(57)【要約】【課題】メタンを安定的に外へと放出でき、燃焼過程で生じる水を効果的に排除でき、メタンハイドレートの燃焼効果を大幅に向上させられ、しかも燃焼中の火炎の安定を効果的に維持でき、消火の恐れがないメタンハイドレートに用いるバーナーを提供すること。【解決手段】燃焼部材３１の内部に、作動部材３２が摺動可能に嵌合されると共に、作動部材３２の前方にメタンハイドレートの収容空間３１２が形成され、収容空間３１２は複数の放出孔３１１を介して外部と連通し、弾性部材３３が作動部材３２を放出孔３１１に向けて押圧し、メタンハイドレート５は、作動部材３２に持続的に押されると、放出孔３１１からメタンを放出し燃焼に供し、メタンハイドレード５が解離して生じた水の一部は、外へ分散して火炎により気化し、他の一部の水は、メタンハイドレート５が圧迫を受けると、収容空間３１２内へ流動し、メタンハイドレート５の燃焼効果を向上させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンハイドレートに用いるバーナーであって、メタンハイドレートの燃焼に用い、
前記バーナーは、燃焼部材、作動部材、及び弾性部材を有し、
前記燃焼部材の前端面及び側面前部のいずれか一方には、複数の放出孔を開設し、前記燃焼部材の内部に前記作動部材が摺動可能に嵌合され、前記作動部材の前方において、前記燃焼部材の内部に、前記メタンハイドレートを収容する収容空間を形成し、前記収容空間は前記各放出孔を介して外部と相互に連通し、前記弾性部材は前記作動部材を前記放出孔に向けて押圧し、
前記メタンハイドレートが前記作動部材に持続的に押されると、前記メタンハイドレートは、前記各放出孔を経由してメタンを放出し燃焼に供し、前記メタンハイドレードが解離して生じた水の一部は、前記作動部材の作用の影響を受け前記収容空間外へと分散し、前記燃焼による火炎で気化し、水の他の一部は、前記メタンハイドレートが圧迫を受けると、前記収容空間内へ流動することを特徴とするメタンハイドレートに用いるバーナー。
【請求項２】
冷却装置をさらに設置し、
前記冷却装置は、前記燃焼部材の周囲に環状に設置する冷却カバー、及び前記冷却カバーと連通し、しかも内部に冷却液を収容する液体保存タンクを有し、前記冷却液は、前記冷却カバー内に進入できることを特徴とする請求項１に記載のメタンハイドレートに用いるバーナー。
【請求項３】
前記燃焼部材には、前記燃焼部材内部の温度を感知するセンサーを連接し、前記センサーが感知した温度により冷却液の流れを制御し、前記冷却カバー内に冷却液を進入させて前記燃焼部材に対して冷却を行い、前記メタンハイドレートの前もっての解離現象を回避することを特徴とする請求項２に記載のメタンハイドレートに用いるバーナー。
【請求項４】
前記センサーは、熱電対であることを特徴とする請求項３に記載のメタンハイドレートに用いるバーナー。
【請求項５】
前記冷却液は、グリコールであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のメタンハイドレートに用いるバーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃焼装置に関し、特にメタンハイドレートに用いるバーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、原油、天然ガス等の燃料資源の枯竭に注目が集まるに従い、世界各国で新しいエネルギーの開発が進められている。
中でも、ガスハイドレートの発見は、発生が予想されるエネルギー危機に一筋の希望をもたらすものと考えられる。
なぜなら、ガスハイドレートは高圧低温の状態下で、特殊なケージ構造を形成し、そのケージ構造は、代替エネルギーとできるガスハイドレートを包み込むことができ、しかもガスハイドレートの成分は、可燃性のメタンを主要成分とするからである。
そのため、ガスハイドレートはメタンハイドレートとも呼ばれている。
メタンハイドレートの埋蔵量は、現存する化石燃料の２倍とする研究もあり、現在直面する化石燃料が徐々に欠乏していくというエネルギー危機を緩やかにすることができるかもしれないと期待されている。
【０００３】
さらに、特殊ケージ構造は、二酸化炭素等の温室効果ガスを封入することもできるが、それによって形成される二酸化炭素ハイドレートは、適当な環境下で安定して存在するため、日増しに激しくなる温室効果を止めることができる可能性もある。
１ｍ３のハイドレートを利用したケージ構造は、１５０〜１８０倍量の気体を封入でき、しかも微低温下で安定する特性を備えるため、気体の輸送等に応用することもできる。
よって、多くの研究者が、メタンハイドレートを最も潜在力の高い新エネルギーと見なしている。
【０００４】
しかし、メタンハイドレートを直接燃やすと、燃焼点を予測することは困難である。
また、メタンハイドレートは、メタンと水に解離する過程で、吸熱反応を発生するため、メタンハイドレートを直接燃焼させれば、最初に発生する熱エネルギーは、メタンハイドレートをメタンと水に解離させるに十分であるが、気化中のメタンハイドレートは、周囲のメタンハイドレートの熱エネルギーを絶えず吸収し続ける。
こうして、周囲の温度は低下し、それにより、解離した水は温度低下の影響を受け、凝結して再び氷層となり、図７に示す通り、その水と氷層はメタンハイドレートの表面を覆ってしまう。
これにより、メタンハイドレートは、安定してメタンを解離し続け燃焼に供することができなくなってしまうため、燃焼火炎が不安定となり、火が消えてしまう等の恐れもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼過程において、メタンハイドレートがメタンを安定的に外へと放出でき、同時に燃焼過程で生じる水を効果的に排除でき、メタンハイドレートの燃焼効果を大幅に向上させられ、しかも燃焼中の火炎の安定を効果的に維持でき、消火の恐れがないメタンハイドレートに用いるバーナーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、メタンハイドレートの燃焼に用いるバーナーに関し、燃焼部材、作動部材、及び弾性部材を有し、前記燃焼部材の前端面及び側面前部のいずれか一方には、複数の放出孔を開設し、前記燃焼部材の内部に前記作動部材が摺動可能に嵌合され、前記作動部材の前方において、前記燃焼部材の内部に、前記メタンハイドレートを収容する収容空間を形成し、前記収容空間は前記各放出孔を介して外部と相互に連通し、前記弾性部材は前記作動部材を前記放出孔に向けて押圧する。
前記メタンハイドレートが前記作動部材に持続的に押されると、前記メタンハイドレートは、前記各放出孔を経由してメタンを放出し燃焼に供し、前記メタンハイドレードが解離して生じた水の一部は、前記作動部材の作用の影響を受け、前記収容空間外へと分散し、前記燃焼による火炎で気化し、水の他の一部は、前記メタンハイドレートが圧迫を受けると、前記収容空間内へと流動し、前記メタンハイドレートの燃焼効果を向上させる。
【０００７】
冷却装置をさらに設置してもよく、前記冷却装置は、前記燃焼部材の周囲に環状に設置する冷却カバー、及び前記冷却カバーと連通し、しかも内部に冷却液を収容する液体保存タンクを有し、前記冷却液は、前記冷却カバー内に進入できる。
この場合、前記燃焼部材には、前記燃焼部材内部の温度を感知するセンサーを連接し、前記センサーが感知した温度により冷却液の流れを制御し、前記冷却カバー内に冷却液を進入させて前記燃焼部材に対して冷却を行い、前記メタンハイドレートの前もっての解離現象を回避することもできる。
前記センサーは、熱電対であってもよく、前記冷却液は、グリコールとしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、メタンハイドレートは、弾性部材及び作動部材の作動を受け、各放出孔から安定的に外へと放出されるので、燃焼中の火炎の安定を維持し、消火することもない。
また、メタンハイドレートが解離した水の一部は、作動部材の作用の影響を受け外へと分散し、前記燃焼による火炎により気化し、他の水は、メタンハイドレートが圧迫を受けると、収容空間内へと流動し、これにより水の火炎燃焼への影響を回避でき、メタンハイドレートの燃焼効果を大幅に向上させられる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第一実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの断面図である。
