燃烧器

1.本公开涉及燃烧器。


背景技术：

2.作为现有的燃烧器，已知例如有记载于专利文献1的技术。专利文献1所记载的燃烧器具备：管状的燃烧室，其末端敞开而成为燃烧废气的排出口；多个喷嘴，其安装于该燃烧室的后端的附近，并向燃烧室分别吹入燃料气体和含氧气体；和点火用火花塞，其安装于燃烧室的后端，并通过点火器和电源使火花飞入燃烧室内。喷嘴设置为使燃料气体和含氧气体沿燃烧室的内周面的切线方向喷射。点火用火花塞配置于燃烧室的管轴与r/2(r：燃烧室的半径)位置之间。
3.专利文献1：日本特开2004-93114号公报
4.然而，在上述现有技术中，仅在管状的燃烧室的径向的中心部附近，被燃料气体与含氧气体的混合气体点火。因此，需要与点火位置匹配地局部调整燃料气体和含氧气体的流速和空燃比，难以确保燃料气体的点燃的稳定性。此处点燃的稳定性是指在所希望的时间内切实地进行点燃。


技术实现要素：

5.本公开的目的在于提供能够使燃料的点燃的稳定性提高的燃烧器。
6.本公开的一方式所涉及的燃烧器具备：圆管状的壳体，其一端构成敞开的敞开端，并且在另一端设置有闭塞壁；至少一个导入部，其将燃料和氧化性气体以产生管状流的方式导入壳体的内部；以及点火单元，其使被导入至壳体的内部的燃料点燃，壳体通过接地而作为接地电极发挥功能，点火单元具有：放电用电极端子，其在包括壳体的靠闭塞壁侧的内部在内的区域配置并作为放电电极发挥功能；和电压供给部，其对放电用电极端子供给电压，通过在放电用电极端子的末端部与壳体之间产生放电而使燃料点燃。
7.在这样的燃烧器中，若通过导入部将燃料和氧化性气体以产生管状流的方式导入圆管状的壳体的内部，则燃料和氧化性气体成为管状流并在壳体的内部回旋流动。此时，朝向壳体的闭塞壁流动的燃料和氧化性气体一边碰撞闭塞壁而改变方向一边流动。在该状态下，若通过电压供给部对放电用电极端子供给电压，则在放电用电极端子的末端部与接地的壳体之间产生放电，从而燃料点燃而燃烧，生成包括管状火焰的燃烧气体。然后，燃烧气体在壳体的内部朝向壳体的敞开端流动，并从敞开端排出。此处，放电在放电用电极端子的末端部与壳体之间这样的大范围产生。另外，通过使壳体的闭塞壁侧成为接地电极，从而电极面积实质变大。另外，绝缘破坏从放电用电极端子朝向壳体以360度放射状形成放电路径。因此，成为不易受到局部的气体流动的变动、壳体的局部的表面状态的影响的构造，燃料的点燃的稳定性提高。另外，放电用电极端子配置于包括壳体的靠闭塞壁侧的内部在内的区域。因此，放电在从构成燃烧气体的排出口的壳体的敞开端离开的位置产生。由此，燃烧在壳体的内部稳定。
8.也可以是，放电用电极端子经由绝缘体而安装于闭塞壁。在这样的结构中，放电用电极端子不易阻碍燃料和氧化性气体的管状流。因此，燃料和氧化性气体容易在壳体的内部回旋流动，因此，燃料的点燃的稳定性更加提高。
9.也可以是，放电用电极端子配置于壳体内部的壳体的径向的中心部。在这样的结构中，从放电用电极端子的末端部至壳体为止的距离在壳体的整周上相等，因此，在放电用电极端子的末端部与壳体之间沿壳体的周向均匀地产生放电。因此，燃料的点燃的稳定性更加提高。
10.也可以是，放电用电极端子的末端部位于导入部的靠闭塞壁侧的端部与闭塞壁之间。在这样的结构中，放电用电极端子也不易阻碍燃料和氧化性气体的管状流。因此，燃料和氧化性气体容易在壳体的内部回旋流动，因此，燃料的点燃的稳定性更加提高。另外，放电在相对于壳体的敞开端充分离开的位置产生，因此，在壳体的内部燃烧更加稳定。
11.本公开的一方式在使混合有氧化性气体的燃料燃烧而生成燃烧气体的燃烧器中，具备：圆管状的壳体，其一端侧敞开并且另一端侧闭塞，并供燃料、氧化性气体和燃烧气体沿轴向流动；至少一个导入部，其将燃料和氧化性气体以产生管状流的方式导入壳体的内部；以及点火单元，其具有配置于壳体的另一端侧的火花塞，使被导入至壳体的内部的燃料点燃，生成包含管状火焰的燃烧气体，火花塞具有：绝缘子；中心电极，其设置于被绝缘子支承的中轴的末端，并作为放电电极发挥功能；筒状的主体金属件，其配置于绝缘子四周；以及接地电极，其与主体金属件一体化，点火单元通过对中心电极供给电压，在中心电极与接地电极之间的空间产生放电，从而使燃料点燃，中心电极从绝缘子的末端面突出，接地电极以在主体金属件的轴向上不与中心电极重叠的方式配置得比中心电极靠主体金属件的径向外侧。
12.在这样的燃烧器中，若通过导入部将燃料和氧化性气体导入圆管状的壳体的内部，则燃料和氧化性气体成为管状流而在壳体的内部朝向火花塞流动。在该状态下，若对中心电极供给电压，则在中心电极与接地电极之间的空间产生放电，从而燃料点燃而燃烧，生成包含管状火焰的燃烧气体。燃烧气体从壳体的一端排出。
13.此处，接地电极与在绝缘子四周配置的筒状的主体金属件一体化，并且，接地电极以在主体金属件的轴向上不与中心电极重叠的方式配置得比中心电极靠主体金属件的径向外侧。因此，即便在壳体的内部的壳体的径向内侧(中心侧)区域由于燃料和氧化性气体的管状流而产生燃料和氧化性气体的朝向火花塞的流动，也能够防止接地电极妨碍燃料和氧化性气体向中心电极与接地电极之间的空间的流动。因此，燃料和氧化性气体容易流入中心电极与接地电极之间的空间，因此，中心电极与接地电极之间的空间产生的放电容易作用于燃料与氧化性气体的混合气体。另外，在通过放电点燃了燃料之后，火焰向四周的混合气体燃烧开，但混合气体作为管状流而沿主体金属件的轴向朝向壳体的一端侧流动，因此，管状火焰沿轴向扩大。此时，接地电极以在主体金属件的轴向上不与中心电极重叠的方式配置。因此，管状火焰在燃料点燃时，不易被接地电极夺取热，容易扩大。根据以上内容，使燃料的点燃和燃烧的动作稳定。
14.也可以是，接地电极具有圆筒状，并且以配置于绝缘子四周的方式与主体金属件一体化。在这样的结构中，能够利用现有的接地电极的构造。
15.也可以是，中心电极的末端位于比接地电极靠壳体的一端侧处。在这样的结构中，
燃料和氧化性气体容易从中心电极侧向接地电极侧流动。因此，燃料和氧化性气体更容易流入中心电极与接地电极之间的空间。
