WO2021024511A1 - アンモニアの燃焼方法及びアンモニアの燃焼システム - Google Patents

アンモニアの燃焼方法及びアンモニアの燃焼システム Download PDF

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WO2021024511A1
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combustion
gas
hydrogen gas
combustion chamber
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光宏 泉
功 楠原
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株式会社セイブ・ザ・プラネット
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00—Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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    • F23C2900/99011—Combustion process using synthetic gas as a fuel, i.e. a mixture of CO and H2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00—Fuels
    • F23N2239/04—Gaseous fuels

Definitions

  • the present invention relates to a flame-retardant ammonia combustion method and an ammonia combustion system.
  • ammonia is a flame-retardant fuel and has a characteristic that it is harder to ignite (ignite) and has a slower combustion rate than carbon-based fuels.
  • the energy required to ignite the carbon-based fuel is about 80 mJ to 120 mJ, whereas the energy required to ignite the ammonia gas is about 400 mJ to 600 mJ.
  • the laminar combustion rate of ammonia gas is about 7 times slower than the laminar combustion rate of carbon-based fuels (for example, general hydrocarbon-based fuels such as methane gas and propane gas).
  • Patent Document 1 In this flame-retardant ammonia gas-fueled combustion system, unburned ammonia gas and nitrogen oxides are generated due to incomplete combustion of the fuel. Therefore, various techniques for efficiently burning ammonia gas have been proposed (for example, Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide an ammonia combustion method capable of efficiently initially igniting ammonia gas and stably continuing combustion of ammonia gas even after ignition. To do.
  • the combustion method according to the present invention is a combustion method of ammonia in which ammonia gas is burned in a combustion chamber, in which a step of separating and generating hydrogen gas from ammonia gas and the separated and generated hydrogen gas are supplied to the combustion chamber.
  • the step includes a step of igniting and discharging the hydrogen gas supplied to the combustion chamber to burn the hydrogen gas, and a step of igniting the ammonia gas in the combustion chamber from the burned hydrogen gas.
  • the combustion method of the present invention first, hydrogen gas is burned to warm the combustion chamber to some extent, then flame-retardant ammonia gas is supplied, and the combustion is transferred to the ammonia gas supplied from the burned hydrogen gas. Therefore, since the highly combustible hydrogen gas is first burned and the burned hydrogen gas ignites the ammonia gas, the ammonia gas can be efficiently initially ignited and the combustion of the ammonia gas is stable even after ignition. It will be possible to continue.
  • the combustion method of one embodiment further includes a step of supplying the ammonia gas into the combustion chamber.
  • the combustion energy can be easily changed by adjusting the amount of ammonia gas supplied to the combustion chamber, which is necessary for various combustions of automobile or motorcycle engines, high heat furnaces, biomass, etc. It is possible to easily adjust to the energy that becomes.
  • the ammonia gas is supplied to the combustion chamber when the temperature in the combustion chamber reaches a predetermined temperature.
  • the temperature in the combustion chamber is heated to a predetermined temperature, it is possible to efficiently perform initial ignition with ammonia gas.
  • the step of detecting the combustion state information indicating the combustion state of the ammonia gas and the supply amount of the hydrogen gas to the combustion chamber are adjusted based on the detected combustion state information. Further includes steps to do.
  • the supply amount of hydrogen gas can be quickly adjusted according to the combustion state of ammonia gas, so that the combustion of ammonia gas can be continued stably more efficiently.
  • the combustion state information is information on the output of the turbine using the ion current based on the ions generated by the combustion of the ammonia gas or the energy generated by the combustion of the ammonia gas.
  • the combustion state of ammonia gas is grasped based on the ion current generated by the ions generated by the combustion of ammonia gas or the output of the turbine using the energy generated by the combustion of ammonia gas. Therefore, since the combustion state of ammonia gas can be grasped more reliably, wasteful consumption of hydrogen gas can be further suppressed.
  • the ammonia gas in the step of separating and generating hydrogen gas from the ammonia gas, is reformed by the dielectric barrier discharge to separate and generate the hydrogen gas.
  • the combustion method of the present invention does not require a separate hydrogen gas, so that the cost can be reduced.
  • the combustion method of the present invention is an ammonia combustion method in which an ammonia gas is burned in a combustion chamber, the step of separating and generating hydrogen gas from the ammonia gas, and the combustion of the separated and generated hydrogen gas.
  • a step of supplying the gas into the chamber, a step of igniting and discharging the hydrogen gas supplied into the combustion chamber to burn the hydrogen gas, and a mixed gas obtained by mixing the separately generated hydrogen gas and the ammonia gas are introduced into the combustion chamber. It includes a step of supplying and a step of igniting the supplied mixed gas from the burned hydrogen gas.
  • hydrogen gas is first burned to warm the combustion chamber to some extent, and then the gas is first transferred to a mixed gas in which flame-retardant ammonia gas and highly flammable hydrogen gas are mixed. It is possible to transfer the fire more efficiently than to transfer the fire only to the gas.
  • the combustion method of one embodiment further includes a step of reducing the proportion of hydrogen gas in the mixed gas after the mixed gas is ignited.
  • the combustion state of ammonia gas can be brought to a more stable combustion state as compared with the case where only the highly flame-retardant ammonia gas is transferred to the fire, so that the combustion of ammonia gas is more stable. It is possible to continue stably.
  • the combustion system of the present invention is a combustion system that burns the input ammonia gas in the combustion chamber, and is individually provided for the first pipe for supplying the ammonia gas to the combustion chamber and the first pipe.
  • the first valve provided in the combustion chamber, the reformer that separates and generates hydrogen gas from the ammonia gas, the second pipe that supplies the separately generated hydrogen gas to the combustion chamber, and the second pipe individually.
  • the second valve provided, the ignition plug that ignites and discharges the hydrogen gas supplied to the combustion chamber to burn the hydrogen gas, the opening and closing of the first and second valves, and the ignition and discharge of the ignition plug are controlled. It is equipped with a control means.
  • the control means for controlling the ignition operation of the spark plug controls the opening and closing of the valve that supplies hydrogen gas and ammonia gas into the combustion chamber. Therefore, in the technique of efficiently burning ammonia gas, a control device for opening and closing the valve is not required separately, so that it is possible to suppress an increase in manufacturing cost.
  • control means first opens the second valve, starts the ignition discharge to burn the hydrogen gas, and controls to open the first valve after the hydrogen gas is burned.
  • the combustion system of the present invention first, hydrogen gas is burned to warm the combustion chamber to some extent, and then flame-retardant ammonia gas is supplied, and the combustion is transferred to the ammonia gas supplied from the burned hydrogen gas. Therefore, since the highly combustible hydrogen gas is first burned and the burned hydrogen gas ignites the ammonia gas, the ammonia gas can be efficiently initially ignited and the combustion of the ammonia gas is stable even after ignition. It will be possible to continue.
  • the combustion system of one embodiment further includes a temperature sensor that detects the temperature in the combustion chamber, and the control means raises the temperature to a predetermined temperature based on the temperature in the combustion chamber detected by the temperature sensor.
  • hydrogen gas is first burned to warm the combustion chamber to some extent, and then the gas is first transferred to a mixed gas in which flame-retardant ammonia gas and highly flammable hydrogen gas are mixed. It is possible to transfer the fire more efficiently than to transfer the fire only to the gas.
  • the combustion system of one embodiment further includes a combustion state detecting means for detecting the combustion state information indicating the combustion state of ammonia gas in the combustion chamber, and the control means is the combustion state information detected by the combustion state detecting means.
  • the amount of the hydrogen gas supplied to the combustion chamber is controlled based on the above.
  • the supply amount of hydrogen gas can be quickly adjusted according to the combustion state of ammonia gas, so that the combustion of ammonia gas can be continued stably more efficiently.
  • the combustion state information is information on the output of the turbine using the ion current based on the ions generated by the combustion of the ammonia gas or the energy generated by the combustion of the ammonia gas.
  • the combustion state of ammonia gas is grasped based on the ion current of ions generated by the combustion of ammonia gas or the output of the turbine using the energy generated by the combustion of ammonia gas. Therefore, since the combustion state of ammonia gas can be grasped more reliably, wasteful consumption of hydrogen gas can be further suppressed.
  • control means reforms ammonia gas by controlling the dielectric barrier discharge in the reformer to separate and generate hydrogen gas.
  • the dielectric barrier discharge that reforms the first fuel to produce a second fuel having higher flammability than the first fuel is controlled. Is possible. Therefore, in the above-mentioned technique for efficiently burning ammonia gas, a control device for generating a dielectric barrier discharge is not required separately for the generation of the required hydrogen gas, so that an increase in manufacturing cost is suppressed. It becomes possible.
  • the combustion method according to the present invention first, hydrogen gas is burned to warm the combustion chamber to some extent, and then flame-retardant ammonia gas is supplied and transferred to the ammonia gas supplied from the burned hydrogen gas. , Ammonia gas can be efficiently initially ignited, and combustion of ammonia gas can be stably continued even after ignition.
  • FIG. 5 is a time-axis waveform diagram showing a change in the amount of hydrogen gas and ammonia gas mixed with time in the mixer 10 of FIG. 4 having the same elapsed time axis as that of FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a partially cutaway side view of the combustion system 2 according to the embodiment of the present invention and its peripheral components.
  • the combustion system 2 of FIG. 1 is made of tubular heat-resistant glass or stainless steel, and has a combustion chamber 4 for internally burning the charged fuel and a circular input port for feeding the fuel into the combustion chamber 4. 22, a swirl (swivel vane) 23 located in the inlet 22 and provided in the combustion chamber 4, a fuel tank 12a for storing highly flame-retardant ammonia gas (first fuel), and a dielectric barrier.
