特開 2024-27346 衝撃波生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024027346

(43)【公開日】2024-03-01

(54)【発明の名称】衝撃波生成装置

(51)【国際特許分類】

   F23N 1/02 20060101AFI20240222BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20240222BHJP

   F23J 3/00 20060101ALI20240222BHJP

   F23N 5/20 20060101ALI20240222BHJP

   F23L 7/00 20060101ALI20240222BHJP

   F23K 5/00 20060101ALI20240222BHJP

   F28G 7/00 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

F23N1/02 101

F23L1/00 B

F23J3/00 Z

F23N5/20 H

F23N5/20 G

F23N5/20 101Z

F23N1/02 K

F23N1/02 G

F23N1/02 D

F23L1/00 G

F23L7/00 Z

F23K5/00 301B

F28G7/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022130077

(22)【出願日】2022-08-17

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】戸貝 公宣

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 敏彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 啓祐

(72)【発明者】

【氏名】井上 智晃

(72)【発明者】

【氏名】奥田 幸人

【テーマコード（参考）】

3K003

3K005

3K023

3K068

3K261

【Ｆターム（参考）】

3K003AB02

3K003AB06

3K003AC01

3K003BB01

3K003BB07

3K003CA03

3K003CA05

3K003CC01

3K003DA03

3K005GA16

3K005GB04

3K005GB06

3K023BA05

3K068AA01

3K068AB04

3K068BB01

3K068BB23

3K068CA05

3K068DA06

3K068EA03

3K261GA12

(57)【要約】

【課題】衝撃波生成装置において、燃焼装置に供給する可燃性ガスの供給量制御の高精度化を図る。
【解決手段】基端から先端に向けて燃焼ガスが流れるガス通路が設けられて前記先端に開口部が設けられる燃焼装置と、燃料を供給する燃料供給経路と、酸化剤を供給する酸化剤供給経路と、燃料と酸化剤が混合された可燃性ガスを燃焼装置に供給する可燃性ガス供給経路と、燃料供給経路を流れる燃料の流量を調整する燃料流量調整装置と、酸化剤供給経路を流れる酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整装置と、燃焼装置に供給された可燃性ガスに点火する点火装置とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基端から先端に向けて燃焼ガスが流れるガス通路が設けられて前記先端に開口部が設けられる燃焼装置と、
燃料を供給する燃料供給経路と、
酸化剤を供給する酸化剤供給経路と、
前記燃料と前記酸化剤が混合された可燃性ガスを前記燃焼装置に供給する可燃性ガス供給経路と、
前記燃料供給経路を流れる前記燃料の流量を調整する燃料流量調整装置と、
前記酸化剤供給経路を流れる前記酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整装置と、
前記燃焼装置に供給された前記可燃性ガスに点火する点火装置と、
前記燃焼装置に供給される前記可燃性ガスの供給状態に応じて前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置を制御する制御装置と、
を備える衝撃波生成装置。

【請求項2】

前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置は、マスフローコントローラを有する、
請求項１に記載の衝撃波生成装置。

【請求項3】

前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置は、オリフィスまたはソニックノズルを有する、
請求項１に記載の衝撃波生成装置。

【請求項4】

前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置は、前記燃料供給経路および前記酸化剤供給経路にそれぞれ設けられる並列をなす複数の燃料分岐経路および複数の酸化剤分岐経路と、前記複数の燃料分岐経路および前記複数の酸化剤分岐経路にそれぞれ設けられる前記オリフィスまたは前記ソニックノズルと、前記複数の燃料分岐経路および前記複数の酸化剤分岐経路にそれぞれ設けられる開閉弁とを有する、
請求項３に記載の衝撃波生成装置。

【請求項5】

前記制御装置は、少なくとも前記燃焼装置に対する前記可燃性ガスの充てん時間の終期に前記可燃性ガスの混合比が量論混合比に近づくように、前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置を制御する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の衝撃波生成装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記燃焼装置に対する前記可燃性ガスの充てん時間の初期に前記可燃性ガスの混合比が燃料過剰になるように、前記燃料流量調整装置および前記酸化剤流量調整装置を制御する、
請求項５に記載の衝撃波生成装置。

【請求項7】

前記燃焼装置の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスを噴出する噴出部を有する、
請求項１に記載の衝撃波生成装置。

【請求項8】

前記噴出部は、前記燃焼装置に可燃性ガスを供給すると同時に前記不燃性ガスを噴出し、前記燃焼装置に供給された前記可燃性ガスに点火した後、前記不燃性ガスの噴出を停止する、
請求項７に記載の衝撃波生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、爆轟による衝撃波を生成するための衝撃波生成装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、ごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）、発電用ボイラなどは、排ガス中に含まれるダストが火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着する。火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着したダストは、熱伝達率を低下させて熱回収効率を悪化させたり、排ガスの流れの抵抗になって火炉の性能を低下させたりする。そのため、ダスト除去装置により、火炉の内壁や伝熱管の外面に付着したダストを定期的に除去する必要がある。

【0003】

ダスト除去装置は、衝撃波生成装置を有する。衝撃波生成装置は、燃料を燃焼させることで火炎の伝播速度が音速を超える爆轟による衝撃波を生成する。ダスト除去装置は、衝撃波生成装置が生成した衝撃波によりダストを除去する。このような従来の衝撃波生成装置として、下記特許文献に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６００３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

衝撃波生成装置は、燃料と酸化剤とが混合された混合気を燃焼室に供給し、燃焼室に所定量の混合気が充填されると、混合気に点火する。すると、混合気が燃焼することで爆轟による衝撃波が生成する。この場合、燃焼室に混合気を供給するとき、供給した混合気の総量を求めるため、燃焼器より上流の圧力容器の圧力を監視している。ところが、燃焼室に対する混合気の供給中は、燃焼室の圧力が変動するため、このときの瞬時の流量がわからず、燃焼室に対する混合器の高精度な流量制御が困難となる。

【0006】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、燃焼室に供給する可燃性ガスの供給量制御の高精度化を図る衝撃波生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本開示の衝撃波生成装置は、基端から先端に向けて燃焼ガスが流れるガス通路が設けられて前記先端に開口部が設けられる燃焼装置と、燃料を供給する燃料供給経路と、酸化剤を供給する酸化剤供給経路と、前記燃料と前記酸化剤が混合された可燃性ガスを前記燃焼装置に供給する可燃性ガス供給経路と、前記燃料供給経路を流れる前記燃料の流量を調整する燃料流量調整装置と、前記酸化剤供給経路を流れる前記酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整装置と、前記燃焼装置に供給された前記可燃性ガスに点火する点火装置と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の衝撃波生成装置によれば、燃焼装置に供給する可燃性ガスの供給量制御の高精度化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。

【図2】図２は、第２実施形態の衝撃波生成装置における可燃性ガスの供給量制御を表すグラフである。

【図3】図３は、第３実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。

【図4】図４は、第４実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。

【図5】図５は、第５実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。

【図6】図６は、衝撃波生成装置を表す火炉側からの正面図である。

【図7】図７は、衝撃波生成装置による衝撃波生成方法を表すフローチャートである。

【図8】図８は、衝撃波生成装置による衝撃波生成方法を表すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
＜衝撃波生成装置＞
図１は、第１実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。

【0012】

図１に示すように、第１実施形態の衝撃波生成装置１０は、ごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備、発電用ボイラ（以下、ボイラと称する。）などの火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着するダストを除去するダスト除去装置に適用される。なお、火炉は、ボイラの燃焼場の周囲を取り囲む壁部から構成されるものであるが、ダスト除去装置は、火炉の上部や下部に連続する壁部の内壁面などに付着するダストを除去することができる。ダスト除去装置は、火炉の内部に連通する配管を通して火炉内に可燃性ガスを供給し、可燃性ガスに着火させることで爆轟による衝撃波Ｓを発生させる。すなわち、可燃性ガスが燃焼すると、火炎と衝撃波が一体になった爆轟波が伝播し、可燃性ガスがなくなった時点で衝撃波として伝播する。ダスト除去装置は、爆轟による衝撃波Ｓが火炉の内壁や伝熱管の外面に作用することで、付着したダストを吹き飛ばして除去する。

【0013】

衝撃波生成装置１０は、ダスト除去装置に設けられ、ボイラの停止中にダスト除去装置が作動するとき、燃料の燃焼による爆轟で衝撃波Ｓを生成するものである。

【0014】

衝撃波生成装置１０は、燃焼装置１１と、可燃性ガス供給装置１２と、点火装置１３と、制御装置１４とを備える。

【0015】

燃焼装置１１は、基端から先端に向けて燃焼ガスが流れるガス通路２１を有する。燃焼装置１１は、起爆管２２と、燃焼器２３とを有する。ガス通路２１は、起爆管２２の内部に設けられる第１通路２４と、燃焼器２３の内部に設けられる第２通路２５とから構成される。

【0016】

起爆管２２は、筒形状をなし、基端２２ａが閉塞し、先端２２ｂが開口する。起爆管２２は、内部に所定長さの第１通路２４が設けられる。起爆管２２は、基端２２ａに可燃性ガス供給装置１２が接続される。燃焼器２３は、筒形状をなし、基端２３ａが起爆管２２の先端２２ｂに連結されて連通し、先端２３ｂが開口して開口部２３ｃが設けられる。起爆管２２のガス通路２１と、燃焼器２３の第２通路２５は、同心である。但し、起爆管２２のガス通路２１と、燃焼器２３の第２通路２５は、同心ではなくてもよく、異なる形状であってもよい。燃焼器２３は、内部に所定長さの第２通路２５が設けられる。燃焼器２３の第２通路２５は、起爆管２２の第１通路２４より大径である。燃焼器２３は、基端２３ａから先端２２ｂまで第２通路２５が同径であるが、基端２３ａに対して先端２２ｂが拡径していてもよい。

【0017】

起爆管２２は、基端２２ａに混合促進器２６が設けられる。混合促進器２６は、燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合を促進するものである。混合促進器２６は、例えば、ディフューザ、複数の突起から構成される渦発生器、格子などの整流器、また、これらの組合せである。燃焼器２３は、先端２３ｂの開口部２３ｃが火炉１０１の火炉壁１０２に区画された内部空間１０３に連通する。

【0018】

可燃性ガス供給装置１２は、燃料供給部３１と、酸化剤供給部４１とを有する。燃料供給部３１は、燃料Ｆを供給する。酸化剤供給部４１は、酸化剤Ａとしての酸素または空気を供給する。可燃性ガス供給装置１２は、燃料供給部３１が供給した燃料Ｆと酸化剤供給部４１が供給した酸化剤Ａとが混合された混合気を可燃性ガスＭとして燃焼装置１１の基端から内部に供給する。

【0019】

燃料供給部３１は、燃料供給経路３２と、燃料ボンベ３３と、減圧弁３４と、マスフローコントローラ（燃料流量調整装置）３５と、安全器３６と、燃料供給弁３７と、逆止弁３８とを有する。燃料供給経路３２は、上流端部に燃料ボンベ３３が連結され、下流側に向けて減圧弁３４、マスフローコントローラ３５、安全器３６、燃料供給弁３７、逆止弁３８が設けられる。燃料ボンベ３３は、燃料Ｆが貯留される。減圧弁３４は、燃料ボンベ３３の燃料Ｆを減圧し、供給する燃料Ｆの圧力を調整する。マスフローコントローラ３５は、燃料Ｆの質量流量を計測し、計測した燃料Ｆの質量流量と予め設定された燃料Ｆの設定値とを比較し、燃料Ｆの質量流量が設定値となるように流量制御弁の開度を調整する。安全器３６は、逆火を防止する。燃料供給弁３７は、開閉弁であり、開放時に燃料Ｆを供給し、閉止時に燃料Ｆの供給を停止する。逆止弁３８は、上流側への燃料Ｆや可燃性ガスＭの逆流を防止する。

【0020】

酸化剤供給部４１は、酸化剤供給経路４２と、酸化剤ボンベ４３と、減圧弁４４と、マスフローコントローラ（酸化剤流量調整装置）４５と、安全器４６と、酸化剤供給弁４７と、逆止弁４８とを有する。酸化剤供給経路４２は、上流端部に酸化剤ボンベ４３が連結され、下流側に向けて減圧弁４４、マスフローコントローラ４５、安全器４６、酸化剤供給弁４７、逆止弁４８が設けられる。酸化剤ボンベ４３は、酸化剤Ａが貯留される。減圧弁４４は、酸化剤ボンベ４３の酸化剤Ａを減圧し、供給する酸化剤Ａの圧力を調整する。マスフローコントローラ４５は、酸化剤Ａの質量流量を計測し、計測した酸化剤Ａの質量流量と予め設定された酸化剤Ａの設定値とを比較し、酸化剤Ａの質量流量が設定値となるように流量制御弁の開度を調整する。安全器４６は、逆火を防止する。酸化剤供給弁４７は、開閉弁であり、開放時に酸化剤Ａを供給し、閉止時に酸化剤Ａの供給を停止する。逆止弁４８は、上流側への酸化剤Ａや可燃性ガスＭの逆流を防止する。

【0021】

燃料供給経路３２と酸化剤供給経路４２は、下流端部がクロス継手５１を介して可燃性ガス供給経路５２の上流端部に連結され、可燃性ガス供給経路５２は、下流端部が起爆管２２の基端２２ａに連結される。また、パージガス経路５３は、上流端部に送風機５４が連結され、下流端部がクロス継手５１に連結される。パージガス経路５３は、パージガス供給弁５５が設けられる。クロス継手５１は、燃料供給経路３２と酸化剤供給経路４２と可燃性ガス供給経路５２とパージガス経路５３とを連通する。送風機５４は、パージガス（例えば、空気や不活性ガスなど）Ｐを可燃性ガス供給経路５２に供給する。パージガス供給弁５５は、開閉弁であり、開放時にパージガスＰを供給し、閉止時にパージガスＰの供給を停止する。

【0022】

点火装置１３は、燃焼装置１１における起爆管２２に供給された可燃性ガスＭに点火する。点火装置１３は、起爆管２２の基端２２ａに設けられる。

【0023】

制御装置１４は、点火装置１３、マスフローコントローラ３５、燃料供給弁３７、マスフローコントローラ４５、酸化剤供給弁４７、パージガス供給弁５５が接続される。

【0024】

制御装置１４は、点火装置１３による可燃性ガスＭへの点火時期を制御可能である。制御装置１４は、マスフローコントローラ３５とマスフローコントローラ４５を調整制御可能である。制御装置１４は、燃料供給弁３７と酸化剤供給弁４７とパージガス供給弁５５を開閉制御可能である。

【0025】

ここで、制御装置１４は、コントローラであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などにより、記憶部に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。

【0026】

＜可燃性ガスの流量調整制御＞
マスフローコントローラ３５は、燃料供給経路３２を流れる燃料Ｆの質量流量を計測し、燃料Ｆの質量流量と燃料Ｆの設定値とを比較し、燃料Ｆの質量流量が設定値となるように流量制御弁の開度を調整する。燃料Ｆの設定値は、燃焼装置１１などの形態や燃焼情報などに応じて設定される。マスフローコントローラ４５は、酸化剤供給経路４２を流れる酸化剤Ａの質量流量を計測し、酸化剤Ａの質量流量と酸化剤Ａの設定値とを比較し、酸化剤Ａの質量流量が設定値となるように流量制御弁の開度を調整する。酸化剤Ａの設定値は、燃焼装置１１などの形態や燃焼情報などに応じて設定される。なお、燃料Ｆの設定値と酸化剤Ａの設定値は、マスフローコントローラ３５，４５を事前調整して設定してもよいし、制御装置１４が設定してもよい。燃料Ｆの設定値と酸化剤Ａの設定値により可燃性ガスＭの混合比Ｒが設定される。

【0027】

可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に供給する可燃性ガスＭの供給量は、マスフローコントローラ３５，４５で設定された燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値と、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の各開弁時間により決まる。制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５で燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値を設定すると共に、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の各開弁時間を制御する。すなわち、マスフローコントローラ３５，４５で燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値が設定されることで、制御装置１４は、可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給しているとき、瞬時の燃料Ｆおよび酸化剤Ａの供給量（混合比）を取得することができる。

【0028】

マスフローコントローラ３５，４５を適用することで、可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給するときの瞬時流量を制御することができる。そのため、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給時、燃料Ｆと酸化剤Ａの混合比を高精度に一定に維持することができ、安定した強度で爆轟による衝撃波を生成することができる。なお、制御する燃料Ｆと酸化剤Ａの混合比は、燃料Ｆと酸化剤Ａの組み合わせで変わるが、Ｒ（モル比）＝０.００１～２０の範囲である。

【0029】

また、マスフローコントローラ３５，４５により燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値が設定されることで、制御装置１４は、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の各開弁時間により可燃性ガスＭの供給量を調整することができる。衝撃波生成装置１０は、基本的に、多量の可燃性ガスＭ（燃料Ｆ）を供給した方が爆轟による衝撃波の強度が高くなる。しかし、例えば、除去するダストの量が少ない場合、可燃性ガスＭ（燃料Ｆ）の供給量を多くして爆轟による衝撃波の強度を高くする必要はない。そのため、制御装置１４は、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の各開弁時間により可燃性ガスＭの供給量を調整し、例えば、除去するダストの量に応じた量の可燃性ガスＭ（燃料Ｆ）を供給すればよい。このような制御により、燃料Ｆや酸化剤Ａの使用量を抑制し、ランニングコストを下げることができる。

【0030】

［第２実施形態］
図２は、第２実施形態の衝撃波生成装置における可燃性ガスの供給量制御を表すグラフである。なお、第２実施形態の基本的な構成は、上述した第１実施形態と同様であり、図１を用いて説明し、第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0031】

図１に示すように、衝撃波生成装置１０は、燃焼装置１１と、可燃性ガス供給装置１２と、点火装置１３と、制御装置１４とを備える。制御装置１４は、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の各開弁時間を調整することで、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給量を調整することができる。また、マスフローコントローラ３５，４５により燃料Ｆおよび酸化剤Ａの単位時間当たりの供給量の各設定値が設定されている。制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５による燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値を変更することで、可燃性ガスＭにおける燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合比Ｒを調整することができる。

【0032】

可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給しているとき、制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を変更することで、可燃性ガスＭの混合比Ｒを調整する。

【0033】

可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給しているとき、マスフローコントローラ３５，４５の設定値が一定値であるにもかかわらず、外部要因により可燃性ガスＭの混合比Ｒが変動してしまうことがある。例えば、衝撃波生成装置１０の作動直前まで、燃焼装置１１は、内部がパージガスＰに満たされている。ここで、パージガスＰが空気であるとき、燃焼装置１１は、内部が酸化剤である空気で満たされていることになる。そのため、可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に対して所定の混合比Ｒの可燃性ガスＭの供給を開始しても、供給初期では、燃焼装置１１に残留する酸化剤（空気）と可燃性ガスＭが混合することとなり、混合比が低下してしまう。

【0034】

そこで、可燃性ガス供給装置１２による燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給初期では、制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を変更し、燃料Ｆが過剰になる混合比Ｒに変更する。ここで、可燃性ガスＭの供給初期とは、燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の開放時期から予め設定された所定期間である。図１および図２に示すように、時間ｔ０にて、制御装置１４は、可燃性ガス供給装置１２を作動して燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７を開放し、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給を開始する。このとき、制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を、燃料Ｆが過剰になる混合比Ｒとする。制御装置１４は、例えば、初期混合比（燃料／酸化剤）Ｒｇを、予め設定された所定の混合比Ｒに係数ａ（1＜ａ＜１０)を乗算した値となるように、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を変更する。すると、時間ｔ１にて、燃料Ｆが過剰となる初期混合比Ｒｇとなる。

【0035】

制御装置１４は、例えば、時間ｔ１～時間ｔ２にて、初期混合比Ｒｇを一定に維持する。そして、制御装置１４は、時間ｔ２～時間ｔ３にかけて混合比（燃料／酸化剤）Ｒを低下させる。制御装置１４は、例えば、時間ｔ２～時間ｔ３にかけて燃料Ｆが過剰となる初期混合比Ｒｇから所定の混合比Ｒまで低下させる。この場合、混合比Ｒは、連続的に変化しているが、段階的に変化させてもよい。その後、時間ｔ３にて、可燃性ガス供給装置１２の作動を停止して燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７を閉止し、時間ｔ４にて、可燃性ガスＭの供給が終了する。

【0036】

なお、上述の説明では、時間ｔ１～時間ｔ２にて、初期混合比Ｒｇを一定に維持し、時間ｔ２～時間ｔ３にて、混合比Ｒを低下させたが、この構成に限定されない。例えば、時間ｔ１～時間ｔ３にて、初期混合比Ｒｇを混合比Ｒまで低下させたり、時間ｔ１～時間ｔ２にて、初期混合比Ｒｇを混合比Ｒまで低下させ、時間ｔ２～時間ｔ３にて、混合比Ｒを一定に維持したりしてもよい。また、初期混合比Ｒｇを設定するための係数ａや変化度合いは、予めＣＦＤ解析などにより残留する空気量を把握してシーケンスとして与えてもよいし、燃焼装置１１の内部に残留空気量を計測器（図示略）により測定して混合比Ｒにフィードバック制御をかけてもよい。

【0037】

また、点火装置１３は、燃焼装置１１における基端に配置される。そのため、点火装置１３は、燃焼装置１１に対して供給終了直前の可燃性ガスＭに対して点火する。このとき、点火装置１３は、燃焼装置１１の内部の可燃性ガスＭに対して着実に点火させたい。そこで、可燃性ガス供給装置１２による燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給終期では、制御装置１４は、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を変更し、点火装置１３が可燃性ガスＭに点火しやすい混合比Ｒに変更する。ここで、供給終期とは、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの充てん量に応じて設定される燃料供給弁３７および酸化剤供給弁４７の開放時間における停止時期から遡って予め設定された所定期間である。すなわち、制御装置１４は、可燃性ガスＭの供給終期である時間ｔ３にて、混合比Ｒを、燃料Ｆと酸化剤Ａが過不足なく反応する比である量論混合比Ｒｓ付近となるように、マスフローコントローラ３５，４５の設定値を変更する。量論混合比Ｒｓは、例えば、予め設定された所定の混合比Ｒに係数ｂ（０．３＜ｂ＜３)を乗算した値である。

【0038】

［第３実施形態］
図３は、第３実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0039】

衝撃波生成装置１０Ａは、燃焼装置１１と、可燃性ガス供給装置１２Ａと、点火装置１３と、制御装置１４とを備える。燃焼装置１１と点火装置１３と制御装置１４は、第１実施形態と同様である。

【0040】

可燃性ガス供給装置１２Ａは、燃料供給部３１Ａと、酸化剤供給部４１Ａとを有する。燃料供給部３１Ａは、燃料供給経路３２と、燃料ボンベ３３と、減圧弁３４と、ソニックノズル（燃料流量調整装置）６１と、安全器３６と、燃料供給弁３７と、逆止弁３８とを有する。第２実施形態では、燃料流量調整装置として、第１実施形態のマスフローコントローラ３５からソニックノズル６１に変更している。また、酸化剤供給部４１Ａは、酸化剤供給経路４２と、酸化剤ボンベ４３と、減圧弁４４と、ソニックノズル（酸化剤流量調整装置）７１と、安全器４６と、酸化剤供給弁４７と、逆止弁４８とを有する。第２実施形態では、酸化剤流量調整装置として、第１実施形態のマスフローコントローラ４５からソニックノズル７１に変更している。

【0041】

ソニックノズル６１，７１は、制御装置１４が制御せず、燃料Ｆおよび酸化剤Ａの各設定値は、予め設定されている。なお、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置として、ソニックノズル６１，７１を設けたが、オリフィスであってもよい。

【0042】

燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置として、ソニックノズル６１，７１やオリフィスを適用したことで、可燃性ガス供給装置１２Ａが燃焼装置１１に供給する可燃性ガスＭの瞬時流量を適切に調整することができる。

【0043】

［第４実施形態］
図４は、第４実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0044】

衝撃波生成装置１０Ｂは、燃焼装置１１と、可燃性ガス供給装置１２Ｂと、点火装置１３と、制御装置１４とを備える。燃焼装置１１と点火装置１３と制御装置１４は、第１実施形態と同様である。

【0045】

可燃性ガス供給装置１２Ｂは、燃料供給部３１Ｂと、酸化剤供給部４１Ｂとを有する。燃料供給部３１Ｂは、燃料供給経路３２と、燃料ボンベ３３と、減圧弁３４と、ソニックノズル装置（燃料流量調整装置）６１Ｂと、安全器３６と、燃料供給弁３７と、逆止弁３８とを有する。第３実施形態では、燃料流量調整装置として、第１実施形態のマスフローコントローラ３５からソニックノズル装置６１Ｂに変更している。また、酸化剤供給部４１Ｂは、酸化剤供給経路４２と、酸化剤ボンベ４３と、減圧弁４４と、ソニックノズル装置（酸化剤流量調整装置）７１Ｂと、安全器４６と、酸化剤供給弁４７と、逆止弁４８とを有する。第３実施形態では、酸化剤流量調整装置として、第１実施形態のマスフローコントローラ４５からソニックノズル装置７１Ｂに変更している。

【0046】

ソニックノズル装置６１Ｂにて、燃料供給経路３２は、減圧弁３４と安全器３６との間に並列をなして第１燃料分岐経路６２と第２燃料分岐経路６３が設けられる。第１燃料分岐経路６２と第２燃料分岐経路６３は、それぞれ第１ソニックノズル６４と第２ソニックノズル６５、第１開閉弁６６と第２開閉弁６７が設けられる。制御装置１４は、第１開閉弁６６と第２開閉弁６７を開閉制御可能である。ソニックノズル装置７１Ｂにて、酸化剤供給経路４２は、減圧弁４４と安全器４６との間に並列をなして第１酸化剤分岐経路７２と第２燃料分岐経路７３が設けられる。第１酸化剤分岐経路７２と第２燃料分岐経路７３は、それぞれ第１ソニックノズル７４と第２ソニックノズル７５、第１開閉弁７６と第２開閉弁７７が設けられる。制御装置１４は、第１開閉弁７６と第２開閉弁７７を開閉制御可能である。なお、ソニックノズル６４，６５，７４，７５は、オリフィスであってもよい。

【0047】

制御装置１４は、第１開閉弁６６と第２開閉弁６７を開閉制御すると共に、第１開閉弁７６と第２開閉弁７７を開閉制御することで、燃焼装置１１に供給する可燃性ガスＭにおける燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合比Ｒを調整することができる。例えば、第１開閉弁６６および第２開閉弁６７と第１開閉弁７６および第２開閉弁７７とを開放すると、可燃性ガスＭにおける燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合比は、予め設定された所定の混合比Ｒとなる。また、第１開閉弁６６と第１開閉弁７６および第２開閉弁７７とを開放し、第２開閉弁６７を閉止すると、可燃性ガスＭにおける燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合比は、所定の混合比Ｒに対して酸化剤Ａの過剰となる。一方、第１開閉弁６６および第２開閉弁６７と第１開閉弁７６とを開放し、第２開閉弁７７を閉止すると、可燃性ガスＭにおける燃料Ｆと酸化剤Ａとの混合比は、所定の混合比Ｒに対して燃料Ｆの過剰となる。

【0048】

なお、第１開閉弁６６と第２開閉弁６７との最大弁開度を異なる設定値としたり、第１開閉弁７６と第２開閉弁７７との最大弁開度を異なる設定値としたりしてもよい。また、燃料供給経路３２と酸化剤供給経路４２は、２分岐に限らず、３分岐以上としてもよい。

【0049】

燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置として、ソニックノズル装置６１Ｂ，７１Ｂを適用したことで、可燃性ガス供給装置１２Ｂが燃焼装置１１に供給する可燃性ガスＭの瞬時流量を適切に調整することができる。

【0050】

［第５実施形態］
＜衝撃波生成装置＞
図５は、第５実施形態の衝撃波生成装置を表す概略構成図、図６は、衝撃波生成装置を表す火炉側からの正面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0051】

図５および図６に示すように、衝撃波生成装置１０Ｃは、燃焼装置１１と、可燃性ガス供給装置１２と、点火装置１３と、制御装置１４と、噴出部１５とを備える。

【0052】

火炉１０１は、火炉壁１０２を有する。火炉１０１は、火炉壁１０２の内壁面１０２ａにより区画される内部空間１０３を有する。火炉１０１は、内部空間１０３に図示しない熱交換器を構成する伝熱管が配置される。火炉１０１の内部空間１０３は、高温の排ガスＧ１が所定の方向に流動する。高温の排ガスＧ１の流動方向は、内部空間１０３の位置や周囲の形状などにより変動するものであるが、以下では、高温の排ガスＧ１が内部空間１０３を上昇する場合について説明する。

【0053】

燃焼装置１１は、起爆管２２と、燃焼器２３Ａとを有する。起爆管２２は、可燃性ガスＭを対象領域である内部空間１０３に供給可能である。起爆管２２は、例えば、円筒形状をなし、長手方向に対して内径が同じである。但し、起爆管２２は、円筒形状に限らず、多角形筒形状であってもよい。起爆管２２は、軸方向の一端部に可燃性ガス供給装置１２が連結され、他端部に燃焼器２３Ａが連結される。

【0054】

燃焼器２３Ａは、配管２３Ａａと、拡大管２３Ａｂとを有し、起爆管２２と火炉１０１の火炉壁１０２（内部空間１０３）との間に設けられる。配管２３Ａａは、火炉壁１０２側の内径が起爆管２２の内径より大きい。拡大管２３Ａｂは、配管２３Ａａ側から火炉壁１０２（内部空間１０３）側に向けて連続して一様に拡径する。すなわち、拡大管２３Ａｂは、軸方向の一端部が配管２３Ａａと同径であり、配管２３Ａａの基端部が起爆管２２の他端部に連結される。拡大管２３Ａｂは、軸方向の一端部から他端部に向けて径が徐々に拡大し、火炉壁１０２に連結される。なお、燃焼器２３Ａは、内部での可燃性ガスＭの爆轟による衝撃波により反動が作用することから、火炉壁１０２に対する燃焼器２３Ａの連結部を移動自在としてもよい。

【0055】

噴出部１５は、燃焼器２３Ａにおける拡大管２３Ａｂの外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＮを噴出する。噴出部１５は、拡大管２３Ａｂにおける他端部側、つまり、火炉１０１（内部空間１０３）側に設けられる。

【0056】

拡大管２３Ａｂは、他端部側の外側に外筒管８１が配置される。外筒管８１は、拡大管２３Ａｂより大径の円筒形状をなし、拡大管２３Ａｂと同様に、軸方向の一端部から他端部に向けて連続して一様に拡径する。外筒管８１は、内周面が拡大管２３Ａｂの外周面と隙間を空けて配置され、外周面が火炉壁１０２の貫通孔１０２ｂに嵌合して固定される。そのため、拡大管２３Ａｂは、他端部側が火炉壁１０２の内部に配置され、外筒管８１は、全てが火炉壁１０２の内部に配置される。なお、外筒管８１も、拡大管２３Ａｂと同様に、火炉壁１０２に対して移動自在に連結してもよい。

【0057】

外筒管８１は、外筒部８１ａと、フランジ部８１ｂとを有する。外筒部８１ａは、拡大管２３Ａｂの外周面から隙間を空けて配置される。フランジ部８１ｂは、外筒管８１における軸方向の他端部側に配置され、外周部が外筒部８１ａの他端部に連結され、内周部が拡大管２３Ａｂの他端部に連結される。そのため、拡大管２３Ａｂと外筒管８１との間に円筒形状をなすガス流動部８２が形成される。

【0058】

また、外筒管８１は、軸方向の一端部側にヘッダ８３が配置される。ヘッダ８３は、リング形状をなすと共に、Ｌ字断面形状をなす。ヘッダ８３は、幅方向の一端部が火炉壁１０２の外壁面１０２ｃに固定され、他端部が拡大管２３Ａｂ燃の外周面に固定される。そのため、ヘッダ８３は、火炉壁１０２と拡大管２３Ａｂとの間にリング形状をなすガス空間部８４を区画する。ガス空間部８４は、ガス流動部８２の一端部側に連通する。なお、ヘッダ８３も、拡大管２３Ａｂや外筒管８１と同様に、火炉壁１０２に対して移動自在に連結してもよい。また、ヘッダ８３を外筒管８１に固定してガス空間部８４を区画してもよい。

【0059】

噴出部１５は、不燃性ガスＮを噴出する複数（本実施形態では、８個）の噴出孔１５ａを有する。複数の噴出孔１５ａは、燃焼器２３Ａにおける軸方向の他端部側、つまり、火炉１０１の内部空間１０３側に形成される。複数の噴出孔１５ａは、拡大管２３Ａｂの周方向に沿うスリット形状をなす開口である。但し、噴出孔１５ａの個数は限定されない。また、噴出孔１５ａは、スリット形状に限らず、円形孔であってもよい。

【0060】

噴出部１５を構成する複数の噴出孔１５ａは、拡大管２３Ａｂの径方向に対して火炉１０１の内部空間１０３側に傾斜した傾斜方向に向けて不燃性ガスＮを噴出する。すなわち、拡大管２３Ａｂは、一端部が他端部に向けて拡径する。複数の噴出孔１５ａは、拡径する拡大管２３Ａｂの他端部に対して直交する方向に貫通する孔である。そのため、複数の噴出孔１５ａは、燃焼器２３Ａの外周部から内部空間１０３側に向けて不燃性ガスＮを噴出する。

【0061】

ところで、拡大管２３Ａｂは、予め設定された所定の拡大率に設定される。例えば、拡大管２３Ａｂは、一端部側の内径Ｒ１、他端部側の内径Ｒ２のとき、面積比（Ｒ２／２）^２π／（Ｒ１／２）^２π＝１．４～４．０に設定することが好ましい。また、拡大管２３Ａｂは、中心線に対する内面の角度α＝１０度～５０度に設定することが好ましい。また、噴出孔１５ａは、拡大管２３Ａｂの径方向に対する不燃性ガスＮの噴出角度β＝０度～４５度に設定することが好ましい。

【0062】

ヘッダ８３は、ポート８５を介してガス供給ライン８６の一端部が連結される。ガス供給ライン８６は、他端部にガス供給源８７が連結されると共に、中途部に開閉弁８８が設けられる。ここで、ガス供給源８７は、例えば、送風機や圧縮機などであり、不燃性ガスＮとしての空気または圧縮空気を供給するものである。但し、ガス供給源８７は、この構成に限定されるものではない。例えば、不燃性ガスＮを空気ではなく、空気より酸素分率が低い気体や不活性ガス（窒素やアルゴンなど）とし、ガス供給源８７は、これらの気体を貯蔵するタンクなどとしてもよい。

【0063】

そのため、制御装置１４が開閉弁８８を開放すると、ガス供給源８７から不燃性ガスＮがガス供給ライン８６に供給され、ポート８５を介してガス空間部８４に供給される。ガス空間部８４の供給された不燃性ガスＮは、ガス流動部８２を燃焼器２３Ａの他端部側に流れ、複数の噴出孔１５ａから燃焼器２３Ａの中心部側に噴出される。

【0064】

＜衝撃波生成装置の作用＞
火炉１０１にて、長期の使用により火炉壁１０２の内壁面１０２ａや熱交換器の伝熱管（図示略）などにダストが付着すると、ダスト除去装置を作動させる。すなわち、供給装置により可燃性ガスＭを起爆管２２に供給して充てんし、可燃性ガスＭに着火する。すると、可燃性ガスＭは、起爆管２２の内部で燃焼して火炎Ｃが発生し、爆轟による衝撃波Ｓを発生させる。発生した衝撃波Ｓは、起爆管２２および燃焼器２３Ａを通して内部空間１０３に伝達され、火炉壁１０２の内壁面１０２ａや伝熱管の外面に作用し、付着したダストが吹き飛ばされて除去される。このとき、起爆管２２で発生した爆轟による衝撃波Ｓは、拡径する拡大管２３Ａｂを通して火炉１０１の内部空間１０３に伝達されることから、爆風と共に噴出する超音速流れを適切な面積比で膨張させることで、爆風や噴流を効率良く内部空間１０３に導入することができる。ダスト除去装置により火炉壁１０２の内壁面１０２ａや伝熱管の外面に付着したダストが除去されると、ダスト除去装置の作動を停止する。

【0065】

上述したダスト除去装置によるダストの除去時、起爆管２２や燃焼器２３Ａの内部に充てんされた可燃性ガスＭが自着火する可能性がある。そのため、ダスト除去装置の作動時に、噴出部１５を作動させる。すなわち、開閉弁８８を開放し、不燃性ガスＮをガス供給源８７からガス供給ライン８６を通してガス空間部８４に供給する。すると、ガス空間部８４の充てんされた不燃性ガスＮは、ガス流動部８２を燃焼器２３Ａの他端部側に流れ、複数の噴出孔１５ａから拡大管２３Ａｂの中心部側に向けて噴出される。

【0066】

このとき、噴出部１５は、複数の噴出孔１５ａから燃焼器２３Ａの中心部側に向けて不燃性ガスＮを噴出することで、拡大管２３Ａｂの内部と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。不燃性ガスＮのエアカーテンは、拡大管２３Ａｂの内部と内部空間１０３とを仕切ることから、内部空間１０３を、例えば、上昇する排ガスＥが拡大管２３Ａｂを通して燃焼器２３Ａの内部に浸入することが抑制される。そのため、高温の排ガスＥの接触による起爆管２２に充てんされた可燃性ガスＭの自着火が抑制される。

【0067】

但し、内部空間１０３を上昇する排ガスＥの流速や偏流などにより、排ガスＥの一部が不燃性ガスＮのエアカーテンをすり抜け、拡大管２３Ａｂ内に浸入するおそれがある。このとき、拡大管２３Ａｂは、起爆管２２側に比べて火炉壁１０２側の内径（面積）が大きいことから、内部空間１０３から拡大管２３Ａｂ内に浸入した排ガスＥは、拡大管２３Ａｂ内で、図５にて反時計回り方向に旋回する２次流れＮ１になる。そのため、拡大管２３Ａｂ内に侵入した排ガスＥは、２次流れＮ１となって拡大管２３Ａｂ内を旋回して滞留し、起爆管２２側へ流れにくくなり、起爆管２２に充てんされた可燃性ガスＭの自着火が抑制される。

【0068】

また、拡大管２３Ａｂ内に侵入した排ガスＥの一部が起爆管２２に充てんされた可燃性ガスＭに接触しても、排ガスＥは、拡大管２３Ａｂを流れる間に温度が低下する。すなわち、起爆管２２の可燃性ガスＭは、温度が低下した排ガスＥが混合されて希釈され、自着火せずに濃度が低下する。そのため、可燃性ガスＭと排ガスＥが混合した混合ガスが燃焼器２３Ａを通して内部空間１０３に戻ったとしても、可燃性ガスＭの自着火が抑制される。

【0069】

＜衝撃波生成装置の制御＞
図７は、衝撃波生成装置による衝撃波生成方法を表すフローチャートである。

【0070】

図５および図６に示すように、ステップＳ１０にて、制御装置１４は、パージガス供給弁５５を開放し、燃焼装置１１へパージガスＰを供給中である。このとき、燃焼装置１１の内部温度を低下させるため、水を噴霧してもよい。そして、衝撃波を生成するとき、ステップＳ１１にて、制御装置１４は、パージガス供給弁５５を閉止し、燃焼装置１１へのパージガスＰの供給を停止する。ステップＳ１２にて、制御装置１４は、燃料供給弁３７を開放して燃料Ｆの供給を開始する。ステップＳ１３にて、制御装置１４は、酸化剤供給弁４７を開放して酸化剤Ａの供給を開始する。すると、燃料Ｆと酸化剤Ａが混合された可燃性ガスＭが燃焼装置１１の起爆管２２に供給される。

【0071】

ステップＳ１４にて、制御装置１４は、開閉弁８８を開放して不燃性ガスＮの供給を開始する。すると、不燃性ガスＮは、複数の噴出孔１５ａから燃焼器２３Ａの中心部側に向けて噴出され、燃焼器２３Ａの内部と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。不燃性ガスＮのエアカーテンは、燃焼器２３Ａの内部と内部空間１０３とを仕切り、排ガスＥが燃焼器２３Ａの内部に浸入することを抑制する。

【0072】

ステップＳ１５にて、制御装置１４は、燃料Ｆおよび酸化剤Ａの供給、つまり、可燃性ガスＭの燃焼装置１１への供給開始から、予め設定された所定の充てん時間Ｔａが経過したか否かを判定する。充てん時間Ｔａは、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの充てん量に応じて設定される。ここで、制御装置１４は、充てん時間Ｔａが経過していないと判定（Ｎｏ）すると、このまま待機する。一方、制御装置１４は、充てん時間Ｔａが経過したと判定（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ１６にて、制御装置１４は、燃料供給弁３７を閉止して燃料Ｆの供給を停止する。そして、ステップＳ１７にて、制御装置１４は、酸化剤供給弁４７を閉止して酸化剤Ａの供給を停止する。

【0073】

ステップＳ１８にて、制御装置１４は、燃料Ｆおよび酸化剤Ａの供給停止、つまり、可燃性ガスＭの燃焼装置１１への供給停止から、予め設定された所定の点火待ち時間Ｔｂが経過したか否かを判定する。点火待ち時間Ｔｂは、例えば、燃料供給弁３７と酸化剤供給弁４７が完全に閉止するまでの作動時間を考慮して設定される。ここで、制御装置１４は、点火待ち時間Ｔｂが経過していないと判定（Ｎｏ）すると、このまま待機する。一方、制御装置１４は、点火待ち時間Ｔｂが経過したと判定（Ｙｅｓ）すると、ステップＳ１９にて、制御装置１４は、点火装置１３を作動し、起爆管２２に充填された可燃性ガスＭに点火する。すると、ステップ２０にて、起爆管２２の第１通路２４に滞留する可燃性ガスＭに着火され、火炎Ｃが基端２２ａから先端２２ｂに広がるように燃焼する。そして、起爆管２２の火炎Ｃが燃焼器２３Ａに到達すると、火炎Ｃが基端２３ａから第２通路２５を通って先端２３ｂに広がるように燃焼し、爆轟による衝撃波Ｓが発生する。

【0074】

衝撃波Ｓが発生すると、火炎Ｃが消滅したことから、ステップＳ２１にて、制御装置１４は、開閉弁８８を閉止して不燃性ガスＮの供給を停止し、不燃性ガスＮのエアカーテンを解除する。そして、ステップＳ２２にて、制御装置１４は、パージガス供給弁５５を開放し、燃焼装置１１へパージガスＰを供給する。

【0075】

＜衝撃波生成装置の作動＞
図８は、衝撃波生成装置による衝撃波生成方法を表すタイムチャートである。

【0076】

時間ｔ１１にて、燃焼装置１１へのパージガスＰの供給を停止し、燃焼装置１１への燃料Ｆの供給を開始すると共に、燃焼装置１１への酸化剤Ａの供給を開始する。すると、燃料Ｆと酸化剤Ａが混合された可燃性ガスＭが燃焼装置１１の起爆管２２に供給される。また、不燃性ガスＮの供給を開始し、燃焼器２３Ａの内部と火炉１０１の内部空間１０３との間にエアカーテンを形成する。この状態で、燃焼装置１１の内部に所定量の可燃性ガスＭが充填される。

【0077】

時間ｔ１２にて、可燃性ガスＭの供給開始から所定の充てん時間Ｔａが経過すると、燃焼装置１１への燃料Ｆの供給を停止すると共に、燃焼装置１１への酸化剤Ａの供給を停止する。そして、時間ｔ１３にて、所定の点火待ち時間Ｔｂが経過すると、点火装置１３が起爆管２２に充填された可燃性ガスＭに点火する。すると、可燃性ガスＭが着火され、火炎Ｃが広がり、爆轟による衝撃波Ｓが発生する。衝撃波Ｓが発生すると、時間ｔ１４にて、不燃性ガスＮのエアカーテンを解除し、燃焼装置１１へパージガスＰを供給する。

【0078】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る衝撃波生成装置は、基端から先端に向けて燃焼ガスが流れるガス通路２１が設けられて先端に開口部が設けられる燃焼装置１１と、燃料を供給する燃料供給経路３２と、酸化剤を供給する酸化剤供給経路４２と、燃料と酸化剤が混合された可燃性ガスＭを燃焼装置１１に供給する可燃性ガス供給経路５２と、燃料供給経路３２を流れる燃料の流量を調整する燃料流量調整装置と、酸化剤供給経路４２を流れる酸化剤の流量を調整する酸化剤流量調整装置と、燃焼装置１１に供給された可燃性ガスＭに点火する点火装置１３と、燃焼装置１１に供給される可燃性ガスＭの供給状態に応じて燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置を制御する制御装置１４とを備える。

【0079】

第１の態様に係る衝撃波生成装置によれば、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置により、可燃性ガス供給装置１２が燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給するときの瞬時流量を調整することができ、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給時、燃料Ｆと酸化剤Ａの混合比を高精度に一定に維持することができ、安定した強度で爆轟による衝撃波を生成することができる。また、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置により、可燃性ガスＭの瞬時流量を調整することで、衝撃波の用途に応じた量の可燃性ガスＭを供給することができ、燃料Ｆや酸化剤Ａの使用量を抑制し、ランニングコストを下げることができる。その結果、燃焼装置１１に供給する可燃性ガスＭの供給量制御の高精度化を図ることができる。

【0080】

第２の態様に係る衝撃波生成装置は、第１の態様に係る衝撃波生成装置であって、さらに、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置は、マスフローコントローラ３５，４５を有する。これにより、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給中であっても、燃料Ｆと酸化剤Ａの混合比を調整することができ、燃焼装置１１における可燃性ガスＭの充てん状態に応じて混合比を適正に調整することができる。

【0081】

第３の態様に係る衝撃波生成装置は、第１の態様に係る衝撃波生成装置であって、さらに、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置は、ソニックノズル６１，７１またはオリフィスを有する。これにより、電子的な制御に依存することなく、ロバストに瞬時流量を一定に制御することができる。

【0082】

第４の態様に係る衝撃波生成装置は、第１の態様から第３の態様のいずれか一つに係る衝撃波生成装置であって、さらに、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置は、燃料供給経路３２および酸化剤供給経路４２にそれぞれ設けられる並列をなす複数の燃料分岐経路６２，６３および複数の酸化剤分岐経路７２，７３と、複数の燃料分岐経路６２，６３および複数の酸化剤分岐経路７２，７３にそれぞれ設けられるソニックノズル６４，６５，７４，７５と、複数の燃料分岐経路６２，６３および複数の酸化剤分岐経路７２，７３にそれぞれ設けられる開閉弁６６，６７，７７，７８とを有する。これにより、簡単な構成で、燃焼装置１１への可燃性ガスＭの供給中であっても、燃料Ｆと酸化剤Ａの混合比を容易に調整することができる。

【0083】

第５の態様に係る衝撃波生成装置は、第１の態様から第４の態様のいずれか１つに係る衝撃波生成装置であって、さらに、制御装置１４は、少なくとも燃焼装置１１に対する可燃性ガスＭの充てん時間の終期に可燃性ガスの混合比が量論混合比に近づくように、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置を制御する。これにより、点火装置１３は、燃焼装置１１に充填された可燃性ガスＭに点火することで、適切に着火させて燃焼し、火炎Ｃを生成することができる。

【0084】

第６の態様に係る衝撃波生成装置は、第４の態様または第５の態様に係る衝撃波生成装置であって、さらに、制御装置１４は、燃焼装置１１に対する可燃性ガスＭの充てん時間の初期に可燃性ガスＭの混合比が燃料過剰になるように、燃料流量調整装置および酸化剤流量調整装置を制御する。これにより、燃焼装置１１の内部に空気が残留していたとしても、供給初期に燃料過剰になる可燃性ガスＭの混合比とすることで、最終的に、燃焼装置１１の内部の可燃性ガスＭの混合比を適切な値に調整することができる。

【0085】

第７の態様に係る衝撃波生成装置は、第１の態様から第６の態様のいずれか一つ係る衝撃波生成装置であって、さらに、燃焼装置１１の外周部から中心部側に向けて不燃性ガスＮを噴出する噴出部１５を有する。これにより、燃焼装置１１の内部と内部空間１０３とが不燃性ガスＮのエアカーテンによりを仕切られることから、燃焼装置１１の内部への排ガスＥの浸入を抑制し、排ガスＥによる燃焼装置１１に充てんされた可燃性ガスＭの自着火を抑制することができる。その結果、大型のバルブなどを不要として、部品コストやメンテナンスコストの増加を抑制することができる。また、燃焼装置１１と内部空間１０３とを仕切る不燃性ガスＮのエアカーテンは、燃焼装置１１に噴出部１５を設けるだけでよく、高温環境下に配置されても作動不良が発生するおそれがなく、可燃性ガスＭの自着火を適切に抑制することができる。

【0086】

第８の態様に係る衝撃波生成装置は、第７の態様に係る衝撃波生成装置であって、さらに、噴出部１５は、燃焼装置１１に可燃性ガスＭを供給すると同時に不燃性ガスＮを噴出し、燃焼装置１１に供給された可燃性ガスＭに点火した後、不燃性ガスＮの噴出を停止する。これにより、不燃性ガスＮのエアカーテンを適切なタイミングで形成することができる。

【0087】

なお、上述した実施形態では、衝撃波生成装置を、ごみ焼却炉、石炭ガス化複合発電設備、発電用ボイラなどの火炉の内壁面や伝熱管の外面などに付着するダストを除去するダスト除去装置に適用したが、適用先はこれらに限定されるものではない。衝撃波生成装置は、例えば、衝撃波を燃焼装置の開口部から放射してその反力を受けて推力とする推進機関やタービンを回す動力機関、衝撃波を燃焼器の開口部から放射して開口部近くに配置した物体に対して衝撃波の高圧を利用して物理的な作用を及ぼす（構造物の破壊、材料の分離など）装置、燃焼装置の内部に配置した物体に対して衝撃波の高圧を利用して物理的な作用を及ぼす（構造物の破壊、材料の分離など）装置などに適用可能である。

【符号の説明】

【0088】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 衝撃波生成装置
１１ 燃焼装置
１２，１２Ａ，１２Ｂ 可燃性ガス供給装置
１３ 点火装置
１４ 制御装置
１５ 噴出部
１５ａ 噴出孔
２１ ガス通路
２２ 起爆管
２３，２３Ａ 燃焼器
２４ 第１通路
２５ 第２通路
２６ 混合促進器
３１，３１Ａ，３１Ｂ 燃料供給部
３２ 燃料供給経路
３３ 燃料ボンベ
３４ 減圧弁
３５ マスフローコントローラ（燃料流量調整装置）
３６ 安全器
３７ 燃料供給弁
３８ 逆止弁
４１，４１Ａ，４１Ｂ 酸化剤供給部
４２ 酸化剤供給経路
４３ 酸化剤ボンベ
４４ 減圧弁
４５ マスフローコントローラ（酸化剤流量調整装置）
４６ 安全器
４７ 酸化剤供給弁
４８ 逆止弁
５１ クロス継手
５２ 可燃性ガス供給経路
５３ パージガス経路
５４ 送風機
５５ パージガス供給弁
６１ ソニックノズル（燃料流量調整装置）
６１Ｂ ソニックノズル装置（燃料流量調整装置）
６２ 第１燃料分岐経路
６３ 第２燃料分岐経路
６４ 第１ソニックノズル
６５ 第２ソニックノズル
６６ 第１開閉弁
６７ 第２開閉弁
７１ ソニックノズル（酸化剤流量調整装置）
７１Ｂ ソニックノズル装置（酸化剤流量調整装置）
７２ 第１酸化剤分岐経路
７３ 第２酸化剤分岐経路
７４ 第１ソニックノズル
７５ 第２ソニックノズル
７６ 第１開閉弁
７７ 第２開閉弁
８１ 外筒管
８２ ガス流動部
８３ ヘッダ
８４ ガス空間部
８５ ポート
８６ ガス供給ライン
８７ ガス供給源
８８ 開閉弁
１０１ 火炉
１０２ 火炉壁
１０３ 内部空間（対象領域）
Ｆ 燃料
Ａ 酸化剤
Ｍ 可燃性ガス
Ｐ パージガス
Ｃ 火炎
Ｓ 衝撃波
Ｎ 不燃性ガス
Ｅ 排ガス
Ｎ１ ２次流れ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】