JP2009517619A

JP2009517619A - 環状バーナセンブリ

Info

Publication number: JP2009517619A
Application number: JP2008538398A
Authority: JP
Inventors: スティーヴン，マイケルハスコー，; デイヴィッド，アンソニークラーク，; トレヴァー，ジェイムズアップルトン，; ヘザーオールデリッジ，
Original assignee: マイクロゲンエナジーリミテッド
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: EP1952061A1; US20090211243A1; JP4958912B2; EP1952061B1; US8061134B2; GB0522309D0; KR101265191B1; WO2007051998A1; KR20080072870A

Abstract

環状のバーナセンブリは環状のバーナメッシュ（４）を有する。環状のガス／空気供給ダクト（１３）は、実質的に軸方向でバーナメッシュに可燃性のガス／空気の混合物を供給する。流量調節器（７A、７B）がバーナの付近に設けられており、複数のフィン（９）を有する。フィンのそれぞれは、実質的に半径方向の平面に延びており、ガス／空気の混合物を実質的に層流に変えるよう、供給ダクトを円周方向に回って配置される複数の経路を画成する。フィンは、バーナから、バーナから半径方向に離れる位置までの熱的なリンクを提供する。バーナセンブリは特にスターリングエンジンに適する。
【選択図】図１A

Description

本発明は環状バーナセンブリに関する。

このようなバーナセンブリは、例えば、バーナがヘッドを取り囲んで配置されるスターリングエンジンに用いられる。

バーナには、バーナメッシュで点火されるガス／空気の混合物が供給される。通常、このガスは、天然ガス、バイオガス又は他のメタン濃厚燃料である。供給されるガス／空気の混合物の流れはその性質において乱流であり、バーナメッシュへのその流れを悪くするであろう。また、バーナメッシュは、これを構成する材料が分解しない温度（一般的に、約１０５０℃である）に維持されるべきである。さらに、バーナを冷却し続けることによって、排出物をできるだけ少なくすることができ、特に、窒素の酸化物を少なくすることができる。

発明の概要

本発明の第１態様によると、主軸上の中心を合わせた環状のバーナセンブリであって、環状のバーナメッシュと、実質的に軸方向でバーナメッシュに可燃性のガス／空気の混合物を供給する環状のガス／空気供給ダクトと、複数のフィンを有し、バーナメッシュの近傍にある流量調節器とを備えており、フィンのそれぞれは、実質的に半径方向の平面に延びて、ガス／空気の混合物を実質的に層流に変えるよう、供給ダクトの回りに円周方向に配置される軸方向に延びている複数の経路を画成し、フィンは、バーナメッシュから、バーナメッシュより半径方向に離れる位置までの熱連結を提供する、バーナセンブリが提供される。

バーナメッシュの近傍に流量調節器を設けることによって、バーナへの流れが実質的に層流と変わる。また、フィンは、バーナメッシュに近接する位置から、バーナから半径方向に離れる位置までの熱的なリンクを提供し、これにより、バーナの表面から離れる熱の流れを作り、バーナが好ましい温度に維持されるように助力する。

流量調節器はいずれも、バーナメッシュと実質的に同じ半径方向の平面に配置されてもよい。代替的に、バーナメッシュのすぐ上流に配置されてもよい。代替的に、流量調節器は、一部分がバーナメッシュと同じ半径方向の平面にあり、一部分がバーナメッシュの上流にある、中間位置に配置されてもよい。

流量調節器は、複数の経路を提供するために、フィンが固定されている外側リングとして形成されてもよい。なお、流量調節器は単一の波形部材からなることが好ましい。これは、分配リングの構造を非常に簡単にする。

分配リングがバーナから軸方向にずれると、ガス／空気の混合物は波形部材の両側を通ることができるので、波形の正確な構造は比較的に重要ではない。しかし、流量調節器が流量バーナメッシュと実質的に同じ半径方向の平面に配置される場合、波形部材の半径方向外側に向く側におけるスペースは、このスペースにあるガス／空気がバーナメッシュに直接届くことができないため、活用できないスペースとなる。したがって、波形は、波形部材の半径方向外側に向く側における、隣り合う波形間にあるスペースができるだけ小さくなるように配置されることが好ましい。このスペースがなくなることが理想である。このような波形について、波形部材は、上記のように半径方向内側に延びているフィンを有する環状の部材と一般的に似ているであろう。

穴付の流量分配リングは、複数の経路の半径方向最内側エッジに、また、バーナメッシュの半径方向外側表面にごく接近して設けられることが好ましい。これにより、バーナメッシュへのガス／空気の混合物が均一に分配されることを更に確保する。

次に、添付図面を参照しながら、本発明によるバーナセンブルの実施形態を説明する。

図１A及び図１Bは、スターリングエンジンのヘッドに熱を供給するために適した、類似のバーナセンブリを示している。アセンブリは、例えば国際公開第０３／０５２３２８号パンフレットに記載のように、使用の際にスターリングエンジンが配置されるメイン中心キャビティ１を備える。なお、バーナは、当技術分野で周知の対外燃焼式バーナ（outwardly firing burner）であってもよい。アセンブリは復熱器として設置され、その結果、スターリングエンジンバーナからの排気ガスは、流入するガス／空気の混合物を予め加熱するために用いられる。ガス／空気の混合物は、供給ダック２に沿って流入し、その後、バーナメッシュ４で点火すべく環状流入ダクト３に沿って流れる。スターリングエンジンバーナからの排気ガスは、熱絶縁された復熱器本体５の内側表面に沿って流れ、排気ガスポート６を経て流出する。

