JPH04190016A - 混合燃焼器 - 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】 【発明の目的】

（産業上の利用分野） この発明は、例えば、飛翔体が飛翔推力を得るのに用い
るラムジェットエンジンの燃焼器として利用される混合
燃焼器に関するものである。 （従来の技術） 従来、上記した混合燃焼器としては、例えば、第３図に
示すものがある。 図に示す混合燃焼器５１は、円筒状をなす燃焼室５２の
図示左側の前端に、火炎を伴う燃料過多の燃焼ガスと外
部から流入する圧縮空気とを混合して生じた火炎流Ａを
当該燃焼室５２内に導く火炎流導入口５３を同軸に接続
していると共に、図示右側の後端に、この燃焼室５２に
備えた図示しない主燃料噴霧ノズルから内部に噴霧され
た主燃料と前記火炎流Ａとを混合して生じた燃焼ガス流
Ｇを外部に噴射するノズル５４を同軸に儒えている。 そして、この混合燃焼器５１は、火炎流Ａを火炎流導入
口５３から燃焼室５２内に導く際に、燃焼室５２と火炎
流導入口５３との接続部分に形成した段差５２ａの近傍
の再循環域５２ｂで循環流Ｃ１を生じさせると共に、火
炎流導入口５３の後端部中心に図示のごとく設けた断面
くさび形状をなすフレームホルダ５５の後側の再循環域
５５ｂで循環流Ｃ２を生じさせ、これらの再循環域５２
ｂ、５５ｂ内の各循環流Ｃ，，Ｃ２に火炎をそれぞれ保
存することによって、燃焼室５２内での燃焼を安定させ
るようにしている。 このような構成の混合燃焼器としては１例えば、米国特
許率３，９２１，３９１号明細書に記載されたものがあ
る。 （発明が解決しようとする課Ｒ） ところが、このような従来の混合燃焼器５１にあっては
、例えば、この混合燃焼器５１を備えたラムジェットエ
ンジンにより飛翔推力を得る飛翔体が高高度を飛行する
際には、外部から流入する圧縮空気の温度が低くなると
共に、総圧回復率の低下に伴って燃焼室５２内での空気
圧力が低くなり（例えば、高度２５Ｋｍを２．５マツへ
で飛行するとき、温度は約２２０℃以下、圧力は絶対圧
約０．３気圧以下）、温度および圧力がさらに低くなる
と、燃料が炭化水素系である場合には、燃焼を継続して
行わせることが困難になるという問題点があり、この問
題点を解決することが従来の課題であった。 （発明の目的） この発明は、上記した従来の課題に着目してなされたも
ので、外部から流入する圧縮空気の温度および圧力が低
い場合であっても、安定した燃焼を継続して行わせるこ
とが可能である混合燃焼器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） この発明に係わる混合燃焼器は、外部から流入する圧縮
空気の主流に主燃料を噴霧して主混合流を生じさせる主
燃料＋９［／ズルな備えると共に、前記圧縮空気の支流
にパイロット燃料をＩ！ｌＩ霧して可燃性混合流を生じ
させるパイロット燃料噴霧ノズルと、前記可燃性混合流
を接触燃焼させて高温の燃焼ガスを発生させる触媒を具
備していて、前記触媒の接触燃焼により生じた高温の燃
焼ガスで前記主混合流を加熱燃焼させる着火装置を備え
た構成としたことを特徴としており、このような混合燃
焼器の構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 そして、一実施態様においては、着火装置の触媒が白金
海面よりなる構成を有している。 ここで、混合燃焼器内に流入する圧縮空気が低温低圧で
ある場合、圧縮空気の温度を高めることのみによって、
燃焼を安定して行わせることができる。 上記混合燃焼器は、圧縮空気と主燃料との混合流の温度
を局部的に加熱して高温（約ｉｏｏ。 ℃）とすることによって、燃焼の安定化を図ろうとする
ものである。 （発明の作用） この発明に係わる混合燃焼器では、外部から流入する圧
縮空気が低温低圧である場合でも、この圧縮空気と主燃
料との主混合流が、着火装置に具備した触媒の接触燃焼
により生じた高温の燃焼ガスにより加熱されて燃焼する
ので、吹き消えが生じることなく燃焼は継続するように
なる。 （実施例） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。 第１図および第２図はこの発明に係わる混合燃焼器の一
実施例を示しており、この実施例では。 この発明に係わる混合燃焼器を飛翔体の飛翔推力を発生
するラムジェットエンジンに適用した場合を例示する。 図に示すラムジェットエンジン２１は、飛翔体２０の地
部（第２図右端部）に搭載されるようになっており、混
合燃焼器１とラムノズル２２を備えている。 前記混合燃焼器１は、前端部に空気取入口２３を有しか
つ後端にラムノズル２２を接続した燃焼室２と、この燃
焼室２の内部に相対向して設けたステージ３．３と、こ
のステージ３．３にそれぞれ複数個ずつ（この実施例で
は、２個ずつ設けた）主燃料噴霧ノズル４，４を備えて
いる。 これらの主燃料噴霧ノズル４．４は、燃焼室２に空気取
入口２３を通して外部から流入する圧縮空気Ｑ（第１図
に白抜矢印で示す）の主流に主燃料ＰＭを噴霧して主混
合流を生じさせるものであって、圧縮空気Ｑの流れ方向
に対して並列に配置してあり、これらの主燃料噴霧ノズ
ル４，４の図示左側の各上流側には、着火装置１０．１
０がそれぞれ設けである。 この着火装置１０は、第１図に示すように、ステージ３
に固定されるベース１１と、このペース１１に嵌合して
圧縮空気Ｑの流れ方向に沿うダクト１３を形成する整流
カバー１２を備えている。 前記ベー７１１の上面の上流側端部には、ダクト１３内
に流入して整流された圧縮空気Ｑの支流に対してパイロ
−２ト燃焼ＰＲを噴霧することにより可燃性混合流を生
じさせるパイロット燃料噴霧ノズル１４が設けであると
共に、下流側には、触媒である白金海綿１５を白金ネッ
ト１６で挾んで形成した触媒板１７が、ダクト１３内に
突出した状態で前記可燃性混合流の流れ方向に沿うよう
にして設けである。この場合、触媒板１７の上流側端面
には、グロープラグ１８が隣接して設けてあり、このグ
ロープラグ１８で触媒板１７を加熱して自己発熱が行わ
れるようにしである。 そして、この着火装置１０は、ダクト１３に流入する圧
縮空気Ｑの支流とパイロット燃料噴霧ノズル１４から噴
霧されるパイロット燃料ＰＲとが混合して生じる前記可
燃性混合流（この実施例では燃料当量比が約０．５の可
燃性混合流）を触媒板１７により接触燃焼させて高温（
約１０００℃）の燃焼ガスを発生させ、この高温の燃焼
ガスの　射熱Ｔによって、前記主混合流を加熱燃焼する
ようにしている。 つまり、この混合燃焼器１は、空気取入口２３を通して
外部から燃焼室２内に流入する圧縮空気Ｑが低温低圧で
あったとしても、着火装置１０のダクト１３内で発生さ
せた触媒の接触燃焼による高温の燃焼ガスの　射熱Ｔに
よって、主燃料噴霧ノズル４，４近傍の圧縮空気Ｑの主
流と主燃料ＰＭとの主混合流を加熱燃焼させるようにす
ることにより、燃焼室２内において火炎の吹き消えが生
じるのを防止して、燃焼を継続して行わせることができ
るようにしである。 また、主燃料噴射ノズル４．４の各下流側には、略半管
状をなすフレームホルダ５．５がそれぞれ設けてあり、
これらのフレームホルダ５．５の下流側で形成される再
循環域内に生じる循環流に火炎を保存することによって
、燃焼室２内での燃焼をより安定したものとすることが
できるようにしである。 このような構成の混合燃焼器１では、飛翔体２０の速度
が上昇して、この混合燃焼器１を備えたラムシェドエン
ジン２１の作動域に到達すると、空気取入口２３を通し
て圧縮空気Ｑが燃焼室２内に流入し、この圧縮空気Ｑの
支流が着火装置１０．１０の各ダクト１３．１３内に流
入する。 この着火装Ｍ１０では、ダクト１３内に流入して整流さ
