JP2005098656A - デトネーション発生方法とその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃焼現象の一つであるデトネーションを利用することにより、燃料の酸化により発生する燃焼熱を高密度で取り出すことができ、2000℃以上の高温ガスを発生させることが出来た。さらに、2000℃以上の高温ガスであることにより燃焼熱が高効率な発電などに幅広く利用できる道を開いた。
【選択図】図2
Description
また、当該円筒状容器51はセラミックス及びまたは金属材を用いて一層または複合的に構成させる。
また、当該高温ガス発生装置において、デトネーションを起こさせるための燃料として水素、エチレン、又は、アセチレンを用い当該燃料を酸化するための酸化剤として通常空気を用い、着火源として電気火花を用い直接円筒状容器51内で着火させることにより、デトネーションを起こさせて高温ガスを発生することができる。
また、前記電磁流体発電装置の作動流体として発電に利用した後の高温排気をガスタービン発電機31に吹き込み発電を行うことができる。更に、当該ガスタービン発電機31の高温排気から蒸気ボイラ32により高圧蒸気を発生させ当該蒸気を利用して蒸気タービン発電機33で発電を行うことができる。
図4はカム式開閉機構である。円筒状容器51の壁体の内部に向かって広がる形の弁102に取り付けた軸105をカム103を回転することにより往復動させる。
図5はロータリー式開閉機構の直交断面図である。環状部材105に貫通して開けた開口部106と円筒状容器51の注入口とが重なり合った時、本件開閉機構は開となる。環状部材105はシール材104を介して円筒状容器51の壁体表面を歯車107、108を介して駆動軸110により駆動され回転する。
また、これらの開閉機構を複数設け、当該ロータリー開閉機構の1つまたは2以上から燃料及び酸化剤または混合気を、それぞれ注入し、当該開閉機構の回転速度と開口部の開口位置と個数によりそのタイミングを調整することできる。
2 主燃焼室
5 加圧空気注入口
6 注入口
7 逆火防止装置
8 開閉機構
9 混合器
10 管路
11 管路
12 逆止装置
13 開閉機構
14 管路
16 電気火花発生器
17 逆火防止装置
18 混合器
19 管路
20 管路
21 冷却媒体入口
22 冷却媒体出口
23 高温気体取出し口
24 逆火防止装置
25 開閉機構
26 管路
27 デトネーション波照射口
28 電磁石
29 電極
30 高温ガス発生装置の開口端部
31 ガスタービン発電機
32 蒸気ボイラ
33 蒸気タービン発電機
34 排気筒
Claims (10)
- 円筒形状であって当該円筒の内直径が5センチメートルから1メートルであって当該円筒の長さが当該円筒の内直径の2倍から50倍の長さである一方の端を開放し他方の端を閉じた容器内に、燃料に酸化剤を理論化学当量の1倍から2倍の比率で混合させた燃料と酸化剤の混合気をゲージ圧0.1気圧以上の圧力で注入し、次に、当該燃料と酸化剤の混合気の着火源として当該容器の閉じられた端部付近から水素、炭化水素等に酸素を理論化学当量の0.5倍から1.5倍の比率で混合させた水素、炭化水素等と酸素の混合気を電気火花により着火し発生させたデトネーション波を吹き込み、又は、当該容器内で直接電気火花を発生させ、当該容器内の燃料と酸化剤の混合気に着火しデトネーションを発生させ、当該デトネーションの終了後、既燃ガスを自然排気させ、次に、当該容器の閉じられた端部から大気圧以上の通常空気を当該容器の容積の0.05倍量以上吹き込み、その後、当該容器の閉じられた端部付近から当該容器内に再び前記の燃料に酸化剤を理論化学当量の1倍から2倍の比率で混合させた燃料と酸化剤の混合気をゲージ圧0.1気圧以上の圧力で注入し、以上の工程を順次繰り返すことによる、デトネーション現象を利用した、高温ガスを発生させる方法。
- 請求項1に記載の方法において、燃料として水素、エチレン、又は、アセチレンを用い酸化剤として通常空気を用い、当該容器内で着火源として電気火花により直接着火させることを特徴とする、請求項1に記載の高温ガスを発生させる方法。
- 請求項1、2に記載の方法において、燃料と酸化剤の混合気の注入工程、当該燃料と酸化剤の混合気の着火工程、当該燃料と酸化剤の混合気のデトネーション工程、既燃ガスの排気工程、並びに、大気圧以上の通常空気を当該容器の容積の0.05倍量以上吹き込む置換工程の各工程を順次繰り返しさせるために、当該容器に流入する各気体の管路に開閉機構及びまたは逆流装置、逆火防止装置を設け、当該開閉機構の開閉の間隔をモーター駆動のカム機構、及び又は、ロータリー弁機構等を用いて、自動制御するための仕組みを有し、また、当該着火源として当該管内にデトネーション波を照射し、当該容器の壁体を冷却するための仕組みを有し、当該容器がセラミックス及びまたは金属材から単一または複合に構成されることを特徴とする請求項1、2に記載の高温ガス発生装置。
- 請求項3に記載の高温ガス発生装置を2基以上配置し、当該各高温ガス発生装置からの高温ガスを一つの高温ガスとして利用することを特徴とする多管型高温ガス発生装置
- 請求項4記載の多管型高温ガス発生装置において、最初に起動させる高温ガス発生装置が発生したデトネーション波の一部分を取り出し、他の高温ガス発生装置へ着火源として伝播させるための管路を設け、当該伝播させるための管路に通常空気と炭化水素を混合した混合気を注入させ当該デトネーション波の伝播を助長維持し、当該デトネーション波により他の高温ガス発生装置を起動させ、以下順次繰り返し起動させることを特徴とする請求項4に記載の多管型高温ガス発生装置
- 請求項3、4、5に記載の高温ガス発生装置から発生した高温の気体を電磁流体発電装置の作動流体として発電に利用することを特徴とするデトネーション電磁流体発電装置
- 請求項6に記載のデトネーション電磁流体発電装置より排出される高温排気によるガスタービン発電を行い、さらに、当該ガスタービン発電からの高温排気から製造した高圧蒸気によるスチームタービン発電を組み合わせることを特徴とするデトネーション電磁流体発電とタービン発電による複合発電装置
- 請求項6、7に記載の発電装置において、当該電磁流体発電装置の磁界を作るための電磁石のコイルを都市ガス製造時のLNGの排冷熱を利用して冷却し磁界を起こすための電気の消費量を低減することを特徴とする高効率デトネーション電磁流体発電とタービン発電による複合発電装置
- 請求項6、7、8に記載の発電装置において電磁流体発電装置の作動流体である高温ガスにシード剤を添加することを特徴とする請求項6、7、8に記載の発電装置
- 請求項3、4、5に記載の高温ガス発生装置から発生した高温ガスをガスタービン発電機の作動流体として発電し、当該発電装置より排出される高温排気から製造した高圧蒸気によるスチームタービン発電を組み合わせることを特徴とするデトネーションタービン発電装置
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