  • a reformer 13 which is a hydrogen generator that reforms ammonia gas by discharge to generate hydrogen gas (second fuel) having higher flammability than the ammonia gas and supplies it into the combustion chamber 4, and the modification.
  • a fuel tank 12c for storing the hydrogen gas generated by the pawn chamber 13, an air compressor 12b for supplying air as an oxidizing agent, and valves 21a to 21d for adjusting the supply amounts of ammonia gas, hydrogen gas, and air, respectively.
  • a pilot burner 14 supported by the bottom 18 of the combustion chamber 4, an ignition plug 7 for igniting the pilot burner 14 in the vicinity of the pilot burner 14, an ignition operation of the ignition plug 7, and a dielectric barrier in the reformer 13. It is configured to include a control device 1 which is a control means for controlling both discharges and opening and closing of valves 21a to 21d.
  • the combustion system 2 described above is a combustion system that burns the input ammonia gas in the combustion chamber 4, and is a first pipe that supplies the ammonia gas into the combustion chamber 4 and a valve provided in the first pipe.
  • 21a a reformer 13 that separates and generates hydrogen gas from ammonia gas
  • a second pipe that supplies the separately generated hydrogen gas into the combustion chamber 4
  • a valve 21b provided in the second pipe, and combustion.
  • It is configured to include an ignition plug 7 that ignites and discharges hydrogen gas supplied into the chamber 4 to burn the hydrogen gas, and a control device 1 that controls opening and closing of valves 21a and 21b and ignition and discharge of the ignition plug 7.
  • the valve 21a is provided separately from the first pipe
  • the valve 21b is provided separately from the second pipe.
  • the spark plug 7 of FIG. 1 has a release electrode 7a having a hook-shaped tip and a ground electrode 7b having a hook-shaped tip, and the release electrode 7a and the ground electrode 7b are from the bottom 18 to the combustion chamber 4. Each is formed so as to project inward.
  • a high voltage was applied to the release electrode 7a from the control device 1, and as a result, a spark was generated between the tip of the release electrode 7a and the tip of the ground electrode 7b, and was ejected from the pilot burner 14. The hydrogen gas is ignited.
  • the combustion system 2 of FIG. 1 includes a combustion state detecting means (not shown) for detecting combustion state information indicating a combustion state of ammonia gas in the combustion chamber 4 in the combustion chamber 4.
  • a combustion state detecting means for detecting combustion state information indicating a combustion state of ammonia gas in the combustion chamber 4 in the combustion chamber 4.
  • the above-mentioned combustion state detecting means may be an ion current detecting unit (not shown) that detects an ion current generated by combustion of ammonia gas.
  • the control device 1 calculates the ion current value by controlling the ion current detection unit to detect the ion current, and controls the opening and closing of the valves 21a to 21d based on the calculated ion current value.
  • This ion current detection unit includes an application electrode and a ground electrode, exists in the vicinity of the application electrode, and attracts ions generated by combustion to the application electrode to generate an ion current. That is, the more ions generated by combustion, the larger the ion current flows.
  • the ion current value is calculated by detecting the voltage proportional to the ion current, and the combustion state of ammonia gas, which is difficult to see, is grasped based on the calculated ion current value, and the combustion of ammonia gas is stabilized. It becomes possible to control so as to continue.
  • the combustion method in the combustion system 2 includes a step of measuring the correlation between the parameter representing the combustion state of the ammonia gas and the ion current and setting a reference range of the ion current, and a step of continuously burning the ammonia gas.
  • the above-mentioned combustion state detecting means may be configured to detect output information such as the rotation speed of the turbine using energy generated by combustion of ammonia gas.
  • the control device 1 determines that the ammonia gas has reached the optimum combustion state based on the output information of the turbine as the combustion state information detected by the combustion state detecting means, the control device 1 enters the hydrogen gas combustion chamber 4. Is configured to stop the supply of.
  • the combustion system 2 of FIG. 1 is provided with a temperature sensor (not shown) for measuring the radiant temperature of the flame in the combustion chamber 4.
  • the temperature sensor is configured to be located outside the flame surface of the flame in the combustion chamber 4, the temperature data measured by the temperature sensor is transmitted to the control device 1, and the control device 1 is based on the temperature data. Controls the opening and closing of valves 21a to 21d.
  • the combustion chamber 4 of FIG. 1 has a tubular heat-resistant glass or stainless steel body 25 elongated in the direction of gravity X, a lid 20 covering the upper opening of the body 25, and a lower side of the body 25. It is configured to include a bottom 18 covering the opening.
  • a circular input port 22 for sending flame-retardant ammonia gas into the combustion chamber 4 is provided at the central portion (central portion) of the bottom portion 18 of FIG.
  • an output port 24 for ejecting a flame is provided at the center of the lid portion 20 of FIG.
  • the swirl 23 is supported by the bottom 18 of the combustion chamber 4 near the center when the combustion chamber 4 is cut horizontally.
  • Ammonia gas is sent into the combustion chamber 4 as a swirling airflow S1 through the swirl 23.
  • the ammonia gas sends the ammonia gas having a predetermined concentration into the combustion chamber 4 as the swirling airflow S1 by adjusting the valve 21 connected to the fuel tank 12a and the valve 21 connected to the air compressor 12b. It becomes possible.
  • the swirling airflow S1 flowing from the inlet 22 travels upward while swirling and spreading along the inner wall (inner peripheral surface) of the combustion chamber 4. Ammonia gas in the central portion of the combustion chamber 4 is pulled by this flow, and in the central portion of the combustion chamber 4, the ammonia gas flows from the bottom to the top while forming a spiral shape.
  • a plurality of pilot burners 14 are arranged in the outer region of the swirl 23. Specifically, a plurality of pilot burners 14 are arranged concentrically with respect to the swirl 23 in the vicinity of the inner wall of the combustion chamber 4 at equal pitches in the circumferential direction so as to surround the peripheral edge portion of the input port 22 (peripheral portion of the swirl 23). It ejects hydrogen gas, which is more combustible than ammonia gas.
  • the hydrogen gas can send hydrogen gas having a predetermined concentration to each pilot burner 14 by adjusting the valve 21b connected to the reformer 13 and the valve 21d connected to the air compressor 12b. It becomes.
  • the reformer 13 of FIG. 1 faces a dielectric defining an ammonia gas flow path, a high-voltage electrode arranged in contact with the dielectric, and the high-voltage electrode with the dielectric interposed therebetween, and is grounded and grounded.
  • a bipolar pulse waveform is applied to the hydrogen separation film that functions as an electrode, the hydrogen flow path that derives the hydrogen separated by the hydrogen separation film, and the high-voltage electrode, and between the hydrogen separation film and the high-voltage electrode. It is configured with a high-voltage power supply that generates a dielectric barrier discharge.
  • the discharge action between the hydrogen separation membrane and the high-voltage electrode makes it possible to separate and generate hydrogen gas from ammonia gas in high yield. That is, the reformer 13 in FIG. 1 is a plasma type hydrogen generator.
  • FIG. 2 is a block diagram showing components of the ignition system 11 including the control device 1 of FIG.
  • the ignition system 11 of FIG. 2 includes an ignition plug 7, a dielectric barrier discharge reactor 8 arranged in the reformer 13 to generate a dielectric barrier discharge to weaken molecular bonds, and ignition operation of the spark plug 7. It is configured to include a control device 1 which is a control means for controlling a dielectric barrier discharge.
  • the discharge electrode 7a of the spark plug 7 and the dielectric barrier discharge reactor 8 are electrically connected.
  • the control device 1 of FIG. 2 includes an ignition coil drive circuit 30, an ignition coil 5, and a battery 6 which is a power supply unit in which the negative terminal of the negative electrode is grounded.
  • the ignition coil 5 includes a primary coil L1, a secondary coil L2, and an iron core.
  • One end of the primary coil L1 is connected to one end of the secondary coil L2 and the + side terminal of the positive electrode of the battery 6, and the other end of the primary coil L1 is an insulating gate described later via a terminal for primary current input. It is connected to the collector terminal of a bipolar transistor (hereinafter, simply referred to as "IGBT") 31.
  • the other end of the secondary coil L2 is electrically connected to the spark plug 7 and the dielectric barrier discharge reactor 8.
  • the ignition coil drive circuit 30 includes a current detection unit 40 that detects a voltage corresponding to the primary current I1 flowing through the primary coil L1, an IGBT 31 that is a switching element, and a drive unit 32 that controls the switching operation of the IGBT 31. It is composed of. Further, the current detection unit 40 includes a power supply 42 having a reference voltage Vref, a comparator 41, and a resistor 43 for detecting the current flowing through the IGBT 31. Here, one end of the resistor 43 is connected to the emitter terminal E of the IGBT 31, and the other end of the resistor 43 is grounded.
  • the comparator 41 inputs the value of the voltage difference across the resistor 43 (detection voltage corresponding to the primary current I1 flowing through the primary coil L1) corresponding to the current I1 flowing through the IGBT 31 to the non-inverting input terminal, and inputs the value of the reference voltage Vref. Is input to the inverting input terminal.
  • the comparator 41 compares the value of the voltage difference across the resistor 43 with the reference voltage Vref, generates the comparison result signal CO, and outputs the signal CO to the drive unit 32.
  • the comparator 41 when the voltage difference across the resistor 43 is larger than the reference voltage Vref, the comparator 41 outputs a high level signal (H) as the comparison result signal CO, and the voltage difference across the resistor 43 is equal to or less than the reference voltage Vref.
  • the low level signal (L) is output as the comparison result signal CO.
  • the drive unit 32 includes a CPU that performs control processing and arithmetic processing related to combustion control, various memories that store and hold data and programs required for combustion control, and the like, and responds to combustion parameters based on the processing results of the CPU.
  • a pulse signal having a predetermined pulse width is generated as an ignition signal S, and energization or cutoff of the IGBT 31 is controlled based on the ignition signal S.
  • the drive unit 32 controls the voltage of the control terminal of the IGBT 31 based on the comparison result signal CO so that the primary current I1 does not exceed a predetermined threshold value. That is, the current detection unit 40 functions as an overcurrent protection circuit.
  • various memories include a non-volatile recording medium such as a hard disk (HDD), a flash memory, and a solid state drive (SSD).
  • combustion system 2 configured as described above will be described below.
