專利名稱：燃燒裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對一次空氣和將液體燃料氣化后的燃燒用氣體混合而成的 預混合氣體進行燃燒的燃燒裝置。
背景技術：
以往，公知一種具有氣化器的燃燒裝置，該氣化器向由加熱器加熱的氣化器供給 液體燃料，對液體燃料進行加熱使其氣化，由此生成燃燒用氣體。生成的燃燒用氣體與一次 空氣混合成為預混合氣體，之后從燃燒器(burner)噴出而被燃燒。在這樣的燃燒裝置中，在氣化器中的液體燃料的氣化不充分時，沒有被完全氣化 的燃料作為焦油堆積，由此引起氣化不良，另外，燃料以液體的狀態(tài)到達燃燒器而成為燃燒 不良的原因。由此，為了使液體燃料完全氣化，進行了各種改進。例如，在日本特開2008-170030號公報中提出一種具有如下構造的氣化器的燃燒 器將一次空氣和液體燃料向氣化室噴霧噴出而生成預混合氣體，將在氣化室中生成的預 混合氣體再向氣化混合室噴霧噴出，由此將在氣化室中沒有被完全氣化的液體燃料完全氣 化。通過這樣的結構，由于具有氣化室和氣化混合室中氣化的兩次氣化機會，因而與 以往的裝置相比，提高了氣化效率。但是，作為氣化液體燃料所需的要素，不僅有氣化器的內(nèi)容積和表面積，用于使液 體燃料蒸發(fā)的時間也是重要的。也就是說，雖然氣化的機會增加了，但若不能提供蒸發(fā)所需 的時間，則無法使液體燃料完全氣化。因此，為了提供用于使液體燃料蒸發(fā)的充分時間，需要在氣化的中途階段設置用 于使燃料不會流出的部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而研發(fā)的，其目的是提供一種具有不使構造復雜化而 能夠使液體燃料完全氣化的氣化器的燃燒裝置。本發(fā)明的燃燒裝置，其特征在于，其特征在于，包括加熱器，其用于對氣化器進行 加熱；蒸發(fā)部，其用于將液體燃料加熱氣化成為燃燒用氣體；氣化室，其用于將燃燒用氣體 和一次空氣混合成為預混合氣體；預混合氣體噴出部，其與氣化室連通且具有流入口和噴 出口 ；燃燒器部，其設置于氣化器的鉛垂下方且用于對預混合氣體進行燃燒，其中，預混合 氣體噴出部的流入口設置在比蒸發(fā)部高的位置。另外，燃燒裝置的特征在于，所述預混合氣體噴出部的孔長度大于流入口直徑。另外，燃燒裝置的特征在于，所述預混合氣 體噴出部和所述燃燒器部配置在同一 軸線上。另外，燃燒裝置的特征在于，具有用于供給含氫氣體的含氫氣體供給管，所述燃燒 器部對預混合氣體以及含氫氣體進行燃燒。
另外，燃燒裝置的特征在于，所述燃燒器部具有焰板，該焰板具有位于該焰板的 中央的用于噴出預混合氣體的預混合氣體噴出孔；位于預混合氣體噴出孔的外周的用于噴 出含氫氣體的含氫氣體噴出孔；位于含氫氣體噴出孔的外周的用于噴出二次空氣的二次空 氣噴出孔。通過如上所述地構成，能夠提供用于使供給到蒸發(fā)部中的液體燃料氣化的充分時 間，能夠防止未被氣化的液體燃料從氣化室流出。


圖1是本發(fā)明的燃燒裝置的主剖視圖。圖2是表示本發(fā)明的焰板的圖。
具體實施例方式示出本發(fā)明的作用并簡單地說明優(yōu)選的本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明是一種燃燒裝置，其具有用于生成一次空氣和將液體燃料氣化后的燃燒用 氣體混合而成的預混合氣體的氣化器，且使該預混合氣體在設于氣化器的鉛垂下方的燃燒 器部燃燒。具體而言，供給到氣化器中的液體燃料在蒸發(fā)部被加熱，從而氣化成為燃燒用氣 體，該燃燒用氣體在氣化室中與一次空氣混合而成為預混合氣體之后，從流入口向預混合 氣體噴出部內(nèi)流入并從噴出口向燃燒器部噴出。