(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振される流体を流す流体通路と、同流体通路を横切って配設された回転体とを有し、同回転体には少くとも１個の貫通孔が設けられていて、同回転体の回転により、その貫通孔による前記流体通路の連通状態を周期的に接断して前記流体通路を流れる流体を加振するように構成した流体加振用アクチュエータであって、同アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路が設置されていて、同冷却用通路に空気を流して冷却及びシール圧をかける構成としたことを特徴とする流体加振用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼器における燃焼減衰を計測するため、または、圧力センサの較正試験に使う加振流体を得るため等、任意の周波数で大圧力変動の振動を流体に与えることのできる流体加振用アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼器内の燃焼振動を防止する事、及び燃焼減衰を測定し燃焼器の燃焼振動に対する耐性を把握することは、燃焼器の信頼性を高める意味で重要である。燃焼器における燃焼中の減衰を測定するには、強制的に加振させる必要があるが、従来のスピーカを利用したアクチュエータでは、加振力不足である。また、高温高圧下でスピーカを利用して加振することは、スピーカの耐圧、耐熱の問題より不可能である。
【０００３】
一方、圧力センサの較正は、基準センサと較正すべきセンサに対し同じ加振流体を作用させてそれら基準センサと較正すべきセンサの検出信号を分析、比較して較正を行う。
【０００４】
図９に前記したようにして行う従来の圧力センサの較正装置を示している。圧力センサ２１の較正を実施するには、コンプレッサ１９より供給された空気を発振器１６に連動したコントローラ１７で制御された比例弁２５で加振し、その加振空気の圧力変動を基準センサ２０と較正する圧力センサ２１で検出して、その信号をＦＦＴ２３で分析、比較して較正するのである。
【０００５】
しかしながら、この技術では、比例弁２５による加振可能な周波数範囲は１０Ｈｚ前後と低く、高い周波数域での較正はできない。更に圧力センサは、受感部に圧電素子あるいは、抵抗歪ゲージを使用しているため高温下での感度は常温下での感度とは異なる。したがって、従来の常温、常圧下での較正では、高温場における信頼性が乏しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記したように、燃焼器における燃焼減衰を計測するため、または、圧力センサの較正試験に使う加振流体を得るため等、低周波数から高周波数まで任意の周波数の大きな圧力変動を流体に生じさせることのできる流体加振用アクチュエータを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、加振される流体を流す流体通路と、同流体通路を横切って配設された回転体とを有し、同回転体には少くとも１個の貫通孔が設けられていて、同回転体の回転により、その貫通孔による前記流体通路の連通状態を周期的に接断して前記流体通路を流れる流体を加振するように構成した流体加振用アクチュエータであって、同アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路が設置されていて、同冷却用通路に空気を流して冷却及びシール圧をかける構成とした流体加振用アクチュエータを提供する。
【０００８】
本発明のこの流体加振用アクチュエータによれば、回転体の回転数を選定することにより、その貫通孔が流体通路を接断する周期を任意に変えることができ、これにより流体通路を流れる流体への加振周波数を容易に選定することができる。
また、本アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路が設置されており、この通路に空気を流すことで、冷却及びシール圧をかけ加振用流体の漏れを最小限にすることができる。
【０００９】
本発明の流体加振用アクチュエータを用いると、燃焼器に供給する燃料に所定の振動を与えてその燃焼減衰を容易に計測でき、また、圧力センサの較正試験に必要な所望の大きさ、周波数の加振流体を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による流体加振用アクチュエータを図示した実施形態に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態による回転軸型流体加振用アクチュエータの縦断面図である。
【００１１】
図１に示すように、本アクチュエータ１２には、モータ１にカップリング２を介して回転軸３が設置されており、この回転軸３には軸と垂直方向（図では水平方向）に流体を流すための１個の貫通孔があけられている。フランジ５側から空気、蒸気、燃料等の流体が供給されると、その流体は流体通路４内を通り、回転軸３にあけられた孔を通過する。そしてモータ１で回転される回転軸３の孔を回転軸が１回転する間に２回通過するので、回転軸３を通過する際に回転数の２倍の周波数で加振されフランジ６より放出される。
【００１２】
本アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路７が設置されており、この通路７に空気を流すことで、冷却及びシール圧をかけ加振用流体の漏れを最小限にする工夫が施されている。また、回転軸３の円周方向に設けられたラビリンスシール８により、更に加振流体の漏れ量の減少を図っている。
【００１３】
従来のスピーカを利用したアクチュエータでは、例えば燃焼振動のような大音圧を制御するには、加振力が不足であったが、本アクチュエータのように回転軸３の回転によって燃料、空気等の流体を加振し、直接燃焼域内に噴出することで、流量変動を生じさせ、大音圧の圧力変動を生じさせることが可能となる。また、加振周波数については、モータ１の回転数を制御することで容易にコントロール可能であり、例えば高周波数（５００Ｈｚ）までの燃焼振動の制御が可能となる。
【００１４】
図２は、本発明の他の実施形態による流体加振用アクチュエータを示している。すなわち、図１に示した流体加振用アクチュエータでは、回転軸に孔をあけたタイプのものであったが、図２のように円盤を用いたものであってもよい。この図２に示したものは、数個の孔１１をあけた円盤１０をモータ１で回転させるようにしたもので、この円盤１０を横切って流れる流体に対し孔数×回転数倍の周波数の加振力を流体に与えられ、上記のアクチュエータと同様の効果が期待できる。
【００１５】
図３は、図１に示した流体加振用アクチュエータ１２を用いて燃焼器ノズルに加振流体燃料を供給し燃焼域で燃焼させるように構成した応用例を示している。図３において、燃焼器ノズル１４のノズル１５へ燃料を導く直管１３の途中に、図１に示した構造の流体加振用アクチュエータ１２を配置してある。
【００１６】
このアクチュエータ１２の回転軸３を駆動回転するモータ１は、発振器１６及びコントローラ１７により所定回転数で回転される。燃焼域での燃焼音圧は圧力センサ１８で計測される。アクチュエータ１２より出た加振流体は、アクチュエータ１２出口と同径の直管１３に接続されていて体積拡大部等が無いため、反射による減衰が最小限となり、圧力脈動を発生させる。
【００１７】
また、直管１３の先端に図４に示すストレートタイプのノズル、図５に示すディフューザタイプのノズル、或いは図６に示すオリフィスタイプのノズル１５等を取り付けることで、インピーダンスの違いによりノズル毎の周波数特性の異なるアクチュエータとすることが可能である。
【００１８】
図７は、図１に示した流体加振用アクチュエータ１２を用いた圧力センサの較正試験装置の構成を示している。すなわち、コンプレッサ１９から基準センサ２０と較正すべき圧力センサ２１へ流体を導く管２５の途中に図１で説明した流体加振用アクチュエータ１２が配設されている。配管２５の先に取付けられた基準センサ２０と較正すべき圧力センサ２１には、それぞれアンプ２２とアンプ２４が取付けられ、それぞれＦＦＴ２３へ接続されている。
【００１９】
この図７の圧力センサ較正試験装置において、コンプレッサ１９より供給された空気は、アクチュエータ１２で加振される。このときの加振周波数は、発振器１６、コントローラ１７で制御されたモータ１の回転数の２倍となる。加振された空気は、管２５内を通り、基準センサ２０と較正用センサ２１に達する。各々のセンサ２０，２１で計測された信号は、それぞれアンプ２２、アンプ２４で増幅されＦＦＴ２３に入力され、ここで各々の圧力レベルを比較し較正する。
【００２０】
従来の比例弁を利用した流体加振用アクチュエータでは約１０Ｈｚぐらいまでしか加振できず、その以上の周波数帯における較正は不可能であったが、本実施形態による流体加振用アクチュエータは、モータ１の回転数の２倍の周波数まで加振可能なので、例えばモータ１の回転数を１５０００ｒｐｍ  とすると５００Ｈｚまでの周波数帯における較正が可能となる。
【００２１】
図７は常温、常圧下での適用例であるが、図８のように本アクチュエータ１２で加振された流体を高温、高圧下の燃焼装置に噴出することで、この燃焼装置に取付けた圧力センサ２１の高温、高圧下でのセンサの較正も実施可能である。
【００２２】
ここでアクチュエータ１２は燃焼器より離れた常温、常圧領域に置かれるので、アクチュエータの信頼性は保証される。高温場にアクチュエータ１２を設置するには、モータ部とベアリング部を冷却することで利用可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、加振される流体を流す流体通路を横切って配設された回転体を設け、同回転体には少くとも１個の貫通孔が設けられていて、同回転体の回転により、その貫通孔による前記流体通路の連通状態を周期的に接断して前記流体通路を流れる流体を加振するように構成した流体加振用アクチュエータであって、同アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路が設置されていて、同冷却用通路に空気を流して冷却及びシール圧をかける構成とした流体加振用アクチュエータを提供する。
【００２４】
本発明のこの流体加振用アクチュエータによれば、回転体の回転数を選定することで流体通路を流れる流体に対し所望の周波数の振動を与えることができ、強い加振流体圧を得ることができる。また、本アクチュエータのケーシング部にはシール及び冷却用通路が設置されており、この通路に空気を流すことで、冷却及びシール圧をかけ加振用流体の漏れを最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態による流体加振用アクチュエータの縦断面図。
【図２】本発明の実施の他の形態による流体加振用アクチュエータの縦断面図。
【図３】本発明の実施の一形態による流体加振用アクチュエータを使った加振燃料燃焼装置の例を示す縦断面図。
【図４】図３の装置に用いるストレートタイプのノズルを示す断面図。
【図５】図３の装置に用いるディフューザタイプのノズルを示す断面図。
【図６】図３の装置に用いるオリフィスタイプのノズルを示す断面図。
【図７】本発明の実施の一形態による流体加振用アクチュエータを使った圧力センサ較正装置の例を示す説明図。
【図８】高温、高圧下での圧力センサの較正試験を行いうるように構成した図７と同様の図面。
【図９】従来の流体加振装置を使った圧力センサ較正装置の例を示す説明図。
【符号の説明】
１    モータ
２    カップリング
３    回転軸
４    流体通路
５    フランジ
６    フランジ
７    シール及び冷却用通路
８    ラビリンスシール
１０  円盤
１１  孔
１２  アクチュエータ
１３  直管
１４  燃焼器ノズル
１５  ノズル
１６  発振器
１７  コントローラ
１８  圧力センサ
１９  コンプレッサ
２０  基準センサ
２１  圧力センサ
２２  アンプ
２３  ＦＦＴ
２４  アンプ
２５  パレクト比例弁
【図１】
0003586561.tif 000002
【図２】
0003586561.tif 000003
【図３】
0003586561.tif 000004
【図４】
0003586561.tif 000005
【図５】
0003586561.tif 000006
【図６】
0003586561.tif 000007
【図７】
0003586561.tif 000008
【図８】
0003586561.tif 000009
【図９】
0003586561.tif 000010