れた圧縮空気Ｑの支流に、パイロット燃料噴霧ノズル１
４からパイロット燃料ＰＲを噴霧することにより可燃性
混合流を生じさせるのに続いて、このラムジェットエン
ジン２１により飛翔推力を得る飛翔体２０が低高度を飛
行中に、すなわち、ラムジェットエンジン２１が作動す
る前に、グロープラグ１８による加熱によって自己発熱
を開始している触媒板１７に、前記可燃性混合流を触媒
燃焼させることによって高温の燃焼ガスを発生させ、こ
の燃焼ガスの輻射熱Ｔで、主燃料噴霧ノズル４，４から
噴霧される主燃料ＰＭと圧縮空気Ｑの主流との主混合流
を加熱して燃焼させる。 このとき、圧縮空％Ｑが低温低圧であったとしても１着
火装置１０のダクト１３内で発生させた高温の燃焼ガス
の輻射熱Ｔで、前記主混合流を局部的に加熱するため、
主混合流は確実に燃焼する。そして、触媒板１７は、自
己発熱を開始すると、グロープラグ１８への通電を中止
してもその発熱を継続することから、主混合流の連続し
た燃焼がなされることとなり、燃焼室２内での燃焼は確
実に継続して行われることとなる。 次いで、主混合流が燃焼すると高温ガスが生じ、この混
合燃焼器１の後端に接続したラムノズル２２から前記高
温ガスを外部に噴出させることにより、ラムジェットエ
ンジン２１が推力を発生することとなる。 この間、フレームホルダ５，５では、その下流側の再循
環域内に生じる循環流に火炎を保存させているので、燃
焼Ｎ２内での燃焼はより安定したものとなる。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明に係わる混合燃焼器
は、外部から流入する圧縮空気の主流に主燃料を噴霧し
て主混合流を生じさせる主燃料噴霧ノズルを備えると共
に、前記圧縮空気の支流にバイロフト燃料を噴霧して可
燃性混合流を生じさせるパイロット燃料噴霧ノズルと、
前記可燃性混合流を接触燃焼させて高温の燃焼ガスを発
生させる触媒を具備していて、前記高温の燃焼ガスで前
記主混合流を加熱燃焼させる着火装置を備えた構成とし
たから、外部から流入する圧縮空気が低温低圧である場
合でも、この圧縮空気と主燃料との主混合流が、着火装
置の触媒の接触燃焼により生じた高温の燃焼ガスによっ
て加熱燃焼するので、吹き消えが生じることなく安定し
た燃焼を継続して行わせることができるという極めて優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

８１図はこの発明に係わる混合燃焼器の一実施例による
概略構成を示す部分破断斜視説明図、第２図は第１図の
混合燃焼器を備えたラムジェットエンジンを飛翔体に搭
載した状態を側面方向から概略的に示す説明図、第３図
は従来の混合燃焼器の概略構成を示す縦断面説明図であ
る。 １・・・混合燃焼器、４・・・主燃料噴霧ノズル、１０
・・・着火装置、１４・・・パイロット燃料噴霧ノズル
、１５・・・白金海綿（触媒）、ＰＭ・・・主燃料、Ｐ
Ｒ・・・パイロット燃料、Ｑ・・・圧縮空気。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　　　小　　塩　　　豊

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部から流入する圧縮空気の主流に主燃料を噴霧
   して主混合流を生じさせる主燃料噴霧ノズルを備えると
   共に、前記圧縮空気の支流にパイロット燃料を噴霧して
   可燃性混合流を生じさせるパイロット燃料噴霧ノズルと
   、前記可燃性混合流を接触燃焼させて高温の燃焼ガスを
   発生させる触媒を具備していて、前記触媒の接触燃焼に
   より生じた高温の燃焼ガスで前記主混合流を加熱燃焼さ
   せる着火装置を備えたことを特徴とする混合燃焼器。
2. （２）着火装置の触媒が白金海綿よりなる請求項第（１
   ）項に記載の混合燃焼器。