JP5276500B2 - 爆轟波発生装置 - Google Patents
爆轟波発生装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5276500B2 JP5276500B2 JP2009087888A JP2009087888A JP5276500B2 JP 5276500 B2 JP5276500 B2 JP 5276500B2 JP 2009087888 A JP2009087888 A JP 2009087888A JP 2009087888 A JP2009087888 A JP 2009087888A JP 5276500 B2 JP5276500 B2 JP 5276500B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- combustion cylinder
- fuel
- detonation wave
- combustion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims description 122
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 179
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 108
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 73
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 73
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 37
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 11
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 241000238586 Cirripedia Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001072261 Musculista senhousia Species 0.000 description 1
- 241000237536 Mytilus edulis Species 0.000 description 1
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 1
- 241000243820 Polychaeta Species 0.000 description 1
- 101150012812 SPA2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 208000018459 dissociative disease Diseases 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 235000020638 mussel Nutrition 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Disintegrating Or Milling (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
また、特許文献2には、燃料として液体燃料を用い、液体燃料を予蒸発させてから酸化剤と混合して用いる特許文献1と同じ構造の爆轟発生装置が記載されている。
また、爆轟波を被処理物、例えば、家庭ごみ、養殖牡蠣などの廃棄貝殻などに衝撃波を当てて加熱粉砕する処理の場合、被処理物に応じて当てる衝撃波のエネルギを調節するため、または、毎秒当たりの爆轟波の発生率に応じてスロート部の冷却を適正化するため、スロート部の絞り度合いを変える必要がある。また、スロート部が摩耗したときに、スロート部を容易に交換可能にする必要がある。
《爆轟波発生装置の全体概要》
まず、図1を参照しながら爆轟波発生装置の全体概要について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る爆轟波発生装置の全体概要図である。
爆轟波発生装置1は、燃料供給系3、空気供給系5、点火系6、爆轟波発生器7A、制御盤100を含んで構成される。