16.也可以是，中心电极具有突出部，上述突出部相对于绝缘子的末端面的周缘而沿接地电极的径向突出，突出部的侧端位于比绝缘子的末端面靠接地电极的径向外侧且比接地电极靠接地电极的径向内侧的区域。在这样的结构中，若对中心电极供给电压，则在突出部与接地电极之间的空间产生放电。因此，在相对于绝缘子离开的空间产生放电，因此，因燃料的点燃产生的热不易被绝缘子夺取。由此，使燃料的点燃和燃烧的动作更加稳定。
17.也可以是，中心电极呈圆形状，中心电极的直径大于绝缘子的末端面的直径且小于接地电极的直径，突出部设置于中心电极的周缘部，且呈圆环状。在这样的结构中，能够在中心电极的整周上在突出部与接地电极之间的空间产生放电。另外，由于中心电极的形状为圆形状，所以能够容易制作中心电极。
18.也可以是，在接地电极的末端部设置有向壳体的一端侧突出的突起。在这样的结构中，若对中心电极供给电压，则在中心电极与突起之间的空间产生放电。因此，在从相对于绝缘子离开的空间产生放电，因此，因燃料的点燃产生的热不易被绝缘子夺取。由此，使燃料的点燃和燃烧的动作更加稳定。
19.也可以是，突起的末端位于比中心电极靠壳体的一端侧。在这样的结构中，若对中心电极供给电压，则在中心电极与突起的侧面之间的空间产生放电。因此，在相对于绝缘子充分离开的空间产生放电，因此，因燃料的点燃产生的热更加不易被绝缘子夺取。由此，使燃料的点燃和燃烧的动作进一步稳定。
20.也可以是，接地电极具有：环状部，其安装于主体金属件；和立设部，其在环状部的末端面设置为向壳体的一端侧延伸。在这样的结构中，若对中心电极供给电压，则在中心电极与立设部之间的空间产生放电。因此，由于在相对于绝缘子离开的空间产生放电，所以因燃料的点燃产生的热不易被绝缘子夺取。由此，使燃料的点燃和燃烧的动作更加稳定。
21.也可以是，立设部在环状部的末端面设置有多个，接地电极还具有连结部，上述连结部将多个立设部的末端彼此连结，连结部的末端位于比中心电极靠壳体的一端侧处，中心电极与立设部之间的距离比中心电极与连结部之间的距离短。在这样的结构中，多个立设部的末端彼此通过连结部而连结，因此，使立设部强度提高。另外，在对中心电极供给电压时，在中心电极与立设部之间的空间产生放电，在中心电极与连结部之间的空间没有产生放电。
22.也可以是，主体金属件固定于壳体，接地电极具有突起部，上述突起部设置于壳体的内周面，并朝向中心电极地向壳体的径向内侧突出。在这样的结构中，若对中心电极供给电压，则在中心电极与突起部之间的空间产生放电。此时，若突起部相对于绝缘子分离配置，则因燃料的点燃产生的热不易被绝缘子夺取。由此，使燃料的点燃和燃烧的动作更加稳定。
23.根据本公开，能够使燃料的点燃的稳定性提高。
附图说明
24.图1是表示本公开的第1实施方式所涉及的管状火焰燃烧器的结构图。
25.图2是图1的ii-ii线剖视图。
26.图3是表示在图1所示的壳体的内部形成有因放电产生的等离子体的状态的图。
27.图4是表示在图3所示的管状火焰燃烧器的变形例中在壳体的内部形成有因放电产生的等离子体的状态的图。
28.图5是表示本公开的第2实施方式所涉及的燃烧器的剖视图。
29.图6是图5的ii-ii线剖视图。
30.图7是图5所示的火花塞的单侧剖视图。
31.图8是图7所示的火花塞的简略主视图。
32.图9是表示在图7所示的火花塞中在中心电极与接地电极之间的空间产生放电的状况的单侧剖视图。
33.图10是表示作为比较例的燃烧器的剖视图。
34.图11是表示本公开的第3实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
35.图12是图11所示的火花塞的简略主视图。
36.图13是具有图12所示的中心电极的变形例的火花塞的简略主视图。
37.图14是表示本公开的第4实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
38.图15是图14所示的火花塞的简略主视图。
39.图16是具有图14所示的接地电极的变形例的火花塞的单侧剖视图。
40.图17是表示本公开的第5实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
41.图18是表示本公开的第6实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
42.图19是具有图18所示的接地电极的变形例的火花塞的单侧剖视图。
43.图20是表示本公开的第7实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
44.图21是表示本公开的第8实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。
具体实施方式
45.以下，参照附图对本公开的实施方式详细地进行说明。需要说明的是，附图中，对相同或者等同的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。
46.[第1实施方式]
[0047]
图1是表示本公开的一实施方式所涉及的管状火焰燃烧器的结构图。图1中，本实施方式的管状火焰燃烧器(燃烧器)100是在作为燃料的氨气(nh3气体)中混合作为氧化性气体的空气并使氨气燃烧的装置。
[0048]
管状火焰燃烧器100具备：圆管状的壳体20；两个氨气导入部30，其将氨气导入该壳体20的内部；两个空气导入部400，其向壳体20的内部导入空气；以及点火单元500，其使被导入至壳体20的内部的氨气点燃。
[0049]
壳体20具有：两端敞开的圆筒部20b。壳体20的一端构成敞开的敞开端20a。敞开端20a使圆筒部20b的一端向大气敞开，并且成为后述的燃烧气体的排出口。在壳体20的另一端设置有圆板状的闭塞壁60。闭塞壁60闭塞圆筒部20b的另一端。闭塞壁60固定于圆筒部20b的另一端部。壳体20由具有导电性的金属材料(例如不锈钢)构成。
[0050]
氨气导入部30和空气导入部400是在壳体20的外周面的壳体20的轴向的中央部或者是在比该中央部靠闭塞壁60侧设置的导入部。如图2所示那样，氨气导入部30和空气导入部400沿着壳体20的周向交替以等间隔配置。氨气导入部30将氨气沿壳体20的内周面20c的
