JP2006317108A - Combustor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼による化学反応熱を利用する燃焼器及び燃焼器の製造方法に関する。 The present invention relates to a combustor that uses chemical reaction heat from combustion and a method for manufacturing the combustor.
この種の従来の燃焼器としては、特許文献1に開示されたものがある。この燃焼器100は、図5及び図6に示すように、容器本体101aと容器本体101aの開口を塞ぐ蓋体101bとからなる円盤状の容器101と、容器101内のほぼ中心に形成され、点火栓(図示せず)を有する燃焼室102と、この燃焼室102を中心として容器101内に渦巻き状に形成された予混合ガス流路103と、この予混合ガス流路103に隣接され、同じく燃焼室102を中心として容器101内に渦巻き状に形成された燃焼ガス流路104とを備えている。隣接する予混合ガス流路103と燃焼ガス流路104の間は仕切壁105によって仕切られている。
A conventional combustor of this type is disclosed in Patent Document 1. As shown in FIGS. 5 and 6, the
上記構成において、燃料と酸化剤からなる予混合ガスが予混合ガス流路103に圧送され、燃焼室102で予混合ガスに点火されると、予混合ガスが燃焼室102内で燃焼aする。この燃焼aによって生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路104を通って容器101の外部に排出される。燃焼室102には予混合ガスが連続的に供給されるため、燃焼室102では予混合ガスが燃焼し続ける。そして、予混合ガス流路103を通って流入する予混合ガスは仕切壁105を介して燃焼ガスの熱を受けるため、予熱された状態で燃焼室102に供給される。これにより予混合ガスは、燃焼室102で安定して燃焼する。このような燃焼aによる熱を加熱器等の種々の目的に利用するものである。
In the above configuration, when the premixed gas composed of the fuel and the oxidant is pumped to the premixed
ところで、予混合ガス流路103や燃焼ガス流路104は、切削加工で例えば容器本体101aに渦巻き状の溝を形成し、この溝を蓋体101bで塞ぐことによって形成したり、又、鋳造によって渦巻き状の仕切り壁105及び溝を有する容器本体101aを作成し、溝を蓋体101bで塞ぐことによって形成する。ここで、容器本体101aの仕切り壁105と蓋体101bの内壁面との間に隙間があると、予混合ガスと燃焼ガスとが互いにガスリークし、燃焼効率が低下する。従って、予混合ガス流路103と燃焼ガス流路104とは、互いにガスリークしないように作成する必要がある。
しかしながら、従来例のように予混合ガス流路103と燃焼ガス流路104を切削加工や鋳造製造によって作成する場合には、非常に高度な技術が要求される。つまり、ガスリークが発生しないように予混合ガス流路103と燃焼ガス流路104を作成するには、仕切り壁105の高さを全ての位置で一定に作成することが要求される。しかし、切削加工や鋳造製造において、仕切り壁105の高さを全て一定に作成するには高度な技術が要求され、燃焼器100の製造には非常にコストがかかるという問題がある。
However, when the
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、予混合ガス流路である供給路と燃焼ガス流路である排出路との間でガスリークが発生しないものを低コストで作成できる燃焼器及び燃焼器の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and is a low-cost one that does not cause a gas leak between a supply path that is a premixed gas flow path and an exhaust path that is a combustion gas flow path. It is an object of the present invention to provide a combustor that can be produced and a method for manufacturing the combustor.
請求項1に記載の発明は、燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室内の燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器であって、前記供給路と前記排出路の少なくともいずれか一方が継ぎ目のない単一の管状体で形成されていることを特徴とする燃焼器である。 The invention according to claim 1 is a combustor comprising a combustion chamber, a supply passage for supplying fuel and oxidant to the combustion chamber, and an exhaust passage for discharging combustion gas in the combustion chamber, The combustor is characterized in that at least one of the supply path and the discharge path is formed of a single tubular body without a joint.
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の燃焼器であって、前記管状体は保持部材内に収容され、該保持部材内に前記燃焼室と前記供給路と前記排出路とが形成されたことを特徴とする燃焼器である。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2記載の燃焼器であって、前記供給路と前記排出路の一方が前記管状体で形成され、該供給路と該排出路の他方が該管状体と前記保持部材の内壁面とで囲まれる間隙によって形成されたことを特徴とする燃焼器である。 A third aspect of the present invention is the combustor according to the second aspect, wherein one of the supply path and the discharge path is formed of the tubular body, and the other of the supply path and the discharge path is the tubular body. And a combustor formed by a gap surrounded by the inner wall surface of the holding member.