ここで、制御盤100は、図示省略するがマイクロコンピュータ、インターフェース回路などから構成されるECU(Electric Control Unit)101を有し、また、図示省略の運転開始ボタン、運転停止ボタン、運転開始ボタンまたは運転停止ボタンの操作によって燃料供給系3の後記する昇圧ポンプ36を駆動するモータ35への電源をオン/オフしたり、後記する空気供給系5のエアコンプレッサ51への電源をオン/オフしたり、後記する点火系6のイグナイタユニット61への電源をオン/オフしたりする、シーケンス制御コントローラや、モータコントローラやスイッチ回路などを含んでいる。
ECU101は、後記する各種センサ(空気圧センサSPA1,SPA2、圧力センサSPF、空気流量センサSFAなど)からの信号を入力され、爆轟波発生率設定手段で設定された爆轟波発生率に対応するように、燃料供給系3の後記する流量調節弁41、空気供給系5の流量調節弁53、点火系6のイグナイタユニット61を制御する。
燃料供給系3は、燃料タンク31、燃料供給元管32、フィルタ33、流量調節弁34、モータ35、昇圧ポンプ36、圧力ヘッダ37、圧力調整弁38、戻り配管39、燃料噴射供給管40、流量調節弁41、逆止弁42含んで構成される。
燃料タンク31に貯留された液体燃料、例えば、灯油は、燃料供給元管32に直列に配されたフィルタ33、並行に配置された逆止弁を有する流量調節弁34、モータ35に駆動される昇圧ポンプ36を経て、圧力ヘッダ37に所定の圧力にて蓄圧貯留される。フィルタ33には、図示省略の差圧センサが設けられ、その信号がECU101に入力されて、ECU101がフィルタ33や昇圧ポンプ36の異常(燃料供給量低)を検出し、前記した制御盤100の表示装置に警告表示できるようになっている。
このようにECU101が圧力ヘッダ圧をほぼ一定に維持制御し、流量調節弁41の開のタイミングや開時間を制御することで、爆轟波発生器7A内に所定タイミングで所要量の燃料を噴射するように制御できる。
なお、流量調節弁41として、自動車用エンジンで使用されているような高速開閉が可能な燃料インジェクタを用いても良い。その場合、弁のシフト量で流量調節しても良いが、燃料インジェクタを複数個並列に配置し、開制御する燃料インジェクタの個数で流量制御するようにしても良い。このようにすれば、高速応答の流量調節弁41が実現できる。
空気供給系5は、蓄圧タンク51a付きのエアコンプレッサ51、空気供給管52、空気供給管52に設けられた空気流量センサSFA、空気圧センサSPA1、流量調節弁53、逆止弁54含んで構成される。
空気流量センサSFAの空気流量信号および空気圧センサSPA1の圧力信号は、制御盤100のECU101に出力され、流量調節弁53の開度は、空気流量センサSFAの空気流量信号および空気圧センサSPA1の圧力信号にもとづきECU101により制御される。
図1に示すように、流量調節弁53、逆止弁54を経た加圧空気は、爆轟波発生器7Aの後記する加圧空気入口13へ導かれる。
そして、ECU101は、空気圧センサSPA1の圧力信号、空気流量センサSFAの空気流量信号、圧力センサSPFからのヘッダ圧信号にもとづいて、空燃比として適切な空気量を算出し、爆轟波発生器7Aの後記する燃焼室11に燃料噴射行程における所要量の空気を噴射するように制御できる。
点火系6は、制御盤100から電源を供給され、ECU101に制御されるイグナイタユニット61と、点火器(着火手段)21から構成される。イグナイタユニット61は、例えば、イグニッションコイルの一次側を通る直流電流を、トランジスタを介して流し、トランジスタにより一次側電流を遮断してイグニッションコイルの二次側に高電圧を発生させ、高電圧コード63を介して、後記する燃焼室11内に保持固定してある点火器21に伝え、点火器21に火花放電を起こさせる。
イグナイタユニット61における高電圧の発生タイミングはECU101から入力される点火信号により制御される。
点火器21を爆轟波発生器7A内に設ける位置についての説明は、後記する。
次に、図1、図2を参照しながら爆轟波発生器7Aの構造について説明する。図2は、爆轟波発生器の燃焼筒基部側を示す縦断面図である。
爆轟波発生器7Aは、燃焼筒基部8、燃焼筒9A、燃焼筒開口端部10Aから主に構成されている。爆轟波発生器7Aは、中心軸L沿って燃焼室11を有する全体がほぼ円筒状の高温高圧に耐える筒体である燃焼筒9Aの燃焼筒基部8側を燃焼筒基部8で閉じ、燃焼筒先端9fにスロート部29を有する燃焼筒開口端部10Aを脱着可能に接続して、開口端としたものである。以下に、各部の詳細な構造と作用を説明する。
