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着火方法、及び着火装置 コモンズ

国内特許コード P05P003072
整理番号 U2003P282
掲載日 2005年7月12日
出願番号 特願2003-410488
公開番号 特開2005-171812
登録番号 特許第3829199号
出願日 平成15年12月9日(2003.12.9)
公開日 平成17年6月30日(2005.6.30)
登録日 平成18年7月21日(2006.7.21)
発明者
  • 滝田 謙一
  • 升谷 五郎
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 着火方法、及び着火装置 コモンズ
発明の概要 【課題】 超高速流状態の被燃焼流体に対する安定的な着火を実現する。
【解決手段】 被燃焼流体Gの流れ方向において、第1のプラズマ点火器20及び第2のプラズマ点火器30を所定の距離D3だけ離隔して配置し、これらの間に被燃焼流体Gの低速領域LAを形成するとともに、第1のプラズマ点火器20の第1のプラズマジェットトーチP1による被燃焼流体Gの燃焼操作を、第2のプラズマ点火器30の第2のプラズマジェットトーチP2で補償するようにする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


次世代宇宙往還機の開発には、超高速流状態の被燃焼流体に対しても安定的に着火することが可能な着火装置の開発が不可欠とされている。このような着火装置の一つとして、以前より、プラズマ点火器の研究開発がなされてきた。しかしながら、このようなプラズマ点火器でも、超音速流状態の被燃焼流体に対しては、前記プラズマ点火器の先端ノズルから噴出させたプラズマジェットトーチが吹き消えてしまい、十分な着火性能を発揮することができないでいた。



このような観点より、特許第2873013号公報には、プラズマ点火器内に旋回リングを設け、被燃焼流体中にプラズマジェットトーチを旋回流の状態で噴出させたり、前記プラズマジェットトーチを噴出させるノズルをラバルノズルから構成させたりすることによって、前記プラズマジェットトーチを前記被燃焼流体中に十分深く侵入するようにし、前記被燃焼流体の燃焼効果を促進する試みなどがなされている。



しかしながら、このような方法においても、種々の環境条件によっては、超高速流状態の被燃焼流体に対して安定的な着火を実現することができないでいた。

産業上の利用分野


本発明は、着火方法、及び着火装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を準備する工程と、
前記複数のプラズマ点火器を、被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列し、前記プラズマジェットトーチで前記被燃焼流体を燃焼させる工程と、
前記被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器との間に、前記被燃焼流体の低速領域を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、着火方法。

【請求項2】
前記被燃焼流体の前記低速領域を形成すべき、前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器との距離が1cm~5cmであることを特徴とする、請求項1に記載の着火方法。

【請求項3】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を準備する工程と、
前記複数のプラズマ点火器を、被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列し、前記プラズマジェットトーチで前記被燃焼流体を燃焼させる工程と、
前記被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによる前記被燃焼流体の燃焼操作を、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによって補償する工程と、
を具えることを特徴とする、着火方法。

【請求項4】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、水素、メタン、エチレン及びプロパンの少なくとも一つの燃料ガスを含むことを特徴とする、請求項3に記載の着火方法。

【請求項5】
前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、補助燃焼ガスとして酸素ガスを含むことを特徴とする、請求項3又は4に記載の着火方法。

【請求項6】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器に対して、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器は、1cm~10cm離隔して配置することを特徴とする、請求項3~5のいずれか一に記載の着火方法。

【請求項7】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を準備する工程と、
前記複数のプラズマ点火器を、被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列し、前記プラズマジェットトーチで前記被燃焼流体を燃焼させる工程と、
前記被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器との間に、前記被燃焼流体の低速領域を形成する工程と、
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによる前記被燃焼流体の燃焼操作を、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによって補償する工程と、
を具えることを特徴とする、着火方法。

【請求項8】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、水素、メタン、エチレン及びプロパンの少なくとも一つの燃料ガスを含むことを特徴とする、請求項7に記載の着火方法。

【請求項9】
前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、補助燃焼ガスとして酸素ガスを含むことを特徴とする、請求項7又は8に記載の着火方法。

【請求項10】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器に対して、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器は、1cm~12cm離隔して配置することを特徴とする、請求項7~9のいずれか一に記載の着火方法。

【請求項11】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を具え、
前記複数のプラズマ点火器は、被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器との間に、前記被燃焼流体の低速領域を形成するようにして、前記被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列したことを特徴とする、着火装置。

【請求項12】
前記被燃焼流体の前記低速領域を形成すべき、前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器との距離が1cm~5cmであることを特徴とする、請求項11に記載の着火装置。

【請求項13】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を具え、
前記複数のプラズマ点火器は、被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによる前記被燃焼流体の燃焼操作を、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによって補償するようにして、前記被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列したことを特徴とする、着火装置。

【請求項14】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、水素、メタン、エチレン及びプロパンの少なくとも一つの燃料ガスを含むことを特徴とする、請求項13に記載の着火装置。

【請求項15】
前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、補助燃焼ガスとして酸素ガスを含むことを特徴とする、請求項13又は14に記載の着火装置。

【請求項16】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器に対して、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器は、1cm~10cm離隔して配置することを特徴とする、請求項13~15のいずれか一に記載の着火装置。

【請求項17】
先端部にアーク発生電極を有し、このアーク発生電極によって所定の作動流体をプラズマ化し、プラズマ化した前記作動流体を前記先端部に設けられたノズルよりプラズマジェットトーチとして吹き出すように構成された、複数のプラズマ点火器を具え、
前記複数のプラズマ点火器は、被燃焼流体の上流側に位置する前記プラズマ点火器と、前記被燃焼流体の下流側に位置する前記プラズマ点火器との間に、前記被燃焼流体の低速領域を形成し、前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによる前記被燃焼流体の燃焼操作を、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の前記プラズマジェットトーチによって補償するようにして、前記被燃焼流体の流れ方向と直交するようにして配列したことを特徴とする、着火装置。

【請求項18】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、水素、メタン、エチレン及びプロパンの少なくとも一つの燃料ガスを含むことを特徴とする、請求項17に記載の着火装置。

【請求項19】
前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器の作動流体は、補助燃焼ガスとして酸素ガスを含むことを特徴とする、請求項17又は18に記載の着火装置。

【請求項20】
前記被燃焼流体の前記上流側に位置する前記プラズマ点火器に対して、前記被燃焼流体の前記下流側に位置する前記プラズマ点火器は、1cm~12cm離隔して配置することを特徴とする、請求項17~19のいずれか一に記載の着火装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 2G084AA28
  • 2G084BB02
  • 2G084BB06
  • 2G084BB11
  • 2G084BB36
  • 2G084CC01
  • 2G084CC23
  • 2G084CC32
  • 2G084DD01
  • 2G084DD12
  • 2G084DD17
  • 2G084DD22
  • 2G084DD23
  • 2G084DD63
  • 2G084FF01
  • 2G084FF02
  • 2G084FF11
  • 2G084FF32
  • 2G084FF40
  • 2G084GG02
  • 2G084GG07
  • 2G084GG18
  • 2G084GG22
  • 2G084GG26
  • 2G084GG29
  • 2G084GG30
画像

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出願権利状態 登録
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