JPH0213702A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、燃焼ガスの低温化を効率よく実現できるよう
にした燃焼装置に関する。

（従来の技術） 燃焼装置において燃焼ガスを低温化することは、低ＮＯ
Ｘ燃焼の実現に止まらず、これを利用するガスタービン
の翼の高温化を防ぐ目的などのために重要である。この
ようなことから、従来１種々の低温化手段が考えられて
いる。たとえば、低温空気による燃焼ガスの希釈、高温
燃焼ガスへの水噴射、触媒を用いて高い空気比で燃焼さ
せ、燃焼ガスの温度自体を低下させる等が知られている
。

しかしながら、燃焼ガスを空気によって希釈する方式で
は、すでに高温で燃焼してＮＯｘが生成された後の燃焼
ガスを希釈するため、低ＮＯｘ化と言う点では効果が少
ない。また、空気の比熱は小さいので、燃焼ガスの温度
を低下させるには多量の空気を燃焼装置内に供給する必
要があり、必然的に強力な空気供給用ブロアを必要とす
る。このため、全体が高価格化するばかりか、ランニン
グコストも高くなり、しかもスペース的にもコンパクト
化が困難である。

また、水噴射によって燃焼ガスの温度を低下させる方式
では、水の蒸発潜熱を利用できるため。

空気を用いた場合に比べて供給ゴは少なくできる。

また２反応領域に部分的に水を供給することが簡単で、
容易に低ＮＯｘ化を実現できる。しかし、燃焼室内に水
を供給するには、水を噴霧状態にして供給する必要があ
り、このためには高圧ポンプで水を加圧し、この加圧水
を噴霧ノズルで微粒化して供給する必要がある。このた
めに、やはり全体が高価格化するばかりか、ランニング
コストも高くなり、しかも保守も面倒化する問題がある
。

一方、触媒を用いる方式では、燃焼ガスの温度自体を低
下させることができるので、効率よく低ＮＯｘ化を実現
でき、しかも均一な温度の低温燃焼ガスを得ることがで
きる。しかし、触媒は高価であり、そのうえ寿命も短い
。また、燃焼空気供給用の強力なブロアを必要とする問
題もある。

（発明が解決しようとする課題） １−述の如〈従来の燃焼装置で゛は、燃焼ガスを低温化
させようとすると、全体が高価格化したり。

ランニングコストが高くなったり、保守が面倒化したり
、あるいはまた寿命上の問題もあった。

そこで本発明は、構成の複雑化や大型化や保守の面倒化
を招くことなく、シかも効率良く燃焼ガスの低温化と低
ＮＯｘ化を実現できる燃焼装置を提供することを目的と
している。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するためにパルス燃焼形の燃
焼装置に着目している。すなわち２本発明に係る燃焼装
置は、燃焼室のド流端を尾管に接続してなるパルス燃焼
形の燃焼装置本体と、前記尾管の前記燃焼室に近い部分
に通じるように設けられた水供給管とで構成されている
。

（作　用） パルス燃焼形の燃焼装置では、パルス燃焼時に燃焼ガス
が尾管内を脈動する。このため２尾管に通じた水供給管
から一種のイジェクタ効果で水が吸引され、この水は霧
状になって尾管内および燃焼室内に噴霧される。したが
って、ポンプ等を必要とせずに燃焼ガスの低温化および
低ＮＯｘ化が可能となる。

（実施例） 以下２図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には一実施例に係る燃焼装置が示されている。こ
の燃焼装置は大きく分けて、パルス燃焼形の燃焼装置本
体１と、この本体１に水を供給する水供給系統２とで構
成されている。

燃焼装置本体１は、有底筒状に形成された燃焼室１１と
、この燃焼室１１と同軸的に配置された燃焼室１１より
小径の尾管１２と、燃焼室１１と尾管１２とを接続する
せつ頭円錐筒状の接続管１３と、燃焼室１１の一ト流部
周壁に設けられた孔１４に通じた空気供給管１５と、こ
の空気供給管１５に介在し燃焼室１１側への流動抵抗が
他に比べて小さい一方向弁１６と、空気供給管１５内で
前記孔１４と一方向弁１６との間の部分に通じた燃料供
給管１７と、燃焼室１１内に一部が位置するように配置
された着火用のイグナイタ１８と。

尾管１２の最下流端に接続された排気デカツブラ１９と
で構成されている。

一方、水供給系統２は次のように構成されている。すな
わち、内部に水２１を収容した水タンク２２と、この水
タンク２２内の下部を尾管１２内の最」二流部近傍に通
じさせる水供給管２３と、この水供給管２３内に配置さ
れ尾管１２側への流れだけを許容する一方向弁２４と、
水タンク２２内の上部空間を燃焼室１１内に通じさせる
圧力伝達管２５と、この圧力伝達管２５内に設けられた
ダンパ２６とで構成されている。　次に、上記のように
構成された燃焼装置の動作を説明する。

