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高負荷旋回バーナアレー

国内特許コード P04A006949
整理番号 KN000425
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願平10-013178
登録番号 特許第2863841号
出願日 平成10年1月8日(1998.1.8)
登録日 平成10年12月18日(1998.12.18)
発明者
  • 林 茂
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 高負荷旋回バーナアレー
発明の概要 【課題】 本発明は、煩雑な配管作業を行うことなしに空気通路、燃料通路、渦室を多数、密に二次元的に配列できるようにした、量産可能な高負荷バーナアレーを提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、高負荷旋回バーナとして渦室、混合気噴出口、空気通路、燃料通路を精密鋳造や同様の手法によるセラミックスにより単一平板ブロック内部に、あるいは積層平板構造体の内部に空間として形成する。
従来技術、競合技術の概要


燃焼器の高負荷化、すなわち単位時間、単位体積あたりの発熱量を高くすることは、装置の小型化が図れるだけでなく、発熱量に対する装置壁面からの熱損失を小さくできるという利点があり、また、壁面の冷却が必要となるガスタービンやジェットエンジンなどの高温燃焼器では、冷却空気量を削減することができ、その結果、高効率化、あるいは希薄化による窒素酸化物NOX の低排出化が可能になる等の数々のメリットがある。さて、この燃焼装置の分野では乱流予混合燃焼が高負荷化の手段として有効なことはよく知られているところである。メタン空気の理論予混合気を例に挙げると、常温、常圧での層流燃焼速度は0.4m/s であるが、乱流燃焼速度は10m/sにもなる。ところでこの乱流火炎も、燃焼器で得られる乱流強度では、連続したしわ状の層流火炎からなっていることが明らかにされている。層流火炎の厚さは大気圧でも1mm 以下であって、この中で燃焼はほとんど完了しているから、この火炎の厚さを燃焼器長さとみれば、その空間発熱率は現在実用になっている乱流予混合燃焼装置よりも桁外れに大きい。このことから明らかなように、燃焼室内を層流火炎面で充満させることができれば燃焼器の空間発熱率を飛躍的に高めることができる。

産業上の利用分野


この発明は航空エンジンやガスタービンの燃焼器、各種燃焼装置の装置の高負荷化、小型化を実現するために、小さな旋回予混合バーナを多数同一基板内部に配列した高負荷旋回バーナアレーに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
円柱状の空間からなる渦室と、燃焼室につながる混合気噴出口と、該渦室の側壁面に接線方向から混合気が流入するスロットと、このスロットにつながる空気通路と、該スロットにつながる燃料通路とで構成される旋回予混合バーナが、内部に密に二次元配列され、側面あるいは裏面の燃料入口から基板内部に延びた通路が分岐して各旋回予混合バーナの燃料通路につながり、側面あるいは裏面の空気入口から内部に延びた空気通路が分岐して各旋回予混合バーナの空気通路につながる構造が平板ブロックの空間として構成されることを特徴とする高負荷旋回バーナアレー。

【請求項2】
燃焼室につながる混合気噴出口が配列された第1層平板と、これらの開口につながるように配置された渦室と、渦室につながるスロットと、該スロットへの空気供給口及び燃料供給口とが切り抜かれた第2層平板と、燃料入口と、該入口から分岐して上記燃料供給口につながる燃料通路と、上記空気供給口につながる空気通路とが、互いに連結しないように切り抜かれた第3層平板と、上記空気通路とつながる空気入口が配列された第4層平板とが積層されて積層体構造で構成されたことを特徴とする高負荷旋回バーナアレー。

【請求項3】
請求項2に記載の燃料及び空気の通路が切り抜かれた平板に代え、燃料通路を平板に平行な溝とし、空気供給口につながる空気通路が貫通穴で構成された平板を第3層として用いたことを特徴とする高負荷旋回バーナアレー。

【請求項4】
請求項2又は3に記載の第3層及び第4層平板に代え、側面に空気入口と、第2層の空気供給口につながる空気通路および第2層の燃料供給口につながる燃料通路で形成された平板を第3層として、該燃料通路につながる燃料入口が配列された平板を第4層として用いたことを特徴とする高負荷旋回バーナアレー。

【請求項5】
請求項2乃至4に記載の第1層と第2層平板に代え、混合気噴出口と渦室の側壁とを一体化して同一平板内に配列した平板を用いたことを特徴とする高負荷旋回バーナアレー。

【請求項6】
バーナアレーを複数のブロックに分けて構成し、それぞれの燃料入口に流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載の高負荷旋回バーナアレー。

【請求項7】
混合気噴出口の通路面積が、渦室から出口に向け縮小したあと拡大する形状である請求項1乃至請求項6に記載の高負荷旋回バーナアレー。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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