JPH09178186A - 予混合燃焼装置の制御方法 - Google Patents
予混合燃焼装置の制御方法Info
- Publication number
- JPH09178186A JPH09178186A JP34073495A JP34073495A JPH09178186A JP H09178186 A JPH09178186 A JP H09178186A JP 34073495 A JP34073495 A JP 34073495A JP 34073495 A JP34073495 A JP 34073495A JP H09178186 A JPH09178186 A JP H09178186A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chamber
- combustion
- air
- fuel
- flow rate
- 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
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 329
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 148
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 11
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 予混合室の異常燃焼をなくし、有害物の排出
を少なくして火炎を安定に保持する。 【解決手段】 燃料と空気を混合する予混合室１、燃料
と空気の混合気を燃焼する燃焼室２と、燃焼ガスと空気
を混合する希釈混合室３を順次接続し、予混合室１に燃
料を噴霧する第１燃料噴射弁４と、燃焼室２に燃料を噴
霧する第２燃料噴射弁５を設け、予混合室１と希釈混合
室３または燃焼室に空気を供給する空気通路６を設けた
予混合燃焼装置において、予混合室１に発生した燃焼を
検知すると、予混合室１に噴霧する燃料の流量を減少し
て、または、予混合室１に供給する空気の流量を増加し
て、予混合室１の燃焼火炎を消火する。
を少なくして火炎を安定に保持する。 【解決手段】 燃料と空気を混合する予混合室１、燃料
と空気の混合気を燃焼する燃焼室２と、燃焼ガスと空気
を混合する希釈混合室３を順次接続し、予混合室１に燃
料を噴霧する第１燃料噴射弁４と、燃焼室２に燃料を噴
霧する第２燃料噴射弁５を設け、予混合室１と希釈混合
室３または燃焼室に空気を供給する空気通路６を設けた
予混合燃焼装置において、予混合室１に発生した燃焼を
検知すると、予混合室１に噴霧する燃料の流量を減少し
て、または、予混合室１に供給する空気の流量を増加し
て、予混合室１の燃焼火炎を消火する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と空気を予め
混合して燃焼する予混合燃焼装置において、燃焼を制御
する方法に関する。
混合して燃焼する予混合燃焼装置において、燃焼を制御
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】予混合燃焼方式は、予混合室で燃料と空
気を予め混合してその混合気を燃焼室で燃焼するので、
燃料を燃焼室に直接噴霧して燃焼する拡散燃焼方式に比
較して、本質的に、燃焼室の混合気が均一になって燃焼
温度が均一になり易く、高温領域が少なくてサーマルＮ
Ｏxの生成が少ない。予混合燃焼方式においても、サー
マルＮＯxの生成を抑制するため、燃焼室の混合気の空
気過剰率を大きくして、希薄燃焼が行なわれる。しか
し、燃焼室の混合気の空気過剰率が大きくなり過ぎる
と、一酸化炭素ＣＯや未燃炭化水素ＨＣの生成が急増
し、燃焼室の燃焼の火炎が不安定になって吹き消える。
逆に、燃焼室の空気過剰率が小さくなり過ぎると、予混
合室で逆火や自発火のような異常燃焼が発生する。予混
合燃焼方式は、予混合室の異常燃焼が発生せずに有害物
の排出が少なく火炎が安定する燃焼室の空気過剰率の範
囲が狭い。従って、負荷変動範囲が広いガスタービンエ
ンジンの燃焼装置に要求される性能を満足させることが
一般的に困難である。
気を予め混合してその混合気を燃焼室で燃焼するので、
燃料を燃焼室に直接噴霧して燃焼する拡散燃焼方式に比
較して、本質的に、燃焼室の混合気が均一になって燃焼
温度が均一になり易く、高温領域が少なくてサーマルＮ
Ｏxの生成が少ない。予混合燃焼方式においても、サー
マルＮＯxの生成を抑制するため、燃焼室の混合気の空
気過剰率を大きくして、希薄燃焼が行なわれる。しか
し、燃焼室の混合気の空気過剰率が大きくなり過ぎる
と、一酸化炭素ＣＯや未燃炭化水素ＨＣの生成が急増
し、燃焼室の燃焼の火炎が不安定になって吹き消える。
逆に、燃焼室の空気過剰率が小さくなり過ぎると、予混
合室で逆火や自発火のような異常燃焼が発生する。予混
合燃焼方式は、予混合室の異常燃焼が発生せずに有害物
の排出が少なく火炎が安定する燃焼室の空気過剰率の範
囲が狭い。従って、負荷変動範囲が広いガスタービンエ
ンジンの燃焼装置に要求される性能を満足させることが
一般的に困難である。
【０００３】再生式ガスタービンエンジンにおいては、
燃料消費率を改善するため、タービン入口即ち燃焼装置
出口のガス温度を１０００〜１４００℃に高め、燃焼装
置に供給される空気をタービンが排出するガスで加熱し
て、燃焼装置入口の空気温度を６００〜１０００℃に高
めることが研究されている。
燃料消費率を改善するため、タービン入口即ち燃焼装置
出口のガス温度を１０００〜１４００℃に高め、燃焼装
置に供給される空気をタービンが排出するガスで加熱し
て、燃焼装置入口の空気温度を６００〜１０００℃に高
めることが研究されている。
【０００４】予混合希薄燃焼方式は、燃焼装置入口の空
気温度が６００〜１０００℃に上昇すると、燃焼室の燃
焼火炎が１５００℃程度以上の比較的均一な温度に保持
され、有害物の排出が少なく火炎が安定すると考えられ
る。しかし、予混合室で逆火や自発火のような異常燃焼
が発生し易くなる。
気温度が６００〜１０００℃に上昇すると、燃焼室の燃
焼火炎が１５００℃程度以上の比較的均一な温度に保持
され、有害物の排出が少なく火炎が安定すると考えられ
る。しかし、予混合室で逆火や自発火のような異常燃焼
が発生し易くなる。
【０００５】そこで、予混合室の異常燃焼を防止するた
め、燃焼室の空気過剰率の許容範囲の下限を上げること
が考えられるが、そうすると、空気過剰率の許容範囲が
更に狭くなって、ガスタービンエンジンの大きな負荷変
動に対応することがますます困難になる。
め、燃焼室の空気過剰率の許容範囲の下限を上げること
が考えられるが、そうすると、空気過剰率の許容範囲が
更に狭くなって、ガスタービンエンジンの大きな負荷変
動に対応することがますます困難になる。
【０００６】また、燃焼室の燃焼火炎が１５００℃程度
以上の温度に保持されると、燃焼室出口のガス温度がタ
ービンの耐熱温度，最高で１４００℃位を越えるので、
燃焼室から出る燃焼ガスを希釈混合室で空気の混合によ
り希釈して燃焼室出口のガス温度をタービンの耐熱温度
以下にする。
以上の温度に保持されると、燃焼室出口のガス温度がタ
ービンの耐熱温度，最高で１４００℃位を越えるので、
燃焼室から出る燃焼ガスを希釈混合室で空気の混合によ
り希釈して燃焼室出口のガス温度をタービンの耐熱温度
以下にする。
【０００７】自動車用再生式ガスタービンエンジンは、
負荷変動範囲が広く、燃焼装置の燃料流量の変動範囲が
広い。
負荷変動範囲が広く、燃焼装置の燃料流量の変動範囲が
広い。
【０００８】自動車用再生式ガスタービンエンジンの予
混合希薄燃焼方式は、広い負荷変動範囲において、有害
物の排出を少なくして火炎を安定に保持するため、燃料
流量の変動に応じて燃焼用の空気流量を最適に制御する
必要がある。空気通路に供給された空気を燃焼用空気と
希釈用空気に分配する率が固定されていると、燃焼用空
気流量を最適に制御することができない。
混合希薄燃焼方式は、広い負荷変動範囲において、有害
物の排出を少なくして火炎を安定に保持するため、燃料
流量の変動に応じて燃焼用の空気流量を最適に制御する
必要がある。空気通路に供給された空気を燃焼用空気と
希釈用空気に分配する率が固定されていると、燃焼用空
