JPH0357865A - スターリングエンジンの燃焼器 - 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】 （産業上の利用分野〉 本発明は、冷暖房や発電に適したスターリングエンジン
の燃焼器に関する。

（従来の技術） 二つの等温変化と二つの等容変化から或る可逆サイクル
を持つスターリングエンジンは、内部に封入したヘリウ
ムガスの如き作動ガスを外部冷却（一般にはクーラによ
る水冷）しながら低温（等温）圧縮し、又、外部加熱（
一般にはヒータへの燃焼熱の供給）しながら高温（等温
）膨脹させるサイクルを有する。このようなサイクルを
有するスターリングエンジンは、クーラの冷却水へ行く
廃熱が熱入力の約５０％高と大きく、この廃熱を暖房や
給湯に使え、エネルギーの利用効率を高め得ることや、
熱効率や低公害性、多種燃料の利用可能といった特典か
ら、据え置きタイプの冷暖房機のエンジンとして注目さ
れている。即ち、冷暖房システムの圧縮機の動力源とし
てスターリングエンジンは好適と云える。

このようなスターリングエンジンの燃焼器の燃焼室は、
その頂壁中夫にバーナーを配し、パイプ状のヒータをそ
の外周部に沿って複数個配している構成となっている． （本発明が解決しようとする課題） ヒータチューブを燃焼室の外周側に位置して、燃焼ガス
がこのチューブに直交するように流す従来技術では、燃
焼ガスが短絡して流れて熱伝達効率が悪い。

それ故に、本発明は、ヒータと燃焼ガスとの伝熱効率を
高めることを解決すべき課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前述した課題を解決するために、ヒータを燃
焼室の中央部に環状に配し、そのヒータの外側のバーナ
ー内で混合気を作り、この混合気をバーナーを介して燃
焼室へほぼ水平に供給しながら燃焼させ、燃焼ガスをヒ
ータの外周面から内周面方向へと流し且つ燃焼室の中央
部から外周の予熱器を介して排出させると共に、混合気
をパイロットバーナー孔を介して上向きに噴出させるこ
とを特徴とするスターリングエンジンの燃焼器を提供す
る。

（作用） 本発明では、ヒータが燃焼室中央部に位置し且つバーナ
ーからの燃焼ガスが環状ヒータの外周面から内周面に沿
って流れるので、伝熱時間が長く、作動ガスへの熱伝達
効率を向上できる。特に、ハーナーは、燃料と燃焼用空
気とをその内部で混合し、混合気を燃焼室に噴射し、安
定した火炎領域を作ることを可能とする。

さらに、本発明に用いられるハーナーは、上向きのパイ
ロットバーナー孔を有し、このパイロットバーナー孔よ
り噴出する混合気を着火した後に、メインバーナー孔よ
り噴出する主たる混合気を燃焼させるので確実な着火が
可能である。

（実施例） スターリングエンジンは、作動ピストンによりシリンダ
内に膨脹室と圧縮室とを画定し、膨脹室をヒータ、再生
器及びクーラを介して連通させ、ヒータを燃焼器の燃焼
室内に配する構造を有す。

作動空間にはヘリウムガスの如き作動ガスを封入し、こ
の作動ガスをヒータを介して燃焼熱により加熱し、高温
作動ガスを膨脹室に供給して作動ピストンを動かす。こ
のようなスターリングエンジンの構戊と作用は公知なの
で図示例を省略する。

スターリングエンジンに用いられる燃焼器１の例を添付
図に示す。断熱材で覆れた外筒２に吸気口３と排気口４
とを設ける。外筒２の内周側に空気予熱器５を設ける。

この空気予熱器５と外筒２の内周壁との間に排気路６を
設け、この排気路６を通る排気ガスの熱が空気予熱器５
を介して吸気口３より導入された燃焼空気を予熱し、予
熱された燃焼用空気は、その向きを変えた燃焼用空気路
７に入る。排気ガスは燃焼用空気を予熱した後、排気口
４より外部に放出される．燃焼用空気路７の内側に断熱
材で戒形された内筒８を配す。

燃焼室９の中央部に円筒状の排気ダクｌ−１０を配し、
この排気ダクト１０を天板１１で吊下させ、天［ｊｌｌ
と外筒２との間に環状の排気路６に通じる排気受路６゜
を構成する。かくして、燃焼室９内の燃焼ガスは、排気
ダク｝１０に上向き入り、排気受路６゜で半径方向外方
に流れ、次いで、排気路６に下向きに流入し、燃焼空気
を予熱して排気口４から排出させられる。

