JPH03207911A - 加熱装置 - Google Patents
加熱装置Info
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- JPH03207911A JPH03207911A JP282390A JP282390A JPH03207911A JP H03207911 A JPH03207911 A JP H03207911A JP 282390 A JP282390 A JP 282390A JP 282390 A JP282390 A JP 282390A JP H03207911 A JPH03207911 A JP H03207911A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は外燃機関などに用いられる加熱装置に関し、
特１こその燃焼騒音の防止に関するものである。 〔従来の技術〕 加熱装置として，スターリングエンジンなどの外燃機関
用加熱装置を例にとり、以下説明する。 第２図は、例えば国際会議予稿集ｃ ４ｔｈ ＩＣＳＥ
，１９８８年１１月，ｐｐ．７〜１２）に記載されて
いる従来の外燃機関の加熱装置の断面を模式的に示した
図である。図において、（１）は燃料である可燃性物質
と，この可燃性物質を燃焼させるときに必要な空気など
の支燃性物質とが取り込まれて燃焼を起こす燃焼部、《
２）は燃焼部（１）の器室壁の一部に取り付けられて燃
料を噴出する燃料ノズル、０は燃料ノズル《２）の燃料
噴出孔、（３）は燃焼部（１）内に設けられ、外燃機関
の熱源を得る熱交換器、（４）は燃焼部（１）の器室周
囲壁の一部を構成するバーナタイルである。 叩は燃焼部（１）に空気を導入する空気流路、＠は燃焼
部（１）で燃焼した燃焼排物質である排ガスを排出する
燃焼排ガス流路、（１４１は空気流路０と燃焼排ガス流
路Ｏとをフィン付隔壁などの熱移行を許す部材υを介し
て燃焼部（１）の外側に位置させ、燃焼排ガスが保有し
ている熱で空気を予熱する予熱部である。（自）は予熱
部一と燃焼部（１〉との間に設けられて熱遮断する内部
断熱材，０は予熱部α４の外周囲に設Ｃｊられて熱遮断
する外部断熱材である。 次に、動作について説明する。 まず、燃料ノズル（２）より燃焼部（１）に噴出された
燃料は、燃料ノズル１２）の周囲に設けられた空気案内
羽根（５）により旋回された空気と混合されて燃焼する
。なお、このとき、着火は燃料ノズル（２）近傍に設け
られた放電プラグ（図示せず】で行われる。 燃焼ガスは、図中、破線矢印で示すように，熱交換！
＋３１に熱エネルギーを与えたあと、燃焼排ガスとなり
、予熱部ＣＬ４１へ流入する。この状態での燃焼排ガス
は、また燃焼熱の約３０％の熱を保有している。この熱
の大部分は、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路υを通過して
いるときに熱移行できる部材０を介して空気流路０を通
過している空気（実線矢印）に回収される。尚，この図
では、予熱部ａ４は熱回収効率の良い対向流形にしてい
る。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の加熱装置は、以上のように構成されているが、暖
機運転中〔コールドスタートからエンジンが暖まるまで
の期間）に振動燃焼Ｃ燃料流量変動一発熱変動一圧力変
動一燃料流量変動とフィードバックルーブを形成し、あ
る一定周波数で共鳴音
特１こその燃焼騒音の防止に関するものである。 〔従来の技術〕 加熱装置として，スターリングエンジンなどの外燃機関
用加熱装置を例にとり、以下説明する。 第２図は、例えば国際会議予稿集ｃ ４ｔｈ ＩＣＳＥ
，１９８８年１１月，ｐｐ．７〜１２）に記載されて
いる従来の外燃機関の加熱装置の断面を模式的に示した
図である。図において、（１）は燃料である可燃性物質
と，この可燃性物質を燃焼させるときに必要な空気など
の支燃性物質とが取り込まれて燃焼を起こす燃焼部、《
２）は燃焼部（１）の器室壁の一部に取り付けられて燃
料を噴出する燃料ノズル、０は燃料ノズル《２）の燃料
噴出孔、（３）は燃焼部（１）内に設けられ、外燃機関
の熱源を得る熱交換器、（４）は燃焼部（１）の器室周
囲壁の一部を構成するバーナタイルである。 叩は燃焼部（１）に空気を導入する空気流路、＠は燃焼
