200907253 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種生成衝擊波之喷射燃燒器。 【先前技術】 先前存在一種喷射燃燒器，其係將液體燃料自燃料注 入口以高溫高速注入至燃燒室内以使其氣化後，點燃該已 氣化之燃料，使之於高溫高壓狀態下自喷出口喷出而作為 衝擊波。於此種喷射燃燒器中，燃燒筒會因燃料之燃燒而 達到高溫。因此，將燃燒筒設為多筒結構，並於外筒與内 筒之間設置冷卻水或冷卻空氣等冷媒用之流路，藉由使該 等冷媒於上述流路中流動而對燃燒筒進行冷卻（例如，參 照非專利文獻1)。 [非專利文獻1]島田荘平“火焰喷射工程學入門”， 初版，產業圖書股份有限公司1995年4月3日第2-3頁。 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，由於外筒與内筒之間存在溫度差，故於燃燒時， 内筒之膨脹大於外筒之膨脹。因此，若反覆加熱與冷卻， 則有時會於内筒與外筒之接合部產生裂縫，或產生變形。 本發明之課題在於提供一種可減小因反覆加熱與冷卻 而引起構成構件劣化的噴射燃燒器。 [解決問題之技術手段] 6 200907253 為了解決上述課題，本發明提供一種喷射燃燒器，其 特徵在於包括：於内部具有燃燒室之内筒；底端構件，其 安裝於上述内筒之一端，並且安裝有燃料注入機構、渦流 產生機構及點火機構，該燃料注入機構用於將燃料注入至 該燃燒室，該渦流產生機構用於將空氣混合至由該燃料注 入機構所注入之燃料中，以產生旋渦狀之混合氣體，該點 火機構用於點燃該漩渦狀之混合氣體；迴旋流產生機構， 其使該已點燃之混合氣體進一步迴旋，不斷攪拌空氣並將 混合氣體送出至該内筒另一端；前端構件，其安裝於該内 筒另一端，並且設置有將該内筒内已燃燃料高壓喷出之喷 出口；及外筒，其隔開固定間隙而覆蓋該内筒之外周，並 且一端安裝於該内筒之一端，而另一端安裝於上述内筒之 另一端，由上述間隙構成冷媒用流路；且於上述外筒一端 與上述内筒一端之間、或者於上述外筒另一端與該内筒另 一端之間的至少一者中，配置有可於長度方向伸縮之伸縮 構件。 若於燃燒室中進行燃料之燃燒，則内筒會達到高溫， 從而於内筒與外筒之間產生溫度差。此時，於長度方向上， 内筒之伸展大於外筒之伸展。然而，根據本發明，於外筒 一端與内筒一端之間、或於外筒另一端與内筒另一端之間 的至少一者中，配置有可於長度方向伸縮之伸縮構件。因 此，可藉由伸縮構件的伸展來吸收内筒之伸展與外筒之伸 展的差異，使得外筒與内筒之固定部上不會施加有過度之 應力，從而防止劣化或破損。再者，於該喷射燃燒器中， 7 200907253 該伸縮構件亦可為蛇腹狀構件。 俜二、於該内筒與該外筒之間具備中間筒，該中門* 層，於該内筒外周面設置;^ = 成兩 内筒溫度與該中間^产相门螺旋狀之葉片部’於該 二:端部呈現不與該中間筒内表面接觸之狀離，：4: -自該内筒外周面至該直徑方具^片 筒外周面與該中間筒内周面之間距離的-+JL内 於中=二筒内進行燃燒，則内筒會達到高溫，因而相較 =間同内同於直徑方向上膨脹變大。此時，當内筒盘中 =同之溫度差較小而兩者間膨脹率之差較小時，内筒之 現不與中間筒内周面接觸之狀態。然而，若内筒盘 =同之溫度讀大而兩者間膨脹率之差變大 片部自内筒外周面至直徑方向端部為止的長度，係内筒= =面與中間筒内周面之間距離的—半以上，因此葉片部盥 中間筒内周面相抵接。藉此，由中間筒自外側擠壓内筒，、 從而防止内筒之過度變形。 又，該内筒、該底端構件、該前端構件、該外筒係以 相對於彼此可更換之方式而組裝。藉此，當—個構成構件 破損時，可僅僅更換該破損之部分，從而使得破損時之修 理成本低廉。 [發明之效果] 根據本發明’可提供—種能減小@反覆加熱與冷卻而 引起構成構件劣化之噴射燃燒器。 