JPH05180080A - 火炎安定化用トーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 着火特性に優れ、エンジンの主燃焼室内での
燃焼炎の安定性を大幅に向上することができ、もって燃
焼の中断によるエンジン機能の停止を確実に防止するこ
とができる火炎安定化用トーチを提供する。 【構成】 火炎安定化用トーチ１の燃焼室４内に高融点
金属粒子を供給し、当該高融点金属粒子を燃焼状態で火
炎と共にエンジンの主燃焼室内に噴出させる金属粒子供
給手段としての噴射ノズル８を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、ラムジェッ
トエンジンの主燃焼室内での燃焼炎を安定化させ、エン
ジンの作動中に火炎が吹き消えて燃焼が中断しないよう
にするのに利用される火炎安定化用トーチに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ラムジェットやジェットエンジンのアフ
ターバーナなどにおいては、燃料の燃焼が極めて高速の
気流中で行われるため、エンジンの作動中に、時として
火炎が吹き消え、燃焼が中断してしまうことがある。
このような場合の再着火は必ずしも容易ではなく、エン
ジンの機能が停止してしまうことになるので、例えば、
図３（ａ）あるいは図３（ｂ）に示すような、火炎を安
定に保持するための装置ないしは構造が必要となる。

【０００３】すなわち、図３（ａ）は、バッフル型フレ
ームホルダを備えたラムジェットの一例を示すものであ
って、図に示すラムジェット１００は、主燃焼室１０１
の前方に燃料噴射器１０２を備えるとともに、その後方
にパイロットバーナ１０３およびバッフル型フレームホ
ルダ１０４を設けており、前記バッフル型フレームホル
ダ１０４によって主燃焼室１０１を流れる気流速度を局
部的に減速すると共に、パイロットバーナ１０３によっ
て火種となる安定した火炎（パイロットフレーム）を継
続的に発生させ、主燃焼室１０１内に噴出させることに
よって当該主燃焼室１０１内における燃料の主燃焼を安
定して行わせるようにしている。

【０００４】また、図３（ｂ）は、センターダンプ吸気
装置の同軸型燃焼室を示すものであって、燃焼室１１０
の前端段差部に形成されるリサーキュレーション（再循
環）ゾーン１１１のところにトーチイグナイタ１１２が
設けてあり、前記トーチイグナイタ１１２から継続して
火炎を噴出させることによって、燃料噴射器１１３から
噴射される燃料と空気導入管１１４から導入された空気
との混合気体に着火すると共に、その燃焼を安定化する
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たパイロットバーナ１０３やトーチイグナイタ１１２な
ど従来の火炎安定化用トーチにおいては、いずれも主燃
焼室内に高温の火炎を噴出させることによって主燃焼室
内の燃焼を安定化しようとするものであるから、燃焼ガ
ス（火炎）の密度が小さく、拡散が速いので熱が散逸し
やすく、トーチの効果の及ぶ範囲が限定されてしまうた
め、着火特性が必ずしも満足し得るものではないという
問題点があり、このような問題点の解消が従来の火炎安
定化用トーチの課題となっていた。

【０００６】

【発明の目的】この発明は、上記した従来の課題に着目
してなされたもので、トーチの影響範囲が広くて着火特
性に優れ、もって主燃焼炎の安定性を大幅に向上せしめ
て燃焼の中断によるエンジン機能の停止を確実に防止す
ることができる火炎安定化用トーチを提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる火炎安
定化用トーチは、燃焼室内に酸化剤と共に供給された燃
料に着火して得られた火炎を主燃焼室内に噴出させるこ
とによって、前記主燃焼室内での主燃焼を安定化せしめ
る火炎安定化用トーチにおいて、前記燃焼室内に高融点
金属粒子を供給し、当該高融点金属粒子を燃焼状態で火
炎と共に前記主燃焼室内に噴出させる金属粒子供給手段
を備えた構成としたことを特徴としており、このような
火炎安定化用トーチの構成を前述した従来の課題を解決
するための手段としている。

【０００８】

【発明の作用】この発明に係わる火炎安定化用トーチ
は、金属粒子供給手段を備えており、酸化剤と共に供給
された燃料に着火して得られた火炎と共に、高融点金属
粒子を燃焼状態で主燃焼室内に噴出させるようになって
いる。

【０００９】これら高融点金属は、一般に高い燃焼温度
を有し、例えばＴｉやＺｒにおいては約３０００Ｋもの
表面温度で燃焼しているので、主燃焼室内においてホッ
トスポットとなり周辺の未燃焼燃料を容易に燃焼させ、
優れた着火特性を発揮して燃焼炎を安定化させる。 ま
た、前記金属粒子は融点が高いもの（前述のＴｉおよび
Ｚｒでは、それぞれ約１７３０℃および１８６０℃）と
したことから、長く固体状態を維持するので、ペネトレ
ーション（貫通力）が大きく、燃焼炎の安定化効果が主
燃焼室の全体に及ぶことになる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいてさらに具体
的に説明する。

