JP2624808B2 - Pulse combustion system - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、着火を確実，かつ円滑に行なえるようにし
たパルス燃焼システムに関する。[Detailed Description of the Invention] (Object of the Invention) (Field of Industrial Application) The present invention relates to a pulse combustion system capable of performing ignition reliably and smoothly.
（従来の技術） パルスバーナの欠点である騒音の問題を解消できるよ
うにした連結式パルスバーナが知られている。この連結
式パルスバーナは、通常、同一構成に形成された一対の
燃焼室と、これらの燃焼室の排気口に接続された尾管
と、燃焼室の空気供給口に一端が夫々接続されると共に
燃焼に必要な空気を各燃焼室内に供給する空気供給管
と、これら空気供給管の他端側が共通に接続される給気
デカップラと、上記尾管の下流側が共通に接続される排
気デカップラと、各空気供給管内に夫々設けられた順方
向の流量係数が逆方向の流量係数より大きい空力学的な
流量制御弁と、上記各空気供給管内の流量制御弁と上記
空気供給口との間に燃料を噴射供給する燃焼供給手段
と、上記燃焼室内に夫々設けられたイグナイタと、前記
給気デカップラ内またはその上流側に設けられた空気供
給ファンと、運転開始時に前記空気給気ファンおよび前
記各イグナイタを動作させる始動手段とを備えた構成と
なっている。(Prior Art) There is known an articulated pulse burner which can solve the problem of noise which is a drawback of the pulse burner. This connection type pulse burner usually has a pair of combustion chambers formed in the same configuration, a tail pipe connected to an exhaust port of these combustion chambers, and one end connected to an air supply port of the combustion chamber. Air supply pipes for supplying air required for combustion into each combustion chamber, air supply decouplers to which the other ends of these air supply pipes are commonly connected, and exhaust decouplers to which the downstream side of the tail pipe is commonly connected, An aerodynamic flow control valve provided in each air supply pipe with a forward flow coefficient larger than the reverse flow coefficient; and a fuel between the flow control valve in each air supply pipe and the air supply port. And an igniter respectively provided in the combustion chamber, an air supply fan provided in or upstream of the air supply decoupler, and the air supply fan and the igniters at the start of operation. It has a configuration in which a starting means for operating.
このように空力学的な流量制御弁を各空気供給管内に
介在させた連結式パルスバーナでは、２つを燃焼室内の
圧力を２つの流量制御弁を介して強く干渉させることが
可能となる。このため、各パルスバーナの発振周期を18
0度異ならせることができ、騒音を小さくすることがで
きる。Thus, in the connection type pulse burner in which the aerodynamic flow control valve is interposed in each air supply pipe, it is possible to strongly interfere the pressure in the combustion chamber through the two flow control valves. Therefore, the oscillation cycle of each pulse burner is set to 18
It can be made different by 0 degrees, and noise can be reduced.
しかしながら、上記のように構成された連結式パルス
バーナにあっても次のような問題があった。すなわち、
空力学的な流量制御弁は、逆流を完全に防止することは
できない。このため、燃焼ガスの一部が給気デカップラ
内に逆流し、この逆流した燃焼ガスが再び燃焼室内に吸
入される。この結果、燃焼に必要な空気を自己吸引する
ことが困難となり、安定したパルス燃焼が得られないこ
とが往々してあった。加えて、運転開始の際、燃焼室に
流入する空気と燃料との混合ガスの温度は、大気の温度
と同じであるが、着火すると温度が急激に上昇する。つ
まり運転開始時における着火前後の燃焼室内のガス温度
は、温度T1（＝293K）から温度T2（＝1573K）に上昇す
る。したがって、運転開始前に燃焼室内に流入したガス
の体積をV1とすると、温度T2の条件下での体積V2は、次
式に示す如くなる。However, the connected type pulse burner configured as described above has the following problems. That is,
Aerodynamic flow control valves cannot completely prevent backflow. Therefore, part of the combustion gas flows back into the air supply decoupler, and the back-flowed combustion gas is sucked into the combustion chamber again. As a result, it becomes difficult to self-aspirate the air necessary for combustion, and stable pulse combustion often cannot be obtained. In addition, at the start of operation, the temperature of the mixed gas of air and fuel flowing into the combustion chamber is the same as the temperature of the atmosphere, but the temperature rises sharply upon ignition. That is, the gas temperature in the combustion chamber before and after the ignition at the start of the operation increases from the temperature T 1 (= 293K) to the temperature T 2 (= 1573K). Therefore, when the volume of gas flowing into the combustion chamber before the start of operation and V 1, the volume V 2 under conditions of temperature T 2 becomes as shown in the following equation.