部（１）で燃焼した燃焼排物質である排ガスを排出する
燃焼排ガス流路、（１４１は空気流路０と燃焼排ガス流
路Ｏとをフィン付隔壁などの熱移行を許す部材υを介し
て燃焼部（１）の外側に位置させ、燃焼排ガスが保有し
ている熱で空気を予熱する予熱部である。（自）は予熱
部一と燃焼部（１〉との間に設けられて熱遮断する内部
断熱材，０は予熱部α４の外周囲に設Ｃｊられて熱遮断
する外部断熱材である。 次に、動作について説明する。 まず、燃料ノズル（２）より燃焼部（１）に噴出された
燃料は、燃料ノズル１２）の周囲に設けられた空気案内
羽根（５）により旋回された空気と混合されて燃焼する
。なお、このとき、着火は燃料ノズル（２）近傍に設け
られた放電プラグ（図示せず】で行われる。 燃焼ガスは、図中、破線矢印で示すように，熱交換！
＋３１に熱エネルギーを与えたあと、燃焼排ガスとなり
、予熱部ＣＬ４１へ流入する。この状態での燃焼排ガス
は、また燃焼熱の約３０％の熱を保有している。この熱
の大部分は、燃焼排ガスが燃焼排ガス流路υを通過して
いるときに熱移行できる部材０を介して空気流路０を通
過している空気（実線矢印）に回収される。尚，この図
では、予熱部ａ４は熱回収効率の良い対向流形にしてい
る。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の加熱装置は、以上のように構成されているが、暖
機運転中〔コールドスタートからエンジンが暖まるまで
の期間）に振動燃焼Ｃ燃料流量変動一発熱変動一圧力変
動一燃料流量変動とフィードバックルーブを形成し、あ
る一定周波数で共鳴音
この発明に係る加熱装置は，燃料ノズルを２重管構造と
して管路を２分し、各管路の先端部に第ｌ、第２の燃料
噴射孔群を設け、各管路の上流部に両管路への分岐点で
あり、かつ燃料と空気を混合する混合部を設け、各燃料
噴射孔と燃料空気混合部間の混合気管路のいずれか一方
に開閉弁を設け、更に燃料空気混合部に燃料を供給する
燃料供給管と、途中に開閉弁を有し燃料空気混合部に空
気を供給する空気供給管を配設し、また、エンジン熱交
換器に温度センサを設け，この温度センサおよび混合気
管路である第１流路又は第２流路に設けた第２の流路開
閉弁、空気供給管の第１の流路開閉弁と電気的に接続さ
れた制御器を備えたものである。 〔作用〕 この発明における加熱装置は、振動燃焼の防止、および
大燃焼量が必要とされる暖機時には、空気供給管の第１
の流路開閉弁を開にすることにより燃料、空気混合部に
空気を導入し燃料供給管より混合部に導入される燃料と
混合させて予混合気を作る。またそれと同時に混合気管
路の第２の流路開閉弁を開にし、燃料ノズル先端部の全
ての燃料噴出孔より予混合気を噴出する。また、暖機後
は，空気供給管の第１の流路開閉弁を閉にし、燃料、空
気混合部に燃料のみを導入し，また混合気管路の第２の
流路開閉弁を閉にし、燃料ノズル先端部のいずれか一方
の燃料噴出孔群から燃料を噴出する。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図の断面構成図において、ｆｌ）、＋３１〜（５）、０
〜（自）は従来のものと同様である。（２）の燃料ノズ
ルにおいて、翰は先端が閉じられた第一の円管、？は第
一の円管（１）円に設けられた第二の円管、ゆは第一の
円管の先端近傍円周部に設けられた第二の円管のと連通
ずる第二の燃料噴射孔群、のは第一の円管先端外周に設
けられた第一（１）および第二の円管のの間の流路のみ
に通じる第一の燃料噴出孔群、■■■は第一の円管ゆと
第二の円管θに通じ、燃焼用一次空気と気体燃料を混合
する混合部、（至）は混合部Ｕに空気を供給する空気供
給管、（至）は空気供給管■上に設けられた第一の流路
開閉弁、（転）は混合部例に気体燃料を供給する燃料供
給管、（ホ）は混合部（至）と第二の円管電とを接続す
る第一の流路、四は混合部Ｕと第一の円管翰とを接続す
る第二の流路、（１）は第二の流路に設けられた第二の
流路開閉弁である。（自）は燃焼部（１）内の温度を検
出する濡度センサで、この場合は熱交換器｛３｝の温度
測定用熱電対、■は熱電対ｅ］）の起電力に応じ、第一
の流路開閉弁（ホ）、第二の流路開閉弁（７）を開閉す
る制御器である。 次に動作について説明する。 熱交換器（３）、予熱部α４関連の動作は従来と同様？