由于該預混合氣體噴出部的流入口設于比蒸發(fā)部高的位置，所以在蒸發(fā)部和流入 口之間形成有作為液體燃料的接受皿的空間。而且，由于能夠通過使未氣化的液體燃料滯 留在該空間里而提供用于使液體燃料完全氣化的充分時間，因此未蒸發(fā)的液體狀態(tài)的燃料 不會流入預混合氣體噴出部。也就是說，從噴出口噴出的預混合氣體中所含有的燃料只能 是完全氣化了的燃燒用氣體，能夠良好地維持燃燒器部中的燃燒狀態(tài)。以下，基于附圖對本發(fā)明的燃燒裝置進行詳細的說明。本發(fā)明是用于對混合燃燒用氣體和一次空氣而成的預混合氣體進行燃燒的燃燒 裝置，在本實施例中，以作為用于對重整裝置進行加熱的燃燒裝置來使用的情況為例進行 說明，該重整裝置用于從碳化氫等原燃料(氫原料)生成以氫為主成分的重整氣體。圖1是燃燒裝置的主剖視圖，設置有用于產(chǎn)生一次空氣和液體燃料氣化后的燃 燒用氣體的預混合氣體的氣化器1 ；用于對預混合氣體以及燃料電池所產(chǎn)生的含氫氣體進 行燃燒的燃燒器部2 ；用于供給空氣的送風通路3。氣化器1具有液體燃料供給管4，其用于向氣化器1供給液體燃料；加熱器5，其 用于使氣化器1升溫；蒸發(fā)部6，其將液體燃料加熱氣化成為燃燒用氣體；分隔板7，其具有 使液體燃料向蒸發(fā)部6分散滴下的滴下孔8 ；氣化室9，其在內(nèi)部底面具有蒸發(fā)部6，氣化室 9用于將燃燒用氣體和一次空氣混合成為預混合氣體；給氣室10，其用于收容來自送風通 路3的空氣，且將該空氣分配成與燃燒用氣體混合的一次空氣和向在燃燒器部2形成的火 焰供給的二次空氣；預混合氣體噴出部11，其用于噴出預混合氣體。預混合氣體噴出部11具有與氣化室9連通且用于 使預混合氣體流入的流入口 12;用于噴出預混合氣體的噴出口 13。流入口 12設置在比蒸發(fā)部6高的位置。
燃燒器部2由以下部件構成用于使預混合氣體燃燒的預混合氣體燃燒器14 ；用 于使含氫氣體燃燒的含氫氣體燃燒器15 ；與給氣室10連通且用于向在燃燒器部2形成的 火焰供給二次空氣的二次空氣通路16 ；設置有多個貫通的噴出孔的焰板17。該燃燒器部2 設置在氣化器1的鉛垂方向下方。預混合氣體燃燒器14由圓筒狀的預混合氣體通路18構成，從預混合氣體噴出部 11的噴出口 13噴射的預混合氣體被供給到該預混合氣體通路18。含氫氣體燃燒器15具有用于供給由燃料電池產(chǎn)生的含氫氣體的含氫氣體供給 管19 ；與該含氫氣體供給管19的下游端連續(xù)地設置的含氫氣體室20。從燃料電池的氫極 排出的含氫氣體通過含氫氣體供給管19被供給到含氫氣體室20。 而且，如圖2所示，預混合氣體通路18、含氫氣體室20以及二次空氣通路16與設 置有多個貫通的噴出孔的焰板17連接，燃燒器部2利用焰板17成為被閉塞的狀態(tài)。在設置于該焰板17的噴出孔中，設置于焰板17的中央部的預混合氣體噴出孔17a 與預混合氣體通路18連通，這些焰孔構成為用于導出預混合氣體的預混合氣體導出部21， 從該預混合氣體導出部21噴出的燃燒用混合氣體被點火裝置24點火并開始燃燒。而且，設置在預混合氣體噴出孔17a的周圍的含氫氣體噴出孔17b與含氫氣體室 20連通，構成為用于導出含氫氣體的含氫氣體導出部22。而且，在焰板17的周緣部以包圍含氫氣體噴出孔17b的周圍的方式設置有二次空 氣噴出孔17c，該二次空氣噴出孔17c與二次空氣通路16連通而構成為用于導出二次空氣 的二次空氣導出部23。因此，從送風通路3流入給氣室10的空氣從二次空氣導出部23噴 出，并作為二次空氣向在預混合氣體燃燒器14以及含氫氣體燃燒器15形成的火焰供給。