JPH09133309A - 燃焼器内の圧縮振動を安定させるための装置 - Google Patents
燃焼器内の圧縮振動を安定させるための装置Info
- Publication number
- JPH09133309A JPH09133309A JP8270206A JP27020696A JPH09133309A JP H09133309 A JPH09133309 A JP H09133309A JP 8270206 A JP8270206 A JP 8270206A JP 27020696 A JP27020696 A JP 27020696A JP H09133309 A JPH09133309 A JP H09133309A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- fuel
- chamber
- oxidant
- pilot
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/16—Systems for controlling combustion using noise-sensitive detectors
-
- 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
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
- F05D2260/962—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by means of "anti-noise"
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/14—Purpose of the control system to control thermoacoustic behaviour in the combustion chambers
-
- 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
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00013—Reducing thermo-acoustic vibrations by active means
-
- 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
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00014—Reducing thermo-acoustic vibrations by passive means, e.g. by Helmholtz resonators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭化水素系の燃料の燃焼機内の不規則な燃焼
振動圧縮の制御または安定化をなさしめるための装置を
提供すること。 【解決手段】 燃焼チャンバと連通するチャンバ手段、
燃焼チャンバの端部領域の１つの燃焼領域においてパイ
ロット炎を発生するために第２の混合を形成するために
前記チャンバ手段および燃焼チャンバの１つと連結され
た燃料供給手段および酸化剤供給手段、および前記チャ
ンバ手段および燃焼チャンバの少なくとも１つに燃料お
よび酸化剤の少なくとも１つの流れを間欠的および連続
的に妨害し、かつ、確立するために選択された周波数お
よび期間で前記燃料供給手段からの燃料および前記酸化
剤供給手段からの酸化剤からチャンバ手段への流れの少
なくとも１つを間欠的に妨害する流れ制御手段からな
り、前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少するた
めの燃焼器内の圧縮振動を安定させる手段から構成され
る。
振動圧縮の制御または安定化をなさしめるための装置を
提供すること。 【解決手段】 燃焼チャンバと連通するチャンバ手段、
燃焼チャンバの端部領域の１つの燃焼領域においてパイ
ロット炎を発生するために第２の混合を形成するために
前記チャンバ手段および燃焼チャンバの１つと連結され
た燃料供給手段および酸化剤供給手段、および前記チャ
ンバ手段および燃焼チャンバの少なくとも１つに燃料お
よび酸化剤の少なくとも１つの流れを間欠的および連続
的に妨害し、かつ、確立するために選択された周波数お
よび期間で前記燃料供給手段からの燃料および前記酸化
剤供給手段からの酸化剤からチャンバ手段への流れの少
なくとも１つを間欠的に妨害する流れ制御手段からな
り、前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少するた
めの燃焼器内の圧縮振動を安定させる手段から構成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼システムにおけ
る燃焼振動の制御に関する。さらに詳しくは、燃焼チャ
ンバ内の望まれないほどに高い動的圧縮振動を当該燃焼
チャンバ前面の振動炎を選択的に位置決めしたり再構成
するための脈動するパイロット炎を用いることによって
容認しうるほどに低いレベルに減少するための装置およ
び方法に関する。アメリカ合衆国政府は、ユー．エス．
ディパートメント オブ エナジー（Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａ
ｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ）の使用者対雇用者
の関係にしたがって本発明における権利を有している。
る燃焼振動の制御に関する。さらに詳しくは、燃焼チャ
ンバ内の望まれないほどに高い動的圧縮振動を当該燃焼
チャンバ前面の振動炎を選択的に位置決めしたり再構成
するための脈動するパイロット炎を用いることによって
容認しうるほどに低いレベルに減少するための装置およ
び方法に関する。アメリカ合衆国政府は、ユー．エス．
ディパートメント オブ エナジー（Ｕ．Ｓ．Ｄｅｐａ
ｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ）の使用者対雇用者
の関係にしたがって本発明における権利を有している。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】一般
的にガスタービン、蒸気発生器などとともに用いられる
ような燃焼システムは、タービンを駆動したり、蒸気を
発生するための充分な熱エネルギーの発生のために関連
する燃焼チャンバ内において実質的に化学量論比で空気
とともに炭化水素系の燃料を用いている。かかる適用の
ばあい、炭化水素系の燃料の燃焼に起因する排気物質よ
って環境汚染が引き起こされることがある。このような
環境を汚染する物質を減少する努力には、燃焼チャンバ
内に混合物を導入するのに先立つ燃料および空気の予混
合（ｐｒｅ−ｍｉｘｉｎｇ）が含まれる。いわゆる薄い
予混合（すなわち、燃料の体積が空気との化学量論比未
満）での予混合の使用は、窒素酸化物を減少せしめる。
薄い予混合を用いた典型的な燃焼システムは、１９９４
年１２月１３日付でイッシューされた米国特許第５，３
７２，００８号明細書に記載されており、本明細書中に
参考として取り入れた。
的にガスタービン、蒸気発生器などとともに用いられる
ような燃焼システムは、タービンを駆動したり、蒸気を
発生するための充分な熱エネルギーの発生のために関連
する燃焼チャンバ内において実質的に化学量論比で空気
とともに炭化水素系の燃料を用いている。かかる適用の
ばあい、炭化水素系の燃料の燃焼に起因する排気物質よ
って環境汚染が引き起こされることがある。このような
環境を汚染する物質を減少する努力には、燃焼チャンバ
内に混合物を導入するのに先立つ燃料および空気の予混
合（ｐｒｅ−ｍｉｘｉｎｇ）が含まれる。いわゆる薄い
予混合（すなわち、燃料の体積が空気との化学量論比未
満）での予混合の使用は、窒素酸化物を減少せしめる。
薄い予混合を用いた典型的な燃焼システムは、１９９４
年１２月１３日付でイッシューされた米国特許第５，３
７２，００８号明細書に記載されており、本明細書中に
参考として取り入れた。
【０００３】炭化水素系の燃料および空気の予混合（実
質的に化学量論比またはその近傍）の使用は、環境への
これら排気物質の影響を緩和するように環境汚染の物質
を減少することにおいてはうまくいくのであるが、かか
る予混合（とりわけ薄い予混合）を用いている燃焼シス
テムにおいて動的な圧縮振動の形態の不安定な燃焼が見
られる。レイリーの規準（Ｒａｙｌｅｉｇｈ´ｓ ｃｒ
ｉｔｅｒｉａ）（「セオリー オブ サウンド」、ボリ
ュームII、ナンバー８、ドーバー、ニューヨーク、１９
９５年（“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ”，Ｖｏｌ
ｕｍｅII，Ｎｏ．８，Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，
１９９５））によって示されているように、燃焼チャン
バ内の振動の振幅は圧縮波が燃料−空気混合によって生
成された周期的な熱発生と同相であるときにもっとも高
くなる。かかる動的な圧縮振動は、しばしば構造的な疲
労、振動および周期的疲労による燃焼システムの要素の
有用な寿命の減少を含む好ましくない作動状態を生じさ
せるように充分に高い振幅となっている。
質的に化学量論比またはその近傍）の使用は、環境への
これら排気物質の影響を緩和するように環境汚染の物質
を減少することにおいてはうまくいくのであるが、かか
る予混合（とりわけ薄い予混合）を用いている燃焼シス
テムにおいて動的な圧縮振動の形態の不安定な燃焼が見
られる。レイリーの規準（Ｒａｙｌｅｉｇｈ´ｓ ｃｒ
ｉｔｅｒｉａ）（「セオリー オブ サウンド」、ボリ
ュームII、ナンバー８、ドーバー、ニューヨーク、１９
９５年（“Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ”，Ｖｏｌ
ｕｍｅII，Ｎｏ．８，Ｄｏｖｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，
１９９５））によって示されているように、燃焼チャン
バ内の振動の振幅は圧縮波が燃料−空気混合によって生
成された周期的な熱発生と同相であるときにもっとも高
くなる。かかる動的な圧縮振動は、しばしば構造的な疲
労、振動および周期的疲労による燃焼システムの要素の
有用な寿命の減少を含む好ましくない作動状態を生じさ
せるように充分に高い振幅となっている。
【０００４】炭化水素系燃料を用いた燃焼システムの容
認することができない圧縮振動を除去したり低減する努
力は、やや成功している。たとえば、「“プロパルジョ
ンアクティブ コントロール システム フォア コン
バッション オシレーション”、ピー エル ラングホ
ーン、ジェイ プロパルジョン、ボリューム６ ナンバ
ー３、３２４〜３３３頁、１９９０年５月〜６月（“Ｐ
ｒｏｐｕｌｓｉｏｎＡｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｓｃｉ
ｌｌａｔｉｏｎｓ”，Ｐ．Ｌ．Ｌａｎｇｈｏｒｎｅ，
Ｊ．Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ ６ Ｎｏ．
３，ｐｐ ３２４−３３３，Ｍａｙ−Ｊｕｎｅ １９９
０）」と題する刊行物に記載されているように、燃焼チ
ャンバを規定しているダクト内に存在する炎における低
周波数燃焼の不安定は、特別の燃料の不規則な追加によ
ってうまく制御されていた。この刊行物にて報告されて
いるように、主燃料が約０．６３ないし０．７０の範囲
における空気に対する燃料化学量論比による薄い予混合
の状態でダクトに導入される適用のばあい、たった３％
の燃料の追加が燃焼の不安定によるダクト内の圧力スペ
クトルにおける１６４デシベルの最大値を１２デシベル
だけ低減させている。この刊行物においてさらに報告さ
れているように、ダクトへの過度の燃料の不規則または
フェイズド（ｐｈａｓｅｄ）な導入は空気との予混合で
あり、炎を不安定にする局所的に濃度の高い場所を生成
し、それによって振動を減じている。燃焼領域近辺の燃
焼によって発生したラジカルから生じた光の放射など燃
焼チャンバからの不規則な信号を用いたフィードバック
制御ループが副燃料（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆｕｅｌ）
の導入を制御するために用いられている。
認することができない圧縮振動を除去したり低減する努
力は、やや成功している。たとえば、「“プロパルジョ
ンアクティブ コントロール システム フォア コン
バッション オシレーション”、ピー エル ラングホ
ーン、ジェイ プロパルジョン、ボリューム６ ナンバ
ー３、３２４〜３３３頁、１９９０年５月〜６月（“Ｐ
ｒｏｐｕｌｓｉｏｎＡｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓ
ｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｓｃｉ
ｌｌａｔｉｏｎｓ”，Ｐ．Ｌ．Ｌａｎｇｈｏｒｎｅ，
Ｊ．Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，Ｖｏｌｕｍｅ ６ Ｎｏ．
３，ｐｐ ３２４−３３３，Ｍａｙ−Ｊｕｎｅ １９９
０）」と題する刊行物に記載されているように、燃焼チ
ャンバを規定しているダクト内に存在する炎における低
周波数燃焼の不安定は、特別の燃料の不規則な追加によ
ってうまく制御されていた。この刊行物にて報告されて
いるように、主燃料が約０．６３ないし０．７０の範囲
における空気に対する燃料化学量論比による薄い予混合
の状態でダクトに導入される適用のばあい、たった３％
の燃料の追加が燃焼の不安定によるダクト内の圧力スペ
クトルにおける１６４デシベルの最大値を１２デシベル
だけ低減させている。この刊行物においてさらに報告さ
れているように、ダクトへの過度の燃料の不規則または
フェイズド（ｐｈａｓｅｄ）な導入は空気との予混合で
あり、炎を不安定にする局所的に濃度の高い場所を生成
し、それによって振動を減じている。燃焼領域近辺の燃
焼によって発生したラジカルから生じた光の放射など燃
焼チャンバからの不規則な信号を用いたフィードバック
制御ループが副燃料（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｆｕｅｌ）
の導入を制御するために用いられている。
【０００５】燃料および空気薄い予混合を用いて燃焼チ
ャンバ内の圧縮振動を減じるための他の従来技術は、
「“コンバッション オシレーション コントロール
バイサイクリック フューエル インジェクション”、
ジー エイ リチャーズ、エム ジェイ イップ、イー
ロービー、エル コールドウェル、およびディーロー
ランズ、１９９５ ＡＳＭＥ ターボ エキスポ ミー
ティング、１９９５年６月６日、テキサス州、ヒュース
トン（“Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏ
ｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ Ｃｙｃｌｉｃ Ｆｕｅｌ
Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ”，Ｇ．Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，
Ｍ．Ｊ．Ｙｉｐ，Ｅ．Ｒｏｂｅｙ，Ｌ．Ｃａｌｄｗｅｌ
ｌ，ａｎｄ Ｄ．Ｒｏｌａｎｄｓ，ｐｅｓｅｎｔｅｄ
ａｔ １９９５ ＡＳＭＥ Ｔｕｒｂｏ Ｅｘｐｏ Ｍ
ｅｅｔｉｎｇ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ，Ｊｕｎｅ
６，１９９５）」と題する論文に記載されている。こ
の論文には、燃焼室内の圧縮振動の制御は高圧振動に関
連する周期的な熱発生を防止するために少量の余分な燃
料の周期的な噴射によって達成される。追加された燃料
は熱エネルギーと音響エネルギーとの相互作用の結合を
解く２次的な熱エネルギーを生じ、ひいては動的な圧縮
振動の振幅を減少している。炭化水素系燃料の燃焼チャ
ンバ内の圧縮振動を減少させるためのさらに他の技術
は、「“ピアリオディック ケミカル エナジー リリ
ース フォア アクティブ コンバッション コントロ
ール”、ケー シー シャドウら、インターナショナル
シンポジウム オン エアー ブリージング エンジ
ンズ、１１、ボリュームＩ、４７９〜４８５頁、１９９
３年、日本国、東京、９月（Ｋ．Ｃ．Ｓｃｈａｄｏｗ
ｅｔ ａｌ，ＩＳＡＢＥ−Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ａｉｒ Ｂｒｅａｔｈｉ
ｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｓ，１１，Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ，ｐｐ
４７９−４８５，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ，Ｓｅｐｔ
ｅｍｂｅｒ，１９９３）」と題する刊行物に報告されて
いる。このシャドウらの刊行物において、燃焼チャンバ
の上流に位置づけられたチューブ内に設けられた、火花
点火される脈動燃焼アクチュエータは、燃焼チャンバ内
で圧縮振動を抑制するパイロット炎の周期的なパルスを
発生する。当該燃焼アクチュエータにおいて、燃料およ
び空気の化学量論の混合は、５０Ｈｚないし１ｋＨｚを
超える範囲の周波数で火花点火される。燃焼チャンバか
らの圧力変化を用いている開ループまたは閉じられたフ
ィードバックは火花点火の周波数を制御するために用い
られる。
ャンバ内の圧縮振動を減じるための他の従来技術は、
「“コンバッション オシレーション コントロール
バイサイクリック フューエル インジェクション”、
ジー エイ リチャーズ、エム ジェイ イップ、イー
ロービー、エル コールドウェル、およびディーロー
ランズ、１９９５ ＡＳＭＥ ターボ エキスポ ミー
ティング、１９９５年６月６日、テキサス州、ヒュース
トン（“Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏ
ｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ Ｃｙｃｌｉｃ Ｆｕｅｌ
Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ”，Ｇ．Ａ．Ｒｉｃｈａｒｄｓ，
Ｍ．Ｊ．Ｙｉｐ，Ｅ．Ｒｏｂｅｙ，Ｌ．Ｃａｌｄｗｅｌ
ｌ，ａｎｄ Ｄ．Ｒｏｌａｎｄｓ，ｐｅｓｅｎｔｅｄ
ａｔ １９９５ ＡＳＭＥ Ｔｕｒｂｏ Ｅｘｐｏ Ｍ
ｅｅｔｉｎｇ，Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘａｓ，Ｊｕｎｅ
６，１９９５）」と題する論文に記載されている。こ
の論文には、燃焼室内の圧縮振動の制御は高圧振動に関
連する周期的な熱発生を防止するために少量の余分な燃
料の周期的な噴射によって達成される。追加された燃料
は熱エネルギーと音響エネルギーとの相互作用の結合を
解く２次的な熱エネルギーを生じ、ひいては動的な圧縮
振動の振幅を減少している。炭化水素系燃料の燃焼チャ
ンバ内の圧縮振動を減少させるためのさらに他の技術
は、「“ピアリオディック ケミカル エナジー リリ
ース フォア アクティブ コンバッション コントロ
ール”、ケー シー シャドウら、インターナショナル
シンポジウム オン エアー ブリージング エンジ
ンズ、１１、ボリュームＩ、４７９〜４８５頁、１９９
３年、日本国、東京、９月（Ｋ．Ｃ．Ｓｃｈａｄｏｗ
ｅｔ ａｌ，ＩＳＡＢＥ−Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ａｉｒ Ｂｒｅａｔｈｉ
ｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｓ，１１，Ｖｏｌｕｍｅ Ｉ，ｐｐ
４７９−４８５，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ，Ｓｅｐｔ
ｅｍｂｅｒ，１９９３）」と題する刊行物に報告されて
いる。このシャドウらの刊行物において、燃焼チャンバ
の上流に位置づけられたチューブ内に設けられた、火花
点火される脈動燃焼アクチュエータは、燃焼チャンバ内
で圧縮振動を抑制するパイロット炎の周期的なパルスを
発生する。当該燃焼アクチュエータにおいて、燃料およ
び空気の化学量論の混合は、５０Ｈｚないし１ｋＨｚを
超える範囲の周波数で火花点火される。燃焼チャンバか
らの圧力変化を用いている開ループまたは閉じられたフ
ィードバックは火花点火の周波数を制御するために用い
られる。
【０００６】叙上の刊行物に記載された従来技術に代表
されるような炭化水素系燃料の燃焼システムにおける好
ましくない圧縮振動を低減したり抑制したりするための
公知の能動的な制御技術はややうまくいっているが、本
発明の主たる目的は炭化水素系の燃料の燃焼器内の不規
則な燃焼振動圧縮の制御または安定化をなさしめるため
のさらに有効な能動的制御装置および方法に向けられて
いる。要するに、音響の作用期間のある部分における前
面の炎への燃料の移送時間によって燃焼チャンバ内で不
規則な圧縮振動が起こると、圧縮波が燃料−空気混合の
燃焼によって生じた周期的な熱発生と同相であるときに
振幅はもっとも高くなる。
されるような炭化水素系燃料の燃焼システムにおける好
ましくない圧縮振動を低減したり抑制したりするための
公知の能動的な制御技術はややうまくいっているが、本
発明の主たる目的は炭化水素系の燃料の燃焼器内の不規
則な燃焼振動圧縮の制御または安定化をなさしめるため
のさらに有効な能動的制御装置および方法に向けられて
いる。要するに、音響の作用期間のある部分における前
面の炎への燃料の移送時間によって燃焼チャンバ内で不
規則な圧縮振動が起こると、圧縮波が燃料−空気混合の
燃焼によって生じた周期的な熱発生と同相であるときに