気流量を最適に制御することができない。
【０００９】また、始動時や加速時のように燃料流量が
急増するときには、予混合室の異常燃焼を防止するた
め、予混合室の混合気の濃度を高めずに、燃料の一部を
直接燃焼室に噴射して燃焼し、予混合希薄燃焼に拡散燃
焼を組み合わせた複合燃焼を行なう。しかし、予混合室
で空気と予め混合する燃料の割合が大きい程、燃焼室の
混合気が均一になり、サーマルＮＯxの生成が少ない。
予混合する燃料の割合を大きくするには、予混合室に供
給する燃焼用空気の流量を最適に制御する必要がある。
急増するときには、予混合室の異常燃焼を防止するた
め、予混合室の混合気の濃度を高めずに、燃料の一部を
直接燃焼室に噴射して燃焼し、予混合希薄燃焼に拡散燃
焼を組み合わせた複合燃焼を行なう。しかし、予混合室
で空気と予め混合する燃料の割合が大きい程、燃焼室の
混合気が均一になり、サーマルＮＯxの生成が少ない。
予混合する燃料の割合を大きくするには、予混合室に供
給する燃焼用空気の流量を最適に制御する必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の予混
合燃焼装置においては、予混合室に異常燃焼が発生し難
くしたものがあるが、異常燃焼の発生が皆無ではなく、
異常燃焼を回避するわけでもない。
合燃焼装置においては、予混合室に異常燃焼が発生し難
くしたものがあるが、異常燃焼の発生が皆無ではなく、
異常燃焼を回避するわけでもない。
【００１１】また、燃焼室の燃焼を制御するに当たり、
燃焼室の燃焼状態を正確に検知しない上、予混合室に供
給する燃焼用空気と希釈混合室に供給する希釈用空気の
分配率が固定され、燃焼用空気の流量が最適に制御され
ない。
燃焼室の燃焼状態を正確に検知しない上、予混合室に供
給する燃焼用空気と希釈混合室に供給する希釈用空気の
分配率が固定され、燃焼用空気の流量が最適に制御され
ない。
【００１２】従って、予混合室の異常燃焼をなくし、有
害物の排出を少なくして火炎を安定に保持することがで
きない。
害物の排出を少なくして火炎を安定に保持することがで
きない。
【００１３】
【課題を解決するための着眼】予混合室に発生した異常
燃焼火炎は、予混合室に噴霧する燃料の流量を減少する
と、また、予混合室に供給する空気の流量を増加する
と、予混合室の混合気の濃度が低くなり、消火される。
燃焼火炎は、予混合室に噴霧する燃料の流量を減少する
と、また、予混合室に供給する空気の流量を増加する
と、予混合室の混合気の濃度が低くなり、消火される。
【００１４】予混合希薄燃焼は、燃焼温度がほぼ均一に
なるので、燃焼温度に基づいて制御することができる。
しかし、１５００℃程度以上の燃焼温度は、熱電対のよ
うな従来の温度センサで直接検知することができない。
なるので、燃焼温度に基づいて制御することができる。
しかし、１５００℃程度以上の燃焼温度は、熱電対のよ
うな従来の温度センサで直接検知することができない。
【００１５】ところが、空気通路入口の空気温度が３０
０℃程度以上である場合のような、燃焼装置入口の作動
条件が一定の範囲にある場合には、燃焼室の燃焼温度が
空気通路入口の空気温度と燃焼室の平均空気過剰率から
ほぼ決まるので、燃焼室の平均空気過剰率を求め、平均
空気過剰率に基づいて制御することができる。また、平
均空気過剰率と空気通路入口の空気温度から燃焼室の燃
焼温度を求め、この燃焼温度に基づいて制御することが
できる。
０℃程度以上である場合のような、燃焼装置入口の作動
条件が一定の範囲にある場合には、燃焼室の燃焼温度が
空気通路入口の空気温度と燃焼室の平均空気過剰率から
ほぼ決まるので、燃焼室の平均空気過剰率を求め、平均
空気過剰率に基づいて制御することができる。また、平
均空気過剰率と空気通路入口の空気温度から燃焼室の燃
焼温度を求め、この燃焼温度に基づいて制御することが
できる。
【００１６】予混合希薄燃焼に拡散燃焼を組み合わせた
複合燃焼のときのように、燃焼負荷が増大するときに
は、燃焼装置の圧力損失が増大するので、この圧力損失
などから燃焼室の平均空気過剰率を求めることができ
る。また、燃焼室の燃焼温度を求めることができる。
複合燃焼のときのように、燃焼負荷が増大するときに
は、燃焼装置の圧力損失が増大するので、この圧力損失
などから燃焼室の平均空気過剰率を求めることができ
る。また、燃焼室の燃焼温度を求めることができる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】燃料と空気を混合する予
混合室、燃料と空気の混合気を燃焼する燃焼室と、燃焼
ガスと空気を混合する希釈混合室を順次接続し、予混合
室に燃料を噴霧する第１燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を
噴霧する第２燃料噴射弁を設け、予混合室と希釈混合室
または燃焼室に空気を供給する空気通路を設けた予混合
燃焼装置において、予混合室に発生した燃焼を検知する
と、予混合室に噴霧する燃料の流量を減少するか、もし
くは予混合室に供給する空気の流量を増加し、または、
予混合室に噴霧する燃料の流量を減少すると共に、予混
合室に供給する空気の流量を増加して、予混合室の燃焼
火炎を消火することを特徴とする制御方法。
混合室、燃料と空気の混合気を燃焼する燃焼室と、燃焼
ガスと空気を混合する希釈混合室を順次接続し、予混合
室に燃料を噴霧する第１燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を
噴霧する第２燃料噴射弁を設け、予混合室と希釈混合室
または燃焼室に空気を供給する空気通路を設けた予混合
燃焼装置において、予混合室に発生した燃焼を検知する
と、予混合室に噴霧する燃料の流量を減少するか、もし
くは予混合室に供給する空気の流量を増加し、または、
予混合室に噴霧する燃料の流量を減少すると共に、予混
合室に供給する空気の流量を増加して、予混合室の燃焼
火炎を消火することを特徴とする制御方法。
【００１８】燃焼室の燃焼火炎の状態量を検知して、ま
たは、両燃料噴射弁に供給する燃料の流量、空気通路に
供給する空気の流量、空気通路入口の空気圧力、希釈混
合室出口の燃焼ガス圧力と空気通路入口の空気温度を検
知して、燃焼室の平均空気過剰率を求め、平均空気過剰
率が所望の範囲の下限値より小さいときには、予混合室
に供給する空気の流量を増加し、平均空気過剰率が所望
の範囲の上限値より大きいときには、予混合室に供給す
る空気の流量を減少して、燃焼室の平均空気過剰率を所
望の範囲内にすることを特徴とする制御方法。
たは、両燃料噴射弁に供給する燃料の流量、空気通路に
供給する空気の流量、空気通路入口の空気圧力、希釈混
合室出口の燃焼ガス圧力と空気通路入口の空気温度を検
知して、燃焼室の平均空気過剰率を求め、平均空気過剰
率が所望の範囲の下限値より小さいときには、予混合室
に供給する空気の流量を増加し、平均空気過剰率が所望
の範囲の上限値より大きいときには、予混合室に供給す
る空気の流量を減少して、燃焼室の平均空気過剰率を所
望の範囲内にすることを特徴とする制御方法。
【００１９】燃焼室の燃焼火炎の状態量を検知して燃焼
室の平均空気過剰率を求め、空気通路に供給する空気の
流量、空気通路入口の空気圧力、希釈混合室出口の燃焼
ガス圧力と空気通路入口の空気温度を検知して、燃焼室
の燃焼温度を求め、燃焼温度が所望の範囲の下限値より
小さいときには、予混合室に供給する空気の流量を減少
し、燃焼温度が所望の範囲の上限値より大きいときに
は、予混合室に供給する空気の流量を増加して、燃焼室
の燃焼温度を所望の範囲内にすることを特徴とする制御
方法。
室の平均空気過剰率を求め、空気通路に供給する空気の
流量、空気通路入口の空気圧力、希釈混合室出口の燃焼
ガス圧力と空気通路入口の空気温度を検知して、燃焼室
の燃焼温度を求め、燃焼温度が所望の範囲の下限値より
小さいときには、予混合室に供給する空気の流量を減少
し、燃焼温度が所望の範囲の上限値より大きいときに
は、予混合室に供給する空気の流量を増加して、燃焼室
の燃焼温度を所望の範囲内にすることを特徴とする制御
方法。
【００２０】
【発明の効果】予混合室に燃焼火炎が発生すると、予混
合室に噴霧する燃料の流量を減少、または、予混合室に
供給する空気の流量を増加して、予混合室の燃焼火炎を
消火する。
