(57)【要約】【課題】燃焼時に発生するＮＯｘの濃度の増大をより確実に抑制できる水素ガスバーナー装置を提供する。【解決手段】水素ガスバーナー装置１は、燃焼室１１側の先端に開口１２Ｂを備え、開口１２Ｂを介して燃焼室１１内へ水素ガスを供給する水素ガス管１２と、水素ガス管１２の側壁と所定距離だけ離間して水素ガス管１２を覆う管であり、水素ガス管１２の軸方向に沿って酸素含有ガスを流し、燃焼室１１内へ当該酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス管１３と、水素ガス管１２の側壁に設けられ、酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて当該酸素含有ガスの流路を狭める絞り機構１４と、を備える。【選択図】図１
2019044977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室側の先端に開口を備え、前記開口を介して前記燃焼室内へ水素ガスを供給する水素ガス管と、
前記水素ガス管の側壁と所定距離だけ離間して前記水素ガス管を覆う管であり、前記水素ガス管の軸方向に沿って酸素含有ガスを流し、前記燃焼室内へ前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス管と、
前記水素ガス管の前記側壁に設けられ、前記酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて前記酸素含有ガスの流路を狭める絞り機構と、
を備える、水素ガスバーナー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガスバーナー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、燃料ガスの一部と空気とを予め混合するとともに、残りの燃料ガスと、空気が混合された燃料ガスと、を燃焼室内に供給するガスバーナーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなガスバーナーは、当該バーナーの負荷が低い領域にある場合に、燃焼室内に供給される空気の量が減少するように制御される。そのため、燃焼室内の火炎がゆらいでしまい、局所的にホットスポットが発生し、燃焼時に発生するＮＯｘの濃度が増大してしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、燃焼時に発生するＮＯｘの濃度の増大をより確実に抑制できる水素ガスバーナー装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水素ガスバーナー装置は、燃焼室側の先端に開口を備え、前記開口を介して前記燃焼室内へ水素ガスを供給する水素ガス管と、前記水素ガス管の側壁と所定距離だけ離間して前記水素ガス管を覆う管であり、前記水素ガス管の軸方向に沿って酸素含有ガスを流し、前記燃焼室内へ前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス管と、前記水素ガス管の前記側壁に設けられ、前記酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて前記酸素含有ガスの流路を狭める絞り機構と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る水素ガスバーナー装置によれば、水素ガス管の側壁に設けられた絞り機構によって、酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて酸素含有ガスの流路が狭められる。そのため、酸素含有ガスの供給量が低減することによって生じる当該酸素含有ガスの流速の低減を抑制することができる。これにより、バーナーの負荷が低い領域にあって、燃焼室内に供給される酸素含有ガスの量が減っても、酸素含有ガスの流速が保たれ、燃焼室内の火炎がゆらいでしまうことを抑制することができる。そのため、火炎がゆらぐことによるホットスポットの発生を抑制することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘの濃度の増大をより確実に抑制できる水素ガスバーナー装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置の効果について説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１を模式的に示す断面図である。図２は、図１の一部を拡大して示す図である。図３は、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１の効果について説明するグラフである。図１及び図２において断面を示すハッチングは省略されている。
【００１０】
実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１は、図１に示すように、燃焼室１１、水素ガス管１２、酸素含有ガス管１３、絞り機構１４等を備える。
【００１１】
燃焼室１１は、中空の部材であり、その内部空間が燃焼空間１１Ａとなっている。また、後述するように、燃焼室１１は、酸素含有ガス管１３と連通している。
【００１２】
水素ガス管１２は、その先端側が酸素含有ガス管１３の内部に貫入する貫入部１２Ａを備える。また、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの燃焼室１１側の先端には、１つ又は複数の開口１２Ｂが形成されている。そして、水素ガス管１２の内部を流れる燃料ガスとしての水素ガスは、当該開口１２Ｂを通って、燃焼室１１の内部へと供給される。また、水素ガス管１２の燃焼室１１とは反対側の部分には、水素ガス供給源（図示省略）から水素ガスを当該水素ガス管１２の内部へと供給するための導入路１２Ｃが接続されている。
【００１３】
酸素含有ガス管１３は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁と所定距離だけ離間して当該貫入部１２Ａを覆う管である。また、酸素含有ガス管１３の側壁は燃焼室１１の側壁と接続されている。すなわち、水素含有ガス管１３と燃焼室１１とは連通している。そして、酸素含有ガス管１３は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの軸方向に沿って酸素含有ガスとしての空気を流し、燃焼室１１内へ空気を供給する。また、酸素含有ガス管１３の燃焼室１１とは反対側の部分には、空気供給源（図示省略）から空気を当該酸素含有ガス管１３の内部へと供給するための導入路１３Ａが接続されている。
