JP2829082B2 - 希薄燃焼加熱装置 - Google Patents
希薄燃焼加熱装置Info
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- JP2829082B2 JP2829082B2 JP2038235A JP3823590A JP2829082B2 JP 2829082 B2 JP2829082 B2 JP 2829082B2 JP 2038235 A JP2038235 A JP 2038235A JP 3823590 A JP3823590 A JP 3823590A JP 2829082 B2 JP2829082 B2 JP 2829082B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は希薄燃焼加熱装置に係り、特に、宇宙往還機
用エンジン開発等の実験設備として使用される熱風洞試
験装置に好適な希薄燃焼加熱装置に関する。
用エンジン開発等の実験設備として使用される熱風洞試
験装置に好適な希薄燃焼加熱装置に関する。
近年、宇宙往還機用エンジン開発あるいは、材料開発
用としての熱風洞試験装置の開発が成されている。特
に、該熱風洞試験装置の中核を成す希薄燃焼加熱装置の
開発が盛である。尚、この種の希薄燃焼加熱装置に関す
る文献として、「NAL,TR−912」に「空気取型ジエツト
試験用空気加熱装置」がある。これらの従来の希薄燃焼
加熱装置の基本的な考え方には、主燃焼筒への点火手段
において、点火手段としてスパークプラグのみを使用す
る場合と、第１の点火手段としてスパークプラグを使用
し、第２の点火手段としてトーチバーナを使用する場合
の２通りがある。点火手段としてスパークプラグのみを
使用する場合において、スパークプラグは、主燃焼筒内
に配置された燃料である水素供給用インジエクタおよ
び、酸化剤である酸素または酸素，空気混合ガス供給用
インジエクタと同芯かつ平行に、または、これらインジ
エクタに対し垂直に主燃焼筒に直接配置される。また、
第１の点火手段としてスパークプラグを使用し、第２の
点火手段としてトーチバーナを使用する場合において、
第１の点火手段であるスパークプラグはトーチバーナに
垂直に配置され、第２の点火手段であるトーチバーナ
は、主燃焼筒内に配置された燃料である水素供給用イン
ジエクタおよび、酸化剤である酸素または酸素，空気混
合ガス供給用インジエクタと同芯かつ平行に、主燃焼筒
に直接配置される。
用としての熱風洞試験装置の開発が成されている。特
に、該熱風洞試験装置の中核を成す希薄燃焼加熱装置の
開発が盛である。尚、この種の希薄燃焼加熱装置に関す
る文献として、「NAL,TR−912」に「空気取型ジエツト
試験用空気加熱装置」がある。これらの従来の希薄燃焼
加熱装置の基本的な考え方には、主燃焼筒への点火手段
において、点火手段としてスパークプラグのみを使用す
る場合と、第１の点火手段としてスパークプラグを使用
し、第２の点火手段としてトーチバーナを使用する場合
の２通りがある。点火手段としてスパークプラグのみを
使用する場合において、スパークプラグは、主燃焼筒内
に配置された燃料である水素供給用インジエクタおよ
び、酸化剤である酸素または酸素，空気混合ガス供給用
インジエクタと同芯かつ平行に、または、これらインジ
エクタに対し垂直に主燃焼筒に直接配置される。また、
第１の点火手段としてスパークプラグを使用し、第２の
点火手段としてトーチバーナを使用する場合において、
第１の点火手段であるスパークプラグはトーチバーナに
垂直に配置され、第２の点火手段であるトーチバーナ
は、主燃焼筒内に配置された燃料である水素供給用イン
ジエクタおよび、酸化剤である酸素または酸素，空気混
合ガス供給用インジエクタと同芯かつ平行に、主燃焼筒
に直接配置される。
本発明の目的は、上記した希薄燃焼加熱装置におい
て、主燃焼筒内の燃料と酸化剤の混合割合が過度な希薄
状態であつても、点火手段から主燃焼筒へ常に安定した
点火と、点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化が図れるよ
うな希薄燃焼加熱装置を供給することにある。ここでい
う燃料と酸化剤の混合割合が過度な希薄状態とは； で示される当量比φが、例えば水素燃料の場合において
は、0.3程度以下の状態をいう。
て、主燃焼筒内の燃料と酸化剤の混合割合が過度な希薄
状態であつても、点火手段から主燃焼筒へ常に安定した
点火と、点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化が図れるよ
うな希薄燃焼加熱装置を供給することにある。ここでい
う燃料と酸化剤の混合割合が過度な希薄状態とは； で示される当量比φが、例えば水素燃料の場合において
は、0.3程度以下の状態をいう。