振幅はもっとも高くなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の燃焼システムに
おける不安定な振動を生じる燃焼の能動的な制御のため
の改良された装置は、対向した端部領域を備えた燃焼領
域を有する燃焼チャンバと、燃料および酸化剤の第１の
混合を前記燃焼チャンバの端部領域に導入するためのた
めの手段とからなり、前記燃料および酸化剤の混合物
が、振動の振幅を前記燃料および酸化剤の混合物中の燃
料の燃焼によって発生した圧縮波の同相関係の程度に依
存させながら前記燃焼チャンバ内で動的な圧縮振動の形
成をなさしめるために前記対向した端部領域のあいだの
位置における燃焼領域内で振動する炎を形成してなる、
燃焼システム内で不安定な振動を発生する燃焼の能動的
な制御のための改良された装置であって、前記燃焼チャ
ンバの端部領域の１つで燃焼チャンバと連通するチャン
バ手段、前記燃焼チャンバの端部領域の１つの燃焼領域
においてパイロット炎を発生するために第２の混合を形
成するために燃料および酸化剤の流れの少なくとも１つ
に導入するために前記チャンバ手段および燃焼チャンバ
の１つと連結された燃料供給手段および酸化剤供給手
段、および個々に不連続な第２の混合を形成するために
前記チャンバ手段および燃焼チャンバの少なくとも１つ
に燃料および酸化剤の少なくとも１つの流れを間欠的お
よび連続的に妨害し、かつ、確立するために選択された
周波数および期間で前記燃料供給手段からの燃料および
前記酸化剤供給手段からの酸化剤からチャンバ手段への
流れの少なくとも１つを間欠的に妨害する流れ制御手段
からなり、前記燃焼領域で振動する炎との接触のために
燃焼領域内で脈動するパイロット炎を発生し、前記周波
数および期間が、第２の混合に振動する炎を再構成せし
むる充分な熱エネルギーを与え、これによって周期的な
熱の放出を前記圧縮振動の振幅を減少させるためにその
同相関係からずらしてそれぞれの圧縮波の位相関係を変
化させる、前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少
するための燃焼器内の圧縮振動を安定させる手段からな
ることを特徴としている。
おける不安定な振動を生じる燃焼の能動的な制御のため
の改良された装置は、対向した端部領域を備えた燃焼領
域を有する燃焼チャンバと、燃料および酸化剤の第１の
混合を前記燃焼チャンバの端部領域に導入するためのた
めの手段とからなり、前記燃料および酸化剤の混合物
が、振動の振幅を前記燃料および酸化剤の混合物中の燃
料の燃焼によって発生した圧縮波の同相関係の程度に依
存させながら前記燃焼チャンバ内で動的な圧縮振動の形
成をなさしめるために前記対向した端部領域のあいだの
位置における燃焼領域内で振動する炎を形成してなる、
燃焼システム内で不安定な振動を発生する燃焼の能動的
な制御のための改良された装置であって、前記燃焼チャ
ンバの端部領域の１つで燃焼チャンバと連通するチャン
バ手段、前記燃焼チャンバの端部領域の１つの燃焼領域
においてパイロット炎を発生するために第２の混合を形
成するために燃料および酸化剤の流れの少なくとも１つ
に導入するために前記チャンバ手段および燃焼チャンバ
の１つと連結された燃料供給手段および酸化剤供給手
段、および個々に不連続な第２の混合を形成するために
前記チャンバ手段および燃焼チャンバの少なくとも１つ
に燃料および酸化剤の少なくとも１つの流れを間欠的お
よび連続的に妨害し、かつ、確立するために選択された
周波数および期間で前記燃料供給手段からの燃料および
前記酸化剤供給手段からの酸化剤からチャンバ手段への
流れの少なくとも１つを間欠的に妨害する流れ制御手段
からなり、前記燃焼領域で振動する炎との接触のために
燃焼領域内で脈動するパイロット炎を発生し、前記周波
数および期間が、第２の混合に振動する炎を再構成せし
むる充分な熱エネルギーを与え、これによって周期的な
熱の放出を前記圧縮振動の振幅を減少させるためにその
同相関係からずらしてそれぞれの圧縮波の位相関係を変
化させる、前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少
するための燃焼器内の圧縮振動を安定させる手段からな
ることを特徴としている。
【０００８】前記燃焼システムの作動中の燃焼チャンバ
内の振動の振幅を減少するための方法としては、燃料お
よび酸化剤を別々の流れから第２の混合を形成する工
程、前記燃焼チャンバの端部領域の１つに隣接する位置
で前記燃焼領域内に前記第２の混合を導入する工程、前
記第２の混合を形成している燃料および酸化剤の少なく
とも１つの流れまたは第２の混合の流れを間欠的に妨害
し、その結果、それぞれの圧縮波の位相関係を前記同相
関係における周期的な熱発生に変化させ、それによって
前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少するため
に、前記位置から燃焼領域の前の炎を再構成し再配置す
るために充分な速度および期間で燃焼領域内のパイロッ
ト炎を間欠的に妨害し、かつ確立するために第２の混合
の不連続な充填を生成する工程からなるのが好ましい。
内の振動の振幅を減少するための方法としては、燃料お
よび酸化剤を別々の流れから第２の混合を形成する工
程、前記燃焼チャンバの端部領域の１つに隣接する位置
で前記燃焼領域内に前記第２の混合を導入する工程、前
記第２の混合を形成している燃料および酸化剤の少なく
とも１つの流れまたは第２の混合の流れを間欠的に妨害
し、その結果、それぞれの圧縮波の位相関係を前記同相
関係における周期的な熱発生に変化させ、それによって
前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少するため
に、前記位置から燃焼領域の前の炎を再構成し再配置す
るために充分な速度および期間で燃焼領域内のパイロッ
ト炎を間欠的に妨害し、かつ確立するために第２の混合
の不連続な充填を生成する工程からなるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によれば、炭化水素系の燃
料と空気との適切な混合によって発火した燃焼室内で誘
起された不規則な燃焼の能動的な制御は、主前面炎（ｍ
ａｉｎ ｆｌａｍｅ ｆｒｏｎｔ）の位置を動かし、そ
れによって伝達時間を増加し、周期的な熱発生との同相
関係からずれた圧縮波を他の場所に移すことによってな
される。主炎（ｍａｉｎ ｆｌａｍｅ）の再構成および
再配置は、主炎を再構成し、それによって動的な圧縮の
振幅を減少するように音響的な結合を解くために適切な
２次的な熱エネルギーを生成するために充分なパルスの
期間で燃焼振動周波数の約１．５倍未満に相当する所定
の周波数で脈動するパイロット炎を用いることによって
達成される。脈動しているパイロット炎は燃焼領域内で
比較的小さくかつ間欠的に存在する炎を生じる。この炎
は振動している主炎から分離しているが、燃焼領域の外
側に振動している主前面炎の位置を有効に再配置するた
めに必要な熱エネルギーを供給している。音響的結合は
主炎とともに発生することができ、それによって燃焼の
熱との振動に起因する位相関係を有効に変化させてい
る。
料と空気との適切な混合によって発火した燃焼室内で誘
起された不規則な燃焼の能動的な制御は、主前面炎（ｍ
ａｉｎ ｆｌａｍｅ ｆｒｏｎｔ）の位置を動かし、そ
れによって伝達時間を増加し、周期的な熱発生との同相
関係からずれた圧縮波を他の場所に移すことによってな
される。主炎（ｍａｉｎ ｆｌａｍｅ）の再構成および
再配置は、主炎を再構成し、それによって動的な圧縮の
振幅を減少するように音響的な結合を解くために適切な
２次的な熱エネルギーを生成するために充分なパルスの
期間で燃焼振動周波数の約１．５倍未満に相当する所定
の周波数で脈動するパイロット炎を用いることによって
達成される。脈動しているパイロット炎は燃焼領域内で
比較的小さくかつ間欠的に存在する炎を生じる。この炎
は振動している主炎から分離しているが、燃焼領域の外
側に振動している主前面炎の位置を有効に再配置するた
めに必要な熱エネルギーを供給している。音響的結合は
主炎とともに発生することができ、それによって燃焼の
熱との振動に起因する位相関係を有効に変化させてい
る。
【００１０】本発明の装置は、一般的に、対向した端部
領域を備えた燃焼領域を有する燃焼チャンバと、当該端
部領域の１つで前記燃焼領域に燃料および適切な酸化剤
を導入するための手段とからなる燃焼システムにおける
不安定な燃焼の能動的な制御をなさしめるために用いら
れている。この燃料および酸化剤の混合の不安定な燃焼
は、燃料と酸化剤の混合による燃料の燃焼によって生じ
た熱による振動によって発生した圧縮波の同相関係に動
的な圧縮振動の圧力および振幅を依存させつつ端部領域
の中間の位置における燃焼領域の内部で振動する前面を
形成する。本発明の装置は燃焼チャンバ内部の圧力およ
び振幅を有効に減じる。脈動するパイロット炎によって
もたらされたエネルギーパルス（ｅｎｅｒｇｙ ｐｕｌ
ｓｅ）の選択された周波数および期間は燃焼領域におけ
る振動する前面炎を充分に再配置し、それにより圧縮振
動の振幅を減じるために同相関係からずれた燃焼の熱と
圧縮波の位相関係を変化させるために有効である。
領域を備えた燃焼領域を有する燃焼チャンバと、当該端
部領域の１つで前記燃焼領域に燃料および適切な酸化剤
を導入するための手段とからなる燃焼システムにおける
不安定な燃焼の能動的な制御をなさしめるために用いら
れている。この燃料および酸化剤の混合の不安定な燃焼
は、燃料と酸化剤の混合による燃料の燃焼によって生じ
た熱による振動によって発生した圧縮波の同相関係に動
的な圧縮振動の圧力および振幅を依存させつつ端部領域
の中間の位置における燃焼領域の内部で振動する前面を
形成する。本発明の装置は燃焼チャンバ内部の圧力およ
び振幅を有効に減じる。脈動するパイロット炎によって
もたらされたエネルギーパルス（ｅｎｅｒｇｙ ｐｕｌ
ｓｅ）の選択された周波数および期間は燃焼領域におけ
る振動する前面炎を充分に再配置し、それにより圧縮振
動の振幅を減じるために同相関係からずれた燃焼の熱と
圧縮波の位相関係を変化させるために有効である。
【００１１】一般に、燃焼チャンバ内の圧縮振動の周波
数が約２０〜５０００Ｈｚの範囲にあるとき、パイロッ
トチャンバ内への燃料および酸化剤の少なくとも１つの
流れの妨害もしくは開始、またはパイロットチャンバも
しくは燃焼チャンバへの流れの妨害もしくは開始は主炎
燃焼の振動周波数の約１．５倍未満の周波数でなされ
る。また以下に詳細に述べるように、酸化剤に対する当
量比が約０．５ないし約１．５の範囲費あるとき、制御
周波数期間の約０．１ないし０．５倍の期間（好ましく
は、約１ないし２０ミリ秒（ｍｓ））の流れの妨害のあ
いだでパイロット燃料酸化剤の混合の確立が、振動炎の
消耗の再構成のために供する。
数が約２０〜５０００Ｈｚの範囲にあるとき、パイロッ
トチャンバ内への燃料および酸化剤の少なくとも１つの
流れの妨害もしくは開始、またはパイロットチャンバも
しくは燃焼チャンバへの流れの妨害もしくは開始は主炎
燃焼の振動周波数の約１．５倍未満の周波数でなされ
る。また以下に詳細に述べるように、酸化剤に対する当
量比が約０．５ないし約１．５の範囲費あるとき、制御