ここで、燃焼筒9Aの燃焼筒基部8側が特許請求の範囲に記載の「燃焼筒の一端側」に対応し、燃焼筒9Aの燃焼筒先端9f側が特許請求の範囲に記載の「燃焼筒の他端側」に対応し、燃焼筒先端9fが特許請求の範囲に記載の「燃焼筒の他端」に対応する。
(燃焼筒基部)
燃焼筒基部8は、図2に示すように、主に、円盤フランジ状の入口基板14、中間基板15、燃焼筒取り付け基板16、および中間基板15の内部にほぼ格納される円環カラー17から構成される。
(燃焼筒基部−入口基板)
図2において、入口基板14の中心部に燃料噴射ノズル12が、その多数の噴射孔12aを下方に向けて取り付けられている。入口基板14の中心部の上面には燃料噴射ノズル12の噴射孔12aに連通する燃料入口ノズル12bが取り付けられ、燃料噴射供給管40(図1参照)と接続される。
入口基板14の図2における下面側には内径D1、外径D2の環状溝形状の位置決め凹部14cが形成されており、その位置決め凹部14cの径方向外方側が空気室18の一部を構成し、空気通路孔14bと連通している。また、入口基板14の径方向外端近傍に周方向に複数のボルト孔14aが設けられている。
中間基板15は、環状体の形状であり、前記した位置決め凹部14cの外径D2と同一値の内径の円盤状の内部空所を有している。また、中間基板15の径方向外端近傍に周方向に数のボルト孔15aが設けられている。
燃焼筒取り付け基板16は、中心部に内径D1の空所を形成したほぼ環状体の形状であり、図2における上面側には、外径D3の浅い環状溝形状の位置決め凹部16cが形成されている。
そして、入口基板14の位置決め凹部14cの内径D1と同一値の内径であり、燃焼筒取り付け基板16の位置決め凹部16cの外径D3と同一値の外径の、ほぼ環状体の円環カラー17が、入口基板14の位置決め凹部14cと燃焼筒取り付け基板16の位置決め凹部16cとで位置決めされて、入口基板14と燃焼筒取り付け基板16との図2における上下方向の間に挟みこまれて固定される。
円環カラー17には、周方向に中心軸Lの周りに1方向に噴出空気の旋回流を形成するように、円環カラー17の外周面から内周面に貫通し、中心軸Lに対して周方向にねじりの位置関係にある、例えば、特許第37208344号公報の図2に示されている「小孔9」よりも中心軸L近傍手前側に向けて配設された空気噴射孔17a,17bが設けられている。
このような配置により、噴射孔12aから噴射された燃料の液滴が効率的に空気と均一に混合するとともに、攪拌されてより微細な燃料液滴にするとともに、後記する排気行程において燃料噴射ノズル12を効率的に冷却するように構成されている。
ちなみに、空気噴射孔17a,17b、空気通路溝17cから噴出される空気量は、理想状態の空燃比に必要な空気量の、例えば、30%を賄う量である。
円環カラー17の外周面と、中間基板15の内径D2の内周面、および入口基板14の位置決め凹部14cの外径D2の溝壁面との間に形成される環状の空気室18は、燃焼筒取り付け基板16に周方向に多数配列され、中心軸L方向に穿かれた空気通路孔16bと連通している。
燃焼筒取り付け基板16の図2における下面側には、燃焼筒9Aの内筒9aを位置決めする溝部16d、中筒9cを位置決めする段差部16e、外筒を位置決めする段差部16fが設けられ、溶接によって燃焼筒取り付け基板16と内筒9a、中筒9c、外筒9bそれぞれとが接続固定されている。また、燃焼筒取り付け基板16の径方向外端近傍に周方向に複数のボルト孔16aが設けられている。
ちなみに、ガスケット19は、ボルト孔14a,15b,16aに対応した位置にボルト孔19aを有している。
燃焼筒9Aは、内筒9aの外周側に所定の距離を離間して、中筒9cを内筒9aと同軸に配置して冷却空気流通路(空気供給路)24Aを形成し、さらに、中筒9cの外周側に所定の距離を離間して、冷却空気流通路(空気供給路)23Aを形成し、外筒9bを内筒9aと同軸に配置した、同軸の直管のほぼ3重筒状体として構成され、その燃焼筒基部8側(一端側)の端部が前記したように燃焼筒取り付け基板16に固定溶接されている。
図1に示すように燃焼筒先端9f側(他端側)の外筒先端9bFにフランジ9dが設けられている。
なお、燃焼筒先端9f側の内筒9aと中筒9cとの離間距離、中筒9cと外筒9bとの離間距離を確保するため、周方向に離散的にスペーサ部材を溶接固定すると良い。
この空気噴出ノズル25A,25Bにより燃料を、冷却空気流通路24B(図1参照)冷却空気流通路24Aを経由する間に後記するスロート部内筒10aや内筒9aを冷却して加熱された高温空気で一様に混合する。この空気噴出ノズル25A,25Bから噴射される空気量は理想状態の空燃比に必要な空気の残り、例えば、70%程度である。