上記目的を達成するため本発明では、希薄燃焼加熱装
置において、主燃焼筒への点火手段として、第１の点火
手段と第２の点火手段を設け、第１の点火手段としてス
パークプラグを使用し、第２の点火手段として当量比が
1.0を越える燃料過多状態で燃焼するようにしたトーチ
バーナを使用し、更に、第１の点火手段であるスパーク
プラグは、トーチバーナへの点火を目的として、トーチ
バーナのパイロツト燃焼筒に垂直に配置し、第２の点火
手段であるトーチバーナは、主燃焼筒への点火と点火後
の主燃焼筒内の燃焼の安定化を目的とした、主燃焼筒に
垂直に配置するようにした。
置において、主燃焼筒への点火手段として、第１の点火
手段と第２の点火手段を設け、第１の点火手段としてス
パークプラグを使用し、第２の点火手段として当量比が
1.0を越える燃料過多状態で燃焼するようにしたトーチ
バーナを使用し、更に、第１の点火手段であるスパーク
プラグは、トーチバーナへの点火を目的として、トーチ
バーナのパイロツト燃焼筒に垂直に配置し、第２の点火
手段であるトーチバーナは、主燃焼筒への点火と点火後
の主燃焼筒内の燃焼の安定化を目的とした、主燃焼筒に
垂直に配置するようにした。
主燃焼筒への点火手段として、第１の点火手段と第２
の点火手段を設け、第１の点火手段としてスパークプラ
グを、また、第２の点火手段として当量比が1.0を越え
る燃料過多状態で燃焼するようにしたトーチバーナを使
用するようにしたことで、点火エネルギーの小さいスパ
ークプラグで燃料過多で且、燃料筒口径の小さい、点火
し易いトーチバーナを点火し、点火エネルギーの大きい
トーチバーナで燃料希薄で且、燃料筒口径の大きい、点
火しにくい主燃焼筒を点火できる。第２の点火手段であ
るトーチバーナを当量比が1.0を越える燃料過多状態で
の燃焼とすることは、トーチバーナの出口ノズル外に適
当長の安定火炎を形成するため、即ち、ノズル外で燃料
過多分を安定に燃焼させ、以つて、ノズル外に適当長の
安定火炎を形成するためである。スパークプラグおよび
トーチバーナを、トーチバーナのパイロツト燃焼筒およ
び主燃焼筒に、それぞれ垂直に配置したことで、トーチ
バーナ内に配置された燃料および酸化剤供給用インジエ
クタより噴射される燃料と酸化剤の混合ガスおよび主燃
焼筒内に配置された複数の燃料および酸化剤供給用イン
ジエクタより噴射される燃料と酸化剤の混合ガスに対し
て、それぞれ垂直に火花およびトーチ火炎を形成できる
ので、トーチバーナの燃焼量を少なくしても、それぞれ
の点火を最も確実に行うことができる。
の点火手段を設け、第１の点火手段としてスパークプラ
グを、また、第２の点火手段として当量比が1.0を越え
る燃料過多状態で燃焼するようにしたトーチバーナを使
用するようにしたことで、点火エネルギーの小さいスパ
ークプラグで燃料過多で且、燃料筒口径の小さい、点火
し易いトーチバーナを点火し、点火エネルギーの大きい
トーチバーナで燃料希薄で且、燃料筒口径の大きい、点
火しにくい主燃焼筒を点火できる。第２の点火手段であ
るトーチバーナを当量比が1.0を越える燃料過多状態で
の燃焼とすることは、トーチバーナの出口ノズル外に適
当長の安定火炎を形成するため、即ち、ノズル外で燃料
過多分を安定に燃焼させ、以つて、ノズル外に適当長の
安定火炎を形成するためである。スパークプラグおよび
トーチバーナを、トーチバーナのパイロツト燃焼筒およ
び主燃焼筒に、それぞれ垂直に配置したことで、トーチ
バーナ内に配置された燃料および酸化剤供給用インジエ
クタより噴射される燃料と酸化剤の混合ガスおよび主燃
焼筒内に配置された複数の燃料および酸化剤供給用イン
ジエクタより噴射される燃料と酸化剤の混合ガスに対し
て、それぞれ垂直に火花およびトーチ火炎を形成できる
ので、トーチバーナの燃焼量を少なくしても、それぞれ
の点火を最も確実に行うことができる。
以下、本発明の一実施例を第１図から第４図により説
明する。
明する。
第１図は、本発明の希薄燃焼加熱装置の機器構成を示
す。図中１は主燃焼筒、２は酸化剤供給用インジエクタ
部ａを同芯同上に複数個有する平板、３は燃料供給用イ
ンジエクタ６を同芯円上に複数個取付けるための平板、
４は燃料を燃料供給用インジエクタ６に導入するための
燃料取入部位を形成する平板、５は酸化剤を酸化剤供給
用インジエクタ部ａに導入するための酸化剤取入部位を
形成する酸化剤供給ケース、７はトーチバーナ、９は燃
料導入配管、をそれぞれ示す。
す。図中１は主燃焼筒、２は酸化剤供給用インジエクタ
部ａを同芯同上に複数個有する平板、３は燃料供給用イ
ンジエクタ６を同芯円上に複数個取付けるための平板、
４は燃料を燃料供給用インジエクタ６に導入するための
燃料取入部位を形成する平板、５は酸化剤を酸化剤供給
用インジエクタ部ａに導入するための酸化剤取入部位を
形成する酸化剤供給ケース、７はトーチバーナ、９は燃
