JPS60207828A - パルス燃焼機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、吸込んだ空気と燃料とを混合してパルス燃
焼し、その燃焼反応熱を直接利用せしめるパルス燃焼間
に関する。

〔発明の技術的費用〕

近年、産業界のみならず家電製品に対する省エネ意識が
きわめて高くなっており、家庭用熱源については高効率
化の要求が強まっている。このような要求に対処し、燃
焼にパルスジェットを応用し且つ燃焼反応熱を直接利用
せしめるパルス燃焼間が開発され、実用化されつつある
。

これは、運転開始詩、起動用ファンによって空気を吸込
み、この吸込んだ空気と圧送されてくる燃料とを混合し
、それを点火プラグの火花で爆発させることにより燃焼
を開始する。その後、起動ファンの運転および点火プラ
グの動作を停止するが、爆発後の排気の負圧による吸気
作用および燃料吸入作用と燃焼室に一部帰還する燃焼ガ
スの熱による点火作用とでパルス燃焼を継続するもので
ある。

そして、このようなパルス燃焼機においては、安全確保
のため燃焼室に火炎検知器たとえば炎電流を検知するフ
レームロンドを設け、失火などが生じると直ちに運転を
停止するようにしている。

Ｃ背景技術の問題点） ところで、このようなパルス燃焼間において、燃焼室の
形状や配置によっては火炎のドラフト効果などによって
空気および燃料の吸込みが連続し、たとえば燃料吸込み
口近傍に火炎が保持されて正常なパルス燃焼（間欠燃焼
）ではない連続燃焼が生じ、空気と燃料との供給バラン
スがくずれて燃焼性の悪化を招くことがある。しかしな
がら、フレームロンドは単に炎を検知するだけのもので
あるため、連続燃焼を正常なパルス燃焼と区別して検知
することができず、また正常なパルス燃焼であっても不
完全燃焼が生じた場合の赤炎、輝炎。

胃炎を検知することができず、燃焼性が悪いまま運転を
続けてしまうという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、正常なパルス燃焼と連続燃焼
とをそれぞれ的確に検知することができ、また正常なパ
ルス燃焼であっても不完全燃焼であればそれを検知する
ことができ、これにより連続燃焼および不完全燃焼を防
止して常に良好なＭ焼性を確保することができるパルス
燃焼機を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、燃焼室に圧力センサを設け、さらに燃焼室
に突先センサを設け、圧力センサの出力によりパルス燃
焼と連続燃焼とを判別するとともに、突先センサの出力
により不完全燃焼を検知するようにし、連続燃焼である
とき、また正常なパルス燃焼であっても不完全燃焼が一
定時間以上継続するとき、それぞれ運転を停止するもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図に示すように、空気は空気管１およびその空気管
１に設けられたダンパ２．空気フラッパバルブ３を通っ
て燃焼室４に入る。一方、燃料（ガス）は、ガス管５お
よびそのガス管５に順次設けられた電磁開閉弁６．ガス
フラッパバルブ７を通って上記燃焼室４に入る。燃焼室
４に入った空気と燃料とは混合し、パルス燃焼される。

こうして得られる高温、高圧の燃焼ガスは尾管８から熱
交換器（図示しない）へ供給され、そこで熱を奪われた
後に排気マフラ（図示しない）を介して排出されるよう
になっている。なお、燃焼室４には、点火プラグ９が設
けられる。また、燃焼室４には、圧力センサ１１が配設
される。この圧力センサ１１は、燃焼室４内の圧力変化
に対応する電圧レベルの電気信号を出力するものである
。さらに、燃焼室４には突先センサたとえば光導電素子
（以下ｃｄｓと称す）１２が配設される。このｃｄｓ１
２は、燃焼火炎の明るさや色などに応じて抵抗値が変化
するものである。

しかして、上記ダンパ２．１１１１Ｍｌ閉弁６、圧力セ
ンサ１１、およびｃｄｓ１２は制御部２０に接続される
。

第２図は制御部２０の要部の回路構成である。

圧力センサ１１の出力信号は変換器３１で信号処理され
、さらに増幅回路３２で増幅される。この増幅回路３２
の出力信号Ａは抵抗３３とコンデンサ３４とから成る積
分回路３５で積分され、その積分信号Ｂは比較器（演算
増幅器）３６の非反転入力端（＋）に供給される。比較
器３６の反転入力端（−）には抵抗３７．３８の相互接
続点に生じる基準電圧Ｖｒｅ４１が供給されるようにな
っている。そして、比較器３６の出力信号Ｃはアンド回
路３９の一方の入力端およびアンド回路４０の一方の入
力端にそれぞれ供給される。