環状ダクト３において、全体的に乱流となる流れを層流に変えるために、流量調節器が設けられる。これは、図１Aの７Aで示したようにバーナメッシュ４と同じ半径方向の平面にあってもよく、図１Bの７Bで示したようにバーナメッシュ４から軸方向に距離をあけて配置されてもよい。

図２〜図４を参照しながら、流量調節器の構成をより詳しく説明する。

図２は第１の流量調節器７Aを示している。この流量調節器は外壁８を備えており、この外壁は、環状ダクト３の外壁であってもよく、別個の部材であってもよい。複数のフィン９が外壁８から半径方向内側に延びている。穴付の金属ストリップ１０は、流量調節器の半径方向最内側エッジに分配リングを提供しており、これは、バーナメッシュ４の半径方向最外側面に近接している。フィン９は、単独に所定の位置に取り付けられてもよく、それぞれが共通部品に付着された後、この共通部品が一段階で所定の位置に取り付けられてもよい。

使用の際、加熱されたガス／空気の混合物は、フィン９の間の経路１１に沿って軸方向に流れ、分配リング１０間を通ってバーナメッシュ４へ流出する。フィン９は、バーナのすぐ上流で流れを層流に変換すると共に、熱をバーナメッシュから半径方向外側へ流入ダクトの外壁に向けて伝えるよう機能するという二重機能を果たす。

図３は第２の流量調節器７Bを示している。これは、バーナ４の軸方向上流で環状ダクト３の回りで延びている、環状構造を有する波形ストリップを簡単にしたものである。波形の各部分は、実質的に半径方向の平面（正確に半径方向の平面ではないという意味で）に延びており、フィンは、主に半径方向に延びている。このリングの構造は、リング７Aより簡単である。また、バーナメッシュ４に近いことを考えると、分配ストリップは、流入ダクト３の外壁への熱経路を提供し、ガス／空気の混合物が流入することにも役立つであろう。しかしながら、この効果は、流量調節器７Aによって達成される効果よりはっきりしないであろう。

図４は、上記調節器の両方に代えて用いられてもよい流量調節器を示している。したがって、このリングは、図１Aの７Aで示したようにバーナメッシュ４と同じ半径方向の平面に配置されてもよく、図１Bの７Bの軸方向にずれた位置に配置されてもよい。

図３と同様に、図４の流量調節器は単一波形ストリップから形成されている。なお、この波形は、半径方向内側に向く側における窪み１２が半径方向外側に向く側に形成された窪み１３より著しく大きくなるように配置されている。極端な場合、窪み１２は、波形の近接面が互いに触れる範囲まで大きくなって、これにより、窪み１３を実質的になくすことができる。したがって、リングの外側の活用できないスペースを減らすかなくすために、こうした配置は、分配リング１０と接触してバーナメッシュのすぐ後ろで用いることができる。このリングは、図３構造の簡易さという利点も保ち、これにより、リング７Bの位置に用いることもできる。

スターリングエンジンに使用するために適したバーナセンブリの第１実施形態の断面図である。バーナセンブリの第２実施形態の断面図である。第１の流量調節器を示す図１AにあるラインＩＩ／ＩＩに沿って切り取ったバーナセンブリの一部分を示す。第２の流量調節器を示す図１ＢにあるラインＩＩＩ／ＩＩＩに沿って切り取ったのみである流量調節器の同じ部分を示す。図２及び図３の流量調節器の両方に代えて用いられる代替的な流量調節器を示す。

Claims

主軸上に中心を合わせた環状のバーナセンブリであって、
環状のバーナメッシュと、
実質的に軸方向で前記バーナメッシュに可燃性のガス／空気の混合物を供給する環状のガス／空気供給ダクトと、
複数のフィンを有し、前記バーナメッシュの近傍に設けられた流量調節器と、
を備えており、
前記フィンのそれぞれは、実質的に半径方向の平面に延びて、前記ガス／空気の混合物を実質的に層流に変えるよう、前記供給ダクトの回りに円周方向に配置される複数の経路を画成し、
前記フィンは、前記バーナメッシュから、前記バーナメッシュより半径方向に離れる位置までの熱的なリンクを提供する、バーナセンブリ。
前記流量調節器が、前記バーナメッシュと実質的に同じ半径方向の平面に配置される、請求項１に記載のバーナアセンブリ。
前記流量調節器が、前記バーナメッシュのすぐ上流に配置される、請求項１に記載のバーナセンブリ。
前記流量調節器が、単一の波形部材から形成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバーナセンブリ。
前記波形部材の半径方向外側に向く側における、隣り合う波形間にあるスペースができるだけ小さくなるように前記波形が配置される、請求項４に記載のバーナセンブリ。
前記波形部材の半径方向外側に向く側における、隣り合う波形間にあるスペースがなくなるように前記波形が配置される、請求項４に記載のバーナセンブリ。
穴付の流量分配リングが、複数の前記経路の半径方向最内側エッジに設けられており、前記バーナメッシュの半径方向外側表面にごく近接して設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のバーナセンブリ。
スターリングエンジンと、
前記スターリングエンジンを取り囲む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバーナアセンブリと
を備える、スターリングエンジンアセンブリ。