(57)【要約】【課題】燃焼室内を超高温として水を燃焼させることも可能なパルス燃焼装置を提供する。【解決手段】空気取入部５を通り吸入された空気が、燃料管７の先端のノズル８から噴射される燃料と混合して、燃焼室２内で爆発燃焼され、排気管１０を通し排気されるように構成したパルス燃焼装置１において、爆発燃焼により発生した燃焼波を反射させて燃焼室２内の中央部の一点に集めることができるように、燃焼室２を断面真円の球形状に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気取入部を通り吸入された空気が、燃料管の先端のノズルから噴射される燃料と混合して、燃焼室内で爆発燃焼され、排気管を通し排気されるように構成したパルス燃焼装置において、
爆発燃焼により発生した燃焼波を反射させて燃焼室内の中央部の一点に集めることができるように前記燃焼室を球形状に形成したこと
を特徴とするパルス燃焼装置。
【請求項２】
前記燃焼室の内周面は鏡面仕上げされていることを特徴とする請求項１に記載のパルス燃焼装置。
【請求項３】
前記燃焼室は、開放端側の外周にフランジを有する半球状の第１部材と第２部材を、前記フランジで連結して球形状に形成され、第１部材のフランジと第２部材のフランジ間に挟み込まれるパッキンの厚みを調整することで前記燃焼室の内周が断面真円となるように設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のパルス燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス燃焼装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されているようなパルス燃焼装置が存在し、このパルス燃焼装置では、燃焼室内で、帯状に高温帯が形成され、この高温帯で灯油などの液体燃料が完全燃焼されるものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７７１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に開示されているパルス燃焼装置では、燃焼室内に帯状の高温帯が形成されるものであり、熱が燃焼室内で帯状に分散することとなり、燃焼室内を超高温状態とすることができず、例えば水を燃料として使用することは不可能なものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、水を燃料として燃焼させることも可能なパルス燃焼装置の提供を目的とし、この目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明のパルス燃焼装置は、空気取入部を通り吸入された空気が、燃料管の先端のノズルから噴射される燃料と混合して、燃焼室内で爆発燃焼され、排気管を通し排気されるように構成したパルス燃焼装置において、爆発燃焼により発生した燃焼波を反射させて燃焼室内の中央部の一点に集めることができるように前記燃焼室を球形状に形成したことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のパルス燃焼装置では、燃焼室を球形状にすることで、燃焼室内で燃焼波を中央部の一点に集めて、燃焼室内の中央部を超高温にすることができる。
【０００７】
また、本発明のパルス燃焼装置において、前記燃焼室の内周面は鏡面仕上げされているものとすることもできる。
こうすれば、燃焼室の内周面は鏡面仕上げされているため、燃焼室内で爆発燃焼により発生した燃焼波を確実に反射させて中央部の一点に集め、超高温にすることができる。
【０００８】
また、本発明のパルス燃焼装置において、前記燃焼室は、開放端側の外周にフランジを有する半球状の第１部材と第２部材を前記フランジで連結して球形状に形成され、第１部材のフランジと第２部材のフランジ間に挟み込まれるパッキンの厚みを調整することで前記燃焼室の内周が断面真円となるように設定されてなるものとすることもできる。
こうすれば、燃焼室は半球状の第１部材と第２部材を連結して球状に形成されるため、燃焼室の製造が容易であり、また、パッキンの厚みを調整することで、第１部材と第２部材を組み付けた際に燃焼室の内周の断面を真円に設定することができ、燃焼室の中央の一点に確実に燃焼波を集めて超高温を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ボイラー内に組み込まれた水冷式のパルス燃焼装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、ボイラー内に組み込まれた水冷式のパルス燃焼装置の概略構成図である。
パルス燃焼装置１は、燃焼室２の上流側に空気取入部５が連結され、燃焼室２の下流側には排気管１０が連結されて構成されており、超高温となる燃焼室２と排気管１０が、水を溜めたボイラー１３内に配設されている。
【００１１】
パルス燃焼装置の燃焼室２はステンレス製で、中空の半球状に形成した第１半球部材３と、中空の半球状に形成した第２半球部材４を連結して、中空の球状に形成したものである。
第１半球部材３および第２半球部材４は、それぞれ開放端側の外周に一体状にフランジ３ａ，４ａが設けられており、このフランジ３ａ，４ａの部分をボルト等で連結することで、第１半球部材３と第２半球部材４が一体化されて球状に形成されるものである。
【００１２】
なお、フランジ３ａとフランジ４ａ間には銅製等のパッキンＰが挟み込まれるが、このパッキンＰは種々の厚みのものが用意されており、組み立て時に、適宜厚みのパッキンＰあるいはパッキンＰの枚数を選択することにより、第１半球部材３と第２半球部材４がフランジ３ａ，４ａで連結された時に、燃焼室２の内周の断面を真円に設定することができる。従って、パッキンＰの厚みの調整で、確実に燃焼室２を断面真円の球状に形成することができる。
【００１３】
燃焼室２の第１半球部材３の上流端にはフランジ２ａが一体化されており、このフランジ２ａに、空気取入部５に一体化されたフランジ５ａが連結されて、燃焼室２の上流側に空気取入部５が連結されている。
この空気取入部５は、フランジ５ａ側から上流側に向かって外周が湾曲状に形成されており、図示左端側にはフランジに挟み込まれた状態でフラッパーバルブ６が取り付けられている。この外周が湾曲した円筒状の空気取入部５の中心には燃料管７が挿通されており、燃料管７の先端のノズル８が燃焼室２側に配置され、ノズル８の先端外周には筒状のフード９が設けられている。
なお、ノズル８から噴射される燃料が燃焼室２の中心に噴射されるようにノズル８が位置決めされている。
【００１４】
また、燃焼室２の第２半球部材４の下流端にもフランジ２ｂが一体化されており、このフランジ２ｂに対し、排気管１０の左端側のフランジ１０ａが連結されて、排気管１０が燃焼室２に連通状に一体化されている。
排気管１０は、熱交換効率を高めるためにボイラー１３内で螺旋状に旋回されて、その右端側のフランジ１０ｂがボイラー１３の壁面に固定され、さらにボイラー１３の外側には、このフランジ１０ｂに消音用のマフラー１１が連結される。
【００１５】
本例では、排気管１０は、例えば、直径２５ｍｍで、３ｍの長さに螺旋状に配置されている。
なお、ボイラー１３には、内部に水を給水するための給水管１３ａが設けられ、また、ボイラー１３内で沸かされた湯を外部へ出湯するための出湯管１３ｂが設けられている。
なお、パルス燃焼装置１の燃焼室２には、初期点火用の点火プラグ１２が設けられている。
なお、燃焼室２の内周面は、鏡面仕上げされた反射面となっている。
【００１６】
このようなパルス燃焼装置１の始動時には、圧縮空気を空気取入部５内に入れ、燃料管７を通してノズル８から灯油を噴射させ、点火プラグ１２の点火により、燃焼室２内で灯油と空気の混合気を爆発燃焼させる。
爆発燃焼させると燃焼室２内で燃焼波が発生し、この燃焼波は、燃焼室２の内周が鏡面処理されており、しかも燃焼室２は断面真円の球形であるため、燃焼室２の内周で反射されて、燃焼波と熱が燃焼室２の中央部の一点に集められる。例えば燃料としての灯油が１０００℃で爆発燃焼すると、燃焼波と熱が中央の一点に集められることにより燃焼室２の中央は１００００℃以上の超高温となる。
【００１７】
燃焼室２からの超高温の爆風が排気管１０を通ることで、ボイラー１３内に溜められている水が早期に湯となる。また、燃焼室２からの爆風は空気取入部５側へも作用するが、爆風と熱はフラッパーバルブ６により止められることとなる。また、爆風がノズル８周辺に設けたフード９に作用することで、自動的にノズル８からの燃料噴射が停止されることとなる。
【００１８】
爆風が排気管１０およびマフラー１１を通り外部に排気されると、燃焼室２内は０．２気圧程度にまで下がるため、大気圧の空気が、フラッパーバルブ６を押し開けて自動的に空気取入部５内に吸引されることとなり、同時に、燃焼室２内の減圧によりノズル８から自動的に燃料が噴射され、次の爆発燃焼が燃焼室２内で起こる。
【００１９】
このように、最初だけ点火プラグ１２で点火させ、かつ空気取入部５に圧縮空気を送れば、その後は、燃焼室２内での爆発燃焼による爆風が排気管１０から排気されて、燃焼室２が減圧されることで、自動的に空気取入部５から空気が吸引され、同時にノズル８から燃料が噴射されて、ノズル８からの燃料の噴射タイミングが爆発燃焼により自動的に制御されて、連続して燃焼室２内で爆発燃焼が起こる。
例えば、本例では、燃焼室２内で１秒間に１５０回の爆発燃焼が起こるように設定されている。
【００２０】
なお、爆発燃焼の１秒間の回数は排気管１０の長さを変えることで変化させることができるものであり、排気管１０は１本に限らず２本，３本，４本，５本とすることもできる。
なお、ノズル８から燃焼室２の中心部に向かうように燃料が噴射され、燃焼室２の中心部は超高温になるため、燃料は微粒子化されて完全燃焼されるものとなる。
【００２１】
なお、燃焼室２は球形であるため強度が大であり、燃焼室２内が０．２気圧まで下がっても破損が生じることはなく、また、燃焼室２の中心部が１００００℃以上の超高温となっても燃焼室２の内周面は溶解温度に達することはないため、燃焼室２を構成する部材３，４が溶けることはない。
【００２２】
なお、本例のパルス燃焼装置１において、最初は燃料として灯油を用いて爆発燃焼させ、爆発燃焼が連続することで燃焼室２の中心部を１００００℃以上の超高温とすることができるため、その後に燃料管７から水を燃料として噴射させることも可能となる。
即ち、水は熱水状態を過ぎると酸素と水素に熱解離し始め、熱解離が急激に起こると、解離した水素ガスと酸素ガスの混合気体（爆鳴気とも呼ばれる）となることが知られており、水をノズル８から燃焼室２の中心部に噴霧することによって、水は１００００℃以上の超高温によりプラズマ状態となり熱解離し、水素ガスと酸素ガスからなる混合気体（爆鳴気）となって瞬時に燃焼室２内で燃焼し、スチームガスとなって排気管１０から排出されることとなる。
【００２３】
なお、本例のパルス燃焼装置１は、ボイラー１３内に組み込んでボイラー１３内で湯を沸かす水冷式のものを例示しているが、空冷式のパルス燃焼装置１では、例えば乾燥装置として利用することができるものである。
乾燥装置として用いる場合、例えばミルクを瞬時に乾燥させて粉末にすることができるため、廃棄ミルクなどを瞬時に粉末化して廃棄処理できる設備として、このようなパルス燃焼装置１を組み込むこともできる。
また、汚泥を瞬時に乾燥させて粉末にすることができるため、廃棄汚泥を瞬時に粉末化して廃棄処理できる設備として、このようなパルス燃焼装置１を組み込むこともできる。
なお、空冷式の場合には、例えば燃焼室２の外周に冷却用のフィン等を付設した構造のものとすることもできる。
【符号の説明】
【００２４】
１  パルス燃焼装置
２  燃焼室
３  第１半球部材
４  第２半球部材
２ａ，２ｂ，３ａ，４ａ，５ａ，１０ａ  フランジ
５  空気取入部５
６  フラッパーバルブ
７  燃料管
８  ノズル
９  フード
１０  排気管
１１  マフラー
１２  点火プラグ
１３  ボイラー
１３ａ  給水管
１３ｂ  出湯管
Ｐ  パッキン
【図１】
2011058757.tif 000003