合室に噴霧する燃料の流量を減少、または、予混合室に
供給する空気の流量を増加して、予混合室の燃焼火炎を
消火する。
【００２１】また、燃焼室の平均空気過剰率または燃焼
温度を求め、予混合室に供給する空気の流量を増減し
て、燃焼室の平均空気過剰率または燃焼温度を所望の範
囲にする。
温度を求め、予混合室に供給する空気の流量を増減し
て、燃焼室の平均空気過剰率または燃焼温度を所望の範
囲にする。
【００２２】従って、予混合室の異常燃焼をなくし、有
害物の排出を少なくして火炎を安定に保持することがで
きる。
害物の排出を少なくして火炎を安定に保持することがで
きる。
【００２３】
＜第１例（図１〜図１０参照）＞ ［予混合燃焼装置］本例の制御方法を実施する予混合燃
焼装置は、自動車用再生式ガスタービンエンジンの燃焼
装置である。
焼装置は、自動車用再生式ガスタービンエンジンの燃焼
装置である。
【００２４】予混合燃焼装置は、図１に示すように、燃
料と空気を混合する円輪断面形状の予混合室１、燃料と
空気の混合気を燃焼する円形断面形状の燃焼室２と、燃
焼ガスと空気を混合する円形断面形状の希釈混合室３を
順次同芯状に接続し、予混合室１に燃料を噴霧する第１
燃料噴射弁４と、燃焼室２に燃料を噴霧する第２燃料噴
射弁５を設け、予混合室１と希釈混合室３に空気を供給
する円輪断面形状の空気通路６を同芯状に設けている。
両燃料噴射弁４，５に軽油や灯油のような液体燃料を供
給する装置を設けている。
料と空気を混合する円輪断面形状の予混合室１、燃料と
空気の混合気を燃焼する円形断面形状の燃焼室２と、燃
焼ガスと空気を混合する円形断面形状の希釈混合室３を
順次同芯状に接続し、予混合室１に燃料を噴霧する第１
燃料噴射弁４と、燃焼室２に燃料を噴霧する第２燃料噴
射弁５を設け、予混合室１と希釈混合室３に空気を供給
する円輪断面形状の空気通路６を同芯状に設けている。
両燃料噴射弁４，５に軽油や灯油のような液体燃料を供
給する装置を設けている。
【００２５】予混合室１は、入口に空気流量調整機構を
設け、予混合室１に流入する燃焼用空気の流量を増減可
能にしている。
設け、予混合室１に流入する燃焼用空気の流量を増減可
能にしている。
【００２６】空気流量調整機構は、図１と図２に示すよ
うに、予混合室１の円環状の入口に固定板７と可動板８
を重合して配置し、固定板７と可動板８にそれぞれ円弧
状の長孔９，１０を貫通し、固定板の長孔９の一部と可
動板の長孔１０の一部を重複して連通し、空気通路６の
空気が両長孔９，１０の連通部分を通過して予混合室１
に流入する構成にしている。回転可能な可動板８の外周
には、歯車部１１を同芯状に形成し、可動板８の歯車部
１１に調整軸１２の先端歯車部を噛み合わせている。調
整軸１２の回転により可動板８を回転し、可動板の長孔
１０が固定板の長孔９と連通した面積を増減して、予混
合室１に流入する燃焼用空気の流量を増減する。
うに、予混合室１の円環状の入口に固定板７と可動板８
を重合して配置し、固定板７と可動板８にそれぞれ円弧
状の長孔９，１０を貫通し、固定板の長孔９の一部と可
動板の長孔１０の一部を重複して連通し、空気通路６の
空気が両長孔９，１０の連通部分を通過して予混合室１
に流入する構成にしている。回転可能な可動板８の外周
には、歯車部１１を同芯状に形成し、可動板８の歯車部
１１に調整軸１２の先端歯車部を噛み合わせている。調
整軸１２の回転により可動板８を回転し、可動板の長孔
１０が固定板の長孔９と連通した面積を増減して、予混
合室１に流入する燃焼用空気の流量を増減する。
【００２７】予混合室１の入口と第１燃料噴射弁４の燃
料噴霧位置の間には、空気旋回調整機構を設け、予混合
室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を増減
可能にしている。
料噴霧位置の間には、空気旋回調整機構を設け、予混合
室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を増減
可能にしている。
【００２８】空気旋回調整機構は、図１と図３に示すよ
うに、予混合室１の円環状部分に固定板７と可動板１３
を対面して配置し、固定板７と可動板１３にそれぞれ凹
凸を円環状に設け、固定板７の凹凸と可動板１３の凹凸
を噛み合わせ、固定板凸部１４の片側の側面とその隣の
可動板凸部１５の側面の間に径方向に沿った非旋回用通
路１６を、固定板凸部１４の他の片側の側面とその隣の
可動板凸部１５の側面の間に略周方向に沿った旋回用通
路１７をそれぞれ形成し、予混合室１に流入した空気が
非旋回用通路１６と旋回用通路１７を通過する構成にし
ている。回転可能な可動板１３の外周には、歯車部１８
を同芯状に形成し、可動板１３の歯車部１８に調整軸１
９の先端歯車部を噛み合わせている。調整軸１９の回転
により可動板１３を回転し、非旋回用通路１６の幅を狭
くまたは広くすると共に、旋回用通路１７の幅を広くま
たは狭くして、予混合室１に流入した燃焼用空気の旋回
流のスワール数を増加または減少する。
うに、予混合室１の円環状部分に固定板７と可動板１３
を対面して配置し、固定板７と可動板１３にそれぞれ凹
凸を円環状に設け、固定板７の凹凸と可動板１３の凹凸
を噛み合わせ、固定板凸部１４の片側の側面とその隣の
可動板凸部１５の側面の間に径方向に沿った非旋回用通
路１６を、固定板凸部１４の他の片側の側面とその隣の
可動板凸部１５の側面の間に略周方向に沿った旋回用通
路１７をそれぞれ形成し、予混合室１に流入した空気が
非旋回用通路１６と旋回用通路１７を通過する構成にし
ている。回転可能な可動板１３の外周には、歯車部１８
を同芯状に形成し、可動板１３の歯車部１８に調整軸１
９の先端歯車部を噛み合わせている。調整軸１９の回転
により可動板１３を回転し、非旋回用通路１６の幅を狭
くまたは広くすると共に、旋回用通路１７の幅を広くま
たは狭くして、予混合室１に流入した燃焼用空気の旋回
流のスワール数を増加または減少する。
【００２９】予混合室１の第１燃料噴射弁４の燃料噴霧
位置の下流には、第１火炎検知装置を設け、予混合室１
に発生した燃焼火炎を検知可能にしている。
位置の下流には、第１火炎検知装置を設け、予混合室１
に発生した燃焼火炎を検知可能にしている。
【００３０】第１火炎検知装置は、図１に示すように、
耐熱性の高い光ファイバのような光通路２０の広角レン
ズ付きの先端を予混合室１に配置し、光通路２０の基端
をフォトダイオードやフォトトランジスタのような光検
出素子２１に接続している。予混合室１に燃焼火炎が発
生すると、光検出素子２１が出力する。
耐熱性の高い光ファイバのような光通路２０の広角レン
ズ付きの先端を予混合室１に配置し、光通路２０の基端
をフォトダイオードやフォトトランジスタのような光検
出素子２１に接続している。予混合室１に燃焼火炎が発
生すると、光検出素子２１が出力する。
【００３１】燃焼室２は、図１に示すように、入口側に
同芯状に設けた第２燃料噴射弁５に第２火炎検知装置を
内蔵し、燃焼室２の燃焼火炎の状態量を検知可能にして
いる。
同芯状に設けた第２燃料噴射弁５に第２火炎検知装置を
内蔵し、燃焼室２の燃焼火炎の状態量を検知可能にして
いる。
【００３２】第２火炎検知装置は、図４に示すように、
第２燃料噴射弁５の軸芯位置の燃料通路２２に耐熱性の
高い光ファイバのような光通路２３を貫通し、光通路２
３の先端部を微粒化用空気通路２４とその中央位置の噴
出孔２５に配置し、光通路２３の広角レンズ付きの先端
を微粒化用空気通路の噴出孔２５から燃焼室２に突出
し、燃料通路２２から突出した光通路２３の基端をフォ
トトランジスタのような光検出素子２６に接続してい
る。光検出素子２６は、燃焼室２に燃焼火炎が発生する
と、その燃焼火炎の状態量に応じた信号を出力する。
第２燃料噴射弁５の軸芯位置の燃料通路２２に耐熱性の
高い光ファイバのような光通路２３を貫通し、光通路２
３の先端部を微粒化用空気通路２４とその中央位置の噴
出孔２５に配置し、光通路２３の広角レンズ付きの先端
を微粒化用空気通路の噴出孔２５から燃焼室２に突出
し、燃料通路２２から突出した光通路２３の基端をフォ
トトランジスタのような光検出素子２６に接続してい
る。光検出素子２６は、燃焼室２に燃焼火炎が発生する
と、その燃焼火炎の状態量に応じた信号を出力する。
【００３３】燃焼室２には、図１に示すように、混合気
に点火する点火栓２７を設けている。