【図２】本発明の第一実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの別形態の断面図である。
【図３】本発明の第一実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの作動状態における断面図である。
【図４】本発明の第一実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの燃焼作動状態における断面図である。
【図５】本発明の第二実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの断面図である。
【図６】本発明の第三実施例を示すメタンハイドレートに用いるバーナーの断面図である。
【図７】従来のメタンハイドレート燃焼状態を示す模式図である。
【図８】本発明のメタンハイドレートに用いるバーナーによる燃焼状態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明の第一実施例を示す。
本発明のバーナー３は、メタンハイドレート５の燃焼に用いるものであり、シリンダー状の燃焼部材３１、燃焼部材３１の内部に設置されるピストン状の作動部材３２、及び作動部材３２に嵌着される弾性部材３３を有する。
【００１１】
燃焼部材３１の前端面には、複数の放出孔３１１を開設し（図１参照）、或いは燃焼部材３１の側面の前部に、複数の放出孔３１１を開設する（図２参照）。
作動部材３２は燃焼部材３１の内部に後方から摺動可能に嵌合され、作動部材３２の前方において、燃焼部材３１の内部には、メタンハイドレート５を収容する収容空間３１２が形成される。
収容空間３１２は、各放出孔３１１を介して外部と相互に連通し、弾性部材３３は作動部材３２を放出孔３１１に向けて押圧する。
【００１２】
図３及び図４に示す通り、バーナー３の使用時には、使用者は先ず、作動部材３２を弾性部材３３の押圧力に抗して後退させ、粉末状のメタンハイドレート５を燃焼部材３１の収容空間３１２内に充填する。
続いて、作動部材３２を解放すると、弾性部材３３が作動部材３２に作動力を提供し、作動部材３２は前方へと移動する。
同時に、収容空間３１２内に収容されたメタンハイドレート５は、作動部材３２に押されて、収容空間３１２を囲む壁面に向けて圧迫される。
この結果、メタンハイドレート５は各放出孔３１１より外へと放出される。
この時、使用者は外部の火源（図示なし）により各放出孔３１１より外へと放出されたメタンハイドレート５に点火する。
これにより、メタンハイドレート５は燃焼し、メタンと水とに解離し、同時に弾性部材３３と作動部材３２による作動を持続する。
こうして、収容空間３１２内に収容されたメタンハイドレート５は安定して持続的に外へとメタンを放出する。
しかも、解離された水の一部は、作動部材３２により前方へと押され、放出孔３１１を通って外へと分散し、燃焼による火炎に触れると気化し、他の一部の水は、メタンハイドレート５が圧迫を受けると収容空間３１２内へと流動し、燃焼に影響を与えることはない。
こうして、メタンハイドレート５の燃焼効果を高め、及び燃焼中の火炎の安定を効果的に維持でき、消火の恐れがない。
【００１３】
図８に示す通り、バーナー３の燃焼時、火炎は安定燃焼を呈し、しかも使用者は、弾性部材３３により、作動部材３２の前方への作動の速度、頻度等を調整できる。
これにより、メタンハイドレート５の、各放出孔３１１から外へと放出される速度、頻度及び放出量等を調整し、メタンハイドレート５の燃焼効果をさらに高めることができる。
【００１４】
図５は、本発明の第二実施例を示す。
第二実施例のバーナー３は、第一実施例と同様の構成部材を有する。
本実施例のバーナー３には、冷却装置４をさらに連接する。
冷却装置４は、燃焼部材３１の周囲に環状に設置する冷却カバー４１、及び冷却カバー４１と連通し、しかも内部に冷却液を収容する液体保存タンク４２を有する。
冷却液は、液体保存タンク４２から冷却カバー４１内に進入し、燃焼部材３１の温度を効果的に低下させることができる。
冷却液は、状況に応じて、水、油或いはグリコール等の温度を低下させられる液体を使用する。
【００１５】
燃焼部材３１の内部温度が過度に高い時には、冷却カバー４１の外周と燃焼部材３１の外周面との間に、間隔をあけて設置することができる。
これにより、冷却液は、燃焼部材３１と冷却カバー４１との間に収容され、燃焼部材３１の熱を吸収後、液体保存タンク４２内に戻る。
このように冷却液が繰り返し循環することで、燃焼部材３１の温度を効果的に低下させることができ、燃焼部材３１内の収容空間３１２に収容されたメタンハイドレート５が燃焼部材３１の高温壁面に接触して前もって解離現象を生じることを回避し、これによりメタンハイドレート５の燃焼効果を大幅に向上させることができる。
【００１６】
図６は、本発明の第三実施例を示す。
第三実施例のバーナー３は、第二実施例と同様の構成部材を有する。
第三実施例において、燃焼部材３１には、燃焼部材３１内部の温度を感知するセンサー４３を連接し、センサー４３が感知した温度により冷却液の流れを制御し、センサー４３が感知した温度が設定値以上になったら、冷却カバー４１内に冷却液を進入させて、燃焼部材３１に対して冷却を行う。
これにより、メタンハイドレート５が前もって解離現象を生じることを回避できる。
【００１７】
センサー４３は、状況に応じて、違った温度で使用できるモニター装置であり、センサー４３は、熱電対とすることができる。
使用者は、燃焼部材３１に連接されたセンサー４３により、燃焼部材３１の温度変化をモニタリングする。
燃焼部材３１の温度が過度に高い時には、センサー４３は液体保存タンク４２を連動し、冷却液を冷却カバー４１内に送り込ませる。
冷却液は、燃焼部材３１の温度を効果的に低下させた後、液体保存タンク４２内に戻る。
このように冷却液が繰り返し循環することで、燃焼部材３１の温度を効果的に制御し、メタンハイドレート５が高温の影響を受け、前もって解離現象を生じることをさらに回避でき、これによりメタンハイドレート５の燃焼効果は大幅に向上させられる。
なお、図５及び図６は、冷却カバー４１を模式的に示したものであって、実際には、筒状の燃焼部材３１の周囲にケース状の冷却カバー４１を設けてあるので、冷却カバー４１内の冷却液と、燃焼部材３１の収容空間３１２とは壁で隔てられて、直接接触することはない。
【００１８】
本発明のメタンハイドレートに用いるバーナーは、収容空間にメタンハイドレートを収容し、しかも燃焼部材上に複数の放出孔を開設し、同時に弾性部材及び作動部材を対応させてメタンハイドレートを押し、メタンハイドレートに、各放出孔から持続的かつ安定的にメタンを外へと放出させ、火炎を安定させ、しかも消火を回避できる。
同時に、メタンハイドレートが解離して生じた水の一部は押された結果、放出孔３１１を通って外へと分散され、火炎の影響を受けて気化し、しかも他の水は、メタンハイドレートが圧迫を受けると、収容空間内へと流動し、これにより水の火炎燃焼への影響を回避できる。
また、冷却装置及びセンサーを設置することで、燃焼部材の温度を効果的にモニタリングし、並びに維持することで、メタンハイドレートが前もって解離を生じることを回避でき、メタンハイドレートの燃焼効果を確実に向上させることができる。
【００１９】
前述した本発明の実施例は本発明を限定するものではなく、本発明の権利範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００２０】
３      バーナー
３１    燃焼部材
３２    作動部材
３３    弾性部材
３１１  放出孔
３１２  収容空間
４      冷却装置
４１    冷却カバー
４２    液体保存タンク
４３    センサー
５      メタンハイドレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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