請求項4に記載の発明は、請求項3記載の燃焼器であって、前記管状体は、前記燃焼室を中心として渦巻き状に配置されていることを特徴とする燃焼器である。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項2〜請求項4のいずれか1項に記載の燃焼器であって、前記保持部材は、上面が開口され、前記管状体が収容される収容室を有する保持部材本体と、該保持部材本体の該収容室を覆う蓋体とから構成され、該保持部材本体の内壁面と該蓋体の内壁面との間で該管状体が挟持されたことを特徴とする燃焼器である。 A fifth aspect of the present invention is the combustor according to any one of the second to fourth aspects, wherein the holding member has an accommodation chamber in which an upper surface is opened and the tubular body is accommodated. A holding member main body and a lid that covers the storage chamber of the holding member main body, and the tubular body is sandwiched between the inner wall surface of the holding member main body and the inner wall surface of the lid body. The combustor is characterized.
請求項6に記載の発明は、燃焼室と、燃料と酸化剤を該燃焼室へ供給する供給路と、該燃焼室からの燃焼ガスを排出する排出路とを備えた燃焼器の製造方法であって、前記供給路、または前記排出路となる継ぎ目のない単一の管状体を渦巻き状に成形する工程と、渦巻き状に成形された該管状体を保持部材本体内に配置し、該保持部材本体の内壁面と蓋体の内壁面との間で該管状体を挟持する工程とを備えたことを特徴とする燃焼器の製造方法である。
The invention according to
本発明によれば、単一の管状体はその内部の気密が確実に保持される構造であるため、燃料と酸化剤を供給する供給路と燃焼ガスが排出される排出路のいずれか一方を継ぎ目のない管状体で形成する場合にも、供給路と排出路の双方を管状体で形成する場合にも供給される燃料と酸化剤(予混合ガス)と燃焼ガス間でガスリークが発生することがない。そして、従来例のように、供給路や排出路の作成、及び、これら流路間の気密性の保持に高い加工技術や製造技術が必要なく、低コストで作成が可能である。 According to the present invention, the single tubular body has a structure in which the airtightness inside thereof is reliably maintained, so that either one of the supply path for supplying the fuel and the oxidant and the discharge path for discharging the combustion gas is provided. Gas leakage occurs between the supplied fuel, oxidant (premixed gas), and combustion gas both when formed with a seamless tubular body and when both the supply passage and the discharge passage are formed with a tubular body. There is no. In addition, unlike the conventional example, a high processing technique and a manufacturing technique are not required for creating the supply path and the discharge path and maintaining the airtightness between these flow paths, and can be created at low cost.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1〜図4は本発明の一実施形態を示し、図1は燃焼器1の平面図、図2は燃焼器1の正面図、図3は図1のA−A線断面図、図4は図2のB−B線断面図である。 1 to 4 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view of the combustor 1, FIG. 2 is a front view of the combustor 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2.
図1〜図4において、燃焼器1は、偏平円盤状の保持部材2と、この保持部材2内に配置された単一の管状体3とを備えている。保持部材2は、保持部材本体4と蓋体5とから成る。保持部材本体4は、円板状の底壁4aとこの底壁4aの外縁端に立設された円周側壁4bとからなり、上面が開口された収容室6が形成されている。蓋体5は、円板状であり、収容室6を塞ぐように保持部材本体4の上面にろう付けや溶接等で接合されている。収容室6のほぼ中心位置は、燃焼室7として形成されている。この燃焼室7には点火栓(図示せず)が設けられている。
1 to 4, the combustor 1 includes a flat disk-
管状体3は、継ぎ目のない断面円形状であり、燃焼室7を中心として収容室6内に渦巻き状に配置されている。この管状体3の内部は、燃料と酸化剤として少なくとも酸素を含む気体(例えば酸素、空気)との予混合ガスを保持部材2の外部より燃焼室7に流入させる供給路である予混合ガス流路8として形成されている。
The
又、隣接する管状体3の間で、且つ、上下が保持部材2の底壁4a及び蓋体5で囲まれた隙間や、管状体3と保持部材2の円周側壁4bの間で、且つ、上下が保持部材2の底壁4a及び蓋体5で囲まれた隙間は、燃焼室7からの燃焼ガスを保持部材2外に流出させる排出路である燃焼ガス流路9として形成されている。燃焼ガス流路9は円周側壁4bに形成された流路出口10を介して保持部材2の外部に開口されている。
Further, between the adjacent
つまり、予混合ガス流路8及び燃焼ガス流路9は、燃焼室7を中心としてそれぞれ渦巻き状に形成され、且つ、互いに隣接する双方の流路8,9は、互いに管状体3を介して仕切られている。予混合ガス流路8の管径は、火炎の通れない隙間距離である消炎距離より小さく設定されている。
That is, the premixed
又、管状体3は、保持部材2の底壁4aと蓋体5によって収容室6内で挟持された状態で収容されている。この挟持力によって、管状体3は保持部材2内で渦巻き状を保持した状態で固定されていると共に、管状体3と保持部材本体4の底壁(内壁面)4aとの間や、管状体3と蓋体5の内壁面との間が隙間なく密着されている。
Further, the
上記構成において、燃料と酸素(又は空気)からなる予混合ガスが予混合ガス流路8に圧送され、燃焼室7で予混合ガスに点火されると、予混合ガスが燃焼室7内で燃焼する。この燃焼によって生成された燃焼ガスは、燃焼ガス流路9を通って保持部材2の外部に排出される。燃焼室7には予混合ガスが連続的に供給されるため、燃焼室7では予混合ガスが燃焼し続ける。そして、予混合ガス流路8を通過する予混合ガスは管状体3を介して燃焼ガスの熱を受けるため適当な温度に予熱される。この予熱によって予混合ガスは、燃焼室7で安定して燃焼することになる。
In the above configuration, when a premixed gas composed of fuel and oxygen (or air) is pumped to the premixed
このような燃焼過程において、予混合ガスは単一の管状体3の内部の予混合ガス流路8を流れ、燃焼ガスは管状体3の外部の燃焼ガス流路9を流れるが、単一の管状体3は継ぎ目がなく、その内部の気密が確実に保持される構造であるため、予混合ガスと燃焼ガス間でガスリークが発生することがない。そして、従来例のように、予混合ガス流路8や燃焼ガス流路9の作成、及び、これら流路8,9間の気密性の保持に高い加工技術や製造技術、検査技術の必要がなく、低コストで作成が可能である。たとえば、検査では、管状体3を渦巻き状に加工した時点で気密性の確認をするとともに、完成品の状態で、外周縁からのガス漏れの有無を確認するだけで済むため、従来からある気密検査の設備を使用することができることにより、コストをかけずに製造することができる。また、この実施形態のように管状体3を予混合ガス流路8とし、管状体3によって仕切られて形成された部位を燃焼ガス流路9とした場合には、燃焼ガスが保持部材2からリークしても特に問題はないため、完成品の検査も不要になり、さらなる低コスト化が可能である。
In such a combustion process, the premixed gas flows through the premixed
この実施形態では、予混合ガス流路8を単一の管状体3で形成したが、燃焼ガス流路9を単一の管状体で形成しても、予混合ガス流路8と燃焼ガス流路9の双方をそれぞれ単一の管状体で形成しても良い。尚、二穴管で形成しても良い。たとえば、保持部材内に2本の管状体を配置し、一方の管状体を燃料ガスを燃焼室に供給する供給路、他方の管状体を空気や酸素などの酸化ガスを燃焼室に供給する供給路、これら隣接する管状体の間で、且つ、上下が保持部材の底壁及び蓋体で囲まれた隙間や、管状体と保持部材の円周側壁の間で、且つ、上下が保持部材の底壁及び蓋体で囲まれた隙間は、燃焼室からの燃焼ガスを保持部材外に流出する排出路として構成することが可能である。この場合はあらかじめ燃料ガスと酸化ガスとを混合する必要がなくなる。
In this embodiment, the premixed
この実施形態では、管状体3は保持部材2内に収容され、保持部材2内に燃焼室7と予混合ガス流路8と燃焼ガス流路9とが形成されたので、この実施形態にように予混合ガス流路8のみを管状体3で形成する場合にあっては、保持部材2内の管状体3以外のスペースを利用して燃焼ガス流路9を容易に作成できる。具体的には、この実施形態のように、燃焼ガス流路9を管状体3と保持部材2の内壁面(底壁4aと蓋体5)とで囲まれる間隙によって形成することによって容易に作成できる。従って、燃焼器1の製造コストの低減に寄与する。尚、保持部材2内に燃焼ガス流路9のみを管状体3で形成する場合には、予混合ガス流路8を同様に容易に作成できる。
In this embodiment, the
この実施形態では、管状体3は、燃焼室7を中心として渦巻き状に配置されているので、保持部材2の蓋体5上の温度分布をほぼ均一なものにできる。従って、燃焼器1を加熱器として利用する場合に最適な温度分布にできる。
In this embodiment, since the
この実施形態では、保持部材2は上面が開口され、管状体3が収容された収容室6を有する保持部材本体4と、保持部材本体4の収容室6を覆う蓋体5とから構成され、保持部材本体4の底壁4aと蓋体5との間で管状体3が挟持されたので、管状体3を保持部材2内で容易に固定できる。従って、燃焼器1の製造コストの低減に寄与する。又、管状体3で仕切られた燃焼ガス流路9同士でのガスリークを防止できる。但し、燃焼ガス流路9同士で燃料ガスのリークが発生しても燃焼効率の低下をもたらすことはない。このようなガスリークを防止するよう管状体3を保持部材2に固定する必要がないため、この点からも燃焼器1の製造コストの低減に寄与する。
In this embodiment, the holding
保持部材2や管状体3に使用される素材は、SUS316やSUS310等の耐熱性ステンレス鋼、インコネル等の耐熱性合金等である。
The material used for the holding
予混合ガスの燃料としては、アルコール類、パラフィン系炭化水素等の炭化水素等の液体燃料、メタン、エタン、一酸化炭素、水素、アセチレン等の気体燃料である。 Examples of the premixed gas fuel include liquid fuels such as alcohols and hydrocarbons such as paraffinic hydrocarbons, and gaseous fuels such as methane, ethane, carbon monoxide, hydrogen, and acetylene.