に点火する点火栓２７を設けている。
【００３４】自動車用再生式ガスタービンエンジンは、
予混合燃焼装置の希釈混合室３の出口にガスタービンと
熱交換器の放熱通路を順次接続し、予混合燃焼装置の空
気通路６の入口に熱交換器の受熱通路と空気圧縮機を順
次接続し、ガスタービンの軸と空気圧縮機の軸を連結し
ている。
予混合燃焼装置の希釈混合室３の出口にガスタービンと
熱交換器の放熱通路を順次接続し、予混合燃焼装置の空
気通路６の入口に熱交換器の受熱通路と空気圧縮機を順
次接続し、ガスタービンの軸と空気圧縮機の軸を連結し
ている。
【００３５】［制御方法］本例の制御方法は、燃焼室２
の燃焼を制御する方法と、予混合室１の異常燃焼を制御
する方法からなる。
の燃焼を制御する方法と、予混合室１の異常燃焼を制御
する方法からなる。
【００３６】燃焼室２の燃焼を制御する方法は、燃焼室
２の平均空気過剰率に基づく制御方法と、燃焼室２の燃
焼温度に基づく制御方法の２例がある。
２の平均空気過剰率に基づく制御方法と、燃焼室２の燃
焼温度に基づく制御方法の２例がある。
【００３７】１）燃焼室の平均空気過剰率に基づいて燃
焼室の燃焼を制御する方法 この制御方法は、燃焼室２の燃焼温度即ち予混合燃焼の
火炎温度が空気通路６入口の空気温度と燃焼室２の平均
空気過剰率からほぼ決まるので、燃焼室２の燃焼温度を
最適範囲にするため、燃焼室２の平均空気過剰率を検知
して、予混合室１に流入する燃焼用空気の流量を制御す
る。
焼室の燃焼を制御する方法 この制御方法は、燃焼室２の燃焼温度即ち予混合燃焼の
火炎温度が空気通路６入口の空気温度と燃焼室２の平均
空気過剰率からほぼ決まるので、燃焼室２の燃焼温度を
最適範囲にするため、燃焼室２の平均空気過剰率を検知
して、予混合室１に流入する燃焼用空気の流量を制御す
る。
【００３８】燃焼室２の平均空気過剰率は、定常運転時
のように燃焼装置の作動条件の変動が小さいときには、
燃焼室２の燃焼火炎光のパワースペクトル比に基づい
て、過渡運転時のように燃焼装置の作動条件の変動が大
きいときには、燃焼装置の圧力損失などに基づいて検知
する。
のように燃焼装置の作動条件の変動が小さいときには、
燃焼室２の燃焼火炎光のパワースペクトル比に基づい
て、過渡運転時のように燃焼装置の作動条件の変動が大
きいときには、燃焼装置の圧力損失などに基づいて検知
する。
【００３９】ａ 燃焼装置の作動条件の変動が小さいと
きの制御方法 燃焼室２の第２火炎検知装置２３，２６が出力する燃焼
火炎の光パワーは、変動の周波数分析をすると、図５に
示すようなスペクトルになる。このスペクトルにおい
て、特定周波数より高い周波数範囲のパワーペクトルＡ
と低い周波数範囲のパワーペクトルＢの比Ｂ／Ａを求め
る。このパワーペクトル比Ｂ／Ａは、図６に示すよう
に、燃焼室２の平均空気過剰率λと一定の対応関係があ
る。即ち、燃焼火炎光のパワースペクトル比に基づいて
燃焼室２の平均空気過剰率λが求められる。
きの制御方法 燃焼室２の第２火炎検知装置２３，２６が出力する燃焼
火炎の光パワーは、変動の周波数分析をすると、図５に
示すようなスペクトルになる。このスペクトルにおい
て、特定周波数より高い周波数範囲のパワーペクトルＡ
と低い周波数範囲のパワーペクトルＢの比Ｂ／Ａを求め
る。このパワーペクトル比Ｂ／Ａは、図６に示すよう
に、燃焼室２の平均空気過剰率λと一定の対応関係があ
る。即ち、燃焼火炎光のパワースペクトル比に基づいて
燃焼室２の平均空気過剰率λが求められる。
【００４０】制御方法は、図７に示すように、第２火炎
検知装置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを
検知する。光パワーが設定値より小さいと、両燃料噴射
弁４，５への燃料の供給を停止して異常警報を発する。
光パワーが設定値以上であると、光パワーを周波数分析
し、パワーペクトル比Ｂ／Ａを算出し、燃焼室２の平均
空気過剰率λを算出する。
検知装置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを
検知する。光パワーが設定値より小さいと、両燃料噴射
弁４，５への燃料の供給を停止して異常警報を発する。
光パワーが設定値以上であると、光パワーを周波数分析
し、パワーペクトル比Ｂ／Ａを算出し、燃焼室２の平均
空気過剰率λを算出する。
【００４１】平均空気過剰率λが設定範囲の下限値α，
実施例では３，より小さいと、空気流量調整機構の調整
軸１２を回転して、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を増加する。また、空気旋回調整機構の調整軸１９
を回転して、予混合室１に流入した燃焼用空気の旋回流
のスワール数を減少する。
実施例では３，より小さいと、空気流量調整機構の調整
軸１２を回転して、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を増加する。また、空気旋回調整機構の調整軸１９
を回転して、予混合室１に流入した燃焼用空気の旋回流
のスワール数を減少する。
【００４２】平均空気過剰率λが設定範囲の上限値β，
実施例では５，より大きいと、空気流量調整機構の調整
軸１２を回転して、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を減少する。また、燃焼用空気流量の減少による燃
焼火炎の安定性の悪化を防止するため、空気旋回調整機
構の調整軸１９を回転して、予混合室１に流入した燃焼
用空気の旋回流のスワール数を増加する。
実施例では５，より大きいと、空気流量調整機構の調整
軸１２を回転して、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を減少する。また、燃焼用空気流量の減少による燃
焼火炎の安定性の悪化を防止するため、空気旋回調整機
構の調整軸１９を回転して、予混合室１に流入した燃焼
用空気の旋回流のスワール数を増加する。
【００４３】ｂ 燃焼装置の作動条件の変動が大きいと
きの制御方法 両燃料噴射弁４，５に供給する燃料の流量Ｇｆ、空気通
路６に供給する空気の流量Ｇａ、空気通路６入口の空気
圧力Ｐｉ、希釈混合室３出口の燃焼ガス圧力Ｐｏ、空気
通路６入口の空気温度Ｔｉを検知すると、燃焼室２の平
均空気過剰率λは、次式から求められる。ただし、ｎ
は、空気流量Ｇａ中の燃焼用空気流量への分配割合であ
る。Ｃ1とＣ2は、係数である。
きの制御方法 両燃料噴射弁４，５に供給する燃料の流量Ｇｆ、空気通
路６に供給する空気の流量Ｇａ、空気通路６入口の空気
圧力Ｐｉ、希釈混合室３出口の燃焼ガス圧力Ｐｏ、空気
通路６入口の空気温度Ｔｉを検知すると、燃焼室２の平
均空気過剰率λは、次式から求められる。ただし、ｎ
は、空気流量Ｇａ中の燃焼用空気流量への分配割合であ
る。Ｃ1とＣ2は、係数である。
【００４４】 ｎ＝１−Ｃ1｛Ｔｉ（Ｐｉ−Ｐｏ）／Ｐｉ｝1/2／Ｇａ λ＝Ｃ2ｎＧａ／Ｇｆ 自動車用再生式ガスタービンエンジンにおいては、燃料
流量Ｇｆは、調量器で調量されるので、燃料流量Ｇｆ用
のセンサを新設する必要はない。また、ガスタービンの
回転数即ち空気圧縮機の回転数と空気圧縮機の出口圧力
は計測され、これらの計測値と空気圧縮機の特性から空
気圧縮機の出口流量即ち空気流量Ｇａが求められるの
で、空気流量Ｇａ用のセンサを新設する必要はない。空
気圧力Ｐｉ、燃焼ガス圧力Ｐｏ、空気温度Ｔｉ用のセン
サは、それぞれ、設ける。
流量Ｇｆは、調量器で調量されるので、燃料流量Ｇｆ用
のセンサを新設する必要はない。また、ガスタービンの
回転数即ち空気圧縮機の回転数と空気圧縮機の出口圧力
は計測され、これらの計測値と空気圧縮機の特性から空
気圧縮機の出口流量即ち空気流量Ｇａが求められるの
で、空気流量Ｇａ用のセンサを新設する必要はない。空
気圧力Ｐｉ、燃焼ガス圧力Ｐｏ、空気温度Ｔｉ用のセン
サは、それぞれ、設ける。
【００４５】制御方法は、図８に示すように、第２火炎
検知装置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを
検知する。光パワーが設定値より小さいと、燃料の供給
を停止して異常警報を発する。光パワーが設定値以上で
あると、燃料流量Ｇｆ、空気流量Ｇａ、空気圧力Ｐｉ、
燃焼ガス圧力Ｐｏと空気温度Ｔｉを検知し、分配割合ｎ