周波数期間の約０．１ないし０．５倍の期間（好ましく
は、約１ないし２０ミリ秒（ｍｓ））の流れの妨害のあ
いだでパイロット燃料酸化剤の混合の確立が、振動炎の
消耗の再構成のために供する。
【００１２】添付図面を参照しながら本発明の好ましい
実施態様につき以下に詳細に説明する。図示された実施
態様はあくまでも一例にすぎず、すべての態様を網羅し
ておらず、本発明を図に示された形態に限定することを
意図していない。本発明の原理およびその適用ならびに
実際的な使用を最良に説明し、当業者が種々の実施態様
およびその修正を意図された特定の使用にもっとも良好
に適合できるように最良に使用しうるようにするため
に、好ましい実施態様が選択され、かつ記載されてい
る。添付図面に図示された燃焼チャンバは、やや細かい
ところにまで限定されているが、燃焼チャンバの特定の
構成上および作動上の細部が肝要でないことは明らかで
あろう。なぜなら、本発明は、燃焼過程のあいだに高圧
の振動が発生され、本発明によって提供された如き脈動
するパイロット炎が主前面炎の位置を再構成するために
使用されうる如何なる形態の燃焼チャンバにおいても使
用されうるからである。さらに添付図面に示されている
ように、燃焼チャンバには該燃焼チャンバと同軸状に設
けられたパイロットチャンバが設けられているが、振動
している前面炎の位置と異なる位置で脈動するパイロッ
ト炎を導入しうるように、主炎または振動炎を有効に再
構成し、これによって本発明の教示にしたがって振動の
振幅を減少しうるように燃焼チャンバ上の他の位置で再
配置されることができる。
実施態様につき以下に詳細に説明する。図示された実施
態様はあくまでも一例にすぎず、すべての態様を網羅し
ておらず、本発明を図に示された形態に限定することを
意図していない。本発明の原理およびその適用ならびに
実際的な使用を最良に説明し、当業者が種々の実施態様
およびその修正を意図された特定の使用にもっとも良好
に適合できるように最良に使用しうるようにするため
に、好ましい実施態様が選択され、かつ記載されてい
る。添付図面に図示された燃焼チャンバは、やや細かい
ところにまで限定されているが、燃焼チャンバの特定の
構成上および作動上の細部が肝要でないことは明らかで
あろう。なぜなら、本発明は、燃焼過程のあいだに高圧
の振動が発生され、本発明によって提供された如き脈動
するパイロット炎が主前面炎の位置を再構成するために
使用されうる如何なる形態の燃焼チャンバにおいても使
用されうるからである。さらに添付図面に示されている
ように、燃焼チャンバには該燃焼チャンバと同軸状に設
けられたパイロットチャンバが設けられているが、振動
している前面炎の位置と異なる位置で脈動するパイロッ
ト炎を導入しうるように、主炎または振動炎を有効に再
構成し、これによって本発明の教示にしたがって振動の
振幅を減少しうるように燃焼チャンバ上の他の位置で再
配置されることができる。
【００１３】この明細書中で用いられている「パイロッ
トチャンバ」および「チャンバ手段」という用語は、燃
料および酸化剤サプライ（ｓｕｐｐｌｙ）および燃焼チ
ャンバと連通し、パイロット燃料および酸化剤の不連続
な充填の適切な混合をなさしめるために充分な容積を有
している空洞部を含んでいる壁の構造を明確にすること
を意図されている。主炎の再構成のための脈動されたパ
イロット炎を生成するために適切な位置で燃焼チャンバ
内にパイロット炎と酸化物の充填の混合および当該充填
の導入のために供しているかぎり、パイロットチャンバ
またはチャンバ手段の特定の形状および（または）位置
は、本発明の作動には重要でない。また本明細書におい
て、「パイロット」なる用語は燃料および酸化物の混合
の供給速度であり、主炎に用いられた燃料および酸化物
の混合の供給速度の約２ないし約２０％に相当する。さ
らに、後述する実施の形態の記載は、主として燃焼チャ
ンバ内で脈動するパイロット炎を確立するために燃料ま
たは酸化剤の流れが選択的に妨害されるものに向けられ
ているが、パイロット炎混合の不連続な充填を生成する
ために選択された周波数および期間で燃料および酸化剤
の流れが同時に制御されることができ、脈動するパイロ
ット炎を確立するためにパイロット燃料および酸化剤の
混合の燃焼チャンバへの流れが選択的に妨害されること
ができる。
トチャンバ」および「チャンバ手段」という用語は、燃
料および酸化剤サプライ（ｓｕｐｐｌｙ）および燃焼チ
ャンバと連通し、パイロット燃料および酸化剤の不連続
な充填の適切な混合をなさしめるために充分な容積を有
している空洞部を含んでいる壁の構造を明確にすること
を意図されている。主炎の再構成のための脈動されたパ
イロット炎を生成するために適切な位置で燃焼チャンバ
内にパイロット炎と酸化物の充填の混合および当該充填
の導入のために供しているかぎり、パイロットチャンバ
またはチャンバ手段の特定の形状および（または）位置
は、本発明の作動には重要でない。また本明細書におい
て、「パイロット」なる用語は燃料および酸化物の混合
の供給速度であり、主炎に用いられた燃料および酸化物
の混合の供給速度の約２ないし約２０％に相当する。さ
らに、後述する実施の形態の記載は、主として燃焼チャ
ンバ内で脈動するパイロット炎を確立するために燃料ま
たは酸化剤の流れが選択的に妨害されるものに向けられ
ているが、パイロット炎混合の不連続な充填を生成する
ために選択された周波数および期間で燃料および酸化剤
の流れが同時に制御されることができ、脈動するパイロ
ット炎を確立するためにパイロット燃料および酸化剤の
混合の燃焼チャンバへの流れが選択的に妨害されること
ができる。
【００１４】簡単に述べたとおり、適切な酸化剤の存在
下で液体、気体および固体の炭化水素によって燃焼され
た燃焼チャンバ内で頻繁に存在する振動が、しばしば燃
焼システムの効率を有害に減少し、振動に誘導された振
動および周期的な減衰を惹起する燃焼チャンバに関連す
るさ種々の要素の寿命を著しく減少するような高い圧力
および振幅である。また、すでに指摘したとおり、化学
量論的に薄い予混合の使用によって炭化水素系燃料の燃
焼から環境に影響を及ぼす排気物質を減少する努力は不
安定な燃焼に誘導された好ましくない振動の形成に対し
ては信頼しうるものである。たとえば、図１および３に
示されるように、ガスタービンへの適用または蒸気発生
ボイラーにおいて用いられているような適切な形状およ
びタイプの燃焼チャンバ１０を組み込んだ燃焼システム
８にはパイロットチャンバ１２と、周囲の圧力下または
従来の圧縮機１４などによって供給される高圧下の酸化
剤サプライと、酸化剤サプライから燃焼チャンバおよび
パイロットチャンバ１２へ酸化剤を伝えるための関連の
導管または配管１５とが設けられている。この燃料は気
体、液体、固体またはこれらの適当な組み合わせなど如
何なる形態の炭化水素系の燃料でありうる。酸化剤は使
用された特定の燃料のための燃焼支持媒体でありうる。
たとえば炭化水素系燃料のばあい、酸化剤は空気、酸
素、酸素濃度の高い空気（ｏｘｙｇｅｎ−ｅｎｒｉｃｈ
ｅｄ ａｉｒ）、または酸素を含んでいる他のガスなど
によって用意に得られる。酸素サプライ１４からの分離
された酸化剤の流れおよび図中参照符号２０で示された
燃焼チャンバにおける主全面炎を生成するために用いら
れる燃料サプライ１６からの導管または配管１７におけ
る燃料の流れはパイロットチャンバ１２に同軸状に設け
られた環状チャンバ２１などの従来より知られた予混合
チャンバ内で予混合される。燃料および酸化剤のかかる
予混合は燃焼チャンバの上流側端部領域の燃焼領域に導
入されると、燃料−酸化剤混合は燃焼し所望の仕事のた
めに使用されるべき熱エネルギーを発生する。燃焼の熱
生成物（ｈｏｔ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）は、燃焼チャンバ
１０の下流側領域に位置づけられた適当な吐出手段（図
示されていない）を経て燃焼チャンバ１０から吐出され
る。図１に示されているようにパイロットチャンバ１２
が設けられた燃焼システムの作動において、酸化剤サプ
ライ１４から、および燃料サプライ１６から導管または
配管１８における酸化剤および燃料の平衡（ｂａｌａｎ
ｃｅ）はパイロットチャンバ１２内で混合され、当該パ
イロットチャンバ１２から燃焼チャンバ１０内に連続的
に吐出され、加熱栓または火花点火手段（図示されてい
ない）などの適切な手段によって点火されると、安定し
た状態のパイロット炎２３を発生する。当該パイロット
炎は燃焼領域の下流側に拡がり、主全面炎２０を確立
し、維持する。通常、薄い予混合のばあい、予混合され
た燃料−酸化剤の混合の燃焼は安定した燃焼を与えず、
完結的な圧縮波と周期的な熱発生とを形成する不安定な
燃焼を生成し、前面炎２０をして燃焼領域２２内で前後
に振動せしめる（図１の双方向の矢印を参照）。叙上の
とおり、圧縮波が酸化剤−燃料混合の燃焼によって生じ
た熱発生との同相の関係にあるとき、または実質的に同
相の関係であるとき、振動圧縮波はもっとも強くなるこ
とが決定される。図２において、曲線２４は不安定な燃
焼振動を行っている図１の如き燃焼圧縮波を示してい
る。前面波２０の振動は、伝達時間ｔ1が圧縮波と熱発
生の同相関係がたがいに接近するにつれて増加する振動
の振幅（曲線２４参照）を有する振動音響期間のある部
分であるときに発生する。
下で液体、気体および固体の炭化水素によって燃焼され
た燃焼チャンバ内で頻繁に存在する振動が、しばしば燃
焼システムの効率を有害に減少し、振動に誘導された振
動および周期的な減衰を惹起する燃焼チャンバに関連す
るさ種々の要素の寿命を著しく減少するような高い圧力
および振幅である。また、すでに指摘したとおり、化学
量論的に薄い予混合の使用によって炭化水素系燃料の燃
焼から環境に影響を及ぼす排気物質を減少する努力は不
安定な燃焼に誘導された好ましくない振動の形成に対し
ては信頼しうるものである。たとえば、図１および３に
示されるように、ガスタービンへの適用または蒸気発生
ボイラーにおいて用いられているような適切な形状およ
びタイプの燃焼チャンバ１０を組み込んだ燃焼システム
８にはパイロットチャンバ１２と、周囲の圧力下または
従来の圧縮機１４などによって供給される高圧下の酸化
剤サプライと、酸化剤サプライから燃焼チャンバおよび
パイロットチャンバ１２へ酸化剤を伝えるための関連の
導管または配管１５とが設けられている。この燃料は気
体、液体、固体またはこれらの適当な組み合わせなど如
何なる形態の炭化水素系の燃料でありうる。酸化剤は使
用された特定の燃料のための燃焼支持媒体でありうる。
たとえば炭化水素系燃料のばあい、酸化剤は空気、酸
素、酸素濃度の高い空気（ｏｘｙｇｅｎ−ｅｎｒｉｃｈ
ｅｄ ａｉｒ）、または酸素を含んでいる他のガスなど
によって用意に得られる。酸素サプライ１４からの分離
された酸化剤の流れおよび図中参照符号２０で示された
燃焼チャンバにおける主全面炎を生成するために用いら
れる燃料サプライ１６からの導管または配管１７におけ
る燃料の流れはパイロットチャンバ１２に同軸状に設け
られた環状チャンバ２１などの従来より知られた予混合
チャンバ内で予混合される。燃料および酸化剤のかかる
予混合は燃焼チャンバの上流側端部領域の燃焼領域に導