また、ｃｄｓ　１２には抵抗４１を介して直流電圧Ｖが
印加され、そのｃｄｓ１２と抵抗４１との相互接続点に
生じる電圧は比較器（演算増幅器）４２の非反転入力端
（＋）に供給される。比較器４２の反転入力端（−）に
は抵抗４３．４４の相互接続点に生じる基準電圧Ｖｒｅ
ｒ２が供給される。そして、比較器４２の出力信号りは
インバータ回路４５で反転され、その反転信号Ｅは上記
アンド回路４０の他方の入力端に供給される。このアン
ド回路４０の出力信号Ｆは、ダンパ駆動制御信号となる
。

ダンパ駆動制御信号Ｆはタイマ回路５０に供給される。

このタイマ回路５は、通常は論理″′１′′信号を出力
するが、ダンパ駆動制御信号Ｆが論理ＩＩ　Ｉ　ＩＩの
状態を一定時間を継続すると論理ＩＩ　Ｏ＋１信号を出
力するものである。しかして、タイマ回路５０の出力信
号Ｇは上記アンド回路３９の他方の入力端に供給される
。アンド回路３９の出力信号Ｈは、燃料供給制御信号と
なる。

つぎに、上記のような構成におい動作を説明する。

運転開始操作を行なうと、制御部２０は起動ファン（図
示していない）を動作させ、ダンパ２およびフラッパバ
ルブ３を通して燃焼室４内に空気を供給し、これにより
燃焼室４内の未燃焼ガスなどの排気つまりブリパージを
行なう。その後、制御部２０は、起動ファンを動作させ
たまま電磁開閉弁６を開放作動してフラッパバルブ７を
通して燃焼室４に燃料を供給するとともに、点火プラグ
９を動作させる。すると、燃焼室４において、供給され
る空気と燃料とが混合され、その混合気は点火プラグ９
の火花で爆発する。この爆発によって生じる高温、高圧
の燃焼ガ３は尾管８から熱交換器へ供給され、そこで熱
を奪われた後に排出される。この場合、爆発が生じるこ
とにより燃焼室４内に正圧が発生してフラッパバルブ３
，７が閉成し、空気および燃料の供給が一旦停止するが
、その直後の排気によって燃焼室４内に負圧が発生する
ため再びフラッパバルブ３，７が開放して空気および燃
料の吸入が再び行なわれる。そして、吸入された空気と
燃料とは混合され、上記同様に点火プラグ９の火花で爆
発する。つまり、パルス燃焼が開始される。

このとき、正常なパルス燃焼（間欠燃焼）が行なわれれ
ば、パルス発振に基づく燃焼室４内の圧力脈動が圧力セ
ンサ１１で検知される。すなわち、圧力変化に応じてレ
ベル変化する信号が信号処理回路３１から出力され、そ
の信号は増幅回路３２で増幅される。この場合、第３図
に示すように、正常なパルス燃焼が行なわれれば増幅回
路３２の出力Ａ（図示実線）は高レベルでしかもパルス
発振に対応してレベル変化する信号となり、その信号Ａ
は積分回路３５で積分されて平坦な信号Ｂ（図示一点鎖
線）となる。信号Ｂのレベルは基準電圧Ｖｒｅｆ１　（
図示二点鎖線）よりも大きく、よって比較器３６の出力
Ｃは論理１１１　＋＋となる。一方、このとき、火炎が
正常であればｄ　１２の抵抗値は大となっており、比較
器４２の出力りが論理″゛１″となる。そして、インバ
ータ回路４５の出力Ｅは論理ＩＩ　ＯＩＩとなる。した
がって、アンド回路４０の出力Ｆ　＋、を論理ＩＩ　Ｏ
＋１となり、制御部２０はダンパ２を通常開度そのまま
に維持する。また、タイマ回路５０は信号Ｆが論理＋１
０　ＴＴのままなので出力Ｇを論理”　ｉ　”に維持す
る。これにより、アンド回路３９の出力Ｈは論理゛１″
となる。

これは、正常なパルス燃焼が行なわれ、しかも不完全燃
焼は生じていない旨の判定信号となる。

正常なパルス燃焼であり、しかも不完全燃焼が生じてい
ないことを判定すれば、制御部２０は起動ファンの運転
および点火プラグ９の動作を停止し、以後は排気時の負
圧による吸気作用および燃料吸入作用と尾管８から一部
燃焼苗４に帰還する燃焼ガスの熱による点火作用とでパ
ルス燃焼を継続せしめる。

ところで、火炎のドラフト効果など何ら力）の原因で連
続燃焼が生じた場合、燃ｊＪｌ！４内に圧力脈動はなく
、よって信号処理回路３１の出力は略零レベルとなる。

したがって、第３図に破線で示すように、増幅回路３２
の出力は基準電圧Ｖｒｅｆｌよりもはるかに低いＡ′と
なり、比較器３６の出力Ｃが論理１１０１１となる。す
ると、タイマ回路５０の出力Ｇ（論理ＩＩ　Ｉ　＋＋　
）にかかわらずアンド回路３９の出力Ｈが論理＊ｔ　Ｏ
＋＋となる。これは、連続燃焼が行なわれている旨の判
定信号となる。

連続燃焼であることを判定すれば、制御部２０は電磁開
閉弁６を閉成し、燃料の供給を停止する。

つまり、運転を停止する。

また、たとえ正常なパルス燃焼であっても赤炎。

輝炎、青炎などの不完全燃焼が生じた場合には、ｃｄｓ
　１２の抵抗値が小となり、比較器４２の出力りは論理
ｉｔ　Ｏ＋＋となる。これにより、インバータ回路４５
の出力Ｅが論理“１″となってアンド回路４０の出力Ｆ
が論理”　１　”となる。すると、制御部２０はダンパ
２を開成駆動し、燃焼室４の吸気ｌを強制的に増大せし
める。この吸気１の増大によって不完全燃焼が解消すれ
ば、つまり不完全燃焼が一時的なもので済めば、第４図
に示すようにタイマ回路５０の出力Ｇは論理゛１”を維
持し、アンド回路３９の出力Ｈは論理１１１　Ｉ＋のま
まである。つまり、運転が継続する。

しかしながら、吸気量の増大にもかがねらず不完全燃焼
が一定時間を以上継続すると、第５図に示すようにタイ
マ回路５ｏの出力Ｇが論理″゛０″となり、比較器３９
の出力Ｈが論理１１０　Ｉ＋となる。

つまり、運転が停止する。

このように、燃焼室４に圧力センサ１１を設け、燃焼苗
４内の圧力変化によって正常なパルス燃焼と連続燃焼と
の判別を行なとともに、燃焼室４にｃｄｓ　１２を設け
て不完全燃焼を検知するようにし、連続燃焼が生じたと
き、またたとえ正常なパルス燃焼であっても不完全燃焼
が一定時間を以上継続したとき、それぞれ運転を停止す
るようにしたので、連続燃焼および不完全ｇ６焼を防止
して常に良好な燃焼性を確保することができる。特に、
不完全燃焼が生じた場合には単に運転を停止するだけで
なく、ダンパ２を開放して吸気量の増大を計り、不完全
燃焼を抑える制御を行なうようにしたので、不完全燃焼
の発生率が減少し、よって燃焼性の大幅な向上が計れる
。

なお、上記実施例では圧力センサ１１を用いて燃焼室４
内の圧力変化を捕えるようにしたが、たとえば燃焼空回
りに振動を検知するセンサを設けて燃焼室４の振動を捕
えるようにしてもよい。その他、この発明は上記実施例
に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々
変形実施可能なことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、正常なパルス燃焼
と連続燃焼とをそれぞれ的確に検知することができ、ま
た正常なパルス燃焼であっても不完全燃焼であればそれ
を検知す・ることができ、これにより連続燃焼および不
完全燃焼を防止して常に良好な燃焼性を確保することが
できるパルス燃焼機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は全体
的な概略構成図、第２図は制御部の回路構成図、第３図
は動作を説明するための図、第４図および第５図は同じ
く動作を説明するためのタイムチャートである。 ２・・・ダンパ、４・・・燃焼室、１１・・・圧力セン
サ、１２・・・光導電素子（突先センサ）、２０・・・
制糎部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 ｆｒ聞□ 第４　口 第５図 １１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸込んだ空気と燃料とを混合し、それをパルス燃焼する
   パルス燃焼機において、燃焼室に設けられた圧力センサ
   と、この圧力センサの出力により正常なパルス燃焼と連
   続燃焼とを判別する手段と、燃焼室に設けられた炎光セ
   ンサと、この炎光センサの出力により不完全燃焼を検知
   する手段と、この検知結果および前記判別結果に応じて
   運転制御を行なう手段とを具備したことを特徴とするパ
   ルス燃焼機。