【００１１】図１は、この発明に係わる火炎安定化用ト
ーチの一実施例を説明するためのものであって、図に示
す火炎安定化用トーチ１は、図中右端部に水素やメタン
ガスなどの燃料を供給する燃料供給管２、および空気や
酸素などの酸化剤を供給する酸化剤供給管３を備えてお
り、前記供給管２および３は燃焼室４の右方壁面に同心
状に設けた燃料噴射器５および酸化剤噴射器６にそれぞ
れ連通している。

【００１２】前記燃焼室４の側壁には、前記燃料と酸化
剤との混合ガスに着火するための点火器７と共に、金属
粒子供給手段である噴射ノズル８が設けてある。

【００１３】さらに、前記燃焼室４の図中左端側にはノ
ズル９が設けてあり、該ノズル９の外周部分で図示しな
い、例えばラムジェットエンジンの主燃焼室に接続され
るようになっている。

【００１４】このように構成された火炎安定化用トーチ
１において、前記供給管２および３を介して供給された
燃料および酸化剤は、前記噴射管５および６から燃焼室
４内にそれぞれ導入され、点火器７によって着火されて
燃焼し、火炎となってノズル９から前記ラムジェットエ
ンジンの主燃焼室に噴出する。 このとき、前記噴射ノ
ズル８から高融点金属、例えばＴｉ，ＺｒあるいはＶな
どの粒子をケロシンなどの炭化水素系燃料に懸濁させて
スラリー状にしたものを当該燃焼室４内に供給すると、
これら金属粒子は燃焼室４内で着火され、燃焼状態で、
前記火炎とともにラムジェットエンジンの主燃焼室内に
噴出する。

【００１５】ラムジェット主燃焼室内において、前記高
融点金属粒子は高温度で燃焼しながら周辺の未燃焼燃料
に次々と着火して燃焼炎を安定化させるので、燃焼の中
断によるエンジン機能の停止を防止することが可能にな
る。

【００１６】なお、前記高融点金属の粒子径について
は、燃焼室４内での着火の容易性と燃焼時間の観点から
概略５〜２０μｍの範囲が望ましい。 また、炭化水素
系燃料中における金属粒子の含有量は、燃焼室４内への
送給性を考慮して、重量パーセントで２０〜５０％の範
囲が好ましい。

【００１７】図２は、この発明に係わる火炎安定化用ト
ーチの他の実施例を示すものであって、図に示す火炎安
定化用トーチ１１は、前記実施例に係わる火炎安定化用
トーチ１における金属粒子供給手段である噴射ノズル８
に替えて、高融点金属粒子を含むコンポジット１２を燃
焼室４の内部前方側に設けたものであって、この他は前
記実施例に係わる火炎安定化用トーチ１と同様の構造を
有している。

【００１８】前記コンポジット１２は、前述のような高
融点金属粒子をＨＴＰＢ（末端水酸基ポリブタジエン）
などのバインダで固めて成形したものであり、この実施
例において金属粒子供給手段を構成する。

【００１９】前記コンポジット１２は、燃焼炎によって
燃焼室４内で徐々に分解し、燃焼室４内にＴｉ，Ｚｒ，
Ｖなどの高融点金属粒子を供給し、これら金属粒子は、
前記実施例と同様に燃焼室４内で着火され、前記火炎と
ともに燃焼状態でラムジェットエンジンの主燃焼室内に
噴出して、前記同様の作用効果を発揮する。

【００２０】なお、前記コンポジット１２には、その分
解速度を調整するために、ＡＰ（過塩素酸アンモニウ
ム）などの酸化剤や燃焼触媒等を加えてもよい。 ま
た、コンポジット１２中の高融点金属粒子の含有量につ
いては、その分解速度を考慮して毎秒３０〜４０ｇ程度
の高融点金属がラムジェットエンジンの主燃焼室内に噴
出されるように調整するのが望ましい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
火炎安定化用トーチは、その燃焼室内に高融点金属粒子
を供給し、当該高融点金属粒子を燃焼状態で火炎と共に
エンジンの主燃焼室内に噴出させる金属粒子供給手段を
備えた構成としたものであるから、主燃焼室内におい
て、前記高融点金属粒子が比較的長時間に亙って固体状
態を維持しながら高温度で燃焼し、周辺の未燃焼燃料を
次々と着火して燃焼炎を安定化させるので、燃焼の中断
によるエンジン機能の停止を防止することができるとい
う非常に優れた効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる火炎安定化用トーチの一実施
例を示す縦断面図である。

【図２】この発明に係わる火炎安定化用トーチの他の実
施例を示す縦断面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）ともに、ラムジェットエンジン
における従来の火炎安定化システムを示す概略説明図で
ある。

【符号の説明】

１，１１ 火炎安定化用トーチ ４ 燃焼室 ８ 噴射ノズル（金属粒子供給手段） １２ コンポジット（金属粒子供給手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に酸化剤と共に供給された燃料
   に着火して得られた火炎を主燃焼室内に噴出させること
   によって、前記主燃焼室内での主燃焼を安定化せしめる
   火炎安定化用トーチにおいて、前記燃焼室内に高融点金
   属粒子を供給し、当該高融点金属粒子を燃焼状態で火炎
   と共に前記主燃焼室内に噴出させる金属粒子供給手段を
   備えたことを特徴とする火炎安定化用トーチ。