200907253 【實施方式】 以下’參照圖式等來對本發明之實施形態加以說明。 再者，於本說明書之說财，將喷射燃燒器丨之料斗注入 側稱為底端側，將喷出衝擊波之一側稱為前端側。 第-圖係本實施形態噴射燃燒器i之剖面圖。如圖所 示，喷射燃燒器1具有多筒構造，其具備：配置於最内側 之内筒10、配置於最外側之外筒20、及配置於内筒1〇與 外筒20間之中間筒30。 〃 喷射燃燒器1更具備：底端構件4〇，其安裝於内筒ι〇 之底端側，並且於軸線上設置有喷射器用開口部41 ;作為 迴方疋流產生機構之傾斜開口部15，其於内筒1〇之内周面 上開口’進-步迴旋已點燃之混合氣體，不㈣拌空氣並 將混合氣體送入前端侧；以及前端構件5〇，其安裝於内筒 10之前端側，並且設置有將内筒10内已燃燃料高壓喷: 之喷出口 51。 、 第二圖係内筒10之側面圖。如第一圖及第二圖所示， 内筒Μ具有葉片部11，該葉片部11#於内筒1〇外周面 上將較該外周面更向直徑方向外侧延伸特定高度之帶狀構 件捲繞成螺旋狀而形成。葉片部U係用於使内筒1〇與中 間筒30之間流動的空氣呈螺旋狀迴旋。葉片部I〗之言'声 (自内筒1。外周面至葉片部n於直徑方向上端部為 長度）係形成為如下所述之高度：當内筒1Q溫度與中間筒 30溫度相同時，該高度係自内筒1〇外周面至中間筒卯= 周面為止之距離的1/2以上，且中間筒3〇内周面與葉片部 200907253 11端部不相抵接。 此處’將某片部n之高度設為中間筒3G内周面與葉 :二部在溫度相同時不會相抵接的高度之理由如 內科二内间10内有燃燒氣體通過時，内筒10會過熱而使 中間筒30之間產生溫度差，且内筒1。之膨脹較 時’若中間筒3G内周面與葉片 一 並且1^者溫度差的上升，擠壓力會變得更強， 一旦該擠壓力變得過強’便有可能會導致中間筒別破損。 外月二：葉片部11高度設為中間筒3 0内周面與内筒1。 的距離1/2以上之— 才=守’葉片4 U前端與中間筒30内周面之間存在間隙， = 大’則隨著内筒10與中間筒3。間之溫度差 脹’一旦内筒10與中間陳膨 損，自便身有:^ 中門筒會變形。因此，當内筒1〇與 加ΐ中^溫度相同時，葉片部11之高度為自内筒ι〇外 周:為止之距離的1/2以上，當膨脹差 抵接’中間筒二卜葉:部11前端相 之膨脹。 4竪円疴10從而可抑制内筒10 m底端側設置有於直徑方向上延伸之凸緣部 下y二:15以貫通内筒1〇之方式而設置於如 p刀位於内筒1〇底端側，且較凸緣部12稍務 200907253 偏向前端。如第一圖及第二（a)圖所示，傾 於内筒1G長度方向剖面上，在自内们以卜周面朝向°=5 面之方向上，自底端側朝向前端側傾斜。又，如第— 圖所示’於與内筒10之軸線垂直之剖面上，該傾斜：口b) 15亦以相對於直徑方向而傾斜固定角度之方式而形成。其 原因在於，如此可使通過㈣1{)内部之下述遮合氣體迴 旋，不斷攪拌空氣並將混合氣體送入前端側。
底端構件40係於圓柱狀構件中設置有各種開口部之 構件。第三圖係自底端側觀察底端構件4〇時 / 闰抓一 > 』〜u祝圖。如 回不，底端構件40具備：喷射器用開口部41，其配置 有下述之喷射器42(顯示於第一圖中）；渦流產生部、43, 其將少量之高壓空氣混合至自喷射器42注入之燃料中，以 產生漩渦狀之混合氣體；以及火星塞用開口部佔，其配置 有用於點燃該漩渦狀之混合氣體之火星塞44 (顯示於第一 =中又’如第-圖所示，於底端構件4〇之前端側設置 有凸緣部46，且凸緣部46與該内筒10之凸緣部12藉由 螺检而連接。 如第-圖及第三圖所示’喷射器用開口部41自底端侧 起具備：第—開口部41a，其用來插人用於安裝燃料供給 一噴嘴之贺射器42的凸緣部42a;第二開口部41b，其直 徑小於第—開口部41a之直徑；第三開口部41。，其錄 大於第二開σ部41b之直徑；以及第四開口部41d，其具 有直匕自第二開口部41c前端逐步變大之圓錐形内表面。 