JPS629152A - 金属燃焼器 - 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、リチウム燃料（Ｌｉ）のような金属燃料に６
７７化イオウ（Ｓ’Ｆｓ）ガスのごとき酸化剤がスを噴
射して燃焼・発熱反応を生じさせる金属燃焼器に関する
。

〔従来の技術〕

従来より、この種の金属燃焼器を、水中航走体の原動機
の一部として使用することが考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、リチウム燃料の反応過程において未反応のリ
チウム燃料と反応後の生成物（液状）とが混在してくる
ため、順調に未反応リチウム燃料のほとんどを反応させ
るためには、金属燃焼器内でのリチウム燃料の十分な流
動を要する。すなわちリチウム燃料とＳＦ、ｙスとの反
応はリチウム燃料の流動性の良し悪しが問題となる。

本発明は、このような状況下において創作されたもので
、反応に際して金ＪＫ燃料の流動性を十分に高められる
ようにした、金属燃焼器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため、本発明の金属燃焼器は、固体状の金属燃料を
！ｉ項された燃焼器本体と、上記金属燃料を予熱して溶
融させるための予熱手段と、上記金属燃料の溶融時に同
金属燃料へ酸化剤ガスを噴射するためのノズルとをそな
え、上記固体状の金属燃料が軸方向にくり抜き部をもつ
筒状に形成されるとともに、上記ノズルが上記燃焼器本
体の端壁の周方向に沿い複数個ｖｃ着されて、溶融した
上記金属燃料の螺旋方向への流動性を高めるべく、複数
の上記ノズルがそれぞれ軸方向に対し傾斜して配設され
ていることを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の金゛属燃焼器では、まず予熱手段により
燃焼器本体内の金属燃料を溶融し、ついでノズルから酸
化剤ガスを燃焼器本体内の金属燃料へ噴射する。これに
より燃焼・発熱反応が起こる。

このとき燃焼器本体のｙＩｉ壁に複数配設されたノズル
から噴射された酸化剤ガスによって、溶融した金属燃料
の螺旋方向への流動性を高めることができる。また金属
燃料の流速を上げて、熱伝達率の向上もはかれる。

〔実施例〕 以下、図面により本発明の一実施例としての金属燃焼器
について説明すると、ｔＩＳ１図はその概略構成を模式
的に示す中央縦断斜視図、第２図はその一部を破断して
模式的に示す端面図、第３図はその一部を破断して示す
斜視図、第４図は本金属燃焼器を原動機の一部とする水
中航走体の推進システムを示す概略溝成図である。

本金属燃焼器１は、例えば水中航走体の原動機の一部と
して使用されるもの（第４図参照）であり、この金属燃
焼器１は、第１〜４図に示すごとく、固体状の金属燃料
（アルカリ金Ｍ燃料：リチウム燃料）Ｌｉを装填された
円筒状の燃焼器本体ＩＡと、このリチウム燃料Ｌｉを予
熱して溶融させるための予熱手段としての予熱剤２［こ
の予熱剤２はＡ１とＫ　Ｃ１０、（過塩素酸カリ）から
成るが、これはリチウム燃料Ｌｉとは反応せず、リチウ
ム燃料Ｌｉを加熱するだけである１と、リチウム燃料Ｌ
ｉの溶融時にリチウム燃料Ｌｉへ酸化剤がスとしての６
７ツ化イオウ〃ス（ＳＦｉｙス）を噴射するためのノズ
ル３とを有している。

また、ノズル３は金属燃焼器１の一端壁」ａの円周方向
に沿い複数（５）個装着されており、これらのノズル３
がそれぞれ軸方向に対し同じように傾斜して即ち噴射方
向を全て同一角度にされて配設されている。

なお、各ノズル３は６７ツ化イオウ〃スコントロールバ
ルプ９を介して６７ツ化イオウ〃スタンク８に接続され
ており、各ノズル３からのＳＦ、、ｙスの噴射量や噴射
タイミングはコントローラ１７によって制御されるよう
になっている。