なお、点火器21まで高電圧を供給する爆轟波発生器7A内部のケーブル64は、例えば、ステンレス鋼チューブ内に絶縁材としての酸化マグネシウム用い、銅などの導電材をステンレス鋼チューブと酸化マグネシウムで離間させて挿入する形式である。
入口基板14の図2における下面側から点火器21を配した位置までの中心軸Lに沿った燃焼室11の区間、例えば、約200mmの区間を、燃焼室11中でも、燃料と空気の混合を促進する領域として予混合室11aと称する。約200mmの区間があれば、まず最初の約100mmの区間で燃料噴射ノズル12から噴射された燃料の霧滴と、空気噴射孔17a,17bからの必要量の約30%の空気で攪拌混合された燃料−空気の混合気体を、さらに、次に約100ミリの区間で、空気噴出ノズル25A,25Bから噴出させる必要量の残り約70%の空気により均一に攪拌混合でき、点火器21の強力な放電火花で点火したときに、直ちにデフラグレーション(Deflagration)から爆轟(Detonation)に移行させて(Direct Initiation)、爆轟波を生じさせることができる。
図1に示すように燃焼筒開口端部10Aは、フランジ10eに一端側を溶接固定されたスロート部外筒10bの内周側に所定の距離を離間して、スロート部中筒10cをスロート部外筒10bと同軸に配置して冷却空気流通路(冷却用の空気流通路)23Bを形成し、さらに、スロート部中筒10cの内周側に所定の距離を離間して、スロート部内筒10aをスロート部中筒10cと同軸に配置し冷却空気流通路(冷却用の空気流通路)24Bを形成した、同軸のほぼ3重筒状体として構成され、それらスロート部内筒10a、スロート部外筒10bの先端側(図1における下端側)が端板10dに固定溶接されている。
燃焼筒開口端部10Aのスロート部内筒10aは、図1における下端側(先端側)が狭まり、スロート部29を形成した後、開口10aO有する開口端となっている。
なお、スロート部内筒10aとスロート部中筒10cとの離間距離、スロート部中筒10cとスロート部外筒10bとの離間距離を確保するため、周方向に離散的にスペーサ部材を溶接固定すると良い。
フランジ9d,10eの間には適切なシールガスケットを介設する。
次に、図3、図4を参照しながら爆轟波発生器7Aにおける作動行程について説明する。図3は、爆轟波発生器の作動行程の説明図であり、(a)は、燃料噴射行程の説明図、(b)は、燃料噴射行程終了直後の点火行程の説明図、(c)は、爆轟波が点火器から中心軸Lに沿って両側に進行する第1の爆轟波進行行程の説明図、(d)は、燃焼筒基部側に向かった爆轟波が反射して、反射衝撃波と爆轟波が2重になってスロート部に向かって進行する第2の爆轟波進行行程の説明図、(e)は、爆轟波がノズル部に達しスロート部で衝撃波を発生させ、強力な衝撃波を発生させる多重衝撃波発生行程の説明図、(f)は、強力な衝撃波がノズル部を通過して被処理物に向かう衝撃波送出行程の説明図、(g)は、加圧空気を流して燃焼筒基部や内筒などを冷却し、既燃ガスを排出する排気行程の説明図である。
図3の(a)に示すように、燃料噴射行程は、前サイクルの排気行程に続いて、燃料噴射ノズル12の噴射孔12a(図2参照)から燃料を噴射するとともに、空気噴射孔17a,17bや空気通路溝17cや空気噴出ノズル25A,25Bから加圧空気を噴射する。これを「燃料噴射行程」と称する。
なお、空燃比がほぼ理想状態となるように、燃料と空気のそれぞれ噴射率は予め設定され、ECU101が流量調節弁41、流量調節弁53の開度を設定する。燃料の噴射率(g/秒)は、圧力ヘッダ37の一定に調圧されたヘッダ圧と流量調節弁41の開度のみで予め一定に決められており、この燃料噴射は、図3の(b)に示す前記した領域LF内の所定目標位置に斜線で示す燃料−空気の混合気MFAのフロント面FSが到達するまで一定流量で保持され、フロント面FSが目標位置に到達したと推定されるタイミングで流量調節弁41を閉制御される(図3の(b)ではフロント面FSの目標位置が領域LF一杯の場合で表示)。
図3の(b)に示すように、燃料噴射が終了したタイミングで、点火器21がECU101に制御されて混合気MFAに点火する。これを「点火行程」と称する。このとき混合気MFAのフロント面FSは領域LF内に留まっている。
混合気MFAに点火すると、図3の(c)に示すように、混合気MFAは着火し、爆轟波DWS1は、燃焼筒開口端部10A(図1参照)側へ進行し、爆轟波DWS2が燃焼筒基部8側(図1参照)へ進行する。これを「第1の爆轟波進行行程」と称する。