再者’該第四開口部41d内部成為第一燃燒室47，且内筒 11 200907253 10内部成為第二燃燒室13。 又，火星塞用開口部45被設置為由底端構件40外周 面朝向第-燃燒室47能傾斜地安裝火星塞的方式。渦流產 土部43以自底端構件4〇外周面開口至第三開口部方式而 ，置、，該麟產生部43連接於壓縮機，以使少量之高壓空 乱自渴机產生部43流入至第三開口部41c。如第三圖所 示，渦流產生部43於與軸線方向垂直之剖面上，傾斜於直 而配置。藉由以上述方式配置，當繼氣自渦流 、生。卩43流入時，可使已霧化之燃料與空氣混合而產生旋 涡狀之混合氣體流。 —進而，於底端構件40中，沿長度方向而設置有：用於 如超視界感測器49 (顯示於第一圖中）之第-感測 :用開口部48a、供壓力計插入之第二感測器用開口部 以及用於安褒溫度計之第三感測器用開口部犯c。 7辦中3G係與内筒m同軸狀配置於内筒1G外侧之 Ξ片^切述，當内筒1〇溫度與中間筒30溫度相同時， 端不與中間筒3G接觸，且葉片部11之高度係 Π外周面至中間筒3〇内周面為止之距離的1々以 上0 - ^㈣筒3G底端側設置有第—凸緣部31及第 較第—凸緣部31稍微位於 腹構件60連接。第-凸緣部31 猎由螺‘而與内筒10凸緣部12連接。 進而於第-凸緣部31與第二凸緣部32之間，設置 12 200907253 有用以流人㈣空氣之_空氣流人 36自該愿縮空氣流入口 3 " α機配^ 之中間筒30外周面附近嗖 ’於第二凸緣部32上 巧：叹置有流入口 3 7，緣> q 由逐縮機自壓縮空氣流入口 3 ^入口 37使 筒20與内筒1G之間的間隙中。、人之壓細空氣流入至外 ::筒2。係與内筒1〇及中間筒3〇同軸且配置於中間筒 二 ==牛5。的凸緣部52連接之圓環構件。。又， 設置有與下述线腹構件6G連接之外 疴凸緣部24。又，林铉9n 乂， 1 5别鸲部較中間筒30前端部更向 T側延伸，於内筒10前端側之外周設置有不存在中間筒 3〇而僅存在外筒2〇之部分。 轉換方向之轉換部23。 刀成4使下述冷卻空氣 於中間筒30第二凸緣部32、與外筒2。外筒凸緣部Μ r*胺错Γ置有與外筒2G大致相同直徑之蛇腹構件60。該 曰匕腹f牛60係於筒狀蛇腹體之底端側安裝有凸緣部61a， * = 安裳有凸緣部61b之構件，凸緣部仏與中間 :之弟二凸緣部32藉由螺栓而連接，而凸緣部⑽則 藉由螺栓與外筒20外筒凸緣部24連接。 ^别為構件50係圓柱狀構件’於其中央部設置有特定直 么之=出口 51，該喷出口 51特定直徑係自内筒1〇之内徑 縮小而成。又，於前端構件5〇外周設置有凸緣部Μ。 其-大，對本實施形態之喷射燃燒器〗之動作進行說 明。1先，煤館油等液體燃料以高屢狀態自喷射器42喷出 200907253 至第一燃燒室47内而霧化。再者，燃料並不限定於液體燃 料，亦可為丙烷氣體等空氣燃料。 經由渦流產生部43而使少量高壓空氣混入至已霧化 之燃料中。此時，由於渦流產生部43於與轴線方向垂直之 剖面上係傾斜於直徑方向而配置，因此混合而成之氣體於 第一燃燒室中成為高速之渦流。 該高速漩渦狀之混合氣體由火星塞44點燃，並且藉由 自傾斜開口部15喷出之高溫高壓空氣而受到高速攪拌後 送入至第二燃燒室13,於第二燃燒室13中產生高熱火焰。 高熱火焰於第二燃燒室13内爆炸膨脹而自前端構件 50之喷出口 51朝外部喷出。此時，高速火焰之速度由於 爆炸而超過音速，一旦該高速火焰之速度超過音速，則其 會形成衝擊波而自喷嘴喷出。 由於在内筒10内產生高熱火焰，因而内筒10達到高 溫。為了對該内筒10進行冷卻，自連接於壓縮機配管部 36之壓縮機將常溫壓縮空氣經由壓縮空氣流入口 35以及 流入口 37而送入至外筒20與中間筒30之間的間隙中。常 溫壓縮空氣於外筒20與内筒10間之間隙中，自底端侧朝 向前端側流動。