【００１４】
絞り機構１４は、可動板１４Ａ、リンク１４Ｂ、ばね１４Ｃ等を備える。
可動板１４Ａの燃焼室１１側とは反対側の端部は、リンク１４Ｂを介して、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁に連結されている。また、可動板１４Ａのリンク１４Ｂ側から燃焼室１１側へ所定距離だけ離間した位置は、ばね１４Ｃの一端と固定されている。また、ばね１４Ｃの他端は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁に固定されている。これにより、可動板１４Ａのリンク１４Ｂ側とは反対側は、ばね１４Ｃによって、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁から離れる方向に付勢されている。
絞り機構１４は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの周方向に沿って複数設けられていてもよい。また、絞り機構１４は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの軸方向に沿って複数設けられていてもよい。
【００１５】
そして、図２に示すように、酸素含有ガス管１３の内部を空気が燃焼室１１に向かって流れることにより、可動板１４Ａが空気によって押されて、可動板１４Ａの燃焼室側１１の端部は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁に近づく。一方、酸素含有ガス管１３の内部を流れる空気が減少すると、可動板１４Ａが空気によって押される力が弱まり、可動板１４Ａの燃焼室側１１の端部は、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁から離れる方向に動く。これにより、酸素含有ガス管１３の内部を流れる空気の流路は狭まる。
すなわち、絞り機構１４は、酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて酸素含有ガスの流路を狭める。
【００１６】
図３を参照しながら、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１の効果について説明する。図３に示すグラフにおいて、横軸は、水素ガスバーナー装置の負荷率（％）を示す。図３に示す一番下のグラフにおいて、縦軸は、酸素含有ガス管の内部において空気が通過する流路の断面積（ｍ２）を示す。図３に示す下から２番目のグラフにおいて、縦軸は、水素ガスバーナー装置の排気に含まれるＮＯｘの濃度（ｐｐｍ）を示す。図３に示す上から２番目のグラフにおいて、縦軸は、酸素含有ガス管の内部を流れる空気の流速（ｍ／ｓ）を示す。図３に示す一番上のグラフにおいて、縦軸は、水素ガスバーナー装置における発熱量（ｋｃａｌ／ｈ）を示す。また、図３において、実線は、絞り機構１４を備えない水素ガスバーナー装置のデータを示し、破線は、絞り機構１４を備える本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１を示す。
【００１７】
図３の一番下のグラフに示すように、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１では、水素ガスバーナー装置１の負荷率が小さくなるにつれて、絞り機構１４の作用によって、酸素含有ガス管の内部において空気が通過する流路の断面積（ｍ２）が、絞り機構１４を備えない水素ガスバーナー装置よりも小さくなっている。これにより、図３の上から２番目のグラフに示すように、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１では、絞り機構１４を備えない水素ガスバーナー装置に比べて、水素ガスバーナー装置１の負荷率が比較的小さい場合（例えば、負荷率が５０％より低い場合）において、酸素含有ガス管の内部を流れる空気の流速（ｍ／ｓ）の低減が抑制されている。そして、図３の下から２番目のグラフに示すように、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１では、絞り機構１４を備えない水素ガスバーナー装置に比べて、水素ガスバーナー装置１の負荷率が比較的小さい場合（例えば、負荷率が５０％より低い場合）において、排気に含まれるＮＯｘの濃度（ｐｐｍ）が少なくなっている。一方で、図３の一番上のグラフに示すように、本実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１は、絞り機構１４を備えない水素ガスバーナー装置と同程度の発熱量を得ることができている。
【００１８】
以上に説明した、実施の形態１に係る水素ガスバーナー装置１によれば、水素ガス管１２の貫入部１２Ａの側壁に設けられた絞り機構１４によって、酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて酸素含有ガスの流路が狭められる。そのため、酸素含有ガスの供給量が低減することによって生じる当該酸素含有ガスの流速の低減を抑制することができる。これにより、バーナーの負荷が低い領域にあって、燃焼室１１内に供給される酸素含有ガスの量が減っても、酸素含有ガスの流速が保たれ、燃焼室１１内の火炎がゆらいでしまうことを抑制することができる。そのため、火炎がゆらぐことによるホットスポットの発生を抑制することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘの濃度の増大をより確実に抑制できる水素ガスバーナー装置１を提供することができる。
【００１９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明に係る水素ガスバーナー装置１は、絞り機構１４の代わりに、酸素含有ガスの供給量が低減するにつれて酸素含有ガスの流路を狭める制御バルブを備えていてもよく、例えば、ゲートバルブ、グローブバルブ、バタフライバルブ等を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１  水素ガスバーナー装置
１１  燃焼室
１１Ａ  燃焼空間
１２  水素ガス管
１２Ａ  貫入部
１２Ｂ  開口
１２Ｃ  導入路
１３  酸素含有ガス管
１３Ａ  導入路
１４  絞り機構
１４Ａ  可動板
１４Ｂ  リンク
１４Ｃ  ばね
【図１】
2019044977.tif 000003
【図２】
2019044977.tif 000004
【図３】
2019044977.tif 000005