このとき、燃焼室11の内圧は爆轟波DWS1,DWS2それぞれの進行方向の背後で急激に高まり、その圧力が燃料噴射ノズル12を介して燃料噴射供給管40、逆止弁42へと伝わり、逆止弁42がそれより上流の燃料供給系3への圧力伝播を阻止する。それと同時に、おもに空気噴射孔17a,17b、空気室18、空気通路孔14bを介して空気供給管52、逆止弁54へと伝わり、逆止弁54がそれより上流の空気供給系5への圧力伝播を阻止する。
この結果、流量調節弁41,53の衝撃による破損が防止できる。
そして、図3の(d)に示すように、爆轟波DWS2が燃焼筒基部8側で反射して反射衝撃波RSWとなり、燃焼筒開口端部10A(図1参照)側へ進行中の爆轟波DWS2を追いかける形となる。これを、「第2の爆轟波進行行程」と称する。
(多重衝撃波発生行程)
爆轟波DWS2、反射衝撃波RSWは、燃焼筒開口端部10A側に進行を続け、図3の(e)に示すように、爆轟波DWS2がスロート部29を通過するときにスロート部29の壁から斜めに発生する複数の斜め衝撃波SWを生じさせる。この斜め衝撃波SWは、スロート部29を通過する時に干渉し合い、干渉後に生成される斜め衝撃波は、流線がほぼ一様になるようにジェット噴流中に複数のダイヤモンド・ショックと謂われる垂直衝撃波DSW(以下、「ダイヤモンド・ショックDSW」と称する)を伴って被処理物に進む(図3の(e)では、1つのダイヤモンド・ショックDSWが代表的に表示してある)。これを、「多重衝撃波発生行程」と称する。
さらに、この斜め衝撃波SWと反射衝撃波RSWは重なり合い、より強力な斜め衝撃波SWとなって、図3の(f)に示すようにスロート部29を通過する時に干渉し合い、複数のダイヤモンド・ショックDSWを伴って被処理物に進む(図3の(f)では、1つのダイヤモンド・ショックDSWが代表的に表示してある)。これを、「衝撃波送出行程」と称する。
このように生じる複数の連続するダイヤモンド・ショックDSWが被処理物に当てられると、断熱圧縮現象を被処理物に生じさせ、被処理物を一瞬にして高温高圧にし、例えば、3000°Kにまで高温にし、非処理物が分解処理される。例えば、養殖貝の実を取り除いた残りの貝殻である産業廃棄物や、火力発電所の海水取り入れ口などに付着するムラサキイガイ、ミドリイガイ、アカフジツボなどの貝類や、管棲多毛類などからなる産業廃棄物を水分やたんぱく質を含んだ状態でダイヤモンド・ショックDSWに当てて高温高圧処理して、しかも、臭い成分も分解して無臭処理できる。
その後、燃焼室11内の圧力は低下し、逆止弁54における流量調節弁53からの圧力が打ち克つと逆止弁54が開状態になり、所定時間に亘って加圧空気が流され、空気噴射孔17a,17b、空気通路溝17cにより燃焼筒基部8や燃料噴射ノズル12を冷却し、空気噴出ノズル25A,25Bや空気漏洩小孔27により内筒9a、スロート部内筒10aなどを冷却するとともに、燃焼室11内に滞留している既燃ガスをスロート部29から排気する(図3の(g)参照)。これを、「排気行程」と称する。
なお、このとき、空気流量センサSFAで逆止弁54の開を検出して、流量調節弁53の開度を一時的に増すようにECU101で制御して、冷却と排気を促進するようにしても良い。
次に図4を参照しながら前記した主要行程における燃焼室11内の中心軸Lの軸方向位置における温度分布および圧力分布について簡単に説明する。ここでは、説明を簡単化するため、前記した爆轟波DWS1が燃焼室11の一端側(燃焼筒基部8側)から生じたとし、スロート部29のない単純に片端が開放した円筒管(片閉管)のモデルを用いて説明する。
図4は、単純な円筒管のモデルの爆轟波発生器における各行程のサイクルの圧力温度分布説明図であり、(a),(b)は、爆轟波進行行程の圧力温度分布説明図、(c),(d),(e),(f)は、排気行程の圧力温度分布説明図である。
燃料―空気の混合気は、衝撃波によって不連続的に高温高圧となり化学反応が開始されるが、温度圧力がほぼ一定の反応領域(解離反応が支配的)を経て、発熱反応(再結合反応)が行われる。発熱反応領域では、気体は衝撃波から見て加速され音速に到達する。音速点はCJ面と呼ばれる。爆轟波の伝播速度は燃料の種類や酸化剤の組み合わせにより異なるが、例えば、1800〜3000m/秒であり、瞬時に高温高圧ガスを生成できる。
また、爆轟波発生器7Aが、空気冷却で使用できる構成としているので、冷却水系統を必要としない分、簡単化でき、爆轟波発生装置1を低コストで製造できる。
次に、図5、図6を参照しながら、爆轟波発生器7Aの変形例の爆轟波発生器7Bについて説明する。図5は、変形例の爆轟波発生器の燃焼筒と燃焼筒開口端部の縦断面図であり、図6は、変形例の爆轟波発生器の燃焼筒と燃焼筒開口端部の図5におけるA矢視の平面図である。