繼而，於前端侧之轉換部23中，使空氣之 方向轉換180度，使該空氣於中間筒30與内筒10間設置 有葉片部11的空間内流動。此時，空氣之流動藉由設置成 螺旋狀之葉片部11而受到引導，一方面於中間筒30與内 筒10之間呈螺旋狀迴旋，一方面吸收内筒10之熱量，從 而將内筒10冷卻。 14 200907253 另一方面，隨著内筒1〇之冷 10之間流動的高壓空氣溫度上升。誃〜間筒30與内筒 壓空氣，於中間筒30盥 々皿又已上升之高溫高 r，〗…部從 體。 』用於攪拌燃料氣 田堡、%§機送出之當'黑古厭 丨。進行冷卻，並且其溫度上:;;:空於=^ 氣體進行混合。因此，埶指, /、内Λ 10内部之 U此熱知失較少而熱效率較佳。 又，於此情形時，由於内筒10達 較中間筒30更大。此時，者内何服故而其膨脹 丁田内琦10與中間筒30之、、田疮莖 較小而兩者之膨脹率之差亦較小時^ 與中間筒3〇内周面相抵接。然而，當内不 =二間膨脹率之差變大時，筒1()^部 二、中間靖3〇内周面相抵接，藉斜間筒別自外側擠麼 内同10 ’從而防止内筒10之變形。 又田内筒1〇達到尚溫時，於長度方向上，内筒10 之伸展大於外筒2G之伸展，但於本實施形態中，於外筒 20底端側與中間筒30凸緣部之間安裝有蛇腹構件60。因 此，當内筒10之伸展較大而外筒20之伸展較小時，該蛇 腹構件60會伸展以吸收内筒10與外筒20伸展之差。若未 °又置有蛇腹構件60，則有時會因外筒20與内筒1〇之伸展 之不同而導致兩者間之接合部破損，但於本實施形態中， 由於設置有蛇腹構件60，故而可藉由蛇腹構件60來吸收 該伸展之差。因此，外筒20與内筒1〇之連接部上不會施 15 200907253 加有過度之應力，從而可防止劣化或破損。 垃又，喷射燃燒器1之各個構成構件二別藉由螺检而連 接^藉由焊接來連接。因此，當―個構成構件破損:連 可僅僅更換該破損部分，從而使得破損時之修理成本低廉。 於本實絲悲中’嘴射職器中採用了空冷式構造。 ^冷式構造而言，即使火焰變成高逮馬赫衝擊而使 ，件冷卻，前端構件亦不會降低至冷凝溫度。因此 考煤灰。 7 Ή 士由於燃料與燃燒空氣之壓力較高，故而在燃燒點火之 同犄，該火焰之傳播變快，燃燒火焰變短。 由於導熱係數較大，故而可於狹窄空間内燃燒大量的 料用於廢棄物燃燒時處理能力較高。因此，可於小規 扠工廠中進行大量的處理，且用地亦較少。 以上，本發明並不限定於所說明之實施形態，可進行 各種變形或變更，且該等變形或變更亦屬於本發明之範 ，。例如，於本實施形態中，係採用了於空冷式噴射燃^ 中。又置蛇腹構造之構成，但本發明並不限定於此，亦可 於水冷式噴射燃燒器中採用蛇腹構造。 、 又，於本實施形態中係使用了蛇腹構造來作為伸縮構 ^ ’但本發明並不限定於此，亦可使用其他伸縮構造。 【圖式簡單說明】 第一圖係本實施形態噴射燃燒器之剖面圖。 第二圖係内筒之侧面圖。 16 200907253 第三圖係自底端側觀察底端構件時之仰視圖。 【主要元件符號說明】 1 喷射燃燒器 10 内筒 11 葉片部 12 凸緣部 13 第二燃燒室 15 傾斜開口部 20 外筒 21 圓環構件 23 轉換部 24 外筒凸緣部 30 中間筒 31 第一凸緣部 32 第二凸緣部 35 壓縮空氣流入口 36 壓縮機配管部 37 流入口 40 底端構件 41 喷射器用開口部 41a 第一開口部 41b 第二開口部 41c 第三開口部 17 200907253 41d 第四開口部 42 喷射器 42a 凸緣部 43 渦流產生部 44 火星塞 45 火星塞用開口部 46 凸緣部 47 第一燃燒室 48a 第一感測器用開口部 48b 第二感測器用開口部 48c 第三感測器用開口部 49 超視界感測器 50 前端構件 51 喷出口 52 凸緣部 60 蛇腹構件 61a 凸緣部 61b 凸緣部 18