點火裝置24以及用于對燃燒狀態(tài)進行檢測的焰檢測裝置25貫穿在二次空氣通路 16內(nèi)，點火裝置24以及用于對燃燒狀態(tài)進行檢測的焰檢測裝置25貫通焰板17并且其前端 與預混合氣體導出部21相面對地設置。接著，對前述結構的本實施例的燃燒裝置的動作進行說明。首先，當指示燃料電池運轉時，開始向加熱器5通電而對氣化器1進行加熱。而且， 當傳感器(省略圖示)檢測到氣化器1的溫度達到了能夠使液體燃料氣化的溫度時，發(fā)出 開始向氣化器1供給液體燃料的指示，液體燃料經(jīng)由液體燃料供給管4被供給到氣化器1。供給到氣化器1的液體燃料落到分隔板7上而不會遍及四方地擴散，從滴下孔8 滴落到蒸發(fā)部6。而且，滴落到蒸發(fā)部6的液體燃料被加熱氣化而成為燃燒用氣體，燃燒用 氣體向氣化室9內(nèi)擴散。此時，從液體燃料供給管4的間隙向氣化室9內(nèi)取入從送風通路3向給氣室10供 給的空氣的一部分作為一次空氣，因此一次空氣和擴散到氣化室9的燃燒用氣體被混合成 為預混合氣體。該預混合氣體從流入口 12向預混合氣體噴出部11內(nèi)流入并從噴出口 13向預混 合氣體通路18被噴出。此外，由于流入口 12設置在比蒸發(fā)部6高的位置，所以在蒸發(fā)部6 和流入口 12之間形成有作為液體燃料的接受皿的空間。而且，通過使未氣化的液體燃料滯 留在該空間中，由此能夠提供用于使液體燃料完全氣化的充分時間，從而未蒸發(fā)的液體狀 態(tài)的燃料不會流入預混合氣體噴出部11。也就是說，從噴出口 13向預混合氣體通路18噴 出的預混合氣體所含有的燃料只能是完全被氣化了的燃燒用氣體，能夠良好地維持燃燒器部2中的燃燒狀態(tài)。另外，通過設置預混合氣體噴出部11，使氣化室9內(nèi)部的壓力上升，通過該壓力上 升能夠減小隨著液體燃料的蒸發(fā)而發(fā)生的氣化室9內(nèi)部的壓力變動，從而能夠抑制燃燒量 的變動，并且燃燒用氣體和一次空氣的混合也能夠充分地進行，因此被噴出的預混合氣體 是均勻的。此外，為了得到上述效果，使預混合氣體噴出部11的孔長度比噴出口 13的直徑 大，優(yōu)選為2倍以上的比率。而且，預混合氣體經(jīng)由預混合氣體通路18從設置在焰板17的中央部的預混合氣 體導出部21噴出，并被點火裝置24點火而開始在預混合氣體燃燒器14中燃燒。此時，從二次空氣導出部23噴出二次空氣，向由預混合氣體的燃燒形成的火焰的 前端附近供給二次空氣而使預混合氣體完全燃燒。另外，利用焰檢測裝置25監(jiān)視預混合氣 體燃燒器14的燃燒狀態(tài)。另外，由于預混合氣體噴出部11、預混合氣體燃燒器15(預混合氣體通路18)和預 混合氣體導出部21配置在同一軸線上，所以不僅能夠使燃燒裝置緊湊，還能夠進行火焰分 布的平衡良好的燃燒。進一步講，由于熱集中在中心軸線方向，所以還能得到也提高加熱器 5的加熱效率這樣的效果。這樣，利用預混合氣體燃燒來加熱重整裝置。而且，當重整裝置的溫度上升到工作 溫度時，從作為碳化氫等原燃料的燈油開始生成以氫為主成分的重整氣體，該以氫為主成 分的重整氣體被供給到燃料電池而使燃料電池工作且進行發(fā)電運轉。在燃料電池發(fā)電運轉時，向該燃料電池供給的以氫為主成分的重整氣體不是全部 消耗于發(fā)電，而是作為含有百分之幾十左右的未反應氫氣的含氫氣體從燃料電池的氫極被 排出，該含氫氣體也用于燃燒裝置中的燃燒。具體而言，從氫極排出的含氫氣體經(jīng)由含氫氣體供給管19被供給到含氫氣體室 20，并從含氫氣體導出部22噴出。于是，與已經(jīng)形成在預混合氣體導出部21的火焰接觸， 由此著火而燃燒，開始由預混合氣體和含氫氣體兩者進行的燃燒。