本変形例の爆轟波発生器7Bでは、前記した実施形態における燃焼筒9A、燃焼筒開口端部10Aの代わりに燃焼筒9B、燃焼筒開口端部10Bを組み合わせる。
実施形態における爆轟波発生器7Aにおいては、燃焼筒9Aの燃焼筒先端9fと燃焼筒開口端部10Aをフランジ9d,10eによりボルトナット締結としていたが、本変形例の爆轟波発生器7Bでは、爆轟波がスロート部29を通過するときの燃焼室11内の内圧上昇に対して、フランジ9d,10e構造による締結力では不足する可能性があることから、より衝撃に強い締結方法としたものである。
従って、爆轟波発生器7Bにおける燃焼筒基部8の構造、燃焼筒9Bの燃焼筒先端9f側を除いた本体の構造は、前記した実施形態と同じであり、同じ構成に対しては同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
ここでいう階段断隔螺式締結機構28とは、大砲のなかでも現在一般に用いられている薬室後部から薬室に装填する形式の後装砲において、砲弾発射の際に、薬室後部を密閉し、発射薬(装薬)の燃焼ガスが薬室後部から漏れるのを防止する閉鎖機(breech)の中でも、螺旋式閉鎖機といわれるものの1種である階段断隔螺式の機構を利用したものである。階段断隔螺式の閉鎖機は、ネジの途中を切断して隔てたネジ(間隔ネジと呼ぶ)を階段状にして、より高圧に耐えるようにしたもので、雄締結部10h、雌締結部26aとも、この閉鎖機構を締結機構としたものである。
燃焼筒開口端部10Bの図5における下面である端面10gと締結基部26の図5における下面の雌締結部26a外縁に、階段断隔螺式締結機構28が締結された状態のとき連通するキー溝10i,26bを放射状に複数形成してあり、その1組のキー溝10i,26bに対して1本のキー65aが対応するように、放射状に複数配置した留めリング65を下方から嵌め込み、ボルト67で締結基部26の下面にネジ止めする。
また、前記実施形態におけるフランジ結合よりも強力に、締結基部26と燃焼筒開口端部10Bとを締結できる。
また、燃焼筒9Bの燃焼筒開口端部10B側(他端側)の内筒9aと中筒9cとの離間距離、中筒9cと外筒9bとの離間距離を確保するため、周方向に離散的にスペーサ部材を溶接固定すると良い。
3 燃料供給系
5 空気供給系
7A,7B 爆轟波発生器
8 燃焼筒基部
9A,9B 燃焼筒
9a 内筒
9aF 内筒先端
9b 外筒
9bF 外筒先端
9c 中筒
9cF 中筒先端
9d フランジ
9f 燃焼筒先端(燃焼筒の他端)
10A,10B 燃焼筒開口端部
10a スロート部内筒
10aO 開口
10b スロート部外筒
10c スロート部中筒
10d 端板
10e フランジ
10f 連通部
10g 端面
10h 雄締結部
10i キー溝
11 燃焼室
11a 予混合室
12 燃料噴射ノズル
12a 噴射孔
12b 燃料入口ノズル
13 加圧空気入口
13a 加圧空気入口ノズル
14 入口基板
14a,15a,16a,19a ボルト孔
14b,16b 空気通路孔
14c,16c 位置決め凹部
15 中間基板
16 燃焼筒取り付け基板
16d 溝部
16e,16f 段差部
17 円環カラー
17a,17b 空気噴射孔
17c 空気通路溝
18 空気室
19 ガスケット
20 締結ボルト
21 点火器(着火手段)
22 点火器支持構造
23A,23B 冷却空気流通路(空気供給路)
24A,24B 冷却空気流通路(冷却用の空気流通路)
25A,25B 空気噴出ノズル
26 締結基部
26a 雌締結部
26b キー溝
27 空気漏洩小孔(冷却空気孔)
28 階段断隔螺式締結機構(階段断隔螺式の締結機構)
29 スロート部
31 燃料タンク
32 燃料供給元管
33 フィルタ
34 流量調節弁
35 モータ
36 昇圧ポンプ
37 圧力ヘッダ
38 圧力調整弁
39 戻り配管
40 燃料噴射供給管
41 流量調節弁
42 逆止弁
51 エアコンプレッサ
52 空気供給管
53 流量調節弁
54 逆止弁
61 イグナイタユニット
65 留めリング
65a キー
68 テーパ突合せ
100 制御盤
101 ECU
SPF 圧力センサ
SFA 空気流量センサ
SPA1,SPA2 空気圧センサ
Claims (3)
- 外周に空気供給と熱交換を兼ねた空気供給路を有する同軸多重構造の筒構成を有する燃焼筒と、
該燃焼筒の一端側に形成された予混合室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルおよび前記噴射された燃料に空気を供給し攪拌する空気噴射孔を有する燃焼筒基部と、