排気ダクト１０と内筒８との間にヒータ１２を配す。１
３はその周囲に再生器を設けたシリンダを示す．燃焼室
９の底壁であって内筒８の下にバーナー１４を配す．バ
ーナー１４は、耐熱材からなる環状体で、その頂面に内
方へ傾いたテーパ面を設ける．バーナー１４の下面に環
状の燃料調圧集合管１５を設け、この集合管ｌ５を燃料
供給路１６に連通させる。集合管ｉ５をバーナーｌ４に
穿けた複数個の孔１７に連通させる。燃料は、供給路１
６より集合管１５内に入り、調圧された後孔１７に供給
される． バーナー１４の構或を第２図に示す。燃焼空気路７に通
じる孔１８を、複数個バーナーｌ４に穿設させる。空気
用の孔１８と燃料供給用の孔ｌ７とはバーナー１４内に
交差し、この交差部２３から、燃焼室９内に通じる複数
個の離間したほぼ水平なメインバーナー孔２４を穿設さ
せる。メインバーナー孔２４はバーナー１４の内周側の
テーパ面に開口しており、これらメインバーナー孔２４
より噴出した混合気は、テーバ面に沿って一部上向きに
上昇すると共に、ヒータ１２周囲に噴出する。メインバ
ーナー孔２４は、間隔をとって複数個配されるので、燃
焼室９内に混合気をほぼ均一に分散させることを可能と
し、均一な火炎領域を作る。

バーナーｌ４内の交差部２３より上向きに対のパイロッ
トバーナー孔ｌ９を設け、一方の孔ｌ９にイグナイク２
０を対向させ、他方の孔１９にフレームロツド２３を対
向させる。

混合気への着火は、イグナイタ２０にて行うが、このイ
グナイタ２０は点火トランス２１に接続される。着火の
ｉＩｆｉ認及び火炎の有無は火炎検知装置２２付きのフ
レームロッド２３にて行なう。

バーナー１４内へ供給された燃料と燃焼用空気とは交差
部２３内で混合気になり、各孔１９，　２４より噴出す
るが、一方のパイロットバーナー孔１９より噴出した混
合気は、イダナイタ２０より着火させられ、火炎となる
。メインバーナー孔２４より噴出した混合気は、前述の
火炎により点火させられ、又、他方のパイロットバーナ
ー孔１９からの混合気も点火させられる。これは、フレ
ームロンド２３による火炎検知を可能とする。

バーナー１４を介して燃焼室９内に入った混合気の燃焼
により生した高温燃焼ガスは、ヒータｌ２の外側から頂
部を通って内側へと流れ、ヒータｌ２内の作動ガスを加
熱させる。作動ガスと熱交換して温度を下げた排気ガス
は、ダク口０、受路６′及び排気路６に入り、空気予熱
器５にて燃焼用空気を予熱した後、排気口４より外部へ
排出させられる。

（効果） 本発明によれば、燃料と燃焼用空気とがバーナー内で混
合され、混合気はほぼ一定の混合度で噴射されるので安
定した火炎領域が得られる。又、本発明では、空気と燃
料との混合度のスパーク領域での不安定による着火不良
或いは爆発という危険性がない。特に、イグナイタをバ
イロン１・バーナー孔に対向させ、この孔より噴出した
混合気を点火させ、この火でメインバーナー孔からの混
合気を着火させているので、確実な着火を可能とする。

さらに、本発明では、バーナー周囲で均一な火炎領域を
作ることができ、しかも、一方のパイロットバーナー孔
の火炎をフレームロッドにより検知するので、安定した
火炎検知が可能となる．バーナーの断面図である。

図中；　２・・・・・・外筒、５・・・・・・空気予熱
器、６・・・・・・排気路、７・・・・・・燃焼用空気
路、８・・・・・・内筒、９・・・・・・燃焼室、１０
・・・・・・排気ダクト、ｌ２・・・ヒータ、１４・・
・バーナー　１５・・・集合管、１７、１８・・・孔、
１９・・・パイロットバーナー孔、２４・・・メインバ
ーナー孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）膨脹室をヒータ、再生器及びクーラを介して圧縮
   室に連通させ、ヒータを燃焼室の中央部に環状に配して
   いるスターリングエンジンの燃焼器において、ヒータの
   半径方向外方であって燃焼室内にバーナーを配し、予熱
   燃焼空気と燃料とをバーナー内で混合させ、バーナーの
   メインバーナー孔より混合気をほぼ水平に燃焼室へ噴出
   させると共にバーナーのパイロットバーナー孔より混合
   気を上向きに噴出させるスターリングエンジンの燃焼器
   。
2. （２）バーナーが燃焼室内に環状に配され且つ複数個の
   離間した噴出口を有する請求項（１）の燃焼器。