切线方向导入壳体20的内部。即，氨气导入部30将氨气以产生管状流的方式导入壳体20的内部。空气导入部400将空气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部。即，空气导入部400将空气以产生管状流的方式导入壳体20的内部。氨气导入部30和空气导入部400也可以与壳体20一体形成，也可以与壳体20独立构成，也可以固定于壳体20。
[0051]
点火单元500具有：放电用电极端子70，其配置于壳体20的内部；点火器80，其对该放电用电极端子70施加高电压而对氨气进行点火；以及电源90，其使该点火器80接通/断开。点火器80和电源90构成对放电用电极端子70供给电压的电压供给部140。
[0052]
放电用电极端子70配置于包括壳体20的靠闭塞壁60侧的内部在内的区域。壳体20的靠闭塞壁60侧的内部是指壳体20的内部的比壳体20的轴向(长边方向)的中央靠闭塞壁60侧的区域。
[0053]
具体而言，放电用电极端子70以贯穿壳体20的闭塞壁60的方式经由绝缘体110而安装于闭塞壁60。绝缘体110由具有耐压性和耐热性的绝缘材料(例如陶瓷)构成。
[0054]
放电用电极端子70配置为，在壳体20内部的壳体20的径向的中心部，沿壳体20的轴向延伸。放电用电极端子70的局部配置于壳体20的内部，放电用电极端子70的剩余的部分配置于壳体20的外部。
[0055]
放电用电极端子70的末端部70a位于氨气导入部30的前端30a和空气导入部400的前端400a与壳体20的闭塞壁60之间。此处，放电用电极端子70的末端部70a位于氨气导入部30的后端30b和空气导入部400的后端400b与闭塞壁60之间。
[0056]
放电用电极端子70的末端部70a是放电用电极端子70的两端部中的配置于壳体20的内部的端部(靠敞开端20a侧的端部)。氨气导入部30的前端30a和空气导入部400的前端400a相当于氨气导入部30和空气导入部400的靠壳体20的敞开端20a侧的端部。氨气导入部30的后端30b和空气导入部400的后端400b相当于氨气导入部30和空气导入部400的靠壳体20的闭塞壁60侧的端部。
[0057]
放电用电极端子70经由电线120而与点火器80连接。来自点火器80的脉冲电压经由电线120而供给于放电用电极端子70。放电用电极端子70作为放电电极发挥功能。壳体20经由电线130而与点火器80的接地线(gnd线)连接。因此，壳体20接地。壳体20作为接地电极发挥功能。在放电用电极端子70与壳体20之间设置有供氨气和空气到达的空间。
[0058]
点火单元500通过对放电用电极端子70施加高电压，在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间产生放电，从而使氨气点燃。此时，如图3所示的那样，通过在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间产生的放电，在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间形成有等离子体p。
[0059]
在以上那样的管状火焰燃烧器100中，若通过氨气导入部30将氨气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，并且通过空气导入部400将空气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，则氨气和空气成为管状流而混合，在壳体20的内部回旋而流动。此时，氨气与空气的混合气体在壳体20的内部朝向壳体20的敞开端20a流动，并且在壳体20的内部朝向壳体20的闭塞壁60流动并碰撞闭塞壁60，一边改变方向一边流动。
[0060]
在该状态下，若电源90接通，则通过点火器80对放电用电极端子70施加高电压，在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间产生放电，通过该放电在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间形成有等离子体p。于是，氨气点燃，燃烧而成为管状火焰，从而
生成高温的燃烧气体。
[0061]
此处，氨气和空气沿壳体20的内周面20c的切线方向被导入壳体20的内部，因此，在比壳体20的径向内侧(中心侧)靠壳体20的径向外侧，氨气和空气的流速变快。但是，在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间这样的较大的范围内产生放电，因此，无论氨气和空气的流速和空燃比如何，氨气都容易在壳体20的内部点燃、燃烧。
[0062]
通过氨气的燃烧得到的高温的燃烧气体在壳体20的内部朝向壳体20的敞开端20a流动。然后，燃烧气体从构成排出口的敞开端20a排出。
[0063]
如以上那样，在本实施方式中，若通过氨气导入部30将氨气和空气以产生管状流的方式导入圆管状的壳体20的内部，则氨气和空气成为管状流而在壳体20的内部回旋流动。此时，朝向壳体20的闭塞壁60流动的氨气和空气一边碰撞闭塞壁60改变方向一边流动。在该状态下，若通过电压供给部140对放电用电极端子70供给电压，则在放电用电极端子70的末端部70a与接地的壳体20之间产生放电，从而氨气点燃并燃烧，生成包含管状火焰的燃烧气体。而且，燃烧气体在壳体20的内部朝向壳体20的敞开端20a流动，从敞开端20a排出。此处，放电在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间这样的大范围产生。另外，通过使壳体20的闭塞壁60侧成为接地电极，从而电极面积实质上变大。另外，绝缘破坏从放电用电极端子70朝向壳体20，以360度放射状形成放电路径。因此，成为不易受到局部的气体流动的变动、壳体20的局部的表面状态的影响的构造，氨气的点燃的稳定性提高。作为其结果，与例如只是仅在放电用电极端子70的末端部70a的附近这样的小范围产生放电的情况不同，不需要局部地调整氨气的流速和空燃比。
