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予混合燃焼装置、及び、その火炎制御方法

国内特許コード P130009133
掲載日 2013年4月18日
出願番号 特願2011-090393
公開番号 特開2012-225515
登録番号 特許第5812388号
出願日 平成23年4月14日(2011.4.14)
公開日 平成24年11月15日(2012.11.15)
登録日 平成27年10月2日(2015.10.2)
発明者
  • 田辺 光昭
  • 桑原 卓雄
  • 齊藤 允教
  • 井ノ上 貴明
  • 大鐘 主丸
  • 松山 明憲
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 予混合燃焼装置、及び、その火炎制御方法
発明の概要 【課題】 空気と燃料とを予め混合して得た予混合気を燃焼する予混合燃焼装置において、「低NOx化」と「安定燃焼」の両特性を確保する。
【解決手段】
円筒状の燃焼室30内に定在音場形成手段(スピーカ41,42)により定在音場を形成し、上記燃焼室30内で火炎に対して上記定在音場を印加することにより、上記定在音場の速度振動の腹において発生する圧力波の進行方向に対して垂直方向への二次流れと、火炎に形成される皺を用いて、火炎の保炎を行う。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


近年、ロケットエンジンやガスタービンエンジンなどでは、排出される窒素酸化物(NOx)が酸性雨や光化学スモッグ等の原因となるので、NOxを低減するために、予混合燃焼方式が採用されている。



予混合燃焼方式は、火炎温度を抑えながら燃焼が可能なためNOxを低減できるのであるが、燃焼の安定範囲の幅が狭く、失火や逆火など不安定な燃焼が問題となる。



火炎の吹き飛びは、予混合気の流速が燃焼速度を上回り、火炎が伝播できないために発生する現象である。したがって、吹き飛びを抑制するためには、予混合気に対し、低速の領域を形成させることが必要不可欠である。



そこで、従来の燃焼器では、例えば、燃料と酸化剤の予混合気にスワーラで強旋回を加えることで生じる逆流領域で保炎している(例えば、特許文献1参照)。



また、アフターバーナ等では保炎器を用いて、保炎器の下流側で生じる再循環領域内で保炎をしている。



また、火炎上流の流れ場に振動励起を与えることにより、浮き上がり噴流火炎を変化させ、噴流型燃焼器における燃焼制御を行うことが提案されている(例えば、特許文献2参照)。

産業上の利用分野


本発明はロケットエンジンやガスタービンエンジンなどの連続燃焼を行う予混合燃焼装置及び、その火炎制御方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
空気と燃料とを予め混合して得た予混合気を燃焼する予混合燃焼装置であって、
共鳴管により囲まれた上記予混合気の燃焼空間に火炎を挟んで対称の定在音場を形成する定在音場形成手段を備え、
上記燃焼空間において火炎に対して上記定在音場を印加することにより、上記定在音場の速度振動の腹において発生する圧力波の進行方向に対して垂直方向への二次流れと、火炎に形成される皺を用いて、火炎の保炎を行うことを特徴とする予混合燃焼装置。

【請求項2】
上記定在音場形成手段は、正対する二台のスピーカから互いに逆位相の正弦波を発生し、
上記正弦波の1/2波長で共鳴させることにより、上記共鳴管により囲まれた上記予混合気の燃焼空間に定在音場を形成することを特徴とする請求項記載の予混合燃焼装置。

【請求項3】
プロパンガスの希薄予混合気を上記共鳴管により囲まれた燃焼空間において燃焼し、155dB以上の定在音場により保炎を行うことを特徴とする請求項記載の予混合燃焼装置。

【請求項4】
空気と燃料とを予め混合して得た予混合気を燃焼する予混合燃焼装置における火炎制御方法であって、
共鳴管により囲まれた上記予混合気の燃焼空間に火炎を挟んで対称の定在音場を形成し、上記燃焼空間において火炎に対して上記定在音場を印加することにより、上記定在音場の速度振動の腹において発生する圧力波の進行方向に対して垂直方向への二次流れと、火炎に形成される皺を用いて、火炎の保炎を行うことを特徴とする火炎制御方法。
産業区分
  • 加熱冷却
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2011090393thum.jpg
出願権利状態 登録
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