入されると、燃料−酸化剤混合は燃焼し所望の仕事のた
めに使用されるべき熱エネルギーを発生する。燃焼の熱
生成物（ｈｏｔ ｐｒｏｄｕｃｔｓ）は、燃焼チャンバ
１０の下流側領域に位置づけられた適当な吐出手段（図
示されていない）を経て燃焼チャンバ１０から吐出され
る。図１に示されているようにパイロットチャンバ１２
が設けられた燃焼システムの作動において、酸化剤サプ
ライ１４から、および燃料サプライ１６から導管または
配管１８における酸化剤および燃料の平衡（ｂａｌａｎ
ｃｅ）はパイロットチャンバ１２内で混合され、当該パ
イロットチャンバ１２から燃焼チャンバ１０内に連続的
に吐出され、加熱栓または火花点火手段（図示されてい
ない）などの適切な手段によって点火されると、安定し
た状態のパイロット炎２３を発生する。当該パイロット
炎は燃焼領域の下流側に拡がり、主全面炎２０を確立
し、維持する。通常、薄い予混合のばあい、予混合され
た燃料−酸化剤の混合の燃焼は安定した燃焼を与えず、
完結的な圧縮波と周期的な熱発生とを形成する不安定な
燃焼を生成し、前面炎２０をして燃焼領域２２内で前後
に振動せしめる（図１の双方向の矢印を参照）。叙上の
とおり、圧縮波が酸化剤−燃料混合の燃焼によって生じ
た熱発生との同相の関係にあるとき、または実質的に同
相の関係であるとき、振動圧縮波はもっとも強くなるこ
とが決定される。図２において、曲線２４は不安定な燃
焼振動を行っている図１の如き燃焼圧縮波を示してい
る。前面波２０の振動は、伝達時間ｔ1が圧縮波と熱発
生の同相関係がたがいに接近するにつれて増加する振動
の振幅（曲線２４参照）を有する振動音響期間のある部
分であるときに発生する。
【００１５】本発明によれば、燃焼チャンバ１０の燃焼
領域２２における振動の安定化は伝達時間ｔ1を増加
し、それによって圧力と熱発生のパラメータの結合を解
くために主前面炎２２を再構成したり再配置することに
よって達成される。この同相関係が変化されると（すわ
わち、解かれると）、振動の振幅は、圧縮波と周期的な
熱発生との同相関係の分離を増大させながら、縮分と振
動振幅とを増大させながら振動振幅が減少する。図３お
よび４に示された燃焼システムは、図１の燃焼システム
８に燃料サプライ１６からパイロットチャンバ１２への
パイロット燃料の間欠的または脈動する吐出のためのパ
イロット燃料制御システム２６をもちいることによって
変更されさている。制御システム２６は、迅速に駆動す
るオンオフ弁２７であって、パイロット燃料のパイロッ
トチャンバ１２への噴射または吐出を脈動させるための
適切なオンオフ制御によって作動されてなるオンオフ弁
２７を用いている。混合のためのパイロット酸化剤の流
れへのパイロット燃料のかかる周期的な噴射または妨害
は、パイロットチャンバから燃焼領域２２に順次充填さ
れた混合の不連続な充填または脈動（図３の参照符号２
３）を形成する。パイロット燃料−酸化剤の充填の噴射
は、燃焼領域２２内の化学的燃料の濃度のための当量比
を変化させ、前面炎２０を再構成し、燃焼チャンバ１０
のパイロットチャンバの端部から下流側に当該前面炎を
移動させ、図３に示されるような長い伝達時間ｔ1を生
じる。炎の再構成および再配置の度合いは、不連続なパ
イロット燃料−酸化剤充填の噴射の周波数、噴射の期
間、およびパイロット燃料−酸化剤の当量比に直接依存
している。
領域２２における振動の安定化は伝達時間ｔ1を増加
し、それによって圧力と熱発生のパラメータの結合を解
くために主前面炎２２を再構成したり再配置することに
よって達成される。この同相関係が変化されると（すわ
わち、解かれると）、振動の振幅は、圧縮波と周期的な
熱発生との同相関係の分離を増大させながら、縮分と振
動振幅とを増大させながら振動振幅が減少する。図３お
よび４に示された燃焼システムは、図１の燃焼システム
８に燃料サプライ１６からパイロットチャンバ１２への
パイロット燃料の間欠的または脈動する吐出のためのパ
イロット燃料制御システム２６をもちいることによって
変更されさている。制御システム２６は、迅速に駆動す
るオンオフ弁２７であって、パイロット燃料のパイロッ
トチャンバ１２への噴射または吐出を脈動させるための
適切なオンオフ制御によって作動されてなるオンオフ弁
２７を用いている。混合のためのパイロット酸化剤の流
れへのパイロット燃料のかかる周期的な噴射または妨害
は、パイロットチャンバから燃焼領域２２に順次充填さ
れた混合の不連続な充填または脈動（図３の参照符号２
３）を形成する。パイロット燃料−酸化剤の充填の噴射
は、燃焼領域２２内の化学的燃料の濃度のための当量比
を変化させ、前面炎２０を再構成し、燃焼チャンバ１０
のパイロットチャンバの端部から下流側に当該前面炎を
移動させ、図３に示されるような長い伝達時間ｔ1を生
じる。炎の再構成および再配置の度合いは、不連続なパ
イロット燃料−酸化剤充填の噴射の周波数、噴射の期
間、およびパイロット燃料−酸化剤の当量比に直接依存
している。
【００１６】燃焼領域２２内で起こる主炎の振動周波数
から独立した、かつ該主炎の振動周波数よりかなり低い
周波数で吐出される。本発明において、主炎が約２０〜
５０００Ｈｚの範囲で振動するばあい、パイロット炎は
主炎の振動周波数の約１．５倍未満に相当する確立され
た周波数、かつ約１Ｈｚないし２５００Ｈｚの周波数で
パイロット燃料がパイロットチャンバ１２に脈動して吐
出されるか、または間欠的に吐出される。燃焼システム
においては、燃焼圧縮振動が燃焼チャンバ内で約１５０
Ｈｚないし１２００Ｈｚの範囲の周波数で起こり、約１
０ないし５０Ｈｚ（好ましくは、１０ないし２０Ｈｚ）
の範囲の制御周波数でパイロット燃料（または酸化剤）
の脈動が、燃焼の振幅および周波数を満足のいくレベル
にまで有効に低減するために主炎を適切に再構成し再配
置する（図４の曲線３２参照）ように空気の存在下で炭
化水素系燃料によって燃焼されることが好ましい。本発
明の実施によって供される炎の振動の大きさは、燃焼シ
ステムの構成要素の構造的な損傷に関わる好ましくない
作動上の問題および（または）システムの燃焼効率の低
下を引き起こすことは少ない。約１Ｈｚないし２５００
Ｈｚの範囲の周波数でパイロット燃料のための酸化剤の
脈動、燃料および酸化剤の別々の流れ、またはパイロッ
ト燃料および酸化剤の予混合が、約２０ないし５０００
Ｈｚの範囲の周波数で不安定な燃焼に誘導される圧縮振
動を生じる燃焼チャンバ内の振動の圧力振幅を満足いく
程度に減少する。
から独立した、かつ該主炎の振動周波数よりかなり低い
周波数で吐出される。本発明において、主炎が約２０〜
５０００Ｈｚの範囲で振動するばあい、パイロット炎は
主炎の振動周波数の約１．５倍未満に相当する確立され
た周波数、かつ約１Ｈｚないし２５００Ｈｚの周波数で
パイロット燃料がパイロットチャンバ１２に脈動して吐
出されるか、または間欠的に吐出される。燃焼システム
においては、燃焼圧縮振動が燃焼チャンバ内で約１５０
Ｈｚないし１２００Ｈｚの範囲の周波数で起こり、約１
０ないし５０Ｈｚ（好ましくは、１０ないし２０Ｈｚ）
の範囲の制御周波数でパイロット燃料（または酸化剤）
の脈動が、燃焼の振幅および周波数を満足のいくレベル
にまで有効に低減するために主炎を適切に再構成し再配
置する（図４の曲線３２参照）ように空気の存在下で炭
化水素系燃料によって燃焼されることが好ましい。本発
明の実施によって供される炎の振動の大きさは、燃焼シ
ステムの構成要素の構造的な損傷に関わる好ましくない
作動上の問題および（または）システムの燃焼効率の低
下を引き起こすことは少ない。約１Ｈｚないし２５００
Ｈｚの範囲の周波数でパイロット燃料のための酸化剤の
脈動、燃料および酸化剤の別々の流れ、またはパイロッ
ト燃料および酸化剤の予混合が、約２０ないし５０００
Ｈｚの範囲の周波数で不安定な燃焼に誘導される圧縮振
動を生じる燃焼チャンバ内の振動の圧力振幅を満足いく
程度に減少する。
【００１７】燃焼チャンバ内に導入された主燃料−酸化
剤混合の燃料と酸化剤の比率は、化学量論比未満ないし
かつこれを超えない範囲（すなわち、燃料対酸化剤当量
比が１未満ないし１を超えない範囲）でありうる。不連
続なパイロット炎を確立するために用いられる燃料と酸
化剤の混合中の燃料対酸化剤当量比は、本発明を満足い
く程度に実施するために１未満ないし１を超えない範囲
でありうる。しかしながら、燃料および酸化剤の不連続
な充填または混合の燃焼によって生じたパイロット炎の
２次的な熱エネルギーがこれらの充填における燃料の容
積に直接依存しているので、燃焼チャンバへのパイロッ
ト燃料および酸化剤の不連続な充填の導入のあいだの充
分な時間間隔を維持しながら振動炎の所望の再構成を行
うために充分な２次的熱エネルギーが費やされることを
保証するために、パイロット炎の充填内の燃料と酸化剤
との当量比は、１を超えることが好ましい。
剤混合の燃料と酸化剤の比率は、化学量論比未満ないし
かつこれを超えない範囲（すなわち、燃料対酸化剤当量
比が１未満ないし１を超えない範囲）でありうる。不連
続なパイロット炎を確立するために用いられる燃料と酸
化剤の混合中の燃料対酸化剤当量比は、本発明を満足い
く程度に実施するために１未満ないし１を超えない範囲
でありうる。しかしながら、燃料および酸化剤の不連続
な充填または混合の燃焼によって生じたパイロット炎の
２次的な熱エネルギーがこれらの充填における燃料の容
積に直接依存しているので、燃焼チャンバへのパイロッ
ト燃料および酸化剤の不連続な充填の導入のあいだの充
分な時間間隔を維持しながら振動炎の所望の再構成を行
うために充分な２次的熱エネルギーが費やされることを
保証するために、パイロット炎の充填内の燃料と酸化剤
との当量比は、１を超えることが好ましい。
【００１８】本発明によれば、燃焼チャンバ１０に導入
される全燃料の約２ないし２０％が、たがいに離間され
た濃−燃料（ｆｕｅｌ−ｒｉｃｈ）の一連のパイロット
全面炎２３を確立するのに充分な噴射期間でもってパイ
ロットチャンバ１２内に周期的に充填される（図３参
照）。当該一連の全面炎は燃焼チャンバ１０内で主前面
炎２０の再構成と振動圧縮の安定化とを実現する。たと
えば、主燃料が薄い予混合または化学量論的な燃焼に要
求される比率での燃料と酸化剤との当量比（たとえば
０．７５）である典型的な燃焼システムのばあい、約
０．８３の当量比の薄い予混合として全体または組み合
わされた燃料−酸化剤の比率を維持しつつ濃−燃料パイ
ロット前面炎を与えるために、パイロット燃料が約２．
２４の当量比で噴射されることができる。
される全燃料の約２ないし２０％が、たがいに離間され
た濃−燃料（ｆｕｅｌ−ｒｉｃｈ）の一連のパイロット
全面炎２３を確立するのに充分な噴射期間でもってパイ
ロットチャンバ１２内に周期的に充填される（図３参
照）。当該一連の全面炎は燃焼チャンバ１０内で主前面
炎２０の再構成と振動圧縮の安定化とを実現する。たと
えば、主燃料が薄い予混合または化学量論的な燃焼に要
求される比率での燃料と酸化剤との当量比（たとえば
０．７５）である典型的な燃焼システムのばあい、約
０．８３の当量比の薄い予混合として全体または組み合
わされた燃料−酸化剤の比率を維持しつつ濃−燃料パイ
ロット前面炎を与えるために、パイロット燃料が約２．
２４の当量比で噴射されることができる。
