JPH0610696A - 圧力波機械 - Google Patents
圧力波機械Info
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- JPH0610696A JPH0610696A JP5026568A JP2656893A JPH0610696A JP H0610696 A JPH0610696 A JP H0610696A JP 5026568 A JP5026568 A JP 5026568A JP 2656893 A JP2656893 A JP 2656893A JP H0610696 A JPH0610696 A JP H0610696A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- pressure wave
- gas
- wave machine
- cell
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/02—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using exhaust-gas pressure in a pressure exchanger to compress combustion-air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 常時繰り返される点火及び燃焼プロセスを実
施する多数のセルを有するセルホイールを備えた、燃焼
機構を組み込まれた圧力波機械において、常時繰り返さ
れる前記プロセスを維持するために、外部からの制御及
びエネルギ供給を不要にすることにある。 【構成】 加熱ガスをワンサイクルに属する燃焼プロセ
スを終了したセルから回収して、点火すべき燃料・空気
混合気を有するセル内に戻す加熱通路が設けられてい
る。
施する多数のセルを有するセルホイールを備えた、燃焼
機構を組み込まれた圧力波機械において、常時繰り返さ
れる前記プロセスを維持するために、外部からの制御及
びエネルギ供給を不要にすることにある。 【構成】 加熱ガスをワンサイクルに属する燃焼プロセ
スを終了したセルから回収して、点火すべき燃料・空気
混合気を有するセル内に戻す加熱通路が設けられてい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼機構を組み込まれ
た圧力波機械であって、流入開口及び流出開口を備えた
それぞれ１つの空気側のサイド部材とガス側のサイド部
材との間で回転する、常時繰り返される点火及び燃焼プ
ロセスを実施する多数のセルを有するセルホイールと、
流入する新鮮燃料・空気混合気を自動的に点火しかつ燃
焼させる手段とが設けられている形式のものに関する。
た圧力波機械であって、流入開口及び流出開口を備えた
それぞれ１つの空気側のサイド部材とガス側のサイド部
材との間で回転する、常時繰り返される点火及び燃焼プ
ロセスを実施する多数のセルを有するセルホイールと、
流入する新鮮燃料・空気混合気を自動的に点火しかつ燃
焼させる手段とが設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヨーロッパ特許第０２１２１８１号明細
書では、ガスタービン設備の高圧圧縮機部分として、燃
料の自己点火により高圧ガスを発生させる圧力波機械が
開示されていて、この場合燃料自体は、低圧通路の範囲
で圧力波機械のケーシング内の燃料ノズルからセルロー
タ内に噴射されるかもしくは吹き込まれる。
書では、ガスタービン設備の高圧圧縮機部分として、燃
料の自己点火により高圧ガスを発生させる圧力波機械が
開示されていて、この場合燃料自体は、低圧通路の範囲
で圧力波機械のケーシング内の燃料ノズルからセルロー
タ内に噴射されるかもしくは吹き込まれる。
【０００３】この場合自己点火は、燃料供給範囲で生ず
る粗密波と燃料・空気混合気が合流した場合に爆発的に
行われる。これによって発生する圧力波によって、ロー
タ室の適当な範囲で、ガスタービン用の駆動ガスを発生
させるために高圧空気通路を介して燃焼室に供給される
高圧空気が生ぜしめられる。
る粗密波と燃料・空気混合気が合流した場合に爆発的に
行われる。これによって発生する圧力波によって、ロー
タ室の適当な範囲で、ガスタービン用の駆動ガスを発生
させるために高圧空気通路を介して燃焼室に供給される
高圧空気が生ぜしめられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、常時
