特表 2024-540646 燃料ガスと空気のガス混合構造及び燃焼機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-31

(54)【発明の名称】燃料ガスと空気のガス混合構造及び燃焼機

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/62 20060101AFI20241024BHJP

   F23K 5/00 20060101ALI20241024BHJP

   F23D 14/02 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

F23D14/62

F23K5/00 301B

F23D14/02 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024530510

(86)(22)【出願日】2022-11-14

(85)【翻訳文提出日】2024-07-19

(86)【国際出願番号】 CN2022131636

(87)【国際公開番号】W WO2023093554

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】202111396849.1

(32)【優先日】2021-11-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202122880926.2

(32)【優先日】2021-11-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503190796

【氏名又は名称】中国科学院大▲連▼化学物理研究所

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＬＩＡＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＰＨＹＳＩＣＳ，ＣＨＩＮＥＳＥ ＡＣＡＤＥＭＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100132883

【弁理士】

【氏名又は名称】森川 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100148633

【弁理士】

【氏名又は名称】桜田 圭

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(72)【発明者】

【氏名】李 為臻

(72)【発明者】

【氏名】張 景才

(72)【発明者】

【氏名】張 涛

【テーマコード（参考）】

3K017

3K068

【Ｆターム（参考）】

3K017AA02

3K017AA08

3K017AA09

3K017AB01

3K017AB10

3K017AC02

3K017AD03

3K017CA04

3K017CB02

3K017CC04

3K017CD01

3K017CD03

3K068AA01

3K068AB01

(57)【要約】

本発明は、燃料ガスと空気のガス混合構造及び燃焼機を提供する。本発明は、筐体に設置される外部支持構造と、外部支持構造に接続される燃料ガス配列管と、を含み、空気吸気口は筐体の一端に接続され、前記燃料ガス配列管と混合気出口との間にはガス混合流路が設けられ、前記燃料ガス配列管はアレイ配列された複数の燃料ガス管により構成され、前記燃料ガス管には、燃料ガスの吸気口と、燃料ガス管の風下側に設けられ排気孔とが設けられる。本発明において、空気流路に燃料ガス吸気管が設けられ、管の風下側に排気孔が間隔をあけて設けられ、空気の円管へのコアンダ効果により、空気は排気孔から噴出された燃料ガスと均一に混合される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体に設置される外部支持構造と、外部支持構造に接続される燃料ガス配列管とを含み、
空気吸気口は、筐体の一端に接続され、
前記燃料ガス配列管と混合気出口との間には、ガス混合流路が設けられ、
前記燃料ガス配列管は、アレイ配列された複数の燃料ガス管からなり、
前記燃料ガス管には、燃料ガス吸気口と、燃料ガス管の風下側に設けられた排気孔とが設けられる、ことを特徴とする燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項2】

前記排気孔は、燃料ガス管の風下側に設けられ、円形孔又はスリット状に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項3】

単一の排気孔の断面積は、燃料ガス管の断面積の１／２０～１／２である、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項4】

排気孔は、断面積が燃料ガス管の断面積の１／１０である複数の円形孔を燃料ガス管の風下側の中心に孔径の５倍の間隔で均一に配置するように配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項5】

前記アレイ配列された燃料ガス管は、少なくとも１つの列である、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項6】

燃料ガス管が複数列である場合、互いに隣接する２列はずらして配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項7】

前記外部支持構造と筐体により燃料ガス分配室が構成され、前記燃料ガス分配室の筐体には吸気マニホルドが設けられ、各燃料ガス管の一端が燃料ガス分配室に連通または各燃料ガス管の両端がいずれも燃料ガス分配室に連通される、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項8】

前記燃料ガス分配室は、リング型、Ｃ型、リターン型及びシングルエンド型の吸気を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造を備える燃焼機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼装置の技術分野に関し、特に燃料ガス混合構造及び燃焼機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の燃焼機のガス混合構造では、具体的に、新鮮な空気をファンにより空気取り入れ口から吸い込んで、ファンのインペラーにより加速されてから燃焼器ヘッドの風道に入り、燃料ガスが燃料ガス管路を介して燃焼器ヘッド内の燃料ガス管に入って、燃料ガス管を介して燃焼器ヘッド先端のガス混合ディスク孔に入り、ガス混合ディスクで新鮮な空気と燃料ガスとの初歩の混合が完了して点火され、燃焼過程で燃料ガスと空気がさらに混合して燃え尽きるように構成される。従来の燃焼機のガス混合構造は、構成が簡単であるが、混合が不均一であり、燃焼前に初歩的に混合し、燃焼しながら混合するため、局所的に高温になって大量のＮＯ_ｘ（＞１５０ｍｇ／Ｎｍ^３）とＣＯを生成し、環境を汚染する。

【0003】

段階的な燃焼機は、燃料ガスの段階および空気の段階を含み、空気の段階を例にすると、一次空気と燃料ガスが混合されて一次予混合気になり、燃料ガスが過剰になるため、過濃燃料ガスを形成し、一次予混合気が一次予混合気流路を経って燃焼ディスクに達して点火されて中心に多燃料フレームを形成し、二次空気が二次空気流路を経って火炎周囲に直接混合して、火炎周囲に空気が余剰な少燃料フレームを形成する。段階的な燃焼機は、燃焼しながら混合を完成することができ、ある程度ＮＯ_ｘ（＞１５０ｍｇ／Ｎｍ^３）とＣＯの汚染問題を解決することができるが、その構造が複雑で、燃焼火炎は激しい乱流になる問題がある。

【0004】

現在、ベンチュリ構造のフル／フロント予混合燃焼機が市販されている。具体的には、空気はファンのベンチュリ空気取り入れ口からファン内に吸い込まれ、燃料ガスはファンのベンチュリ吸気口からファン内に吸い込まれ、燃料ガスと空気はファン（防爆）内でインペラーによる高速攪拌によって混合され、混合された予混合気は金属製表面の燃焼器ヘッドの内筒に入り、予混合気は金属繊維のマイクロギャップを介して燃焼器ヘッドの表面に達して点火され、表面燃焼火炎を形成するように構成される。その燃焼機はＣＯとＮＯｘの低排出を達成できるが、特殊なファン、バルブセット、ベンチュリ吸気構造を組み合わせることが必要であり、その構造と制御システムが複雑であり、また燃焼器は、金属表面燃焼器であるため、目詰まり、焼き戻し、さらに爆発しやすく、安全上のリスクが大きく、またメンテナンスの頻度も高い。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記の技術的課題に鑑みてなされたもので、燃料ガスのガス混合構造及び燃焼機を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の技術的手段は、以下の通りである。

【0007】

ガス混合構造であって、筐体に設置される外部支持構造と、外部支持構造に接続される燃料ガス配列管とを含み、空気吸気口は、筐体の一端に接続され、前記燃料ガス配列管と混合気出口との間にガス混合流路が設けられ、前記燃料ガス配列管は、アレイ配列された複数の燃料ガス管からなり、前記燃料ガス管には燃料ガス吸気口と燃料ガス管の風下側に設けられた排気孔が設置される。

【0008】

さらに、前記排気孔は、燃料ガス管の風下側に設けられ、円形孔またはスリット状に形成される。

【0009】

さらに、単一の排気孔の断面積は、燃料ガス管の断面積の１／２０～１／２である。

【0010】

さらに、断面積が燃料ガス管の断面積の１／１０である複数の円形孔は、５倍の孔径の間隔で燃料ガス管風下側の中心に均一に配置される。

【0011】

さらに、前記アレイ配列された燃料ガス管は、少なくとも１列である。

【0012】

さらに、燃料ガス管が複数列に並んでいる場合は、上下の列をずらして配置する。

【0013】

さらに、前記外部支持構造は、前記燃料ガス配列管を取り囲む燃料ガス分配室を含み、前記燃料ガス分配室には吸気マニホルドが設置され、各燃料ガス管の一端は燃料ガス分配室に接続され、または各燃料ガス管の両端はいずれも燃料ガス分配室に接続される。

【0014】

さらに、前記燃料ガス分配室は、リング型、Ｃ型、リターン型及びシングルエンド型の吸気を含む。

【0015】

本発明は、さらに、燃焼機を提供しており、前記の燃料ガスと空気のガス混合構造を含む。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、コアンダ効果に基づいて、空気流路上に燃料ガス吸気管を（垂直に）設け、その管の風下側に排気孔を間隔をあけて設けることにより、空気の円管へのコアンダ効果を利用して、空気を排気孔から噴出する燃料ガスと均一に混合する。このようにファンの背面で空気と燃料ガスを混合する方法は、ファンの空気吸入口に気体吸入口を設定するフロント予混合に比べて、ファン内に燃料ガスを吸い込んで、ファン内でインペラーにより混合する必要がないため、ファンの回転により発生する機械的摩擦に起因する静電気放電による燃料ガスと空気の混合気の爆燃危険性を回避でき、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本発明の実施例または従来技術における技術的手段をより明確に説明するために、以下、実施例または先行技術に関連した図面について簡単に紹介するが、以下の図面は本発明の一部の実施例であり、当業者であれば、創造的労働を行わずにこれらの図面に基づいて他の図面を得ることができることはいうまでもない。

【0018】

【図1】本発明の側面断面図である。

【図2】本発明の上面断面図である。

【図3】本発明の排気口に面する断面図である。

【図4】本発明の空気取り入れ口に面する断面図である。

【図5】本発明のガス混合を示す図である。

【図6a】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ａ）はリターン型吸気のａ型である。

【図6b】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ｂ）はリターン型吸気のｂ型である。

【図6c】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ｃ）はＣ型吸気である。

【図6d】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ｄ）はシングルエンド型吸気である。

【図6e】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ｅ）はリング型吸気のａ型である。

【図6f】本発明の実施例における燃料ガス分配室の実施態様を示す図であり、（ｆ）はリング型吸気のｂ型である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明に係る実施例の目的、技術的手段及びメリットをより明らかにするために、以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術手段を明らか且つ完全に説明し、説明される実施例が全ての実施例ではなく、本発明の一部の実施例に過ぎないことはいうまでもない。当業者が本発明における実施例に基づいて創造的労動を行うことなく得た他の実施例は、全て本発明が保護する範囲に含まれるものとする。

【0020】

図１～図４に示すように、本発明の実施例は、燃料ガスと空気のガス混合構造であって、筐体１に設置される外部支持構造２と、外部支持構造２に接続される燃料ガス配列管とを含み、空気吸気口（すなわち空気取り入れ口）は、筐体の一端に接続され、前記燃料ガス配列管と混合気出口（すなわち排気口）との間にガス混合流路が設けられ、前記燃料ガス配列管はアレイ配列された複数の燃料ガス管からなり、前記燃料ガス管には燃料ガス吸気口と、燃料ガス管の風下側に設けられた排気孔とが設けられ、排気孔から排出された燃料ガスは空気と混合して前記混合気を生成する。

【0021】

前記排気孔は、燃料ガス管の風下側に設けられ、排気孔は、円形孔またはスリット状に形成される。単一の排気孔は、具体的に、その断面積が燃料ガス管の断面積の１／２０～１／２である。排気孔は、断面積が燃料ガス管の断面積の１／１０である複数の円形孔を５倍の孔径の間隔で燃料ガス管の風下側の中心に均一に配置するように配布される。

【0022】

前記アレイ配列された燃料ガス管は、少なくとも１つの列である。図５に示すように、燃料ガス管が複数列に並んでいる場合は、隣り合う２列をずらして配置する。

【0023】

前記外部支持構造と筐体により燃料ガス分配室を構成し、前記燃料ガス分配室の筐体には、吸気マニホルドが設けられ、各燃料ガス管の一端が燃料ガス分配室に連通または各燃料ガス管の両端がいずれも燃料ガス分配室に連通する。具体的な実施態様は図６ａ～図６ｆに示すように、前記燃料ガス分配室は、リング型、Ｃ型、リターン型及びシングルエンドの吸気を含む。具体的には、図６ａに示すようなリターン型吸気は、各燃料ガス管がいずれも吸気マニホルドと平行に保たれており、図６ｂに示すようなリターン型吸気は、各燃料ガス管がいずれも吸気マニホルドと垂直に保たれており、燃料ガスがリターン循環しており、図６ｃに示すようなＣ型吸気はその末端が閉じられ、各燃料ガス管が吸気マニホルドと平行に保たれており、図６ｄに示すようなシングルエンド型吸気は、各燃料ガス管が吸気マニホルドと垂直に保たれ、左右両端が閉じられ、通じた燃料ガスが各燃料ガス管を流し、図６ｅ、図６ｆに示すようなリング型吸気は図６ａ、図６ｂに示すリターン吸気と同じで、循環流路がリング型である点で異なる。

【0024】

最後に以下のことを説明すべきである。以上の各実施例は本発明の技術的手段を説明するためのものにすぎなく、それを限定するものではない。上述した各実施例を参照しながら本発明を詳細に説明したが、上述した各実施例に記載の技術的手段を修正するか、またはその技術的特徴の一部または全部に同等な取り替えを実施することも可能であり、それらの修正や取り替えによって、対応する技術的手段の本質が本発明の各実施例の技術的手段の範囲から逸脱しないことは当業者に理解されよう。

【0025】

（付記）
（付記１）
筐体に設置される外部支持構造と、外部支持構造に接続される燃料ガス配列管とを含み、
空気吸気口は、筐体の一端に接続され、
前記燃料ガス配列管と混合気出口との間には、ガス混合流路が設けられ、
前記燃料ガス配列管は、アレイ配列された複数の燃料ガス管からなり、
前記燃料ガス管には、燃料ガス吸気口と、燃料ガス管の風下側に設けられた排気孔とが設けられる、ことを特徴とする燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0026】

（付記２）
前記排気孔は、燃料ガス管の風下側に設けられ、円形孔又はスリット状に形成される、ことを特徴とする付記１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0027】

（付記３）
単一の排気孔の断面積は、燃料ガス管の断面積の１／２０～１／２である、ことを特徴とする付記１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0028】

（付記４）
排気孔は、断面積が燃料ガス管の断面積の１／１０である複数の円形孔を燃料ガス管の風下側の中心に孔径の５倍の間隔で均一に配置するように配置される、ことを特徴とする付記１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0029】

（付記５）
前記アレイ配列された燃料ガス管は、少なくとも１つの列である、ことを特徴とする付記１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0030】

（付記６）
燃料ガス管が複数列である場合、互いに隣接する２列はずらして配置される、ことを特徴とする付記５に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0031】

（付記７）
前記外部支持構造と筐体により燃料ガス分配室が構成され、前記燃料ガス分配室の筐体には吸気マニホルドが設けられ、各燃料ガス管の一端が燃料ガス分配室に連通または各燃料ガス管の両端がいずれも燃料ガス分配室に連通される、ことを特徴とする付記１に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0032】

（付記８）
前記燃料ガス分配室は、リング型、Ｃ型、リターン型及びシングルエンド型の吸気を含む、ことを特徴とする付記７に記載の燃料ガスと空気のガス混合構造。

【0033】

（付記９）
付記１～８のいずれか一つに記載の燃料ガスと空気のガス混合構造を備える燃焼機。

【符号の説明】

【0034】

１ 筐体
２ 外部支持構造
３ 燃料ガス管
４ 排気孔
５ 吸気マニホルド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図6f】

【国際調査報告】