【００１９】パイロット炎の脈動の期間およびパイロッ
ト燃料−酸化剤混合の当量比が主前面炎の再構成に直接
的な影響を有しており、かつ燃焼チャンバ手段へのパイ
ロット燃料および酸化剤の混合の脈動が、振動炎を再配
置するために燃焼チャンバ内で不連続なパイロット炎が
相互作用し、振動炎を有効に再構成するために適切な熱
エネルギーを居窮することを保証するに充分な期間をも
つものでなけれならない点で本発明にはかなり重要であ
る。約１ないし２５００Ｈｚの範囲の速度で脈動される
パイロット前面炎のばあい、約１５０ないし１２００Ｈ
ｚの範囲の燃焼振動の制御のために、約０．５ないし
２．５（好ましくは約０．６ないし２．０）の範囲の当
量比、および約１．０ミリ秒ないし制御周波数期間の約
１．５倍に相当する時間（好ましくは約１．０ないし２
０ミリ秒の範囲）の期間のあいだ続くように時間が設定
された燃料噴射のパルスを有するパイロット燃料−酸化
剤充填を使用して用いられるとき、不連続なパイロット
前面炎の脈動は、圧縮波から熱パルスを有効に分離する
ために主前面炎２０を再構成し、移動するために充分な
期間のあいだ存在する。制御周波数の前記範囲について
は、パイロット燃料の噴射時間は叙上の範囲の下端領域
から増加し、パイロット燃料−酸化剤の当量比について
は叙上の範囲から減少する。
ト燃料−酸化剤混合の当量比が主前面炎の再構成に直接
的な影響を有しており、かつ燃焼チャンバ手段へのパイ
ロット燃料および酸化剤の混合の脈動が、振動炎を再配
置するために燃焼チャンバ内で不連続なパイロット炎が
相互作用し、振動炎を有効に再構成するために適切な熱
エネルギーを居窮することを保証するに充分な期間をも
つものでなけれならない点で本発明にはかなり重要であ
る。約１ないし２５００Ｈｚの範囲の速度で脈動される
パイロット前面炎のばあい、約１５０ないし１２００Ｈ
ｚの範囲の燃焼振動の制御のために、約０．５ないし
２．５（好ましくは約０．６ないし２．０）の範囲の当
量比、および約１．０ミリ秒ないし制御周波数期間の約
１．５倍に相当する時間（好ましくは約１．０ないし２
０ミリ秒の範囲）の期間のあいだ続くように時間が設定
された燃料噴射のパルスを有するパイロット燃料−酸化
剤充填を使用して用いられるとき、不連続なパイロット
前面炎の脈動は、圧縮波から熱パルスを有効に分離する
ために主前面炎２０を再構成し、移動するために充分な
期間のあいだ存在する。制御周波数の前記範囲について
は、パイロット燃料の噴射時間は叙上の範囲の下端領域
から増加し、パイロット燃料−酸化剤の当量比について
は叙上の範囲から減少する。
【００２０】図５には、燃料が配管３８およびスプレー
リング３９を経て混合チャンバ３６に吐出される圧縮機
（図示されていない）などの適当な圧力発生源から大気
圧下または高圧下で供給された燃焼酸化剤を混合するた
めに同軸状に予混合チャンバ３６が設けられた燃焼チャ
ンバ３４と組み合わされた本発明のシステムが示されて
いる。また燃焼チャンバ３４には混合チャンバ３６内に
同軸状に位置づけられ、燃焼チャンバ３４の端部領域の
１つと連通しているパイロットチャンバ４０が設けられ
ている。燃料−酸化剤の燃焼から生じる排気ガスは、通
常、燃料−酸化剤混合チャンバ３６に対向する端部領域
の開口から吐出される。従来の薄い混合作動において約
２ないし２０％の容量が運搬されているパイロット燃料
は、配管４２を経て導入され、パイロット炎４４を確立
するために燃焼酸化剤の一部と予混合される。もしこの
パイロット炎が、主炎の燃焼振動の約１．５倍より高い
周波数で吐出される従来の流れまたは脈動のような連続
的な流れまたは妨害のない流れとしてパイロットチャン
バ４０に吐出されるならば、主燃料および酸化剤ならび
にパイロット炎の混合の燃焼は図１および２に示される
ように、低い制御周波数を用いて、パイロット燃料の混
合および主燃料の混合の燃焼によって生じた熱発生との
圧縮波の期待される同相関係に依存するときにえられる
振幅および圧力より実質的に大きい振動の振幅および圧
力を有する不安定な振動炎を形成することが期待され
る。選択された制御周波数および期間でのパイロット燃
料のパイロットチャンバへの噴射または導入の選択的な
妨害または脈動は、主前面炎４６を予混合チャンバ３６
からさらに下流側の音響的な結合が起こる領域の外側の
新しい位置４６ａに有効に移動するために適切な燃料フ
ロー制御装置をさいようすることによって達成される。
パイロット燃料の周期的な吐出または噴射の制御は燃料
用配管４２におけるインジェクタ（ｉｎｊｅｃｔｏｒ）
またはバルブに連結された電子式ソレノイド４８によっ
てなされる。迅速にオン／オフ作動しうるロータリー式
バルブ、ボール弁などの適切なオン／オフバルブは、本
発明の使用のために満足できる。また所望により、パイ
ロットチャンバ内で燃料を脈動させるために流体素子が
使用されうる。燃焼の不安定のうまく制御することに関
する主な点はパイロット燃料および酸化剤混合の当量比
の周期的変化である。適用によっては、燃焼チャンバ内
のある振動レベルが許されたりさらに望まれたりするか
もしれない。このように本発明は、制御された方法によ
る所望のレベルで振動を減少し、維持するために用いら
れる。
リング３９を経て混合チャンバ３６に吐出される圧縮機
（図示されていない）などの適当な圧力発生源から大気
圧下または高圧下で供給された燃焼酸化剤を混合するた
めに同軸状に予混合チャンバ３６が設けられた燃焼チャ
ンバ３４と組み合わされた本発明のシステムが示されて
いる。また燃焼チャンバ３４には混合チャンバ３６内に
同軸状に位置づけられ、燃焼チャンバ３４の端部領域の
１つと連通しているパイロットチャンバ４０が設けられ
ている。燃料−酸化剤の燃焼から生じる排気ガスは、通
常、燃料−酸化剤混合チャンバ３６に対向する端部領域
の開口から吐出される。従来の薄い混合作動において約
２ないし２０％の容量が運搬されているパイロット燃料
は、配管４２を経て導入され、パイロット炎４４を確立
するために燃焼酸化剤の一部と予混合される。もしこの
パイロット炎が、主炎の燃焼振動の約１．５倍より高い
周波数で吐出される従来の流れまたは脈動のような連続
的な流れまたは妨害のない流れとしてパイロットチャン
バ４０に吐出されるならば、主燃料および酸化剤ならび
にパイロット炎の混合の燃焼は図１および２に示される
ように、低い制御周波数を用いて、パイロット燃料の混
合および主燃料の混合の燃焼によって生じた熱発生との
圧縮波の期待される同相関係に依存するときにえられる
振幅および圧力より実質的に大きい振動の振幅および圧
力を有する不安定な振動炎を形成することが期待され
る。選択された制御周波数および期間でのパイロット燃
料のパイロットチャンバへの噴射または導入の選択的な
妨害または脈動は、主前面炎４６を予混合チャンバ３６
からさらに下流側の音響的な結合が起こる領域の外側の
新しい位置４６ａに有効に移動するために適切な燃料フ
ロー制御装置をさいようすることによって達成される。
パイロット燃料の周期的な吐出または噴射の制御は燃料
用配管４２におけるインジェクタ（ｉｎｊｅｃｔｏｒ）
またはバルブに連結された電子式ソレノイド４８によっ
てなされる。迅速にオン／オフ作動しうるロータリー式
バルブ、ボール弁などの適切なオン／オフバルブは、本
発明の使用のために満足できる。また所望により、パイ
ロットチャンバ内で燃料を脈動させるために流体素子が
使用されうる。燃焼の不安定のうまく制御することに関
する主な点はパイロット燃料および酸化剤混合の当量比
の周期的変化である。適用によっては、燃焼チャンバ内
のある振動レベルが許されたりさらに望まれたりするか
もしれない。このように本発明は、制御された方法によ
る所望のレベルで振動を減少し、維持するために用いら
れる。
【００２１】図６は、パイロット燃料フロー制御装置の
周期的作動およびパイロット燃料噴射の周期的作動の期
間の制御が図５の燃焼チャンバ３４との組み合わせにお
いて開ループ制御システム５１を採用することによって
容易になしうる。開ループ制御システム５１は、ソレノ
イド４８と、パイロット燃料用配管４２のインジェクタ
５０から構成される。叙上の所要の範囲の周波数および
期間発生された作動信号は、従来の可変周波数信号発生
器５２を用いるなどの適当な方法で供給される。かかる
信号はライン５４を経て、ソレノイド４８および関連の
燃料噴射器５０の周期的な動作をなさしめるために用い
られるソレノイド制御または駆動回路５６に伝達され
る。所望の周波数および期間で燃料を脈動するための信
号発生器５２の動作は、燃焼チャンバ３４に連結され、
配管６０に接続された圧力応答ダイアフラムなどの適当
な読みだし装置または単純な振動検知器５８によって燃
焼チャンバ内の高い圧縮振動の存在に気付くと人間（操
作者）により手動で達成される。なお、要すれば、振動
検知器は従来のオシロスコープなどの振動表示装置６２
に適当な増幅装置を含んでいてもよい。操作者は可変周
波数信号発生器５２の動作をマニュアルで制御するため
に振動表示装置６２からの読みだし装置を用いてもよ
い。そのかわりに、パイロット燃料パルスの周波数の制
御はプログラムされたレベルでパイロット燃料の噴射の
所望の周波数および期間で信号発生器５２を駆動するた
めにライン６６を経て対数を与えるためのコンピュータ
６４内で振動表示装置６２からの信号を使用して達成さ
れうる。
周期的作動およびパイロット燃料噴射の周期的作動の期
間の制御が図５の燃焼チャンバ３４との組み合わせにお
いて開ループ制御システム５１を採用することによって
容易になしうる。開ループ制御システム５１は、ソレノ
イド４８と、パイロット燃料用配管４２のインジェクタ
５０から構成される。叙上の所要の範囲の周波数および
期間発生された作動信号は、従来の可変周波数信号発生
器５２を用いるなどの適当な方法で供給される。かかる
信号はライン５４を経て、ソレノイド４８および関連の
燃料噴射器５０の周期的な動作をなさしめるために用い
られるソレノイド制御または駆動回路５６に伝達され
る。所望の周波数および期間で燃料を脈動するための信
号発生器５２の動作は、燃焼チャンバ３４に連結され、
配管６０に接続された圧力応答ダイアフラムなどの適当
な読みだし装置または単純な振動検知器５８によって燃
焼チャンバ内の高い圧縮振動の存在に気付くと人間（操
作者）により手動で達成される。なお、要すれば、振動
検知器は従来のオシロスコープなどの振動表示装置６２
に適当な増幅装置を含んでいてもよい。操作者は可変周
波数信号発生器５２の動作をマニュアルで制御するため
に振動表示装置６２からの読みだし装置を用いてもよ
い。そのかわりに、パイロット燃料パルスの周波数の制
御はプログラムされたレベルでパイロット燃料の噴射の
所望の周波数および期間で信号発生器５２を駆動するた
めにライン６６を経て対数を与えるためのコンピュータ
６４内で振動表示装置６２からの信号を使用して達成さ
れうる。
【００２２】図７には本発明のさらにたの実施の態様が
示されている。この実施の態様において、パイロット炎
パルスの選択的な周期的妨害および形成がパイロット炎
よりはパイロット酸化剤の流れを脈動させることによっ
て実現されている。この実施の態様のばあい、単純なオ
ン／オフバルブ６８がバルブコントロール７２の使用に