また、リチウム燃料Ｌｉはノズル３の配設側端面との間
に少し隙間を生じるように燃焼器本体ＩＡ内に配設され
るが、更にこのリチウム燃料Ｌｉは固体の状態で軸方向
にくり抜き部１８をもつ筒状に形成されている。

ところで、燃焼器本体１Ａの外周壁１ｃは第３図に示す
ごとく例えば水管４を巻回することにより構成されてい
るが、更に燃焼器本体ＩＡ内においてリチウム燃料Ｌｉ
のくり抜き部１８が外嵌めされる内筒部分１ｄも第３図
に示すごとく例えば水管４（この水管４は外側の水￥！
４と連通している）を巻回することにより構成されてい
る。そして、内側の水Ｗ４は給水ポンプ１１側に、外側
の水管４はタービン５側にそれぞれ接続される。

さらに、予熱剤２は円柱形状を呈して合計５本用意され
ており、各予熱剤２はリチウム燃料Ｌｉに星形断面を有
するように穿設された合計５個の予熱剤装填用穴１９内
にそれぞれ嵌挿されるようになっている。

なお、予熱剤ｖｔ項開用穴９の開口はノズル３とほぼ対
向するように形成されている。

また、燃焼器本体１’Ａの外周壁１ｃの外側や内筒部分
１ｄの内側から別個に水管４をそれぞれ巻回してもよい
。

なお、ｔｊＳ４図中の符号６は減速機、７はプロペラ軸
、１０は加圧ガスを矢印ａ方向から印加して起動水を供
給するための起動用アキュムレータ、１２は復水器、１
３は水コントロールバルブ１４付きバイパス路、１５は
交流発電機、１６は潤滑油ボンヘプ、１７は６７ツ化イ
オウガスコントロールバルプ９の開閉制御のほか水コン
トロールバルブ１４の開閉状態を制御するためのコント
ローラを示している。

また、第１，２図においては、ノズル３の配置の仕方と
リチウム燃料Ｌｉの螺旋方向への流動状態を説明するた
めに、予熱剤２や木管４等は省略されて描かれている。

さらに、第４図は推進装置全体システムを概念的に説明
するためのものであるので、この第４図塾こおいて、金
属燃焼器１％二はノズル３が１個しか設けられていない
が、実際には第１〜３図に示すごとく複数個設けられて
いる。

上述の構成により、本金属燃焼器を起動させるには、ま
ず予熱剤２へ電流等を供給することにより予熱剤２を点
火燃焼させる。すなわち予熱剤２は電流等の供給をその
点火部で受けて一時的にガス状となって熱を発生し、こ
の熱をリチウム燃料Ｌｉに伝える。これにより、予熱剤
２は凝縮して液化する一方、リチウム燃料Ｌｉは溶融し
で液化する。

その後は、６７ツ化イオウ〃スコントロールバルプ９を
開いて各ノズル３からＳＦ、、ｖスを噴射する。すると
リチウム燃料Ｌｉと５Ｆｓｔｔスとが燃焼・発熱反応を
起こし、高温状態となる。このとき各ノズル３からのδ
Ｆａｙスによって溶融したリチウム燃料ＬｉはＳＦ、ガ
スの噴射による運動量で第１図に矢印αで示すように所
定方向の螺旋状に高速で循環流動せしめられるため、反
応効率が良くなるとともに熱伝達特性も良くなる。また
金属燃焼器１の中心をくり抜いているため、上記リチウ
ム燃料Ｌｉの螺旋方向への流動性を効果的に高めること
ができる。すなわちくり抜きｉ（中空部）による抵抗が
減少するため、リチウム燃料Ｌｉを高速でかき混ぜる（
流動させる）ことができる。

このようにして、金属燃焼器」内で発生した熱により金
属燃焼器１まわりの水管４内の水が蒸気となり、この蒸
気がタービン５を作動させ、プロペラ軸７を回転駆動す
るのである。

なお、リチウム燃料Ｌｉと５Ｆｓｙスとの反応後の体積
は反応前のそれに比べ５％程度減少するので、反応物を
燃焼器本体ＩＡから排出しなくてもよい。

また、ノズル３は、燃焼器本体ＩＡの一端壁１ａにだけ
配設してもよいが、燃焼器本体ＩＡの両端壁１　ａ、　
１　ｂに配設してもよい。

ここで、ノズル３を燃焼器本体ＩＡの両端壁ｌａｗ１ｂ
にそれぞれ複ＷＬ（５）個ずつ設ける場合は、各ノズル
３は、溶融したリチウム燃料Ｌｉを一定方向に螺旋運動
させることができるように、それぞれ軸方向に対し所定
の角度をもって傾斜しで配設される。

また、予熱手段としては、リチウム燃料Ｌｉ内に予熱剤
２を挿入して予熱剤２へ通電を行なって点火燃焼させる
タイプのもののほか、燃焼器本体ＩＡの外部からヒータ
にて加熱してリチウム燃料Ｌｉを溶融させるタイプのも
のを用いることもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の金属燃焼器によれば、固
体状の金属燃料を装填された燃焼器本体と、上記金属燃
料を予熱して溶融させるための予熱手段と、上記金属燃
料の溶融時に同金属燃料へ酸化剤ガスを噴射するだめの
ノズルとをそなえ、上記固体状の金Ｓ燃料が軸方向にく
り抜き部をもつ筒状に形成されるとともに、上記ノズル
が上記燃焼器本体の端壁の周方向に沿い複数個装置され
て、溶融した上記金属燃料の螺旋方向への流動性を高め
るべ（、複数の上記ノズルがそれぞれ軸方向に対し傾斜
して配設されるという簡素な構成で、溶融した金属燃料
の流動性を高めることができ、これにより金属燃料の効
率の良い発熱反応を期待できる利点があるほか、熱伝達
率の向上にも寄与しうる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の一実施例としての金属燃焼器を示
すもので、第１図はその概略構成を模式的に示す中央縦
断斜視図、第２図はその一部を破断して模式的に示す端
面図、第３図はその一部を破断して示す斜視図であり、
第４図は本金属燃焼器を原動機の一部とする水中航走体
の推進システムを示す概略構成図である。 １・・金属燃焼器、ＩＡ・・燃焼器本体、ｌａ。 １ｂ・・燃焼器本体の端壁、１ｃ・・燃焼器本体の外周
壁、１ｄ・・燃焼器本体の内筒部分、２・・予熱手段と
しての予熱剤、３・・ノズル、−４・・木管、５・・タ
ービン、６・・減速機、７・・プロペラ軸、８・・６７
ツ化イオウガスタンク、９・・６７ツ化イオウ〃スコン
トロールバルフ、１０・・加圧タンク、１１・・給水ポ
ンプ、１２・・復水ｎ、１３・・バイパス路、１４−−
水コントロールパルプ、１５ψ・交流発電機、１６・・
潤滑油ポンプ、１７・・コントローラ、１８・・くり抜
き部、１９・・予熱剤装填用穴、Ｌｉ・・金属燃料とし
てのリチウム燃料。 復代理人　弁理士　飯　沼　義　彦 第１Ｉ￥１ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体状の金属燃料を装填された燃焼器本体と、上記金属
   燃料を予熱して溶融させるための予熱手段と、上記金属
   燃料の溶融時に同金属燃料へ酸化剤ガスを噴射するため
   のノズルとをそなえ、上記固体状の金属燃料が軸方向に
   くり抜き部をもつ筒状に形成されるとともに、上記ノズ
   ルが上記燃焼器本体の端壁の周方向に沿い複数個装着さ
   れて、溶融した上記金属燃料の螺旋方向への流動性を高
   めるべく、複数の上記ノズルがそれぞれ軸方向に対し傾
   斜して配設されていることを特徴とする、金属燃焼器。