繰り返される点火及び燃焼プロセスを維持するために、
外部からの制御及びエネルギ供給を行う必要がなく、更
に、圧力波機械を変化する運転パラメータ、特に回転数
変化に適合でき、更に、圧力波機械において可動部分が
省かれるように、圧力波機械を改良することにある。
繰り返される点火及び燃焼プロセスを維持するために、
外部からの制御及びエネルギ供給を行う必要がなく、更
に、圧力波機械を変化する運転パラメータ、特に回転数
変化に適合でき、更に、圧力波機械において可動部分が
省かれるように、圧力波機械を改良することにある。
【０００５】
【改題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、流入する新鮮燃料・空気混合気を自動的に点火しか
つ燃焼させる手段が、加熱ガスをワンサイクルに属する
燃焼プロセスを終了したセルから回収して、点火すべき
燃料・空気混合気を有するセル内に戻す通路によって形
成されていて、有利にはこの通路に、前記加熱ガスを濃
縮するために、燃料供給導管が接続されていることによ
って解決された。
ば、流入する新鮮燃料・空気混合気を自動的に点火しか
つ燃焼させる手段が、加熱ガスをワンサイクルに属する
燃焼プロセスを終了したセルから回収して、点火すべき
燃料・空気混合気を有するセル内に戻す通路によって形
成されていて、有利にはこの通路に、前記加熱ガスを濃
縮するために、燃料供給導管が接続されていることによ
って解決された。
【０００６】始動過程のために、新鮮燃料・空気混合気
を点火するための有利には制御可能な手段、特に点火プ
ラグ又は定置の間歇的な点火バーナが設けられている。
を点火するための有利には制御可能な手段、特に点火プ
ラグ又は定置の間歇的な点火バーナが設けられている。
【０００７】有利には、セルの両端部で加熱ガスを点火
すべき燃料・空気混合気に供給するために、空気側のサ
イド部材並びにガス側のサイド部材内にそれぞれ１つの
通路が設けられている。
すべき燃料・空気混合気に供給するために、空気側のサ
イド部材並びにガス側のサイド部材内にそれぞれ１つの
通路が設けられている。
【０００８】
【発明の効果】本発明の装置によって次ぎのような利点
が得られる。
が得られる。
【０００９】前記通路によって常時繰り返される点火及
び燃焼プロセスが自動的に維持される。
び燃焼プロセスが自動的に維持される。
【００１０】前記通路に基づき外部からの制御及びエネ
ルギ供給が不要である。必要であれば燃料を加えること
ができる。変化する運転パラメータに適合させる必要が
ない。
ルギ供給が不要である。必要であれば燃料を加えること
ができる。変化する運転パラメータに適合させる必要が
ない。
【００１１】装置が可動部分を必要としない。
【００１２】無駄容積又はすきま容積が除かれる。
【００１３】
【実施例】第１図によれば、空気側のサイド部材１３と
ガス側のサイド部材１４との間にセルホイール１０が設
けられていて、これらサイド部材はそれぞれ流入開口１
１及び流出開口１２を備えている。第１図では空気側の
サイド部材１３内には単一の流入開口１１のみがかつガ
ス側のサイド部材１４内には単一の流出開口１２のみが
図示されている。
ガス側のサイド部材１４との間にセルホイール１０が設
けられていて、これらサイド部材はそれぞれ流入開口１
１及び流出開口１２を備えている。第１図では空気側の
サイド部材１３内には単一の流入開口１１のみがかつガ
ス側のサイド部材１４内には単一の流出開口１２のみが
図示されている。
【００１４】両サイド部材１３，１４はステータケーシ
ング１５に属する（第２図参照）。第１図及び第２図で
矢印Ｕによって示されているように、セルホイール１０
はステータケーシング１５の両サイド部材１３，１４に
対して相対的に回転する。
ング１５に属する（第２図参照）。第１図及び第２図で
矢印Ｕによって示されているように、セルホイール１０
はステータケーシング１５の両サイド部材１３，１４に
対して相対的に回転する。
【００１５】セルホイール１０は、仕切り壁１７によっ
て互いに制限された多数のセル１６を有している。これ
らセル１６は両端部で開放されているので、流入開口１
１を介して燃料・空気混合気がセル１６内に流入するこ
とができる。
て互いに制限された多数のセル１６を有している。これ
らセル１６は両端部で開放されているので、流入開口１
１を介して燃料・空気混合気がセル１６内に流入するこ
とができる。
【００１６】この燃料・空気混合気がセル１６内で燃焼
されて（後述するように）排ガスを発生した場合には、
この排ガスはサイド部材１４の流出開口１２を介して逃
される。
されて（後述するように）排ガスを発生した場合には、
この排ガスはサイド部材１４の流出開口１２を介して逃
される。
【００１７】燃料・空気混合気を点火するために加熱ガ
ス管又は加熱ガス通路１８が用いられ、この加熱ガス通
路１８の上端１９では、燃焼に基づき燃料・空気混合気
から発生した排ガスが加熱ガス通路１８内に進入する。
下端２０では加熱ガス通路１８から加熱された排ガス
が、燃料・空気混合気を充填されているセル１６内に進
入する。
ス管又は加熱ガス通路１８が用いられ、この加熱ガス通
路１８の上端１９では、燃焼に基づき燃料・空気混合気
から発生した排ガスが加熱ガス通路１８内に進入する。
下端２０では加熱ガス通路１８から加熱された排ガス
が、燃料・空気混合気を充填されているセル１６内に進
入する。
【００１８】加熱ガス通路１８内を占める排ガスはセル
１６の燃料・空気混合気を点火することができる。
１６の燃料・空気混合気を点火することができる。
【００１９】加熱ガス通路１８には補助燃料導管２１が
接続されていて、この補助燃料導管２１を介して、必要
な場合燃焼過程を制御するために、付加的な燃料が加熱
ガス通路１８を介してセル１６内に導入される。
接続されていて、この補助燃料導管２１を介して、必要
な場合燃焼過程を制御するために、付加的な燃料が加熱
ガス通路１８を介してセル１６内に導入される。
【００２０】所望の場合、セル１６間の仕切り壁１７内
に孔２２を設けることができ、この孔を介して加熱排ガ
スはセル１６から、燃料・空気混合気を充填された隣接
するセル１６内に達することができる。
に孔２２を設けることができ、この孔を介して加熱排ガ
スはセル１６から、燃料・空気混合気を充填された隣接
するセル１６内に達することができる。
【００２１】記述の圧力波機械を始動するために例えば
点火プラグ２３又は点火バーナ２４、又は、点火プラグ
及び点火バーナが設けられている。この点火プラグ２３
又は点火バーナ２４によって、加熱ガス通路１８内に加
熱排ガスが存在しない場合、セル１６内を占める燃料・
空気混合気が点火される。
点火プラグ２３又は点火バーナ２４、又は、点火プラグ
及び点火バーナが設けられている。この点火プラグ２３
又は点火バーナ２４によって、加熱ガス通路１８内に加
熱排ガスが存在しない場合、セル１６内を占める燃料・
空気混合気が点火される。
【００２２】記述の圧力波機械の作用形式は次ぎの通り
である。
である。
【００２３】空気側のサイド部材１３の流入開口１１を
介して燃料・空気混合気がセルホイール１０のセル１６
内に導入される。セルホイール１０は矢印Ｕの方向に回
転する。
介して燃料・空気混合気がセルホイール１０のセル１６
内に導入される。セルホイール１０は矢印Ｕの方向に回
転する。
【００２４】燃料・空気混合気を充填されたセル１６が
点火プラグ２３又は点火バーナ２４の範囲に達した場合
には、燃料・空気混合気が点火される。この際発生する
加熱排ガスは、加熱排ガスで充填されたセル１６が加熱
ガス通路１８の上端１９の範囲又は開口範囲に達する
と、加熱ガス通路１８内に進入する。
点火プラグ２３又は点火バーナ２４の範囲に達した場合
には、燃料・空気混合気が点火される。この際発生する
加熱排ガスは、加熱排ガスで充填されたセル１６が加熱
ガス通路１８の上端１９の範囲又は開口範囲に達する
と、加熱ガス通路１８内に進入する。
【００２５】この高圧・加熱排ガスは加熱ガス通路１８
の下端２０又は開口を介して、新鮮燃料・空気混合気を
充填されているセル内に達しかつこの燃料・空気混合気
を点火する。従って圧力波機械始動後には点火プラグ２
３並びに点火バーナ２４は不要である。
の下端２０又は開口を介して、新鮮燃料・空気混合気を
充填されているセル内に達しかつこの燃料・空気混合気
を点火する。従って圧力波機械始動後には点火プラグ２
３並びに点火バーナ２４は不要である。
【００２６】加熱ガス通路１８の下端２０はノズル状に
形成されている。ノズル直径を選択することによって及
び下端２０を位置決めすることによって並びに流入角を
選択することによって、加熱ガス通路１８からの点火ガ
スを形成する加熱排ガスの進入深度及び混合時間を制御
でき、これによって点火過程に影響を及ぼすことができ
る。
形成されている。ノズル直径を選択することによって及
び下端２０を位置決めすることによって並びに流入角を
選択することによって、加熱ガス通路１８からの点火ガ
スを形成する加熱排ガスの進入深度及び混合時間を制御
でき、これによって点火過程に影響を及ぼすことができ
る。
【００２７】加熱排ガスが加熱ガス通路１８内に流入し
て、加熱排ガスがこの加熱ガス通路１８から流出するま
での間に、セルホイール１０のセル１６内で燃料・空気
混合気の燃焼が行われる。
て、加熱排ガスがこの加熱ガス通路１８から流出するま
での間に、セルホイール１０のセル１６内で燃料・空気
混合気の燃焼が行われる。
【００２８】特に圧力波機械の部分負荷において、希薄
混合気が使用される場合有利には、加熱ガス通路１８内
の加熱排ガスに補助燃料導管２１を介して燃料が付加さ
れ、これによって後燃焼過程が生ぜしめられる。この際
発生する高温及び極めて活性の中間生成物によって点火
が促進される。
混合気が使用される場合有利には、加熱ガス通路１８内
の加熱排ガスに補助燃料導管２１を介して燃料が付加さ
れ、これによって後燃焼過程が生ぜしめられる。この際
発生する高温及び極めて活性の中間生成物によって点火
が促進される。
【００２９】高圧・加熱排ガスは仕切り壁１７内の孔２
２を介して直接、燃料・空気混合気で充填された隣接す
るセル１６内に達することができる。この孔の直径及び
孔の数によって混合時間及び点火遅れ時間に影響を及ぼ
すことができる。この場合いずれにせよ点火遅れ時間
は、セルホイール１０がセル１６の幅だけ回転する間の
時間よりも短くなければならない。
２を介して直接、燃料・空気混合気で充填された隣接す
るセル１６内に達することができる。この孔の直径及び
孔の数によって混合時間及び点火遅れ時間に影響を及ぼ
すことができる。この場合いずれにせよ点火遅れ時間
は、セルホイール１０がセル１６の幅だけ回転する間の
時間よりも短くなければならない。
【００３０】加熱ガス通路１８及び孔２２を互いに組み
合わせることができる。即ち、加熱ガス通路１８を介し
て加熱排ガスを噴射する以外に、加熱排ガスを孔２２を
介してセル１６内に案内することができる。
合わせることができる。即ち、加熱ガス通路１８を介し
て加熱排ガスを噴射する以外に、加熱排ガスを孔２２を
介してセル１６内に案内することができる。
【００３１】これによって場合によっては、加熱ガス通
路１８を介した側方からの噴射によって得られないセル
中央範囲での著しい渦流及び申し分のない乱流が得られ
るという利点が生ぜしめられ、これによってフレーム伝
播が助成される。
路１８を介した側方からの噴射によって得られないセル
中央範囲での著しい渦流及び申し分のない乱流が得られ
るという利点が生ぜしめられ、これによってフレーム伝
播が助成される。
【００３２】第１図及び第２図ではセルホイール１０の
両側で２つの加熱ガス通路１８が図示されている。当然
この加熱ガス通路は、加熱ガス通路２５，２６によって
図示されているように、セルホイール１０の半径方向で
上側又は内側でステータケーシング１５内に配置するこ
ともできる。
両側で２つの加熱ガス通路１８が図示されている。当然
この加熱ガス通路は、加熱ガス通路２５，２６によって
図示されているように、セルホイール１０の半径方向で
上側又は内側でステータケーシング１５内に配置するこ
ともできる。
【００３３】必要に応じて、単数又は複数の前述の加熱
ガス通路１８，２５，２６を設けることができる。
ガス通路１８，２５，２６を設けることができる。
【００３４】更に、補助燃料導管２１を介して燃料を付
加的に噴射する場合、液状の燃料が使用され、この場
合、混合気形成の質が低下せしめられることはない。液
状の燃料噴霧は加熱ガス通路１８を介して流れる加熱排
ガスと混合され、この場合、この高い加熱ガス温度は、
噴射される液状の燃料を完全に気化するのに用いられ
る。
加的に噴射する場合、液状の燃料が使用され、この場
合、混合気形成の質が低下せしめられることはない。液
状の燃料噴霧は加熱ガス通路１８を介して流れる加熱排
ガスと混合され、この場合、この高い加熱ガス温度は、
噴射される液状の燃料を完全に気化するのに用いられ
る。
【００３５】当然、有利には加熱ガス通路１８の端部で
噴射される燃料量はこの加熱ガス通路を介して戻される
排ガス量に関連させられねばならない。この構成の場
合、設備はデュアル燃焼装置として運転される。
噴射される燃料量はこの加熱ガス通路を介して戻される
排ガス量に関連させられねばならない。この構成の場
合、設備はデュアル燃焼装置として運転される。
【図１】圧力波機械を概略的に示した図。
【図２】第１図で図示の圧力波機械を矢印Ａの方向で見
た側面図。
た側面図。
１０ セルホイール １１ 流入開口 １２ 流出開口 １３，１４ サイド部材 １５ ステータケーシング １６ セル １７ 仕切り壁 １８，２５，２６ 加熱ガス通路 １９ 上端 ２０ 下端 ２１ 補助燃料導管 ２２ 孔 ２３ 点火プラグ ２４ 点火バーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤン−ピン チョウ スイス国 ドッティコン ホーフマットシ ュトラーセ １ (72)発明者 エルヴィン ツァウナー スイス国 バーデン イム ケール ８
Claims (6)
- 【請求項１】 燃焼機構を組み込まれた圧力波機械であ
って、流入開口（１１）及び流出開口（１２）を備えた
それぞれ１つの空気側のサイド部材（１３）とガス側の
サイド部材（１４）との間で回転する、常時繰り返され
る点火及び燃焼プロセスを実施する多数のセル（１６）
を有するセルホイール（１０）と、流入する新鮮燃料・
空気混合気を自動的に点火しかつ燃焼させる手段（１
８）とが設けられている形式のものにおいて、前記手段
が、加熱ガスをワンサイクルに属する燃焼プロセスを終
了したセル（１６）から回収して、点火すべき燃料・空
気混合気を有するセル（１６）内に戻す通路（１８）に
よって形成されていて、この通路（１８）に、前記加熱
ガスに燃料を加えるために、燃料供給導管（２１）が接
続されていることを特徴とする、圧力波機械。 - 【請求項２】 始動過程のために、新鮮燃料・空気混合
気を点火するための制御可能な手段（２３，２４）、特
に点火プラグ（２３）又は定置の間歇的な点火バーナ
（２４）が設けられている、請求項１記載の圧力波機
械。 - 【請求項３】 加熱ガスを点火すべき燃料・空気混合気
に供給するために、少なくとも１つの通路(１８)が一方
のサイド部材（１３，１４）内で、セルホイール（１
０）の側方に隣接して設けられている、請求項２記載の
圧力波機械。 - 【請求項４】 セルの両端部で加熱ガスを点火すべき燃
料・空気混合気に供給するために、空気側のサイド部材
（１３）並びにガス側のサイド部材（１４）内にそれぞ
れ１つの通路（１８）が設けられている、請求項１から
３までのいずれか１項記載の圧力波機械。 - 【請求項５】 加熱ガスを点火すべき燃料・空気混合気
に供給するために、少なくとも１つの通路（２５，２
６）がステータケーシング（１５）内で、セルホイール
（１０）の半径方向で外側又は内側に設けられている、
請求項２記載の圧力波機械。 - 【請求項６】 加熱ガス通路（１８）を介して噴射され
る燃料が液状の燃料である、請求項１記載の圧力波機
械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4204678.5 | 1992-02-17 | ||
| DE4204678A DE4204678A1 (de) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Druckwellenmaschine mit integrierter verbrennung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610696A true JPH0610696A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=6451882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5026568A Pending JPH0610696A (ja) | 1992-02-17 | 1993-02-16 | 圧力波機械 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5274994A (ja) |
| EP (1) | EP0556479A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0610696A (ja) |
| DE (1) | DE4204678A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7200007B2 (en) | 2004-05-18 | 2007-04-03 | Denso Corporation | Power stack |
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| US6449939B1 (en) | 2000-05-26 | 2002-09-17 | Rolls-Royce Corporation | Pulsed detonation engine wave rotor |
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