尚、前記実施形態では、保持部材2内に収容する管状体3を渦巻き状に配置することにより予混合ガス流路8及び燃焼ガス流路9を共に渦巻き状に形成したが、予混合ガス流路8及び燃焼ガス流路9を互いに隣接するよう配置できれば渦巻き状以外に形成しても良いことはもちろんである。
In the above embodiment, the premixed
尚、前記実施形態では、管状体3の断面形状が円形状であり、予混合ガス流路8が断面円形状に形成されているが、断面円形状以外の形状に形成しても良いことはもちろんである。但し、断面円形状に形成した方が比表面積が小さく、実効ガス流通路が大きくなるため好ましい。
In addition, in the said embodiment, although the cross-sectional shape of the
この実施形態では、保持部材本体4が底壁4aと円周側壁4bとから構成されているが、燃焼ガス流路9の流路出口を管状体3によって仕切られて形成された部位に直接設けることで、円周側壁4bを除き、底壁4bのみでも同様の作用効果が得られる。
In this embodiment, the holding member
1 燃焼器
2 保持部材
3 管状体
4 保持部材本体
4a 底壁
5 蓋体
6 収容室
7 燃焼室
8 予混合ガス流路(供給路)
9 燃焼ガス流路(排出路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
9 Combustion gas flow path (discharge path)
Claims (6)
前記供給路と前記排出路の少なくともいずれか一方が継ぎ目のない単一の管状体で形成されていることを特徴とする燃焼器。 A combustor comprising a combustion chamber, a supply passage for supplying fuel and oxidant to the combustion chamber, and a discharge passage for discharging combustion gas in the combustion chamber,
A combustor, wherein at least one of the supply path and the discharge path is formed of a single tubular body without a joint.
前記管状体は保持部材内に収容され、
該保持部材内に前記燃焼室と前記供給路と前記排出路とが形成されたことを特徴とする燃焼器。 A combustor according to claim 1,
The tubular body is housed in a holding member;
The combustor, wherein the combustion chamber, the supply passage, and the discharge passage are formed in the holding member.
前記供給路と前記排出路の一方が前記管状体で形成され、
該供給路と該排出路の他方が該管状体と前記保持部材の内壁面とで囲まれる間隙によって形成されたことを特徴とする燃焼器。 A combustor according to claim 2, wherein
One of the supply path and the discharge path is formed of the tubular body,
A combustor, wherein the other of the supply path and the discharge path is formed by a gap surrounded by the tubular body and an inner wall surface of the holding member.
前記管状体は、前記燃焼室を中心として渦巻き状に配置されていることを特徴とする燃焼器。 A combustor according to claim 3, wherein
The combustor, wherein the tubular body is arranged in a spiral shape with the combustion chamber as a center.
前記保持部材は、上面が開口され、前記管状体が収容される収容室を有する保持部材本体と、
該保持部材本体の該収容室を覆う蓋体とから構成され、
該保持部材本体の内壁面と該蓋体の内壁面との間で該管状体が挟持されたことを特徴とする燃焼器。 A combustor according to any one of claims 2 to 4, wherein
The holding member has a holding member main body having an accommodation chamber in which an upper surface is opened and the tubular body is accommodated;
A lid that covers the storage chamber of the holding member body,
A combustor, wherein the tubular body is sandwiched between an inner wall surface of the holding member body and an inner wall surface of the lid.
前記供給路、または前記排出路となる継ぎ目のない単一の管状体を渦巻き状に成形する工程と、
渦巻き状に成形された該管状体を保持部材本体内に配置し、該保持部材本体の内壁面と蓋体の内壁面との間で該管状体を挟持する工程とを備えたことを特徴とする燃焼器の製造方法。
A method of manufacturing a combustor comprising a combustion chamber, a supply path for supplying fuel and oxidant to the combustion chamber, and an exhaust path for discharging combustion gas from the combustion chamber,
Forming a seamless single tubular body to be the supply path or the discharge path into a spiral shape; and
A step of disposing the tubular body formed in a spiral shape in a holding member body, and sandwiching the tubular body between an inner wall surface of the holding member body and an inner wall surface of a lid. A method for manufacturing a combustor.
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