料導入配管、をそれぞれ示す。
第２図は、第１図の燃料供給用インジエクタ６の部分
をＡ方向から見た図を示し、ｂは燃料供給用インジエク
タ６に燃料を導入するためのリング状の溝部で平板４上
に同芯に複数本形成されている。
をＡ方向から見た図を示し、ｂは燃料供給用インジエク
タ６に燃料を導入するためのリング状の溝部で平板４上
に同芯に複数本形成されている。
第３図は、第１図におけるトーチバーナ７の詳細図を
示し、第１図のトーチバーナ部分をB,B′方向から見た
断面図を示す。図中15はトーチバーナの出口ノズル20お
よびライナ21を取付けるためのノズルケース、16はトー
チバーナのパイロツト燃焼筒、17は酸化剤供給用インジ
エクタ部ｂを有するケース、18は燃料を燃料供給用イン
ジエクタ23に導入するためのカバー、19は第１の点火手
段であるスパークプラグ,22はライナ、24は酸化剤導入
配管、25は燃料導入配管、をそれぞれ示す。
示し、第１図のトーチバーナ部分をB,B′方向から見た
断面図を示す。図中15はトーチバーナの出口ノズル20お
よびライナ21を取付けるためのノズルケース、16はトー
チバーナのパイロツト燃焼筒、17は酸化剤供給用インジ
エクタ部ｂを有するケース、18は燃料を燃料供給用イン
ジエクタ23に導入するためのカバー、19は第１の点火手
段であるスパークプラグ,22はライナ、24は酸化剤導入
配管、25は燃料導入配管、をそれぞれ示す。
第４図は、第１図における酸化剤供給用インジエクタ
部ａおよび燃料供給用インジエクタ６の詳細図を示す。
図中ｅは燃料供給用インジエクタ６の燃料供給穴を示
す。
部ａおよび燃料供給用インジエクタ６の詳細図を示す。
図中ｅは燃料供給用インジエクタ６の燃料供給穴を示
す。
第３図に示す如く、第１の点火手段であるスパークプ
ラグ19は、第２の点火手段であるトーチバーナ７のパイ
ロツト燃焼筒16に垂直に配置され、また、第２の点火手
段であるトーチバーナ７は、主燃焼筒１に垂直に配置さ
れている。
ラグ19は、第２の点火手段であるトーチバーナ７のパイ
ロツト燃焼筒16に垂直に配置され、また、第２の点火手
段であるトーチバーナ７は、主燃焼筒１に垂直に配置さ
れている。
次に、燃焼の手順について説明する。まず、第１の点
火手段であるスパークプラグを図示にない励磁装置によ
り励磁し、スパーク状態にする。この状態で燃料および
酸化剤を、それぞれの供給配管25および24より燃料供給
用インジエクタ23および酸化剤供給用インジエクタ部ｄ
を通してパイロツト燃焼室ｆへ導入すると、燃料および
酸化剤はパイロツト燃焼室内で混合され燃焼する。この
場合、燃料と酸化剤の供給割合は、当量比が1.0を越え
る燃料過多の状態とする必要がある。その理由は、トー
チバーナ７を第２の点火手段として使用するためには、
トーチバーナ７の出口ノズル20の外に適当長の安定火炎
を形成する必要があるためで、当量比が1.0を越える燃
料過多の状態にすることにより、パイロツト燃焼室内で
燃え残つた未燃燃料が、出口ノズル20の外の主燃焼室内
の酸化剤と混合して、出口ノズル20の外に、適当長の安
定火炎を形成できるためである。
火手段であるスパークプラグを図示にない励磁装置によ
り励磁し、スパーク状態にする。この状態で燃料および
酸化剤を、それぞれの供給配管25および24より燃料供給
用インジエクタ23および酸化剤供給用インジエクタ部ｄ
を通してパイロツト燃焼室ｆへ導入すると、燃料および
酸化剤はパイロツト燃焼室内で混合され燃焼する。この
場合、燃料と酸化剤の供給割合は、当量比が1.0を越え
る燃料過多の状態とする必要がある。その理由は、トー
チバーナ７を第２の点火手段として使用するためには、
トーチバーナ７の出口ノズル20の外に適当長の安定火炎
を形成する必要があるためで、当量比が1.0を越える燃
料過多の状態にすることにより、パイロツト燃焼室内で
燃え残つた未燃燃料が、出口ノズル20の外の主燃焼室内
の酸化剤と混合して、出口ノズル20の外に、適当長の安
定火炎を形成できるためである。
第２の点火手段であるトーチバーナ点火後、主燃焼加
熱装置用燃料および酸化剤を、それぞれの供給配管より
燃料供給用インジエクタ６および酸化剤供給用インジエ
クタ部ａを通して主燃焼室ｇへ導入すると、燃料および
酸化剤は主燃焼室内で混合され燃焼する。この場合、ト
ーチバーナ７の出口ノズル20から外に噴出している火炎
は、第２図の如く配列された燃料供給用インジエクタ６
および酸化剤供給用インジエクタ部ａより噴射される燃
料および酸化剤の噴射方向に対して垂直方向に形成され
ているので、この火炎長を適当長にすることにより、火
炎が全部または複数のインジエクタの噴射混合ガスに行
渡り、主燃焼室ｇ内の燃料と酸化剤の混合割合が過度な
希薄状態であつても、主燃焼筒への常に安定した点火
