JP5412818B2 - 燃焼器 - Google Patents
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Description
このような燃焼器によれば、消炎距離以下とされた開口部によって第1配管に火炎が伝播することが防止され、かつ、適度な燃焼用ガスの供給を行うことによって第2配管内部の極めて狭い燃焼領域にて燃焼用ガスを安定して燃焼させることができる。
なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
図1及び図2は、本実施形態の燃焼器100の概略構成を模式的に示した図であり、図1が斜視図、図2が断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態の燃焼器100は、同心円状に配置された第1配管1と、第2配管2と、第3配管3とを備えた、いわゆる三重管構造を有している。
そして、当該第1配管1の閉塞端1a近傍の周面には複数の貫通孔が形成されており、当該貫通孔は、第1配管1内部の流体を第1配管1の外部に噴出する噴出孔1bとされている。
そして、当該第2配管2の閉塞端2a近傍の周面には複数の貫通孔が形成されており、当該貫通孔は、第2配管2内部の流体を第2配管2の外部に噴出する噴出孔2bとされている。
また、第2配管2の噴出孔2bは、第1配管1の噴出孔1bに対して貫通方向において重なるように形成されており、第1配管1の噴出孔1bと同数設けられている。さらに、本実施形態において第2配管2の噴出孔2bの開口面積は、第1配管1の噴出孔1bの開口面積よりも広く設定されている。
この燃料流路10は、閉塞端1aと反対側から第1配管1の内部に供給された燃料G1を閉塞端1a側に導くと共に噴出孔1bを介して燃料を自らの外部に噴出する。
なお、燃料G1としては、例えばメタンガスやプロパンガス等を用いることができる。
この空気流路20は、閉塞端2aと反対側から第1配管1と第2配管2との間に供給された空気G2を閉塞端2a側に導くと共に噴出孔2bを介して空気G2を自らの外部に噴出する。
この排気ガス流路30は、燃焼領域Rで混合気が燃焼されることによって生じた燃焼ガスG3を閉塞端3aと反対側に導いて自らの外部に排出する。
なお、以下の説明においては、不図示の着火装置によって既に混合気への着火が行われ、排気ガス流路30内の燃焼領域Rにおいて混合気が燃焼されている状態であるものとして説明する。
この際、燃焼ガスG3の熱が第2配管2を介して空気流路20を流れる空気G2に伝熱されることによって空気G2を加熱し、さらには第1配管1を介して燃料流路10を流れる燃料G1に伝熱されることによって燃料G1を加熱する。中でも、燃焼ガスG3と第2配管2のみを隔てて流れる空気G2に多くの熱が伝熱されて、空気G2が特に加熱される。
したがって、噴出孔1bから噴出された燃料G1と、噴出孔2bから噴出された空気G2とは、排気ガス流路30に供給される過程において急速に混合されて高温の混合気となり、排気ガス流路30の燃焼領域Rに供給される。
そして、燃焼領域Rに供給された燃料G1と空気G2とは、予め燃焼領域Rに存在する火炎に触れることによって燃焼する。
そして、本実施形態の燃焼器100においては、燃焼ガスG3の熱によって燃料流路10内部の燃料G1及び空気流路20内部の空気G2を加熱すると共に、燃料流路10から噴出される燃料G1と空気流路20から噴出される空気G2とを排気ガス流路30にて混合して混合気とする。
このため、第1配管1と第2配管2との位置関係が熱伸縮によって変化した場合であっても、第1配管1の噴出孔1bと第2配管2の噴出孔2bとを貫通方向に常に重ねておくことが可能となる。
なお、第1配管1と第2配管2とは、主に延在方向に熱伸縮する。このため、例えば、第2配管2の噴出孔2bの形状を、上記延在方向に長い長孔とすることによって、不必要に第2配管2の噴出孔2bの開口面積が増大することを防止することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
このため、燃料G1と空気G2との混合をより促進させることが可能となり、燃焼領域Rにおける混合気のより安定した燃焼を実現することが可能となる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本第3実施形態の説明においても、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
さらに、第1配管1の噴出孔1bが第2配管2の閉塞端2aよりも第1配管1の閉塞端1a側に形成されている。
このため、より確実に排気ガス流路30以外の領域で混合気が存在することを防止することができ、より確実に排気ガス流路30以外での燃焼が生じることを防止することができる。
当該構成によれば、第2配管2の閉塞端2aと第3配管3の閉塞端3aとの間の空間に混合気が生じるため、例えば、第2配管2の閉塞端2aと第3配管3の閉塞端3aとの間の空間において、混合気に対する着火を行うことが可能となる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本第4実施形態の説明においても、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第1配管1の内部を空気流路、第1配管1と第2配管2との間の空間を燃料流路とすることもできる。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば酸化剤として純酸素ガスを用いたり、空気と異なる酸素分圧の酸素含有ガスを用いても良い。
Claims (7)
- 燃料の流路であると共に自らの外部に前記燃料を噴出可能な燃料流路と、酸化剤の流路であると共に自らの外部に前記酸化剤を噴出可能な酸化剤流路と、前記燃料と前記酸化剤とが混合された混合気を燃焼させる燃焼領域を有すると共に該燃焼によって生じた燃焼ガスの排気流路となる排気ガス流路とを備え、
前記燃焼ガスの熱によって前記燃料流路内部の前記燃料及び前記酸化剤流路内部の前記酸化剤の少なくともいずれかを加熱すると共に、前記燃料流路から噴出される前記燃料と前記酸化剤流路から噴出される酸化剤とを前記排気ガス流路にて混合して前記混合気とし、
一端が閉塞端とされた第1配管と、該第1配管を囲うと共に前記第1配管の閉塞端側の一端が閉塞端とされる第2配管と、該第2配管を囲うと共に前記第1配管の閉塞端側の一端が閉塞端とされる第3配管とを備え、
前記第1配管の内部が前記燃料流路及び前記酸化剤流路の一方とされ、
前記第1配管と前記第2配管との間の空間が前記燃料流路及び前記酸化剤流路の他方とされ、
前記第2配管と前記第3配管との間の空間が前記排気ガス流路とされている
ことを特徴とする燃焼器。 - 前記第1配管が噴出孔を備え、前記第2配管が前記第1配管の前記噴出孔に対して貫通方向において重ねて形成される噴出孔を備えることを特徴とする請求項1記載の燃焼器。
- 前記第2配管の前記噴出孔の開口面積が、前記第1配管の前記噴出孔の開口面積よりも広いことを特徴とする請求項2記載の燃焼器。
- 前記第1配管の前記閉塞端が前記第2配管の前記閉塞端に接合され、前記第1配管の前記噴出孔と前記第2配管の前記噴出孔との位置関係がずれないように前記第1配管の熱伸縮を吸収する吸収手段を備えることを特徴とする請求項2記載の燃焼器。
- 前記第1配管の前記噴出孔にエジェクタノズルが設置されていることを特徴とする請求項2〜4いずれか一項に記載の燃焼器。
- 前記第1配管の前記閉塞端が前記第2配管の前記閉塞端より前記第3配管の前記閉塞端側に位置するように前記第1配管が前記第2配管から突出され、
前記第1配管及び前記第2配管が噴出孔を備え、前記第1配管の前記噴出孔が前記第2配管の前記閉塞端よりも前記第1配管の前記閉塞端側に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の燃焼器。 - 前記第1配管の周面と前記第2配管の前記閉塞端との境界領域に少なくとも離散的に隙間が形成されていることを特徴とする請求項6記載の燃焼器。
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