を算出して平均空気過剰率λを算出する。
検知装置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを
検知する。光パワーが設定値より小さいと、燃料の供給
を停止して異常警報を発する。光パワーが設定値以上で
あると、燃料流量Ｇｆ、空気流量Ｇａ、空気圧力Ｐｉ、
燃焼ガス圧力Ｐｏと空気温度Ｔｉを検知し、分配割合ｎ
を算出して平均空気過剰率λを算出する。
【００４６】平均空気過剰率λが設定範囲の下限値α，
実施例では３，より小さいと、予混合室１に流入する燃
焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混合室
１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋
回調整機構で減少する。
実施例では３，より小さいと、予混合室１に流入する燃
焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混合室
１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋
回調整機構で減少する。
【００４７】平均空気過剰率λが設定範囲の上限値β，
実施例では５，より大きいと、予混合室１に流入する燃
焼用空気の流量を空気流量調整機構で減少し、予混合室
１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋
回調整機構で増加する。
実施例では５，より大きいと、予混合室１に流入する燃
焼用空気の流量を空気流量調整機構で減少し、予混合室
１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋
回調整機構で増加する。
【００４８】平均空気過剰率λが設定範囲であると、前
回のサンプリング時との変動を修正するため、今回の平
均空気過剰率λが前回の平均空気過剰率λｐより小さい
と、予混合室１の燃焼用空気は、流量を増加してスワー
ル数を減少する。今回の平均空気過剰率λが前回の平均
空気過剰率λｐより大きいと、予混合室１の燃焼用空気
は、流量を減少してスワール数を増加する。
回のサンプリング時との変動を修正するため、今回の平
均空気過剰率λが前回の平均空気過剰率λｐより小さい
と、予混合室１の燃焼用空気は、流量を増加してスワー
ル数を減少する。今回の平均空気過剰率λが前回の平均
空気過剰率λｐより大きいと、予混合室１の燃焼用空気
は、流量を減少してスワール数を増加する。
【００４９】２）燃焼室の燃焼温度に基づいて燃焼室の
燃焼を制御する方法 この制御方法は、図９に示すように、上記１）ａの制御
方法と同様に、燃焼室２の燃焼火炎光のパワースペクト
ル比に基づいて燃焼室２の平均空気過剰率λを算出す
る。また、上記１）ｂの制御方法と同様に、空気通路６
に供給する空気の流量Ｇａ、空気通路６入口の空気圧力
Ｐｉ、希釈混合室３出口の燃焼ガス圧力Ｐｏと空気通路
６入口の空気温度Ｔｉに基づいて空気流量Ｇａ中の燃焼
用空気流量への分配割合ｎを算出する。そして、燃焼室
２の平均的な燃焼温度Ｔは、次式から求める。ただし、
Ｃ3は、係数である。
燃焼を制御する方法 この制御方法は、図９に示すように、上記１）ａの制御
方法と同様に、燃焼室２の燃焼火炎光のパワースペクト
ル比に基づいて燃焼室２の平均空気過剰率λを算出す
る。また、上記１）ｂの制御方法と同様に、空気通路６
に供給する空気の流量Ｇａ、空気通路６入口の空気圧力
Ｐｉ、希釈混合室３出口の燃焼ガス圧力Ｐｏと空気通路
６入口の空気温度Ｔｉに基づいて空気流量Ｇａ中の燃焼
用空気流量への分配割合ｎを算出する。そして、燃焼室
２の平均的な燃焼温度Ｔは、次式から求める。ただし、
Ｃ3は、係数である。
【００５０】Ｔ＝Ｔｉ＋Ｃ3ｎＧａ／λ 燃焼温度Ｔが設定範囲の下限値γ，実施例では１６００
℃，より小さいと、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を空気流量調整機構で減少し、予混合室１に流入し
た燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋回調整機構
で増加する。
℃，より小さいと、予混合室１に流入する燃焼用空気の
流量を空気流量調整機構で減少し、予混合室１に流入し
た燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気旋回調整機構
で増加する。
【００５１】燃焼温度Ｔが設定範囲の上限値δ，実施例
では１８００℃，より大きいと、予混合室１に流入する
燃焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混合
室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気
旋回調整機構で減少する。
では１８００℃，より大きいと、予混合室１に流入する
燃焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混合
室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空気
旋回調整機構で減少する。
【００５２】燃焼温度Ｔが設定範囲γ〜δであると、前
回のサンプリング時との変動を修正するため、今回の燃
焼温度Ｔが前回の燃焼温度Ｔｐより小さいと、予混合室
１の燃焼用空気は、流量を減少してスワール数を増加す
る。今回の燃焼温度Ｔが前回の燃焼温度Ｔｐより大きい
と、予混合室１の燃焼用空気は、流量を増加してスワー
ル数を減少する。
回のサンプリング時との変動を修正するため、今回の燃
焼温度Ｔが前回の燃焼温度Ｔｐより小さいと、予混合室
１の燃焼用空気は、流量を減少してスワール数を増加す
る。今回の燃焼温度Ｔが前回の燃焼温度Ｔｐより大きい
と、予混合室１の燃焼用空気は、流量を増加してスワー
ル数を減少する。
【００５３】３）予混合室の異常燃焼を制御する方法 この制御方法は、図１０に示すように、第２火炎検知装
置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを検知し
てその光パワーが設定値以上であることを確認した後、
第１火炎検知装置２０，２１が予混合室１の燃焼火炎の
光パワーを検知してその光パワーが設定値以上である
と、異常警報を発し、燃焼室の点火栓２７を発火し、第
２燃料噴射弁５が停止中であれば、第２燃料噴射弁５か
ら燃焼室２に小流量の燃料を噴霧し、第２燃料噴射弁５
が作動中であれば、第２燃料噴射弁５から燃焼室２に噴
霧する燃料の流量を少し増加し、燃焼室２の燃焼火炎の
光パワーが設定値以上であると、第１燃料噴射弁４から
予混合室１に噴霧する燃料の流量を第２燃料噴射弁５の
燃料流量の増加分減少する。また、予混合室１に流入す
る燃焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混
合室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空
気旋回調整機構で減少する。
置２３，２６が燃焼室２の燃焼火炎の光パワーを検知し
てその光パワーが設定値以上であることを確認した後、
第１火炎検知装置２０，２１が予混合室１の燃焼火炎の
光パワーを検知してその光パワーが設定値以上である
と、異常警報を発し、燃焼室の点火栓２７を発火し、第
２燃料噴射弁５が停止中であれば、第２燃料噴射弁５か
ら燃焼室２に小流量の燃料を噴霧し、第２燃料噴射弁５
が作動中であれば、第２燃料噴射弁５から燃焼室２に噴
霧する燃料の流量を少し増加し、燃焼室２の燃焼火炎の
光パワーが設定値以上であると、第１燃料噴射弁４から
予混合室１に噴霧する燃料の流量を第２燃料噴射弁５の
燃料流量の増加分減少する。また、予混合室１に流入す
る燃焼用空気の流量を空気流量調整機構で増加し、予混
合室１に流入した燃焼用空気の旋回流のスワール数を空
気旋回調整機構で減少する。
【００５４】予混合室１に噴霧する燃料流量が零になら
ず、かつ、予混合室１の燃焼火炎の光パワーが設定値以
上である限り、上記のように、燃焼室２の燃焼火炎の光
パワーが設定値以上であることを確認しつつ、燃焼室２
に噴霧する燃料流量の増加と予混合室１に噴霧する燃料
流量の減少及び予混合室１の燃焼用空気の流量増加とス
ワール数減少を繰り返し、燃焼室２と予混合室１に噴霧
する燃料流量の合計流量を一定に保持した上で、予混合
室１に発生した燃焼火炎を消火する。
ず、かつ、予混合室１の燃焼火炎の光パワーが設定値以
上である限り、上記のように、燃焼室２の燃焼火炎の光
パワーが設定値以上であることを確認しつつ、燃焼室２
に噴霧する燃料流量の増加と予混合室１に噴霧する燃料
流量の減少及び予混合室１の燃焼用空気の流量増加とス
ワール数減少を繰り返し、燃焼室２と予混合室１に噴霧
する燃料流量の合計流量を一定に保持した上で、予混合
室１に発生した燃焼火炎を消火する。
【００５５】燃焼室２の燃焼火炎の光パワーが設定値よ
り小さくなれば、また、予混合室１に噴霧する燃料流量
が零になっても、予混合室１の燃焼火炎の光パワーが設
定値以上であれば、両燃料噴射弁４，５への燃料の供給
を停止し、異常警報を発する。
り小さくなれば、また、予混合室１に噴霧する燃料流量
が零になっても、予混合室１の燃焼火炎の光パワーが設
定値以上であれば、両燃料噴射弁４，５への燃料の供給
を停止し、異常警報を発する。
【００５６】予混合室１に発生した燃焼火炎が消火され
ると、逆に、燃焼室２に噴霧する燃料流量を減少し、予
混合室１に噴霧する燃料流量を増加して予混合室１の燃
焼用空気の流量を減少すると共にスワール数を増加す
る。
ると、逆に、燃焼室２に噴霧する燃料流量を減少し、予
混合室１に噴霧する燃料流量を増加して予混合室１の燃
焼用空気の流量を減少すると共にスワール数を増加す
る。
【００５７】＜第２例（図１１と図１２参照）＞自動車
用再生式ガスタービンエンジンに用いられる予混合燃焼
装置は、図１１に示すように、複数の円管形状の予混合
室３１、主燃焼室３２と希釈混合室３３を順次接続し、
主燃焼室３２の上流端に副燃焼室３４を接続し、各予混
合室３１にそれぞれ第１燃料噴射弁３５を設け、副燃焼
室３４に第２燃料噴射弁３６を設け、予混合室３１、副
燃焼室３４、主燃焼室３２と希釈混合室３３に空気を供
給する空気通路３７を設けている。
用再生式ガスタービンエンジンに用いられる予混合燃焼
装置は、図１１に示すように、複数の円管形状の予混合
室３１、主燃焼室３２と希釈混合室３３を順次接続し、
主燃焼室３２の上流端に副燃焼室３４を接続し、各予混
合室３１にそれぞれ第１燃料噴射弁３５を設け、副燃焼
室３４に第２燃料噴射弁３６を設け、予混合室３１、副
燃焼室３４、主燃焼室３２と希釈混合室３３に空気を供
給する空気通路３７を設けている。
【００５８】各予混合室３１の空気流入口と副燃焼室３
４の空気流入口には、それぞれ、空気旋回機構を設けて
いる。
４の空気流入口には、それぞれ、空気旋回機構を設けて
いる。
【００５９】各予混合室３１の下流位置には、図１１と
図１２に示すように、それぞれ、火炎検知装置を設け、
各予混合室３１に発生した燃焼火炎を検知可能にしてい
る。火炎検知装置は、光通路３８の広角レンズ付きの先
端を予混合室３１の中心位置に上流側向きに配置し、光
通路３８の基端を光検出素子３９に接続している。
図１２に示すように、それぞれ、火炎検知装置を設け、
各予混合室３１に発生した燃焼火炎を検知可能にしてい
る。火炎検知装置は、光通路３８の広角レンズ付きの先
端を予混合室３１の中心位置に上流側向きに配置し、光
通路３８の基端を光検出素子３９に接続している。
【００６０】副燃焼室３４には、図１１に示すように、
点火栓４０を設けている。
点火栓４０を設けている。
【００６１】本例の制御方法は、予混合室の異常燃焼を
制御する方法である。いずれかの火炎検知装置３８，３
９が予混合室３１の燃焼火炎の光パワーを検知してその
光パワーが設定値以上であると、異常警報を発し、副燃
焼室３４の点火栓４０を発火し、副燃焼室３４に第２燃
料噴射弁３６から噴霧する燃料の流量を少し増加し、燃
焼火炎が発生した予混合室３１に第１燃料噴射弁３５か
ら噴霧する燃料の流量を第２燃料噴射弁３６の燃料流量
の増加分減少する。
制御する方法である。いずれかの火炎検知装置３８，３
９が予混合室３１の燃焼火炎の光パワーを検知してその
光パワーが設定値以上であると、異常警報を発し、副燃
焼室３４の点火栓４０を発火し、副燃焼室３４に第２燃
料噴射弁３６から噴霧する燃料の流量を少し増加し、燃
焼火炎が発生した予混合室３１に第１燃料噴射弁３５か
ら噴霧する燃料の流量を第２燃料噴射弁３６の燃料流量
の増加分減少する。
【００６２】燃焼火炎が発生した予混合室３１に噴霧す
る燃料流量が零にならず、かつ、燃焼火炎が発生した予
混合室３１の燃焼火炎の光パワーが設定値以上である限
り、上記のように、副燃焼室３４に噴霧する燃料流量の
増加と予混合室３１に噴霧する燃料流量の減少を繰り返
し、副燃焼室３４と予混合室３１に噴霧する燃料流量の
合計流量を一定に保持した上で、予混合室３１に発生し
た燃焼火炎を消火する。
る燃料流量が零にならず、かつ、燃焼火炎が発生した予
混合室３１の燃焼火炎の光パワーが設定値以上である限
り、上記のように、副燃焼室３４に噴霧する燃料流量の
増加と予混合室３１に噴霧する燃料流量の減少を繰り返
し、副燃焼室３４と予混合室３１に噴霧する燃料流量の
合計流量を一定に保持した上で、予混合室３１に発生し
た燃焼火炎を消火する。
【００６３】燃焼火炎が発生した予混合室３１に噴霧す
る燃料流量が零になっても、その予混合室３１の燃焼火
炎の光パワーが設定値以上であれば、すべての燃料噴射
弁３５，３６への燃料の供給を停止し、異常警報を発す
る。
る燃料流量が零になっても、その予混合室３１の燃焼火
炎の光パワーが設定値以上であれば、すべての燃料噴射
弁３５，３６への燃料の供給を停止し、異常警報を発す
る。
【００６４】予混合室３１に発生した燃焼火炎が消火さ
れると、逆に、副燃焼室３４に噴霧する燃料流量を減少
して、予混合室３１に噴霧する燃料流量を増加する。
れると、逆に、副燃焼室３４に噴霧する燃料流量を減少
して、予混合室３１に噴霧する燃料流量を増加する。
【００６５】＜第３例（図１３と図１４参照）＞自動車
用再生式ガスタービンエンジンに用いられる予混合燃焼
装置は、図１３に示すように、円輪断面形状の予混合室
４１、主燃焼室４２と希釈混合室４３を順次接続し、主
燃焼室４２の上流端に副燃焼室４４を接続し、予混合室
４１に燃料を噴霧する第１燃料噴射弁４５と、副燃焼室
４４に燃料を噴霧する第２燃料噴射弁４６を設け、予混
合室４１、副燃焼室４４と主燃焼室４２に空気を供給す
る空気通路４７を設けている。
用再生式ガスタービンエンジンに用いられる予混合燃焼
装置は、図１３に示すように、円輪断面形状の予混合室
４１、主燃焼室４２と希釈混合室４３を順次接続し、主
燃焼室４２の上流端に副燃焼室４４を接続し、予混合室
４１に燃料を噴霧する第１燃料噴射弁４５と、副燃焼室
４４に燃料を噴霧する第２燃料噴射弁４６を設け、予混
合室４１、副燃焼室４４と主燃焼室４２に空気を供給す
る空気通路４７を設けている。
【００６６】予混合室４１の空気流入口と副燃焼室４４
の空気流入口には、それぞれ、空気旋回機構を設けてい
る。予混合室４１の下流位置には、図１３に示すよう
に、混合気の一部を燃焼する円環形状のハニカム型触媒
４８を設けている。予混合室４１の触媒４８上流側位置
には、図１３と図１４に示すように、広角レンズ付きの
光通路４９と光検出素子５０を順次接続した複数の火炎
検知装置を設け、予混合室４１に発生した燃焼火炎を検
知可能にしている。副燃焼室４４には、点火栓５１を設
けている。
の空気流入口には、それぞれ、空気旋回機構を設けてい
る。予混合室４１の下流位置には、図１３に示すよう
に、混合気の一部を燃焼する円環形状のハニカム型触媒
４８を設けている。予混合室４１の触媒４８上流側位置
には、図１３と図１４に示すように、広角レンズ付きの
光通路４９と光検出素子５０を順次接続した複数の火炎
検知装置を設け、予混合室４１に発生した燃焼火炎を検
知可能にしている。副燃焼室４４には、点火栓５１を設
けている。
【００６７】本例の異常燃焼制御方法は、いずれかの火
炎検知装置４９，５０が予混合室４１の燃焼火炎の光パ
ワーを検知してその光パワーが設定値以上であると、異
常警報を発し、点火栓５１を発火し、副燃焼室４４に第
２燃料噴射弁４６から噴霧する燃料の流量を少し増加
し、予混合室４１に第１燃料噴射弁４５から噴霧する燃
料の流量を第２燃料噴射弁４６の燃料流量の増加分減少
する。