と、点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化を可能とする。
即ち、第２の点火手段であるトーチバーナは、点火機能
と保炎機能を有している。
熱装置用燃料および酸化剤を、それぞれの供給配管より
燃料供給用インジエクタ６および酸化剤供給用インジエ
クタ部ａを通して主燃焼室ｇへ導入すると、燃料および
酸化剤は主燃焼室内で混合され燃焼する。この場合、ト
ーチバーナ７の出口ノズル20から外に噴出している火炎
は、第２図の如く配列された燃料供給用インジエクタ６
および酸化剤供給用インジエクタ部ａより噴射される燃
料および酸化剤の噴射方向に対して垂直方向に形成され
ているので、この火炎長を適当長にすることにより、火
炎が全部または複数のインジエクタの噴射混合ガスに行
渡り、主燃焼室ｇ内の燃料と酸化剤の混合割合が過度な
希薄状態であつても、主燃焼筒への常に安定した点火
と、点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化を可能とする。
即ち、第２の点火手段であるトーチバーナは、点火機能
と保炎機能を有している。
本発明は、主燃焼筒への点火手段を第１の点火手段と
第２の点火手段に分け、第１の点火手段であるスパーク
プラグで第２の点火手段であるトーチバーナを点火し、
第２の点火手段であるトーチバーナで主燃焼筒を点火
し、また、第２の点火手段であるトーチバーナには、点
火機能の外に保炎機能をも有するように配慮したので、
希薄燃焼加熱装置において、主燃焼筒内の燃料と酸化剤
の混合割合が過度な希薄状態であつても、常に安定した
点火と点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化が図れる。
第２の点火手段に分け、第１の点火手段であるスパーク
プラグで第２の点火手段であるトーチバーナを点火し、
第２の点火手段であるトーチバーナで主燃焼筒を点火
し、また、第２の点火手段であるトーチバーナには、点
火機能の外に保炎機能をも有するように配慮したので、
希薄燃焼加熱装置において、主燃焼筒内の燃料と酸化剤
の混合割合が過度な希薄状態であつても、常に安定した
点火と点火後の主燃焼筒内の燃焼の安定化が図れる。
第１図は本発明の希薄燃焼加熱装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図の燃料供給用インジェクタおよび
酸化剤供給用インジェクタ部の配列状態を示す断面図、
第３図は第１図におけるトーチバーナを示す断面図、第
４図は第１図における酸化剤供給用インジェクタ部およ
び燃料供給用インジェクタを示す断面図である。 １……主燃焼筒、２……平板、３……平板、４……平
板、５……酸化剤供給ケース、６……燃料供給用インジ
エクタ、７……トーチバーナ、８……取付ボルト、９…
…燃料導入配管、10……シールリング、11……シールリ
ング、12……シールリング、13……シールリング、14…
…シールリング、15……ノズルケース、16……パイロツ
ト燃焼筒、17……ケース、18……カバー、19……スパー
クプラグ、20……出口ノズル、21……ライナ、22……ラ
イナ、23……燃料供給用インジエクタ、24……酸化剤導
入配管、25……燃料導入配管、26……取付ボルト、27…
…シールリング、28……シールリング、29……シールリ
ング、30……シールリング、31……シールリング、32…
…取付ボルト、33……シールリング、ａ……酸化剤供給
用インジエクタ部、ｂ……リング状溝部、ｃ……酸化剤
導入穴、ｄ……酸化剤供給用インジエクタ部、ｅ……燃
料供給穴、ｆ……パイロツト燃焼室、ｇ……主燃焼室。
面図、第２図は第１図の燃料供給用インジェクタおよび
酸化剤供給用インジェクタ部の配列状態を示す断面図、
第３図は第１図におけるトーチバーナを示す断面図、第
４図は第１図における酸化剤供給用インジェクタ部およ
び燃料供給用インジェクタを示す断面図である。 １……主燃焼筒、２……平板、３……平板、４……平
板、５……酸化剤供給ケース、６……燃料供給用インジ
エクタ、７……トーチバーナ、８……取付ボルト、９…
…燃料導入配管、10……シールリング、11……シールリ
ング、12……シールリング、13……シールリング、14…
…シールリング、15……ノズルケース、16……パイロツ
ト燃焼筒、17……ケース、18……カバー、19……スパー
クプラグ、20……出口ノズル、21……ライナ、22……ラ
イナ、23……燃料供給用インジエクタ、24……酸化剤導
入配管、25……燃料導入配管、26……取付ボルト、27…
…シールリング、28……シールリング、29……シールリ
ング、30……シールリング、31……シールリング、32…
…取付ボルト、33……シールリング、ａ……酸化剤供給
用インジエクタ部、ｂ……リング状溝部、ｃ……酸化剤
