

前記実施の形態では、２基の２流体噴霧ノズル１２を備えた形態に関連して説明されているが、２流体噴霧ノズル１２の設置基数を１基にしてもよい。１基の２流体噴霧ノズル１２を備えた火葬炉用バーナー装置１０は、２基の２流体噴霧ノズル１２を備えた火葬炉用バーナー装置１０と比較すると、焼却時間が長くなる傾向にあるが、フレームホルダ２０を設けて、油霧／空気が旋回して吹き出すように構成することにより、従来のバーナー装置よりも焼却時間を短くすることができる。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、専ら火葬炉用のバーナー装置に関連して説明されているが、本発明のバーナー装置を焼却炉用として用いてもよい。また、前記実施の形態では、噴射される燃料として油が用いられているが、気体（ガス）燃料を用いてもよい。また、前記実施の形態では、中心軸線上に配置された液体噴出部と液体噴出部の周囲に配置された気体噴出部とを有する型式の２流体噴霧ノズルが示されているが、他の形式の２流体噴霧ノズル（例えば、中央の液体噴出部の外周に複数の気体噴出用スリットを設けたノズル）を使用してもよい。さらに、図示されているフレームホルダの開口２０ａの形状、寸法や孔２０ｂの形状、寸法、個数などは、例示的なものにすぎず、図示したもの以外の形状、寸法、個数を採用してもよい。

１０ 火葬炉用バーナー装置
１２ ２流体噴霧ノズル
１４ 液体噴射部
１４ａ 液体噴射口
１４ｂ 液体供給口
１６ 気体噴射部
１６ａ 気体噴射口
１６ｂ 気体供給口
１８ キャップ
１８ａ 周壁
１８ｂ 二次空気流入口
１８ｃ 隔壁
１８ｃ１ 開口
２０ フレームホルダ
２０ａ 開口
２０ｂ 孔
２０ｂ１ そらせ板
２２ ガスバーナー
２４ 燃焼空気送風機

Claims (3)

1. 火葬炉又は焼却炉用バーナー装置であって、
   中心軸線上に配置された先端に噴射口が設けられた液体噴出部および液体噴出部の周囲に配置された気体噴出部を有し、並置された２基の２流体噴霧ノズルと、
   前記噴射口の側に、前記中心軸線上に配置され、周壁によって円筒形の形状に形成されたキャップと、
   前記キャップの前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、所定間隔へだてて中心軸線上に配置されたフレームホルダとを備え、
   前記キャップには、前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、中央に開口が設けられ、前記２流体噴霧ノズルから離れるに従って径が徐々に拡大する円錐形又は多角錐形状をなすように形成された隔壁が設けられており、
   前記キャップの周壁に１又は複数の空気流入口が設けられており、
   前記フレームホルダには、中央に設けられた開口と、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すような形状に形作られた複数の孔とが設けられ、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が前記孔から時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すように構成されている、
   ことを特徴とする装置。
2. 火葬炉又は焼却炉用バーナー装置であって、
   中心軸線上に配置された先端に噴射口が設けられた液体噴出部および液体噴出部の周囲に配置された気体噴出部を有する２流体噴霧ノズルと、
   前記噴射口の側に、前記中心軸線上に配置され、周壁によって円筒形の形状に形成されたキャップと、
   前記キャップの前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、所定間隔へだてて中心軸線上に配置されたフレームホルダとを備え、
   前記キャップには、前記２流体噴霧ノズルの位置する側と反対側に、中央に開口が設けられ、前記２流体噴霧ノズルから離れるに従って径が徐々に拡大する円錐形又は多角錐形状をなすように形成された隔壁が設けられており、
   前記キャップの周壁に１又は複数の空気流入口が設けられており、
   前記フレームホルダには、中央に設けられた開口と、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すような形状に形作られた複数の孔とが設けられ、前記キャップの前記開口から噴射される油霧と空気が前記孔から時計回り又は反時計回りに旋回して吹き出すように構成されている、
   ことを特徴とする装置。
3. 前記フレームホルダの前記複数の孔の各々が、前記フレームホルダの中心から延びた各放射状線に対して鋭角度αをなす矩形又は弧状の正面形状を有し、かつ、前記フレームホルダの板厚方向に鋭角度βだけ傾斜した横断面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載された装置。

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