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JP2019184179A - Combustion apparatus for fuel - Google Patents

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JP2019184179A
JP2019184179A JP2018077360A JP2018077360A JP2019184179A JP 2019184179 A JP2019184179 A JP 2019184179A JP 2018077360 A JP2018077360 A JP 2018077360A JP 2018077360 A JP2018077360 A JP 2018077360A JP 2019184179 A JP2019184179 A JP 2019184179A
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光宏 泉
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Abstract

【課題】難燃性の燃料の燃焼を安定して継続させるうる燃焼装置の提供。【解決手段】本発明に係る燃料の燃焼装置2は、燃焼筒4と、前記燃焼筒4の中に混合気体燃料を旋回気流として送り込む燃料投入器6と、前記燃焼筒4内に点火部32を備える点火器10と、前記燃焼筒4内に検出部40を備えるイオン検出器12と、前記イオン検出器12の検出結果により燃料の混合比を調整しうる制御器14とを備える。好ましくは、燃料はアンモニアである。好ましくは、前記検出部40は前記点火部32の近傍に位置している。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion device capable of stably continuing combustion of a flame-retardant fuel. A fuel combustion device (2) according to the present invention includes a combustion cylinder (4), a fuel injector (6) for feeding a mixed gas fuel into the combustion cylinder (4) as a swirling air flow, and an ignition unit (32) in the combustion cylinder (4). An igniter 10 including an igniter 10, an ion detector 12 including a detector 40 in the combustion cylinder 4, and a controller 14 capable of adjusting a fuel mixture ratio according to a detection result of the ion detector 12. Preferably the fuel is ammonia. Preferably, the detection unit 40 is located near the ignition unit 32. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、燃料の燃焼装置に関する。詳細には、アンモニア等の難燃性の燃料の燃焼装置に関する。   The present invention relates to a fuel combustion apparatus. In detail, it is related with the combustion apparatus of flame-retardant fuels, such as ammonia.

二酸化炭素の排出量削減の要求の高まりに伴い、炭素系の燃料に代わる燃料として、アンモニアへの期待が高まっている。アンモニアは炭素を含まないため、燃焼しても二酸化炭素を排出しない。アンモニアは既に肥料として多く使用されており、安価でありかつ安定供給も可能である。アンモニアは液化圧力がLPGと同等で、室温で液体貯蔵が可能である。アンモニアは、炭素系の燃料の代替燃料として、多くの利点を有している。   With increasing demand for carbon dioxide emission reduction, there is an increasing expectation for ammonia as a fuel to replace carbon-based fuels. Ammonia does not contain carbon, so it does not emit carbon dioxide when burned. Ammonia is already widely used as a fertilizer, is inexpensive and can be stably supplied. Ammonia has the same liquefaction pressure as LPG and can be stored at room temperature. Ammonia has many advantages as an alternative to carbon-based fuels.

一方で、アンモニアは難燃性である。炭素系の燃料の点火エネルギーが80mJから120mJ程度であるのに対して、アンモニアには、400mJから600mJ程度の点火エネルギーが必要となる。また、アンモニアの層流燃焼速度は、炭素系の燃料の層流燃焼速度に対して7倍程度遅い。この難燃性のアンモニアを燃料とした内燃機関についての検討が、特開2010−159705公報で報告されている。   On the other hand, ammonia is flame retardant. The ignition energy of carbon-based fuel is about 80 mJ to 120 mJ, whereas ammonia requires an ignition energy of about 400 mJ to 600 mJ. Also, the laminar burning rate of ammonia is about 7 times slower than the laminar burning rate of carbon-based fuel. A study on an internal combustion engine using this flame-retardant ammonia as a fuel is reported in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-159705.

特開2010−159705公報JP 2010-159705 A

しかしながら、アンモニア燃料等の難燃性燃料を燃焼させる場合には、現在広く使用されている炭素系の燃料を燃焼させる場合と比べて、初期着火の困難性や燃焼の安定化の困難性等、なお多くの課題が残されている。特に、難燃性燃料を用いた燃焼装置を各種の分野で実用化させるには、安定した燃焼を継続させることが重要な課題となる。   However, in the case of burning a flame-retardant fuel such as ammonia fuel, compared with the case of burning a carbon-based fuel that is currently widely used, the difficulty of initial ignition, the difficulty of stabilization of combustion, etc. Many issues remain. In particular, in order to put a combustion apparatus using a flame-retardant fuel into practical use in various fields, it is an important issue to continue stable combustion.

本発明の目的は、難燃性の燃料の燃焼を安定して継続させうる燃焼装置の提供である。   An object of the present invention is to provide a combustion apparatus capable of stably continuing the combustion of a flame-retardant fuel.

本発明に係る燃料の燃焼装置は、燃焼筒と、前記燃焼筒の中に混合気体燃料を旋回気流として送り込む燃料投入器と、前記燃焼筒内に点火部を備える点火器と、前記燃焼筒内に検出部を備えるイオン検出器と、前記イオン検出器の検出結果により前記混合気体燃料の混合比を調整しうる制御器とを備える。   A fuel combustion apparatus according to the present invention includes a combustion cylinder, a fuel injector that feeds mixed gas fuel into the combustion cylinder as a swirling airflow, an igniter that includes an ignition unit in the combustion cylinder, and the combustion cylinder And an ion detector including a detector, and a controller capable of adjusting a mixture ratio of the mixed gas fuel according to a detection result of the ion detector.

好ましくは、前記燃料はアンモニアである。   Preferably, the fuel is ammonia.

好ましくは、前記検出部は前記点火部の近傍に位置している。前記検出部が、前記点火部と共通であってもよい。   Preferably, the detection unit is located in the vicinity of the ignition unit. The detection unit may be common to the ignition unit.

好ましくは、前記点火部が放電極及び第一接地電極を備えており、前記検出部が印加電極及び第二接地電極を備えており、この第一接地電極と第二接地電極とが共通である。   Preferably, the ignition unit includes a discharge electrode and a first ground electrode, and the detection unit includes an application electrode and a second ground electrode, and the first ground electrode and the second ground electrode are common. .

好ましくは、前記点火部は、前記燃焼筒内で前記混合気体燃料が滞留する領域に位置している。   Preferably, the ignition part is located in a region where the mixed gas fuel stays in the combustion cylinder.

好ましくは、前記燃焼筒は筒状の胴部とこの胴部の端に被せられた下蓋部とを備えており、前記下蓋部に前記混合気体燃料が送り込まれる投入口が設けられており、前記点火部及び検出部は前記下蓋部に配置されている。   Preferably, the combustion cylinder includes a cylindrical body portion and a lower lid portion that covers the end of the body portion, and an input port through which the mixed gas fuel is fed is provided in the lower lid portion. The ignition part and the detection part are arranged on the lower lid part.

好ましくは、前記検出部は前記下蓋部及び前記胴部に配置されている。   Preferably, the detection unit is disposed in the lower lid part and the body part.

好ましくは、前記投入口が環状を呈しており、前記点火部及び検出部は、前記投入口に囲まれた前記下蓋部の領域に配置されている。   Preferably, the charging port has an annular shape, and the ignition unit and the detection unit are arranged in a region of the lower lid portion surrounded by the charging port.

前記投入口が円形を呈しており、前記点火部及び検出部は、前記下蓋部において投入口の周囲に配置されていてもよい。   The charging port may have a circular shape, and the ignition unit and the detection unit may be arranged around the charging port in the lower lid.

前記点火部が1又は複数存在しており、少なくとも一つの前記点火部が、前記燃焼筒内で前記混合気体燃料が滞留していない領域に位置している。   One or a plurality of the igniters are present, and at least one of the igniters is located in a region where the mixed gas fuel does not stay in the combustion cylinder.

好ましくは、前記点火部は前記下蓋部及び前記胴部に配置されている。   Preferably, the ignition part is disposed on the lower lid part and the body part.

本発明に係る燃料の燃焼方法は、燃料を連続して燃焼させる燃焼ステップを備える。前記燃焼ステップでは、燃焼筒の中に燃料を含む混合気体燃料を旋回気流として送り込みつつ前記混合気体燃料に点火し、この燃焼で発生したイオンを検出し、この検出結果により前記燃料の混合比を調整する。   The fuel combustion method according to the present invention includes a combustion step of continuously burning fuel. In the combustion step, the mixed gas fuel containing fuel is fed into the combustion cylinder as a swirling airflow, the mixed gas fuel is ignited, ions generated by the combustion are detected, and the detection result is used to determine the mixing ratio of the fuel. adjust.

好ましくは、この燃焼方法は、前記燃焼ステップの前に、前記燃料の燃焼状態を表すパラメータとイオンの検出結果との相関を計測してイオン検出結果の基準範囲を設定するステップをさらに備える。前記燃料の混合比の調整においては、イオン検出結果が前記基準範囲に入るように調整される。   Preferably, the combustion method further includes a step of measuring a correlation between a parameter representing the combustion state of the fuel and an ion detection result and setting a reference range of the ion detection result before the combustion step. In the adjustment of the fuel mixture ratio, the ion detection result is adjusted to fall within the reference range.

好ましくは、前記燃料の燃焼状態を表すパラメータは、燃焼時の酸化物の排出量を含む。   Preferably, the parameter representing the combustion state of the fuel includes an oxide emission amount during combustion.

本発明に係る燃料の燃焼装置は、燃焼筒内にイオン電流検出器を配備させているので、燃焼筒内へ導入された混合気体燃料の燃焼状態を把握することが可能となる。また、同装置は、混合気体燃料の空燃比を調整する制御器をも備えているので、把握した燃焼状態に基づく適正な空燃比制御が可能となる。   In the fuel combustion apparatus according to the present invention, since the ion current detector is provided in the combustion cylinder, it is possible to grasp the combustion state of the mixed gas fuel introduced into the combustion cylinder. In addition, since the apparatus also includes a controller that adjusts the air-fuel ratio of the mixed gas fuel, it is possible to perform appropriate air-fuel ratio control based on the grasped combustion state.

この燃焼装置では、混合気体燃料を旋回気流として燃焼筒に送り込むため、燃焼筒内において、旋回気流の本流よりも流れが遅く渦巻き状となった「混合気体が滞留する領域」が発生する。この滞留領域に点火器及びイオン検出器が配置される場合、この燃焼装置では、効果的にエネルギー供給される領域の燃焼状態がイオン電流に反映されるので、火炎核の状態を把握することが可能となる。また、同装置は、混合気体燃料の空燃比を調整する制御器を備えているので、火炎核の状態に基づく空燃比制御を実現できる。   In this combustion apparatus, since the mixed gas fuel is fed into the combustion cylinder as a swirling airflow, a “region where the mixed gas stays” is generated in the combustion cylinder. When an igniter and an ion detector are arranged in this staying region, the combustion state of the region where energy is effectively supplied is reflected in the ion current in this combustion device, so that the state of the flame kernel can be grasped. It becomes possible. Further, since the apparatus includes a controller that adjusts the air-fuel ratio of the mixed gas fuel, air-fuel ratio control based on the state of the flame kernel can be realized.

また、当該滞留領域から離れた領域に点火器及びイオン検出器が配置される場合、この燃焼装置は、比較的高速で流動する領域の燃焼状態がイオン電流に反映されるので、燃焼の安定具合を把握することが可能となる。また、同装置は、混合気体燃料の空燃比を調整する制御器を備えているので、燃焼の安定化に資する空燃比制御を実現できる。   In addition, when the igniter and the ion detector are arranged in a region away from the staying region, the combustion state of the combustion device is reflected in the ion current in the region flowing at a relatively high speed. Can be grasped. In addition, since the apparatus includes a controller that adjusts the air-fuel ratio of the mixed gas fuel, air-fuel ratio control that contributes to stabilization of combustion can be realized.

図1は、本発明の一実施形態に係る燃焼装置が示された概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a combustion apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1の燃焼装置の一部を上方から見た図である。FIG. 2 is a view of a part of the combustion apparatus of FIG. 1 as viewed from above. 図3は、図1の燃焼装置の一部が示された接続図である。FIG. 3 is a connection diagram showing a part of the combustion apparatus of FIG. 図4は、図1の燃焼装置のイオン検出回路の例が示された回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of an ion detection circuit of the combustion apparatus of FIG. 図5は、図1の燃焼装置で燃料を燃焼させたときの、混合比と、イオン電流及び酸化物の排出量との関係が示されたグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the mixing ratio, the ionic current, and the oxide emission when the fuel is burned by the combustion apparatus of FIG. 図6は、図1の燃焼装置で燃料を燃焼させたときの、燃料の流量と、イオン電流との関係が示されたグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the flow rate of the fuel and the ionic current when the fuel is burned by the combustion apparatus of FIG. 図7は、本発明の他の実施形態に係る燃焼装置が示された概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a combustion apparatus according to another embodiment of the present invention. 図8は、本発明のさらに他の実施形態に係る燃焼装置の一部を上方から見た図である。FIG. 8 is a view of a part of a combustion apparatus according to still another embodiment of the present invention as viewed from above.

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with appropriate reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る燃料の燃焼装置2が示された概念図である。この図では、装置の一部は断面で表されている。この燃焼装置2は、燃焼筒4、燃料投入器6、燃料混合器8、点火器10、イオン検出器12及び制御器14を備えている。この明細書では、図1の矢印Xが示す方向がこの燃焼装置2の下方とされ、この逆の方向が上方とされる。燃料投入器6が位置する方向が、下方である。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a fuel combustion apparatus 2 according to an embodiment of the present invention. In this figure, a part of the device is shown in cross section. The combustion apparatus 2 includes a combustion cylinder 4, a fuel injector 6, a fuel mixer 8, an igniter 10, an ion detector 12, and a controller 14. In this specification, the direction indicated by the arrow X in FIG. 1 is the lower side of the combustion device 2, and the opposite direction is the upper side. The direction in which the fuel injector 6 is located is downward.

燃焼筒4は、筒状を呈している。この実施形態では、燃焼筒4は円筒状である。図1では、燃焼筒4は、その断面が示されている。燃焼筒4は、胴部16、下蓋部18及び上蓋部20を備える。胴部16は燃焼筒4の側面を形成する。胴部16は上下方向に延びている。下蓋部18は、胴部16の下端に被せられている。下蓋部18に、投入口22が設けられている。燃料を含む混合気体(混合気体燃料)がこの投入口22から送り込まれる。図2は、下蓋部18を上方から下方に向けて見た図である。図で示されるように、この実施形態では、投入口22は円環状を呈している。上蓋部20は胴部16の上端に被せられている。上蓋部20の中央に、炎が噴出する出力口23が設けられている。この実施形態では、燃焼筒4の材料は耐熱ガラスである。   The combustion cylinder 4 has a cylindrical shape. In this embodiment, the combustion cylinder 4 is cylindrical. In FIG. 1, the cross section of the combustion cylinder 4 is shown. The combustion cylinder 4 includes a body portion 16, a lower lid portion 18, and an upper lid portion 20. The body portion 16 forms the side surface of the combustion cylinder 4. The trunk | drum 16 is extended in the up-down direction. The lower lid portion 18 is put on the lower end of the trunk portion 16. An input port 22 is provided in the lower lid portion 18. A mixed gas containing fuel (mixed gas fuel) is fed from the inlet 22. FIG. 2 is a view of the lower lid portion 18 as viewed from above to below. As shown in the drawing, in this embodiment, the inlet 22 has an annular shape. The upper lid portion 20 is put on the upper end of the trunk portion 16. An output port 23 through which a flame is ejected is provided at the center of the upper lid portion 20. In this embodiment, the material of the combustion cylinder 4 is heat resistant glass.

図1に示されるように、燃料投入器6は燃焼筒4の下蓋部18の下側に位置する。燃料投入器6は、筐体24及びスワラー26を備える。筐体24は下方から見たとき、環状を呈する。筐体24の内部は空洞となっている。スワラー26は、筐体24の内部に位置する。スワラー26は、投入口22の下方に位置する。図2では、投入口22を通して、その下側に位置するスワラー26が見えている。スワラー26は、複数の傾斜した羽根を備える。筐体24内に送り込まれた混合気体燃料は、スワラー26を通過することで、回転渦(スワール流)を伴う気流(旋回気流)となる。混合気体燃料が旋回気流として、燃焼筒4に送り込まれる。スワラー26の材料は、典型的にはスチールである。   As shown in FIG. 1, the fuel injector 6 is located below the lower lid portion 18 of the combustion cylinder 4. The fuel injector 6 includes a housing 24 and a swirler 26. The casing 24 has an annular shape when viewed from below. The inside of the housing 24 is hollow. The swirler 26 is located inside the housing 24. The swirler 26 is located below the charging port 22. In FIG. 2, the swirler 26 located below the insertion port 22 is visible. The swirler 26 includes a plurality of inclined blades. The mixed gas fuel fed into the housing 24 passes through the swirler 26 and becomes an airflow (swirl airflow) with a rotating vortex (swirl flow). The mixed gas fuel is fed into the combustion cylinder 4 as a swirling airflow. The material of the swirler 26 is typically steel.

図示されないが、燃料投入器6が、スワラー26を回転させる駆動部をさらに備えていてもよい。スワラー26が回転することで、混合気体燃料を旋回気流として、燃焼筒4に送り込んでもよい。   Although not shown, the fuel injector 6 may further include a drive unit that rotates the swirler 26. By rotating the swirler 26, the mixed gas fuel may be fed into the combustion cylinder 4 as a swirling airflow.

燃料混合器8は、燃料タンク28とバルブ30とを備えている。この実施形態では、燃料混合器8は、第一バルブ30a及び第二バルブ30bを有している。燃料タンク28には、この燃焼装置2の主燃料となる難燃性の燃料が格納される。この実施形態では、燃料タンク28には、液化されたアンモニアが格納されている。この液化アンモニアは、気化されて燃料投入器6に送られる。燃料タンク28には、第一バルブ30aが接続されている。第一バルブ30aは、混合気体燃料中の燃料の量を調整する。第二バルブ30bは、混合気体燃料中の空気の量を調整する。   The fuel mixer 8 includes a fuel tank 28 and a valve 30. In this embodiment, the fuel mixer 8 has a first valve 30a and a second valve 30b. The fuel tank 28 stores flame-retardant fuel that is the main fuel of the combustion device 2. In this embodiment, the fuel tank 28 stores liquefied ammonia. This liquefied ammonia is vaporized and sent to the fuel injector 6. A first valve 30 a is connected to the fuel tank 28. The first valve 30a adjusts the amount of fuel in the mixed gas fuel. The second valve 30b adjusts the amount of air in the mixed gas fuel.

この燃料混合器8が、副燃料を格納した燃料タンク及びこれと接続される第三バルブをさらに備えていてもよい。このとき、この燃料混合器8では、二種類の燃料と、空気とが混合される。この副燃料は、主燃料よりも燃焼性が高い。すなわち、副燃料の点火エネルギーは主燃料の点火エネルギーより小さく、副燃料の層流燃焼速度は主燃料の層流燃焼速度より大きい。燃焼性の高い副燃料を混合することで、混合気体燃料への着火が容易となる。典型的な副燃料として、メタンが例示される。この燃焼装置2が、三つ以上の燃料タンクを備えていてもよい。   The fuel mixer 8 may further include a fuel tank storing auxiliary fuel and a third valve connected to the fuel tank. At this time, in the fuel mixer 8, two types of fuel and air are mixed. This secondary fuel is more combustible than the main fuel. That is, the ignition energy of the auxiliary fuel is smaller than the ignition energy of the main fuel, and the laminar combustion speed of the auxiliary fuel is larger than the laminar combustion speed of the main fuel. By mixing the highly combustible auxiliary fuel, the mixed gas fuel can be easily ignited. A typical secondary fuel is exemplified by methane. The combustion apparatus 2 may include three or more fuel tanks.

図3は、点火器10、イオン検出器12及び制御器14の接続が示された、接続図である。   FIG. 3 is a connection diagram showing connections of the igniter 10, the ion detector 12, and the controller 14. As shown in FIG.

点火器10は、混合気体燃料に点火する。図3で示されるように、点火器10は、点火部32と、電圧発生部とを備えている。図1には、これらのうち、点火部32が示されている。図1では、二つの点火部32が示されている。   The igniter 10 ignites the mixed gas fuel. As shown in FIG. 3, the igniter 10 includes an igniter 32 and a voltage generator. FIG. 1 shows the ignition unit 32 among these. In FIG. 1, two ignition parts 32 are shown.

点火部32は、「混合気体燃料が滞留する領域」に配置されている。図1には混合気体燃料の旋回気流の流れが矢印で示されている。投入口22から流れ込んだ旋回気流の主流(図2の太い点線)は、旋回しながら燃焼筒4の内周面に沿うように広がりつつ上方に進む。この主流が流れる部分は気圧が低くなるため、燃焼筒4の中央部分の混合気体燃料は、この流れにより引っ張られる。中央部分では、渦巻き流(図2の細い点線)が生じる。この渦巻き流が生じる領域が、「混合気体燃料が滞留する領域(滞留領域)」である。この滞留領域では、旋回気流の主流より速度が遅い気流が連続的に流れ込む。この部分では、混合気体燃料は渦巻き状となりながら、全体として旋回気流の主流より遅い速度で、下方から上方に流れる。滞留領域では、混合気体燃料は渦巻き流となっているため、混合気体燃料は、繰り返し点火部32に導かれる。混合気体燃料は、繰り返し点火部32の近辺を通過する。   The ignition unit 32 is disposed in the “region where the mixed gas fuel stays”. In FIG. 1, the flow of the swirling airflow of the mixed gas fuel is indicated by arrows. The main flow (the thick dotted line in FIG. 2) of the swirling airflow that has flowed from the inlet 22 proceeds upward while spreading along the inner peripheral surface of the combustion cylinder 4 while swirling. Since the atmospheric pressure is low in the portion where the main flow flows, the mixed gas fuel in the central portion of the combustion cylinder 4 is pulled by this flow. In the central portion, a spiral flow (thin dotted line in FIG. 2) is generated. A region where the spiral flow is generated is a “region where the mixed gas fuel stays (residence region)”. In this staying region, an air flow having a lower speed than the main flow of the swirling air flows continuously. In this portion, the mixed gas fuel flows in a spiral shape, and flows from the lower side to the upper side at a speed slower than the main flow of the swirling airflow as a whole. In the staying region, the mixed gas fuel is swirled, so that the mixed gas fuel is repeatedly guided to the ignition unit 32. The mixed gas fuel repeatedly passes in the vicinity of the ignition unit 32.

典型的な滞留領域として、環状の投入口22に囲まれた下蓋部18の領域38の近傍39aが挙げられる。同様に、投入口22の外側の近傍39bも、滞留領域である。図1に示されるように、燃焼筒4の上下方向の中央において、主流の内側39cにも滞留領域が存在する。これらの滞留領域は、例えば色のついた煙を、混合気体燃料と同じ速度で燃焼筒4内に投入することで、調べることができる。滞留領域は、シミュレーションで調べることも可能である。   As a typical staying region, a vicinity 39 a of the region 38 of the lower lid portion 18 surrounded by the annular inlet 22 can be cited. Similarly, the vicinity 39b outside the charging port 22 is also a staying region. As shown in FIG. 1, a staying region also exists in the mainstream inner side 39 c at the center in the vertical direction of the combustion cylinder 4. These staying areas can be examined, for example, by putting colored smoke into the combustion cylinder 4 at the same speed as the mixed gas fuel. The staying region can be examined by simulation.

この実施形態では、点火部32は、下蓋部18に位置している。点火部32は、燃焼筒4の内部に位置している。複数の点火部32が、環状の投入口22に囲まれた下蓋部18の領域38に配置されている。これらの点火部32は、滞留領域に位置している。図2に示されるように、この実施形態では、投入口22に囲まれた領域38は、円形である。図2ではイオン検出器12で隠れて見えないが、これらのイオン検出器12の下側において、複数の点火部32が、この領域38の同心円上に配置されている。これらの点火部32は、投入口22に囲まれた領域38の同心円上に、一つの円を形成するように配置されている。点火部32が、この領域38の同心円上に、多重の円を形成するように配置されていてもよい。点火部32を並べる位置は、投入口22に囲まれた領域38の同心円上に限られない。複数の点火部32が、この領域38において渦巻き状に配置されていてもよい。点火部32の数は一つでもよい。   In this embodiment, the ignition part 32 is located in the lower lid part 18. The ignition unit 32 is located inside the combustion cylinder 4. A plurality of ignition parts 32 are arranged in a region 38 of the lower lid part 18 surrounded by the annular charging port 22. These ignition parts 32 are located in the staying region. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the region 38 surrounded by the inlet 22 is circular. In FIG. 2, it is hidden by the ion detector 12 and cannot be seen, but a plurality of ignition parts 32 are arranged concentrically in this region 38 below the ion detector 12. These ignition parts 32 are arranged so as to form a single circle on a concentric circle in a region 38 surrounded by the inlet 22. The ignition unit 32 may be arranged so as to form a plurality of circles on the concentric circle of the region 38. The position where the ignition parts 32 are arranged is not limited to the concentric circle of the region 38 surrounded by the charging port 22. A plurality of ignition parts 32 may be arranged in a spiral shape in this region 38. The number of ignition parts 32 may be one.

この点火部32が位置する下蓋部18は、混合気体燃料の流れの上流側に位置する。この燃焼装置2では、燃料を十分に燃焼させるため、点火部32は混合気体燃料の流れの上流側に位置している。点火部32の点火させる位置(点火部32の先端)と投入口22との上下方向の距離は、胴部16の上下方向の長さの50%以下、さらには25%以下が好ましい。   The lower lid part 18 where the ignition part 32 is located is located upstream of the flow of the mixed gas fuel. In the combustion apparatus 2, the ignition unit 32 is located upstream of the flow of the mixed gas fuel in order to sufficiently burn the fuel. The vertical distance between the position where the ignition unit 32 ignites (the tip of the ignition unit 32) and the insertion port 22 is preferably 50% or less, more preferably 25% or less of the vertical length of the body portion 16.

図1で示されるように、この実施形態では、点火部32は放電極34及び第一接地電極36を備えている。放電極34及び第一接地電極36は、棒を折り曲げた鉤状である。放電極34及び第一接地電極36は、下蓋部18から内部に突出している。図示されないが、下蓋部18には接地された端子が設けられている。第一接地電極36は、この端子と接触することで、接地されている。放電極34は、電圧発生部と電気的に接続されている。放電極34には、電圧発生部から高電圧が印加される。これにより、放電極34の先端と第一接地電極36の先端との間に火花が発生する。これにより、混合気体燃料に点火される。この点火部32は、点火プラグである。点火部32が、点火プラグでなくてもよい。点火部32が、プラズマジェット点火栓から構成されていてもよい。   As shown in FIG. 1, in this embodiment, the ignition unit 32 includes a discharge electrode 34 and a first ground electrode 36. The discharge electrode 34 and the first ground electrode 36 have a bowl shape formed by bending a rod. The discharge electrode 34 and the first ground electrode 36 protrude from the lower lid portion 18 to the inside. Although not shown, the lower lid portion 18 is provided with a grounded terminal. The first ground electrode 36 is grounded by being in contact with this terminal. The discharge electrode 34 is electrically connected to the voltage generator. A high voltage is applied to the discharge electrode 34 from the voltage generator. As a result, a spark is generated between the tip of the discharge electrode 34 and the tip of the first ground electrode 36. Thereby, the mixed gas fuel is ignited. The ignition unit 32 is a spark plug. The ignition part 32 may not be a spark plug. The ignition part 32 may be comprised from the plasma jet ignition plug.

電圧発生部は、制御器14からの信号により、高電圧を発生する。図示されないが、電圧発生部は、一次コイル及び二次コイルを内蔵している。一次コイルの電流の切断及び導通を繰り返すことで、二次コイル側に断続的に高電圧が発生する。   The voltage generator generates a high voltage according to a signal from the controller 14. Although not shown, the voltage generator includes a primary coil and a secondary coil. By repeatedly cutting and conducting the current of the primary coil, a high voltage is intermittently generated on the secondary coil side.

イオン検出器12は、燃焼筒4内のイオンを検出する。図3で示されるように、イオン検出器12は、検出部40と検出回路部とを備える。図1及び2には、これらのうち、検出部40が示されている。この実施形態では、検出部40には、鉤型の検出部40a及び環型の検出部40bが存在する。   The ion detector 12 detects ions in the combustion cylinder 4. As shown in FIG. 3, the ion detector 12 includes a detection unit 40 and a detection circuit unit. Of these, FIGS. 1 and 2 show the detector 40. In this embodiment, the detection unit 40 includes a saddle type detection unit 40a and a ring type detection unit 40b.

図1及び2に示されるように、鉤型の検出部40aは、下蓋部18に位置している。図2に示されるように、複数の検出部40aが、投入口22に囲まれた領域38の同心円上に配置されている。それぞれの鉤型の検出部40aは、印加電極42及び第二接地電極44を備えている。鉤型の検出部40aの印加電極42及び第二接地電極44は、棒を折り曲げた鉤状である。この印加電極42及び第二接地電極44は、下蓋部18から内部に突出している。図1の実施形態では、第二接地電極44は、第一接地電極36と共通である。第二接地電極44は、第一接地電極36と共通でなくてもよい。印加電極42は、検出回路部と電気的に接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the saddle-shaped detection unit 40 a is located in the lower lid unit 18. As shown in FIG. 2, the plurality of detection units 40 a are arranged on concentric circles in a region 38 surrounded by the insertion port 22. Each saddle-shaped detection unit 40 a includes an application electrode 42 and a second ground electrode 44. The application electrode 42 and the second ground electrode 44 of the bowl-shaped detection unit 40a have a bowl shape formed by bending a rod. The application electrode 42 and the second ground electrode 44 protrude from the lower lid portion 18 to the inside. In the embodiment of FIG. 1, the second ground electrode 44 is common with the first ground electrode 36. The second ground electrode 44 may not be common with the first ground electrode 36. The application electrode 42 is electrically connected to the detection circuit unit.

図示されないが、印加電極42が、点火部32の放電極34と共通であってもよい。印加電極42が放電極34と共通であり、第二接地電極44が第一接地電極36と共通であってもよい。すなわち、検出部40aと点火部32とが共通であってもよい。さらに検出回路部と電圧発生部とが一体となった回路が使用されていてもよい。この場合、各々の点火器が、放電による点火及びイオン検出を行う。   Although not shown, the application electrode 42 may be common with the discharge electrode 34 of the ignition unit 32. The application electrode 42 may be common with the discharge electrode 34, and the second ground electrode 44 may be common with the first ground electrode 36. That is, the detection unit 40a and the ignition unit 32 may be common. Furthermore, a circuit in which the detection circuit unit and the voltage generation unit are integrated may be used. In this case, each igniter performs ignition by discharge and ion detection.

環型の検出部40bは、胴部16に位置している。図1には、二つの環型の検出部40bが示されている。それぞれの環型の検出部40bは、印加電極42及び第二接地電極44を備えている。この印加電極42及び第二接地電極44は、円環状である。この印加電極42及び第二接地電極44は、円筒状の胴部16の内面に貼り付けられている。この印加電極42は、検出回路部と電気的に接続されている。図示されないが、胴部16には接地された端子が設けられている。第二接地電極44は、この端子と接触することで、接地されている。   The ring-shaped detection unit 40 b is located on the trunk unit 16. FIG. 1 shows two ring-shaped detection units 40b. Each annular detection unit 40 b includes an application electrode 42 and a second ground electrode 44. The application electrode 42 and the second ground electrode 44 are annular. The application electrode 42 and the second ground electrode 44 are attached to the inner surface of the cylindrical body 16. The application electrode 42 is electrically connected to the detection circuit unit. Although not shown, the trunk portion 16 is provided with a grounded terminal. The second ground electrode 44 is grounded by being in contact with this terminal.

図4には、イオン検出器12の回路例が示されている。図4で示されるように、検出回路部は、電源E、抵抗R及び電圧計測部よりなる。電源Eは、抵抗Rを通して、検出部40の印加電極42に電圧を印加する。この実施例では、負の電圧が印加されている。例えばこの電源Eの電圧は、−200Vである。検出部40の周辺にイオンが存在するときは、このイオンが印加電極42に引きせられ、電流(イオン電流)が流れる。存在するイオンが多いほど、大きなイオン電流が流れる。電圧計測部は、イオン電流により抵抗Rの両端に発生した電位差を検知し増幅する。電圧計測部は、イオン電流に比例した電圧を検出する。この電圧から、イオン電流が得られる。このイオン検出器12では、イオンの検出結果として、イオン電流が得られる。   FIG. 4 shows a circuit example of the ion detector 12. As shown in FIG. 4, the detection circuit unit includes a power source E, a resistor R, and a voltage measurement unit. The power source E applies a voltage to the application electrode 42 of the detection unit 40 through the resistor R. In this embodiment, a negative voltage is applied. For example, the voltage of the power source E is -200V. When ions are present around the detection unit 40, the ions are attracted to the application electrode 42, and a current (ion current) flows. The more ions that are present, the greater the ion current that flows. The voltage measuring unit detects and amplifies a potential difference generated at both ends of the resistor R due to the ionic current. The voltage measuring unit detects a voltage proportional to the ion current. From this voltage, an ionic current is obtained. In the ion detector 12, an ion current is obtained as a result of ion detection.

電源Eが、印加電極42に正の電圧を印加してもよい。例えば電源Eの電圧が、200Vとされてもよい。検出部40の周辺にイオンと共に発生した電子が存在するとき、この電子が印加電極42に引きせられてイオン電流が流れる。存在するイオンが多いほど、すなわち、電子が多いほど、大きなイオン電流が流れる。抵抗Rの両端の電圧を計測することで、イオン電流が計測される。   The power source E may apply a positive voltage to the application electrode 42. For example, the voltage of the power supply E may be 200V. When electrons generated together with ions exist around the detection unit 40, the electrons are attracted to the application electrode 42 and an ion current flows. The greater the number of ions present, that is, the greater the number of electrons, the greater the ion current that flows. By measuring the voltage across the resistor R, the ionic current is measured.

イオンは、電子より重い。イオンは、電子より動きにくい。印加電極42に負の電圧を印加したとき、印加電極42の近傍のイオンが引き寄せられる。この方法は、印加電極42の近傍のイオンの量を検出するのに適している。電子は動き易いため、印加電極42に正の電圧を印加したとき、負の電圧を印加したときより、広い範囲から電子が引き寄せられる。この方法は、印加電極42の周辺のより広い範囲のイオンの量を検出するのに適している。印加電極42に正負のいずれの電圧を付加するかは、燃焼装置の用途や設計思想等により、適宜選択される。   Ions are heavier than electrons. Ions are less mobile than electrons. When a negative voltage is applied to the application electrode 42, ions in the vicinity of the application electrode 42 are attracted. This method is suitable for detecting the amount of ions in the vicinity of the application electrode 42. Since electrons easily move, when a positive voltage is applied to the application electrode 42, electrons are attracted from a wider range than when a negative voltage is applied. This method is suitable for detecting the amount of ions in a wider range around the application electrode 42. Which of the positive and negative voltages is applied to the application electrode 42 is appropriately selected depending on the application and design concept of the combustion apparatus.

検出回路部の構成は、図4に限られない。電圧測定部と抵抗が、電源と印加電極42との間において、電源と並列に設けられていてもよい。図4の電源Eの代わりに、容量とこの容量に電荷を充電する、充電回路を有していてもよい。この構成では、この容量と印加電極42との間で電流が流れる。また、検出回路部と点火器10の電圧発生部とが、一体として構成されていてもよい。例えば、電圧発生部が高電圧を放電極34に印加するとき、電圧発生部が同時に検出回路部の容量を充電してもよい。   The configuration of the detection circuit unit is not limited to FIG. The voltage measuring unit and the resistor may be provided in parallel with the power source between the power source and the application electrode 42. Instead of the power supply E in FIG. 4, a capacitor and a charging circuit that charges the capacitor may be included. In this configuration, a current flows between the capacitor and the application electrode 42. Further, the detection circuit unit and the voltage generation unit of the igniter 10 may be configured integrally. For example, when the voltage generator applies a high voltage to the discharge electrode 34, the voltage generator may simultaneously charge the capacitance of the detection circuit unit.

制御器14は、点火器10、イオン検出器12及び燃料混合器8と接続している。図1の符号Pは点火器10との接続線を表し、符号Iはイオン検出器12との接続線を表す。図3で示されるように、制御器14は、イオン解析部、バルブ制御部、点火制御部を備えている。全てのイオン検出器12からの検出結果は、イオン解析部で解析される。この結果から、バルブ制御部は、燃料混合器8のバルブ30を制御する。これにより、燃料の混合比が変更される。イオン解析部での解析結果から、点火制御部は、それぞれの点火器10の点火のタイミングを制御する。点火器10の点火タイミングが調整される。   The controller 14 is connected to the igniter 10, the ion detector 12 and the fuel mixer 8. A symbol P in FIG. 1 represents a connection line with the igniter 10, and a symbol I represents a connection line with the ion detector 12. As shown in FIG. 3, the controller 14 includes an ion analyzer, a valve controller, and an ignition controller. The detection results from all the ion detectors 12 are analyzed by the ion analyzer. From this result, the valve control unit controls the valve 30 of the fuel mixer 8. As a result, the fuel mixture ratio is changed. From the analysis result of the ion analysis unit, the ignition control unit controls the ignition timing of each igniter 10. The ignition timing of the igniter 10 is adjusted.

制御器14は、典型的にはマイクロコンピュータで実現される。この場合、図3のイオン解析部、バルブ制御部及び点火制御部の回路は、別々に存在しない。マイクロコンピュータとソフトウエアにより、これらの機能が実現されている。制御器14が、イオン解析部、バルブ制御部及び点火制御部用の専用の回路を有していてもよい。   The controller 14 is typically realized by a microcomputer. In this case, the circuit of the ion analysis part of FIG. 3, a valve | bulb control part, and an ignition control part does not exist separately. These functions are realized by a microcomputer and software. The controller 14 may have dedicated circuits for the ion analyzer, the valve controller, and the ignition controller.

図1−4で示された装置を使用した燃焼においては、燃焼の開始時に、制御器14により第一バルブ30a及び第二バルブ30bが開かれて、燃料と空気の混合気体が、所定の流速で燃料投入器6に送られる。この実施形態では、アンモニアと空気との混合気体燃料が、燃料投入器6に送られる。混合気体燃料は、燃料投入器6のスワラー26を通過し、旋回気流として燃焼筒4内に送られる。制御器14により点火器10が駆動され、混合気体燃料に点火される。このとき、複数の点火器10が同時に駆動される。これにより、混合気体燃料が燃焼する。イオン検出器12は、この燃焼により発生した燃焼筒4内のイオンを、イオン電流として検出する。   In combustion using the apparatus shown in FIGS. 1-4, at the start of combustion, the controller 14 opens the first valve 30a and the second valve 30b, and the mixed gas of fuel and air has a predetermined flow rate. Is sent to the fuel injector 6. In this embodiment, a mixed gas fuel of ammonia and air is sent to the fuel injector 6. The mixed gas fuel passes through the swirler 26 of the fuel injector 6 and is sent into the combustion cylinder 4 as a swirling airflow. The controller 14 drives the igniter 10 to ignite the mixed gas fuel. At this time, the plurality of igniters 10 are driven simultaneously. Thereby, mixed gas fuel combusts. The ion detector 12 detects ions in the combustion cylinder 4 generated by this combustion as an ion current.

この発明に係る燃焼方法は、
(1)イオン電流の基準範囲を設定する基準範囲設定ステップ
及び
(2)燃料を継続して燃焼させる燃焼ステップ
を備える。
The combustion method according to the present invention comprises:
(1) a reference range setting step for setting a reference range of ion current; and (2) a combustion step for continuously burning fuel.

上記(1)のステップでは、イオン電流と、燃焼状態を示すパラメータとの相関が計測される。図5の直線aは、所定の混合気体燃料の流速の下での、燃料(アンモニア)と空気との混合比(空燃比λ)と、イオン電流Izとの関係(λ−Iz関数と称される)が示されている。図5は、空燃比λが高いほど、イオン電流Izが大きくなることを示している。図5の曲線dは、このときの空燃比λと燃料が燃焼したときに排出される酸化物(窒素酸化物NOx)の量との関係を表す。窒素酸化物の量は、特定の空燃比λでピークを有する。このときの空燃比λの値から、空燃比λが高くなるほど、又は低くなるほど、窒素酸化物の量は減少する。上記(1)のステップでは、λ−Iz関数を表すデータがマップデータとして取得される。このマップデータは、燃焼筒内の温度及び圧力により、複数取得される。さらに、安定した燃焼の継続性、燃費効率、酸化物の排出量を考慮して、イオン電流の基準範囲が設定される。図5には、この基準範囲の例が示されている。これらのマップデータ及び基準範囲は、制御部の図示されないメモリ回路に格納される。   In the step (1), the correlation between the ion current and the parameter indicating the combustion state is measured. A straight line a in FIG. 5 is called a relationship (λ−Iz function) between the mixing ratio of fuel (ammonia) and air (air-fuel ratio λ) and the ionic current Iz under a predetermined mixed gas fuel flow velocity. Is shown). FIG. 5 shows that the ion current Iz increases as the air-fuel ratio λ increases. A curve d in FIG. 5 represents the relationship between the air-fuel ratio λ at this time and the amount of oxide (nitrogen oxide NOx) discharged when the fuel burns. The amount of nitrogen oxide has a peak at a specific air / fuel ratio λ. From the value of the air-fuel ratio λ at this time, the amount of nitrogen oxides decreases as the air-fuel ratio λ increases or decreases. In the step (1), data representing the λ-Iz function is acquired as map data. A plurality of map data is acquired by the temperature and pressure in the combustion cylinder. Further, the reference range of the ionic current is set in consideration of stable continuity of combustion, fuel efficiency, and oxide emission. FIG. 5 shows an example of this reference range. These map data and reference range are stored in a memory circuit (not shown) of the control unit.

上記(2)のステップでは、混合気体燃料が連続的に燃焼筒4に送られつつ、点火器10が一定時間間隔で駆動される。これにより、混合気体燃料が連続して燃焼する。イオン検出器12は、このときの燃焼筒4内のイオンを、イオン電流として検出する。制御器14は、検出されたイオン電流と上記のλ−Iz関数とから、空燃比λを特定する。制御器14は、イオン電流が上記(1)で設定された基準範囲となるように、第一バルブ30a及び第二バルブ30を調整する。イオン電流が上記(1)で設定された基準範囲となるように、空燃比λが調整される。   In the step (2), the igniter 10 is driven at regular time intervals while the mixed gas fuel is continuously sent to the combustion cylinder 4. Thereby, mixed gas fuel burns continuously. The ion detector 12 detects the ions in the combustion cylinder 4 at this time as an ion current. The controller 14 specifies the air-fuel ratio λ from the detected ion current and the λ-Iz function. The controller 14 adjusts the first valve 30a and the second valve 30 so that the ion current falls within the reference range set in (1) above. The air-fuel ratio λ is adjusted so that the ion current falls within the reference range set in (1) above.

上記の実施形態では、空燃比λの特定に、所定の混合気体燃料の流速の下でのλ−Iz関数(即ち、直線a)を使用した。実際には混合気体燃料の流速は変化しうる。この燃焼方法の他の実施形態として、より正確に空燃比λが特定できるように、流速変動による補正処理を実施してもよい。以下では、この方法について説明される。   In the above-described embodiment, the λ-Iz function (that is, the straight line a) under a predetermined mixed gas fuel flow rate is used to specify the air-fuel ratio λ. In practice, the flow rate of the mixed gas fuel can vary. As another embodiment of this combustion method, correction processing by fluctuations in flow velocity may be performed so that the air-fuel ratio λ can be specified more accurately. In the following, this method will be described.

図6は、基準となる空燃比λにおける、流速vとイオン電流Izとの関係(v−Iz関数と称される)を示す。図6で示されるように、流速vが大きくなるほど、イオン電流Izは大きくなる傾向を示す。この実施形態では、上記(1)の工程において、このv−Iz関数もマップデータとして取得される。図5では、基準の空燃比λにおけるv−Iz関数のみが示されているが、複数の空燃比λに対して、このマップデータが取得される。これらのマップデータは、制御部のメモリ回路に格納される。   FIG. 6 shows the relationship between the flow velocity v and the ion current Iz (referred to as the v-Iz function) at the reference air-fuel ratio λ. As shown in FIG. 6, the ion current Iz tends to increase as the flow velocity v increases. In this embodiment, this v-Iz function is also acquired as map data in the step (1). FIG. 5 shows only the v-Iz function at the reference air-fuel ratio λ, but this map data is acquired for a plurality of air-fuel ratios λ. These map data are stored in the memory circuit of the control unit.

図5の破線bは、流速が早くなった高速状態でのλ−Iz関数を示す。破線cは、流速が遅くなった低速状態でのλ−Iz関数を示す。上記(1)の工程において、これらのデータもマップデータとして取得される。これらのマップデータは、制御部のメモリ回路に格納される。図5では、三種類の流速でのλ−Iz関数が示されているが、より多くの流速で、λ−Iz関数が取得されてもよい。   A broken line b in FIG. 5 indicates the λ-Iz function in a high speed state where the flow velocity is increased. A broken line c indicates the λ-Iz function in a low speed state where the flow velocity is low. In the step (1), these data are also acquired as map data. These map data are stored in the memory circuit of the control unit. In FIG. 5, the λ-Iz function at three different flow rates is shown, but the λ-Iz function may be acquired at more flow rates.

この実施形態では、上記(2)のステップでの空燃比λの特定において、制御部14は、イオン検出器12による検出結果から、v−Iz関数のマップデータを用いて、流速vを特定する。このとき、この処理の前の処理で特定された空熱比λでのマップデータが使用される。これにより、制御部14は、例えば燃焼状態が高速状態であると特定する。このとき制御部14は、図5の高速状態のλ−Iz関数から、空燃比λを特定する。なお、次に図6のマップデータを使用するときは、この空燃比λにおけるマップデータが使用される。これを用いて流速vが特定される。この処理が繰り返される。   In this embodiment, in specifying the air-fuel ratio λ in the step (2), the control unit 14 specifies the flow velocity v from the detection result by the ion detector 12 using the map data of the v-Iz function. . At this time, the map data at the air-heat ratio λ specified in the process before this process is used. Thereby, the control part 14 specifies that a combustion state is a high speed state, for example. At this time, the control unit 14 specifies the air-fuel ratio λ from the λ-Iz function in the high speed state of FIG. When the map data of FIG. 6 is used next, the map data at this air-fuel ratio λ is used. Using this, the flow velocity v is specified. This process is repeated.

以下では、本発明の作用効果が説明される。   Below, the effect of this invention is demonstrated.

本発明に係る燃料の燃焼装置2では、燃料を含む混合気体燃料が旋回気流として燃焼筒4に送り込まれる。この混合気体燃料では、渦巻き状の流れとなって、全体として旋回気流の主流より遅い速度で流れる部分が存在する。この燃焼装置2では、層流燃焼速度が遅い難燃性の燃料を燃焼させることができる。   In the fuel combustion apparatus 2 according to the present invention, a mixed gas fuel containing fuel is fed into the combustion cylinder 4 as a swirling airflow. In this mixed gas fuel, there is a portion that flows in a spiral shape and flows at a slower speed than the main flow of the swirling airflow as a whole. In the combustion apparatus 2, flame-retardant fuel having a slow laminar combustion speed can be burned.

本燃焼装置2の点火器10の点火部32は、燃焼筒4内で混合気体燃料が滞留する領域に位置している。この滞留領域には、旋回気流の本流よりも遅い速度の渦巻き状の混合気体燃料が、連続的に流れ込む。このため、混合気体燃料は、繰り返し点火部32に導かれる。混合気体燃料は、繰り返し点火部32の近辺を通過する。これにより、点火部32は、混合気体燃料に大きなエネルギーを与えることができる。この装置では、点火エネルギーが高い燃料に対しても、点火に十分なエネルギーを与えることができる。   The ignition unit 32 of the igniter 10 of the combustion apparatus 2 is located in a region where the mixed gas fuel stays in the combustion cylinder 4. A spiral mixed gas fuel having a lower speed than the main flow of the swirling airflow continuously flows into this staying region. For this reason, the mixed gas fuel is repeatedly guided to the ignition unit 32. The mixed gas fuel repeatedly passes in the vicinity of the ignition unit 32. Thereby, the ignition part 32 can give big energy to mixed gas fuel. In this apparatus, sufficient energy for ignition can be given even to fuel with high ignition energy.

この燃焼装置2は、燃焼筒4内にイオン器12の検出部40を備える。この検出部40が燃焼により発生したイオンを検出することで、混合気体燃料の燃焼状態が把握できる。この燃焼装置2は、検出結果から、燃料の混合比を調整する制御器14を備えるため、把握した燃焼状態に基づく適正な空燃比制御が可能となる。これは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置では、難燃性燃料の燃焼を、安定して継続させることができる。   The combustion apparatus 2 includes a detection unit 40 of the ionizer 12 in the combustion cylinder 4. The detection unit 40 detects the ions generated by the combustion, whereby the combustion state of the mixed gas fuel can be grasped. Since this combustion apparatus 2 includes a controller 14 that adjusts the fuel mixture ratio based on the detection result, appropriate air-fuel ratio control based on the grasped combustion state is possible. This contributes to continued stable combustion. In this combustion device, the combustion of the flame retardant fuel can be stably continued.

図1で示されるように、点火部32の近傍に位置する検出部40が存在するのが好ましい。この点火部32は、滞留領域に位置する。この点火部32の近傍の検出部40では、検出したイオン電流に、効果的にエネルギー供給される領域の燃焼状態が反映されるので、火炎核の状態を把握することが可能となる。この装置では、火炎核の状態に基づく空燃比制御及び点火器60の点火タイミングの制御が実現されうる。この燃焼装置2では、安定して効率的に難燃性の燃料を燃焼させることができる。   As shown in FIG. 1, it is preferable that there is a detection unit 40 located in the vicinity of the ignition unit 32. The ignition unit 32 is located in the staying area. In the detection unit 40 in the vicinity of the ignition unit 32, the combustion state of the region where energy is effectively supplied is reflected in the detected ionic current, so that the state of the flame kernel can be grasped. In this device, air-fuel ratio control based on the state of the flame kernel and control of the ignition timing of the igniter 60 can be realized. In this combustion apparatus 2, flame-retardant fuel can be combusted stably and efficiently.

燃料の混合比は、生成される酸化物の量に影響を及ぼす。燃料の混合比の調整は、酸化物の生成の低減に寄与しうる。この燃焼装置2では、難燃性の燃料の安定した燃焼を継続させつつ、酸化物の排出が抑えられうる。   The fuel mixing ratio affects the amount of oxide produced. Adjustment of the mixing ratio of the fuel can contribute to the reduction of oxide generation. In the combustion apparatus 2, the discharge of oxides can be suppressed while continuing the stable combustion of the flame-retardant fuel.

この装置を使用した燃焼方法では、燃料の燃焼状態を表すパラメータとイオン電流との相関を計測してイオン電流の基準範囲を設定するステップを備える。燃料を継続して燃焼させるステップにおいて、イオン検出器12で検出されたイオン電流値をこの基準範囲とすることで、適正な燃焼状態を維持し続けることができる。   A combustion method using this apparatus includes a step of measuring a correlation between a parameter representing a combustion state of fuel and an ion current to set a reference range of the ion current. In the step of continuously burning the fuel, by setting the ion current value detected by the ion detector 12 within this reference range, an appropriate combustion state can be maintained.

燃焼状態を表すパラメータは、排出される酸化物の量を含むことが好ましい。これにより、酸化物の排出をより効果的に抑えた燃焼が実現されうる。この燃焼方法では、安定して難燃性の燃料を燃焼させつつ、酸化物の排出が抑えられうる。   The parameter representing the combustion state preferably includes the amount of oxides emitted. Thereby, the combustion which suppressed the discharge | emission of an oxide more effectively can be implement | achieved. In this combustion method, emission of oxides can be suppressed while stably burning a flame-retardant fuel.

点火部32が放電極34及び第一接地電極36を備え、検出部40が印加電極42及び第二接地電極44を備えているとき、第一接地電極36と第二接地電極44とが共通とされるのが好ましい。このようにすることで、これらの接地電極が効率的な燃焼の妨げとなることが抑えられている。   When the ignition unit 32 includes the discharge electrode 34 and the first ground electrode 36, and the detection unit 40 includes the application electrode 42 and the second ground electrode 44, the first ground electrode 36 and the second ground electrode 44 are common. Preferably it is done. By doing in this way, it is suppressed that these ground electrodes prevent efficient combustion.

図1で示されるように、胴部16の内面において、下蓋部18側からその反対側に向けて配置される検出部40が存在するのが好ましい。このようにすることで、燃料の投入口22から上方の位置での燃焼状態が検出できる。これは、適正な燃料の混合比の設定及び点火器10の点火タイミングの設定に寄与する。この燃焼装置2では、安定して効率的に難燃性の燃料を燃焼させつつ、酸化物の排出が抑えられうる。   As shown in FIG. 1, it is preferable that a detection unit 40 is provided on the inner surface of the body portion 16 from the lower lid portion 18 side toward the opposite side. By doing so, the combustion state at a position above the fuel inlet 22 can be detected. This contributes to setting an appropriate fuel mixture ratio and setting the ignition timing of the igniter 10. In the combustion apparatus 2, the emission of oxides can be suppressed while burning the flame-retardant fuel stably and efficiently.

前述のとおり、点火部32は、下蓋部18の、環状の投入口22に囲まれた領域38に配置されているのが好ましい。環状の投入口22の内側では、混合気体燃料の流れは滞留している。この領域38に点火器10の点火部32を配置することで、渦巻き流となっている混合気体燃料は、繰り返し点火部32に導かれる。混合気体燃料は、繰り返し点火部32の近辺を通過する。このため、この装置2では、難燃性の燃料に対しても、点火に十分なエネルギーを与えることができる。しかも、これらの点火部32は、混合気体燃料の流れの上流に位置している。これらにより、難燃性の燃料に対しても、安定した点火及び燃焼が実現される。   As described above, the ignition part 32 is preferably disposed in the region 38 of the lower lid part 18 surrounded by the annular inlet 22. Inside the annular inlet 22, the flow of the mixed gas fuel stays. By disposing the ignition part 32 of the igniter 10 in this region 38, the mixed gas fuel that is a spiral flow is repeatedly guided to the ignition part 32. The mixed gas fuel repeatedly passes in the vicinity of the ignition unit 32. For this reason, in this apparatus 2, sufficient energy for ignition can be given also to a flame-retardant fuel. Moreover, these ignition parts 32 are located upstream of the flow of the mixed gas fuel. As a result, stable ignition and combustion can be realized even for flame-retardant fuel.

前述のとおり、点火部32は、投入口22に囲まれた領域38が円形であるとき、この領域38の同心円上に配置されているのが好ましい。このようにすることで、投入口22の周囲で均一に混合気体燃料に点火することができる。これにより、安定して混合気体燃料に点火ができる。   As described above, the igniter 32 is preferably disposed on a concentric circle of the region 38 when the region 38 surrounded by the inlet 22 is circular. By doing so, the mixed gas fuel can be ignited uniformly around the charging port 22. Thereby, the mixed gas fuel can be ignited stably.

図示されないが、この燃焼装置2が、燃焼筒4内の温度を測定する温度センサを有していてもよい。この温度センサは、制御器14と接続しており、温度の測定結果は、制御器14に送られる。一般に燃料は、燃焼筒4内の温度が高くなれば燃え易くなる。アンモニアも温度が高くなると燃焼性が向上し、排出される窒素酸化物NOxの量は減少する。この燃焼装置2では、温度の測定結果に基づいて、制御器14が燃料の混合比を調整する。温度の測定結果に基づいて、制御器14が点火器10の点火タイミングを制御する。これらは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置2では、安定した燃焼を継続することができる。   Although not shown, the combustion device 2 may have a temperature sensor that measures the temperature in the combustion cylinder 4. This temperature sensor is connected to the controller 14, and the temperature measurement result is sent to the controller 14. In general, the fuel easily burns when the temperature in the combustion cylinder 4 increases. As the temperature of ammonia also increases, the combustibility improves, and the amount of nitrogen oxide NOx that is discharged decreases. In this combustion apparatus 2, the controller 14 adjusts the fuel mixture ratio based on the temperature measurement result. Based on the temperature measurement result, the controller 14 controls the ignition timing of the igniter 10. These contribute to the continuation of stable combustion. In this combustion apparatus 2, stable combustion can be continued.

図示されないが、この燃焼装置2が、燃焼筒4内の圧力を測定する圧力センサを有していてもよい。この圧力センサは、制御器14と接続しており、圧力の測定結果は、制御器14に送られる。一般に燃料は、燃焼筒4内の圧力が高くなれば燃え易くなる。アンモニアも圧力が高くなると燃焼性が向上し、排出される窒素酸化物NOxの量も減少する。この燃焼装置2では、圧力の測定結果に基づいて、制御器14が燃料の混合比を調整する。圧力の測定結果に基づいて、制御器14が点火器10の点火タイミングを制御する。これらは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置2では、安定した燃焼を継続することができる。   Although not shown, the combustion device 2 may have a pressure sensor that measures the pressure in the combustion cylinder 4. The pressure sensor is connected to the controller 14, and the pressure measurement result is sent to the controller 14. In general, the fuel easily burns when the pressure in the combustion cylinder 4 increases. As the pressure of ammonia also increases, the combustibility improves and the amount of nitrogen oxide NOx discharged decreases. In the combustion apparatus 2, the controller 14 adjusts the fuel mixture ratio based on the pressure measurement result. The controller 14 controls the ignition timing of the igniter 10 based on the pressure measurement result. These contribute to the continuation of stable combustion. In this combustion apparatus 2, stable combustion can be continued.

図示されないが、この燃焼装置2が、スワラー26の羽根の角度を制御する駆動機構を有していてもよい。この駆動機構は、制御器14と接続している。制御器14は、駆動機構を通してこの羽根の角度を制御することで、旋回気流のスワール比を調整する。上記のイオン電流、温度及び圧力の測定結果に基づいて、制御器14が羽根の角度を調整する。これらは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置2では、安定した燃焼を継続することができる。   Although not shown, the combustion apparatus 2 may have a drive mechanism that controls the angle of the blades of the swirler 26. This drive mechanism is connected to the controller 14. The controller 14 adjusts the swirl ratio of the swirling airflow by controlling the angle of the blade through the drive mechanism. Based on the measurement results of the ion current, temperature, and pressure, the controller 14 adjusts the blade angle. These contribute to the continuation of stable combustion. In this combustion apparatus 2, stable combustion can be continued.

図7は、本発明の他の実施形態に係る燃料の燃焼装置52が示された概念図である。この図では、装置の一部は断面で表されている。この燃焼装置52は、燃焼筒54、燃料投入器56、燃料混合器58、点火器60、イオン検出器62及び制御器64を備えている。この実施形態では、燃焼筒54の材質はスチールである。この燃焼装置52の燃料投入器56、燃料混合器58及び制御器64は、図1の燃焼装置2のこれらの機器と同じである。図7の矢印Xが示す方向がこの燃焼装置52の下方とされ、この逆の方向が上方とされる。   FIG. 7 is a conceptual diagram showing a fuel combustion apparatus 52 according to another embodiment of the present invention. In this figure, a part of the device is shown in cross section. The combustion device 52 includes a combustion cylinder 54, a fuel injector 56, a fuel mixer 58, an igniter 60, an ion detector 62, and a controller 64. In this embodiment, the material of the combustion cylinder 54 is steel. The fuel injector 56, the fuel mixer 58, and the controller 64 of the combustion device 52 are the same as those devices of the combustion device 2 of FIG. The direction indicated by the arrow X in FIG. 7 is the lower side of the combustion device 52, and the opposite direction is the upper side.

点火器60は、点火部66と電圧発生部を備えている。図7には、このうち点火部66が示されている。図7に示されるように、この実施形態では、点火部66は、下蓋部68及び胴部70に位置している。下蓋部68及び胴部70に、複数の点火部66が位置している。下蓋部68に位置する点火部66は、図1の点火部32と同様に、滞留領域に位置している。胴部70に位置する点火部66の中には、混合気体燃料が滞留しない領域に位置する点火部66が存在する。例えば、旋回気流の主流が流れる場所に位置する点火部66が存在する。この実施形態では、滞留領域に位置している点火部66と、滞留領域から離れた領域に位置している点火部66とが混在する。図示されないが、この実施形態の電圧発生部は、図3の電圧発生部と同じである。   The igniter 60 includes an igniter 66 and a voltage generator. FIG. 7 shows the ignition unit 66 among them. As shown in FIG. 7, in this embodiment, the ignition part 66 is located in the lower lid part 68 and the trunk part 70. A plurality of ignition parts 66 are positioned on the lower lid part 68 and the body part 70. The ignition part 66 located in the lower lid part 68 is located in the staying area, like the ignition part 32 in FIG. In the ignition part 66 located in the trunk | drum 70, the ignition part 66 located in the area | region where mixed gas fuel does not stay exists. For example, there is an ignition unit 66 located at a place where the main flow of the swirling airflow flows. In this embodiment, the igniter 66 located in the stay region and the igniter 66 located in a region away from the stay region coexist. Although not shown, the voltage generator of this embodiment is the same as the voltage generator of FIG.

下蓋部68に位置する点火部66は、放電極72及び第一接地電極74を備えている。この第一接地電極74は、接地された下蓋部68と接触することで、接地されている。放電極72の構成は、図1の放電極34と同じである。   The ignition part 66 located in the lower lid part 68 includes a discharge electrode 72 and a first ground electrode 74. The first ground electrode 74 is grounded by contacting the grounded lower lid portion 68. The configuration of the discharge electrode 72 is the same as that of the discharge electrode 34 of FIG.

胴部70に位置する点火部66は、下蓋部68側からその反対側に向けて、並べられている。それぞれの点火部66は、放電極72及び第一接地電極74を備えている。放電極72及び第一接地電極74は、棒を折り曲げた鉤状である。胴部70に位置する点火部66の放電極72及び第一接地電極74は、胴部70の内面から、内部に突出している。第一接地電極74は、接地された胴部70と接触することで、接地されている。放電極72は、電圧発生部と電気的に接続している。放電極72には、電圧発生部から高電圧が印加される。これにより、放電極72の先端と第一接地電極74の先端との間に火花が発生する。これにより、混合気体燃料に点火される。   The ignition part 66 located in the trunk | drum 70 is located in a line from the lower cover part 68 side toward the opposite side. Each ignition unit 66 includes a discharge electrode 72 and a first ground electrode 74. The discharge electrode 72 and the first ground electrode 74 have a bowl shape formed by bending a rod. The discharge electrode 72 and the first ground electrode 74 of the ignition unit 66 located on the body part 70 protrude from the inner surface of the body part 70 to the inside. The first ground electrode 74 is grounded by contacting the grounded body part 70. The discharge electrode 72 is electrically connected to the voltage generator. A high voltage is applied to the discharge electrode 72 from the voltage generator. As a result, a spark is generated between the tip of the discharge electrode 72 and the tip of the first ground electrode 74. Thereby, the mixed gas fuel is ignited.

イオン検出器62は、検出部76と検出回路部とを備えている。図7には、このうち検出部76が示されている。図7に示されるように、検出部76は、下蓋部68及び胴部70に位置している。下蓋部68及び胴部70に、複数の検出部76が位置している。この実施形態では、全ての検出部76は鉤型である。下蓋部68に位置する検出部76の構成は、図1の検出部40と同じである。図示されないが、この実施形態の検出回路部は、図4の検出回路部と同じである。   The ion detector 62 includes a detection unit 76 and a detection circuit unit. FIG. 7 shows the detection unit 76 among them. As shown in FIG. 7, the detection unit 76 is located in the lower lid unit 68 and the body unit 70. A plurality of detectors 76 are located on the lower lid 68 and the body 70. In this embodiment, all the detection units 76 are bowl-shaped. The configuration of the detection unit 76 located in the lower lid 68 is the same as that of the detection unit 40 in FIG. Although not shown, the detection circuit unit of this embodiment is the same as the detection circuit unit of FIG.

胴部70に位置する検出部76は、下蓋部68側からその反対側に向けて、並べられている。それぞれの検出部76は、印加電極78及び第二接地電極80を備えている。印加電極78及び第二接地電極80は、棒を折り曲げた鉤状である。胴部70に位置する印加電極78及び第二接地電極80は、胴部70の内面から内部に突出している。この検出部76は、胴部70に位置する点火部66の近傍に位置している。図7の実施形態では、この第二接地電極80は、胴部70に位置する点火部66の第一接地電極74と共通である。第二接地電極80は、第一接地電極74と共通でなくてもよい。印加電極78は、検出回路部と電気的に接続している。   The detection parts 76 located in the trunk | drum 70 are located in a line from the lower cover part 68 side toward the opposite side. Each detection unit 76 includes an application electrode 78 and a second ground electrode 80. The application electrode 78 and the second ground electrode 80 have a bowl shape formed by bending a rod. The application electrode 78 and the second ground electrode 80 located on the body part 70 protrude from the inner surface of the body part 70 to the inside. The detection unit 76 is located in the vicinity of the ignition unit 66 located in the trunk unit 70. In the embodiment of FIG. 7, the second ground electrode 80 is the same as the first ground electrode 74 of the ignition unit 66 located in the body unit 70. The second ground electrode 80 may not be common with the first ground electrode 74. The application electrode 78 is electrically connected to the detection circuit unit.

本燃焼装置52では、点火器60の点火部66は、下蓋部68に加えて胴部70に位置する。これらの点火部66は、下蓋部68側からその反対側に向けて、並べられている。この燃焼装置52では、胴部70の中央及び上方においても、燃料に点火することができる。この燃焼装置52では、燃焼筒54の全体でバランスよく燃料を燃焼させることができる。これにより、難燃性の燃料に対しても、安定した点火及び燃焼が実現される。   In the present combustion device 52, the ignition part 66 of the igniter 60 is located in the body part 70 in addition to the lower lid part 68. These ignition parts 66 are arranged from the lower lid part 68 side toward the opposite side. In the combustion device 52, the fuel can be ignited also at the center and above the trunk portion 70. In the combustion device 52, the fuel can be burned in a well-balanced manner throughout the combustion cylinder 54. Thereby, stable ignition and combustion are realized even for flame-retardant fuel.

この燃焼装置52では、イオン検出器62の検出部76は、下蓋部68の点火部66の近傍及び胴部70の点火部66の近傍に位置している。すなわち、検出部76は、滞留領域に位置する点火部66の近傍、及び滞留領域から離れた領域に位置する点火部66の近傍に、位置している。滞留領域に位置する点火部66の近傍の検出部76では、検出したイオン電流に、効果的にエネルギー供給される領域の燃焼状態が反映されるので、火炎核の状態を把握することが可能となる。この装置では、火炎核の状態に基づく空燃比制御及び点火器60の点火タイミングの制御が実現されうる。これは、安定した火炎核の形成に寄与する。この燃焼装置52では、安定した燃焼を継続することができる。   In the combustion device 52, the detection unit 76 of the ion detector 62 is located in the vicinity of the ignition unit 66 of the lower lid unit 68 and in the vicinity of the ignition unit 66 of the trunk unit 70. That is, the detection unit 76 is located in the vicinity of the ignition unit 66 located in the stay region and in the vicinity of the ignition unit 66 located in a region away from the stay region. The detection unit 76 in the vicinity of the ignition unit 66 located in the staying region reflects the combustion state of the region where energy is effectively supplied in the detected ion current, so that the state of the flame kernel can be grasped. Become. In this device, air-fuel ratio control based on the state of the flame kernel and control of the ignition timing of the igniter 60 can be realized. This contributes to the formation of a stable flame kernel. In this combustion device 52, stable combustion can be continued.

滞留領域から離れた領域に位置する点火部66の近傍の検出部76では、検出したイオン電流に、燃料が比較的高速で流動する領域の燃焼状態が反映されるので、燃焼の安定具合を把握することが可能となる。この装置では、燃焼の安定具合に基づく空燃比制御及び点火器60の点火タイミングの制御が実現されうる。これは、燃焼の安定化に寄与する。   In the detection unit 76 in the vicinity of the ignition unit 66 located in a region away from the staying region, the combustion state of the region where the fuel flows at a relatively high speed is reflected in the detected ion current, so that the state of combustion stability is grasped. It becomes possible to do. In this device, air-fuel ratio control based on the degree of combustion stability and control of the ignition timing of the igniter 60 can be realized. This contributes to stabilization of combustion.

図示されないが、この燃焼装置52が、燃焼筒54内の下蓋部側からその反対側に向けて並べられた複数の温度センサを有していてもよい。これらの温度センサは、燃焼筒54内の温度の分布を計測する。この燃焼装置52では、これらの温度の測定結果に基づいて、制御器64が、それぞれの点火器60の点火タイミングを制御する。点火部66が位置する場所に応じて、適切な点火器60の点火タイミングが実現されうる。これらは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置52では、安定した燃焼を継続することができる。   Although not shown, the combustion device 52 may have a plurality of temperature sensors arranged from the lower lid side in the combustion cylinder 54 toward the opposite side. These temperature sensors measure the temperature distribution in the combustion cylinder 54. In the combustion device 52, the controller 64 controls the ignition timing of each igniter 60 based on the measurement results of these temperatures. An appropriate ignition timing of the igniter 60 can be realized depending on the location where the ignition unit 66 is located. These contribute to the continuation of stable combustion. In this combustion device 52, stable combustion can be continued.

図示されないが、この燃焼装置52が、燃焼筒54内の下蓋部側からその反対側に向けて並べられた複数の圧力センサを有していてもよい。これらの圧力センサは、燃焼筒54内の圧力の分布を計測する。この燃焼装置52では、これらの圧力の測定結果に基づいて、制御器64が、それぞれの点火器60の点火タイミングを制御する。点火部66が位置する場所に応じて、適切な点火器60の点火タイミングが実現されうる。これらは、安定した燃焼の継続に寄与する。この燃焼装置52では、安定した燃焼を継続することができる。   Although not shown, the combustion device 52 may have a plurality of pressure sensors arranged from the lower lid side in the combustion cylinder 54 toward the opposite side. These pressure sensors measure the pressure distribution in the combustion cylinder 54. In the combustion device 52, the controller 64 controls the ignition timing of each igniter 60 based on the measurement results of these pressures. An appropriate ignition timing of the igniter 60 can be realized depending on the location where the ignition unit 66 is located. These contribute to the continuation of stable combustion. In this combustion device 52, stable combustion can be continued.

図8は、本発明のさらに他の実施形態に係る燃料の燃焼装置92の下蓋部94を、上方から下方に向けて見た図である。この燃焼装置92は、下蓋部94、燃料投入器96、点火器及びイオン検出器98を除いて、図1及び図2の燃焼装置2と同じである。   FIG. 8 is a view of a lower lid portion 94 of the fuel combustion apparatus 92 according to still another embodiment of the present invention as viewed from above to below. The combustion apparatus 92 is the same as the combustion apparatus 2 of FIGS. 1 and 2 except for the lower lid portion 94, the fuel injector 96, the igniter, and the ion detector 98.

図8で示されるように、この燃焼装置92の下蓋部94には、投入口100が設けられている。燃料を含む混合気体燃料がこの投入口100から送り込まれる。この実施形態では、投入口100は円形を呈している。   As shown in FIG. 8, a charging port 100 is provided in the lower lid portion 94 of the combustion device 92. A mixed gas fuel containing fuel is fed from the charging port 100. In this embodiment, the input port 100 has a circular shape.

燃料投入器96は、燃焼筒の下蓋部94の下側に位置する。燃料投入器96は、スワラー102を備える。図8では、投入口100を通して、その下側に位置するスワラー102が見えている。混合気体燃料は、スワラー102を通過することで、旋回気流となる。混合気体燃料は、旋回気流として燃焼筒に送り込まれる。スワラー102の材料は、典型的にはスチールである。   The fuel injector 96 is located below the lower lid portion 94 of the combustion cylinder. The fuel injector 96 includes a swirler 102. In FIG. 8, the swirler 102 located below the insertion port 100 is visible. The mixed gas fuel passes through the swirler 102 and becomes a swirling airflow. The mixed gas fuel is fed into the combustion cylinder as a swirling airflow. The material of the swirler 102 is typically steel.

図8では検出部104に隠れて見えていないが、複数の点火部が、検出部104の下側に位置している。複数の点火部が、下蓋部94において、円形の投入口100の周囲を囲むように配置されている。投入口100の周囲は、滞留領域である。滞留領域には、旋回気流の本流よりも遅い速度の渦巻き状の混合気体燃料が、連続的に流れ込む。このため、混合気体燃料は、繰り返し点火部に導かれる。混合気体燃料は、繰り返し点火部の近辺を通過する。これにより、点火部32は、混合気体燃料に大きなエネルギーを与えることができる。この装置では、点火エネルギーが高い燃料に対しても、点火に十分なエネルギーを与えることができる。   In FIG. 8, although hidden behind the detection unit 104 and not visible, a plurality of ignition units are located below the detection unit 104. A plurality of ignition parts are arranged in the lower lid part 94 so as to surround the periphery of the circular inlet 100. The area around the inlet 100 is a staying area. A spiral mixed gas fuel having a slower speed than the main flow of the swirling airflow continuously flows into the staying region. For this reason, the mixed gas fuel is repeatedly guided to the ignition unit. The mixed gas fuel repeatedly passes in the vicinity of the ignition part. Thereby, the ignition part 32 can give big energy to mixed gas fuel. In this apparatus, sufficient energy for ignition can be given even to fuel with high ignition energy.

この実施形態では、複数の点火部が、円形の投入口100の同心円上に配置されている。これらの点火部は、投入口100の同心円上に、一つの円を形成するように配置されている。このようにすることで、投入口100の周囲で均一に混合気体燃料に点火することができる。これにより、安定して混合気体燃料に点火ができる。   In this embodiment, a plurality of ignition parts are arranged on a concentric circle of the circular inlet 100. These ignition parts are arranged so as to form one circle on the concentric circle of the inlet 100. By doing so, the mixed gas fuel can be ignited uniformly around the charging port 100. Thereby, the mixed gas fuel can be ignited stably.

図示されないが、これらの点火部が、投入口100の同心円上に、多重の円を形成するように配置されてもよい。これらの点火部が、投入口100の周囲を囲むように、渦巻き状に配置されてもよい。このようにすることで、投入口100の周囲で均一に混合気体燃料に点火することができる。これにより、安定して混合気体燃料に点火ができる。   Although not shown, these ignition parts may be arranged on the concentric circle of the inlet 100 so as to form multiple circles. These ignition parts may be arranged in a spiral shape so as to surround the periphery of the charging port 100. By doing so, the mixed gas fuel can be ignited uniformly around the charging port 100. Thereby, the mixed gas fuel can be ignited stably.

イオン検出器98の検出部104は、下蓋部94に配置されている。この検出部104は、鉤型である。図8で示されるように、検出部104は円形の投入口100の同心円上に配置されている。検出部104は、点火部の近傍に位置している。この検出部104では、検出したイオン電流に、効果的にエネルギー供給される領域の燃焼状態が反映されるので、火炎核の状態を把握することが可能となる。この装置では、火炎核の状態に基づく空燃比制御及び点火器の点火タイミングの制御が実現されうる。   The detection unit 104 of the ion detector 98 is disposed on the lower lid unit 94. The detection unit 104 is a saddle type. As shown in FIG. 8, the detection unit 104 is arranged on a concentric circle of the circular insertion port 100. The detection unit 104 is located in the vicinity of the ignition unit. In the detection unit 104, the detected ion current reflects the combustion state of the region where energy is effectively supplied, so that the state of the flame kernel can be grasped. In this device, air-fuel ratio control based on the state of the flame kernel and control of the ignition timing of the igniter can be realized.

以上の実施形態で示された燃焼装置では、燃料が連続して燃焼装置に送られた。この燃焼装置は、自動車等の内燃機関に適用することもできる。この場合、燃焼筒内への燃料の送り込み及びこの燃料への点火を一つのサイクルとして、これが繰り返される。   In the combustion apparatus shown in the above embodiment, the fuel was continuously sent to the combustion apparatus. This combustion apparatus can also be applied to an internal combustion engine such as an automobile. In this case, the fuel is fed into the combustion cylinder and the fuel is ignited as one cycle, and this is repeated.

以上説明されたとおり、本発明によれば、難燃性の燃料の燃焼を安定して継続させうる燃焼装置が実現できる。このことから、本発明の優位性は明らかである。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize a combustion apparatus that can stably continue combustion of a flame-retardant fuel. From this, the superiority of the present invention is clear.

以上説明された燃料の燃焼装置は、種々の機器に使用される。   The fuel combustion apparatus described above is used in various devices.

2、52、92・・・燃焼装置
4、54・・・燃焼筒
6、56・・・燃料投入器
8、58・・・燃料混合器
10、60・・・点火器
12、62、98・・・イオン検出器
14、64・・・制御器
16、70・・・胴部
18、68、94・・・下蓋部
20・・・底部
22、100・・・投入口
24・・・筐体
26、102・・・スワラー
28・・・燃料タンク
30・・・バルブ
30a・・・第一バルブ
30b・・・第二バルブ
32、66・・・点火部
34、72・・・放電極
36、74・・・第一接地電極
38・・・投入口に囲まれた領域
40、76・・・検出部
40a・・・鉤型の検出部
40b・・・環型の検出部
42、78、104・・・印加電極
44、80・・・第二接地電極
2, 52, 92 ... Combustion device 4, 54 ... Combustion cylinder 6, 56 ... Fuel injector 8, 58 ... Fuel mixer 10, 60 ... Igniter 12, 62, 98 .... Ion detectors 14, 64 ... Controllers 16, 70 ... Trunk parts 18, 68, 94 ... Lower lid part 20 ... Bottom part 22, 100 ... Input port 24 ... Housing Body 26, 102 ... Swirler 28 ... Fuel tank 30 ... Valve 30a ... First valve 30b ... Second valve 32, 66 ... Ignition part 34, 72 ... Discharge electrode 36 , 74... First ground electrode 38... Area 40, 76... Detection section 40 a... Bowl-shaped detection section 40 b. 104 ... Applied electrode 44, 80 ... Second ground electrode

Claims (15)

燃焼筒と、前記燃焼筒の中に混合気体燃料を旋回気流として送り込む燃料投入器と、前記燃焼筒内に点火部を備える点火器と、前記燃焼筒内に検出部を備えるイオン検出器と、前記イオン検出器の検出結果により前記混合気体燃料の混合比を調整しうる制御器とを備える燃料の燃焼装置。   A combustion cylinder, a fuel injector that feeds mixed gas fuel into the combustion cylinder as a swirling airflow, an igniter that includes an ignition section in the combustion cylinder, and an ion detector that includes a detection section in the combustion cylinder; A fuel combustion apparatus comprising: a controller capable of adjusting a mixture ratio of the mixed gas fuel according to a detection result of the ion detector. 前記燃料がアンモニアである請求項1に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 1, wherein the fuel is ammonia. 前記検出部が、前記点火部の近傍に位置している請求項1又は2に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is located in the vicinity of the ignition unit. 前記検出部が、前記点火部と共通である請求項1又は2に記載の燃焼装置。   The combustion apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is common to the ignition unit. 前記点火部が放電極及び第一接地電極を備えており、前記検出部が印加電極及び第二接地電極を備えており、前記第一接地電極と第二接地電極とが共通である請求項1から4のいずれかに記載の燃焼装置。   2. The ignition unit includes a discharge electrode and a first ground electrode, the detection unit includes an application electrode and a second ground electrode, and the first ground electrode and the second ground electrode are common. To 4. The combustion apparatus according to any one of 1 to 4. 前記点火部が、前記燃焼筒内で前記混合気体燃料が滞留する領域に位置している請求項1から5のいずれかに記載の燃焼装置。   The combustion device according to any one of claims 1 to 5, wherein the ignition unit is located in a region where the mixed gas fuel stays in the combustion cylinder. 前記燃焼筒が、筒状の胴部とこの胴部の端に被せられた下蓋部とを備えており、
前記下蓋部に、前記混合気体燃料が送り込まれる投入口が設けられており、
前記点火部及び検出部が、前記下蓋部に配置されている請求項6に記載の燃焼装置。
The combustion cylinder includes a cylindrical body portion and a lower lid portion that covers the end of the body portion;
The lower lid portion is provided with an inlet into which the mixed gas fuel is fed,
The combustion apparatus according to claim 6, wherein the ignition unit and the detection unit are disposed on the lower lid unit.
前記検出部が、前記下蓋部及び前記胴部に配置されている請求項7に記載の燃焼装置。   The combustion device according to claim 7, wherein the detection unit is disposed in the lower lid part and the body part. 前記投入口が環状を呈しており、
前記点火部及び検出部が、前記投入口に囲まれた前記下蓋部の領域に配置されている請求項7又は8に記載の燃焼装置。
The inlet has an annular shape,
The combustion apparatus according to claim 7 or 8, wherein the ignition unit and the detection unit are disposed in a region of the lower lid portion surrounded by the charging port.
前記投入口が円形を呈しており、
前記点火部及び検出部が、前記下蓋部において投入口の周囲に配置されている請求項7又は8に記載の燃焼装置。
The inlet has a circular shape;
The combustion apparatus according to claim 7 or 8, wherein the ignition unit and the detection unit are arranged around a charging port in the lower lid unit.
前記点火部が1又は複数存在しており、少なくとも一つの前記点火部が、前記燃焼筒内で前記混合気体燃料が滞留していない領域に位置している請求項1から10のいずれかに記載の燃焼装置。   11. The igniter is provided in one or more, and at least one of the igniters is located in a region where the mixed gas fuel does not stay in the combustion cylinder. Combustion equipment. 前記点火部が、前記下蓋部及び前記胴部に配置されている請求項11に記載の燃焼装置。   The combustion device according to claim 11, wherein the ignition unit is disposed in the lower lid part and the body part. 燃料を連続して燃焼させる燃焼ステップを備え、
前記燃焼ステップでは、燃焼筒の中に混合気体燃料を旋回気流として送り込みつつ前記混合気体燃料に点火し、この燃焼で発生したイオンを検出し、この検出結果により前記混合気体燃料の混合比を調整する、燃料の燃焼方法。
Comprising a combustion step of burning the fuel continuously;
In the combustion step, the mixed gas fuel is ignited while being sent as a swirling air flow into the combustion cylinder, the ions generated by the combustion are detected, and the detection result adjusts the mixing ratio of the mixed gas fuel. To burn the fuel.
前記燃焼ステップの前に、前記混合気体燃料の燃焼状態を表すパラメータとイオンの検出結果との相関を計測してイオン検出結果の基準範囲を設定するステップをさらに備え、
前記混合気体燃料の混合比の調整においては、イオン検出結果が前記基準範囲に入るように調整される、請求項13に記載の燃料の燃焼方法。
Before the combustion step, further comprising the step of measuring the correlation between the parameter representing the combustion state of the mixed gas fuel and the detection result of ions to set a reference range of the ion detection result,
The fuel combustion method according to claim 13, wherein the adjustment of the mixture ratio of the mixed gas fuel is adjusted so that an ion detection result falls within the reference range.
前記混合気体燃料の燃焼状態を表すパラメータが、燃焼時の酸化物の排出量を含む請求項14に記載の燃料の燃焼方法。   15. The fuel combustion method according to claim 14, wherein the parameter representing the combustion state of the mixed gas fuel includes an oxide emission amount during combustion.
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