さらに、前記燃焼筒の前記予混合室内に面した内周面から径方向内側に突出させ、前記燃焼筒で熱交換されて加熱された空気を前記空気供給路から噴出させ前記予混合室内の燃料−空気の混合気に旋回流を誘起させる空気噴出ノズルと、
前記燃焼筒の他端側に設けられ、スロート部を形成した燃焼筒開口端部と、
前記燃料−空気の混合気に着火する着火手段と、を備え、周期的に爆轟波を発生させて被処理物に高温高圧の衝撃波を当てる爆轟波発生装置であって、
前記着火手段は、前記空気噴出ノズルよりも前記燃焼筒開口端部側に配置され、
前記燃焼筒開口端部は、前記燃焼筒の前記空気供給路と連通する冷却用の空気流通路を有し、着脱手段により前記燃焼筒の他端と着脱自在であることを特徴とする爆轟波発生装置。 - 前記着脱手段は、階段断隔螺式の締結機構を有し、前記燃焼筒開口端部を前記燃焼筒他端に容易に締結できることを特徴とする請求項1に記載の爆轟波発生装置。
- 前記燃焼筒の空気噴出ノズルから前記燃焼筒開口端部までの所定の区間に、前記空気供給路の空気を径方向内方に噴出する冷却空気孔を配したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の爆轟波発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009087888A JP5276500B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 爆轟波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009087888A JP5276500B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 爆轟波発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010236843A JP2010236843A (ja) | 2010-10-21 |
JP5276500B2 true JP5276500B2 (ja) | 2013-08-28 |
Family
ID=43091316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009087888A Expired - Fee Related JP5276500B2 (ja) | 2009-03-31 | 2009-03-31 | 爆轟波発生装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5276500B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI448657B (zh) * | 2012-04-23 | 2014-08-11 | Resi Corp | 一種使用氣體逆流爆轟衝擊波的連續化學反應方法及應用該方法之爆轟反應器 |
US10060618B2 (en) * | 2012-11-07 | 2018-08-28 | Exponential Technologies, Inc. | Pressure-gain combustion apparatus and method |
CN114184385B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-05-10 | 江苏大学 | 一种双脉冲转子爆轰燃烧实验装置及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5838691B2 (ja) * | 1976-03-31 | 1983-08-24 | 善次郎 外尾 | ジエツトバ−ナ− |
JP2000039126A (ja) * | 1998-07-24 | 2000-02-08 | Tsunoda Jierawan | 廃棄物の自家用処理装置 |
JP2000055025A (ja) * | 1998-08-03 | 2000-02-22 | Naoki Kasahara | 分割螺合機構 |
JP3692127B2 (ja) * | 2003-05-29 | 2005-09-07 | 哲人 田村 | 爆轟波発生装置 |
JP3720833B1 (ja) * | 2004-07-27 | 2005-11-30 | 哲人 田村 | 多筒構造の音速ジェットバーナーにおける内筒装置 |
JP2008202906A (ja) * | 2007-02-22 | 2008-09-04 | General Electric Co <Ge> | パルスデトネーション燃焼器清浄化装置および運転方法 |