V2/V1＝T2/T1 このため、運転開始時における着火前後の体積比V2/V
1は、約5.7になる。尾管の直径は一定であることからし
て、尾管を流れる燃焼ガスの流速ｖは、体積の増加ΔＶ
に比例する（ｖ∝ΔＶ）。このときの燃焼室内の圧力損
失ΔＰは、燃焼ガスの流速ｖの２乗に比例する（ΔＰ∝
v2）。したがって、運転開始時における着火前後の燃焼
室の温度が20℃（293K）から1300℃（1573K）になる
と、圧力損失は着火前の29倍程度になる。特に、空力学
的な流量制御弁や尾管を設けている場合には、これらに
おける弁の圧力の圧力損失が大きいので全体の圧力損失
は更に大きくなる。このように圧力損失が増大すると、
次のような問題が起こる。すなわち、パルスバーナに供
給する燃料は、通常、天然ガスが用いられる。今、メタ
ンガスの場合を例にとると、混合ガス中の濃度が５％〜
15％のとき良く燃焼する。しかし、着火後に、圧力損失
が増大すると、燃焼に必要な量の空気が得らず、混合ガ
ス中の燃料の濃度が５％を下まわり、混合ガスに円滑に
着火できないという問題があった。V 2 / V 1 = T 2 / T 1 Therefore, the volume ratio before and after ignition at the start of operation V 2 / V
1 becomes about 5.7. Since the diameter of the tailpipe is constant, the flow velocity v of the combustion gas flowing through the tailpipe is increased by a volume increase ΔV
(V∝ΔV). The pressure loss ΔP in the combustion chamber at this time is proportional to the square of the flow rate v of the combustion gas (ΔP∝
v 2 ). Therefore, when the temperature of the combustion chamber before and after the ignition at the start of the operation changes from 20 ° C. (293K) to 1300 ° C. (1573K), the pressure loss becomes about 29 times that before the ignition. In particular, when an aerodynamic flow control valve or tail pipe is provided, the overall pressure loss is further increased because the pressure loss of the valve pressure in these valves is large. When the pressure loss increases in this way,
The following problems occur. That is, natural gas is usually used as the fuel supplied to the pulse burner. Now, taking the case of methane gas as an example, the concentration in the mixed gas is 5% to
Burns well at 15%. However, if the pressure loss increases after ignition, the amount of air required for combustion cannot be obtained, and the concentration of the fuel in the mixed gas falls below 5%, so that the mixed gas cannot be ignited smoothly.
上記問題を解決するには、燃焼室内における混合ガス
中の燃料濃度が着火可能な位置にイグナイタを設置すれ
ば良いが、燃焼室内における燃料と空気との拡散状態を
予測し，混合ガス中の燃料濃度が着火可能な位置を決定
するのは非常に困難であり、上述した問題を解決する手
段が得られていない。To solve the above problem, an igniter should be installed at a position where the fuel concentration in the mixed gas in the combustion chamber can ignite. However, the diffusion state of fuel and air in the combustion chamber is predicted, and the fuel in the mixed gas is estimated. It is very difficult to determine the position where the concentration can be ignited, and no means for solving the above-mentioned problem has been obtained.
（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、空気供給管内に空力学的な流量制御弁を
介在させた従来のパルスバーナでは、流量制御弁を介し
て逆流する燃焼ガスの影響を受けたり、空力学的な流量
制御弁を用いることによって特に増加する燃焼室内の圧
力損失の影響を受けたりして、着火後に必要な空気量を
自己吸引させることができず、この結果、安定した燃焼
を行なわせることができないという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the conventional pulse burner in which the aerodynamic flow control valve is interposed in the air supply pipe, the influence of the combustion gas flowing backward through the flow control valve causes The use of an aerodynamic flow control valve may not be able to self-aspirate the required amount of air after ignition due to the effect of a particularly increased pressure loss in the combustion chamber, resulting in stable combustion. There was a problem that it could not be done.
そこで本発明は、空気供給管内に空力学的な流量制御
弁を介在させたものにあって、常に安定した燃焼を行な
わせることができるパルス燃焼システムを提供すること
を目的としている。Therefore, an object of the present invention is to provide a pulse combustion system in which an aerodynamic flow control valve is interposed in an air supply pipe and capable of always performing stable combustion.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決し目的を達成するために本発明に係る
パルス燃焼システムでは、燃焼室内の混合気への着火を
検出するセンサを設けるとともに、上記センサで着火が
検出されるまでの間は流量制御弁の上流側圧力と燃焼室
の圧力との差を第１のレベルに保持し、上記センサで着
火が検出された時点からは流量制御弁の上流側圧力と燃
焼室の圧力との差を上記第１のレベルを越える第２のレ
ベルまで増加させて保持する圧力制御手段を設けてい
る。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems and achieve the object, a pulse combustion system according to the present invention includes a sensor for detecting ignition of an air-fuel mixture in a combustion chamber, Until ignition is detected by the sensor, the difference between the upstream pressure of the flow control valve and the pressure of the combustion chamber is maintained at a first level. From the time when ignition is detected by the sensor, the flow control valve Pressure control means for increasing and maintaining the difference between the upstream pressure and the pressure of the combustion chamber to a second level exceeding the first level.
（作用） 着火が検出されるまでの間は流量制御弁の上流側圧力
と燃焼室の圧力との差を第２のレベルより低い第１のレ
ベルに保持させているので、第１のレベルを空気過剰と
ならないレベルに設定しておくことにより、混合気に確
実に着火させることができる。(Operation) Since the difference between the upstream pressure of the flow control valve and the pressure of the combustion chamber is maintained at the first level lower than the second level until the ignition is detected, the first level is maintained. By setting the air-fuel ratio at a level that does not cause excess air, the air-fuel mixture can be reliably ignited.
空力学的な流量制御弁は、通常、ノズル状に形成され
ているので騒音を発生しないが、本質的に逆流を阻止す
る能力に欠ける。しかし、本発明では、着火が検出され
た時点から流量制御弁の上流側圧力と燃焼室の圧力との
差を第１のレベルを越える第２のレベルまで増加させて
保持する圧力制御手段を設けているので、第２のレベル
を所定に設定することによって、着火後の爆発燃焼時に
流量制御弁の上流側へ燃焼ガスが逆流するのを抑制する
ことができ、常に新鮮な空気を燃焼室へ送り込むことが
できる。Aerodynamic flow control valves are typically nozzle-shaped and thus do not generate noise, but essentially lack the ability to prevent backflow. However, in the present invention, pressure control means is provided for increasing the difference between the pressure on the upstream side of the flow control valve and the pressure in the combustion chamber from the time when ignition is detected to a second level exceeding the first level and holding the same. Therefore, by setting the second level to a predetermined value, it is possible to suppress the backflow of the combustion gas to the upstream side of the flow control valve at the time of the explosion and combustion after ignition, and to always supply fresh air to the combustion chamber. Can be sent.
空力学的な流量制御弁は、ノズル状に形成されている
ので本質的に圧力損失が大きい。一方、燃焼によって燃
焼室内の温度が上昇すると、燃焼室内のガスの体積が増
加するので、燃焼室内の圧力損失も増加する。このよう
に、着火後には、燃焼室内の圧力損失増加に流量制御弁
の圧力損失が加わるので、必要な空気量を自己吸引でき
なくなる虞があるが、しかし、本発明では、着火が検出
された時点から流量制御弁の上流側圧力と燃焼室の圧力
との差を第１のレベルを越える第２のレベルまで増加さ
せて保持する圧力制御手段を設けているので、第２のレ
ベルを所定に設定することによって、上述した圧力損失
に十分に打ち勝つ圧力の空気を燃焼室に送り込むことが
でき、安定した燃焼に移行させることができる。The aerodynamic flow control valve is formed in a nozzle shape, and thus has a large pressure loss. On the other hand, when the temperature in the combustion chamber rises due to combustion, the volume of gas in the combustion chamber increases, so that the pressure loss in the combustion chamber also increases. As described above, after the ignition, the pressure loss of the flow control valve is added to the increase of the pressure loss in the combustion chamber, so that the necessary amount of air may not be able to be self-sucked. However, in the present invention, the ignition is detected. Since the pressure control means for increasing and holding the difference between the upstream pressure of the flow control valve and the pressure of the combustion chamber to a second level exceeding the first level from the time point is provided, the second level is set to a predetermined level. By setting, air having a pressure sufficiently overcoming the above-described pressure loss can be sent into the combustion chamber, and stable combustion can be achieved.
（実施例） 以下、図面を参照しながら実施例について説明する。(Example) Hereinafter, an example will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例に係るパルスバーナの一部
を切欠いて示す正面図、第２図は第１図のII−II線矢視
の一部切欠下面図である。FIG. 1 is a partially cutaway front view of a pulse burner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially cutaway bottom view taken along line II-II of FIG.
パルス燃焼システム１は、給気部２と、排気デカップ
ラ３と、同一構成，同一寸法に形成されて給気部２と排
気デカップラ３との間に並列状態に接続されたパルスバ
ーナ4a,4bと、これらパルスバーナ4a,4bに燃料を供給す
る燃料供給部５と、パルスバーナ4a,4bへの空気供給圧
力を制御する圧力制御装置６とで構成されている。The pulse combustion system 1 includes a supply unit 2 and an exhaust decoupler 3, and pulse burners 4a and 4b formed in the same configuration and the same size and connected in parallel between the supply unit 2 and the exhaust decoupler 3. A fuel supply unit 5 for supplying fuel to the pulse burners 4a and 4b, and a pressure control device 6 for controlling the air supply pressure to the pulse burners 4a and 4b are provided.
上記パルスバーナ4a（4b）は、燃焼室10a（10b）と、
この燃焼室10a（10b）に設けられた空気供給口11a（11
b）と、燃焼室10a（10b）に夫々設けられた排気口12a
（12b）に接続された尾管13a（13b）と、燃焼室10a（10
b）内に夫々設けられたイグナイタ14a（14b）と、上記
燃焼室10a,10b内に夫々設けられたフレームセンサ15a
（15b）とから構成されている。The pulse burner 4a (4b) includes a combustion chamber 10a (10b),
The air supply port 11a (11) provided in the combustion chamber 10a (10b)
b) and the exhaust ports 12a respectively provided in the combustion chambers 10a (10b).
(12b) and a tail pipe 13a (13b) connected to the combustion chamber 10a (10b).
b), and an igniter 14a (14b) provided in each of the combustion chambers 10a and 10b, and a frame sensor 15a provided in each of the combustion chambers 10a and 10b.
(15b).
空気供給装置２は、第２図に示す如く、燃焼室10a（1
0b）に設けられた空気供給口11a（11b）に一端が夫々接
続されると共に燃焼に必要な空気を燃焼室10a（10b）内
に供給する空気供給管16a（16b）と、この空気供給管16
a（16b）内に夫々設けられた順方向の流量係数が逆方向
の流量係数より大きい空力学的な流量制御弁17a（17b）
と、空気供給管16a,16bの他端側が共通に接続される給
気デカップラ18とから構成されている。流量制御弁17a
（17b）は、第１図のIII−III線矢視断面図である第３
図に示す如く、流量制御弁17aを代表して示すように、
給気デカップラ２側から燃焼室10a（10b）へ近づくに従
って開口面積が徐々に縮小するノズル状に形成されてい
る。すなわち、第３図中に実線矢印30で示すように上流
側から下流側に向かう流れに対しては通流抵抗が小さ
く、図中点線矢印31で示すように下流側から上流側に向
かう流れに対しては通流抵抗が大きくなるように形成さ
れている。As shown in FIG. 2, the air supply device 2 includes a combustion chamber 10a (1
An air supply pipe 16a (16b) having one end connected to an air supply port 11a (11b) provided in the combustion chamber 10a (10b) and supplying air required for combustion into the combustion chamber 10a (10b). 16
a (16b) aerodynamic flow control valves 17a (17b) each having a forward flow coefficient greater than the reverse flow coefficient provided in
And an air supply decoupler 18 to which the other ends of the air supply pipes 16a and 16b are commonly connected. Flow control valve 17a
(17b) is a sectional view taken along line III-III in FIG.