炎検知装置４９，５０が予混合室４１の燃焼火炎の光パ
ワーを検知してその光パワーが設定値以上であると、異
常警報を発し、点火栓５１を発火し、副燃焼室４４に第
２燃料噴射弁４６から噴霧する燃料の流量を少し増加
し、予混合室４１に第１燃料噴射弁４５から噴霧する燃
料の流量を第２燃料噴射弁４６の燃料流量の増加分減少
する。
【００６８】予混合室４１に噴霧する燃料流量が零にな
らず、かつ、予混合室４１の燃焼火炎の光パワーが設定
値以上である限り、上記のように、副燃焼室４４に噴霧
する燃料流量の増加と予混合室４１に噴霧する燃料流量
の減少を繰り返し、副燃焼室４４と予混合室４１に噴霧
する燃料流量の合計流量を一定に保持した上で、予混合
室４１に発生した燃焼火炎を消火する。
らず、かつ、予混合室４１の燃焼火炎の光パワーが設定
値以上である限り、上記のように、副燃焼室４４に噴霧
する燃料流量の増加と予混合室４１に噴霧する燃料流量
の減少を繰り返し、副燃焼室４４と予混合室４１に噴霧
する燃料流量の合計流量を一定に保持した上で、予混合
室４１に発生した燃焼火炎を消火する。
【００６９】予混合室４１に噴霧する燃料流量が零にな
っても、予混合室４１の燃焼火炎の光パワーが設定値以
上であれば、すべての燃料噴射弁４５，４６への燃料の
供給を停止し、異常警報を発する。
っても、予混合室４１の燃焼火炎の光パワーが設定値以
上であれば、すべての燃料噴射弁４５，４６への燃料の
供給を停止し、異常警報を発する。
【００７０】予混合室４１に発生した燃焼火炎が消火さ
れると、逆に、副燃焼室４４に噴霧する燃料流量を減少
して、予混合室４１に噴霧する燃料流量を増加する。
れると、逆に、副燃焼室４４に噴霧する燃料流量を減少
して、予混合室４１に噴霧する燃料流量を増加する。
【図１】本発明の実施形態の第１例の制御方法を実施す
る予混合燃焼装置の縦断面図。
る予混合燃焼装置の縦断面図。
【図２】同予混合燃焼装置の空気流量調整機構の断面図
であって、図１のＡ−Ａ線断面図。
であって、図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】同予混合燃焼装置の空気旋回調整機構の断面図
であって、図１のＡ−Ａ線断面図。
であって、図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】同予混合燃焼装置の第２燃料噴射弁に内蔵の第
２火炎検知装置の縦断面図。
２火炎検知装置の縦断面図。
【図５】同予混合燃焼装置における燃焼室の燃焼火炎光
のパワースペクトルの図。
のパワースペクトルの図。
【図６】同予混合燃焼装置における燃焼室のパワースペ
クトル比と平均空気過剰率の関係を示す図。
クトル比と平均空気過剰率の関係を示す図。
【図７】同予混合燃焼装置において作動条件の変動が小
さいときに平均空気過剰率に基づいて燃焼室の燃焼を制
御する方法のフローチャート。
さいときに平均空気過剰率に基づいて燃焼室の燃焼を制
御する方法のフローチャート。
【図８】同予混合燃焼装置において作動条件の変動が大
きいときに平均空気過剰率に基づいて燃焼室の燃焼を制
御する方法のフローチャート。
きいときに平均空気過剰率に基づいて燃焼室の燃焼を制
御する方法のフローチャート。
【図９】同予混合燃焼装置において燃焼温度に基づいて
燃焼室の燃焼を制御する方法のフローチャート。
燃焼室の燃焼を制御する方法のフローチャート。
【図１０】同予混合燃焼装置において予混合室の異常燃
焼を制御する方法のフローチャート。
焼を制御する方法のフローチャート。
【図１１】実施形態の第２例の制御方法を実施する予混
合燃焼装置の縦断面図。
合燃焼装置の縦断面図。
【図１２】同予混合燃焼装置の火炎検知装置位置の断面
図。
図。
【図１３】実施形態の第３例の制御方法を実施する予混
合燃焼装置の縦断面図。
合燃焼装置の縦断面図。
【図１４】同予混合燃焼装置の火炎検知装置位置の断面
図。
図。
１ 予混合室 ２ 燃焼室 ３ 希釈混合室 ４ 第１燃料噴射弁 ５ 第２燃料噴射弁 ６ 空気通路 ７〜１２ 空気流量調整機構 ７，１３〜１９ 空気旋回調整機構 ２０，２１ 第１火炎検知装置 ２３，２６ 第２火炎検知装置 ３１ 予混合室 ３２ 主燃焼室 ３３ 希釈混合室 ３４ 副燃焼室 ３５ 第１燃料噴射弁 ３６ 第２燃料噴射弁 ３７ 空気通路 ３８，３９ 火炎検知装置 ４１ 予混合室 ４２ 主燃焼室 ４３ 希釈混合室 ４４ 副燃焼室 ４５ 第１燃料噴射弁 ４６ 第２燃料噴射弁 ４７ 空気通路 ４９，５０ 火炎検知装置
Claims (6)
- 【請求項１】 燃料と空気を混合する予混合室、燃料と
空気の混合気を燃焼する燃焼室と、燃焼ガスと空気を混
合する希釈混合室を順次接続し、予混合室に燃料を噴霧
する第１燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を噴霧する第２燃
料噴射弁を設け、予混合室と希釈混合室または燃焼室に
空気を供給する空気通路を設けた予混合燃焼装置におい
て、 予混合室に発生した燃焼を検知すると、予混合室に噴霧
する燃料の流量を減少するか、もしくは予混合室に供給
する空気の流量を増加し、または、予混合室に噴霧する
燃料の流量を減少すると共に、予混合室に供給する空気
の流量を増加して、予混合室の燃焼火炎を消火すること
を特徴とする制御方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の制御方法において、 予混合室に噴霧する燃料の流量を減少するときには、そ
の減少量分燃焼室に噴霧する燃料の流量を増加すること
を特徴とする制御方法。 - 【請求項３】 燃料と空気を混合する予混合室、燃料と
空気の混合気を燃焼する燃焼室と、燃焼ガスと空気を混
合する希釈混合室を順次接続し、予混合室に燃料を噴霧
する第１燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を噴霧する第２燃
料噴射弁を設け、予混合室と希釈混合室または燃焼室に
空気を供給する空気通路を設けた予混合燃焼装置におい
て、 燃焼室の燃焼火炎の状態量を検知して、または、両燃料
噴射弁に供給する燃料の流量、空気通路に供給する空気
の流量、空気通路入口の空気圧力、希釈混合室出口の燃
焼ガス圧力と空気通路入口の空気温度を検知して、燃焼
室の平均空気過剰率を求め、 平均空気過剰率が所望の範囲の下限値より小さいときに
は、予混合室に供給する空気の流量を増加し、平均空気
過剰率が所望の範囲の上限値より大きいときには、予混
合室に供給する空気の流量を減少して、燃焼室の平均空
気過剰率を所望の範囲内にすることを特徴とする制御方
法。 - 【請求項４】 燃料と空気を混合する予混合室、燃料と
空気の混合気を燃焼する燃焼室と、燃焼ガスと空気を混
合する希釈混合室を順次接続し、予混合室に燃料を噴霧
する第１燃料噴射弁と、燃焼室に燃料を噴霧する第２燃
料噴射弁を設け、予混合室と希釈混合室または燃焼室に
空気を供給する空気通路を設けた予混合燃焼装置におい
て、 燃焼室の燃焼火炎の状態量を検知して燃焼室の平均空気
過剰率を求め、空気通路に供給する空気の流量、空気通
路入口の空気圧力、希釈混合室出口の燃焼ガス圧力と空
気通路入口の空気温度を検知して、燃焼室の燃焼温度を
求め、 燃焼温度が所望の範囲の下限値より小さいときには、予
混合室に供給する空気の流量を減少し、燃焼温度が所望
の範囲の上限値より大きいときには、予混合室に供給す
る空気の流量を増加して、燃焼室の燃焼温度を所望の範
囲内にすることを特徴とする制御方法。 - 【請求項５】 請求項３または４に記載の制御方法にお
いて、 予混合室に発生した燃焼を検知すると、予混合室に噴霧
する燃料の流量を減少するか、もしくは予混合室に供給
する空気の流量を増加し、または、予混合室に噴霧する
燃料の流量を減少すると共に、予混合室に供給する空気
の流量を増加して、予混合室の燃焼火炎を消火すること
を特徴とする制御方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかに記載の制御方
法において、 予混合室に供給する空気の流量を増加するときには、そ
の空気の旋回流のスワール数を減少し、予混合室に供給
する空気の流量を減少するときには、その空気の旋回流