而且，兩者的火焰是通過取入從二次空氣導出部23供給的二次空氣而完全燃燒， 并繼續(xù)加熱重整裝置。由于該預混合氣體導出部21和含氫氣體導出部22設置在同一焰板 17上且該兩者間的距離較短，所以從含氫氣體導出部22噴出的含氫氣體能夠可靠地與火 焰接觸并著火。然而，由于在重整裝置剛開始工作之后以氫為主成分的重整氣體的向燃料電池的 供給不穩(wěn)定，所以從燃料電池排出的含氫氣體的量也不穩(wěn)定。從而，只用含氫氣體是不容易 維持穩(wěn)定的燃燒的，因此，重整裝置工作后的一段時間里，繼續(xù)進行預混合氣體和含氫氣體 兩者的燃燒。然后，在含氫氣體的燃燒穩(wěn)定的時刻，停止向氣化器1供給液體燃料，轉換到單獨 用含氫氣體進行燃燒。此外，由于含氫氣體的量受到燃料電池的輸出的影響，所以在含氫氣 體燃燒器15單獨燃燒時，在燃料電池的輸 出低且含氫氣體的排出量少的情況下，燃燒量將 不充分，將不能維持重整裝置的工作所需的溫度。因此，在利用圖示省略的傳感器檢測的重 整裝置的溫度成為規(guī)定值以下的情況下，再次向氣化器1供給液體燃料而使氣化器1產(chǎn)生 預混合氣體，通過使預混合氣體和含氫氣體兩者燃燒來對重整裝置進行加熱。
權利要求
一種燃燒裝置，其特征在于，包括加熱器，其用于對氣化器進行加熱；蒸發(fā)部，其用于將液體燃料加熱氣化成為燃燒用氣體；氣化室，其用于將燃燒用氣體和一次空氣混合成為預混合氣體；預混合氣體噴出部，其與氣化室連通且具有流入口和噴出口；燃燒器部，其設置于氣化器的鉛垂下方且用于對預混合氣體進行燃燒，其中，預混合氣體噴出部的流入口設置在比蒸發(fā)部高的位置。
2.根據(jù)權利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于， 所述預混合氣體噴出部的孔長度大于流入口直徑。
3.根據(jù)權利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于，所述預混合氣體噴出部和所述燃燒器部配置在同一軸線上。
4.根據(jù)權利要求1所述的燃燒裝置，其特征在于，具有用于供給含氫氣體的含氫氣體供給管，所述燃燒器部對預混合氣體以及含氫氣體 進行燃燒。
5.根據(jù)權利要求4所述的燃燒裝置，其特征在于，所述燃燒器部具有焰板，該焰板具有位于該焰板的中央的用于噴出預混合氣體的預 混合氣體噴出孔；位于預混合氣體噴出孔的外周的用于噴出含氫氣體的含氫氣體噴出孔； 位于含氫氣體噴出孔的外周的用于噴出二次空氣的二次空氣噴出孔。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有不使構造復雜化且能夠使液體燃料完全氣化的氣化器的燃燒裝置。燃燒裝置包括將液體燃料進行加熱氣化為燃燒用氣體的蒸發(fā)部(6)；用于噴出將該燃燒用氣體和一次空氣混合的預混合氣體的預混合氣體噴出部(11)。預混合氣體噴出部(11)的流入口(12)設置在比蒸發(fā)部(6)高的位置。通過這樣構成，在蒸發(fā)部(6)和流入口(12)之間形成有使未氣化的液體燃料滯留的空間，能夠提供用于使液體燃料完全氣化的充分時間，從而能夠防止未蒸發(fā)的液體狀態(tài)的燃料流入預混合氣體噴出部(11)。
文檔編號F23D14/02GK101846318SQ201010139698
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權日2009年3月27日
發(fā)明者后藤晃, 荏原裕行 申請人:大日工業(yè)株式會社;新日本石油株式會社