As shown in the figure, as shown on behalf of the flow control valve 17a,
It is formed in the shape of a nozzle whose opening area gradually decreases as it approaches the combustion chamber 10a (10b) from the air supply decoupler 2 side. That is, the flow resistance is small for the flow from the upstream side to the downstream side as shown by the solid line arrow 30 in FIG. 3, and the flow resistance is from the downstream side to the upstream side as shown by the dotted line arrow 31 in the figure. On the other hand, it is formed so that the flow resistance becomes large.
排気ディカップラ３には、パルスバーナ4a（4b）の尾
管13a（13b）の下流側が共通に接続されている。The exhaust decoupler 3 is commonly connected to the downstream side of the tail tube 13a (13b) of the pulse burner 4a (4b).
燃料供給部５は、空気供給管13a（13b）内の流量制御
弁12a（12b）と空気供給口11a（11b）との間に燃料を噴
射すべく接続されている。すなわち、空気供給管16a（1
6b）の周壁で流量制御弁17a（17b）が位置している部分
と空気供給口11a（11b）との間に位置する部分には、燃
料噴射口32a（32b）がそれぞれ形成されている。これら
燃料噴射口32a（32b）には燃料供給管33a（33b）の一端
が接続されている。燃料供給管33a（33b）の他端側は、
第１図に示す如く、共通のバルブ34を介して図示しない
燃料供給源に接続されている。The fuel supply unit 5 is connected to inject fuel between the flow control valve 12a (12b) in the air supply pipe 13a (13b) and the air supply port 11a (11b). That is, the air supply pipe 16a (1
A fuel injection port 32a (32b) is formed in a portion of the peripheral wall of 6b) located between the flow control valve 17a (17b) and the air supply port 11a (11b). One end of a fuel supply pipe 33a (33b) is connected to these fuel injection ports 32a (32b). The other end of the fuel supply pipe 33a (33b)
As shown in FIG. 1, it is connected to a fuel supply source (not shown) through a common valve 34.
圧力制御装置６は、給気デカップラ18内またはその上
流側に設けられた空気供給ファン19と、この空気供給フ
ァン19の動作を制御するファン制御装置20とから構成さ
れている。The pressure control device 6 includes an air supply fan 19 provided in or upstream of the air supply decoupler 18 and a fan control device 20 for controlling the operation of the air supply fan 19.
ファン制御装置20は、起動指令およびフレームセンサ
15a,15bの出力信号を導入して、空気供給ファン19およ
びイグナイタ駆動回路21を後述する関係に制御する。The fan control device 20 includes a start command and a frame sensor.
The output signals of 15a and 15b are introduced to control the air supply fan 19 and the igniter drive circuit 21 in a relationship described later.
次に、第１図〜第３図に示したパルス燃焼システムの
動作及びファン制御装置20の動作を第４図に示すフロー
図を適時参照して説明する。Next, the operation of the pulse combustion system and the operation of the fan control device 20 shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
まず、起動指令を与えると、ファン制御装置20は、空
気供給ファン19を低速で回転させる（St.1）。この空気
供給ファン19の始動により、給気デカップラ18,空気供
給管16a（16b），流量制御弁17a（17b），空気供給口11
a（11b），燃焼室10a（10b）を経て空気が流れ、この空
気流によってプリパージが行なわれる。次に、イグナイ
タ駆動回路21を制御してイグナイタ14a（14b）を動作開
始させるとともに燃料供給バルブ34を開にする（St.
2）。バルブ34が開になると、燃料が燃料供給管33a（33
b）および燃料噴射口32a（32b）を介して燃焼室10a（10
b）内に噴射する（St.3）。燃焼室10a（10b）内は、空
気と燃料との混合ガスによって充満すると共にイグナイ
タ14a（14b）によって着火が行なわれる。このとき、フ
ァン制御装置20は、燃焼室10a（10b）の混合ガスが燃焼
しているか否かをフレームセンサ15a,15bにて検知する
（St.4）。ファン制御回路装置20は、燃焼室10a,10b内
において混合ガスが燃焼していないことを検知すると、
バルブ34を開にしたときから10秒経過するまで、燃焼室
10a,10b内にて混合ガスが燃焼しているか否かを検出し
つづける（St.4およびSt.5）。そして、バルブ34を開に
したときから10秒経過しても、燃焼室10a,10b内の混合
ガスが燃焼しない場合、再度イグナイタ駆動回路21を制
御してイグナイタ14a（14b）を所定時間だけ動作させる
（St.2）。そして、燃焼室10a,10b内の混合ガスが燃焼
するまで上記処理St.2〜St.5を繰返す。First, when a start command is given, the fan control device 20 rotates the air supply fan 19 at low speed (St. 1). By starting the air supply fan 19, the air supply decoupler 18, the air supply pipe 16a (16b), the flow control valve 17a (17b), and the air supply port 11
Air flows through a (11b) and the combustion chamber 10a (10b), and prepurge is performed by this air flow. Next, the igniter drive circuit 21 is controlled to start the operation of the igniter 14a (14b) and open the fuel supply valve 34 (St.
2). When the valve 34 is opened, the fuel is supplied to the fuel supply pipe 33a (33
b) and the fuel injection port 32a (32b) through the combustion chamber 10a (10
b) Inject into (St.3). The interior of the combustion chamber 10a (10b) is filled with a mixed gas of air and fuel, and is ignited by an igniter 14a (14b). At this time, the fan control device 20 detects whether or not the mixed gas in the combustion chamber 10a (10b) is burning with the frame sensors 15a and 15b (St. 4). When the fan control circuit device 20 detects that the mixed gas is not burning in the combustion chambers 10a and 10b,
Until 10 seconds have passed since the valve 34 was opened, the combustion chamber
It continues to detect whether the mixed gas is burning in 10a and 10b (St.4 and St.5). If the mixed gas in the combustion chambers 10a and 10b does not burn even 10 seconds after the valve 34 is opened, the igniter drive circuit 21 is controlled again to operate the igniter 14a (14b) for a predetermined time. (St.2). Then, the above processes St.2 to St.5 are repeated until the mixed gas in the combustion chambers 10a and 10b burns.
ファン制御装置20は、燃焼室10a,10b内の混合ガスが
燃焼していることをフレームセンサ15a,15bにて検知す
ると（St.4）、空気供給ファン19を高速で回転させる
（St.6）。したがって、空気供給ファン19は、給気デカ
ップラ18,空気供給管16a（16b），流量制御弁17a（17
b），空気供給口11a（11b）を介して燃焼室10a（10b）
へ更に多くの空気を供給する。したがって、燃焼室10a
（10b）内では、燃焼開始前よりも多くの量の空気供給
を受けて、安定したパルス燃焼から行なわれる（St.
7）。When the flame sensors 15a and 15b detect that the mixed gas in the combustion chambers 10a and 10b is burning (St. 4), the fan control device 20 rotates the air supply fan 19 at high speed (St. 6). ). Therefore, the air supply fan 19 includes the air supply decoupler 18, the air supply pipe 16a (16b), and the flow control valve 17a (17
b), combustion chamber 10a (10b) through air supply port 11a (11b)
Supply more air to Therefore, the combustion chamber 10a
In (10b), a larger amount of air is supplied than before the start of combustion, and stable pulse combustion is performed (St.
7).
第５図は空気供給ファン19の回転数と安定燃焼するま
での時間との関係を示す図である。燃焼室10a（10b）内
の混合ガスが燃焼状態に至るまでは、燃焼室10a（10b）
の温度は低い。したがって、燃焼室10a（10b）の圧力損
失が低いため、空気供給ファン19は低速で回転して少量
の空気を燃焼室10a（10b）に供給することになる。そし
て、燃焼室10a（10b）内の混合ガスに着火すると、燃焼
室10a（10b）の温度は急上昇し、これら燃焼室10a（10
b）の圧力損失も上昇する。しかし、この例では燃焼室1
0a,10b内において安定した燃焼を続けるために、着火後
に多量の空気がファン19によって強制的に燃焼室10a（1
0b）へ供給される。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the rotation speed of the air supply fan 19 and the time until stable combustion. Until the mixed gas in the combustion chamber 10a (10b) reaches the combustion state, the combustion chamber 10a (10b)
Temperature is low. Therefore, since the pressure loss of the combustion chamber 10a (10b) is low, the air supply fan 19 rotates at a low speed and supplies a small amount of air to the combustion chamber 10a (10b). Then, when the mixed gas in the combustion chamber 10a (10b) is ignited, the temperature of the combustion chamber 10a (10b) rises sharply, and the combustion chamber 10a (10b)
The pressure loss in b) also increases. However, in this example, combustion chamber 1
In order to continue stable combustion in the combustion chambers 10a (1a), a large amount of air is forced by the fan 19 after the ignition.
0b).
燃焼室10a（10b）内において混合ガスが爆発的な燃焼
状態を間欠的に起こす。このように燃焼室10a（10b）に
て混合ガスが燃焼すると、燃焼室10a（10b）内の圧力が
上昇し、燃料噴射口32a（32b）の前面圧力も上昇する。
このため、燃焼室10a（10b）内への燃料の噴射は自動的
に停止する。燃焼室10a（10b）内の圧力が急激に上昇す
ると、燃焼ガスの大部分は尾管13a（13b）内を高速で排
気デカップラ３側へと流れる。残りの燃焼ガスは、流量
制御弁17a（17b）を通過して給気デカップラ16側へ流れ
ようとする。しかし、流量制御弁17a（17b）は、燃焼室
10a（10b）側から給気デカップラ18側に向かう流れに対
しては、流動抵抗が大きい。このため、給気デカップラ
18側に流れ込む燃焼ガスの量は僅かな値に抑えられる。
混合ガスの爆発的な燃焼による燃焼室10a（10b）内の圧
力変化は流量制御弁17a（17b）を介して給気デカップラ
18内に伝搬する。この伝搬によって、流量制御弁17a（1
7b）を介して燃焼室10a（10b）内に流れ込む空気の量が
増大する。燃焼室10a（10b）内の燃焼ガスが高速で尾管
13a（13b）へ流れると、燃焼室10a（10b）内の圧力は急
激に低下し、尾管13a（13b）内の燃焼ガスの慣性で負圧
（大気圧以下）まで低下する。燃焼室10a（10b）内の圧
力が負圧まで低下すると、燃料噴射口32a（32b）からの
燃焼噴射が再開されると共に流量制御弁17a（17）を介
して燃焼室10a（10b）内に空気が高速で流れ込む。この
場合、流量制御弁17a（17b）を介して燃焼室10a（10b）
内に流れ込む空気流は、燃料噴射口32a（32b）から噴射
する燃料ガスに衝突すると共に燃焼室10a（10b）の周壁
内面に沿って旋回する形態の流れとなる。このため、燃
料と空気とが良好に混合され、燃焼室10a（10b）内は再
び、燃料と空気との混合ガスによって充満する。このと
き、燃焼室10a（10b）内には残り火が存在している。こ
の残り火によって、混合ガスに引火し、再び爆発的燃焼
を起こす。The mixed gas causes an explosive combustion state intermittently in the combustion chamber 10a (10b). When the mixed gas burns in the combustion chamber 10a (10b) in this manner, the pressure in the combustion chamber 10a (10b) increases, and the front pressure of the fuel injection port 32a (32b) also increases.
Therefore, the injection of the fuel into the combustion chamber 10a (10b) is automatically stopped. When the pressure in the combustion chamber 10a (10b) rises rapidly, most of the combustion gas flows through the tail pipe 13a (13b) at high speed to the exhaust decoupler 3 side. The remaining combustion gas tends to flow toward the air supply decoupler 16 through the flow control valve 17a (17b). However, the flow control valve 17a (17b)
The flow resistance is large for the flow from the 10a (10b) side to the air supply decoupler 18 side. For this reason, the air supply decoupler
The amount of combustion gas flowing into the 18 side is suppressed to a small value.
The pressure change in the combustion chamber 10a (10b) due to the explosive combustion of the mixed gas is supplied to the air supply decoupler via the flow control valve 17a (17b).
Propagate into 18. By this propagation, the flow control valve 17a (1
The amount of air flowing into the combustion chamber 10a (10b) via 7b) increases. Combustion gas in the combustion chamber 10a (10b) is tail pipe at high speed
When flowing to 13a (13b), the pressure in the combustion chamber 10a (10b) drops rapidly, and drops to a negative pressure (atmospheric pressure or lower) due to the inertia of the combustion gas in the tail pipe 13a (13b). When the pressure in the combustion chamber 10a (10b) decreases to a negative pressure, the combustion injection from the fuel injection port 32a (32b) is restarted, and the combustion chamber 10a (10b) enters the combustion chamber 10a (10b) via the flow control valve 17a (17). Air flows in at high speed. In this case, via the flow control valve 17a (17b), the combustion chamber 10a (10b)
The air flow that flows into the inside collides with the fuel gas injected from the fuel injection ports 32a (32b) and forms a flow that swirls along the inner surface of the peripheral wall of the combustion chamber 10a (10b). Therefore, the fuel and the air are mixed well, and the inside of the combustion chamber 10a (10b) is again filled with the mixed gas of the fuel and the air. At this time, there is an embers in the combustion chamber 10a (10b). This embers ignite the gas mixture and again cause explosive combustion.
第６図は本発明の別の実施例に係るパルスバーナの一
部を切欠いて示す正面図である。図中、第１図と同一部
分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。FIG. 6 is a partially cutaway front view showing a pulse burner according to another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
このパルス燃焼システム40が第１図に示すシステムと
異なる点は、圧力制御装置41の構成にある。この圧力制
御装置41は次のように構成されている。すなわち、空気
供給ファン19の吸込み口に吸引する空気の量を制限する
ダンパ42を設け、このダンパ422をアクチュエータ43で
スライドさせて吸込み口の開口率を可変にし、このアク
チュエータ43を制御装置44で制御するようにしている。
なお、制御装置44は、起動指令およびフレームセンサ15
a,15bの出力信号を導入してアクチュエータ43、イグナ
イタ駆動回路21、バルブ34を後述する関係に制御する。The difference of this pulse combustion system 40 from the system shown in FIG. The pressure control device 41 is configured as follows. That is, a damper 42 for limiting the amount of air to be sucked into the suction port of the air supply fan 19 is provided, and the damper 422 is slid by the actuator 43 to change the opening ratio of the suction port. I try to control.
Note that the control device 44 is provided with a start command and the frame sensor 15.
The actuators 43, the igniter drive circuit 21, and the valve 34 are controlled in a relationship described later by introducing the output signals of a and 15b.
上記構成からなる圧力制御装置41の動作を説明する。 The operation of the pressure control device 41 having the above configuration will be described.
空気供給ファン19は常に一定の速度で回転している。
制御装置44に起動指令を与えると、制御装置44は空気供
給ファン19の空気吸引口の開口率を小さくすべく、アク
チュエータ43を制御してダンパ42をスライドさせる。一
定時間経過後、制御装置44はイグナイタ駆動回路21に動
作命令を送出するとともにバルブ34を「開」に制御す
る。これにより燃料が燃料供給管33a,33bを介して燃焼
室10a,10bに供給される。燃料と空気との混合ガスは、
イグナイタ12a,12bによって点火される。次に、制御装
置44は燃焼室10a（10b）内が燃焼状態であることをフレ
ームセンサ15a,15bから入力した信号にて検知すると、
空気供給ファン19の空気吸引口の開口率を大きくすべ
く、アクチュエータ43を制御してダンパ42をスライドさ
せる。このダンパ42のスライドにより、燃焼室10a（10
b）へ供給される空気の量は、燃焼動作を開始する前に
比べて高くなる。The air supply fan 19 always rotates at a constant speed.
When a start command is given to the control device 44, the control device 44 controls the actuator 43 to slide the damper 42 in order to reduce the opening ratio of the air suction port of the air supply fan 19. After a certain period of time, the control device 44 sends an operation command to the igniter drive circuit 21 and controls the valve 34 to “open”. Thereby, the fuel is supplied to the combustion chambers 10a and 10b via the fuel supply pipes 33a and 33b. The gas mixture of fuel and air is
It is ignited by the igniters 12a and 12b. Next, when the control device 44 detects that the inside of the combustion chamber 10a (10b) is in a combustion state by a signal input from the frame sensors 15a and 15b,
The actuator 43 is controlled to slide the damper 42 so as to increase the opening ratio of the air suction port of the air supply fan 19. The slide of the damper 42 allows the combustion chamber 10a (10
The amount of air supplied to b) is higher than before starting the combustion operation.
上述の如く、着火に至るまでの間、第７図に示す如
く、ダンパ42で空気供給ファン19の空気吸引口の開口率
を小さくし、着火した時点からダンパ42で空気供給ファ
ン19の空気吸引口の開口率を大きくしているので、着火
後に燃焼室10a（10b）内へ燃焼に必要な空気を強制的に
送込むことができる。As described above, the opening ratio of the air suction port of the air supply fan 19 is reduced by the damper 42 until the ignition occurs, as shown in FIG. Since the opening ratio of the mouth is increased, air required for combustion can be forcibly sent into the combustion chamber 10a (10b) after ignition.
第８図は本発明の更に別の実施例に係るパルス燃焼シ
ステムの一部を切欠いて示す正面図である。図中、第１
図と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略す
る。FIG. 8 is a partially cutaway front view showing a pulse combustion system according to still another embodiment of the present invention. In the figure, the first
The same reference numerals are given to the same parts as those in the drawings, and the detailed description will be omitted.
このパルス燃焼システム50が、前記２つの実施例と異
なる点は、圧力制御装置51の構成にある。This pulse combustion system 50 differs from the above two embodiments in the configuration of the pressure control device 51.
圧力制御装置51は、給気デカップラ18の上流側に設け
られ常に一定の回転数で動作する空気供給ファン19と、
この空気供給ファン19が送る空気流を給気デカップラ18
の外へ逃すための逃し孔を蓋するためのダンパ52と、こ
のダンパ52を支持するとともにダンパ52を動かす制御装
置53とで構成されている。なお、制御装置53は、起動指
令、フレームセンサ15a,15bの出力を導入してダンパ52,
イグナイタ14a,14b,バルブ34を後述する関係に制御す
る。The pressure control device 51 includes an air supply fan 19 that is provided on the upstream side of the air supply decoupler 18 and always operates at a constant rotation speed.
The air flow sent by the air supply fan 19 is supplied to the air supply decoupler 18.
A damper 52 for covering an escape hole for allowing the damper 52 to escape to the outside, and a control device 53 that supports the damper 52 and moves the damper 52 are provided. The control device 53 introduces a start command and outputs of the frame sensors 15a and 15b to
The igniters 14a and 14b and the valve 34 are controlled in a relationship described later.
上記構成からなる圧力制御装置51の動作を説明する。 The operation of the pressure control device 51 having the above configuration will be described.
空気供給ファン19は常に一定の速度で回転している。
制御装置53に起動指令を与えると、この制御装置53は、
空気供給ファン19が給気デカップラ18に送風する空気を
外部へ逃がすべく逃し孔を開けるようにダンパ52を制御
する。一定時間後、制御装置53はイグナイタ駆動回路21
に始動命令を送出して、イグナイタ14a,14bを作動開始
させるとともにバルブ34を「開」に制御する。これによ
り燃料が燃料供給管33a,33bを介して燃焼室10a（10b）
に供給される。したがって、燃焼室10a（10b）内の混合
ガスは、イグナイタ12a,12bによって点火され、爆発燃
焼する。次に、制御装置53は燃焼室10a（10b）内が燃焼
状態であることをフレームセンサ14a,14bから入力した
信号にて検知すると、給気デカップラ18の逃し孔から逃
げる空気流を少なくすべく、ダンパ52で逃し孔を塞ぐ。
この動作により、燃焼室10a（10b）へ燃焼に必要な多く
の空気が供給されることになる。The air supply fan 19 always rotates at a constant speed.
When a start command is given to the control device 53, the control device 53
The damper 52 is controlled so that the air supply fan 19 opens an escape hole to allow the air blown to the air supply decoupler 18 to escape to the outside. After a certain time, the control device 53 starts the igniter drive circuit 21.
To start the igniters 14a and 14b and control the valve 34 to "open". This allows the fuel to flow through the fuel supply pipes 33a and 33b to the combustion chamber 10a (10b).
Supplied to Therefore, the mixed gas in the combustion chamber 10a (10b) is ignited by the igniters 12a and 12b and explosively burns. Next, when the control device 53 detects that the combustion chamber 10a (10b) is in a combustion state by a signal input from the frame sensors 14a and 14b, the control device 53 reduces the air flow escaping from the escape hole of the air supply decoupler 18. The damper 52 closes the escape hole.
By this operation, much air necessary for combustion is supplied to the combustion chamber 10a (10b).
なお、本発明は上述した実施例に限定されるのもでは
ない。例えば、給気デカップラ18の上流側に設けた空気
供給ファン19を排気デカップラ３に取付け、この空気供
給ファン19の回転数を制御したり、空気吸込み口の開口
率を可変することにより上記実施例と同様な効果が得ら
れる。The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, the air supply fan 19 provided on the upstream side of the air supply decoupler 18 is attached to the exhaust decoupler 3 to control the number of revolutions of the air supply fan 19 or to change the opening ratio of the air suction port. The same effect can be obtained.
また、空気供給ファン19を給気デカップラ18内に設け
てもよい。Further, the air supply fan 19 may be provided in the air supply decoupler 18.
このほか、空気供給ファン19が送風する空気流を制御
可能な場所にダンパを設けてもよい。また、本発明は、
パルスバーナが１つだけのものにも適用できる。In addition, a damper may be provided at a location where the air flow blown by the air supply fan 19 can be controlled. Also, the present invention
It can be applied to a single pulse burner.
［発明の効果］ 本発明によれば、着火後において燃焼に必要な空気を
強制的に送込むことができるので、空力学的な流量制御
弁を組込んだときに起こる燃焼の不安定を解消すること
ができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, since air necessary for combustion can be forcibly fed after ignition, combustion instability that occurs when an aerodynamic flow control valve is incorporated is eliminated. can do.
第１図は本発明の一実施例に係るパルス燃焼システムを
一部切欠して示す正面図、第２図は第１図のII−II線矢
視の一部切欠側面図、第３図は第１図のIII−III線矢視
断面図、第４図は空気供給ファンの回転を制御するファ
ン制御装置の処理動作を示すフローチャート、第５図は
着火する前後の空気供給ファンの回転数を示す図、第６
図は本発明の別の実施例に係るパルス燃焼システムの一
部を切欠して示す正面図、第７図は着火する前後の空気
供給ファンの開口率を示す図、第８図は本発明の更に別
の実施例に係るパルス燃焼システムの一部を切欠して示
す正面図である。 1,40,50……パルス燃焼システム、２……空気供給装
置、３……排気デカップラ、4a,4b……パルスバーナ、
５……燃料供給部、6,41,51……圧力制御装置、10a,10b
……燃焼室、11a,11b……空気供給口、12a,12b……排気
口、13a,13b……尾管、14a,14b……イグナイタ、15a,15
b……フレームセンサ、16a,16b……空気供給管、17a,17
b……流量制御弁、18……給気デカップラ、19……空気
供給ファン、20……ファン制御装置、21……イグナイタ
駆動回路、32a,32b……燃料噴射口、34……バルブ。1 is a partially cutaway front view showing a pulse combustion system according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially cutaway side view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 1, FIG. 4 is a flowchart showing the processing operation of a fan control device for controlling the rotation of the air supply fan, and FIG. Figure, sixth
FIG. 7 is a partially cutaway front view showing a pulse combustion system according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram showing an opening ratio of an air supply fan before and after ignition, and FIG. It is a front view which notches and shows a part of pulse combustion system which concerns on another Example. 1,40,50… pulse combustion system, 2… air supply device, 3… exhaust decoupler, 4a, 4b… pulse burner,
5 ... fuel supply unit, 6,41,51 ... pressure control device, 10a, 10b
... combustion chamber, 11a, 11b ... air supply port, 12a, 12b ... exhaust port, 13a, 13b ... tail pipe, 14a, 14b ... igniter, 15a, 15
b: Frame sensor, 16a, 16b ... Air supply pipe, 17a, 17
b: Flow control valve, 18: Air supply decoupler, 19: Air supply fan, 20: Fan control device, 21: Igniter drive circuit, 32a, 32b: Fuel injection port, 34: Valve.
Claims (2)
室に燃料を供給する燃料供給手段と、前記燃焼室へ空気
を供給する空気供給管と、この空気供給管内に設けられ
た順方向の流量計数が逆方向の流量計数より大きい空力
学的な流量制御弁と、前記燃焼室内の燃焼ガスを排気す
る尾管と、前記燃焼室内の混合気に着火させるイグナイ
タとを備えたパルス燃焼システムにおいて、 前記燃焼室内の混合気への着火を検出するセンサと、こ
のセンサで着火が検出されるまでの間は前記流量制御弁
の上流側圧力と上記燃焼室の圧力との差を第１のレベル
に保持し、上記センサで着火が検出された時点からは上
記流量制御弁の上流側圧力と上記燃焼室の圧力との差を
上記第１のレベルを越える第２のレベルまで増加させて
保持する圧力制御手段とを具備してなることを特徴とす
るパルス燃焼システム。1. A pulse burner, fuel supply means for supplying fuel to a combustion chamber of the pulse burner, an air supply pipe for supplying air to the combustion chamber, and a forward flow rate provided in the air supply pipe In a pulse combustion system comprising: an aerodynamic flow control valve whose count is larger than a flow count in the opposite direction; a tailpipe for exhausting combustion gas in the combustion chamber; and an igniter for igniting a mixture in the combustion chamber. A sensor for detecting ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and a difference between the upstream pressure of the flow rate control valve and the pressure of the combustion chamber at a first level until ignition is detected by the sensor. The pressure at which the difference between the upstream pressure of the flow control valve and the pressure of the combustion chamber is increased to and maintained at a second level exceeding the first level after the ignition is detected by the sensor. Control means A pulse combustion system characterized by being provided.
に形成されて並列接続された少なくとも一対で構成され
ていることを特徴とする請求項１に記載のパルス燃焼シ
ステム。2. The pulse combustion system according to claim 1, wherein said pulse burners are constituted by at least one pair formed in the same configuration and the same size and connected in parallel.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302465A JP2624808B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Pulse combustion system |
| US07/437,187 US4946381A (en) | 1988-11-30 | 1989-11-16 | Pulsating combustion system capable of varying combustion power |
| DE3939471A DE3939471A1 (en) | 1988-11-30 | 1989-11-29 | PULSATING COMBUSTION SYSTEM WITH VARIABLE COMBUSTION PERFORMANCE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63302465A JP2624808B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Pulse combustion system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150606A JPH02150606A (en) | 1990-06-08 |
| JP2624808B2 true JP2624808B2 (en) | 1997-06-25 |
Family
ID=17909271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63302465A Expired - Lifetime JP2624808B2 (en) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | Pulse combustion system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60116007A (en) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | Voice announcement output system of plant supervision and control system |
| JPS60248910A (en) * | 1984-05-24 | 1985-12-09 | Toshiba Corp | Pulse burning device |
| JPS6148213U (en) * | 1984-08-29 | 1986-04-01 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63302465A patent/JP2624808B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02150606A (en) | 1990-06-08 |
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