ある。まず、コントローラ（至）は、エンジンが冷えた
状態であるか否かを熱交換器（３）の熱電対叩の起電力
と設定温度（振動燃焼が止む温度。あらかじめ求めてあ
る。）に対する起電力を比較して判断し、設定温度以下
であれば流路開閉弁（ホ）、（７）を開の状態とする。 この時燃料供給管＠を通過して燃料が混合部■■■に流
れ、また、空気供給管■、開閉弁（至）を通過して空気
が混合部（至）に導入される。 また振動燃焼防止に必要な１次空気過剰率は、気体燃料
として天然ガス（大部分ＣＨ， ）を用いる場合には，
約０．１５以上であるが、この流量設定は空気供給用ブ
ロア（図示せず｝と空気供給管（至）の間に設けられた
流Ｉｍ節バルブ（図示せず）によりあらかじめ行なわれ
ている。混合部（至）で作られた空気と燃料の予混合気
は、流路（至）及び流路翰、開状態の開閏弁（７）を通
過して、燃料ノズル【２）へ導入される。流路翰を通過
した予混合気は、第二の燃料噴射孔群■から、また流路
四を通過した予混合気は、第一の燃料噴射孔群の加ら燃
焼部（１）へ供給される。ここで空気案内羽根（５）か
ら供給される予熱空気と混合し、点火プラグＣ図示せず
｝によって点火され、燃焼する。この時、振動燃焼防止
に必要な１次空気過剰率にｔ１つているので、振動燃焼
が起こらず、静かに安定した燃焼がなされる。 また、第一及び第二の２つの燃料噴射孔群を使用して燃
料、空気の予混合気を供給しているので、圧力損失も大
きくならず、従って暖機運転に必要な大きさの燃焼量が
得られる。なお、暖機運転に大燃焼量が必要なのは、燃
焼開始からエンジン起動までの時間を短縮するためであ
る。その後熱交換器（３）の温度が設定温度以上になる
と、コントローラ（至）により第１、第２の流路開閉弁
（至），ｃ１０は閉じられ、燃料は燃料供給管幼、第一
の流路弼を通過し、第二の燃料噴射孔ｇｏのみから燃焼
部（１）へ供給される。この状態では、燃焼量が小さく
なっても、燃料と空気の混合が良好で、ＣＯが増大する
ことなく、良好な燃焼性が保たれる。エンジンの再起動
の時でも、熱交換器（３）の温度が、設定温度以下か否
かによって、第１、ａｉ２の流路開閉弁（至）、■の開
閉が決定、すなわち以下の場合「開」、以上の場合「閉
」となるようコントロールされる。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、燃料と空気の混合部と
混合部に燃料を供給する燃料供給管と、混合部に空気を
供給し、その途中に第１の流路開閉弁を設けた空気供給
管を設け、燃料ノズルを２重管構造としてその内部に２
管路を形成し、各管路の燃料ノズル先端部にそれぞれ第
１、第２の燃料噴射孔群を設け、また各管路を燃料空気
混合部に接続し、そのいずれか一方の管路に＃ｉ２の流
路開閉弁を設けて、制御器により温度センサで検出した
、例えば熱交換器の温度に応じて、前記の２つの流路開
閉弁を開閉するよう構成したので、エンジン暖機運転中
の振動燃焼を防止し、静かな運転が可能で、かつ暖機に
必要な大燃焼量が得られ、また暖機後の燃焼量が小さな
時でも、燃焼性が悪化（ＣＯの排出量増大）せず、良好
な燃焼性が保たれ、また振動燃焼防止策により加熱効率
が低下することのない加熱装置が得られる効果がある。
して管路を２分し、各管路の先端部に第ｌ、第２の燃料
噴射孔群を設け、各管路の上流部に両管路への分岐点で
あり、かつ燃料と空気を混合する混合部を設け、各燃料
噴射孔と燃料空気混合部間の混合気管路のいずれか一方
に開閉弁を設け、更に燃料空気混合部に燃料を供給する
燃料供給管と、途中に開閉弁を有し燃料空気混合部に空
気を供給する空気供給管を配設し、また、エンジン熱交
換器に温度センサを設け，この温度センサおよび混合気
管路である第１流路又は第２流路に設けた第２の流路開
閉弁、空気供給管の第１の流路開閉弁と電気的に接続さ
れた制御器を備えたものである。 〔作用〕 この発明における加熱装置は、振動燃焼の防止、および
大燃焼量が必要とされる暖機時には、空気供給管の第１
の流路開閉弁を開にすることにより燃料、空気混合部に
空気を導入し燃料供給管より混合部に導入される燃料と
混合させて予混合気を作る。またそれと同時に混合気管
路の第２の流路開閉弁を開にし、燃料ノズル先端部の全
ての燃料噴出孔より予混合気を噴出する。また、暖機後
は，空気供給管の第１の流路開閉弁を閉にし、燃料、空
気混合部に燃料のみを導入し，また混合気管路の第２の
流路開閉弁を閉にし、燃料ノズル先端部のいずれか一方
の燃料噴出孔群から燃料を噴出する。 〔発明の実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図の断面構成図において、ｆｌ）、＋３１〜（５）、０
〜（自）は従来のものと同様である。（２）の燃料ノズ
ルにおいて、翰は先端が閉じられた第一の円管、？は第
一の円管（１）円に設けられた第二の円管、ゆは第一の
円管の先端近傍円周部に設けられた第二の円管のと連通
ずる第二の燃料噴射孔群、のは第一の円管先端外周に設
けられた第一（１）および第二の円管のの間の流路のみ
に通じる第一の燃料噴出孔群、■■■は第一の円管ゆと
第二の円管θに通じ、燃焼用一次空気と気体燃料を混合
する混合部、（至）は混合部Ｕに空気を供給する空気供
給管、（至）は空気供給管■上に設けられた第一の流路
開閉弁、（転）は混合部例に気体燃料を供給する燃料供
給管、（ホ）は混合部（至）と第二の円管電とを接続す
る第一の流路、四は混合部Ｕと第一の円管翰とを接続す
る第二の流路、（１）は第二の流路に設けられた第二の
流路開閉弁である。（自）は燃焼部（１）内の温度を検
出する濡度センサで、この場合は熱交換器｛３｝の温度
測定用熱電対、■は熱電対ｅ］）の起電力に応じ、第一
の流路開閉弁（ホ）、第二の流路開閉弁（７）を開閉す
る制御器である。 次に動作について説明する。 熱交換器（３）、予熱部α４関連の動作は従来と同様？
ある。まず、コントローラ（至）は、エンジンが冷えた
状態であるか否かを熱交換器（３）の熱電対叩の起電力
と設定温度（振動燃焼が止む温度。あらかじめ求めてあ
る。）に対する起電力を比較して判断し、設定温度以下
であれば流路開閉弁（ホ）、（７）を開の状態とする。 この時燃料供給管＠を通過して燃料が混合部■■■に流
れ、また、空気供給管■、開閉弁（至）を通過して空気
が混合部（至）に導入される。 また振動燃焼防止に必要な１次空気過剰率は、気体燃料
として天然ガス（大部分ＣＨ， ）を用いる場合には，
約０．１５以上であるが、この流量設定は空気供給用ブ
ロア（図示せず｝と空気供給管（至）の間に設けられた
流Ｉｍ節バルブ（図示せず）によりあらかじめ行なわれ
ている。混合部（至）で作られた空気と燃料の予混合気
は、流路（至）及び流路翰、開状態の開閏弁（７）を通
過して、燃料ノズル【２）へ導入される。流路翰を通過
した予混合気は、第二の燃料噴射孔群■から、また流路
四を通過した予混合気は、第一の燃料噴射孔群の加ら燃
焼部（１）へ供給される。ここで空気案内羽根（５）か
ら供給される予熱空気と混合し、点火プラグＣ図示せず
｝によって点火され、燃焼する。この時、振動燃焼防止
に必要な１次空気過剰率にｔ１つているので、振動燃焼
が起こらず、静かに安定した燃焼がなされる。 また、第一及び第二の２つの燃料噴射孔群を使用して燃
料、空気の予混合気を供給しているので、圧力損失も大
きくならず、従って暖機運転に必要な大きさの燃焼量が
得られる。なお、暖機運転に大燃焼量が必要なのは、燃
焼開始からエンジン起動までの時間を短縮するためであ
る。その後熱交換器（３）の温度が設定温度以上になる
と、コントローラ（至）により第１、第２の流路開閉弁
（至），ｃ１０は閉じられ、燃料は燃料供給管幼、第一
の流路弼を通過し、第二の燃料噴射孔ｇｏのみから燃焼
部（１）へ供給される。この状態では、燃焼量が小さく
なっても、燃料と空気の混合が良好で、ＣＯが増大する
ことなく、良好な燃焼性が保たれる。エンジンの再起動
の時でも、熱交換器（３）の温度が、設定温度以下か否
かによって、第１、ａｉ２の流路開閉弁（至）、■の開
閉が決定、すなわち以下の場合「開」、以上の場合「閉
」となるようコントロールされる。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、燃料と空気の混合部と
混合部に燃料を供給する燃料供給管と、混合部に空気を
供給し、その途中に第１の流路開閉弁を設けた空気供給
管を設け、燃料ノズルを２重管構造としてその内部に２
管路を形成し、各管路の燃料ノズル先端部にそれぞれ第
１、第２の燃料噴射孔群を設け、また各管路を燃料空気
混合部に接続し、そのいずれか一方の管路に＃ｉ２の流
路開閉弁を設けて、制御器により温度センサで検出した
、例えば熱交換器の温度に応じて、前記の２つの流路開
閉弁を開閉するよう構成したので、エンジン暖機運転中
の振動燃焼を防止し、静かな運転が可能で、かつ暖機に
必要な大燃焼量が得られ、また暖機後の燃焼量が小さな
時でも、燃焼性が悪化（ＣＯの排出量増大）せず、良好
な燃焼性が保たれ、また振動燃焼防止策により加熱効率
が低下することのない加熱装置が得られる効果がある。
第１図は、この発明の一実施例による加熱装置を示す断
面構成図、第２図は従来の加熱装置を示す模式断面図で
ある。 図において、（１）は燃焼部、（２）は燃料ノズル、翰
は第１の円管、圓は第２の燃料噴射孔群、のは第２の円
管、Ｏはｍ１の燃料噴射孔群、Ｕは混合部、（至）は空
気供給管、（至）は第１の流路開閉弁、勿は燃料供給管
、（７）は第２の流路開閉弁、ｃ３１１は温度センサで
ある熱電対、■は制御器である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
面構成図、第２図は従来の加熱装置を示す模式断面図で
ある。 図において、（１）は燃焼部、（２）は燃料ノズル、翰
は第１の円管、圓は第２の燃料噴射孔群、のは第２の円
管、Ｏはｍ１の燃料噴射孔群、Ｕは混合部、（至）は空
気供給管、（至）は第１の流路開閉弁、勿は燃料供給管
、（７）は第２の流路開閉弁、ｃ３１１は温度センサで
ある熱電対、■は制御器である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 燃焼部、この燃焼部器室壁から内方に突設され、第１の
管及び第１の管内に配設される第２の管からなる二重管
構造をなし、先端部に第１及び第２の管で形成される流
路に連通する第１の燃料噴射孔群及び第２の管に連通す
る第２の燃料噴射孔群を有する燃料ノズル、第１及び第
２の燃料噴射孔群に通じ、燃焼用気体と気体燃料を混合
する混合部、この混合部に空気を供給する空気供給管、
この空気供給管に設けられた第１の流路開閉弁、上記混
合部に気体燃料を供給する燃料供給管、上記混合部と第
２の管を接続する第１の流路、上記混合部と第１及び第
２の管で形成される流路に連通する第２の流路、第１又
は第２の流路のいずれか一方に設けられた第２の流路開
閉弁、上記燃焼部の温度を検出する温度センサ、この温
度センサにより検出した温度と予め設定された温度を比
較し、検出温度＜設定温度の時は第１及び第２の流路開
閉弁を開き、検出温度＞設定温度の時は第１及び第２の
流路開閉弁を閉じる制御器を備えた加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP282390A JPH03207911A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP282390A JPH03207911A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03207911A true JPH03207911A (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=11540132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP282390A Pending JPH03207911A (ja) | 1990-01-09 | 1990-01-09 | 加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03207911A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0579215U (ja) * | 1992-03-02 | 1993-10-29 | 株式会社ガスター | 燃焼装置 |
-
1990
- 1990-01-09 JP JP282390A patent/JPH03207911A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0579215U (ja) * | 1992-03-02 | 1993-10-29 | 株式会社ガスター | 燃焼装置 |
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