JPS60207814A - 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機
に関する。

〔発明の技術的背景〕

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閤が開発され、実用化されつつある
。

これは、運転開始時、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、起動用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。

ところで、このようなパルス燃焼機において、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
スがくずれて燃焼付の悪化を招くことがある。

そこで、燃焼室内に火炎検知器たとえば炎電流を検知す
るフレームロッドを設けたり、あるいは燃焼室の周囲に
炎光を検知するＣｄＳを設けて連続燃焼を検知できるよ
うにし、連続燃焼を検知した場合には直ちに運転を停止
し、つまり連続燃焼を防止し、燃焼性の向上を計るよう
にしたものがある。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、フレームロッドのように燃焼室内に火炎
検知器を設ける場合、その火炎検知器としては燃焼ガス
の高温に対して十分な耐熱性を有するものを選定しなけ
ればならず、コストの上昇を招くという欠点があった。

また、ＣｄＳを用いる場合には、そのＣｄＳを設置する
箇所を炎光が確実に捕えられる箇所としなければならず
、設置箇所が制限を受けるという欠点があった。

〔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、検知器の耐熱性を考慮するこ
となく、また検知器の設置箇所に制限を受けることもな
く燃焼状態の容易且つ的確な検知を可能とするパルス燃
焼機を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明は、燃焼至回りに振動センサを設け、振動によ
って正常なパルス燃焼と連続燃焼との判別を行ない、連
続燃焼が生じると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に設けられた空気フラッパバルブ２を通って燃焼室２
に入る。一方、燃料（ガス）は、ガス管４およびそのガ
ス管４に順次設けられた電磁開閉弁５．ガスフラッパバ
ルブ６を通って上記燃焼室３に入る。燃焼室３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、高圧の燃焼ガスは層管７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３には、点火プラグ８が設けられる。

また、燃焼室３には、遮熱板９を介して振動センサたと
えば圧電素子１０が配設される。この圧電素子１０は、
振動によって生じるひずみの大きさ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。そして、この圧電
素子１０および上記電磁開閉弁５の電磁コイルは制御部
１１に接続される。

第２図は制御部１１の要部の回路構成である。

圧電素子１０の出力信号は変換器２１で信号処理され、
増幅回路２２で増幅されるとともに、抵抗２３およびコ
ンデンサ２４からなる積分回路２５で積分されて比較器
（演算増幅器）２Ｇの非反転入力端（＋）に供給される
。比較器２６の反転入力端（−）には抵抗２７．２８の
相互接続点に生じる基準電圧が供給されるようになって
いる。

つぎに、上記のような構成において第３図を参照しなが
ら動作を説明する。

運転開始操作を行なうと、制御部１１は起動用ファン（
図示していない）を動作させ、フラッパバルブ２を通し
て燃焼室３内に空気を供給し、これにより燃焼室３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１１は、起動用ファンを動作させたまま電磁
開閉弁５を開放作動してフラッパバルブ６を通して燃焼
室３に燃料を供給するとともに、点火プラグ８を動作さ
せる。すると、燃焼室３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８の火花で爆
発する。この爆発によって生じる高温、高圧の燃焼ガス
は尾管７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３内に正圧が発生してフラッパバルブ２．６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３内に負圧が発生するため再びフ
ラッパバルブ２，６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１され、上記同様に点火プラグ８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翌焼ｖ３内の圧力脈動によって
振動が発生し、その振動が圧電素子１０で検知される。

すなわち、振動の変位に応じてレベル変化する比較的高
電圧の信号が信号処理回路２１から出力され、その信号
は増幅回路２２で増幅されて電圧Ｖｌとなる。この電圧
■１は積分回路２５で積分されることにより平坦な電圧
ｖ２となり、比較器２６へ供給され、そこで基準電圧Ｖ
ｒｅｆと比較される。この場合、電圧Ｖ２は基準電圧Ｖ
　ｒｅｆよりも高レベルであり、よって比較器２６の出
力電圧は高レベルとなる。これは、正常なパルス燃焼が
行なわれている旨の判定信号となる。

正常なパルス燃焼であることを判定すれば、制御部１１
は起動用ファンの運転および点火プラグ８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７から一部燃焼至３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ｍｔｉｓせしめる。

ところで、火炎のドラフト効果など何らかの原因で連続
燃焼が住じた場合、燃焼室３内に圧力脈動はなく、よっ
て振動は発生しない。このとき、振動がないため圧電素
子１ｏにはひずみが発生せず、信号処理回路２１の出力
信号電圧は略零レベルとなる。したがって、増幅回路２
２の出力電圧は基準電圧Ｖ　ｒｅｆよりもはるかに低い
Ｖ１’　となり、比較器２６の出力電圧は低レベルとな
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１１は電磁開
開弁５を閉成し、燃料の供給を停止する。

つまり、運転を停止する。

このように、燃焼至回りに圧？ＩＫ素子１０＠設け、振
動によって正常なパルス燃焼と１続燃焼との判別を行な
うようにしたので、従来のフレームロンドのように燃焼
ガスの高温に対する耐熱性を考慮する必要はなく、また
従来のＣｄＳのように設置箇所に制限を受けることもな
く、燃焼状態の容易且つ的確な検知が可能である。よっ
て、コストの低減および燃焼室３における構成の簡略化
などが露１れる。

なお、上記実Ｍ例では圧Ｎ素子１０を燃焼室３の外周面
に設けたが、燃焼室３の周辺の振動の伝わる箇所であれ
ば他の箇所たとえば尾管７などに設けてもよい。また、
圧電素子１０を用いて１ｉ動の変位を捕えるようにした
が、たとえば振動の加速度や速度を捕えるようにしても
よく、しかも振動センサとしては圧電素子に限らずたと
えば撮動計、ひずみ計、加速度計、マイクロフォンなど
を用いてもよい。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、耐熱性を考慮する
ことなく、また設置箇所に制限を受けることもなく燃焼
状態の容易且つ的確な検知を可能とするパルス燃焼灘を
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図は概略
構成図、第２図は制郡部の回路構成図、第３図は動作を
説明するための図である。 ３・・・燃焼室、１０・・・圧電素子（振動センサ）、
１１・・・制御部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 ｉ 第２図 ◆Ｖ 第３図 Ｂテ開□

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、燃焼室口りに設けられた振動セン
   サと、この振動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、この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。
2. （２）振動センサは、振動の変位、撮動の加速度、また
   は撮動の速度を捕えるものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のパルス燃焼機。