  • the combustion process by the combustion system 2 is executed by being controlled by the control device 1.
  • valves 21a to 21d are first closed (step S100).
  • a dielectric barrier discharge is generated in the dielectric barrier discharge reactor 8 to separate and generate hydrogen gas from ammonia gas (step S101).
  • the valve 21b is controlled to be opened, and highly combustible hydrogen gas is sent to each pilot burner 14 to ignite the hydrogen gas (step S102).
  • the hydrogen gas ejected from each pilot burner 14 is ignited by the spark plug 7 and controlled to form a pilot flame.
  • the highly flame-retardant ammonia gas can be raised to a temperature at which it is easy to burn.
  • step S103 when the control device 1 determines that the temperature in the combustion chamber 4 has risen to a predetermined temperature, the control device 1 controls to gradually open the valve 21a (step S103).
  • highly flame-retardant ammonia gas is sent into the combustion chamber 4 as a swirling airflow S1 via the swirl 23.
  • the pilot flame of each pilot burner 14 is transferred to ammonia gas to form a premixed flame, and the flame is ejected from the output port 24. That is, the ammonia gas supplied from the burning hydrogen gas into the combustion chamber 4 is ignited (step S104).
  • the control device 1 detects an ion current value and controls the valve 21b to close based on the detected ion current value (step S105). That is, when the control device 1 determines that the highly flame-retardant ammonia gas has reached the optimum combustion state based on the ion current value, the control device 1 stops the supply of hydrogen gas into the combustion chamber 4. Here, it becomes possible to stably continue the combustion of ammonia gas.
  • FIG. 3 is a time-axis waveform diagram showing changes in the flow rates of hydrogen gas ejected from the pilot burner 14 of FIG. 1 and ammonia gas ejected from the swirl 23 of FIG. 1 with respect to time t.
  • hydrogen gas starts to be ejected from each pilot burner 14 at a flow rate f1
  • the hydrogen gas is ignited and controlled to be burned.
  • the hydrogen gas ejected from each pilot burner 14 is ignited by the spark plug 7, and a pilot flame is formed.
  • the flow rate f of the hydrogen gas is controlled so as to gradually decrease so as to become zero when the ammonia gas reaches a stable combustion state.
  • the effect of "forming a flame by ammonia to stably burn ammonia” includes the effect of reducing the combustion fluctuation, which is a state in which the fuel changes the combustion state, and further, the combustion is intermittent. It also includes the effect of reducing the combustion vibration, which is a phenomenon that causes the entire device to vibrate due to the pulsation of the combustion gas pressure caused by the pulsation.
  • the combustion method first, hydrogen gas is burned to warm the combustion chamber to some extent, then flame-retardant ammonia gas is supplied, and the combustion is transferred to the ammonia gas supplied from the burned hydrogen gas. Therefore, the ammonia gas can be efficiently initially ignited, and the combustion of the ammonia gas can be stably continued even after the ignition.
  • Embodiment 2 In the above-described embodiment, it is difficult to first burn hydrogen gas to warm the inside of the combustion chamber 4 to some extent, then supply flame-retardant ammonia gas and transfer the combustion to the supplied ammonia gas from the burned hydrogen gas. It was configured so that highly flammable ammonia gas could be efficiently guided to the optimum combustion state.
  • the fire transfer destination from the burned hydrogen gas is a mixed gas (mixed gas) of ammonia gas and hydrogen gas. With this configuration, it becomes possible to more efficiently lead the highly flame-retardant ammonia gas to the optimum combustion state.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a partially cutaway side view of the combustion system 2A according to the second embodiment of the present invention and its peripheral components.
  • the combustion system 2A of FIG. 4 includes a control device 1A instead of the control device 1 and is a mixer that mixes hydrogen gas and ammonia gas separated and generated by the reformer 13. It is characterized by further including a valve 21e for adjusting the supply amount of the mixed gas from the mixer 10 to the combustion chamber, and a valve 21f for adjusting the supply amount of hydrogen gas from the fuel tank 12c to the mixer 10.
  • the control device 1A of FIG. 4 adjusts the mixing amount of ammonia gas and hydrogen gas in the mixer 10 by further controlling the opening and closing of the valves 21e and 21f as compared with the control device 1 of FIG. Is different.
  • combustion system 2A The operation of the combustion system 2A according to the second embodiment configured as described above will be described below.
  • the combustion process by the combustion system 2A is executed by being controlled by the control device 1A.
  • valves 21a to 21f are first controlled to be closed (step S200).
  • a dielectric barrier discharge is generated in the dielectric barrier discharge reactor 8 to separate and generate hydrogen gas from ammonia gas (step S201).
  • step S201 a dielectric barrier discharge is generated in the dielectric barrier discharge reactor 8 to separate and generate hydrogen gas from ammonia gas
  • step S202 when the valve 21b is controlled to be opened, highly combustible hydrogen gas is sent to each pilot burner 14 to ignite the hydrogen gas (step S202).
  • the hydrogen gas ejected from each pilot burner 14 is ignited by the spark plug 7 and controlled to form a pilot flame.
  • the highly flame-retardant ammonia gas can be raised to a temperature at which it is easy to burn.
  • step S203 when the control device 1 determines that the temperature in the combustion chamber 4 has risen to a predetermined temperature, the control device 1 controls the valves 21a and 21f to be gradually opened (step S203). As a result, the mixing amount of the hydrogen gas and the ammonia gas in the mixer 10 is adjusted so that the mixing amount is as shown in FIG. 6 described later. Then, the control device 1A controls so that the valve 21e is gradually opened (step S204). As a result, the highly flame-retardant mixed gas is sent into the combustion chamber 4 as a swirling airflow S1 via the swirl 23. Here, the pilot flame of each pilot burner 14 is transferred to the mixed gas to form a premixed flame, and the flame is ejected from the output port 24. That is, the mixed gas supplied from the burning hydrogen gas into the combustion chamber 4 is ignited (step S205).
  • the control device 1A detects an ion current value and controls the valve 21b to close based on the detected ion current value (step S206). That is, when the control device 1A determines that the highly flame-retardant mixed gas has reached the optimum combustion state based on the ion current value, the supply of hydrogen gas into the combustion chamber 4 is stopped and the valve 21f is closed. It is controlled to close, and the mixing amount of hydrogen gas in the mixer 10 is adjusted to be zero. At this time, since the mixing amount of hydrogen gas in the mixed gas is zero, the fuel being burned is only ammonia gas. That is, it is possible to stably continue the combustion of ammonia gas.
  • FIG. 5 is a time-axis waveform diagram showing changes in the flow rates of the hydrogen gas ejected from the pilot burner 14 of FIG. 4 and the mixed gas ejected from the swirl 23 of FIG. 4 with respect to time t.
  • hydrogen gas starts to be ejected from each pilot burner 14 at a flow rate f1
  • the hydrogen gas is ignited and controlled to be burned.
  • the hydrogen gas ejected from each pilot burner 14 is ignited by the spark plug 7, and a pilot flame is formed.
  • the flow rate f of the hydrogen gas is controlled so as to gradually decrease so as to become zero when the mixed gas reaches a stable combustion state.
  • FIG. 6 is a time-axis waveform diagram showing a change in the mixing amount of hydrogen gas and ammonia gas with respect to time in the mixer 10 of FIG. 4 having the same elapsed time axis as that of FIG.
  • time t 0
  • the mixing amount of ammonia gas is increased and the mixing amount of hydrogen gas is decreased with the passage of time.
  • time t2 the process proceeds to the next steady combustion step S.
  • the mixed amount of hydrogen gas in the mixed gas becomes zero, and only ammonia gas is ejected from the swirl 23.
  • the combustion method first, hydrogen gas is burned to warm the combustion chamber to some extent, then a mixed gas of ammonia gas and hydrogen gas is supplied, and the mixed gas supplied from the burned hydrogen gas is supplied.
  • the initial ignition can be efficiently performed by the ammonia gas, and the combustion of the ammonia gas can be stably continued even after the ignition.
  • ammonia has been used as the flame-retardant fuel, but the present invention is not limited to this.
  • an ammonia compound or another flame-retardant fuel may be used as the flame-retardant fuel, and other substances such as carbon-based compounds may be mixed using them as a main raw material. That is, in the present invention, the first fuel is modified by a combustion chamber in which the input fuel is burned internally, a swirl provided in the combustion chamber to send the first fuel into the combustion chamber as a swirling airflow, and a dielectric barrier discharge.
  • Ignite a reformer that produces a second fuel that is more combustible than the first fuel, a pilot burner that ejects a second fuel that is more combustible than the first fuel into the combustion chamber, and a pilot burner.
  • the spark plug and the control device for controlling the ignition operation of the spark plug are provided, and the control device can also be applied to a combustion system for controlling the dielectric barrier discharge in the reformer.
  • the drive unit 32 controls energization or interruption of the IGBT 31 by using a CPU that performs control processing and arithmetic processing related to combustion control held in various memories, data and programs required for combustion control, and the like.
  • the present invention is not limited to this.
  • the drive unit 32 may be configured to control energization or shutoff of the IGBT 31 based on the voltage of the battery 6 and at least one of the voltages between the primary coil L1 and the IGBT 31 which is a switching element. Good. Even in this case, the same effect as that of the present embodiment can be obtained.
  • the voltage across the secondary coil L2 is a value obtained by multiplying the voltage across the primary coil L1 by the turns ratio, so that the value of the voltage across the secondary coil L2 can be easily set. It becomes possible to grasp.
  • the secondary coil L2 is configured to directly supply energy to the reformer 13 and the spark plug 7, but the present invention is not limited to this.
  • a Zener diode or a resistor may be connected between the secondary coil L2 and the discharge electrode 7a of the spark plug 7, or between the secondary coil L2 and the dielectric barrier discharge reactor 8. It may be configured to have a Zener diode or resistor connected to it. Even in this case, the same effect as that of the present embodiment can be obtained. Further, as compared with the present embodiment, it is possible to adjust the energy supplied from the secondary coil L2 to the reformer 13 and the spark plug 7.
  • control device 1 is configured to stop the supply of hydrogen gas when it is determined that the ammonia gas has reached the optimum combustion state based on the combustion state.
  • control device 1 may be configured to adjust the supply amount of hydrogen gas based on the combustion state of ammonia gas.
  • the supply amount of hydrogen gas can be quickly adjusted according to the combustion state of ammonia gas, so that the combustion of ammonia gas can be continued more efficiently and stably. It becomes possible.