パルス燃焼形の燃焼装置本体１は、よく知られているよ
うに、燃焼室１１内で吸気、爆発燃焼を１秒間に数ｌＯ
から数１００回繰り返す。

爆発燃焼時には、第２図（ａ）に示すように。

燃焼室１１内で急激な燃焼が起こるため、燃焼室１１内
は大気圧に比較して正圧となる。このため。

燃焼ガスが燃焼室１１外へ流れ出すが、上流側には一方
向弁１６が配置されているので、はとんどの燃焼ガスが
第２図（ａ）に太夫中３１で示すように尾管１２を通っ
て排気デカップラ１９へと高速で流れる。このとき９尾
管１２に通じた水供給管２３内の水は、霧吹き器と同様
にイジェクタ効果によって、第１図（ａ）中３２で示す
ように尾管１２内に噴霧され、燃焼ガス内に取り込まれ
て蒸発する。したがって、燃焼ガスは、水の顕熱と蒸発
潜熱とによって熱を奪われて低温化する。

一方、吸気時には、第２図（ｂ）に示すように。

燃焼室１１内の圧力は、燃焼ガスが高速で尾管１２内を
通って排気されるときの慣性力の影響を受け、大気圧に
比較して負圧となる。この結果。

図中太矢印３３で示すように空気と燃料とが燃焼室１１
内に流れ込む。また１図中太夫印３４で示すように１尾
管１２側から燃焼ガスの一部が戻る。

このとき、水供給管２３内の水は、爆発燃焼時と同様に
イジェクタ効果で吸引され１図中３５で示すように霧状
になって燃焼室１１内へと噴霧される。このため、−ｈ
記噴霧は燃焼温度を下げる役割をし、低ＮＯｘ化へ大き
く寄与する゛ことになる。

なお、圧力伝達管２５およびダンパ２６は、水タンク２
２内の圧力を燃焼室１１内の平均圧力とほぼ等しくする
機能を発揮する。このため１尾管１２の下流側に圧力損
失を増加させるものが付加されて燃焼室１１内の平均圧
力が上昇した場合でも、これに対応して水タンク２２内
の圧力が上昇する。したがって、このような場合でも同
等支承なく水を噴霧させることができる。

このように、パルス燃焼形の特徴である圧力変動を利用
して水を霧状にして燃焼室および燃焼ガスに噴霧させる
ようにしている。したがって、構成の複雑化やランニン
グコストの増加等を招くことなく燃焼ガスの低温化と低
ＮＯｘ化とを実現できる。また、水の蒸発に伴う燃焼ガ
スの体積増加によって、燃焼ガスの見かけの噴出速度を
増加させることができるので、たとえばガスタービンに
利用したときには高いタービン効率を得ることが可能と
なる。

なお、上記実施例ではパルス燃焼形の燃焼装置本体を１
個だけ用いているが、たとえば２個用い。

これらの吸気、爆発燃焼のサイ′クルの位相を１８０度
異ならせるようにしたものにも適用できる。

［発明の効果］ 以上述べたように１本発明によれば、パルス燃焼形の燃
焼装置が有している特有の現象を利用して自動的に水を
噴霧させるようにしているので。

全体の大型化や複雑化を招くことなく、またランニング
コストの増加等を招くことなしに、燃焼ガスの低温化と
低ＮＯｘ化とを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例に係る燃焼装置の縦断面図。 第２図は同装置の動作を説明するための図である。 １・・・パルス燃焼形の燃焼装置本体、２・・・水供給
系統、１１・・・燃焼室、１２・・・尾管、１５・・・
空気供給管、１６・・・一方向弁、１７・・・燃料供給
管。 ２１・・・水、２２・・・水タンク、２３・・・水供給
管。 ２４・・・一方向弁、２５・・・圧力伝達管。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃焼室の下流端を尾管に接続してなるパルス燃焼
   形の燃焼装置本体と、前記尾管の前記燃焼室に近い部分
   に通じるように設けられた水供給管とを具備してなるこ
   とを特徴とする燃焼装置。
2. （２）前記水供給管内に前記尾管方向への流れだけを許
   容する一方向弁が配置されている請求項１に記載の燃焼
   装置。
3. （３）前記水供給管は、前記燃焼室内の平均圧力とほぼ
   等しい圧力に保たれた水タンクに接続されている請求項
   １に記載の燃焼装置。