-
2009
- 2009-03-31 JP JP2009087888A patent/JP5276500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010236843A (ja) | 2010-10-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7966803B2 (en) | Pulse detonation combustor with folded flow path | |
KR102268593B1 (ko) | 슬링거 연소기 및 이를 구비한 가스 터빈 엔진 시스템 | |
JP5554132B2 (ja) | 圧力パルスによりシステムからの高温ガス堆積物を除去するための装置及びシステム | |
US6912857B2 (en) | Torch igniter | |
CN102996284B (zh) | 适用于头部喷注过氧化氢的固液火箭发动机环形点火器 | |
JP5430660B2 (ja) | 非連続燃焼用の燃焼タービン | |
EP2959225B1 (en) | Two-staged vacuum burner | |
US10221763B2 (en) | Combustor for rotating detonation engine and method of operating same | |
KR20070078978A (ko) | 램제트/스크램제트 엔진을 시동하기 위한 다목적 가스발생기를 가진 시스템과 램제트/스크램제트 엔진을시동하기 위한 방법 | |
CN101852148A (zh) | 应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器 | |
CN111828175B (zh) | 一种预燃加热装置及使用该装置的旋转爆震发动机 | |
US9777627B2 (en) | Engine and combustion system | |
JP5276500B2 (ja) | 爆轟波発生装置 | |
CN202938295U (zh) | 一种变压、变工况油烧嘴 | |
CA2464847C (en) | Apparatus for operating gas turbine engine combustors | |
US5274994A (en) | Pressure wave machine with integrated combustion | |
RU2386844C1 (ru) | Трехкомпонентный жидкостный ракетный двигатель и способ его работы | |
JP2009041852A (ja) | ジェットバーナー | |
JP2022013797A (ja) | ターボ機械内の液体燃料を点火する方法 | |
US10634358B2 (en) | System and method for igniting liquid fuel in a gas turbine combustor | |
US20210190012A1 (en) | Propulsion device for liquid propellant rocket engine | |
KR101037456B1 (ko) | 가스터빈 엔진용 연소기의 점화장치 | |
JP4482612B1 (ja) | 超音速ジェットバーナーとそれを用いた処理炉の運転制御装置 | |
KR100666161B1 (ko) | 액체로켓 연소기의 분사기형 배플 | |
JP3179667U (ja) | ジェットバーナー |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111117 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130416 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130423 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130517 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5276500 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |