用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构制造方法及图纸

本公开提供了一种能够减少所产生的NOx的量的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构。用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构包括外管和同心地设置在外管内的内管。内管设置成使得含氧气体从内管的敞开端部沿内管的轴向方向排出。外管沿内管的轴向方向延伸超过内管的敞开端部，使得氢气穿过外管的内周表面与内管的外周表面之间的空间。

Nozzle structure for hydrogen burner

The present disclosure provides a nozzle structure for a hydrogen burner device capable of reducing the amount of generated NOx. The nozzle structure for a hydrogen burner device includes an outer tube and an inner tube concentrically arranged in the outer tube. The inner tube is arranged so that oxygen-containing gas is discharged from the open end of the inner tube along the axial direction of the inner tube. The outer tube extends along the axial direction of the inner tube beyond the open end of the inner tube, so that hydrogen passes through the space between the inner surface of the outer tube and the outer surface of the inner tube.

【技术实现步骤摘要】
用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构
技术介绍
本公开涉及用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构。日本未审特许申请公报No.2005-188775公开了一种用于燃烧器的喷嘴结构，在该燃烧器中燃烧气体、比如烃类气体与空气预混合，从而抑制NOx的产生。
技术实现思路
本专利技术人已发现了以下问题。也就是说，存在氢气被用作燃料气体的情况。在这种情况下，由于氢气与烃类气体相比是高活性的，因此燃烧火焰的温度可能局部变高。结果是，有时会产生大量的NOx。本公开是为了减少所产生的NOx的量而做出的。第一示例性方面在于一种用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构，该喷嘴结构包括外管和同心地设置在外管内的内管，其中，内管设置成使得含氧气体从内管的敞开端部沿轴向方向(例如，沿着轴线Y1的方向、大致平行于轴线Y1的方向等)排出，并且外管沿轴向方向延伸超过内管的敞开端部，使得氢气穿过外管的内周表面与内管的外周表面之间的空间。根据上述构型，在含氧气体从内管的敞开端部沿轴向方向排出之后，含氧气体沿着外管的延伸超过内管的敞开端部的部分的内侧沿轴向方向行进。同时，在氢气穿过外管的内周表面与内管的外周表面之间的空间之后，氢气沿着含氧气体的外周行进。以这种方式，抑制了含氧气体与氢气之间的接触，从而使得可以抑制含氧气体与氢气的混合。因此，可以防止燃烧火焰的温度局部变高，由此减少所产生的NOx的量。此外，喷嘴结构还可包括：含氧气体吹送管道，该含氧气体吹送管道构造成将含氧气体沿轴向方向吹出并且使含氧气体穿过内管内的空间；以及氢气吹送管道，该氢气吹送管道构造成：将氢气沿轴向方向吹出到外管的内周表面与内管的外周表面之间的空间中，并且使氢气穿过外管的内周表面与内管的外周表面之间，其中，含氧气体吹送管道可以具有圆形形状，并且氢气吹送管道可以具有环形形状以围绕含氧气体吹送管道。根据上述构型，由于氢气和含氧气体沿着轴向方向被进一步推进，因此进一步抑制了氢气与含氧气体的混合的进行。因此，可以进一步防止燃烧火焰的温度局部变高，由此进一步减少所产生的NOx的量。此外，在内管的敞开端部与内管的基部部分之间的部段中，在外管的内周表面上可以设置有沿轴向方向延伸同时朝向内管突出的鳍状件，或者在内管的外周表面上可以设置有沿轴向方向延伸同时朝向外管突出的鳍状件。根据上述构型，由于氢气和含氧气体沿着轴向方向被进一步推进，因此进一步抑制了氢气与含氧气体的混合的进行。因此，可以进一步防止燃烧火焰的温度局部变高，由此进一步减少所产生的NOx的量。本公开可以减少所产生的NOx的量。根据下文中给出的详细描述和附图将更全面地理解本公开的上述及其他目的、特征和优点，其中，附图仅以说明的方式给出，因而不应被认为限制本公开。附图说明图1是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的立体图；图2是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的横截面图；图3是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的横截面图；图4是示出了所产生的NOx的量对空气流速Va与氢流速Vh的比率Va/Vh的曲线图；图5是示出了所产生的NOx的量对空气比率的曲线图；图6是示出了所产生的NOx的量对含氧气体的氧浓度的曲线图；图7是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的修改示例的横截面图；图8是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的修改示例的横截面图；图9是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的另一修改示例的横截面图；图10是根据第一实施方式的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构的另一修改示例的横截面图；以及图11是示出了所产生的NOx的量对燃烧负载系数的曲线图。