導入穴、ｄ……酸化剤供給用インジエクタ部、ｅ……燃
料供給穴、ｆ……パイロツト燃焼室、ｇ……主燃焼室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 俊昭 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 吉田 正博 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 石ケ森 勲 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 二宮 一芳 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 桑原 卓雄 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (72)発明者 光野 実 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−46540（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−117023（ＪＰ，Ａ) 実公 昭52−49797（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23D 14/26 F23Q 3/00 102 F23Q 9/00
Claims (1)
- 【請求項１】燃料および酸化剤取入部位と、主燃焼筒
と、燃料および酸化剤を主燃焼筒内に供給するための燃
料供給用インジェクタおよび酸化剤供給用インジェクタ
と、前記主燃焼筒への点火手段である第１、および第２
の点火手段とを備え、該第１の点火手段としてスパーク
プラグを、第２の点火手段としてトーチバーナを使用す
る希薄燃焼加熱装置において、 前記第１の点火手段であるスパークプラグは、前記トー
チバーナのパイロット燃焼筒に垂直に配置され、かつ、
第２の点火手段であるトーチバーナは、前記主燃焼筒に
垂直に配置されると共に、前記第２の点火手段であるト
ーチバーナは、当量比が1.0を越える燃料過多状態で燃
焼されるものであることを特徴とする希薄燃焼加熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038235A JP2829082B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 希薄燃焼加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2038235A JP2829082B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 希薄燃焼加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03244921A JPH03244921A (ja) | 1991-10-31 |
| JP2829082B2 true JP2829082B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12519639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2038235A Expired - Fee Related JP2829082B2 (ja) | 1990-02-21 | 1990-02-21 | 希薄燃焼加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829082B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113701148B (zh) * | 2021-08-31 | 2024-03-22 | 武汉武锅能源工程有限公司 | 一种超临界水热燃烧型多元热流体发生装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53468Y2 (ja) * | 1975-07-10 | 1978-01-09 | ||
| JPS5246540A (en) * | 1975-10-13 | 1977-04-13 | Osaka Gas Co Ltd | Pilot burner |
-
1990
- 1990-02-21 JP JP2038235A patent/JP2829082B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03244921A (ja) | 1991-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |