JP2006112293A - Method for burning solid-fuel, solid-fuel combustor, and solid-fuel engine using it - Google Patents

Method for burning solid-fuel, solid-fuel combustor, and solid-fuel engine using it Download PDF

Info

Publication number
JP2006112293A
JP2006112293A JP2004299740A JP2004299740A JP2006112293A JP 2006112293 A JP2006112293 A JP 2006112293A JP 2004299740 A JP2004299740 A JP 2004299740A JP 2004299740 A JP2004299740 A JP 2004299740A JP 2006112293 A JP2006112293 A JP 2006112293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid fuel
electromagnetic wave
fuel
combustor
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004299740A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3702348B1 (en
Inventor
Hiroshi Enomoto
啓士 榎本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanazawa University NUC
Original Assignee
Kanazawa University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanazawa University NUC filed Critical Kanazawa University NUC
Priority to JP2004299740A priority Critical patent/JP3702348B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3702348B1 publication Critical patent/JP3702348B1/en
Publication of JP2006112293A publication Critical patent/JP2006112293A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-fuel burning method in which solid plastic fuel is used, which is flame retardant as a solid-fuel, but once it catches fire, it has a high thermal power. <P>SOLUTION: The plastic solid-fuel is heated into a liquefied layer, to which electromagnetic wave is emitted to heat and evaporate it all at once. By burning the evaporated fuel, intense thermal power can be obtained. Since flame-retardant plastic is used as solid fuel, intense thermal power is obtained for combustion. The flame-retardant plastic, which is hard to catch fire is used as fuel, so a superior level of safety is offered, and its handling is made easy. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、固体燃料燃焼方法、固体燃料燃焼器およびそれを使用した固体燃料式エンジンに関し、特に固体燃料として難燃性でありながら、一端燃えだすと燃焼火力が強いとされる固体プラスチック燃料を用いた固体燃料燃焼方法、固体燃料燃焼器およびそれを使用した固体燃料式エンジンに関するものである。   The present invention relates to a solid fuel combustion method, a solid fuel combustor, and a solid fuel engine using the solid fuel combustor, and more particularly to a solid plastic fuel that is flame retardant as a solid fuel and has a strong combustion thermal power when it is burned out. The present invention relates to a solid fuel combustion method, a solid fuel combustor, and a solid fuel engine using the same.

従来より、固体燃料を使用したロケットエンジンは公知である（特許文献１）。   Conventionally, a rocket engine using a solid fuel is known (Patent Document 1).

特開２０００−１８６６２０JP 2000-186620 A

上記文献１に記載のロケットエンジンは、図６に示すようにノズル１０３を有する燃焼器１０２を備え、この燃焼器１０２内の燃焼室１０５に固体燃料１０６が筒状に設けられている。また燃焼器１０２はポンプ１０４を介して液体酸化剤が充填されたタンク１０１に接続されている。このエンジンは、図示せぬ発火体によって固体燃料１０６に着火され、また、ポンプ１０４から液体酸化剤が供給されて固体燃料１０６を燃焼させ、燃焼ガスをノズル１０３から噴射することで推力を得る構造となっている。   The rocket engine described in Document 1 includes a combustor 102 having a nozzle 103 as shown in FIG. 6, and a solid fuel 106 is provided in a cylindrical shape in a combustion chamber 105 in the combustor 102. The combustor 102 is connected via a pump 104 to a tank 101 filled with a liquid oxidant. In this engine, a solid fuel 106 is ignited by an unillustrated ignition body, a liquid oxidant is supplied from a pump 104 to burn the solid fuel 106, and a combustion gas is injected from a nozzle 103 to obtain thrust. It has become.

近年、上記のようなロケットエンジンにおいて、固体燃料としてプラスチック（アクリル、ＰＭＭＡ等）を使用する試みがなされている。
プラスチックの固体燃料は、良好な燃焼状態で燃焼させることができれば非常に大きな燃焼火力を得ることができる、また燃料の取り扱い等において安全性に優れている等の利点がある。 In recent years, attempts have been made to use plastic (acrylic, PMMA, etc.) as a solid fuel in the rocket engine as described above.
The plastic solid fuel has advantages such as being able to obtain a very large combustion thermal power if it can be burned in a good combustion state, and being excellent in safety in handling the fuel.

しかし、この燃料は燃料そのものが有する性質から以下のような問題点も指摘されている。
即ち、プラスチック燃料は、固体→液体→気体の相変化をしながら燃焼してゆくことが知られているが、固体から気体に相変化するには時間がかかり、このため、固体燃料の急激な燃焼が起こりにい。したがってプラスチックをエンジンの燃料として使用した場合、燃焼スピードが遅く（即ち燃えにくい）、エンジンとして十分な推力を得ることができない。また、固体燃料の燃焼性を良くするために固体燃料中に可燃性金属微粉体（たとえばＡｌ等）を混入したものもあるが、このような燃料は燃えやすくなる反面、安全面において危険性が増大し、取り扱いが難しくなるという問題点もある。このため現在ではプラスチックを固体燃料とするエンジンの実用化が遅れている。 However, due to the nature of this fuel itself, the following problems have been pointed out.
In other words, plastic fuel is known to burn while undergoing a phase change from solid to liquid to gas. However, it takes time to change the phase from solid to gas. Combustion is unlikely to occur. Therefore, when plastic is used as the fuel for the engine, the combustion speed is slow (that is, it is difficult to burn), and sufficient thrust as the engine cannot be obtained. In addition, in order to improve the combustibility of the solid fuel, there are some in which combustible metal fine powder (for example, Al) is mixed in the solid fuel. However, such a fuel tends to burn, but there is a risk in terms of safety. There is also a problem that it increases and handling becomes difficult. For this reason, at present, the practical application of engines using plastic as a solid fuel is delayed.

また、上記とは別に、内燃機関における混合気の点火のために発生する電磁ノイズを無くすことを目的として、数ギガヘルツの周波数を有する電磁波（マイクロ波）を用いる点火技術の開発が進められている（特許文献２）。   In addition to the above, development of ignition technology using electromagnetic waves (microwaves) having a frequency of several gigahertz has been promoted for the purpose of eliminating electromagnetic noise generated for ignition of the air-fuel mixture in an internal combustion engine. (Patent Document 2).

特開平２０００−２３０４２６JP 2000-230426 A

上記のような燃焼技術を背景にして、本発明者らは、プラスチック燃料を急速に燃焼させる技術について鋭意研究を行った結果、プラスチック固体燃料が液状に相変化した状態の時に電磁波を放射することで液状燃料を加熱気化し、液体→気化の相状変化を急速に加速させることができるという知見を得た。
本発明は上記知見にもとづいてなされたもので、プラスチックの固体燃料を加熱して液状化した層に、電磁波を放射し、液状燃料を電磁波によって一気に加熱気化し、気化した燃料を燃焼することで強力な燃焼火力を得ることができる固体燃料燃焼方法、固体燃料燃焼器およびそれを使用した固体燃料式エンジンを提供することを目的とする。 With the background of the combustion technology as described above, the present inventors conducted extensive research on a technology for rapidly burning plastic fuel, and as a result, radiated electromagnetic waves when the plastic solid fuel is in a phase-change state. It was found that the liquid fuel can be heated and vaporized and the phase change from liquid to vaporization can be accelerated rapidly.
The present invention has been made on the basis of the above knowledge, by radiating electromagnetic waves to a layer obtained by heating a plastic solid fuel and liquefying, heating and vaporizing the liquid fuel at once by electromagnetic waves, and burning the vaporized fuel. An object of the present invention is to provide a solid fuel combustion method, a solid fuel combustor, and a solid fuel engine using the solid fuel combustion method capable of obtaining a powerful combustion thermal power.

このため、本発明が採用した技術解決手段は、
プラスチックからなる固体燃料を加熱して液状化した相に、電磁波を放射して燃料を加熱気化させ、気化した燃料を燃焼することを特徴とする固体燃料燃焼方法である。
また、前記電磁波の放射は、固体燃料中に埋め込んだ同軸ケーブルにより行うことを特徴とする固体燃料燃焼方法である。
また、前記同軸ケーブルには、電磁波受信アンテナまたは電磁波発振器のいずれかが接続されていることを特徴とする固体燃料燃焼方法である。
また、前記固体燃料の燃焼部に向けて酸化剤を供給し、固体燃料を燃焼させることを特徴とする固体燃料燃焼方法である。
また、プラスチックからなる固体燃料を収納する燃焼器と、前記燃焼器に収納された固体燃料を加熱する加熱手段と、前記固体燃料が加熱され液化した相に向けて電磁波を放射する電磁波放射手段と、前記電磁波放射手段に電磁波を供給する電磁波発振器とを備え、前記燃焼器内の固体燃料を加熱して液状化した相に電磁波を放射することにより燃料の気化を促進させ、燃焼を加速することを特徴とする固体燃料燃焼装置である。
また、前記電磁波放射手段は、同軸ケーブルで構成され、該同軸ケーブルは固体燃料内に複数本配置されていることを特徴とする固体燃料燃焼装置である。
また、前記電磁波放射手段は、電磁波受信装置を備え、無線で電磁波発振器からの電磁波を受信できるように構成したことを特徴とする固体燃料燃焼装置である。
また、前記燃焼器の固体燃料燃焼部にむけて酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備えたことを特徴とする固体燃料燃焼装置である。
また、酸化剤供給手段と、この酸化剤供給手段に接続した燃焼器と、前記燃焼器に連続して設けたノズルを備えてなる固体燃料式エンジンにおいて、前記エンジンは、プラスチックからなる固体燃料を収納する燃焼器と、燃焼器内に収納された前記固体燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱され前記固体燃料が液化した相に向けて電磁波を放射する電磁波放射手段と、前記電磁波放射手段に電磁波を供給する電磁波発振器とを備え、前記燃焼器内の固体燃料が液状化した相に電磁波を放射し、燃料の気化を促進させ、固体燃料の燃焼を加速することを特徴とする固体燃料式エンジンである。
また、前記電磁波放射手段は、同軸ケーブルで構成され、該同軸ケーブルは固体燃料内に複数本配置されていることを特徴とする固体燃料式エンジンである。 For this reason, the technical solution means adopted by the present invention is:
A solid fuel combustion method characterized in that a solid fuel made of plastic is heated and liquefied to radiate electromagnetic waves to heat and vaporize the fuel to burn the vaporized fuel.
The electromagnetic wave radiation is performed by a coaxial fuel cable embedded in a solid fuel.
In the solid fuel combustion method, either an electromagnetic wave receiving antenna or an electromagnetic wave oscillator is connected to the coaxial cable.
The solid fuel combustion method is characterized in that the solid fuel is burned by supplying an oxidant to the solid fuel combustion section.
Further, a combustor for storing a solid fuel made of plastic, a heating means for heating the solid fuel stored in the combustor, and an electromagnetic wave radiation means for radiating an electromagnetic wave toward a phase in which the solid fuel is heated and liquefied. An electromagnetic wave oscillator for supplying an electromagnetic wave to the electromagnetic wave radiation means, and heating the solid fuel in the combustor to radiate an electromagnetic wave to a liquefied phase to promote fuel vaporization and accelerate combustion. Is a solid fuel combustion apparatus characterized by
The electromagnetic wave radiating means is constituted by a coaxial cable, and a plurality of the coaxial cables are arranged in the solid fuel.
The electromagnetic wave radiation means is a solid fuel combustion apparatus comprising an electromagnetic wave receiver and configured to receive an electromagnetic wave from an electromagnetic wave oscillator wirelessly.
The solid fuel combustion apparatus further comprises an oxidant supply means for supplying an oxidant to the solid fuel combustion part of the combustor.
Further, in a solid fuel type engine comprising an oxidant supply means, a combustor connected to the oxidant supply means, and a nozzle continuously provided in the combustor, the engine supplies a solid fuel made of plastic. A combustor to be stored; heating means for heating the solid fuel stored in the combustor; electromagnetic wave radiating means for radiating electromagnetic waves toward a phase liquefied by the solid fuel heated by the heating means; and the electromagnetic waves An electromagnetic wave oscillator for supplying electromagnetic waves to the radiating means, radiating electromagnetic waves to a phase in which the solid fuel in the combustor is liquefied, promoting vaporization of the fuel, and accelerating the combustion of the solid fuel It is a solid fuel engine.
The electromagnetic wave radiating means is constituted by a coaxial cable, and a plurality of the coaxial cables are arranged in the solid fuel.