のスワール数を増加することを特徴とする制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34073495A JP3453973B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 予混合燃焼装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34073495A JP3453973B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 予混合燃焼装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09178186A true JPH09178186A (ja) | 1997-07-11 |
| JP3453973B2 JP3453973B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=18339806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34073495A Expired - Fee Related JP3453973B2 (ja) | 1995-12-27 | 1995-12-27 | 予混合燃焼装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3453973B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001263095A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法 |
| US6332313B1 (en) | 1999-05-22 | 2001-12-25 | Rolls-Royce Plc | Combustion chamber with separate, valved air mixing passages for separate combustion zones |
| EP1923633A2 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | Delavan Inc. | Active combustion control system for gas turbine engines |
| CN121067357A (zh) * | 2025-11-06 | 2025-12-05 | 太行国家实验室 | 多级胞元结构氢燃料喷嘴及其分级燃烧控制方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7334413B2 (en) * | 2004-05-07 | 2008-02-26 | Rosemount Aerospace Inc. | Apparatus, system and method for observing combustion conditions in a gas turbine engine |
-
1995
- 1995-12-27 JP JP34073495A patent/JP3453973B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6332313B1 (en) | 1999-05-22 | 2001-12-25 | Rolls-Royce Plc | Combustion chamber with separate, valved air mixing passages for separate combustion zones |
| JP2001263095A (ja) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法 |
| EP1923633A2 (en) * | 2006-11-17 | 2008-05-21 | Delavan Inc. | Active combustion control system for gas turbine engines |
| JP2008128242A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Delavan Inc | ガスタービン・エンジン用アクティブ燃焼制御装置 |
| CN121067357A (zh) * | 2025-11-06 | 2025-12-05 | 太行国家实验室 | 多级胞元结构氢燃料喷嘴及其分级燃烧控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3453973B2 (ja) | 2003-10-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8028512B2 (en) | Active combustion control for a turbine engine | |
| US6339925B1 (en) | Hybrid catalytic combustor | |
| US5836164A (en) | Gas turbine combustor | |
| JP2544470B2 (ja) | ガスタ―ビン燃焼器及びその運転方法 | |
| US5349812A (en) | Gas turbine combustor and gas turbine generating apparatus | |
| US6826913B2 (en) | Airflow modulation technique for low emissions combustors | |
| JP2005515358A (ja) | ガスタービン群を運転するための方法 | |
| EP0259758B1 (en) | Method for controlling a catalytic combustor of a gas turbine | |
| KR19990072562A (ko) | 저-배기연소를위한균일한연료/공기예비혼합을갖는버너및예비혼합방법 | |
| JPH05203150A (ja) | 燃料段階式の予混合低ＮＯｘ燃焼器及び低ＮＯｘ燃焼方法 | |
| JP3954138B2 (ja) | 径方向インフローデュアル燃料インジェクタを備えた燃焼器及び燃料／空気混合チューブ | |
| WO1998040669A1 (en) | Diffusion flame combustor with premixing fuel and steam method and system | |
| CN105737203A (zh) | 一种旋流器及采用其的预混燃烧器 | |
| JP7307441B2 (ja) | 燃焼器 | |
| CN116878026A (zh) | 一种燃烧器组件及燃烧装置 | |
| US6658856B2 (en) | Hybrid lean premixing catalytic combustion system for gas turbines | |
| JP3453973B2 (ja) | 予混合燃焼装置の制御方法 | |
| JPH10317991A (ja) | ガスタービン | |
| JP3873119B2 (ja) | 円筒内旋回燃焼器 | |
| JP2006144759A (ja) | ガスタービン用予混合燃焼器およびその燃料供給制御方法 | |
| US20200018232A1 (en) | Independently controlled three stage water injection in a diffusion burner | |
| US12372233B2 (en) | Regulation method of a premix gas burner and control and regulation device for carrying out the method | |
| JP3192041B2 (ja) | ガスタービンの燃焼装置及びその制御方法 | |
| JP2891020B2 (ja) | 燃焼器の制御装置 | |
| JPH03144216A (ja) | ガスタービン燃焼器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |