(57)【要約】【課題】燃焼時に発生するＮＯｘを低減することが可能な燃焼装置を提供する。【解決手段】火炎を一方向に伝播させて燃焼を行わせる燃焼室１２に燃料を供給することが可能な噴射ノズル１３と、この燃焼室１２内において前記火炎の伝播方向と交差する方向に設けられるとともに前記火炎の伝播方向に沿って複数に配置され、内側と外側とを連通させる貫通孔１９が形成されて燃焼室１２内に空気を供給することが可能とされた多孔質管１１とを有し、噴射ノズル１３から燃焼室１２内に燃料が供給され、かつ複数の多孔質管１１のそれぞれから、貫通孔１９を経て燃焼室１２内に空気が供給されることで、前記供給された燃料を燃焼させ、かつその燃焼を前記火炎の伝播方向に沿って段階的に進行させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎を一方向に伝播させて燃焼を行わせる燃焼室に燃料を供給することが可能な燃料供給部と、前記燃焼室内において前記火炎の伝播方向と交差する方向に設けられるとともに前記火炎の伝播方向に沿って複数に配置され、内側と外側とを連通させる貫通孔が形成されて前記燃焼室内に空気を供給することが可能とされた空気供給管とを有し、前記燃料供給部から前記燃焼室内に燃料が供給され、かつ前記複数の空気供給管のそれぞれから、前記貫通孔を経て前記燃焼室内に空気が供給されることで、前記供給された燃料を燃焼させ、かつその燃焼を前記火炎の伝播方向に沿って段階的に進行させることを特徴とする燃焼装置。
【請求項２】
燃料供給部から燃焼室に供給される燃料は、前記燃焼室に供給される前の燃料と空気とが予混合されて前記燃料の一部が燃焼しているものであり、空気供給管は、前記燃焼室に供給される燃料のうちの未燃状態の燃料を燃焼する空気を前記燃焼室内に供給することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。
【請求項３】
空気供給管に供給される空気量が、燃焼室内に供給された燃料を完全燃焼させるために必要な量であることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。
【請求項４】
空気供給管に供給される空気の一部が前記空気供給管内を通過して燃焼室外に排出されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼装置。
【請求項５】
空気供給管の単位表面積あたりの燃焼室への空気供給量が一様になるように貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の燃焼装置。
【請求項６】
空気供給管の単位表面積あたりの燃焼室への空気供給量が一様でないように貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の燃焼装置。
【請求項７】
それぞれの空気供給管から燃焼室内に供給される空気の量を前記空気供給管ごとに調整することが可能なことを特徴とする請求項１から６の何れか１項記載の燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラやガスタービンなどを始めとする様々な分野で用いられる燃焼装置において、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することが強く望まれている。ＮＯｘの発生を抑制するためには、火炎の温度を低下させること、高温の排ガスが燃焼室内に滞留する時間を短縮すること、燃焼室内において局所的に高温の領域が発生するのを防止することなどが有効であることは既に知られている。
【０００３】
このような中、燃焼火炎内に複数の水管を配置した、いわゆる管巣燃焼型コンバスターを備えたガスタービン装置が知られている。このような装置を用いれば、例えば、図１０に示すように、燃焼火炎１内に複数の水管２が配置されていることで、燃焼火炎１を直接的に冷却することができ、かつこの燃焼火炎１を複数の水管２により細分化することができる。これにより、燃焼火炎１が高温になるのを防止することができ、ＮＯｘの低減を図ることができる。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２０９５０２号公報（第７頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、燃焼装置において、発生するＮＯｘの低減化を図ることは極めて重要な課題である。
【０００６】
そこで本発明はこのような問題を解決して、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することが可能な燃焼装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、火炎を一方向に伝播させて燃焼を行わせる燃焼室に燃料を供給することが可能な燃料供給部と、前記燃焼室内において前記火炎の伝播方向と交差する方向に設けられるとともに前記火炎の伝播方向に沿って複数に配置され、内側と外側とを連通させる貫通孔が形成されて前記燃焼室内に空気を供給することが可能とされた空気供給管とを有し、前記燃料供給部から前記燃焼室内に燃料が供給され、かつ前記複数の空気供給管のそれぞれから、前記貫通孔を経て前記燃焼室内に空気が供給されることで、前記供給された燃料を燃焼させ、かつその燃焼を前記火炎の伝播方向に沿って段階的に進行させるものである。
【０００８】
このような構成によれば、それぞれの空気供給管における貫通孔から供給される空気によって、それぞれの空気供給管の周囲において燃料を燃焼させることができる。これにより、燃焼室内において、それぞれの空気供給管に対応した燃焼火炎を形成することができ、その結果、燃焼火炎を空気供給管の数に応じて細分化することができる。したがって、燃焼室内における燃焼火炎の温度が高温になるのを防止することができる。また、空気供給管が火炎の伝播方向に沿って複数に配置されていることにより、燃焼室内に供給された燃料の燃焼を前記火炎の伝播方向に沿って段階的に進行させることができる。したがって、例えば、燃焼室内に供給された燃料を一斉に燃焼させるような燃焼方式に比べて、燃焼火炎の温度上昇を抑制することができる。さらに、燃焼室内に供給される前の空気が空気供給管を冷却することができ、かつ空気供給管から燃焼室内に供給された空気がこの空気供給管の周囲における燃焼火炎を直接に冷却することができる。以上のことから、燃焼火炎の温度の上昇を効果的に抑制することができるので、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。また、空気供給管における貫通孔から空気が供給されてそれぞれの空気供給管の周囲において燃料を燃焼させることができることにより、それぞれの空気供給管の周囲において保炎をすることができ、燃焼を安定して行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明は請求項１記載の燃焼装置において、燃料供給部から燃焼室に供給される燃料は、前記燃焼室に供給される前の燃料と空気とが予混合されて前記燃料の一部が燃焼しているものであり、空気供給管は、前記燃焼室に供給される燃料のうちの未燃状態の燃料を燃焼する空気を前記燃焼室内に供給するものである。
【００１０】
このような構成によれば、燃焼室に供給した燃料を空気供給管によって初めて着火させるものに比べ、その後の燃焼の進行に必要な燃焼室のスペースを小さくすることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は請求項１または２項記載の燃焼装置において、空気供給管に供給される空気量が、燃焼室内に供給された燃料を完全燃焼させるために必要な量であるものである。
【００１２】
このような構成によれば、空気供給管に供給される空気量が、燃焼室内に供給された燃料を完全燃焼させるのに必要な量であるので、燃焼室内に不完全燃焼状態の燃料が残留することを防止でき、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は請求項１または２項記載の燃焼装置において、空気供給管に供給される空気の一部が前記空気供給管内を通過して燃焼室外に排出されているものである。
【００１４】
このような構成によれば、空気供給管に供給される空気の一部が前記空気供給管内を通過して燃焼室外に排出されていることにより、空気供給管から燃焼室に空気を供給するだけの場合に比べて、より効果的に空気供給管を冷却することができる。このように空気供給管が冷却されることで燃焼火炎の温度の上昇を抑制することができるので、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明は請求項１から４の何れか１項記載の燃焼装置において、空気供給管の単位表面積あたりの燃焼室への空気供給量が一様になるように貫通孔が形成されているものである。
【００１６】
このような構成によれば、それぞれの空気供給管の周囲において平均的な大きさの燃焼火炎を形成することができ、燃焼火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は請求項１から４の何れか１項記載の燃焼装置において、空気供給管の単位表面積あたりの燃焼室への空気供給量が一様でないように貫通孔が形成されているものである。
【００１８】
このような構成によれば、それぞれの空気供給管の周囲において燃焼火炎に濃淡を発生させることができ、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼室内において火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００１９】
請求項７記載の発明は請求項１から６の何れか１項記載の燃焼装置において、それぞれの空気供給管から燃焼室内に供給される空気の量を前記空気供給管ごとに調整するものである。
【００２０】
このような構成によれば、それぞれの空気供給管ごとに燃焼火炎の大きさを調整することができるので、燃焼室の全体にわたって濃淡火炎を形成することができる。したがって、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼室内において火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の燃焼装置１０を図１から図９を参照しながら説明する。なお、図１（ａ）は、燃焼装置１０における燃焼室１２を平面視したときの概略図であり、図２は、燃焼装置１０を側面視したときの概略図である。
【００２２】
図１（ａ）及び図２に示すように、燃焼装置１０は、内部に複数の空気供給管としての多孔質管１１（詳細は後述）が一方向に貫通状態で設けられている燃焼室１２と、この燃焼室１２内における多孔質管１１に対して燃料を噴出して供給することが可能な燃料供給部としての噴射ノズル１３と、この燃焼室１２の下流側、すなわち噴射ノズル１３と向かい合う側に設けられている排ガスダクト１４と、燃焼装置１０において用いられる空気をこの燃焼装置１０の各部（詳細は後述）に供給可能な空気連絡管１８とを備えている。なお、噴射ノズル１３は、例えば、燃料を噴射する噴射面が平面状で、燃焼室１２に相対する全面から燃焼室１２に向けて均等に燃料を噴出可能とされている。また、１５は、排ガスダクト１４を経由して排出される高圧の排ガスにより高速回転するタービンであり、１６は、このタービン１５と同一の回転軸上に設けられ、空気供給管１８に圧縮空気を供給可能とされた空気圧縮機である。また、１７は、タービン１５の動力を利用する発電機である。
【００２３】
多孔質管１１は、例えば円筒状に形成されており、燃焼室１２内において、火炎を伝播させる方向である噴射ノズル１３からの燃料の噴射方向（以下、この方向を段方向と記す）に対して交差する方向、例えば直交する方向に、この燃焼室１２を貫く状態で設けられるとともにこの段方向に沿って複数に配置されている。また、この多孔質管１１は、燃焼室１２の幅方向、すなわち図１（ａ）のように見たときの上下方向に対しても複数に配置されている（以下、この方向を列方向と記す）。言い換えると、多孔質管１１は、図１に示すように、この燃焼室１２内において段方向及び列方向に複数に配置されることで碁盤目状に配列されている。なお、噴射ノズル１３から段方向に沿って配置されている多孔質管１１を順に、一段目の多孔質管、二段目の多孔質管、…、五段目の多孔質管とする。
【００２４】
また、多孔質管１１は、図１に示したような碁盤目配列に替えて、例えば、図３に示すような、燃焼室１２の段方向及び列方向に対してそれぞれが互い違いになるような配列、いわゆる千鳥配列とすることもできる。図１に示すような碁盤目配列、図３に示すような千鳥配列のいずれの配列の場合においても、多孔質管１１を燃焼室１２内に配置するときには、噴射ノズル１３から段方向に最も近い位置に配置されている多孔質管１１の中心までの距離をＬＬ、多孔質管１１の外径をＤ、段方向のピッチをＬ、列方向のピッチをＨとすると、例えば、ＬＬ＞（１／２）Ｄ、Ｌ≧１．２Ｄ、Ｈ≧１．２Ｄになるように配置することが好適である。
【００２５】
それぞれの多孔質管１１の軸心方向及び周方向の複数の位置には、図５に示すように、多孔質管１１の内側と外側とを連通する微小な貫通孔１９が形成されており、これらの貫通孔１９は、例えば、多孔質管１１の軸心方向及び周方向に沿って一定の間隔をおいて形成されている。これにより、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量が一様となるようにされている。
【００２６】
図１及び図２に示すように、燃焼装置１０における空気連絡管１８は、その途中の分岐点１８ａで、多孔質管１１側に圧縮空気を供給することが可能な燃焼室側供給管１８ｂと、噴射ノズル１３の上流側に設けられている予混合室２０に圧縮空気を供給することが可能な予混合室側供給管１８ｃとに分岐している。
【００２７】
燃焼室側供給管１８ｂには、多孔質管１１に供給する圧縮空気の量を調整可能な空気供給量制御弁２１が設けられており、この空気供給量制御弁２１よりも下流側は、それぞれの多孔質管１１につながる複数の供給側支管１８ｄ、１８ｄ、…に分岐している。これらの供給側支管１８ｄ、１８ｄ、…には、空気供給量制御弁２１を通過した圧縮空気をそれぞれの多孔質管１１に均等に分配することができるようにオリフィス２２が設けられている。なお、圧縮空気は、それぞれの多孔質管１１の下方側から供給されている。
【００２８】
それぞれの多孔質管１１の下流側、すなわちそれぞれの多孔質管１１の上方には、多孔質管１１に供給された圧縮空気の一部を燃焼室１２の外部に排出するための排出側支管２４ａ、２４ａ、…が設けられており、それぞれの排出側支管２４ａには、燃焼室１２の外部に排出される圧縮空気の量を調整可能な空気排出量制御弁２５が設けられている。
【００２９】
それぞれの空気排出量制御弁２５よりも下流側は空気排出管２４に合流しており、この空気排出管２４が排ガスダクト１４に合流することで、多孔質管１１を通過した圧縮空気をタービン１５の回転に寄与させることができる。なお、図示は省略しているが、燃焼室の外壁は空冷されており、この冷却に使用された空気は、空気圧縮機１６等に供給されて燃料の燃焼に用いられる。
【００３０】
また、予混合室側供給管１８ｃの下流側には、予混合室２０に供給する圧縮空気の量を調整することが可能な予混合空気量制御弁２３が設けられている。この予混合室２０には、予混合空気量制御弁２３から圧縮空気が供給されるとともに燃焼装置１０において燃焼させる燃料が供給され、この圧縮空気と燃料とが予め混合される。なお、予混合される空気の量は、供給された燃料の一部を燃焼させる程度の少量である。
【００３１】
このような構成において、燃焼装置１０を作動させたときには、空気圧縮機１６が作動して空気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮して空気連絡管１８に送る。空気連絡管１８に送られた圧縮空気は分岐点１８ａにおいて、多孔質管１１側に圧縮空気を供給する燃焼室側供給管１８ｂと、予混合室２０に圧縮空気を供給する予混合室側供給管１８ｃとに分配される。
【００３２】
ここで、燃焼室側供給管１８ｂに供給された圧縮空気は、空気供給量制御弁２１により、燃焼室１２側に供給すべき空気量に調整され、燃焼室側供給管１８ｂの下流側に設けられている供給側支管１８ｄ、１８ｄ、…に送られる。このとき、各供給側支管１８ｄにオリフィス２２が設けられていることで、空気供給量制御弁２１によって調整された空気量をそれぞれの多孔質管１１に対して均等に供給することができる。
【００３３】
それぞれの多孔質管１１の下方から供給された均等な量の圧縮空気は、それぞれの多孔質管１１に形成されている複数の貫通孔１９から径方向外側に向けて均等にしみ出す（または噴出する）ようにして燃焼室１２内に供給されるとともに、前記圧縮空気の一部は燃焼室１２内に供給されずにこの多孔質管１１をそのまま通過し、多孔質管１１の上方を経て燃焼室１２外に排出される。なお、一つの多孔質管１１から燃焼室１２内に供給されている空気の量は、燃焼室１２内に供給される燃料の一部を燃焼させる程度の少量である。
【００３４】
一方、予混合室側供給管１８ｃに供給された圧縮空気は、予混合空気量制御弁２３により、予混合室２０内に供給すべき空気量に調整され、予混合室２０に送られる。また、予混合室２０には、この燃焼装置１０において燃焼させるべき量の燃料が供給され、この予混合室２０内において燃料と空気とが予混合される。
【００３５】
空気と混合された燃料は、適宜の点火手段により点火され、燃料のうちの一部の燃焼が開始された状態、すなわち未燃状態の燃料を含んだ火炎の状態で、噴射ノズル１３から燃焼室１２内における多孔質管１１に向けて噴出されて供給される。
【００３６】
このとき、上述したように、一つの多孔質管１１から燃焼室１２内に供給されている空気の量が、燃焼室１２内に供給される燃料の一部を燃焼させる程度の少量であるため、多孔質管１１に対して噴出された燃料は、それぞれの多孔質管１１から供給される空気の量に応じて燃焼する。
【００３７】
このときの燃焼室１２内の燃料の燃焼状態を、図１を用いて詳細に説明する。なお、図１（ｂ）は、燃焼室１２の段方向の任意の位置における燃料の燃焼度合いを示しており、図中の破線２６は、燃料が完全燃焼したときを示す線である。
【００３８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、噴射ノズル１３から多孔質管１１に向けて供給された燃料は、まず最初に、その一部が一段目の多孔質管１１の周囲において、この一段目の多孔質管１１からしみ出し（または噴出）供給された空気の量に応じて第一段階目の燃焼をする。このとき、一段目の多孔質管１１から供給された空気が少量のために燃焼できなかった残りの燃料は、この一段目の多孔質管１１よりも下流側、すなわち二段目の多孔質管１１側に流れる。そして、二段目の多孔質管１１ｂに流れた燃料は、その一部が二段目の多孔質管１１からしみ出し（または噴出）供給された空気に応じて、この二段目の多孔質管１１の周囲において第二段階目の燃焼をする。すなわち、第一段階目の燃焼状態よりもさらに燃焼の度合いが進行し、第一段階目の燃焼状態よりもさらに完全燃焼の状態へと近づく。なお、このとき、図５に示したように、それぞれの多孔質管１１には、複数の貫通孔１９が多孔質管１１の軸心方向及び周方向に沿って一定の間隔をおいて形成されていることにより、それぞれの多孔質管１１の軸心方向及び周方向において平均的な大きさの燃焼火炎を形成することができ、燃焼火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。さらに、多孔質管１１から空気がしみ出し（または噴出）供給されていることにより、この空気によって多孔質管１１を冷却することができるとともに燃焼火炎を直接的に冷却することができるため、燃焼火炎の温度の上昇を効果的に抑制することができる。また、多孔質管１１から空気がしみ出し供給されていることにより、この多孔質管１１の周囲において保炎することができ、かつ空気供給量が少ないことから火炎の短炎化及び薄膜化を図ることができ、燃焼温度の上昇を抑制するとともにこの燃焼室１２の全体において安定した燃焼を行うことができる。
【００３９】
そして、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、二段目の多孔質管１１の周囲において燃焼しなかった残りの燃料は、さらに三段目の多孔質管１１側に流れ、一段目及び二段目の多孔質管１１の周囲における燃焼と同様にして第三段階目の燃焼をし、ここで燃焼しなかった残りの燃料がさらに四段目の多孔質管１１側に流れる。そして、四段目の多孔質管１１側に流れた燃料は、この四段目の多孔質管１１からしみ出し（または噴出）供給される空気により第四段階目の燃焼をし、これにより、燃焼室１２内に供給された燃料は完全燃焼する。
【００４０】
なお、五段目の多孔質管１１は、四段目の多孔質管１１から供給される空気を全て使用しても燃料が完全燃焼しなかったときに、この燃焼しきらなかった燃料を確実に完全燃焼させるために予備的に設けられている。したがって、上記の実施の形態では、多孔質管１１は段方向に沿って五段に設けられているが、この場合に限らず、それぞれの多孔質管１１から供給する空気の量等を調整することで、燃焼室１２に供給した燃料を完全燃焼させるために必要な段数の多孔質管１１を、段方向に沿って、適宜に設けると良い。
【００４１】
このように、それぞれの多孔質管１１から、燃焼室１２内に供給された燃料の一部を燃焼させるために必要な量の空気を燃焼室１２内に供給することで、噴射ノズル１３から燃焼室１２内に供給された燃料の燃焼を、段方向に沿って段階的に進行させ、すなわち、燃料を段方向に多段階的に燃焼させて燃焼火炎をこの方向に伝播させ、四段目（五段目）の多孔質管１１から供給する空気によりこの燃焼を完結させることができる。したがって、それぞれの多孔質管１１ごとに燃焼火炎を形成することで、燃焼火炎を多孔質管１１の数に応じて細分化することができる。これにより、例えば、燃焼室内に供給された燃料を一斉に燃焼させるような燃焼方式に比べて、燃焼火炎の温度上昇を抑制することができるので、燃料の燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００４２】
またこのとき、それぞれの多孔質管１１から燃焼室１２内に空気が供給されていることで、多孔質管１１及び燃焼火炎を直接に冷却することができる。これにより、燃焼時の火炎の温度の上昇を抑制することができ、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。しかもこれにとどまらず、多孔質管１１に供給されている圧縮空気の一部がそれぞれの多孔質管１１内を通過して、燃焼室１２の外部に排出されていることにより、より効果的に多孔質管１１を空冷することができる。このようにそれぞれの多孔質管１１が効果的に冷却されることで、燃焼時の火炎の温度の上昇を抑制することができ、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。それぞれの多孔質管１１に供給されている圧縮空気の一部がそれぞれの多孔質管１１内を通過して、燃焼室１２の外部に排出されていることにより、多孔質管１１から燃焼室１２に空気を供給するだけの場合に比べて、より効果的に多孔質管１１を空冷することができる。このようにそれぞれの多孔質管１１が効果的に冷却されることで、燃焼時の火炎の温度の上昇を抑制することができ、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００４３】
また、それぞれの排出側支管２４ａに設けられている空気排出量制御弁２５により、燃焼室１２の外部に排出される圧縮空気の量を調整することで、それぞれの多孔質管１１の冷却効果を調整することができると同時に、燃焼室１２内に供給される空気の量をそれぞれの多孔質管１１ごとに調整することができる。これにより、例えば、多孔質管１１の冷却効果を調整することができると同時に、それぞれの多孔質管１１の周囲において形成される燃焼火炎に強弱をつけることができ、燃焼室１２の全体、すなわち燃焼室１２の段方向及び列方向にわたって濃淡火炎を形成することができる。したがって、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼室１２内において燃焼火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができ、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００４４】
さらに、一段目の多孔質管１１の周囲において燃焼した燃料の排ガスは、一段目の多孔質管１１の後方側に流れ、例えばこの後方側において発生する渦流域において、燃焼しなかった残りの燃料と混合されて二段目の多孔質管１１側に流れる。そして、一段目の多孔質管１１の周囲において発生した排ガスが二段目の多孔質管１１側に流されるのと同様にして、それぞれの多孔質管１１の周囲において発生した排ガスは後方へ後方へと、すなわちより後段の多孔質管１１側へと流され、最終的に、燃焼室１２の下流側に設けられている排ガスダクト１４に導かれる。これにより、高温の排ガスが燃焼室１２内に滞留する時間を短縮することができ、燃焼室１２内の温度の上昇を抑制することができる。したがって、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００４５】
燃焼後の高温、高圧の排ガスは排ガスダクト１４へ送られ、この排ガスによりタービン１５を高速回転させる。これにより、このタービン１５と同一の回転軸上に設けられている空気圧縮機１６を作動させ、圧縮空気を空気連絡管１８に供給する。
【００４６】
また、それぞれの多孔質管１１を通過して燃焼室１２の外部に排出された圧縮空気の一部は、その後、排出側支管２４ａ及び空気排出管２４を経て排ガスダクト１４に合流する。これにより、多孔質管１１を冷却したことで高温になった圧縮空気をタービン１５の回転に寄与させることができる。
【００４７】
以上のように、本発明の燃焼装置は、燃焼火炎の細分化、火炎及び多孔質管の冷却、火炎の短炎化、火炎の薄膜化、燃焼火炎の濃淡燃焼、多段階燃焼及び排ガスの滞留時間の短縮といった様々な低ＮＯｘ化技術を同時に機能させることができる燃焼装置であり、このような燃焼装置を用いれば、３０ｐｐｍ（Ｏ２＝０％換算）以下の超低ＮＯｘレベルを達成することができる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態では、多孔質管１１の外周に形成されている複数の貫通孔１９が、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量が一様になるように、すなわち多孔質管１１の軸心方向及び周方向に沿って一定の間隔をおいて形成されているが、これに限らず、例えば、図６に示すように、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量が多孔質管１１の軸心方向及び周方向において一様にならないように、すなわち貫通孔１９が密に形成されている部分である多孔部１９ａと疎に形成されている部分である少孔部１９ｂとが、例えば、軸心方向及び周方向に交互になるように、複数の貫通孔１９を設けることができる。なお、図６（ａ）は多孔質管１１の正面（噴射ノズル１３に対向する側）を示す図であり、図６（ｂ）は多孔質管１１の背面を示す図である。また、図６に示す多孔質管１１の軸心方向の位置Ａにおける横断面を図７（ａ）に、位置Ｂにおける横断面を図７（ｂ）に、位置Ｃにおける横断面を図７（ｃ）に、位置Ｄにおける横断面を図７（ｄ）にそれぞれ示している。
【００４９】
また、図６においては、多孔部１９ａ及び少孔部１９ｂを構成する複数の貫通孔１９が正面視（または背面視）して碁盤目状に配列されている場合を示しているが、これに限らず、例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、多孔部１９ａ及び少孔部１９ｂを構成する複数の貫通孔１９が正面視（または背面視）して千鳥配列に設けられていても良い。さらに、上記では、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量を一様にならないようにするために、多孔部１９ａと少孔部１９ｂとを設けているが、これに限らず、例えば、図示は省略するが、多孔質管１１に形成するそれぞれの貫通孔１９の径に大小の差をつけることにより、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量を一様にならないようにすることもできる。また、図９に示すように、複数の貫通孔１９を多孔質管１１の正面側、すなわち噴射ノズル１３に対向する側だけに設けて対向燃焼させることもできる。
【００５０】
詳細には、図９に示す多孔質管１１には、噴射ノズル１３に対向する三箇所、例えば燃料の供給方向２８に対向する一箇所とそこから周方向に４５°をおいた二箇所の合計三箇所に貫通孔１９が径方向に設けられている。なお、矢印２９は空気の供給方向を示している。このような、噴射ノズル１３に対向する三箇所の位置に貫通孔１９が設けられた多孔質管１１を用いることで、供給された燃料を、段方向における噴射ノズル１３と多孔質管１１との間、及び多孔質管１１どうしの間において、いわゆる対向燃焼をさせることができ、良好な低ＮＯｘ効果を得ることができる。
【００５１】
以上のように、多孔質管１１の単位表面積あたりの燃焼室１２への空気供給量が多孔質管１１の軸心方向及び周方向において一様にならないように、複数の貫通孔１９を形成することで、それぞれの多孔質管１１の軸心方向及び周方向において濃淡火炎を形成することができる。これにより、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができ、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００５２】
また、上記の実施の形態においては、多孔質管１１として、軸心方向及び周方向に複数の貫通孔が形成されている管を用いたが、これに限らず、焼結金属製の管やセラミックス製の管を多孔質管として用いることもできる。
【００５３】
さらに、多孔質管１１を、図３に示すような千鳥配列に配列したときにも、多孔質管１１の下流側で排ガスと燃料とが混合するが、図４に示すように、この混合ガス２７は、その後段側の多孔質管１１（図４においては１１ａで示す）から供給される空気だけでなく、この混合ガス２７と列方向の隣り合う位置に配置されている多孔質管１１、１１（図４においては１１ｂ、１１ｃで示す）から供給される空気によっても燃焼することがあり、結果的に燃焼火炎を段方向に対して蛇行させることができ、燃焼性能を向上させることができる。
【００５４】
なお、上述したような燃焼装置を用いれば、特に発熱量が大きく燃焼火炎が高温となるＤ．Ｍ．Ｅ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ）のような燃料を用いる場合においても、燃焼火炎の温度上昇の抑制等の種々の低ＮＯｘ効果を発揮し得ることから、効果的にＮＯｘの発生を抑制することができるので非常に有用である。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、それぞれの空気供給管における貫通孔から供給される空気によって、それぞれの空気供給管の周囲において燃料を燃焼させることができる。これにより、燃焼室内において、それぞれの空気供給管に対応した燃焼火炎を形成することができ、その結果、燃焼火炎を空気供給管の数に応じて細分化することができる。したがって、燃焼室内における燃焼火炎の温度が高温になるのを防止することができる。また、空気供給管が火炎の伝播方向に沿って複数に配置されていることにより、燃焼室内に供給された燃料の燃焼を前記火炎の伝播方向に沿って段階的に進行させることができる。したがって、例えば、燃焼室内に供給された燃料を一斉に燃焼させるような燃焼方式に比べて、燃焼火炎の温度上昇を抑制することができる。さらに、燃焼室内に供給される前の空気が空気供給管を冷却することができ、かつ空気供給管から燃焼室内に供給された空気がこの空気供給管の周囲における燃焼火炎を直接に冷却することができる。以上のことから、燃焼火炎の温度の上昇を効果的に抑制することができるので、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。また、空気供給管における貫通孔から空気が供給されてそれぞれの空気供給管の周囲において燃料を燃焼させることができることにより、それぞれの空気供給管の周囲において保炎をすることができ、燃焼を安定して行うことができる。
【００５６】
また、燃焼室に供給した燃料を空気供給管によって初めて着火させるものに比べ、その後の燃焼の進行に必要な燃焼室のスペースを小さくすることができる。
また、空気供給管に供給される空気量が、燃焼室内に供給された燃料を完全燃焼させるのに必要な量であるので、燃焼室内に不完全燃焼状態の燃料が残留することを防止でき、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００５７】
また、空気供給管に供給される空気の一部が前記空気供給管内を通過して燃焼室外に排出されていることにより、空気供給管から燃焼室に空気を供給するだけの場合に比べて、より効果的に空気供給管を冷却することができる。このように空気供給管が冷却されることで燃焼火炎の温度の上昇を抑制することができるので、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００５８】
また、それぞれの空気供給管の周囲において平均的な大きさの燃焼火炎を形成することができ、燃焼火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００５９】
また、それぞれの空気供給管の周囲において燃焼火炎に濃淡を発生させることができ、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼室内において火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【００６０】
さらに、それぞれの空気供給管ごとに燃焼火炎の大きさを調整することができるので、燃焼室の全体にわたって濃淡火炎を形成することができる。したがって、所望の発熱量を得ることができるとともに、燃焼室内において火炎の温度が局所的に高くなるのを防止することができる。これにより、燃焼時に発生するＮＯｘを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態の燃焼装置における燃焼室を平面視したときの概略図であり、（ｂ）は、燃焼室の段方向の任意の位置における燃料の燃焼度合いを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の燃焼装置を側面視したときの概略図である。
【図３】図１に示した燃焼室とは異なる燃焼室の平面図である。
【図４】図３に示す燃焼室内の多孔質管の周囲において、燃料が燃焼するときの状態の様子を示す図である。
【図５】図２に示す燃焼装置において用いられている多孔質管を示す図である。
【図６】（ａ）は、図５に示す多孔質管とは異なる多孔質管の正面図であり、（ｂ）は、同多孔質管の背面図である。
【図７】（ａ）は、図６に示す多孔質管の軸心方向の位置Ａにおける横断面、（ｂ）は、同多孔質管の軸心方向の位置Ｂにおける横断面、（ｃ）は、同多孔質管の軸心方向の位置Ｃにおける横断面、（ｄ）は、同多孔質管の軸心方向の位置Ｄにおける横断面である。
【図８】（ａ）は、図５及び図６に示す多孔質管とは異なる多孔質管の正面図であり、（ｂ）は、同多孔質管の背面図である。
【図９】本発明の一実施例としての燃焼装置を示す図である。
【図１０】従来の技術における管巣燃焼装置における燃焼室を示す図である。
【符号の説明】
１１    多孔質管
１２    燃焼室
１３    噴射ノズル
１９    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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