本発明によれば、プラスチックの固体燃料を加熱して液状化した相に、同軸ケーブルを使用して電磁波を放射し、液状燃料の気化を促進させ、気化した燃料を一気に燃焼することによって以下のような特有の効果を達成することができる。
（１）難燃性プラスチックを固体燃料として使用することができ、この結果大きな燃焼火力を得ることができる。
（２）難燃性プラスチックを燃料とするため、極めて安全性が高く（燃えにくいため）取り扱いも容易である。
（３）電磁波を放射する手段に同軸ケーブルを使用することで、同軸ケーブル中の金属が固体燃料燃焼時に同時に燃焼し、難燃性プラスチックの燃焼力を増大する。
（４）電磁波を同軸ケーブルで輸送することで、通常の導波管を利用して輸送した場合と比較して、極めて高いエネルギ密度で加熱対象を加熱することができる。
（５）同軸ケーブルを利用するので、燃焼室の形状を自由に設計することができる。
（６）燃焼始動（点火）を電磁波で行うことができる。
（７）電磁波発振器の出力特性（電圧値や電流値など）をモニターすることで燃焼状態を計測、制御することができる。
（８）同軸ケーブルの配置によって燃料の燃焼速度を局所的に変化させることができる。
（９）適宜配置された同軸ケーブルに供給する電磁波強度を制御することで、ハイブリッドロケットのスラスト（推進力）強度およびその方向を制御することができる。
（１０）燃焼火力が強いため使用燃料を大幅に削減することができる。
（１１）燃焼器等を再利用出来るため、装置の大幅なコストダウンを実現できる。 According to the present invention, an electromagnetic wave is radiated to a phase liquefied by heating a plastic solid fuel using a coaxial cable, the vaporization of the liquid fuel is promoted, and the vaporized fuel is combusted at a time as follows. Such unique effects can be achieved.
(1) A flame-retardant plastic can be used as a solid fuel, and as a result, a large combustion thermal power can be obtained.
(2) Since flame retardant plastic is used as fuel, it is extremely safe (because it is difficult to burn) and is easy to handle.
(3) By using a coaxial cable as a means for radiating electromagnetic waves, the metal in the coaxial cable is burnt at the same time when the solid fuel is burned, thereby increasing the burning power of the flame-retardant plastic.
(4) By transporting electromagnetic waves with a coaxial cable, it is possible to heat the object to be heated with an extremely high energy density as compared with the case of transporting using a normal waveguide.
(5) Since the coaxial cable is used, the shape of the combustion chamber can be designed freely.
(6) Combustion start (ignition) can be performed by electromagnetic waves.
(7) The combustion state can be measured and controlled by monitoring the output characteristics (voltage value, current value, etc.) of the electromagnetic wave oscillator.
(8) The combustion speed of the fuel can be locally changed by the arrangement of the coaxial cable.
(9) By controlling the electromagnetic wave intensity supplied to the coaxial cable arranged as appropriate, the thrust (propulsive force) intensity and direction of the hybrid rocket can be controlled.
(10) Since the combustion thermal power is strong, the fuel used can be greatly reduced.
(11) Since the combustor and the like can be reused, the cost of the apparatus can be greatly reduced.

プラスチックからなる固体燃料を燃焼器内に収納し、前記燃焼器に収納された固体燃料を加熱しながら、前記固体燃料が燃焼する際に前記固体燃料が液化した相に向けて電磁波を放射することにより、燃料の気化を促進させ、燃焼を加速することを特徴とする固体燃料燃焼法、固体燃料燃焼器である。
A solid fuel made of plastic is stored in a combustor, and the solid fuel stored in the combustor is heated to emit an electromagnetic wave toward the liquefied phase of the solid fuel when the solid fuel burns. Thus, the solid fuel combustion method and the solid fuel combustor are characterized by accelerating the vaporization of the fuel and accelerating the combustion.

以下、図面を参照して本発明に係る固体燃料燃焼器の実施例について説明すると、図１は本固体燃料燃焼器の断面図、図２は図１中のＡ−Ａ断面図、図３は図２に対応する他の例を示す断面図である。
図１において１は酸化剤タンクであり、酸化剤タンク１は制御弁２を介して燃焼器３に接続されている。前記酸化剤タンク１には酸化剤を放出するための酸化剤放出手段（例えばタンク１加圧手段など）が適宜設けられ、これらによって酸化剤供給手段が構成されている。 1 is a cross-sectional view of the solid fuel combustor, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the solid fuel combustor according to the present invention. It is sectional drawing which shows the other example corresponding to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an oxidant tank, and the oxidant tank 1 is connected to a combustor 3 via a control valve 2. The oxidant tank 1 is appropriately provided with an oxidant releasing means (for example, tank 1 pressurizing means) for releasing the oxidant, and these constitute an oxidant supply means.

燃焼器３は従来公知のものと同様に円筒状をしており、その内部に固体燃料４（プラスチック燃料、例えばアクリル、ＰＭＭＡ等）が図示のように円筒状に配置されている。固体燃料４の外側には、必要に応じて図示せぬ固体燃料加熱手段（たとえば電熱ヒータ等）が配置され、固体燃料４を適宜加熱することができるようになっている。また固体燃料４内には、図１、図２に示すように同軸ケーブル５が半径方向および固体燃料４の長さ方向に適宜間隔をおいて複数本配置されている。前記同軸ケーブル５は、ケーブル５の一端部から電磁波を固体燃料４の内側表面に向けて放射することができるようになっている。   The combustor 3 has a cylindrical shape like a conventionally known one, and a solid fuel 4 (plastic fuel, for example, acrylic, PMMA, etc.) is arranged in a cylindrical shape as shown in the figure. A solid fuel heating means (not shown) (for example, an electric heater) is disposed outside the solid fuel 4 as necessary so that the solid fuel 4 can be appropriately heated. In the solid fuel 4, a plurality of coaxial cables 5 are arranged at appropriate intervals in the radial direction and the length direction of the solid fuel 4 as shown in FIGS. 1 and 2. The coaxial cable 5 can radiate electromagnetic waves from one end of the cable 5 toward the inner surface of the solid fuel 4.

上記固体燃料４には、従来と同様の点火手段（不図示）が設けられている。
なお、点火手段として、必要に応じて同軸ケーブル５の一端側に電極を対向して配置し、その電極との間での放電（スパーク）により直接固体燃料４に点火できる点火手段を採用することもできる。この場合、電極の配置は全ての同軸ケーブル５の一端側に対向して設ける必要はなく、固体燃料４の着火場所に対応する部分に設けることができる。 The solid fuel 4 is provided with ignition means (not shown) similar to the conventional one.
In addition, as an ignition means, an ignition means can be adopted in which an electrode is disposed opposite to one end of the coaxial cable 5 as necessary, and the solid fuel 4 can be directly ignited by discharge (spark) with the electrode. You can also. In this case, it is not necessary to arrange the electrodes so as to oppose one end side of all the coaxial cables 5, and the electrodes can be provided at a portion corresponding to the ignition position of the solid fuel 4.

前記同軸ケーブル５の他端側（燃焼器３の外側）には電磁波発信器６、あるいは電磁波を受信するアンテナが接続されている。受信アンテナは、燃焼器３から離れて配置されている図示せぬ電磁波発信器から発振される電磁波を無線で受信し、同軸ケーブル５の一端から電磁波を固体燃料４に向けて放射できる構成となっている。また電磁波発信器と同軸ケーブル５とが直接接続された場合には、同発信器から発振された電磁波が同軸ケーブル５の一端から放射されることになる。
さらに図示せぬ電磁波発振器には電磁波発振器の出力特性（電圧値や電流値など）をモニターするモニター手段を設けることができる。例えば固体燃料が燃焼すると、それにつれて同軸ケーブルの長さが変化するが、このことから同軸ケーブルの長さ＝固体燃料の残量を表すことにもなり、前記モニターにより燃焼器での固体燃料燃焼状態を計測、制御することが可能となる。また、同軸ケーブルに供給する電磁波のエネルギ強度を変えることで、固体燃料燃焼状態を変えることも可能である。なお、放射する電磁波としては周波数が３ｋＨｚから３００ＧＨｚの範囲の周波数が効果的である。 An electromagnetic wave transmitter 6 or an antenna for receiving electromagnetic waves is connected to the other end side (outside of the combustor 3) of the coaxial cable 5. The receiving antenna is configured to receive an electromagnetic wave oscillated from an electromagnetic wave transmitter (not shown) disposed away from the combustor 3 and radiate the electromagnetic wave from one end of the coaxial cable 5 toward the solid fuel 4. ing. Further, when the electromagnetic wave transmitter and the coaxial cable 5 are directly connected, the electromagnetic wave oscillated from the transmitter is radiated from one end of the coaxial cable 5.
Furthermore, the electromagnetic wave oscillator (not shown) can be provided with monitoring means for monitoring the output characteristics (voltage value, current value, etc.) of the electromagnetic wave oscillator. For example, when solid fuel burns, the length of the coaxial cable changes accordingly. From this, the length of the coaxial cable = representing the remaining amount of solid fuel, and the solid fuel combustion in the combustor by the monitor. The state can be measured and controlled. It is also possible to change the solid fuel combustion state by changing the energy intensity of the electromagnetic wave supplied to the coaxial cable. In addition, as the electromagnetic wave to radiate, a frequency in the range of 3 kHz to 300 GHz is effective.

なお図１に示す本例の場合には、制御弁２を介して酸化剤タンク１から酸化剤を燃焼器に直接供給できる構成となっているが、酸化剤タンク１には図示せぬ加圧タンクを接続し、その加圧力により酸化剤を燃焼器３に供給できるようにすることもできる。なお、酸化剤は制御弁２を介して、燃焼状態に応じて、手動または自動的により燃焼器３内に供給される。   In the case of this example shown in FIG. 1, the oxidant can be directly supplied from the oxidant tank 1 to the combustor via the control valve 2, but the oxidant tank 1 is not pressurized. It is also possible to connect a tank and supply the oxidant to the combustor 3 by the applied pressure. The oxidant is supplied into the combustor 3 manually or automatically via the control valve 2 according to the combustion state.

図３は同軸ケーブル５について他の配置例を示す図である。
この図の場合は、一本の同軸ケーブル５を渦巻き状に固体燃料４内に配置してあり、また必要に応じて固体燃料４の長さ方向に適宜間隔をもって複数配置することも可能である。また、図２の場合と同様に同軸ケーブル５の端部に対向して電極を配置し、点火手段を兼ねることも可能である。また、同軸ケーブルの配置を工夫することによって燃料の燃焼速度を局所的に変化させることが可能である。
なお、図２、図３中の符号１０は燃焼器３の外壁である。 FIG. 3 is a view showing another arrangement example of the coaxial cable 5.
In the case of this figure, one coaxial cable 5 is spirally arranged in the solid fuel 4, and if necessary, a plurality of coaxial cables 5 can be arranged at appropriate intervals in the length direction of the solid fuel 4. . Further, as in the case of FIG. 2, it is also possible to arrange an electrode facing the end of the coaxial cable 5 and also serve as an ignition means. Further, it is possible to locally change the combustion speed of the fuel by devising the arrangement of the coaxial cable.
2 and FIG. 3 is an outer wall of the combustor 3.

上記構成からなる燃焼器３の作動を説明する。
固体燃料４を加熱手段により加熱しておく。その状態で固体燃料４に点火手段により点火する。点火手段として同軸ケーブル５の一端に対向して電極を配置した場合には、その同軸ケーブル５に電磁波を伝送し、この結果電極との間に発生するスパークを利用して固体燃料４に点火する。また、ニクロム線を利用した不図示の点火手段の場合には、電流をニクロム線に流すことで、固体燃料４に直接点火することもできる。点火手段の作動と略同時に酸化剤タンク１から制御弁２を介して酸化剤を供給すると固体燃料４が燃焼を始める。固体燃料４が燃焼するとその熱により、固体燃料４は加熱され、固体燃料４の燃焼部近傍の固体燃料４が液状化する。この状態になると同軸ケーブル５から放射される電磁波によって液状相の燃料が加熱され、気化が促進され、一気に固体燃料４が燃焼する。こうして、難燃性を有するプラスチック燃料が容易に燃焼し、強力な燃焼力を得ることができる。 The operation of the combustor 3 having the above configuration will be described.
The solid fuel 4 is heated by heating means. In this state, the solid fuel 4 is ignited by the ignition means. When an electrode is disposed opposite one end of the coaxial cable 5 as an ignition means, an electromagnetic wave is transmitted to the coaxial cable 5, and as a result, the solid fuel 4 is ignited using a spark generated between the electrodes. . In the case of an ignition means (not shown) using a nichrome wire, the solid fuel 4 can be directly ignited by passing a current through the nichrome wire. When the oxidant is supplied from the oxidant tank 1 through the control valve 2 substantially simultaneously with the operation of the ignition means, the solid fuel 4 starts to burn. When the solid fuel 4 burns, the solid fuel 4 is heated by the heat, and the solid fuel 4 in the vicinity of the combustion portion of the solid fuel 4 is liquefied. In this state, the liquid phase fuel is heated by the electromagnetic waves radiated from the coaxial cable 5, vaporization is promoted, and the solid fuel 4 is burned at once. In this way, the plastic fuel having flame retardance easily burns, and a strong burning power can be obtained.

つづいて、上記固体燃料燃焼器３を利用したハイブリッドロケットエンジンの実施例を説明する。図４は同エンジンの断面図、図５は他の実施例を示す断面図である。図１と同じ部材には同じ符号を使用する。
図示のようにハイブリッドロケットエンジンは加圧タンク７を備えており、加圧タンク７は調圧弁８を介して酸化剤タンク１に接続されている。酸化剤タンク１は制御弁２を介して燃焼器３に接続されている。 Next, an embodiment of a hybrid rocket engine using the solid fuel combustor 3 will be described. 4 is a sectional view of the engine, and FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment. The same reference numerals are used for the same members as in FIG.
As shown in the figure, the hybrid rocket engine includes a pressurizing tank 7, and the pressurizing tank 7 is connected to the oxidant tank 1 via a pressure regulating valve 8. The oxidant tank 1 is connected to the combustor 3 via the control valve 2.

燃焼器３は従来公知のものと同様に円筒状をしており、さらにその一端にはノズル９が設けられている。燃焼器３の内部には固体燃料４（プラスチック燃料、例えばアクリル、ＰＭＭＡ等）が円筒状に配置されている。また固体燃料４の外側には、必要に応じて図示せぬ固体燃料加熱手段（たとえば電熱ヒータ等）が配置され、固体燃料４を適宜加熱できるようになっている。また固体燃料４内には、図２に示すように同軸ケーブル５が半径方向および固体燃料４の長さ方向に適宜間隔をおいて複数本配置され、同軸ケーブル５の一端部から電磁波を固体燃料４に向けて放射することができる。なお、同軸ケーブル５の配置については前述した燃焼器３と同様であるので更なる説明は省略するが、同軸ケーブルの配置を工夫するとともに同軸ケーブルに供給する電磁波のエネルギ強度を変えることにより、燃料の燃焼速度を変化させたり、エンジンのスラスト方向を制御することも可能である。   The combustor 3 has a cylindrical shape like a conventionally known one, and a nozzle 9 is provided at one end thereof. A solid fuel 4 (plastic fuel, such as acrylic or PMMA) is arranged in a cylindrical shape inside the combustor 3. Further, a solid fuel heating means (not shown) (for example, an electric heater) is disposed outside the solid fuel 4 as necessary, so that the solid fuel 4 can be appropriately heated. In addition, a plurality of coaxial cables 5 are arranged in the solid fuel 4 at appropriate intervals in the radial direction and the length direction of the solid fuel 4 as shown in FIG. 4 can be emitted. Since the arrangement of the coaxial cable 5 is the same as that of the combustor 3 described above, further explanation will be omitted. However, by devising the arrangement of the coaxial cable and changing the energy intensity of the electromagnetic wave supplied to the coaxial cable, the fuel can be reduced. It is also possible to change the combustion speed of the engine and to control the thrust direction of the engine.

同軸ケーブル５の一端には必要に応じて点火手段を構成する電極を対向して配置し、電極との間での放電（スパーク）により直接固体燃料４に点火できるようにすることができる。この場合、電極の配置は全ての同軸ケーブル５の一端側に対向して設ける必要はなく、固体燃料４の着火場所に対応する部分に設けることが好ましい。
前記同軸ケーブル５の他端には電磁波発信器６が接続されており、電磁波発信器から発振された電磁波が同軸ケーブル５の一端から放射される。 If necessary, an electrode constituting the ignition means is arranged opposite to one end of the coaxial cable 5 so that the solid fuel 4 can be directly ignited by discharge (spark) with the electrode. In this case, it is not necessary to arrange the electrodes so as to face one end side of all the coaxial cables 5, and it is preferable to provide the electrodes at a portion corresponding to the ignition position of the solid fuel 4.
An electromagnetic wave transmitter 6 is connected to the other end of the coaxial cable 5, and an electromagnetic wave oscillated from the electromagnetic wave transmitter is radiated from one end of the coaxial cable 5.

上記構成からなるハイブリッドロケットエンジンの作動を説明する。
固体燃料４を加熱手段により加熱しておく。その状態で固体燃料４に適宜点火手段により点火する。点火手段として同軸ケーブル５の一端に対向して電極を配置した場合には、その同軸ケーブル５に電磁波を伝送し、この結果電極との間に発生する放電（スパーク）を利用して固体燃料４に着火する。また、ニクロム線などの点火手段により、直接固体燃料４に点火することもできる。点火手段の作動と略同時に酸化剤タンク１から制御弁２を介して酸化剤を供給すると固体燃料４が燃焼を始める。固体燃料４が燃焼するとその熱により、固体燃料４は加熱され、固体燃料４の燃焼部近傍の固体燃料４が液状化する。この状態になると同軸ケーブル５から放射される電磁波によって液状燃料が加熱され、気化が促進され、一気に固体燃料４が燃焼する。燃焼器３内で燃焼した燃焼ガスはノズル９から噴射され、強力な推進力を得ることができる。このように難燃性を有するプラスチック燃料をロケットエンジンの燃料として利用することができ、エンジン推力の向上、燃料取り扱いの安全性の向上を図ることができる。 The operation of the hybrid rocket engine having the above configuration will be described.
The solid fuel 4 is heated by heating means. In this state, the solid fuel 4 is appropriately ignited by ignition means. When an electrode is disposed opposite one end of the coaxial cable 5 as an ignition means, an electromagnetic wave is transmitted to the coaxial cable 5, and as a result, the solid fuel 4 is utilized by using a discharge (spark) generated between the electrodes. Ignite. Further, the solid fuel 4 can be directly ignited by an ignition means such as a nichrome wire. When the oxidant is supplied from the oxidant tank 1 through the control valve 2 substantially simultaneously with the operation of the ignition means, the solid fuel 4 starts to burn. When the solid fuel 4 burns, the solid fuel 4 is heated by the heat, and the solid fuel 4 in the vicinity of the combustion portion of the solid fuel 4 is liquefied. In this state, the liquid fuel is heated by the electromagnetic waves radiated from the coaxial cable 5, the vaporization is promoted, and the solid fuel 4 burns at once. The combustion gas combusted in the combustor 3 is injected from the nozzle 9, and a strong propulsive force can be obtained. Thus, the plastic fuel having flame retardancy can be used as the fuel for the rocket engine, and the engine thrust and the safety of fuel handling can be improved.

図５は図４の変形例であり、固体燃料４内に配置する同軸ケーブル５それぞれに電磁波発信器１１を取り付けた例である。この電磁波発信器１１に代えて、電磁波を受信するアンテナを利用することもできる。この図のハイブリッドロケットエンジンの作動は図４と同様であるので説明は省略する。   FIG. 5 is a modification of FIG. 4, in which an electromagnetic wave transmitter 11 is attached to each coaxial cable 5 disposed in the solid fuel 4. Instead of the electromagnetic wave transmitter 11, an antenna for receiving electromagnetic waves can be used. The operation of the hybrid rocket engine in this figure is the same as in FIG.

以上、本発明の実施例について説明したが、酸化剤供給手段は固体燃料燃焼器としては必須のものでなく、適宜省略することもできる。また同軸ケーブルの配置、電磁波供給手段も同様の効果を得ることができるものであれば、他の手段を採用することもできる。また燃焼器の形状、固体燃料の形状は上記説明した円筒状のものに限定することなく、種々の形状を採用し、また固体燃料は燃焼器の形状に合わせたものとすることができる。この場合、同軸ケーブルは電磁波放射にもっとも効果的な位置に配置することになる。
また本発明はその精神また主要な特徴から逸脱することなく、他の色々な形で実施することができる。そのため前述の実施例は単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。更に特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the oxidant supply means is not essential as a solid fuel combustor and can be omitted as appropriate. Also, other means can be adopted as long as the arrangement of the coaxial cable and the electromagnetic wave supply means can obtain the same effect. The shape of the combustor and the shape of the solid fuel are not limited to the cylindrical shape described above, and various shapes can be adopted, and the solid fuel can be adapted to the shape of the combustor. In this case, the coaxial cable is arranged at a position most effective for electromagnetic wave radiation.
The present invention can be carried out in various other forms without departing from the spirit and main features thereof. For this reason, the above-described embodiments are merely examples, and should not be interpreted in a limited manner. Further, all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the claims are within the scope of the present invention.

本発明は、各種エンジン、ストーブ等の各種燃焼器として利用することができる。   The present invention can be used as various combustors such as various engines and stoves.

本発明に係る固体燃料燃焼器の断面図である。It is sectional drawing of the solid fuel combustor which concerns on this invention. 図１中のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 図２に対応する他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example corresponding to FIG. ハイブリッドロケットエンジンの断面図である。It is sectional drawing of a hybrid rocket engine. ハイブリッドロケットエンジンの他の実施例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other Example of a hybrid rocket engine. 従来のハイブリッドロケットエンジンの構成図である。It is a block diagram of the conventional hybrid rocket engine.

符号の説明Explanation of symbols

１ 酸化剤タンク
２ 制御弁
３ 燃焼器
４ プラスチック固体燃料
５ 同軸ケーブル
６ 電磁波発振器
７ 加圧タンク
８ 調圧弁
９ ノズル
１０ 燃焼器の外壁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxidant tank 2 Control valve 3 Combustor 4 Plastic solid fuel 5 Coaxial cable 6 Electromagnetic wave oscillator 7 Pressurized tank 8 Pressure regulating valve 9 Nozzle 10 Outer wall of combustor

Claims (10)

プラスチックからなる固体燃料を加熱して液状化した相に、電磁波を放射して燃料を加熱気化させ、気化した燃料を燃焼することを特徴とする固体燃料燃焼方法。 A solid fuel combustion method, comprising: heating a solid fuel made of plastic to a liquefied phase by radiating electromagnetic waves to heat and vaporize the fuel, and burning the vaporized fuel. 前記電磁波の放射は、固体燃料中に埋め込んだ同軸ケーブルにより行うことを特徴とする請求項１に記載の固体燃料燃焼方法。 2. The solid fuel combustion method according to claim 1, wherein the radiation of the electromagnetic wave is performed by a coaxial cable embedded in the solid fuel. 前記同軸ケーブルには、電磁波受信アンテナまたは電磁波発振器のいずれかが接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固体燃料燃焼方法。 3. The solid fuel combustion method according to claim 1, wherein either an electromagnetic wave receiving antenna or an electromagnetic wave oscillator is connected to the coaxial cable. 前記固体燃料の燃焼部に向けて酸化剤を供給し、固体燃料を燃焼させることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の固体燃料燃焼方法。
The solid fuel combustion method according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid fuel is burned by supplying an oxidant toward the solid fuel combustion section.
プラスチックからなる固体燃料を収納する燃焼器と、前記燃焼器に収納された固体燃料を加熱する加熱手段と、前記固体燃料が加熱され液化した相に向けて電磁波を放射する電磁波放射手段と、前記電磁波放射手段に電磁波を供給する電磁波発振器とを備え、前記燃焼器内の固体燃料を加熱して液状化した相に電磁波を放射することにより燃料の気化を促進させ、燃焼を加速することを特徴とする固体燃料燃焼装置。 A combustor for storing a solid fuel made of plastic, a heating means for heating the solid fuel stored in the combustor, an electromagnetic wave emission means for radiating an electromagnetic wave toward a phase in which the solid fuel is heated and liquefied, and An electromagnetic wave oscillator for supplying an electromagnetic wave to the electromagnetic wave radiation means, and heating the solid fuel in the combustor to radiate the electromagnetic wave to a liquefied phase to promote fuel vaporization and accelerate combustion. Solid fuel combustion device. 前記電磁波放射手段は、同軸ケーブルで構成され、該同軸ケーブルは固体燃料内に複数本配置されていることを特徴とする請求項５に記載の固体燃料燃焼装置。 6. The solid fuel combustion apparatus according to claim 5, wherein the electromagnetic wave radiation means is constituted by a coaxial cable, and a plurality of the coaxial cables are arranged in the solid fuel. 前記電磁波放射手段は、電磁波受信装置を備え、無線で電磁波発振器からの電磁波を受信できるように構成したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の固体燃料燃焼装置。 7. The solid fuel combustion apparatus according to claim 5, wherein the electromagnetic wave radiating means includes an electromagnetic wave receiving device, and is configured to receive an electromagnetic wave from an electromagnetic wave oscillator wirelessly. 前記燃焼器の固体燃料燃焼部にむけて酸化剤を供給する酸化剤供給手段を備えたことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の固体燃料燃焼装置。
8. The solid fuel combustion apparatus according to claim 5, further comprising an oxidant supply unit configured to supply an oxidant toward the solid fuel combustion portion of the combustor. 9.
酸化剤供給手段と、この酸化剤供給手段に接続した燃焼器と、前記燃焼器に連続して設けたノズルを備えてなる固体燃料式エンジンにおいて、前記エンジンは、プラスチックからなる固体燃料を収納する燃焼器と、燃焼器内に収納された前記固体燃料を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱され前記固体燃料が液化した相に向けて電磁波を放射する電磁波放射手段と、前記電磁波放射手段に電磁波を供給する電磁波発振器とを備え、前記燃焼器内の固体燃料が液状化した相に電磁波を放射し、燃料の気化を促進させ、固体燃料の燃焼を加速することを特徴とする固体燃料式エンジン。 In a solid fuel type engine comprising an oxidant supply means, a combustor connected to the oxidant supply means, and a nozzle continuously provided in the combustor, the engine stores solid fuel made of plastic. A combustor, a heating means for heating the solid fuel accommodated in the combustor, an electromagnetic wave radiation means for emitting an electromagnetic wave toward the phase liquefied by the solid fuel heated by the heating means, and the electromagnetic wave radiation means An electromagnetic wave oscillator for supplying electromagnetic waves to the solid fuel, radiating electromagnetic waves to a liquefied phase of the solid fuel in the combustor, promoting vaporization of the fuel, and accelerating the combustion of the solid fuel Expression engine. 前記電磁波放射手段は、同軸ケーブルで構成され、該同軸ケーブルは固体燃料内に複数本配置されていることを特徴とする請求項９に記載の固体燃料式エンジン。
10. The solid fuel engine according to claim 9, wherein the electromagnetic wave radiating means is constituted by a coaxial cable, and a plurality of the coaxial cables are arranged in the solid fuel.
JP2004299740A 2004-10-14 2004-10-14 Solid fuel combustion method, solid fuel combustor, and solid fuel engine using the same Active JP3702348B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004299740A JP3702348B1 (en) 2004-10-14 2004-10-14 Solid fuel combustion method, solid fuel combustor, and solid fuel engine using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004299740A JP3702348B1 (en) 2004-10-14 2004-10-14 Solid fuel combustion method, solid fuel combustor, and solid fuel engine using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP3702348B1 JP3702348B1 (en) 2005-10-05
JP2006112293A true JP2006112293A (en) 2006-04-27

Family

ID=35185088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004299740A Active JP3702348B1 (en) 2004-10-14 2004-10-14 Solid fuel combustion method, solid fuel combustor, and solid fuel engine using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3702348B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089475A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 Ihi Aerospace Co Ltd Gas generating device
RU2598984C2 (en) * 2015-01-12 2016-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method of increasing hybrid rocket engine thrust
JP2019138246A (en) * 2018-02-13 2019-08-22 国立大学法人 鹿児島大学 Solid fuel and hybrid rocket
KR102182347B1 (en) * 2019-11-08 2020-11-24 국방과학연구소 Hypergolic hybrid propulsive equipment having accidental ignition prevention function
JP2021063501A (en) * 2019-10-17 2021-04-22 国立大学法人九州工業大学 Fuel device and method for manufacturing the same, and hybrid rocket engine

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107178800A (en) * 2017-06-27 2017-09-19 佛山吉宝信息科技有限公司 A kind of fast gasifying device of liquid fuel range

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089475A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 Ihi Aerospace Co Ltd Gas generating device
RU2598984C2 (en) * 2015-01-12 2016-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вятский государственный университет" Method of increasing hybrid rocket engine thrust
JP2019138246A (en) * 2018-02-13 2019-08-22 国立大学法人 鹿児島大学 Solid fuel and hybrid rocket
JP7011306B2 (en) 2018-02-13 2022-01-26 国立大学法人 鹿児島大学 Solid fuel and hybrid rocket
JP2021063501A (en) * 2019-10-17 2021-04-22 国立大学法人九州工業大学 Fuel device and method for manufacturing the same, and hybrid rocket engine
JP7329242B2 (en) 2019-10-17 2023-08-18 国立大学法人九州工業大学 Fuel device, manufacturing method thereof, and hybrid rocket engine
KR102182347B1 (en) * 2019-11-08 2020-11-24 국방과학연구소 Hypergolic hybrid propulsive equipment having accidental ignition prevention function

Also Published As

Publication number Publication date
JP3702348B1 (en) 2005-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5352876B2 (en) Ignition / chemical reaction promotion / flame holding device, speed internal combustion engine, and furnace
JP6055021B2 (en) Combustion system and method for maintaining a continuous detonation wave using a transient plasma
CN105937473B (en) Microwave energy is introduced to the method and internal combustion engine of combustion chambers of internal combustion engines
JP2009036197A5 (en)
US20110225948A1 (en) Apparatus for high-frequency electromagnetic initiation of a combustion process
US20140318489A1 (en) Em energy application for combustion engines
US6932594B2 (en) Method and device for low-emission non-catalytic combustion of a liquid fuel
JP2008082286A (en) Internal combustion engine, and its igniter
JP3702348B1 (en) Solid fuel combustion method, solid fuel combustor, and solid fuel engine using the same
US10677456B2 (en) Waveguide antenna for microwave enhanced combustion
KR101124610B1 (en) Vaporization type combustion apparatus for liquid fuel
JP2020165332A (en) Laser ignition device, engine for space use and aircraft engine
KR102044532B1 (en) Solid sodium borohydride based aluminum powder hydrogen ignition device
JP2009097420A (en) Fuel reformer for internal combustion engine, and engine system
KR102248857B1 (en) Contactless auto-ignition candle system
JP5000623B2 (en) Control method for spark ignition internal combustion engine
KR102086039B1 (en) Burner with plate having cooling and steam generating funcion
JP2010101177A (en) Method for controlling combustion of spark-ignition internal combustion engine
KR101809873B1 (en) Multi ignition system
KR101930077B1 (en) A device of plasma assisted spray combustion and Gas burning Apparatus using the Same
RU2240473C1 (en) Device for fuel ignition and supply to evaporation-type burner unit
JP3116719B2 (en) Liquid fuel combustion device
KR100652777B1 (en) Gas dispersion structure of burner for gas radiation oven range
JP5740580B2 (en) Fuel atomization promoting device
JP2010203229A (en) Atomization promotion device for fuel

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050621

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150