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Abstract

アンモニアガスを燃焼室４内で燃焼させるアンモニアの燃焼方法であって、アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップと、前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室４内に供給するステップと、前記燃焼室４内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させるステップと、前記燃焼した水素ガスから前記燃焼室４内のアンモニアガスに着火されるステップとを含む。

Description

アンモニアの燃焼方法及びアンモニアの燃焼システム
　本発明は難燃性のアンモニアの燃焼方法及びアンモニアの燃焼システムに関する。
　近年、二酸化炭素の排出量削減に要求に伴い、炭素系の燃料に代わる燃料として、燃焼しても二酸化炭素を排出しないアンモニアガスへの期待が高まっている。一方で、アンモニアは、難燃性燃料であって、炭素系の燃料と比較すると、点火（着火）しにくく燃焼速度が遅いという特性を有している。具体的には、炭素系燃料を点火するのに必要とするエネルギーが８０ｍＪから１２０ｍＪ程度であるのに対して、アンモニアガスを点火するには４００ｍＪから６００ｍＪ程度のエネルギーが必要となる。そして、アンモニアガスの層流燃焼速度は、炭素系燃料（例えばメタンガスやプロパンガスなどの一般的な炭化水素系燃料）の層流燃焼速度よりも約７倍程度遅い。
　この難燃性のアンモニアガスを燃料とする燃焼システムでは、燃料の不完全燃焼により、未燃のアンモニアガスや窒素酸化物が生成される。そこで、アンモニアガスを効率よく燃焼させるための技術が種々提案されている（例えば特許文献１）。 
特開２０１０－１５９７０５号公報
　しかしながら、アンモニアガス等の難燃性燃料を燃焼させる場合には、現在広く使用されている炭素系の燃料を燃焼させる場合と比較すると、アンモニアガスへの初期着火が困難であり着火した後においてもアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが困難であるという問題があった。
　本発明の目的は上記の問題点を解決し、アンモニアガスに効率的に初期着火させることが可能となり着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能なアンモニアの燃焼方法を提供することにある。
　本発明に係る燃焼方法は、アンモニアガスを燃焼室内で燃焼させるアンモニアの燃焼方法であって、アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップと、前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給するステップと、前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させるステップと、前記燃焼した水素ガスから前記燃焼室内のアンモニアガスに着火されるステップとを含む。
　この発明の燃焼方法では、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスを供給し、燃焼した水素ガスから供給されたアンモニアガスに火移りさせる。従って、先ず燃焼性の高い水素ガスを燃焼させ、該燃焼した水素ガスからアンモニアガスに着火させるので、アンモニアガスに効率的に初期着火させることができ着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給するステップをさらに含む。
　この発明の燃焼方法では、燃焼室内に供給するアンモニアガスの量を調整することにより燃焼エネルギーを容易に変更することができるので、自動車または自動二輪車のエンジン、高熱炉、バイオマスなどの各種燃焼に必要となるエネルギーへと容易に調整することが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記燃焼室内の温度が所定の温度となるときに前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給する。
　この発明の燃焼方法では、燃焼室内の温度を所定の温度となるまで温めるので、アンモニアガスにより効率的に初期着火させることが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記アンモニアガスの燃焼状態を示す燃焼状態情報を検出する検出するステップと、前記検出された燃焼状態情報に基づいて前記水素ガスの前記燃焼室内への供給量を調整するステップとをさらに含む。
　この発明の燃焼方法では、アンモニアガスの燃焼状態に応じて迅速に水素ガスの供給量を調整することができるので、さらに効率的にアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記燃焼状態情報は、前記アンモニアガスの燃焼により発生するイオンに基づくイオン電流または前記アンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に関する情報である。
　この発明の燃焼方法では、アンモニアガスの燃焼により発生するイオンによるイオン電流又はアンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に基づいてアンモニアガスの燃焼状態を把握する。従って、より確実にアンモニアガスの燃焼状態を把握することができるので、水素ガスの無駄な消費をより抑制することが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップにおいて、誘電体バリア放電によりアンモニアガスを改質して水素ガスを分離生成する。
　この発明の燃焼方法では、別途水素ガスを必要としないので、コストを削減することができる。
　別の局面では、本発明の燃焼方法は、アンモニアガスを燃焼室内で燃焼させるアンモニアの燃焼方法であって、アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップと、前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給するステップと、前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させるステップと、前記分離生成された水素ガスとアンモニアガスとを混合した混合気体を前記燃焼室内に供給するステップと、前記燃焼した水素ガスから前記供給された混合気体に着火されるステップと、を含む。
　この発明の燃焼方法では、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスと燃焼性の高い水素ガスとを混合させた混合気体に先ず火移りさせるので、アンモニアガスのみに火移りさせるよりもより効率的に火移りさせることが可能となる。
　一実施形態の燃焼方法では、前記混合気体に着火された後に、前記混合気体における水素ガスの割合を減少させるステップをさらに含む。
　この発明の燃焼方法では、難燃性の高いアンモニアガスのみに火移りさせるのと比較すると、アンモニアガスの燃焼状態をより安定な燃焼状態へともっていくことができるので、アンモニアガスの燃焼をより安定して継続させることが可能となる。
　別の局面では、本発明の燃焼システムは、投入されたアンモニアガスを燃焼室内で燃焼させる燃焼システムであって、前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給する第１配管と、前記第１配管に個別に設けられた第１バルブと、前記アンモニアガスから水素ガスを分離生成する改質器と、前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給する第２配管と、前記第２配管に個別に設けられた第２バルブと、前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させる点火プラグと、前記第１及び第２バルブの開閉並びに前記点火プラグの点火放電を制御する制御手段と、を備えている。
　この発明の燃焼システムでは、点火プラグの点火動作を制御する制御手段が燃焼室内に水素ガス及びアンモニアガスを供給するバルブの開閉を制御する。従って、アンモニアガスを効率良く燃焼させる技術において、バルブを開閉する制御装置を別途必要とすることがないので、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
　一実施形態の燃焼システムでは、制御手段は、先ず第２バルブを開き、前記点火放電を開始して前記水素ガスを燃焼させ、該水素ガス燃焼後に第１バルブを開くように制御する。
　この発明の燃焼システムでは、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスを供給し、燃焼した水素ガスから供給されたアンモニアガスに火移りさせる。従って、先ず燃焼性の高い水素ガスを燃焼させ、該燃焼した水素ガスからアンモニアガスに着火させるので、アンモニアガスに効率的に初期着火させることができ着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　一実施形態の燃焼システムでは、前記燃焼室内の温度を検出する温度センサをさらに備え、前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃焼室内の温度に基づいて所定の温度まで上昇させる。
　この発明の燃焼システムでは、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスと燃焼性の高い水素ガスとを混合させた混合気体に先ず火移りさせるので、アンモニアガスのみに火移りさせるよりもより効率的に火移りさせることが可能となる。
　一実施形態の燃焼システムでは、前記燃焼室内におけるアンモニアガスの燃焼状態を示す燃焼状態情報を検出する燃焼状態検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記燃焼状態検出手段により検出された燃焼状態情報に基づいて前記水素ガスの前記燃焼室内への供給量を調整するように制御する。
　この発明の燃焼システムでは、アンモニアガスの燃焼状態に応じて迅速に水素ガスの供給量を調整することができるので、さらに効率的にアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　一実施形態の燃焼システムでは、前記燃焼状態情報は、前記アンモニアガスの燃焼により発生するイオンに基づくイオン電流または前記アンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に関する情報である。
　この発明の燃焼システムでは、アンモニアガスの燃焼により発生するイオンによるイオン電流又はアンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に基づいてアンモニアガスの燃焼状態を把握する。従って、より確実にアンモニアガスの燃焼状態を把握することができるので、水素ガスの無駄な消費をより抑制することが可能となる。
　一実施形態の燃焼システムでは、前記制御手段は、前記改質器内における前記誘電体バリア放電を制御することによりアンモニアガスを改質して水素ガスを分離生成する。
　この発明の燃焼システムでは、点火プラグの点火動作を制御する制御手段において、第１燃料を改質して第１燃料よりも燃焼性が高い第２燃料を生成する誘電体バリア放電を制御することが可能となる。従って、上述したアンモニアガスを効率良く燃焼させる技術において、必要とする水素ガスの生成に誘電体バリア放電を発生させるための制御装置を別途必要とすることがないので、製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
　本発明に係る燃焼方法によれば、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスを供給し、燃焼した水素ガスから供給されたアンモニアガスに火移りさせるので、アンモニアガスに効率的に初期着火させることが可能となり着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
本発明の実施形態１に係る燃焼システム２の一部切り欠き側面図及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。 図１の制御装置１を備えた点火システム１１の構成要素を示すブロック図である。 図１のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図１のスワラ２３から噴出されるアンモニアガスそれぞれの時間ｔに対する流量の変化を示す時間軸波形図である。 本発明の実施形態２に係る燃焼システム２Ａの一部切り欠き側面図及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。 図４のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図４のスワラ２３から噴出される混合気体それぞれの時間ｔに対する流量の変化を示す時間軸波形図である。 図５と経過時間軸を共通にし、図４の混合器１０における時間に対する水素ガス及びアンモニアガスの混合量の変化を示す時間軸波形図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。
実施形態１．
　図１は本発明の実施形態に係る燃焼システム２の一部切り欠き側面図及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図１の燃焼システム２は、筒状の耐熱ガラス製又はステンレス製であって、投入された燃料を内部で燃焼させる燃焼室４と、該燃焼室４内に燃料が送り込まれる円形状の投入口２２と、該投入口２２に位置し、燃焼室４内に設けられたスワラ（旋回羽根）２３と、難燃性の高いアンモニアガス（第１燃料）を格納する燃料タンク１２ａと、誘電体バリア放電によりアンモニアガスを改質して、該アンモニアガスよりも燃焼性が高い水素ガス（第２燃料）を生成して燃焼室４内に供給する水素生成装置である改質器１３と、該改質器１３により生成された水素ガスを格納する燃料タンク１２ｃと、酸化剤である空気を供給するエアコンプレッサ１２ｂと、アンモニアガス、水素ガス及び空気の供給量をそれぞれ調整するバルブ２１ａ～２１ｄと、燃焼室４の底部１８に支持されるパイロットバーナ１４と、該パイロットバーナ１４近傍にはパイロットバーナ１４を点火する点火プラグ７と、該点火プラグ７の点火動作及び改質器１３での誘電体バリア放電の双方を制御するとともにバルブ２１ａ～２１ｄの開閉も制御する制御手段である制御装置１とを備えて構成される。
　上述した燃焼システム２は、投入されたアンモニアガスを燃焼室４内で燃焼させる燃焼システムであって、アンモニアガスを燃焼室４内に供給する第１配管と、該第１配管に設けられたバルブ２１ａと、アンモニアガスから水素ガスを分離生成する改質器１３と、分離生成された水素ガスを燃焼室４内に供給する第２配管と、該第２配管に設けられたバルブ２１ｂと、燃焼室４内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させる点火プラグ７と、バルブ２１ａ、２１ｂの開閉並びに点火プラグ７の点火放電を制御する制御装置１とを備えて構成される。ここで、バルブ２１aは第１配管とは個別に設けられており、バルブ２１ｂは第２配管とは個別に設けられている。
　図１の点火プラグ７は、先端部が鉤状である放電極７ａと、先端部が鉤状である接地電極７ｂとを有し、放電極７ａ及び接地電極７ｂは底部１８から燃焼室４の内部に突出するようにそれぞれ形成されている。なお、放電極７ａには、制御装置１から高電圧が印加され、これにより、放電極７ａの先端部と接地電極７ｂの先端部との間に火花が発生し、パイロットバーナ１４から噴出された水素ガスに点火される。
　また、図１の燃焼システム２は、燃焼室４内におけるアンモニアガスの燃焼状態を示す燃焼状態情報を検出する燃焼状態検出手段（図示せず）を燃焼室４内に備える。ここで、制御装置１は燃焼状態検出手段により検出された燃焼状態情報に基づいてアンモニアガスが最適な燃焼状態に到達したと判断すると、水素ガスの燃焼室４内への供給を停止するように構成される。
　例えば、上述した燃焼状態検出手段はアンモニアガスの燃焼により生じるイオン電流を検出するイオン電流検出部（図示せず）であってもよい。ここで、制御装置１はイオン電流検出部がイオン電流を検出するように制御してイオン電流値を算出し、該算出されたイオン電流値に基づいてバルブ２１ａ～２１ｄの開閉を制御する。このイオン電流検出部は、印加電極と接地電極とを含み、印加電極の周辺に存在し、燃焼により発生したイオンを印加電極に引き寄せることによりイオン電流を発生させる。すなわち、燃焼により発生したイオンが多いほど、大きなイオン電流が流れる。なお、このイオン電流に比例した電圧を検出することによりイオン電流値を算出し、該算出されたイオン電流値に基づいて、可視し難いアンモニアガスの燃焼状態を把握し、アンモニアガスの燃焼を安定して継続させるように制御することが可能となる。
　なお、この燃焼システム２における燃焼方法では、アンモニアガスの燃焼状態を表すパラメータとイオン電流との相関を計測してイオン電流の基準範囲を設定するステップを備え、アンモニアガスを継続して燃焼させるステップにおいて、イオン電流検出部で検出されたイオン電流をこの基準範囲内とすることで、最適な燃焼状態を維持することができる。
　また、上述した燃焼状態検出手段は、アンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの回転数などの出力情報を検出するように構成されてもよい。この場合には、制御装置１は燃焼状態検出手段により検出された燃焼状態情報としてタービンの出力情報に基づいてアンモニアガスが最適な燃焼状態に到達したと判断すると、水素ガスの燃焼室４内への供給を停止するように構成される。
　さらに、図１の燃焼システム２は、燃焼室４内に火炎の輻射温度を測定する温度センサ（図示せず）を備える。ここで、温度センサは、燃焼室４内の火炎の火炎面の外部に位置するように構成され、温度センサにより測定された温度データは制御装置１に送信され制御装置１は温度データに基づいてバルブ２１ａ～２１ｄの開閉を制御する。
　図１の燃焼室４は、重力方向Ｘに細長い筒状の耐熱ガラス製又はステンレス製の胴部２５と、該胴部２５の上側開口部を覆う蓋部２０と、該胴部２５の下側開口部を覆う底部１８とを備えて構成される。図１の底部１８の中央部（中心部）には、難燃性のアンモニアガスが燃焼室４内に送り込まれる円形状の投入口２２が設けられる。また、図１の蓋部２０の中央部には炎が噴出する出力口２４が設けられている。
　スワラ２３は、燃焼室４を水平に切断したときの中心部付近で燃焼室４の底部１８に支持されている。このスワラ２３は介してアンモニアガスが燃焼室４内に旋回気流Ｓ１として送り込まれる。ここで、アンモニアガスは燃料タンク１２ａに接続されたバルブ２１と、エアコンプレッサ１２ｂに接続されたバルブ２１とを調整することにより、所定の濃度のアンモニアガスを燃焼室４内に旋回気流Ｓ１として送り込むことが可能となる。なお、投入口２２から流れ込んだ旋回気流Ｓ１は、旋回しながら燃焼室４の内壁（内周面）に沿うように広がりつつ上方に進む。燃焼室４の中央部分のアンモニアガスは、この流れに引っ張られ、燃焼室４の中央部分では、アンモニアガスは渦巻き状となりながら、下方から上方に流れる。