[0064]
另外，放电用电极端子70配置于包括壳体20的靠闭塞壁60侧的内部在内的区域。因此，放电在相对于构成燃烧气体的排出口的壳体20的敞开端20a离开的位置产生。由此，燃烧在壳体20的内部稳定。
[0065]
另外，在本实施方式中，放电用电极端子70经由绝缘体110而安装于壳体20的闭塞壁60。因此，放电用电极端子70不易阻碍氨气和空气的管状流。因此，氨气和空气容易在壳体20的内部回旋而流动，因此，氨气的点燃的稳定性更加提高。
[0066]
另外，在本实施方式中，放电用电极端子70配置于壳体20的内部的壳体20的径向的中心部。因此，从放电用电极端子70的末端部70a至壳体20为止的距离在壳体20的整周上相等，因此，在放电用电极端子70的末端部70a与壳体20之间，放电沿壳体20的周向均匀地产生。因此，氨气的点燃的稳定性更加提高。
[0067]
另外，在本实施方式中，放电用电极端子70的末端部70a位于氨气导入部30的后端30b和空气导入部400的后端400b与闭塞壁60之间。因此，放电用电极端子70更加不易阻碍氨气和空气的管状流。因此，氨气和空气容易在壳体20的内部进一步回旋流动，因此，氨气的点燃的稳定性进一步提高。另外，放电在相对于壳体20的敞开端20a充分离开的位置产生，因此，在壳体20的内部，燃烧更加稳定。
[0068]
图4是表示图3所示的管状火焰燃烧器100的变形例的结构图。图4中，在本变形例的管状火焰燃烧器100中，放电用电极端子70经由绝缘体110而安装于壳体20的圆筒部20b。
[0069]
具体而言，放电用电极端子70以贯穿壳体20的圆筒部20b的方式经由绝缘体110而安装于圆筒部20b。放电用电极端子70配置为沿壳体20的径向延伸。放电用电极端子70的末端部70a在氨气导入部30的后端30b和空气导入部400的后端400b与闭塞壁60之间，位于壳
体20的径向的中心部。这样，在本变形例中，放电用电极端子70的配置自由度变高。
[0070]
需要说明的是，本公开不限定于上述实施方式。例如在上述实施方式中，放电用电极端子70配置于壳体20内部的壳体20的径向的中心部，但没有特别局限于这样的形式。也可以是，例如根据不同的施加于放电用电极端子70的电压值，放电用电极端子70相对于壳体20内部的在壳体20的径向的中心部在径向上错开配置。
[0071]
另外，在上述实施方式中，放电用电极端子70的末端部70a位于氨气导入部30的后端30b与闭塞壁60之间，但没有特别局限于这样的形式。放电用电极端子70的末端部70a也可以位于氨气导入部30的前端30a与后端30b之间。
[0072]
另外，在上述实施方式中，具备：两个氨气导入部30，其将氨气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部；和两个空气导入部400，其将空气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，但作为氨气导入部30和空气导入部400的数量，也可以为一个，或者也可以为3个以上。
[0073]
另外，在上述实施方式中，通过氨气导入部30和空气导入部400将氨气和空气分别沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，但没有特别局限于这样的形式，也可以具备至少一个导入部，该至少一个导入部将氨气与空气的混合气体沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部。
[0074]
另外，在上述实施方式中，将作为燃料的氨气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，但作为燃料，没有特别局限于氨气，也可以为烃气、甲烷气体或者城市燃气等燃料气体，或者也可以为液体氨气、煤油、酒精或者a重油等那样的在相对低的温度下气化的液体燃料等。
[0075]
另外，在上述实施方式中，将作为氧化性气体的空气沿壳体20的内周面20c的切线方向导入壳体20的内部，但作为氧化性气体，没有特别局限于空气，也可以是氧气。
[0076]
[第2实施方式]
[0077]
图5是表示本公开的第2实施方式所涉及的燃烧器的剖视图。图5中，本实施方式的燃烧器1是使混合有空气的氨气(nh3气体)燃烧而生成燃烧气体的管状火焰燃烧器。氨气是燃料。空气是氧化性气体。
[0078]
也如图6所示那样，燃烧器1具备：圆管状的壳体2；两个氨气导入部3，其将氨气导入该壳体2的内部；两个空气导入部4，其将空气导入壳体2的内部；以及点火单元5，其使被导入至壳体2的内部的氨气点燃。
[0079]
壳体2的一端侧敞开，壳体2的另一端侧闭塞。壳体2的一端构成将燃烧气体排出的气体出口部6。在壳体2的另一端设置有闭塞壁7。壳体2和闭塞壁7由具有导电性的金属材料(例如不锈钢)构成。氨气、空气和燃烧气体在壳体2的内部沿壳体2的轴向(a方向)流动。
[0080]
氨气导入部3和空气导入部4配置于例如壳体2的比轴向的中央部靠闭塞壁7侧。如图2所示那样，氨气导入部3和空气导入部4沿着壳体2的周向交替以等间隔配置。氨气导入部3和空气导入部4构成导入部，上述导入部将氨气和空气以产生管状流的方式导入壳体2的内部。
[0081]
需要说明的是，作为氨气导入部3和空气导入部4的数量，没有特别局限于两个，也可以是一个，或者也可以是3个以上。另外，氨气导入部3和空气导入部4也可以设置于壳体2的轴向的中央部，或者也可以设置于比壳体2的轴向的中央部靠气体出口部6侧处。
[0082]
具体而言，氨气导入部3将氨气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部。空气导入部4将空气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部。氨气导入部3和空气导入部4也可以与壳体2一体形成，也可以与壳体2独立构成而固定于壳体2。
[0083]
点火单元5使被导入至壳体2的内部的氨气点燃，生成包含管状火焰的燃烧气体。点火单元5具有：火花塞8，其配置于壳体2的另一端侧(闭塞壁7侧)；和电压供给部9，其对该火花塞8供给电压。火花塞8贯通闭塞壁7。火花塞8的末端侧部分配置于壳体2的内部。
[0084]
图7是火花塞8的单侧剖视图。图8是火花塞8的简略主视图。图7和图8中，火花塞8是对氨气与空气的混合气体进行点火的火花塞。火花塞8具有绝缘子10、中心电极11、接地电极12。需要说明的是，图5中，将火花塞8简化示出。另外，图7和图8中，省略壳体2和闭塞壁7。
[0085]
绝缘子10具有圆筒状。绝缘子10由绝缘性、耐热性和热传导性优异的氧化铝等陶瓷构成。在绝缘子10设置有沿绝缘子10的轴向延伸的轴孔10a。
[0086]
中心电极11设置于被绝缘子10支承的圆棒状的中轴13的末端。中轴13在插通于绝缘子10的轴孔10a的状态下被绝缘子10支承。中轴13由例如铁材等构成。
[0087]
中心电极11从绝缘子10的末端面10b突出。换句话说，中心电极11成为从绝缘子10的末端面10b暴露的状态。在主视时，中心电极11呈圆形状。中心电极11由例如耐热性和耐腐蚀性优异的镍合金等金属材料构成。需要说明的是，在中心电极11的末端面11a设置有贵金属贴片。
[0088]
接地电极12与在绝缘子10四周配置的主体金属件14一体化。主体金属件14固定于绝缘子10的外周面。主体金属件14具有圆筒状。需要说明的是，本实施方式中所说的圆筒状不只是局限于严格的圆筒状，也包括大致圆筒状。
[0089]
接地电极12通过焊接等而与主体金属件14的末端接合。接地电极12是在绝缘子10四周配置的圆筒状的电极。接地电极12由耐热性和耐腐蚀性优异的镍合金等金属材料构成。接地电极12接地。
[0090]
接地电极12固定于闭塞壁7。在接地电极12的外周面形成有与设置于闭塞壁7的内螺纹部7a(参照图21)旋合的外螺纹部12a。通过将接地电极12拧入闭塞壁7，从而将包括接地电极12的火花塞8固定于闭塞壁7。需要说明的是，火花塞8在壳体2的内部以使中心电极11位于壳体2的径向的中心部的方式固定于闭塞壁7。
[0091]
主体金属件14经由接地电极12和闭塞壁7而固定于壳体2。此时，接地电极12和主体金属件14的轴向与壳体2的轴向(图5中的a方向)对齐。需要说明的是，本实施方式中所说的轴向的对齐不只是局限于严格的对齐，也包括表观上的对齐。
[0092]
接地电极12以在接地电极12的轴向上不与中心电极11重叠的方式配置得比中心电极11靠径向外侧。换句话说，接地电极12在径向上与中心电极11隔开既定间隔而配置。中心电极11的末端面11a比接地电极12的末端面12b突出。换句话说，中心电极11的末端面11a位于比接地电极12的末端面12b靠壳体2的一端侧(气体出口部6侧)处。在中心电极11与接地电极12之间设置有供氨气和空气到达的空间s。
[0093]
在火花塞8的基端部设置有端子金属件15。端子金属件15与中轴13电连接。端子金属件15以位于壳体2的外部的方式从绝缘子10的基端面10c暴露。
[0094]
如图5所示那样，电压供给部9经由高压线缆16而与火花塞8的端子金属件15连接。
电压供给部9经由高压线缆16、端子金属件15和中轴13对中心电极11施加高电压。
[0095]
中心电极11作为放电电极发挥功能。点火单元5通过电压供给部9对中心电极11施加高电压，在火花塞8的中心电极11与接地电极12之间的空间s产生放电，从而使氨气点燃。此时，放电在中心电极11的末端部与接地电极12之间的空间s内的中心电极11的末端部与接地电极12之间的距离最短的区域中产生。
[0096]
在以上那样的燃烧器1中，若通过氨气导入部3，将氨气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部，并且通过空气导入部4将空气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部，则氨气和空气成为管状流而混合，在壳体2的内部回旋流动。此时，氨气与空气的混合气体在壳体2的内部朝向气体出口部6流动，并且在壳体2的内部朝向火花塞8流动。
[0097]
在该状态下，若电压供给部9的电源接通，则通过电压供给部9，经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压。这样，如图9所示那样，在火花塞8中，在中心电极11的末端部与接地电极12的末端面12b之间的空间s产生放电p。此时，中心电极11从绝缘子10的末端面10b突出。因此，中心电极11与接地电极12之间的空间s所产生的放电p容易相对于绝缘子10离开。
[0098]
通过这样的放电p使氨气点燃并燃烧，成为管状火焰，从而生成高温的燃烧气体。高温的燃烧气体在壳体2的内部朝向气体出口部6流动，从气体出口部6排出。
[0099]
图10是表示作为比较例的燃烧器的剖视图。图10中，本比较例的燃烧器1a具备内燃机用的火花塞101。火花塞101具有与上述的火花塞8相同的绝缘子10和中心电极11；和接地电极102。
[0100]
接地电极102与在绝缘子10四周配置的圆筒状的主体金属件103一体化。在主体金属件103的末端侧部分的外周面上设置有拧入内燃机的螺孔(未图示)的外螺纹部103a。接地电极102通过焊接等而与主体金属件103的末端接合。接地电极102朝向中心电极11侧(接地电极102的径向的中心侧)以l字状屈曲。中心电极11与接地电极102的末端部102a之间的空间成为供放电产生的放电间隙104。氨气和空气沿壳体2的径向流入放电间隙104。
[0101]
然而，将氨气和空气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部，作为管状流而在壳体2的内部回旋流动。氨气和空气的导入位置是火花塞101的附近位置。因此，在火花塞101的附近，在比壳体2的径向内侧(中心侧)靠壳体2的径向外侧处，氨气和空气的流速变快。此时，通过仿真，确认出在氨气点燃前在壳体2的内部的壳体2的径向内侧区域产生氨气和空气的朝向火花塞101的流动(回流)这样的现象。
[0102]
氨气和空气的回流是壳体2的轴向的流动，因此，接地电极102妨碍氨气和空气向放电间隙104的流动。因此，氨气和空气不易流入放电间隙104。因此，在放电间隙104产生的放电不易作用于氨气与空气的混合气体，因此，难以使点燃氨气而产生管状火焰这样的动作稳定。
[0103]
相对于这样的课题，在本实施方式中，接地电极12与在绝缘子10四周配置的主体金属件14一体化，并且以在主体金属件14的轴向上不与中心电极11重叠的方式配置得比中心电极11靠主体金属件14的径向外侧。因此，即便在壳体2的内部的在壳体2的径向内侧(中心侧)区域由于氨气和空气的管状流而产生氨气和空气的朝向火花塞8的流动，也能够防止接地电极12妨碍氨气和空气朝向中心电极11与接地电极12之间的空间s的流动。因此，氨气
和空气容易流入中心电极11与接地电极12之间的空间s，因此，在中心电极11与接地电极12之间的空间s产生的放电容易作用于氨气与空气的混合气体。另外，通过放电将氨气点燃之后，火焰向四周的混合气体燃烧开，但混合气体作为管状流而沿主体金属件14的轴向朝向壳体2的一端侧流动，因此，管状火焰在轴向上扩大。此时，接地电极12配置为在主体金属件14的轴向上不与中心电极11重叠。因此，管状火焰在氨气点燃时，不易被接地电极12夺取热，容易扩大。根据以上内容，使氨气的点燃和燃烧的动作稳定。
[0104]
另外，在本实施方式中，接地电极12具有圆筒状，并且以配置于绝缘子10四周的方式与主体金属件14一体化。因此，能够利用现有的接地电极的构造。
[0105]
另外，在本实施方式中，中心电极11的末端面11a位于比接地电极12靠壳体2的一端侧(气体出口部6侧)处。因此，氨气和空气容易从中心电极11侧向接地电极12侧流动。因此，氨气和空气更容易流入中心电极11与接地电极12之间的空间s。
[0106]
[第3实施方式]
[0107]
图11是表示本公开的第3实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图12是图11所示的火花塞的简略主视图。图11和图12中，在本实施方式的燃烧器1中，火花塞8取代上述的第2实施方式的中心电极11而具有中心电极21。
[0108]
在主视时，中心电极21呈圆形状。中心电极21的末端面21a位于比接地电极12的末端面12b靠壳体2的一端侧(气体出口部6侧)处。中心电极21的直径d1大于绝缘子10的末端面10b的直径d2且小于接地电极12的末端面12b的直径d3(外径)。
[0109]
因此，中心电极21具有突出部22，上述突出部22相对于绝缘子10的末端面10b的周缘10d而向绝缘子10的径向外侧突出。突出部22的侧端22a位于比绝缘子10的末端面10b的周缘10d靠绝缘子10的径向外侧且比接地电极12的末端部的外周靠接地电极12的径向内侧的区域。突出部22设置于中心电极21的周缘部，且呈圆环状。
[0110]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极21施加高电压，则在火花塞8中中心电极21的突出部22与接地电极12的末端面12b之间的空间s产生放电p，氨气点燃而燃烧。
[0111]
这样在本实施方式中，若对中心电极21供给电压，则在中心电极21的突出部22与接地电极12之间的空间s产生放电。因此，在从绝缘子10离开的空间产生放电，因此，由氨气的点燃产生的热更不易被绝缘子10夺取。由此，使氨气的点燃和燃烧的动作更加稳定。
[0112]
另外，在本实施方式中，突出部22设置于圆形状的中心电极21的周缘部，且呈圆环状。因此，能够在中心电极21的整周上在突出部22与接地电极12之间的空间s产生放电。另外，中心电极21的形状为圆形状，因此，能够容易制作中心电极21。
[0113]
图13是具有图12所示的中心电极21的变形例的火花塞8的简略主视图。在图13的(a)所示的火花塞8中，在主视时，中心电极21的形状呈长方形。在中心电极21的长边方向的两端部分别设置有：相对于绝缘子10的末端面10b的周缘10d而沿绝缘子10的径向突出的突出部22。
[0114]
在图13的(b)所示的火花塞8中，在主视时，中心电极21的形状呈十字形状。在中心电极21的十字的各端部分别设置有：相对于绝缘子10的末端面10b的周缘10d而沿绝缘子10的径向突出的突出部22。
[0115]
在图13的(c)所示的火花塞8中，在主视时，中心电极21的形状呈多边形状(此处六
边形状)。在中心电极21的周缘部设置有：相对于绝缘子10的末端面10b的周缘10d而沿绝缘子10的径向突出的多边形环状(此处六边形环状)的突出部22。
[0116]
在图13的(a)～图13的(c)的任一个图中，若对火花塞8的中心电极21施加高电压，则在中心电极21的突出部22与接地电极12之间的空间s产生放电，氨气点燃而燃烧。需要说明的是，作为中心电极21的形状，不局限于图13所示的形状。
[0117]
[第4实施方式]
[0118]
图14是表示本公开的第4实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图15是图14所示的火花塞的简略主视图。在图14和图15中，在本实施方式的燃烧器1中，火花塞8取代上述的第2实施方式的接地电极12而具有接地电极32。
[0119]
接地电极32具有：相当于上述的第2实施方式的接地电极12的圆筒状的电极主体33；和与该电极主体33一体化的两个板状的突起34。在电极主体33的外周面形成有外螺纹部33a。
[0120]
突起34在电极主体33的末端面33b突出设置。换句话说，在接地电极32的末端部设置有向壳体2的一端侧(气体出口部6侧)突出的两个突起34。两个突起34例如隔着中心电极11而相向配置。中心电极11的末端面11a位于比突起34的末端面34a靠壳体2的一端侧处。
[0121]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压，则在火花塞8中中心电极11的末端部与接地电极32的突起34的末端部之间的空间s产生放电p，氨气点燃燃烧。
[0122]
在以上那样的本实施方式中，若对中心电极11供给电压，则在中心电极11与突起34之间的空间s产生放电。因此，在相对于绝缘子10离开的空间产生放电，因此，由氨气的点燃产生的热更加不易被绝缘子10夺取。由此，使氨气的点燃和燃烧的动作更加稳定。
[0123]
图16是具有图15所示的接地电极32的变形例的火花塞8的单侧剖视图。图16中，在接地电极32的各突起34的末端侧设置有相互向中心电极11侧以钝角状屈曲的屈曲部35。此时，中心电极11与突起34之间的距离变短，因此，容易产生放电p。
[0124]
需要说明的是，在本实施方式和变形例中，在接地电极32的末端部设置有两个突起34，但作为突起34的数量，没有特别局限于两个，也可以为一个，或者也可以为3个以上。
[0125]
[第5实施方式]
[0126]
图17是表示本公开的第5实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图17中，在本实施方式的燃烧器1中，与上述的第4实施方式相同，火花塞8具有接地电极32。接地电极32的突起34的末端面34a位于比中心电极11的末端面11a靠壳体2的一端侧(气体出口部6侧)处。
[0127]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压，则在火花塞8中中心电极11的末端部与突起34的内侧(中心电极11侧)的侧面34b之间的空间s产生放电p，氨气点燃燃烧。
[0128]
在以上那样的本实施方式中，若对中心电极11供给电压，则在中心电极11与突起34的侧面34b之间的空间s产生放电。因此，在相对于绝缘子10充分离开的空间产生放电，因此，由氨气的点燃产生的热更加不易被绝缘子10夺取。由此，使氨气的点燃和燃烧的动作进一步稳定。
[0129]
[第6实施方式]
[0130]
图18是表示本公开的第6实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图18中，在本实施方式的燃烧器1中，火花塞8取代上述的第2实施方式的接地电极12而具有接地电极40。接地电极40以在主体金属件14的轴向上不与中心电极11重叠的方式配置于比中心电极11靠主体金属件14的径向外侧处。
[0131]
接地电极40具有：相当于上述的第2实施方式的接地电极12的圆筒部41、上述的闭塞壁7、棒状的立设部43。闭塞壁7构成作为接地电极40局部的环状部。在圆筒部41的外周面形成有与闭塞壁7的内螺纹部7a旋合的外螺纹部41a。
[0132]
立设部43与闭塞壁7一体化。立设部43在闭塞壁7的末端面7b设置为向壳体2的一端侧(气体出口部6侧)延伸。立设部43配置于比圆筒部41靠闭塞壁7的径向外侧处。需要说明的是，作为立设部43的数量，可以为一个，也可以为多个。
[0133]
接地电极40的末端面40a位于比中心电极11的末端面11a靠壳体2的一端侧处。接地电极40的末端面40a相当于立设部43的末端面43a。中心电极11与立设部43的周面43b之间的距离比中心电极11与圆筒部41的末端面41b之间的距离短。中心电极11与立设部43的周面43b之间的距离是沿着主体金属件14的径向的距离。
[0134]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压，则在火花塞8中中心电极11的末端部与立设部43的周面43b之间的空间s产生放电p，氨气点燃燃烧。
[0135]
在以上那样的本实施方式中，若对中心电极11供给电压，则在中心电极11与立设部43之间的空间s产生放电。因此，在相对于绝缘子10离开的空间产生放电，因此，由氨气的点燃产生的热更加不易被绝缘子10夺取。由此，使氨气的点燃和燃烧的动作更加稳定。另外，与圆筒部41相比，减少立设部43的热容量，由此能够减少放电能量。
[0136]
图19是具有图18所示的接地电极40的变形例的火花塞8的主视图。图19中，在本变形例中，在接地电极40的立设部43的末端侧部分设置有向中心电极11侧以钝角状屈曲的屈曲部44。此时，中心电极11与立设部43之间的距离变短，因此，容易产生放电。
[0137]
[第7实施方式]
[0138]
图20是表示本公开的第7实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图20中，在本实施方式的燃烧器1中，火花塞8中，取代上述的第6实施方式的接地电极40而具有接地电极45。
[0139]
接地电极45具有：上述的圆筒部41和闭塞壁7、多个(此处两个)棒状的立设部46、连结条47。立设部46在闭塞壁7的末端面7b设置为向壳体2的一端侧(气体出口部6侧)延伸。连结条47是将各立设部46的末端彼此连结的连结部。接地电极45的末端面45a相当于连结条47的末端面47a。
[0140]
中心电极11与立设部46之间的距离r1比中心电极11与连结条47之间的距离r2短。中心电极11与立设部46之间的距离r1是沿着主体金属件14的径向的距离。中心电极11与连结条47之间的距离r2是沿着主体金属件14的轴向的距离。
[0141]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9，经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压，则在火花塞8中中心电极11的末端部与立设部46的周面46b之间的空间s产生放电p，氨气点燃燃烧。
[0142]
在以上那样的本实施方式中，多个立设部46的末端彼此通过连结条47而连结，因
此，使立设部46的强度提高。另外，在对中心电极11供给了电压时，在中心电极11与立设部46之间的空间s产生放电p，没有在中心电极11与连结条47之间的空间产生放电p。另外，与圆筒部41相比，减少立设部46和连结条47的热容量，由此，能够减少放电能量。
[0143]
[第8实施方式]
[0144]
图21是表示本公开的第8实施方式所涉及的燃烧器的火花塞的单侧剖视图。图21中，在本实施方式的燃烧器1中，火花塞8中，取代上述的第2实施方式的接地电极12而具有接地电极50。接地电极50以在主体金属件14的轴向上不与中心电极11重叠的方式配置于比中心电极11靠主体金属件14的径向外侧处。
[0145]
接地电极50具有与上述的第6实施方式相同的圆筒部41和设置于壳体2的内周面2a的突起部51。突起部51以朝向中心电极11而向壳体2的径向内侧突出的方式设置于壳体2的内周面2a。突起部51从壳体2的内周面2a延伸至中心电极11的附近为止。作为突起部51的数量，可以为一个，也可以为多个。在主体金属件14的轴向上观察时，突起部51的形状为例如矩形状、扇形状或者圆环状等。
[0146]
突起部51的气体出口部6侧的侧面51a位于比中心电极11的末端面11a靠气体出口部6侧(壳体2的一端侧)处。中心电极11与突起部51的末端面51b之间的距离比中心电极11与圆筒部41的末端面41b之间的距离短。
[0147]
在具备这样的火花塞8的燃烧器1中，若通过电压供给部9经由端子金属件15和中轴13对火花塞8的中心电极11施加高电压，则在火花塞8中中心电极11的末端部与突起部51的末端面51b之间的空间s产生放电p，氨气点燃燃烧。
[0148]
在以上那样的本实施方式中，若对中心电极11供给电压，则在中心电极11与突起部51之间的空间s产生放电。因此，在相对于绝缘子10离开的空间产生放电，由氨气的点燃产生的热更加不易被绝缘子10夺取。由此，使氨气的点燃和燃烧的动作更加稳定。另外，能够简化接地电极50的构造。并且，与圆筒部41相比，减少突起部51的热容量，由此能够减少放电能量。
[0149]
以上，对本公开的几个实施方式进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式。例如，在上述的第2和第3实施方式中，中心电极11、21的末端面11a、21a位于比接地电极12的末端面12b靠壳体2的一端侧(气体出口部6侧)处，但没有特别局限于这样的形式。中心电极11、21的末端面11a、21a也可以位于使它们与接地电极12的末端面12b共面处，或者也可以位于比接地电极12的末端面12b靠壳体2的另一端侧(闭塞壁7侧)处。
[0150]
另外，在上述的第6实施方式中，接地电极40的末端面40a位于比中心电极11的末端面11a靠壳体2的一端侧处，但没有特别局限于这样的形式。接地电极40的末端面40a也可以位于使它们与中心电极11的末端面11a共面处，或者也可以位于比中心电极11的末端面11a靠壳体2的另一端侧。
[0151]
另外，在上述的第8实施方式中，接地电极50的突起部51的靠气体出口部6侧的侧面51a位于比中心电极11的末端面11a靠气体出口部6侧(壳体2的一端侧)处，但没有特别局限于这样的形式。突起部51的气体出口部6侧的侧面51a也可以位于使它们与中心电极11的末端面11a共面处，或者也可以位于比中心电极11的末端面11a靠壳体2的另一端侧。
[0152]
另外，在上述的第6～第8实施方式中，接地电极40、45、50具有相当于上述的第1实施方式的接地电极12的圆筒部41，但也可以没有特别设置这样的圆筒部41。
[0153]
另外，在上述实施方式中，主体金属件14具有圆筒状，但作为主体金属件14的形状，没有特别局限于圆筒状，只要为筒状即可。在这种情况下，筒状不只是局限于严格的筒状，也包括大致筒状。
[0154]
另外，在上述实施方式中，氨气导入部3将氨气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部，空气导入部4将空气沿壳体2的内周面2a的切线方向导入壳体2的内部，但没有特别局限于这样的形式。氨气导入部3只要是将氨气以产生管状流的方式导入壳体2的内部的结构，则也可以将氨气以相对于壳体2的内周面2a的切线方向偏离的方式导入壳体2的内部。空气导入部4只要是将空气以产生管状流的方式导入壳体2的内部的结构，则也可以将空气以相对于壳体2的内周面2a的切线方向偏离的方式导入壳体2的内部。
[0155]
另外，在上述实施方式中，通过氨气导入部3和空气导入部4，将氨气和空气分别以产生管状流的方式导入壳体2的内部，没有特别局限于这样的形式，也可以具备至少一个导入部，该至少一个导入部将氨气与空气的混合气体以产生管状流的方式导入壳体2的内部。
[0156]
另外，在上述实施方式中，将作为燃料的氨气以产生管状流的方式导入壳体2的内部，但作为燃料，没有特别局限于氨气，也可以是烃气、甲烷气体或者城市燃气等燃料气体，或者也可以是液体氨气、煤油、酒精或者a重油等那样的在相对低温度下气化的液体燃料等。
[0157]
另外，在上述实施方式中，将作为氧化性气体的空气以产生管状流的方式导入壳体2的内部，但作为氧化性气体，没有特别局限于空气，也可以是氧气。
[0158]
附图标记说明
[0159]
100、1...管状火焰燃烧器(燃烧器)；20、2...壳体；20a...敞开端；20c、2a...内周面；30、3...氨气导入部(导入部)；30b...后端(闭塞壁侧的端)；400、4...空气导入部(导入部)；400b...后端(闭塞壁侧的端)；500、5...点火单元；60、7...闭塞壁(环状部)；70...放电用电极端子；140...电压供给部；110...绝缘体；8...火花塞；10...绝缘子；10b...末端面；10d...周缘；11...中心电极；11a...末端面(末端)；12...接地电极；13...中轴；14...主体金属件；21...中心电极；21a...末端面(末端)；22...突出部；22a...侧端；32...接地电极；34...突起；34a...末端面(末端)；40...接地电极；43...立设部；45...接地电极；46...立设部；47...连结条(连结部)；50...接地电极；51...突起部；s...空间；d1～d3...直径；r1；r2...距离。