JPH0658543A - 旋回型環状燃焼器 - Google Patents
旋回型環状燃焼器Info
- Publication number
- JPH0658543A JPH0658543A JP12385692A JP12385692A JPH0658543A JP H0658543 A JPH0658543 A JP H0658543A JP 12385692 A JP12385692 A JP 12385692A JP 12385692 A JP12385692 A JP 12385692A JP H0658543 A JPH0658543 A JP H0658543A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel
- supply passage
- combustion
- burner
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
- F23R3/52—Toroidal combustion chambers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃料噴流と吸入空気流とが衝突することがな
く、燃料をより完全に燃焼させることのできる噴流旋回
型燃焼器を提供する。 【構成】 環状燃焼器１３に燃焼用混合気を供給する同
心円状の混合気供給路１２と、混合気供給路と同一方向
かつ平行に引き出され混合気供給路より直径が小である
同心円状の排気路１７と、環状燃焼器の壁を貫通し環状
燃焼器の内面に沿って旋回する火炎の旋回円に接するよ
うに空気を噴出する空気孔１３１と、を設ける。燃料は
混合気供給路内に燃料噴射ノズル１５から噴射され衝突
板１６に衝突してシート状に細粒化され空気と混合して
燃焼器内を旋回燃焼する。空気孔からは旋回燃焼を助け
るように空気が供給され未燃分が排出されることを防止
する。
く、燃料をより完全に燃焼させることのできる噴流旋回
型燃焼器を提供する。 【構成】 環状燃焼器１３に燃焼用混合気を供給する同
心円状の混合気供給路１２と、混合気供給路と同一方向
かつ平行に引き出され混合気供給路より直径が小である
同心円状の排気路１７と、環状燃焼器の壁を貫通し環状
燃焼器の内面に沿って旋回する火炎の旋回円に接するよ
うに空気を噴出する空気孔１３１と、を設ける。燃料は
混合気供給路内に燃料噴射ノズル１５から噴射され衝突
板１６に衝突してシート状に細粒化され空気と混合して
燃焼器内を旋回燃焼する。空気孔からは旋回燃焼を助け
るように空気が供給され未燃分が排出されることを防止
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービン用燃焼器に
係わり、特に自動車に搭載されるガスタービン用燃焼器
に関する。
係わり、特に自動車に搭載されるガスタービン用燃焼器
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来自動車用のエンジンとしてはいわゆ
るオットーサイクルである内燃機関が主流であるが、単
位重量当たりの出力が大きいガスタービンを自動車に適
用することも検討されている。図５は現在一般的に提案
されている自動車搭載用ガスタービンの断面図であっ
て、燃焼用空気はコンプレッサ５１で圧縮されてケーシ
ング５０の中に取り込まれる。
るオットーサイクルである内燃機関が主流であるが、単
位重量当たりの出力が大きいガスタービンを自動車に適
用することも検討されている。図５は現在一般的に提案
されている自動車搭載用ガスタービンの断面図であっ
て、燃焼用空気はコンプレッサ５１で圧縮されてケーシ
ング５０の中に取り込まれる。
【０００３】燃焼器５３は先にいくほど直径が小となる
円筒を直径が小である方を中心として渦巻き状にして構
成されており、燃焼ガスがタービン５８の周囲を旋回す
る。燃焼器５３の直径の大である方の底面には燃料噴射
ノズル５５が設置されており、燃料が燃焼器５３中に噴
射される。燃焼器５３の周囲に設けられた穴から圧縮空
気が吸入され、燃焼器５３内部で燃料と混合して燃焼後
燃焼ガスとなってタービン５８を駆動する。
円筒を直径が小である方を中心として渦巻き状にして構
成されており、燃焼ガスがタービン５８の周囲を旋回す
る。燃焼器５３の直径の大である方の底面には燃料噴射
ノズル５５が設置されており、燃料が燃焼器５３中に噴
射される。燃焼器５３の周囲に設けられた穴から圧縮空
気が吸入され、燃焼器５３内部で燃料と混合して燃焼後
燃焼ガスとなってタービン５８を駆動する。
【０００４】タービン５８とコンプレッサ５１は一軸に
直結されておりタービンで発生した動力の約２／３がコ
ンプレッサ駆動用に使用され、残りの約１／３が自動車
駆動用動力として取り出される。しかしながらこのよう
な燃焼器にあってはより大である出力を得るための発熱
量の増大即ち高負荷燃焼化には限度があった。
直結されておりタービンで発生した動力の約２／３がコ
ンプレッサ駆動用に使用され、残りの約１／３が自動車
駆動用動力として取り出される。しかしながらこのよう
な燃焼器にあってはより大である出力を得るための発熱
量の増大即ち高負荷燃焼化には限度があった。
【０００５】高負荷燃焼を達成するためには燃料と空気
の混合を促進させるだけでなく燃焼速度を大きくする必
要があり、これらを達成するために噴流旋回型燃焼器が
提案されている（革新航空機技術開発に関する成果報告
書Ｎｏ．０１０６「噴流旋回型環状高負荷燃焼器の研
究」社団法人 日本航空宇宙工業会 革新航空機技術開
発センター刊）。
の混合を促進させるだけでなく燃焼速度を大きくする必
要があり、これらを達成するために噴流旋回型燃焼器が
提案されている（革新航空機技術開発に関する成果報告
書Ｎｏ．０１０６「噴流旋回型環状高負荷燃焼器の研
究」社団法人 日本航空宇宙工業会 革新航空機技術開
発センター刊）。
【０００６】図６は上記報告書において提案されている
噴流旋回型燃焼器６０の断面図であって底面６１は半球
状に構成されており、燃料はこの半球状底面に衝突する
ように噴射ノズル６５から噴射される。図７はこの噴流
旋回型燃焼器の一部の模式図であるが、この図に示すよ
うに、燃焼ガスは半球状底面に沿って旋回しかつ環状に
形成された燃焼器中をスパイラル状に伝播した後開口６
７から排出されてタービンを駆動する。
噴流旋回型燃焼器６０の断面図であって底面６１は半球
状に構成されており、燃料はこの半球状底面に衝突する
ように噴射ノズル６５から噴射される。図７はこの噴流
旋回型燃焼器の一部の模式図であるが、この図に示すよ
うに、燃焼ガスは半球状底面に沿って旋回しかつ環状に
形成された燃焼器中をスパイラル状に伝播した後開口６
７から排出されてタービンを駆動する。
【０００７】火炎は半球状の底面に沿って旋回するた
め、遠心力によって火炎の移動速度が高められるだけで
なく、噴流の中に燃料を噴射することによって燃料と空
気の混合が促進される。
め、遠心力によって火炎の移動速度が高められるだけで
なく、噴流の中に燃料を噴射することによって燃料と空
気の混合が促進される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら燃焼用空
気は燃焼器の外周にあけられた空気吸入孔６３から供給
されるため吸入される空気流と燃料噴流とが燃焼器中で
衝突し、燃料の一部が未燃焼のまま開口６７から排出さ
れることとなり以下のような不具合を生じる。 （１）排気ガスの性状が悪化する。
気は燃焼器の外周にあけられた空気吸入孔６３から供給
されるため吸入される空気流と燃料噴流とが燃焼器中で
衝突し、燃料の一部が未燃焼のまま開口６７から排出さ
れることとなり以下のような不具合を生じる。 （１）排気ガスの性状が悪化する。
【０００９】（２）燃費が悪化する。 本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、燃
料噴流と吸入空気流とが衝突することがなく、燃料をよ
り完全に燃焼させることのできる噴流旋回型燃焼器を提
供することを目的とする。
料噴流と吸入空気流とが衝突することがなく、燃料をよ
り完全に燃焼させることのできる噴流旋回型燃焼器を提
供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる円形断面
を有する燃焼室を環状に成形した旋回型環状燃焼器にお
いては、環状燃焼器に燃焼用混合気を供給する混合気供
給路と、混合気供給路と同一方向かつ平行に引き出され
る排気路と、環状燃焼器の壁を貫通し環状燃焼器の内面
に沿って旋回する火炎の旋回円に接するように空気を噴
出する空気孔と、を設ける。
を有する燃焼室を環状に成形した旋回型環状燃焼器にお
いては、環状燃焼器に燃焼用混合気を供給する混合気供
給路と、混合気供給路と同一方向かつ平行に引き出され
る排気路と、環状燃焼器の壁を貫通し環状燃焼器の内面
に沿って旋回する火炎の旋回円に接するように空気を噴
出する空気孔と、を設ける。
【００１１】
【作用】本発明にかかる旋回型環状燃焼器にあっては、
混合気供給路において燃料と燃焼用空気とは予め混合さ
れるため燃焼室に供給される混合気の混合度合いは向上
する。さらに燃焼は円形断面を有する燃焼室の内壁に沿
って旋回しながらおこなわれ、また２次空気が火炎の旋
回を助長するように吸入されるため燃焼速度が向上し、
高負荷燃焼が実現される。
混合気供給路において燃料と燃焼用空気とは予め混合さ
れるため燃焼室に供給される混合気の混合度合いは向上
する。さらに燃焼は円形断面を有する燃焼室の内壁に沿
って旋回しながらおこなわれ、また２次空気が火炎の旋
回を助長するように吸入されるため燃焼速度が向上し、
高負荷燃焼が実現される。
【００１２】
【実施例】図１は本発明にかかる旋回型環状燃焼器を使
用したガスタービンの断面図であって、ケーシング１０
の前面に設置されたコンプレサ１１で圧縮された空気は
ノズルを有する混合気供給路１２によって燃焼室１３に
供給されるとともに、ブリード孔１４を介してケーシン
グ１０の内部にも供給される。
用したガスタービンの断面図であって、ケーシング１０
の前面に設置されたコンプレサ１１で圧縮された空気は
ノズルを有する混合気供給路１２によって燃焼室１３に
供給されるとともに、ブリード孔１４を介してケーシン
グ１０の内部にも供給される。
【００１３】なお本実施例においては混合気供給路１２
は同心円状に構成される。混合気供給路１２には燃料噴
射ノズル１５が設置されており混合気供給路１２内に燃
料を噴射する。燃料噴射ノズル１５の下部には衝突板１
６が設置され、混合気供給路１２の軸に直角に上方から
噴射される燃料の流れを９０°変更する。
は同心円状に構成される。混合気供給路１２には燃料噴
射ノズル１５が設置されており混合気供給路１２内に燃
料を噴射する。燃料噴射ノズル１５の下部には衝突板１
６が設置され、混合気供給路１２の軸に直角に上方から
噴射される燃料の流れを９０°変更する。
【００１４】燃焼室１３に供給された混合気は、円形断
面を有する燃焼室１３の内壁にそって旋回して燃焼し
て、混合気供給路１２と平行かつ同一方向に引き出され
た排気路１７から排出されタービン１８を駆動する。な
お本実施例においては排気路１７は混合気供給路１２よ
り直径が小である同心円状に構成される。
面を有する燃焼室１３の内壁にそって旋回して燃焼し
て、混合気供給路１２と平行かつ同一方向に引き出され
た排気路１７から排出されタービン１８を駆動する。な
お本実施例においては排気路１７は混合気供給路１２よ
り直径が小である同心円状に構成される。
【００１５】燃焼室１３の周囲には空気吸入孔１３１が
あけられており、ケーシング１０内部に供給された圧縮
空気を燃焼室１３に吸入する。図２は混合気供給路１
２、燃焼室１３および排気路１７の拡大断面図である。
また図３は本発明にかかる旋回型環状燃焼器の部分上面
図、図４はＡ−Ａ断面図の一部である。
あけられており、ケーシング１０内部に供給された圧縮
空気を燃焼室１３に吸入する。図２は混合気供給路１
２、燃焼室１３および排気路１７の拡大断面図である。
また図３は本発明にかかる旋回型環状燃焼器の部分上面
図、図４はＡ−Ａ断面図の一部である。
【００１６】衝突板１６は、環状の混合気供給路１２の
曲率ｒより大である曲率Ｒで湾曲していて、燃料を扇状
に広げて空気との混合を促進するように構成されてい
る。図８は混合気供給路１２の部分斜視図であって燃料
噴射ノズル１５より噴射された燃料は衝突板１６に衝突
して扇形に広げられ、燃焼はシート状に行なわれる。
曲率ｒより大である曲率Ｒで湾曲していて、燃料を扇状
に広げて空気との混合を促進するように構成されてい
る。図８は混合気供給路１２の部分斜視図であって燃料
噴射ノズル１５より噴射された燃料は衝突板１６に衝突
して扇形に広げられ、燃焼はシート状に行なわれる。
【００１７】また混合気供給路１２と燃焼室１３との内
側接続部にはオリフィス１２１が設けられていて、十分
に細粒化されていない燃料が燃焼室１３の内壁に沿って
燃焼室１３へ進入するように流れ方向を変更するととも
に、燃焼火炎が混合気供給路１２に逆流することを防止
する。さらに燃焼室１３にあけられて空気吸入孔１３１
は燃焼室１３の内壁に沿って旋回する燃焼ガスの旋回を
助長するように、即ち吸入される空気が燃焼ガスの仮想
旋回円の接線方向に流入するように設けられている。
側接続部にはオリフィス１２１が設けられていて、十分
に細粒化されていない燃料が燃焼室１３の内壁に沿って
燃焼室１３へ進入するように流れ方向を変更するととも
に、燃焼火炎が混合気供給路１２に逆流することを防止
する。さらに燃焼室１３にあけられて空気吸入孔１３１
は燃焼室１３の内壁に沿って旋回する燃焼ガスの旋回を
助長するように、即ち吸入される空気が燃焼ガスの仮想
旋回円の接線方向に流入するように設けられている。
【００１８】この結果旋回する燃焼ガスの中心部は高温
に維持され保炎効果を有する。
に維持され保炎効果を有する。
【００１９】
【発明の効果】本発明にかかる旋回型環状燃焼器によれ
ば、以下の効果を得ることが可能となる。 （１）燃料噴流と空気噴流とが燃焼器内で衝突すること
がないために、排気ガスに混じって未燃燃料が排出され
ることが防止され、排気ガスの性状および燃費の悪化を
抑制することが可能となる。
ば、以下の効果を得ることが可能となる。 （１）燃料噴流と空気噴流とが燃焼器内で衝突すること
がないために、排気ガスに混じって未燃燃料が排出され
ることが防止され、排気ガスの性状および燃費の悪化を
抑制することが可能となる。
【００２０】（２）ガスタービン自体を小型化しても、
燃焼長さを長く維持することが可能となり未燃分が排出
されることが防止される。なお本実施例によればさらに
以下の効果を得ることが可能となる。 （３）燃料噴射ノズルから噴射された燃料が一度衝突板
に衝突させられるので燃料の微粒子化が可能となり、空
気との混合が促進されるだけでなく燃焼速度を向上する
ことにより排気ガス性状を改善することが可能となる。
燃焼長さを長く維持することが可能となり未燃分が排出
されることが防止される。なお本実施例によればさらに
以下の効果を得ることが可能となる。 （３）燃料噴射ノズルから噴射された燃料が一度衝突板
に衝突させられるので燃料の微粒子化が可能となり、空
気との混合が促進されるだけでなく燃焼速度を向上する
ことにより排気ガス性状を改善することが可能となる。
【００２１】（４）シート状に燃焼が行われるため、火
炎の温度が均一となりNox の低減が可能となる。
炎の温度が均一となりNox の低減が可能となる。
【図１】図１は本発明にかかる旋回型環状燃焼器を適用
したガスタービンの断面図である。
したガスタービンの断面図である。
【図２】図２は本発明にかかる旋回型環状燃焼器の断面
図である。
図である。
【図３】図３は本発明にかかる旋回型環状燃焼器の上面
図である。
図である。
【図４】図４は本発明にかかる旋回型環状燃焼器のＡ−
Ａ断面図である。
Ａ断面図である。
【図５】図５は従来から使用されているガスタービンの
断面図である。
断面図である。
【図６】図６は先に提案された旋回型環状燃焼器の断面
図である。
図である。
【図７】図７は先に提案された旋回型環状燃焼器の模式
図である。
図である。
【図８】図８は本発明にかかる旋回型環状燃焼器の混合
気体供給路の部分斜視図である。
気体供給路の部分斜視図である。
１１…ケーシング １２…コンプレッサ １３…混合気供給路 １４…ブリード孔 １５…燃料噴射ノズル １６…衝突板 １７…排気路 １８…空気吸入孔 １９…オリフィス
Claims (1)
- 【請求項１】 円形断面を有する燃焼室を環状に成形し
た旋回型環状燃焼器において、 該環状燃焼器に燃焼用混合気を供給する混合気供給路
と、 該混合気供給路と同一方向かつ平行に引き出される排気
路と、 該環状燃焼器の壁を貫通し、該環状燃焼器の内面に沿っ
て旋回する火炎の仮想旋回円に接するように空気を噴出
する空気孔と、を設けたことを特徴とする旋回型環状燃
焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123856A JP2894084B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 旋回型環状燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4123856A JP2894084B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 旋回型環状燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0658543A true JPH0658543A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2894084B2 JP2894084B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=14871094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4123856A Expired - Lifetime JP2894084B2 (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 旋回型環状燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2894084B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5744278A (en) * | 1996-04-09 | 1998-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing an electrostatic image and process for producing a toner |
| US6124070A (en) * | 1998-09-25 | 2000-09-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and process for producing toner |
| US6939657B2 (en) | 2002-06-27 | 2005-09-06 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing polymer resin particles for use in toners |
| JP2012507687A (ja) * | 2008-10-30 | 2012-03-29 | パワー ジェネレーション テクノロジーズ ディベロップメント ファンド エルピー | トロイダル境界層ガスタービン |
| US9052116B2 (en) | 2008-10-30 | 2015-06-09 | Power Generation Technologies Development Fund, L.P. | Toroidal heat exchanger |
| CN115143489A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-04 | 南京航空航天大学 | 一种适应全环大尺度旋流进气的燃烧室 |
| CN115143490A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-04 | 南京航空航天大学 | 一种周向交错对冲射流与全环大尺度旋流耦合的燃烧室 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4123856A patent/JP2894084B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5744278A (en) * | 1996-04-09 | 1998-04-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner for developing an electrostatic image and process for producing a toner |
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| US6939657B2 (en) | 2002-06-27 | 2005-09-06 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing polymer resin particles for use in toners |
| JP2012507687A (ja) * | 2008-10-30 | 2012-03-29 | パワー ジェネレーション テクノロジーズ ディベロップメント ファンド エルピー | トロイダル境界層ガスタービン |
| US8863530B2 (en) | 2008-10-30 | 2014-10-21 | Power Generation Technologies Development Fund L.P. | Toroidal boundary layer gas turbine |
| US9052116B2 (en) | 2008-10-30 | 2015-06-09 | Power Generation Technologies Development Fund, L.P. | Toroidal heat exchanger |
| US9243805B2 (en) | 2008-10-30 | 2016-01-26 | Power Generation Technologies Development Fund, L.P. | Toroidal combustion chamber |
| US10401032B2 (en) | 2008-10-30 | 2019-09-03 | Power Generation Technologies Development Fund, L.P. | Toroidal combustion chamber |
| CN115143489A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-04 | 南京航空航天大学 | 一种适应全环大尺度旋流进气的燃烧室 |
| CN115143490A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-10-04 | 南京航空航天大学 | 一种周向交错对冲射流与全环大尺度旋流耦合的燃烧室 |
| CN115143489B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-08-11 | 南京航空航天大学 | 一种适应全环大尺度旋流进气的燃烧室 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2894084B2 (ja) | 1999-05-24 |
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