　また、パイロットバーナ１４は、スワラ２３の外部領域に複数配設される。詳細には、パイロットバーナ１４は、スワラ２３に対して同心で投入口２２の周縁部（スワラ２３の周縁部）を取り囲むように円周方向に等ピッチで燃焼室４の内壁近傍に複数配設されており、アンモニアガスよりも燃焼性が高い水素ガスを噴出する。ここで、水素ガスは改質器１３に接続されたバルブ２１ｂと、エアコンプレッサ１２ｂに接続されたバルブ２１ｄとを調整することにより、所定の濃度の水素ガスを各パイロットバーナ１４に送り込むこと
が可能となる。
　図１の改質器１３は、アンモニアガス流路を規定する誘電体と、該誘電体に接して配置される高電圧電極と、誘電体を挟んで高電圧電極に対向し、アースされて接地電極として機能する水素分離膜と、該水素分離膜が分離した水素を導出する水素流路と、高電圧電極に対して、両極性パルス波形を印加し、水素分離膜と高電圧電極との間で誘電体バリア放電を発生させる高電圧電源とを備えて構成されている。ここで、水素分離膜と高電圧電極との間の放電作用によって、アンモニアガスから水素ガスを高収率に分離生成することが可能となる。すなわち、図１の改質器１３はプラズマ方式の水素生成装置である。
　図２は図１の制御装置１を備えた点火システム１１の構成要素を示すブロック図である。図２の点火システム１１は、点火プラグ７と、改質器１３内に配置され、誘電体バリア放電を発生させて分子結合を弱くさせる誘電体バリア放電リアクタ８と、点火プラグ７の点火動作及び誘電体バリア放電を制御する制御手段である制御装置１とを備えて構成される。ここで、点火プラグ７の放電極７ａと誘電体バリア放電リアクタ８とは電気的に接続されている。
　図２の制御装置１は、点火コイル用駆動回路３０と、点火コイル５と、負極の－側端子が接地された電源部であるバッテリー６とを備えて構成される。点火コイル５は、一次コイルＬ１と、二次コイルＬ２と、鉄心とを備えて構成される。一次コイルＬ１の一端は、二次コイルＬ２の一端と、バッテリー６の正極の＋側端子に接続されており、一次コイルＬ１の他端は、一次電流入力用端子を介して、後述する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（以下、単に「ＩＧＢＴ」と称す。）３１のコレクタ端子に接続されている。二次コイルＬ２の他端は、点火プラグ７及び誘電体バリア放電リアクタ８に電気的に接続される。
　点火コイル用駆動回路３０は、一次コイルＬ１に流れる一次電流Ｉ１に応じた電圧を検出する電流検出部４０と、スイッチング素子であるＩＧＢＴ３１と、該ＩＧＢＴ３１のスイッチング動作を制御する駆動部３２とを備えて構成される。また、電流検出部４０は、基準電圧Ｖｒｅｆを有する電源４２と、比較器４１と、ＩＧＢＴ３１に流れる電流を検出する抵抗４３とを備えて構成される。ここで、抵抗４３の一端はＩＧＢＴ３１のエミッタ端子Ｅに接続され、抵抗４３の他端は接地されている。
　比較器４１は、ＩＧＢＴ３１に流れる電流Ｉ１に相当する抵抗４３の両端電圧差（一次コイルＬ１に流れる一次電流Ｉ１に応じた検出電圧）の値を非反転入力端子に入力し、基準電圧Ｖｒｅｆの値を反転入力端子に入力する。ここで、比較器４１は、抵抗４３の両端電圧差と、基準電圧Ｖｒｅｆとの値を比較して当該比較結果信号ＣＯを発生して駆動部３２に出力する。すなわち、比較器４１は、抵抗４３の両端電圧差が基準電圧Ｖｒｅｆよりも大きいときは比較結果信号ＣＯとしてハイレベル信号（Ｈ）を出力し、抵抗４３の両端電圧差が基準電圧Ｖｒｅｆ以下であるときは比較結果信号ＣＯとしてローレベル信号（Ｌ）を出力する。 
　駆動部３２は、燃焼制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵや燃焼制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種メモリなどを含み、ＣＰＵの処理結果に基づき、燃焼パラメータに応じた所定のパルス幅を有するパルス信号を点火信号Ｓとして生成し、該点火信号Ｓに基づいて、ＩＧＢＴ３１の通電または遮断を制御する。また、駆動部３２は、比較結果信号ＣＯに基づいて、一次電流Ｉ１が所定のしきい値を超えないように、ＩＧＢＴ３１の制御端子の電圧を制御する。すなわち、電流検出部４０は、過電流保護回路として機能する。ここで、各種メモリには、ハードディスク（ＨＤＤ）、フラッシュメモリ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）のような不揮発性の記録媒体などが含まれる。
　以上のように構成された燃焼システム２の動作について以下に説明する。ここで、燃焼システム２による燃焼処理は制御装置１により制御されることにより実行される。
　図１の燃焼システム２の燃焼処理が開始されると、先ずバルブ２１ａ～２１ｄが閉じられる（ステップＳ１００）。次に、誘電体バリア放電リアクタ８において誘電体バリア放電を発生させてアンモニアガスから水素ガスを分離生成する（ステップＳ１０１）。次に、バルブ２１ｂを開放するように制御し、燃焼性の高い水素ガスを各パイロットバーナ１４に送り込み、この水素ガスを点火させる（ステップＳ１０２）。先ず、各パイロットバーナ１４から噴出された水素ガスを点火プラグ７により点火しパイロット火炎を形成するように制御する。これにより、燃焼室４内の冷えた空間がこのパイロット火炎により温められ難燃性の高いアンモニアガスが燃焼し易い温度まで上昇することが可能となる。
　次に、制御装置１が燃焼室４内の温度が所定の温度まで上昇したと判断すると、制御装置１はバルブ２１ａを徐々に開放するように制御する（ステップＳ１０３）。これにより、難燃性の高いアンモニアガスがスワラ２３を介して、燃焼室４内に旋回気流Ｓ１として送り込まれる。ここで、各パイロットバーナ１４のパイロット火炎からアンモニアガスに火移りし、予混合火炎を形成し、出力口２４から炎が噴出される。すなわち、燃焼している水素ガスから燃焼室４内に供給されたアンモニアガスに着火する（ステップＳ１０４）。
　次に、アンモニアガスが燃焼すると、制御装置１はイオン電流値を検出し、該検出されたイオン電流値に基づいて、バルブ２１ｂを閉じるように制御する（ステップＳ１０５）。すなわち、制御装置１はイオン電流値に基づいて、難燃性の高いアンモニアガスが最適な燃焼状態に到達したと判断すると、燃焼室４内への水素ガスの供給を停止する。ここで、アンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　また、図１のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図１のスワラ２３から噴出されるアンモニアガスそれぞれの流量の変化について以下に説明する。
　図３は図１のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図１のスワラ２３から噴出されるアンモニアガスそれぞれの時間ｔに対する流量の変化を示す時間軸波形図である。図３において、燃焼処理の開始時（時間ｔ＝０）では、各パイロットバーナ１４から水素ガスが流量ｆ１で噴出し始め、同時に水素ガスに点火させて燃焼させるように制御する。ここで、各パイロットバーナ１４から噴出された水素ガスが点火プラグ７により点火されてパイロット火炎が形成される。なお、水素ガスの流量ｆはアンモニアガスが安定した燃焼状態になるときにはゼロとなるように徐々に減少するように制御される。
　この水素ガスが燃焼し始め、燃焼室４内の温度が所定の温度まで上昇すると（時間ｔ＝ｔ１）、スワラ２３からアンモニアガスの流量ｆが徐々に増加するようにアンモニアガスが燃焼室４内に噴出される。ここで、各パイロットバーナ１４のパイロット火炎からアンモニアガスに火移りし、予混合火炎を形成し、出力口２４から炎が噴出される。アンモニアガスの燃焼状態が安定状態であると判断されると（時間ｔ＝ｔ２）、水素ガスの流量ｆがゼロとなると同時にアンモニアガスの流量ｆは水素ガスの初期流量ｆ１よりも大きい流量ｆ２となるように制御される。
　この構成により、先ずは燃焼性の高い水素ガスを燃焼させて円周方向において安定した火炎を形成した後に難燃性の高いアンモニアガスへの火移りの効率を向上させることにより、該アンモニアガスの燃焼をより安定させることが可能となる。従って、アンモニアガスの燃焼をより安定させることが可能となるので、難燃性の高いアンモニアガスによる火炎を形成させてより安定的にアンモニアガスを燃焼させることが可能となる。ここで、「アンモニアによる火炎を形成させて安定的にアンモニアを燃焼させる」という効果には、燃料が燃焼状態を変化させる状態である燃焼変動を小さくするという効果を含み、さらには、燃焼が間歇的に起こることによる燃焼ガス圧の脈動に起因する装置全体を震わせる現象である燃焼振動を小さくするという効果も含んでいる。
　以上の実施形態に係る燃焼方法によれば、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスを供給し、燃焼した水素ガスから供給されたアンモニアガスに火移りさせるので、アンモニアガスに効率的に初期着火させることが可能となり着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
実施形態２．
　上述した実施形態では、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室４内がある程度温まった後に、難燃性のアンモニアガスを供給し、燃焼した水素ガスから供給されたアンモニアガスに火移りさせることにより難燃性の高いアンモニアガスを最適な燃焼状態へと効率的に導くことができるように構成された。これに対して、本実施形態では、燃焼した水素ガスからの火移り先をアンモニアガスと水素ガスとの混合気体（混合ガス）とすることを特徴とする。この構成により、さらに難燃性の高いアンモニアガスをさらに効率的に最適な燃焼状態へと導くことが可能となる。
　図４は本発明の実施形態２に係る燃焼システム２Ａの一部切り欠き側面図及びその周辺の構成要素を示すブロック図である。図４の燃焼システム２Ａは、図１の燃焼システム２と比較すると、制御装置１の代わりに制御装置１Ａを備え、改質器１３により分離生成された水素ガスとアンモニアガスとを混合する混合器１０と、混合器１０から燃焼室への混合気体の供給量を調整するバルブ２１ｅと、燃料タンク１２ｃから混合器１０への水素ガスの供給量を調整するバルブ２１ｆをさらに備えたことを特徴とする。また、図４の制御装置１Ａは、図１の制御装置１と比較すると、バルブ２１ｅ，２１ｆの開閉をさらに制御することにより混合器１０内におけるアンモニアガスと水素ガスとの混合量を調整することが相違する。
　以上のように構成された実施形態２に係る燃焼システム２Ａの動作について以下に説明する。ここで、燃焼システム２Ａによる燃焼処理は制御装置１Ａにより制御されることにより実行される。
　図４の燃焼システム２Ａの燃焼処理が開始されると、先ずバルブ２１ａ～２１ｆを閉じるよう制御する（ステップＳ２００）。次に、誘電体バリア放電リアクタ８において誘電体バリア放電を発生させてアンモニアガスから水素ガスを分離生成する（ステップＳ２０１）。次に、バルブ２１ｂを開放するように制御すると、燃焼性の高い水素ガスが各パイロットバーナ１４に送り込み、この水素ガスを点火させる（ステップＳ２０２）。先ず、各パイロットバーナ１４から噴出された水素ガスを点火プラグ７により点火しパイロット火炎を形成するように制御する。これにより、燃焼室４内の冷えた空間がこのパイロット火炎により温められ難燃性の高いアンモニアガスが燃焼し易い温度まで上昇することが可能となる。
　次に、制御装置１が燃焼室４内の温度が所定の温度まで上昇したと判断すると、制御装置１は各バルブ２１ａ及び２１ｆそれぞれを徐々に開放するように制御する（ステップＳ２０３）。これにより、後述する図６に示すような混合量となるように、混合器１０内における水素ガスとアンモニアガスとの混合量が調整される。そして、制御装置１Ａがバルブ２１ｅを徐々に開放するように制御する（ステップＳ２０４）。これにより、難燃性の高い混合気体がスワラ２３を介して、燃焼室４内に旋回気流Ｓ１として送り込まれる。ここで、各パイロットバーナ１４のパイロット火炎から混合気体に火移りし、予混合火炎を形成し、出力口２４から炎が噴出される。すなわち、燃焼している水素ガスから燃焼室４内に供給された混合気体に着火する（ステップＳ２０５）。
　次に、混合気体が燃焼すると、制御装置１Ａはイオン電流値を検出し、該検出されたイオン電流値に基づいて、バルブ２１ｂを閉じるように制御する（ステップＳ２０６）。すなわち、制御装置１Ａはイオン電流値に基づいて、難燃性の高い混合気体が最適な燃焼状態に到達したと判断すると、燃焼室４内への水素ガスの供給を停止するとともに、バルブ２１ｆを閉じるように制御し、混合器１０内における水素ガスの混合量をゼロとなるように調整する。このとき、混合気体における水素ガスの混合量はゼロであるので、燃焼している燃料はアンモニアガスのみである。すなわち、アンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　また、図４のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図４のスワラ２３から噴出されるアンモニアガスそれぞれの流量の変化について以下に説明する。
　図５は図４のパイロットバーナ１４から噴出される水素ガス及び図４のスワラ２３から噴出される混合気体それぞれの時間ｔに対する流量の変化を示す時間軸波形図である。図５において、燃焼処理の開始時（時間ｔ＝０）では、各パイロットバーナ１４から水素ガスが流量ｆ１で噴出し始め、同時に水素ガスに点火させて燃焼させるように制御する。ここで、各パイロットバーナ１４から噴出された水素ガスが点火プラグ７により点火されてパイロット火炎が形成される。なお、水素ガスの流量ｆは混合気体が安定した燃焼状態になるときにはゼロとなるように徐々に減少するように制御される。
　この水素ガスが燃焼し始め、燃焼室４内の温度が所定の温度まで上昇すると（時間ｔ＝ｔ１）、スワラ２３から混合気体の流量ｆが徐々に増加するように混合気体が燃焼室４内に噴出される。ここで、各パイロットバーナ１４のパイロット火炎から混合気体に火移りし、予混合火炎を形成し、出力口２４から炎が噴出される。混合気体の燃焼状態が安定状態であると判断されると（時間ｔ＝ｔ２）、水素ガスの流量ｆがゼロとなると同時に混合気体の流量ｆは水素ガスの初期流量ｆ１よりも大きい流量ｆ２となるように制御される。
　図６は図５と経過時間軸を共通にし、図４の混合器１０における時間に対する水素ガス及びアンモニアガスの混合量の変化を示す時間軸波形図である。図６において、混合器１０内における水素ガスとアンモニアガスとの混合量は、燃焼処理の開始時（時間ｔ＝０）では、水素ガスの混合量をアンモニアガスの混合量よりも多くする。初期燃焼ステップＩでは、時間経過とともにアンモニアガスの混合量を増加させ、水素ガスの混合量を減少させる。混合気体の燃焼状態が安定状態と判断されると（時間ｔ２）、次の定常燃焼ステップＳに移行する。ここで、混合気体における水素ガスの混合量はゼロとなり、アンモニアガスのみがスワラ２３から噴出される。
　以上の実施形態に係る燃焼方法によれば、先ず水素ガスを燃焼させて燃焼室がある程度温まった後に、アンモニアガスと水素ガスとの混合気体を供給し、燃焼した水素ガスから供給された混合気体に火移りさせるので、実施形態１と比較すると、アンモニアガスにより効率的に初期着火させることができ着火した後もアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　上述した実施形態では、難燃性燃料としてアンモニアを用いて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、難燃性燃料としてアンモニア化合物や他の難燃性燃料を用いてもよく、さらに、それらを主原料として炭素系化合物などの他の物質が混合されていてもよい。すなわち、本発明は、投入された燃料が内部で燃焼される燃焼室と、燃焼室内に設けられ、第１燃料を燃焼室内に旋回気流として送り込むスワラと、誘電体バリア放電により第１燃料を改質して、第１燃料よりも燃焼性が高い第２燃料を生成する改質器と、燃焼室内に第１燃料よりも燃焼性が高い第２燃料を噴出するパイロットバーナと、パイロットバーナを点火する点火プラグと、点火プラグの点火動作を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、改質器内の誘電体バリア放電を制御する燃焼システムにおいても適用することが可能である。
　また、上述した実施形態では、各種メモリに保持されている燃焼制御に関する制御処理や演算処理を行うＣＰＵや燃焼制御に必要なデータやプログラム等を用いて駆動部３２はＩＧＢＴ３１の通電または遮断を制御するように構成されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、駆動部３２は、バッテリー６の電圧及び一次コイルＬ１とスイッチング素子であるＩＧＢＴ３１との間の電圧のうちの少なくとも一つの電圧に基づいてＩＧＢＴ３１の通電または遮断を制御するように構成されてもよい。この場合においても、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本実施形態と比較すると、二次コイルＬ２の両端間電圧は、一次コイルＬ１の両端間電圧に巻き数比を乗じた値となるので、二次コイルＬ２の両端間電圧の値を容易に把握することが可能となる。
　さらに、上述した実施形態では、二次コイルＬ２から改質器１３及び点火プラグ７に直接的にエネルギーを供給するように構成されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、二次コイルＬ２と点火プラグ７の放電極７ａとの間にツェナーダイオードまたは抵抗が接続されるように構成されてもよいし、もしくは二次コイルＬ２と誘電体バリア放電リアクタ８との間にツェナーダイオードまたは抵抗が接続されるように構成されてもよい。この場合においても、本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本実施形態と比較すると、二次コイルＬ２から改質器１３及び点火プラグ７に供給するエネルギーを調整することが可能となる。
　またさらに、上述した実施形態では、制御装置１は燃焼状態に基づいてアンモニアガスが最適な燃焼状態に到達したと判断したときには水素ガスの供給を停止するように構成されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御装置１はアンモニアガスの燃焼状態に基づいて水素ガスの供給量を調整するように構成されてもよい。この場合には、上述した実施形態と比較すると、アンモニアガスの燃焼状態に応じて迅速に水素ガスの供給量を調整することができるので、さらに効率的にアンモニアガスの燃焼を安定して継続させることが可能となる。
　本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　　　１，１Ａ　　　　制御装置
　　　２，２Ａ　　　　燃焼システム
　　　４　　　　　　　燃焼室
　　　５　　　　　　　点火コイル
　　　６　　　　　　　バッテリー
　　　７　　　　　　　点火プラグ
　　　８　　　　　　　誘電体バリア放電リアクタ
　　１０　　　　　　　混合器
　　１１　　　　　　　点火システム
　　１３　　　　　　　改質器
　　１４　　　　　　　パイロットバーナ
　　１８　　　　　　　底部
　　２０　　　　　　　蓋部
　　２１ａ～２１ｆ　　バルブ
　　２２　　　　　　　投入口
　　２３　　　　　　　スワラ
　　２４　　　　　　　出力口 

Claims (14)

  1. 　アンモニアガスを燃焼室内で燃焼させるアンモニアの燃焼方法であって、
    　アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップと、
    　前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給するステップと、
    　前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させるステップと、
    　前記燃焼した水素ガスから前記燃焼室内のアンモニアガスに着火されるステップと、
    　を含むアンモニアの燃焼方法。
  2. 　前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給するステップをさらに含む請求項１記載のアンモニアの燃焼方法。
  3. 　前記燃焼室内の温度が所定の温度となるときに前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給する請求項２記載のアンモニアの燃焼方法。
  4. 　前記アンモニアガスの燃焼状態を示す燃焼状態情報を検出する検出するステップと、
    　前記検出された燃焼状態情報に基づいて前記水素ガスの前記燃焼室内への供給量を調整するステップとをさらに含む請求項１～３のうちのいずれか１つに記載のアンモニアの燃焼方法。
  5. 　前記燃焼状態情報は、前記アンモニアガスの燃焼により発生するイオンに基づくイオン電流または前記アンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に関する情報である請求項４記載のアンモニアの燃焼方法。
  6. 　前記アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップにおいて、誘電体バリア放電によりアンモニアガスを改質して水素ガスを分離生成する請求項１～５のうちのいずれか１つに記載のアンモニアの燃焼方法。
  7. 　アンモニアガスを燃焼室内で燃焼させるアンモニアの燃焼方法であって、
    　アンモニアガスから水素ガスを分離生成するステップと、
    　前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給するステップと、
    　前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させるステップと、
    　前記分離生成された水素ガスとアンモニアガスとを混合した混合気体を前記燃焼室内に供給するステップと、
    　前記燃焼した水素ガスから前記供給された混合気体に着火されるステップと、
    　を含むアンモニアの燃焼方法。
  8. 　前記混合気体に着火された後に、前記混合気体における水素ガスの割合を減少させるステップをさらに含む請求項７記載のアンモニアの燃焼方法。
  9. 　投入されたアンモニアガスを燃焼室内で燃焼させる燃焼システムであって、
    　前記アンモニアガスを前記燃焼室内に供給する第１配管と、
    　前記第１配管に個別に設けられた第１バルブと、
    　前記アンモニアガスから水素ガスを分離生成する改質器と、
    　前記分離生成された水素ガスを前記燃焼室内に供給する第２配管と、
    　前記第２配管に個別に設けられた第２バルブと、
    　前記燃焼室内に供給された水素ガスに点火放電し該水素ガスを燃焼させる点火プラグと、
    　前記第１及び第２バルブの開閉並びに前記点火プラグの点火放電を制御する制御手段と、
    を備えたアンモニアの燃焼システム。
  10. 　前記制御手段は、先ず第２バルブを開き、前記点火放電を開始して前記水素ガスを燃焼させ、該水素ガス燃焼後に第１バルブを開くように制御する請求項９記載のアンモニアの燃焼システム。
  11. 　前記燃焼室内の温度を検出する温度センサをさらに備え、
    　前記制御手段は、前記温度センサにより検出された前記燃焼室内の温度に基づいて所定の温度まで上昇させる請求項９または１０記載のアンモニアの燃焼システム。
  12. 　前記燃焼室内におけるアンモニアガスの燃焼状態を示す燃焼状態情報を検出する燃焼状態検出手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記燃焼状態検出手段により検出された燃焼状態情報に基づいて前記水素ガスの前記燃焼室内への供給量を調整するように制御する請求項９～１１のうちのいずれか１つに記載のアンモニアの燃焼システム。
  13. 　前記燃焼状態情報は、前記アンモニアガスの燃焼により発生するイオンに基づくイオン電流または前記アンモニアガスの燃焼によるエネルギーを用いたタービンの出力に関する情報である請求項１２記載のアンモニアの燃焼システム。
  14. 　前記制御手段は、前記改質器内における前記誘電体バリア放電を制御することによりアンモニアガスを改質して水素ガスを分離生成する請求項９～１３のうちのいずれか１つに記載のアンモニアの燃焼システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115030840A (zh) * 2022-04-15 2022-09-09 哈尔滨工程大学 一种零排放的氨-氢发动机燃料喷射系统及运行方法
US20220290625A1 (en) * 2019-08-22 2022-09-15 Save The Planet Co., Ltd. Combustion apparatus that combusts fuel

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022145245A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 大陽日酸株式会社 無機質球状化粒子製造用バーナ及び無機質球状化粒子の製造方法、並びに無機質球状化粒子
WO2024039828A1 (en) * 2022-08-18 2024-02-22 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Method for heating a reformer with an ammonia-fired burner producing a stable flame

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05332152A (ja) * 1991-06-25 1993-12-14 Koji Korematsu アンモニア燃焼エンジン
JP2001073796A (ja) * 1999-09-02 2001-03-21 Denso Corp 内燃機関の可変サイクル制御装置
JP2009097421A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Toyota Central R&D Labs Inc エンジンシステム
JP2016130619A (ja) * 2015-01-15 2016-07-21 国立大学法人東北大学 低燃焼性燃料燃焼装置
CN107288780A (zh) * 2017-06-09 2017-10-24 厦门大学 带氨裂解装置的动力机构
WO2018092478A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 澤藤電機株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
JP2018096616A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 三菱日立パワーシステムズ株式会社 火力発電プラント、ボイラ及びボイラの改造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010082360A1 (ja) * 2009-01-14 2010-07-22 トヨタ自動車株式会社 エンジン

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05332152A (ja) * 1991-06-25 1993-12-14 Koji Korematsu アンモニア燃焼エンジン
JP2001073796A (ja) * 1999-09-02 2001-03-21 Denso Corp 内燃機関の可変サイクル制御装置
JP2009097421A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Toyota Central R&D Labs Inc エンジンシステム
JP2016130619A (ja) * 2015-01-15 2016-07-21 国立大学法人東北大学 低燃焼性燃料燃焼装置
WO2018092478A1 (ja) * 2016-11-18 2018-05-24 澤藤電機株式会社 燃料電池システムおよび燃料電池システムの運転方法
JP2018096616A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 三菱日立パワーシステムズ株式会社 火力発電プラント、ボイラ及びボイラの改造方法
CN107288780A (zh) * 2017-06-09 2017-10-24 厦门大学 带氨裂解装置的动力机构

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220290625A1 (en) * 2019-08-22 2022-09-15 Save The Planet Co., Ltd. Combustion apparatus that combusts fuel
US11754010B2 (en) * 2019-08-22 2023-09-12 Save The Planet Co., Ltd. Combustion apparatus that combusts fuel
CN115030840A (zh) * 2022-04-15 2022-09-09 哈尔滨工程大学 一种零排放的氨-氢发动机燃料喷射系统及运行方法
CN115030840B (zh) * 2022-04-15 2023-08-29 哈尔滨工程大学 一种零排放的氨-氢发动机燃料喷射系统及运行方法

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