よってもたらされるために吐出ライン７０に示されてい
る。当該バルブコントロール７２は図３におけるパイロ
ット燃料制御２６に類似した機能を果たしており、脈動
したパイロット炎はパイロット前面炎を脈動することに
よって達成された燃焼チャンバ３４内の前面炎振動の振
幅において実質的に同じ減少を達成するために充分な周
波数および期間で進む。またこの実施の態様においてパ
イロット燃料は、パイロットチャンバ内の酸化剤と燃料
の所望の当量比を与えるために、パイロット酸化剤と共
同して周期的に妨害されるか、またはパイロットチャン
バに連続的に吐出されることができる。
示されている。この実施の態様において、パイロット炎
パルスの選択的な周期的妨害および形成がパイロット炎
よりはパイロット酸化剤の流れを脈動させることによっ
て実現されている。この実施の態様のばあい、単純なオ
ン／オフバルブ６８がバルブコントロール７２の使用に
よってもたらされるために吐出ライン７０に示されてい
る。当該バルブコントロール７２は図３におけるパイロ
ット燃料制御２６に類似した機能を果たしており、脈動
したパイロット炎はパイロット前面炎を脈動することに
よって達成された燃焼チャンバ３４内の前面炎振動の振
幅において実質的に同じ減少を達成するために充分な周
波数および期間で進む。またこの実施の態様においてパ
イロット燃料は、パイロットチャンバ内の酸化剤と燃料
の所望の当量比を与えるために、パイロット酸化剤と共
同して周期的に妨害されるか、またはパイロットチャン
バに連続的に吐出されることができる。
【００２３】好結果をあげている本発明の実施の態様
が、燃料および（または）酸化剤の脈動している充填を
吐出するか、または燃焼チャンバの上流側端部領域にそ
の予混合を直接を吐出し、その結果パイロットチャンバ
を使用することなく脈動パイロット炎を生成するような
補助燃料酸化剤吐出チューブを使用することによって実
施されうることは理解されるべきである。一般的に、本
発明の好ましい実施の態様が従来の燃焼システムにおけ
るが如く脈動するパイロット燃料または酸化剤が吐出さ
れうるパイロットチャンバの使用を含むことは単に便利
の良さの問題である。このように、叙上の説明は、パイ
ロットチャンバが燃焼チャンバとの関連で使用されてい
る燃焼システムに向けられているが、本発明の原理は、
脈動するパイロット前面炎が通常存在するような燃焼チ
ャンバの上流側領域内に、燃料および酸化剤の一部とパ
イロット燃料および酸化剤混合の燃焼によって生じた脈
動前面炎とを吐出することにより、パイロットチャンバ
が設けられていない燃焼チャンバとともに用いられる。
現在用いられているような実質的にすべての燃焼システ
ムは本発明の燃焼振動制御を組み込むことに容易に適合
されうることが期待される。本発明の燃焼振動圧縮を安
定化する装置および方法は、燃焼システム中の動的な圧
縮振動を容認しうるレベルにまで低減しうる有効かつコ
ストが高くない濃動的な制御を提供し、本発明の作動お
よび実施に利用される実質的にすべての装置が高温によ
る損傷を回避したり、高価な高温装置の使用を回避しう
るように高温燃焼チャンバから充分に離間して設けられ
ることは理解される。
が、燃料および（または）酸化剤の脈動している充填を
吐出するか、または燃焼チャンバの上流側端部領域にそ
の予混合を直接を吐出し、その結果パイロットチャンバ
を使用することなく脈動パイロット炎を生成するような
補助燃料酸化剤吐出チューブを使用することによって実
施されうることは理解されるべきである。一般的に、本
発明の好ましい実施の態様が従来の燃焼システムにおけ
るが如く脈動するパイロット燃料または酸化剤が吐出さ
れうるパイロットチャンバの使用を含むことは単に便利
の良さの問題である。このように、叙上の説明は、パイ
ロットチャンバが燃焼チャンバとの関連で使用されてい
る燃焼システムに向けられているが、本発明の原理は、
脈動するパイロット前面炎が通常存在するような燃焼チ
ャンバの上流側領域内に、燃料および酸化剤の一部とパ
イロット燃料および酸化剤混合の燃焼によって生じた脈
動前面炎とを吐出することにより、パイロットチャンバ
が設けられていない燃焼チャンバとともに用いられる。
現在用いられているような実質的にすべての燃焼システ
ムは本発明の燃焼振動制御を組み込むことに容易に適合
されうることが期待される。本発明の燃焼振動圧縮を安
定化する装置および方法は、燃焼システム中の動的な圧
縮振動を容認しうるレベルにまで低減しうる有効かつコ
ストが高くない濃動的な制御を提供し、本発明の作動お
よび実施に利用される実質的にすべての装置が高温によ
る損傷を回避したり、高価な高温装置の使用を回避しう
るように高温燃焼チャンバから充分に離間して設けられ
ることは理解される。
【００２４】
【発明の効果】本発明の装置によれば、燃焼チャンバ内
の圧力および振動を有効に低減することができる。
の圧力および振動を有効に低減することができる。
【図１】燃焼チャンバ内の不安定な燃焼に誘導される振
動を示す従来の燃焼システムの概略図である。
動を示す従来の燃焼システムの概略図である。
【図２】図１の燃焼システムにおいて不安定な燃焼に誘
導される振動をしつつ作動する燃焼チャンバ内で発生す
る動的な圧縮振動を示すグラフである。
導される振動をしつつ作動する燃焼チャンバ内で発生す
る動的な圧縮振動を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態に係わる燃焼システムの示
す概略図である。
す概略図である。
【図４】図３の燃焼システムに本発明の燃焼器振動圧縮
安定機構が設けられたとき高振幅圧縮振動の減少を示し
ているグラフである。
安定機構が設けられたとき高振幅圧縮振動の減少を示し
ているグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係わる燃焼システムの一
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係わる燃焼システム
であり、本発明の振幅圧縮振動を減少するために選択さ
れた期間のあいだパイロットチャンバへの燃料を脈動す
る開ループ制御配列が設けられてなる燃焼システムの示
す概略図である。
であり、本発明の振幅圧縮振動を減少するために選択さ
れた期間のあいだパイロットチャンバへの燃料を脈動す
る開ループ制御配列が設けられてなる燃焼システムの示
す概略図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態に係わる燃焼シ
ステムの一例を示す斜視図である。
ステムの一例を示す斜視図である。
８ 燃焼システム １０ 燃焼チャンバ １２ パイロットチャンバ １４ 酸化剤サプライ １６ 燃料サプライ ２０ 前面炎 ２２ 燃焼領域 ２３ パイロット炎
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョージ エイ リチャーズ アメリカ合衆国、26505 ウェストバージ ニア州、モーガンタウン、オーク ストリ ート 2093 (72)発明者 ムイ−トン ジョセフ イップ アメリカ合衆国、26505 ウェストバージ ニア州、モーガンタウン、ウッドヘイブン ドライブ 1286 (72)発明者 エドワード エイチ ロービー アメリカ合衆国、26505 ウェストバージ ニア州、ウェストオーバー、フェアモア ドライブ 56 (72)発明者 スコット アール カリー アメリカ合衆国、26505 ウェストバージ ニア州、モーガンタウン、スチュワート ストリート 930、アパートメント ２ (72)発明者 リチャード イー アディス アメリカ合衆国、15478 ペンシルベニア 州、スミスフィールド、アールディー １、ボックス 388
Claims (1)
- 【請求項１】 対向した端部領域を備えた燃焼領域を有
する燃焼チャンバと、燃料および酸化剤の第１の混合を
前記燃焼チャンバの端部領域に導入するためのための手
段とからなり、前記燃料および酸化剤の混合物が、振動
の振幅を前記燃料および酸化剤の混合物中の燃料の燃焼
によって発生した圧縮波の同相関係の程度に依存させな
がら前記燃焼チャンバ内で動的な圧縮振動の形成をなさ
しめるために前記対向した端部領域のあいだの位置にお
ける燃焼領域内で振動する炎を形成してなる、燃焼シス
テム内で不安定な振動を発生する燃焼の能動的な制御の
ための改良された装置であって、前記燃焼チャンバの端
部領域の１つで燃焼チャンバと連通するチャンバ手段、
前記燃焼チャンバの端部領域の１つの燃焼領域において
パイロット炎を発生するために第２の混合を形成するた
めに燃料および酸化剤の流れの少なくとも１つに導入す
るために前記チャンバ手段および燃焼チャンバの１つと
連結された燃料供給手段および酸化剤供給手段、および
個々に不連続な第２の混合を形成するために前記チャン
バ手段および燃焼チャンバの少なくとも１つに燃料およ
び酸化剤の少なくとも１つの流れを間欠的および連続的
に妨害し、かつ、確立するために選択された周波数およ
び期間で前記燃料供給手段からの燃料および前記酸化剤
供給手段からの酸化剤からチャンバ手段への流れの少な
くとも１つを間欠的に妨害する流れ制御手段からなり、
前記燃焼領域で振動する炎との接触のために燃焼領域内
で脈動するパイロット炎を発生し、前記周波数および期
間が、第２の混合に振動する炎を再構成せしむる充分な
熱エネルギーを与え、これによって周期的な熱の放出を
前記圧縮振動の振幅を減少させるためにその同相関係か
らずらしてそれぞれの圧縮波の位相関係を変化させる、
前記燃焼チャンバ内の圧縮振動の振幅を減少するための
燃焼器内の圧縮振動を安定させる手段からなることを特
徴とする改良された装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US545995P | 1995-10-13 | 1995-10-13 | |
| US08/644,609 US5791889A (en) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | Combustor oscillating pressure stabilization and method |
| US60/005,459 | 1996-04-26 | ||
| US08/644,609 | 1996-04-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133309A true JPH09133309A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=26674385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8270206A Pending JPH09133309A (ja) | 1995-10-13 | 1996-10-11 | 燃焼器内の圧縮振動を安定させるための装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09133309A (ja) |
| CA (1) | CA2187255A1 (ja) |
| DE (1) | DE19641843A1 (ja) |
| FR (1) | FR2739913B1 (ja) |
| GB (1) | GB2306216B (ja) |
| IT (1) | IT1287801B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169084A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | 予混合式燃焼器における逆火状態を軽減するためのシステム及び方法 |
| JP2016527439A (ja) * | 2013-07-30 | 2016-09-08 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を備えたガスタービンエンジンにおける燃焼及びエミッションを制御するシステム及び方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19636093B4 (de) * | 1996-09-05 | 2004-07-29 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur akustischen Modulation einer von einem Hybridbrenner erzeugten Flamme |
| EP0926325A3 (en) * | 1997-12-23 | 2001-04-25 | United Technologies Corporation | Apparatus for use with a liquid fuelled combustor |
| US6560967B1 (en) * | 1998-05-29 | 2003-05-13 | Jeffrey Mark Cohen | Method and apparatus for use with a gas fueled combustor |
| DE10056124A1 (de) | 2000-11-13 | 2002-05-23 | Alstom Switzerland Ltd | Brennersystem mit gestufter Brennstoff-Eindüsung und Verfahren zum Betrieb |
| DE10257275A1 (de) * | 2002-12-07 | 2004-06-24 | Alstom Technology Ltd | Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung thermoakustischer Schwingungen in Verbrennungssystemen |
| DE102008033096A1 (de) * | 2008-07-15 | 2010-02-11 | Uhde Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Zünden und zum Betrieb von Brennern bei der Vergasung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe |
| AT516424B1 (de) * | 2014-10-27 | 2020-04-15 | Dr Fabrice Louis Michel Giuliani | Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Flamme |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1335004A (fr) * | 1962-06-09 | 1963-08-16 | Snecma | Générateur de gaz à écoulement non homogène |
| DE4040745A1 (de) * | 1990-01-02 | 1991-07-04 | Gen Electric | Aktive regelung von durch verbrennung hervorgerufene instabilitaeten |
| US5428951A (en) * | 1993-08-16 | 1995-07-04 | Wilson; Kenneth | Method and apparatus for active control of combustion devices |
| DE4339094A1 (de) * | 1993-11-16 | 1995-05-18 | Abb Management Ag | Verfahren zur Dämpfung von thermoakustischen Schwingungen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
-
1996
- 1996-10-07 CA CA002187255A patent/CA2187255A1/en not_active Abandoned
- 1996-10-07 GB GB9620910A patent/GB2306216B/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-10-09 IT IT96GE000088A patent/IT1287801B1/it active IP Right Grant
- 1996-10-10 DE DE19641843A patent/DE19641843A1/de not_active Withdrawn
- 1996-10-11 JP JP8270206A patent/JPH09133309A/ja active Pending
- 1996-10-11 FR FR9612455A patent/FR2739913B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010169084A (ja) * | 2009-01-21 | 2010-08-05 | General Electric Co <Ge> | 予混合式燃焼器における逆火状態を軽減するためのシステム及び方法 |
| JP2016527439A (ja) * | 2013-07-30 | 2016-09-08 | エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー | 排気ガス再循環を備えたガスタービンエンジンにおける燃焼及びエミッションを制御するシステム及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2187255A1 (en) | 1997-04-14 |
| ITGE960088A0 (it) | 1996-10-09 |
| IT1287801B1 (it) | 1998-08-18 |
| FR2739913B1 (fr) | 1998-12-24 |
| GB9620910D0 (en) | 1996-11-27 |
| GB2306216A (en) | 1997-04-30 |
| FR2739913A1 (fr) | 1997-04-18 |
| DE19641843A1 (de) | 1997-04-17 |
| ITGE960088A1 (it) | 1998-04-09 |
| GB2306216B (en) | 1997-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5791889A (en) | Combustor oscillating pressure stabilization and method | |
| US5809769A (en) | Combustor oscillation attenuation via the control of fuel-supply line dynamics | |
| US5428951A (en) | Method and apparatus for active control of combustion devices | |
| US6554607B1 (en) | Combustion-driven jet actuator | |
| US7363756B2 (en) | Method for combustion of a fuel | |
| EP0602942A1 (en) | Pulsed fuel injection system for reducing NOx emissions | |
| CN105899879B (zh) | 燃料喷射喷嘴、燃料喷射模块以及燃气轮机 | |
| JP2009133220A (ja) | 燃焼装置，燃焼装置の改造方法及び燃焼装置の燃料噴射方法 | |
| GB2233438A (en) | Pulse combustion device | |
| JP2013040756A (ja) | プレナムを備えるパルス爆発燃焼器 | |
| JPH09133309A (ja) | 燃焼器内の圧縮振動を安定させるための装置 | |
| EP1030112A1 (en) | Combustor tuning | |
| US6058709A (en) | Dynamically balanced fuel nozzle and method of operation | |
| JPH08285240A (ja) | 予混合式燃焼器のパイロットバーナ用燃料ノズル | |
| EP1331447B1 (en) | Fluidic control of fuel flow | |
| US5361710A (en) | Method and apparatus for the active control of a compact waste incinerator | |
| EP0643267A4 (en) | PROCESS FOR COMBUSTING A GAS PREMIX AND BURNER DESIGNED FOR THIS PURPOSE. | |
| CA2394694A1 (en) | Pilot nozzle of gas turbine combustor | |
| JPH07139738A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| Richards et al. | Combustion oscillation control by cyclic fuel injection | |
| JP2001289441A (ja) | ガスタービン燃焼器 | |
| Yu et al. | Active combustion control in a liquid-fueled dump combustor | |
| JP3817625B2 (ja) | バーナ装置 | |
| EP2593720A2 (en) | A burner for a gas combustor and a method of operating the burner thereof | |
| KR101942001B1 (ko) | 주파수 가변형 연소기 |