具体实施方式在下文中参照附图对应用本公开的具体实施方式进行了详细说明。然而，本公开不限于下面示出的实施方式。此外，为了使说明清楚，适当地简化了以下描述和附图。在图1至图4和图7至图10中定义了右手三维xyz坐标系统。(第一实施方式)参照图1至图3描述第一实施方式。如图1和图2中所示，用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构10包括外管1、内管2和气体吹送部分3。喷嘴结构10用作设置在氢气燃烧器装置中的喷嘴。外管1包括具有轴线Y1的筒形部分1a。筒形部分1a包括外周表面1e。具体地，筒形部分1a附接至气体吹送部分3并且从气体吹送部分3沿着轴线Y1大致沿直线延伸。外管1由从外管1的内部接收热量并将辐射热辐射到外部的材料制成。外管1例如是辐射管。在图1和图2中示出的示例中的外管1的一个端部部分1b是敞开的，而另一个端部部分1c是闭合的。尽管图1中示出的筒形部分1a的示例是沿着轴线Y1大致沿直线延伸的筒形体，但是筒形部分的形状不限于该示例。也就是说，筒形部分还可以包括沿着曲线延伸的筒形部分。例如，筒形部分还可以包括沿着诸如U形线或M形线之类的曲线延伸的筒形部分。另外，尽管在图1和图2中示出的外管1的示例中，另一个端部部分1c由气体吹送部分3闭合，但是另一个端部部分1c可以包括根据需要用于排出排气的开口。内管2是具有敞开端部2b和敞开的基部侧端部部分2c的筒形体。内管2附接至气体吹送部分3并且同心地设置在外管1内。因此，内管2是与外管1的筒形部分1a类似的具有轴线Y1的筒形体。由于内管2比外管1短，因此外管1沿着轴线Y1的方向延伸超过内管2的开口端部2b。如图3中所示，气体吹送部分3包括用于吹出含氧气体的含氧气体吹送管道3a和用于吹出氢气的氢气吹送管道3b。可以用作含氧气体的气体示例包括空气和混合气体。混合气体的示例包括通过将排气和空气混合以及将氮气和空气混合所获得的那些混合气体。含氧气体可以处于室温或可以被预加热。应当指出的是，含氧气体不限于空气，并且可以是含氧的任何气体。此外，优选地是，含氧气体基本上不含氢。含氧气体可以通过使用下述制造方法来产生：该制造方法包括使用公知方法的用于除去氢的过程。含氧气体吹送管道3a具有圆形形状。此外，含氧气体吹送管道3a将含氧气体沿着轴线Y1的方向吹出，并且使含氧气体穿过内管2内的空间。内管2将含氧气体从内管2的敞开端部2b沿着轴线Y1的方向排出。氢气吹送管道3b具有环形形状，以围绕含氧气体吹送管道3a。氢气吹送管道3b将氢气沿大致平行于轴线Y1的方向吹出到外管1的内周表面1d与内管2的外周表面2e之间的空间(即，间隙)中，并且使氢气穿过外管1的内周表面1d与管2的外周表面2e之间的空间。外管1和内管2将氢气从内管2的敞开端部2b沿着轴线Y1的方向排出。(加热方法)接着，参照图1至图3描述使用用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构10的加热方法。如图2中所示，在从氢气吹送管道3b吹出氢气的同时，从含氧气体吹送管道3a吹出含氧气体。结果是，氢气和含氧气体从内管2的敞开端部2b沿大致平行于轴线Y1的方向排出。在含氧气体从内管2的敞开端部2b沿着轴线Y1的方向排出之后，含氧气体在外管1的延伸超过敞开端部2b的部分内朝向外管1的一个端部1b行进。同时，在氢气穿过外管1的内周表面1d与内管2的外周表面2e之间的空间之后，氢气沿着含氧气体的外周行进。以这种方式，防止了含氧气体与氢气之间的接触，从而使得可以抑制含氧气体与氢气的混合。接着，通过使用点火装置比如火花塞(未示出)，产生火花，从而点燃氢气并使氢气燃烧。结果是，产生管状火焰F1。管状火焰F1从内管2的敞开端部2b朝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构，所述用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构包括外管和同心地设置在所述外管内的内管，其中，所述内管设置成使得含氧气体从所述内管的敞开端部沿轴向方向排出，并且所述外管沿所述轴向方向延伸超过所述内管的所述敞开端部，使得氢气穿过所述外管的内周表面与所述内管的外周表面之间的空间。

【技术特征摘要】
2017.09.05 JP 2017-1699651.一种用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构，所述用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构包括外管和同心地设置在所述外管内的内管，其中，所述内管设置成使得含氧气体从所述内管的敞开端部沿轴向方向排出，并且所述外管沿所述轴向方向延伸超过所述内管的所述敞开端部，使得氢气穿过所述外管的内周表面与所述内管的外周表面之间的空间。2.根据权利要求1所述的用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构，所述用于氢气燃烧器装置的喷嘴结构还包括：含氧气体吹送管道，所述含氧气体吹送管道构造成将所述含氧气体沿所述轴向方向吹出并且使所述含氧气体穿过所述内管内的空...

【专利技术属性】
技术研发人员：平田耕一，佐久间大祐，上野纪幸，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP